專利名稱：懸臂風(fēng)扇的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
背景技術(shù)：
本申請(qǐng)案一般涉及用于移動(dòng)空氣的風(fēng)扇技術(shù)，且更特定而言，一般涉及用于針對(duì)熱管理中的應(yīng)用及混合應(yīng)用而移動(dòng)空氣的風(fēng)扇技術(shù)。針對(duì)熱傳遞應(yīng)用而移動(dòng)空氣的旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇是電子產(chǎn)品熱管理中普遍存在的冷卻方案。電子產(chǎn)品中功率強(qiáng)度的增加對(duì)旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇技術(shù)提出了要求，即提高空氣流動(dòng)速率、減小尺寸、增加使用時(shí)間、降低噪音及振動(dòng)以及減少功率消耗。從此沖突性需求的列表來(lái)看，最大的挑戰(zhàn)似乎是長(zhǎng)的使用時(shí)間。新興產(chǎn)品(例如HBLED照明)可需要風(fēng)扇的使用時(shí)間高達(dá)10年，但在旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇中所使用的軸承通常連續(xù)使用不到3年。懸臂風(fēng)扇具有優(yōu)點(diǎn)，即消除了軸承，所述軸承通常是限制旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇使用時(shí)間的組件。雖然具有此優(yōu)點(diǎn)，但懸臂風(fēng)扇達(dá)不到許多其它產(chǎn)業(yè)要求，且因此在三十年間幾乎沒有致力于其商業(yè)化發(fā)展。舉例來(lái)說(shuō)，常規(guī)的懸臂風(fēng)扇不能提供與小尺寸的旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇相當(dāng)?shù)目諝饬鲃?dòng)速率，原因在于懸臂葉片的穩(wěn)定性及安靜操作需要大的長(zhǎng)寬比。而且，似乎幾乎所有懸臂風(fēng)扇的發(fā)展已集中于壓電式疊層作為葉片致動(dòng)的形式，且這些材料(例如PZT)含有鉛。存在許多與使用含鉛材料相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)，例如制造健康及安全風(fēng)險(xiǎn)以及相關(guān)的許可證及合規(guī)問(wèn)題，這些導(dǎo)致PZT材料的高成本。此外，含危害性材料(例如鉛)的產(chǎn)品比不含危害性材料的替代產(chǎn)品更難以被消費(fèi)者接受。此外，疊層PZT致動(dòng)器的操作需要高電壓。這些高電壓是大多數(shù)產(chǎn)品原始設(shè)備制造商(OEM)所討厭的?？墒褂枚鄠€(gè)疊層來(lái)減少電壓需求，但這些疊層導(dǎo)致較高的制造復(fù)雜性及成本。如果使用兩個(gè)懸臂來(lái)消除振動(dòng)，那么多個(gè)疊層就需要極高的制造公差，原因在于必須緊密匹配每一葉片的共振頻率。每一疊層包括極薄的切割PZT及粘結(jié)層。結(jié)果，制造匹配的葉片所需的精度隨著層數(shù)的乘積而增加且增加了疊層壓電式致動(dòng)器的高成本。壓電式材料的又一缺點(diǎn)是其換能性質(zhì)隨著時(shí)間而改變，從而導(dǎo)致提供低振動(dòng)懸臂風(fēng)扇所需的雙葉片匹配的性能降低及損耗。換能性質(zhì)還將隨著疊層粘結(jié)層的使用年限而改變，從而導(dǎo)致同樣的性能損耗及振動(dòng)問(wèn)題。以上的缺點(diǎn)已使得懸臂風(fēng)扇難以滿足行業(yè)對(duì)可提供成本有效的性能及延長(zhǎng)的使用時(shí)間的新穎創(chuàng)新風(fēng)扇技術(shù)的需要。

發(fā)明內(nèi)容


并入說(shuō)明書中及形成說(shuō)明書的一部分的

了多個(gè)所揭示的實(shí)施例，且與描述一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。在附圖中:圖1根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例說(shuō)明懸臂葉片的力施加原理；圖2提供特定的葉片驅(qū)動(dòng)的實(shí)施例；
圖3說(shuō)明用于降低風(fēng)扇振動(dòng)的雙葉片實(shí)施例；圖4提供夾具驅(qū)動(dòng)實(shí)施例的示意性表示；圖5說(shuō)明夾具驅(qū)動(dòng)實(shí)施例；圖6為圖5的實(shí)施例的截面圖；圖7提供另一夾具驅(qū)動(dòng)實(shí)施例；圖8為圖7的實(shí)施例的截面圖；圖9說(shuō)明具有兩對(duì)懸臂葉片的另一葉片驅(qū)動(dòng)實(shí)施例，所述兩對(duì)懸臂葉片共享相同的位移間隔且提供改進(jìn)的壓力性能；圖10提供懸臂葉片的陣列的俯視示意性表示，所述懸臂葉片共享相同的位移間隔且提供改進(jìn)的壓力性能；圖11展示具有小的長(zhǎng)寬(L/W)比的懸臂葉片，其將傾向于不穩(wěn)定且有噪聲；圖12說(shuō)明懸臂葉片實(shí)施例；圖13說(shuō)明懸臂葉片實(shí)施例；圖14說(shuō)明懸臂葉片實(shí)施例；圖15說(shuō)明懸臂葉片實(shí)施例；圖16說(shuō)明懸臂葉片實(shí)施例；圖17說(shuō)明懸臂葉片實(shí)施例；圖18說(shuō)明懸臂葉片實(shí)施例；圖19說(shuō)明葉片驅(qū)動(dòng)的徑向風(fēng)扇的實(shí)施例；圖20說(shuō)明夾具驅(qū)動(dòng)的徑向風(fēng)扇的實(shí)施例；圖21說(shuō)明音圈致動(dòng)器的實(shí)施例；圖22說(shuō)明電致伸縮致動(dòng)器的實(shí)施例；圖23說(shuō)明葉片驅(qū)動(dòng)的推拉式電磁致動(dòng)器；圖24展示許多可能的增加致動(dòng)器力的致動(dòng)器改進(jìn)中的一者；及圖25提供懸臂風(fēng)扇的子組件的許多組合中的一者。
具體實(shí)施例方式為了滿足行業(yè)需要且克服先前工作的局限，本申請(qǐng)案揭示具有新穎葉片致動(dòng)手段的懸臂風(fēng)扇，其克服壓電式疊層致動(dòng)器的局限，從而提供高性能的且成本有效的風(fēng)扇技術(shù)以在熱管理及其它移動(dòng)空氣的應(yīng)用中使用。為了進(jìn)一步滿足這些需要且克服先前工作的局限，新穎的致動(dòng)手段使得能夠使用實(shí)用的且可靠的致動(dòng)器為懸臂風(fēng)扇提供動(dòng)力；解決風(fēng)扇的使用時(shí)間問(wèn)題；使得小風(fēng)扇形狀因數(shù)中的高流動(dòng)速率成為可能；通過(guò)在低頻率下操作而使近似正弦的葉片運(yùn)動(dòng)的低噪音成為可能，這是由于高的共振品質(zhì)因數(shù)(“Q”)；提供低的振動(dòng)且減小懸臂風(fēng)扇的尺寸/形狀因數(shù)，以使其對(duì)電子產(chǎn)品冷卻(實(shí)際的空間受約束的高功率產(chǎn)品)而言為實(shí)用的。圖1提供可將致動(dòng)力施加到懸臂風(fēng)扇的位置的范圍的示意性表示。圖1的懸臂風(fēng)扇具有懸臂葉片2 (下文中被稱作“葉片”)及包括夾具底座4和夾板6的夾具質(zhì)量塊10。葉片2被剛性地夾持在夾板6與夾具底座4之間，其中夾具底座4針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的懸臂是固定的且其中葉片2的相對(duì)末端在所需的基本懸臂模式中自由振蕩，如弧線8所說(shuō)明。存在兩個(gè)可向其施加致動(dòng)力的一般位置:(I)直接施加到沿著葉片長(zhǎng)度的任意點(diǎn)，其被稱為葉片驅(qū)動(dòng)；及(2)直接施加到夾持葉片的質(zhì)量塊，其被稱為夾具驅(qū)動(dòng)。在兩個(gè)情形中，風(fēng)扇包括用于提供致動(dòng)力的致動(dòng)器，所述致動(dòng)力為周期性的且具有適于至少部分激發(fā)所需基本懸臂模式的頻率。一般來(lái)說(shuō)，優(yōu)選的懸臂模式將針對(duì)給定的輸入功率電平提供最大的振蕩弧度(參看圖1的弧線8)。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所了解，將為等于或接近所需懸臂模式的頻率的驅(qū)動(dòng)頻率提供最佳性能及效率，但在所需的懸臂模式中，也可用作為所需模式的諧波及次諧波的頻率來(lái)激發(fā)葉片，且所有這些驅(qū)動(dòng)頻率都被視為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。葉片驅(qū)動(dòng)可在任何地方(從圖1中力Fl所說(shuō)明的葉片頂端到非常靠近葉片夾持線且還到力Fn所說(shuō)明的葉片頂端與葉片夾持線之間的任何中間位置)直接將葉片致動(dòng)力施加到葉片。力施加點(diǎn)的此連續(xù)體對(duì)應(yīng)于如正施加力的致動(dòng)器所看到的負(fù)載阻抗的連續(xù)體，其中葉片頂端為最低阻抗點(diǎn)且靠近葉片夾持線的點(diǎn)具有最高阻抗。沿著葉片長(zhǎng)度的各個(gè)點(diǎn)處的精確葉片阻抗值將隨著特定葉片設(shè)計(jì)而變化。沿著葉片長(zhǎng)度的大范圍的負(fù)載阻抗暗示用于在給定點(diǎn)處施加致動(dòng)器力的不同致動(dòng)器類型及拓?fù)?。?dāng)向葉片施加力時(shí)，假設(shè)夾具質(zhì)量塊10主要相對(duì)于葉片的頂端位移固定。用于葉片驅(qū)動(dòng)實(shí)施例的致動(dòng)器子組件可被分為固定或振蕩兩類。致動(dòng)葉片的力是在固定與振蕩組件之間產(chǎn)生的。定位固定組件以不讓其隨著葉片而振蕩，且在這個(gè)意義上來(lái)看，其相對(duì)于葉片的振蕩運(yùn)動(dòng)大體固定。本文所使用的術(shù)語(yǔ)固定并非意指致動(dòng)器為絕對(duì)固定，因?yàn)槠淇赡苡捎谌~片的反作用力而有一些振動(dòng)。但致動(dòng)器組件相對(duì)于葉片的被夾持末端將幾乎固定，因?yàn)槠鋵⒉贿B接到葉片而是相反地其將連接到風(fēng)扇的固定或非振蕩組件。振湯組件將附接到葉片且因此將隨著葉片而振湯。舉例來(lái)說(shuō)，在圖3的實(shí)施例中，電樞30為固定的致動(dòng)器組件且葉片22及24用作振蕩的致動(dòng)器組件。作為又一實(shí)例，在圖24中，電樞為固定的致動(dòng)器組件且葉片12及背襯板228為振蕩的致動(dòng)器組件。致動(dòng)器設(shè)計(jì)的固定及振蕩組件兩者與在現(xiàn)有技術(shù)的裝置中所使用的疊層壓電式彎曲機(jī)致動(dòng)器截然不同，所述疊層壓電式彎曲機(jī)致動(dòng)器結(jié)合到懸臂葉片且沒有相對(duì)于葉片振蕩是固定的任何致動(dòng)器組件。具有不隨葉片而振蕩的組件的致動(dòng)器使得所揭示的懸臂風(fēng)扇的許多優(yōu)點(diǎn)成為可能。圖2說(shuō)明一個(gè)此葉片驅(qū)動(dòng)實(shí)施例，其中在與葉片12的夾持線的距離為D處將電磁力施加到葉片。致動(dòng)器包括纏繞電樞16的線圈14，其相對(duì)于葉片振蕩是固定的。氣隙18位于電樞16及葉片12之間。當(dāng)給線圈通電時(shí)，在氣隙18中所產(chǎn)生的吸引性電磁力將葉片拉向電樞16。可使用多個(gè)不同的電壓波形來(lái)驅(qū)動(dòng)線圈14，但一般來(lái)說(shuō)，波形的頻率將適于激發(fā)葉片中的基本懸臂模式且適于提供給定應(yīng)用所需要的性能。如果使用正弦驅(qū)動(dòng)電壓，則力響應(yīng)為參數(shù)化的以使驅(qū)動(dòng)電壓頻率必須為葉片的共振頻率的一半。如果使用任何單極脈動(dòng)的電壓波形，則通常將在小于50%的工作循環(huán)發(fā)現(xiàn)峰值效率。圖3說(shuō)明雙葉片懸臂風(fēng)扇，其中每一葉片被與圖2的葉片12相同的致動(dòng)器拓?fù)潋?qū)動(dòng)。當(dāng)給線圈20通電時(shí)，氣隙26及28中的相應(yīng)電磁力將把葉片22及24拉向電樞30。以此方式，周期性致動(dòng)器力激發(fā)葉片22及24的優(yōu)選懸臂模式，以使葉片彼此相向運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致消除其橫向反作用力。消除此力降低電樞30的振動(dòng)，從而減少傳遞給安裝了風(fēng)扇的產(chǎn)品或系統(tǒng)的振動(dòng)。
圖2及3中所展示的致動(dòng)器接近風(fēng)扇葉片的被夾持末端而定位。本發(fā)明的范圍包括在沿著葉片長(zhǎng)度的任意點(diǎn)處提供致動(dòng)力。舉例來(lái)說(shuō)，在圖2中，距離D可增加或減少且D的精確值可響應(yīng)于特定設(shè)計(jì)需求進(jìn)行選擇。舉例來(lái)說(shuō)，對(duì)一些設(shè)計(jì)需求來(lái)說(shuō)，可在葉片頂端施加致動(dòng)力?？蓪⒅聞?dòng)器安裝到位于夾具底座對(duì)面的風(fēng)扇罩的一部分。在此一實(shí)施例中，罩的布置將允許葉片振蕩及空氣流出風(fēng)扇，而同時(shí)仍為致動(dòng)器及夾具底座提供結(jié)構(gòu)性支撐。類似地，可在沿著葉片長(zhǎng)度的其它點(diǎn)處安裝致動(dòng)器，以便在葉片頂端及被夾持末端之間的位置處將致動(dòng)力施加到葉片。夾具驅(qū)動(dòng)如圖1中的力Fe所說(shuō)明，可將周期力施加到夾具質(zhì)量塊10以產(chǎn)生夾具質(zhì)量塊10的周期性振蕩作為激發(fā)葉片2的優(yōu)選懸臂模式的手段。當(dāng)在此模式中驅(qū)動(dòng)葉片時(shí)，葉片的頂端位移可比夾具質(zhì)量塊10的位移高幾百倍。因此，僅需要非常小的夾具質(zhì)量塊的位移來(lái)驅(qū)動(dòng)大的葉片頂端偏轉(zhuǎn)。一般來(lái)說(shuō)，致動(dòng)器必須提供足夠的力來(lái)為葉片振蕩提供動(dòng)力且使夾具結(jié)構(gòu)的質(zhì)量塊振蕩。圖4為描繪雙葉片懸臂風(fēng)扇的夾具質(zhì)量塊驅(qū)動(dòng)方法的示意性表示，通過(guò)所述方法將周期性致動(dòng)器力F(t)施加在相應(yīng)葉片38及36的夾具質(zhì)量塊32及34之間。以此方式激發(fā)葉片38及36的懸臂模式以使葉片38及36彼此反向運(yùn)動(dòng)，從而導(dǎo)致消除其橫向的反作用力。圖5說(shuō)明在圖4中示意性說(shuō)明的夾具驅(qū)動(dòng)方法的實(shí)施例。葉片40及42由相應(yīng)夾具質(zhì)量塊52及44夾持。夾具質(zhì)量塊52包括夾具底座54、夾板58及E形電樞56。夾具質(zhì)量塊44包括夾具底座46、夾板50及E形電樞48。致動(dòng)器彈簧66及64將相應(yīng)夾具質(zhì)量塊44及52彈性連接到彈簧托架60及62。致動(dòng)器彈簧66及64可為葉片的整體部分或可為單獨(dú)部分，以提供不同于葉片厚度的彈簧材料厚度。彈簧托架60及62通過(guò)線圈支撐68彼此剛性地連接，線圈支撐68還支撐固定線圈70，如圖6的截面圖中所展示。在操作中，在所需的葉片40及42的共振頻率下將周期電流波形提供給線圈70，此在電樞48及56之間導(dǎo)致周期性吸引力，此繼而導(dǎo)致夾具質(zhì)量塊44及52在彈簧66及64上彼此反向地振蕩。夾具質(zhì)量塊44及52的振蕩繼而激發(fā)所需的葉片42及40的懸臂模式。將選擇彈簧66及64的硬度以使儲(chǔ)存在其中的能量在電磁力的施加期間將以適于操作頻率的時(shí)間周期再次推開電樞。為了主要在夾具驅(qū)動(dòng)模式(其中葉片頂端與夾具質(zhì)量塊的位移比率非常高)中進(jìn)行操作，彈簧66及64應(yīng)足夠堅(jiān)硬以僅允許夾具質(zhì)量塊44及52有小的位移。夾具質(zhì)量塊44及52與葉片42及40的相對(duì)橫向振動(dòng)將導(dǎo)致消除相應(yīng)反作用力，從而導(dǎo)致傳遞到安裝有風(fēng)扇的產(chǎn)品或系統(tǒng)的振動(dòng)減少。彈簧托架60及62與線圈支撐68為具有最小振動(dòng)的組件且因此提供最佳的風(fēng)扇安裝點(diǎn)。如圖1的弧線8所展示，葉片的振蕩還具有將把軸向反作用力傳遞到風(fēng)扇夾具底座的軸向分量。這些軸向反作用力可導(dǎo)致圖5的風(fēng)扇中的托架60及62與線圈支撐68的一些振動(dòng)?？商峁椥园惭b以使此振動(dòng)與安裝有風(fēng)扇的產(chǎn)品或系統(tǒng)隔離。圖7說(shuō)明另一夾具驅(qū)動(dòng)實(shí)施例。葉片72及74被相應(yīng)夾具質(zhì)量塊76及82夾具。夾具質(zhì)量塊76包括夾板78及E形電樞80。夾具質(zhì)量塊82包括夾板86及E形電樞84。葉片72及74延伸穿過(guò)夾具質(zhì)量塊76及82且進(jìn)入到風(fēng)扇底座88內(nèi)。風(fēng)扇底座88包括夾板94及90與線圈92及96，線圈92及96夾持圖8的截面圖中所展示的固定線圈98?？蓪⒅聞?dòng)器彈簧集成到葉片內(nèi)。舉例來(lái)說(shuō)，葉片72及74的在其相應(yīng)夾具質(zhì)量塊76及82到底座88之間橫跨的區(qū)段可用作相應(yīng)致動(dòng)器彈簧100及102且執(zhí)行與圖5的彈簧66及64相同的功能。在操作中，在所需的葉片72及74的共振頻率下將周期電流波形提供給線圈98，從而導(dǎo)致電樞80及84之間的周期性吸引力，其繼而導(dǎo)致夾具質(zhì)量塊76及82在彈簧100及102上彼此反向地振蕩。夾具質(zhì)量塊76及82的振蕩繼而激發(fā)所需的葉片72及74的懸臂模式。將選擇彈簧100及102的硬度以使儲(chǔ)存在其中的能量在電磁力的施加期間將以適于操作頻率的時(shí)間周期再次推開電樞。為了主要在夾具驅(qū)動(dòng)模式(其中葉片頂端相對(duì)于夾具質(zhì)量塊的位移比率非常高)中進(jìn)行操作，彈簧100及102應(yīng)足夠堅(jiān)硬以僅允許夾具質(zhì)量塊76及82進(jìn)行小的位移。夾具質(zhì)量塊76及82與葉片72及74的相對(duì)橫向振動(dòng)將導(dǎo)致消除相應(yīng)反作用力，從而導(dǎo)致傳遞到安裝了風(fēng)扇的產(chǎn)品或系統(tǒng)的振動(dòng)減少。風(fēng)扇底座88是具有最小振動(dòng)的組件且因此提供風(fēng)扇的最佳安裝點(diǎn)。如圖1的弧線8所說(shuō)明，葉片72及74的振蕩具有將把軸向反作用力傳遞到風(fēng)扇夾具底座的軸向分量。這些軸向反作用力可導(dǎo)致風(fēng)扇底座88的一些振動(dòng)?？墒褂脧椥园惭b來(lái)將此振動(dòng)與安裝了風(fēng)扇的產(chǎn)品或系統(tǒng)隔離。流與壓力現(xiàn)有技術(shù)的懸臂風(fēng)扇僅能夠在與類似尺寸的懸臂風(fēng)扇相比來(lái)說(shuō)為非常低的壓力下建立空氣流。此較差的壓力性能部分是由于對(duì)穿過(guò)懸臂風(fēng)扇的空氣的逆流阻力較低。在懸臂風(fēng)扇周圍放置罩將改進(jìn)其壓力性能。然而，所述罩并沒有解決主要的問(wèn)題。此相對(duì)較差的壓力性能的主要原因在于，除了在當(dāng)風(fēng)扇葉片穿過(guò)其位移弧線上的特定點(diǎn)時(shí)的振蕩周期部分期間之外，并未對(duì)穿過(guò)懸臂風(fēng)扇的逆流路徑進(jìn)行限制。換句話說(shuō)，當(dāng)葉片實(shí)際上正在特定點(diǎn)處向前移動(dòng)空氣時(shí)，所述葉片在所述特定點(diǎn)處的駐留時(shí)間僅為整個(gè)葉片振蕩周期的一小部分。在剩余的振蕩周期期間，由于下游流阻力，對(duì)穿過(guò)懸臂風(fēng)扇的空氣的回流具有較小的阻力。圖9中所展示的實(shí)施例為如何通過(guò)添加第二組懸臂風(fēng)扇葉片而改進(jìn)懸臂風(fēng)扇的流及壓力性能的實(shí)例。圖9中致動(dòng)器激發(fā)葉片104、106、108及110的懸臂模式的方式與圖2及3的風(fēng)扇相同。在操作中，第一周期電流波形驅(qū)動(dòng)線圈112及114兩者且第二周期電流波形驅(qū)動(dòng)線圈116及118，其中第一及第二電流波形彼此異相180°或接近180°。線圈電流的此相位將導(dǎo)致葉片104及106 (包括第一對(duì)葉片)彼此反向地振蕩，且葉片108及110(包括第二對(duì)葉片)也彼此反向地振蕩。線圈電流的相位還導(dǎo)致第一對(duì)葉片與第二對(duì)葉片異相，以使當(dāng)?shù)谝蝗~片對(duì)的葉片頂端彼此最近時(shí)第二對(duì)的葉片頂端彼此最遠(yuǎn)。以此方式，兩對(duì)葉片都在不碰撞的情況下在相同的空間中擺動(dòng)，從而在存在下游流阻力的情況下導(dǎo)致較長(zhǎng)的葉片駐留時(shí)間及降低的空氣回流。共用葉片偏轉(zhuǎn)空間的此方法及以上所描述的優(yōu)點(diǎn)可延伸到在陣列中布置的任意數(shù)量的葉片。包括葉片的陣列的風(fēng)扇的示范性實(shí)施例在圖10中進(jìn)行示意性說(shuō)明，其展示當(dāng)每一葉片以箭頭所展示的方向穿過(guò)其平衡點(diǎn)那一刻時(shí)的葉片的瞬時(shí)俯視圖(即，向下看葉片的平面)?？蓪⑷我鈹?shù)量的不同致動(dòng)方案用于風(fēng)扇陣列的個(gè)別葉片。可將穿孔或端口添加到陣列中的葉片的底座，以允許空氣流經(jīng)陣列?？墒褂么朔椒▉?lái)提供具有類似于薄烤餅類型的旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇的總縱橫比的懸臂風(fēng)扇陣列。也可使用其它陣列，其中相似相位的懸臂葉片被分組在不共用位移空間的區(qū)段中。流對(duì)風(fēng)扇尺寸
現(xiàn)有技術(shù)的懸臂風(fēng)扇比提供相同空氣流動(dòng)速率的旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇大得多，使得其對(duì)于通常的熱管理應(yīng)用來(lái)說(shuō)并不實(shí)用。懸臂葉片為現(xiàn)有技術(shù)的懸臂風(fēng)扇的決定尺寸的組件。然而，滿足行業(yè)對(duì)性能、尺寸及噪音的需要產(chǎn)生了現(xiàn)有技術(shù)的懸臂風(fēng)扇不能克服的沖突性需求以提供尺寸減小且提供與使用風(fēng)扇的實(shí)際產(chǎn)品更加相容的形狀因數(shù)。由懸臂風(fēng)扇產(chǎn)生的空氣流動(dòng)速率與葉片尺寸(葉片可轉(zhuǎn)移多少空氣)、葉片頻率、葉片行程及葉片頂端速度成比例。增加葉片寬度將為給定長(zhǎng)度的葉片提供更多的流，但葉片寬度增加會(huì)由于葉片不穩(wěn)定性而導(dǎo)致更多噪音。安靜操作需要低的操作頻率及沒有較高機(jī)械葉片諧波的正弦振蕩。正弦振蕩的產(chǎn)生需要葉片的基本懸臂模式與其較高模式的振蕩頻率之間的大的分離。在現(xiàn)有技術(shù)的風(fēng)扇中，傳統(tǒng)上通過(guò)使用針對(duì)好優(yōu)良模式分離的高的長(zhǎng)寬(L/W)比來(lái)設(shè)計(jì)矩形葉片而實(shí)現(xiàn)此分離，其防止為了更多的流而使葉片更寬。而且，為了針對(duì)低噪音實(shí)現(xiàn)低頻率操作，必須增加葉片長(zhǎng)度，其在不必要地增加流速率的情況下增加風(fēng)扇的尺寸。這些沖突性需要導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)的懸臂風(fēng)扇在相同流速率下比旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇大得多。葉片形狀及質(zhì)量塊分布本發(fā)明提供一種用新的葉片幾何形狀及葉片質(zhì)量塊分布一起提高性能且減少懸臂風(fēng)扇尺寸的手段，其(I)使得非常低的L/W縱橫比成為可能，(2)由于這些較寬的葉片而提供高的空氣流性能及(3)低頻率的正弦位移，但低L/W比導(dǎo)致安靜操作。圖11中所展示的風(fēng)扇葉片120具有接近I的L/W比且將具有在接近優(yōu)選懸臂模式的頻率下的密集模型光譜。因此，將懸臂模式驅(qū)動(dòng)到足夠大的位移以建立有用的空氣流也將激發(fā)其它這些模式，從而導(dǎo)致具有類似蜂鳴器的聲音質(zhì)量的可聽噪音水平，其對(duì)大多數(shù)熱管理應(yīng)用來(lái)說(shuō)都是非常令人討厭的。針對(duì)實(shí)用的熱管理所需要的風(fēng)扇尺寸來(lái)說(shuō)，風(fēng)扇葉片120還將具有對(duì)于安靜操作來(lái)說(shuō)太高的基本的懸臂頻率。圖11的風(fēng)扇葉片120展示在圖12中，其中質(zhì)量塊122結(jié)合到葉片的頂端末端。添加此類型的質(zhì)量塊提供以下優(yōu)點(diǎn)。質(zhì)量塊122使大部分的葉片區(qū)域變硬，其消除一些不需要的模式且提高其它不需要的模式的頻率，從而導(dǎo)致基本的懸臂模式下的正弦運(yùn)動(dòng)。質(zhì)量塊122還降低基本的懸臂頻率，從而使得非常短的葉片能夠在低頻率下操作。質(zhì)量塊122的添加還增加葉片共振中所儲(chǔ)存的能量，其減少將葉片驅(qū)動(dòng)到大的偏轉(zhuǎn)所需的功率，從而導(dǎo)致較高的能量效率，且其還增加可由葉片完成的流體工作，從而導(dǎo)致較高的壓力性能。如圖12、14、16及18中所展示的裝載質(zhì)量塊的葉片具有與以上所描述的優(yōu)點(diǎn)相同的優(yōu)點(diǎn)，且可在峰值到峰值頂端偏轉(zhuǎn)(其大于葉片的長(zhǎng)度)下維持穩(wěn)定的安靜操作，從而使得大量的空氣從非常緊湊的懸臂葉片流動(dòng)。也可在不在葉片上添加單獨(dú)質(zhì)量塊的情況下提供優(yōu)選的質(zhì)量塊分布。舉例來(lái)說(shuō)，圖13說(shuō)明另一葉片實(shí)施例，其通過(guò)消除模式且增加其它模式的頻率而提供正弦位移。葉片124包括翼片126及兩個(gè)支腿128，其中支腿128為主要彎曲部件且翼片124提供主要的流體工作。相對(duì)于支腿128而言，翼片126提供一些質(zhì)量塊裝載性質(zhì)，因?yàn)槠渚哂斜戎?28更大的質(zhì)量塊。葉片的配置提供改進(jìn)的質(zhì)量塊分布。而且，可通過(guò)將單獨(dú)的質(zhì)量塊的用途與優(yōu)選的葉片幾何形狀結(jié)合在一起而完成所需的質(zhì)量塊分布。舉例來(lái)說(shuō)，圖14展示圖13的葉片124，其具有結(jié)合到翼片126的質(zhì)量塊130。質(zhì)量塊130將減少共振頻率而且增加葉片的Q,從而增加風(fēng)扇的效率。
圖15描繪另一葉片實(shí)施例，其通過(guò)消除模式且增加其它模式的頻率而允許正弦位移。葉片132包括翼片136及支腿134，其中支腿134為主要彎曲部件且翼片136提供主要的流體工作。相對(duì)于支腿134，翼片136提供一些質(zhì)量塊裝載性質(zhì)，因?yàn)槠渚哂斜戎?34大的質(zhì)量塊。圖16展示圖15的葉片132，其中質(zhì)量塊138結(jié)合到翼片132。質(zhì)量塊138將減少共振頻率而且增加葉片的Q,從而增加風(fēng)扇的效率。圖17說(shuō)明另一葉片實(shí)施例，其通過(guò)消除模式且增加其它模式的頻率而提供正弦位移。在圖17中，葉片140被細(xì)分成四個(gè)個(gè)別的葉片142，所有的葉片142都具有相同的懸臂共振頻率。個(gè)別的葉片142提供高的L/W比，其建立每一個(gè)別的葉片的穩(wěn)定正弦振蕩，同時(shí)所有四個(gè)葉片配合到低L/W比的覆蓋區(qū)內(nèi)。圖18展示圖17的葉片140，其中同樣的質(zhì)量塊144結(jié)合到個(gè)別的葉片142。質(zhì)量塊144將減小葉片142的共振頻率相等的數(shù)量且增加葉片142的Q相等的數(shù)量，從而增加風(fēng)扇的效率。存在許多制造圖12到18的葉片的方法，其對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見的且被視為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。舉例來(lái)說(shuō)，翼片可為結(jié)合到彈簧支腿的單獨(dú)離散組件或可使用注射模制法包覆模制到彈簧支腿。葉片質(zhì)量塊可為由任意數(shù)量的材料制成的離散組件或可集成到翼片或可僅通過(guò)改變翼片的厚度而成為翼片自身的所有物。葉片驅(qū)動(dòng)的徑向風(fēng)扇圖19說(shuō)明另一實(shí)施例，其提供被徑向引導(dǎo)的空氣流及提高的振動(dòng)消除。在圖19中，葉片146包括翼片150及152且葉片148具有翼片154及156，其中葉片146從葉片148旋轉(zhuǎn)90°。葉片146的中心剛性地結(jié)合到磁芯體164的頂部中心表面且葉片148的中心剛性地結(jié)合到磁芯體164的底部中心表面。葉片146及148以同樣的方式且以與圖2、3及9的風(fēng)扇相同類型的致動(dòng)器進(jìn)行致動(dòng)。當(dāng)給線圈166及168通電時(shí)，由在對(duì)稱氣隙158中所建立的磁力致動(dòng)翼片150及152，且當(dāng)給線圈170及172通電時(shí)，由在對(duì)稱氣隙160中的磁力致動(dòng)翼片154及156 (第二氣隙160在所展示的視圖中是不可見的)。在操作中，葉片146及148的翼片在Z方向上振蕩，其主要在徑向方向上建立空氣流動(dòng)。在振動(dòng)消除的優(yōu)選實(shí)施例中，使用相同的周期性電流驅(qū)動(dòng)線圈166及168，從而致使翼片150及152彼此同相振蕩，且使用相同的周期性電流驅(qū)動(dòng)線圈170及172，從而致使翼片154及156彼此同相振蕩，且驅(qū)動(dòng)線圈166及168的電流波形與驅(qū)動(dòng)線圈170及172的電流波形同相，從而致使葉片146的翼片與葉片148的翼片反向地(180°異相)振蕩。在圖19中，每一翼片頂端以類似于弧線162的弧線振蕩，且因此每一葉片建立徑向的及Z軸的反作用力兩者(其作用在磁芯體164上)。磁芯體164為圖19的風(fēng)扇將安裝到產(chǎn)品的點(diǎn)。由于風(fēng)扇葉片的對(duì)稱性，所以每一翼片的徑向反作用力被徑向相對(duì)的翼片消除且葉片146的軸向反作用力被相對(duì)的葉片148的軸向相對(duì)的反作用力消除。以此方式，在于操作期間葉片翼片的共振頻率、質(zhì)量塊及位移中的所有者均匹配的程度上消除徑向及軸向反作用力兩者。在所有反作用力沒被消除的程度上，可將磁芯體164彈性附接到產(chǎn)品或系統(tǒng)以阻止振動(dòng)傳遞到產(chǎn)品或系統(tǒng)。多個(gè)葉片設(shè)計(jì)中的任一者(包括各種形狀及葉片質(zhì)量塊裝載)可與圖19的風(fēng)扇一起使用，且將基于給定應(yīng)用的設(shè)計(jì)需要來(lái)選擇所使用的特定葉片。
夾具驅(qū)動(dòng)的徑向風(fēng)扇圖20說(shuō)明另一實(shí)施例，其提供被徑向引導(dǎo)的空氣流及提高的振動(dòng)消除。圖20的徑向風(fēng)扇包括被夾持到夾具質(zhì)量塊198中的一對(duì)葉片174及180以及被夾持到夾具質(zhì)量塊200中的第二對(duì)葉片176及178。夾具質(zhì)量塊198包括夾具圓盤182、磁芯190及線圈194。夾具質(zhì)量塊200包括夾具圓盤184、磁芯192及線圈196。夾具質(zhì)量塊198剛性地結(jié)合到彈簧186的中心且夾具質(zhì)量塊200剛性地結(jié)合到彈簧188的中心。彈簧186及188通過(guò)環(huán)形彈簧間隔片196而在其周長(zhǎng)處剛性地結(jié)合在一起。彈簧186及188允許夾具質(zhì)量塊198及200在軸向Z方向上振蕩。將選擇彈簧186及188的硬度以便在磁力的施加期間儲(chǔ)存在其中的能量將以適于操作頻率的時(shí)間周期再次推開夾具質(zhì)量塊。為了主要在夾具驅(qū)動(dòng)模式(其中葉片頂端對(duì)夾具質(zhì)量塊的位移比非常高)中進(jìn)行操作，彈簧186及188應(yīng)足夠堅(jiān)硬以僅允許夾具質(zhì)量塊198及200有小的位移。在操作中，葉片174、176、178及180在Z方向上振蕩，其主要在徑向方向上建立空氣流。在振動(dòng)消除的優(yōu)選實(shí)施例中，使用相同的周期性電流驅(qū)動(dòng)線圈194及196，從而由于在磁芯190及192之間所產(chǎn)生的磁吸引力而致使夾具質(zhì)量塊198被吸引到夾具質(zhì)量塊200。電流的周期性致使夾具質(zhì)量塊在周期性電流的頻率下彼此反向地振蕩。如果驅(qū)動(dòng)電流頻率等于或接近葉片的懸臂模式，則夾具質(zhì)量塊的振蕩繼而以一方式激發(fā)所有葉片的懸臂模式，使得葉片174及180彼此同相振蕩，但與葉片176及178180異相振蕩。每一葉片頂端以類似于圖19中的弧線162的弧線振蕩且因而每一葉片建立徑向及Z軸反作用力兩者(其作用在彈黃間隔片196上)。彈黃間隔片196為圖20的風(fēng)扇的最小振動(dòng)點(diǎn)且為風(fēng)扇將在此處安裝到產(chǎn)品的點(diǎn)。由于風(fēng)扇葉片的對(duì)稱性，所以葉片對(duì)174及180的徑向反作用力彼此消除、葉片對(duì)176及178的徑向反作用力彼此消除且葉片對(duì)174及180的軸向反作用力被葉片對(duì)176及178的相對(duì)軸向反作用力消除。以此方式，在葉片的共振頻率、質(zhì)量塊及位移中的所有者均匹配的程度上消除徑向及軸向反作用力兩者。在所有的反作用力沒被消除的程度上，可將彈簧間隔片196彈性附接到產(chǎn)品或系統(tǒng)以阻止振動(dòng)傳遞到產(chǎn)品或系統(tǒng)。多個(gè)葉片設(shè)計(jì)中的任一者(包括各種形狀及葉片質(zhì)量塊裝載)可與圖20的風(fēng)扇一起使用，且將基于給定應(yīng)用的設(shè)計(jì)需要選擇所使用的特定葉片。致動(dòng)器類型展示于圖2到20中的致動(dòng)器拓?fù)浼安僮髟碚f(shuō)明可根據(jù)本發(fā)明使用的特定致動(dòng)器。然而，存在許多其它類型的致動(dòng)器，其具有相對(duì)于葉片位移固定的組件及可根據(jù)本發(fā)明使用的許多致動(dòng)器改進(jìn)，且所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員也將發(fā)現(xiàn)所述改進(jìn)，其全部被視為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。圖21說(shuō)明許多可能的致動(dòng)器實(shí)例中的一者，其中提供許多移動(dòng)磁體類型的音圈致動(dòng)器204，其致動(dòng)葉片202。致動(dòng)器204包括磁體固持器216，磁體固持器216由高導(dǎo)磁率材料制成且具有附接到其上的磁體210，以使磁場(chǎng)在氣隙218中存在于磁體固持器216及磁體210之間。磁體固持器216通過(guò)夾板夾板208附接到葉片202。線圈212剛性地附接到線圈凸部220，其中線圈凸部220剛性地附接到風(fēng)扇底座214。在操作中，將交變電流施加到線圈212，所述交變電流經(jīng)由磁體固持器216將交替力施加在風(fēng)扇葉片206上。如果交變電流頻率接近或等于葉片206的優(yōu)選懸臂共振頻率，則葉片206可以大的頂端位移振蕩。圖21的致動(dòng)器的變動(dòng)將顛倒磁體及線圈的位置以提供動(dòng)圈式致動(dòng)器。
夾具驅(qū)動(dòng)葉片致動(dòng)器的又一致動(dòng)器實(shí)例展示于圖22中，其中懸臂風(fēng)扇葉片222及224剛性地連接到電致伸縮材料226的塊的任一側(cè)。在操作中，將周期性電壓施加到電致伸縮質(zhì)量塊226，從而致使質(zhì)量塊在雙箭頭所說(shuō)明的方向上延伸及/或縮短。如果周期性電壓頻率接近或等于葉片222及224的優(yōu)選懸臂共振頻率，則葉片222及224將以大的位移彼此反向地振蕩。電致伸縮材料可為(舉例來(lái)說(shuō))壓電式的或磁致伸縮的或可包括壓電式堆疊(具有中間電極的多層壓電式材料)以減少驅(qū)動(dòng)電壓振幅需求。圖22的風(fēng)扇有助于自身小型化?？蓪?duì)本文所描述的致動(dòng)器做出許多修改。圖2到9、19及20中所展示的致動(dòng)器僅提供吸引力，但可通過(guò)添加額外的致動(dòng)器組件而將其轉(zhuǎn)換為吸引及排斥(推拉式)操作兩者。舉例來(lái)說(shuō)，可通過(guò)添加圖23中所展示的另一致動(dòng)器而將圖2的懸臂風(fēng)扇轉(zhuǎn)換為推拉式操作。一種增加圖2的電樞16及葉片12之間的吸引力的改進(jìn)是將背襯板228添加到圖24中所展示的葉片12。葉片驅(qū)動(dòng)或夾具驅(qū)動(dòng)實(shí)施例中的任一者可經(jīng)設(shè)計(jì)以使用大范圍的不同致動(dòng)器類型，且所選擇的特定類型通常將基于特定應(yīng)用的需要。雖然本發(fā)明使得懸臂風(fēng)扇的縮小化、在低操作頻率下的高空氣流動(dòng)速率及極長(zhǎng)的風(fēng)扇使用時(shí)間成為可能，但本發(fā)明的范圍絕非限于本文所提供的實(shí)施例。在本文中揭示本發(fā)明的各種實(shí)施例及提高以說(shuō)明與懸臂致動(dòng)、在經(jīng)由葉片質(zhì)量塊裝載維持提高的L/W縱橫比的穩(wěn)定性的同時(shí)減少葉片尺寸、振動(dòng)消除及振動(dòng)減少相關(guān)的本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，且所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將想到使用這些實(shí)施例與提高的多個(gè)不同組合。這些實(shí)施例的全部各種組合將由給定應(yīng)用的需要來(lái)確定且被視為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。舉例來(lái)說(shuō)，圖25說(shuō)明可能的葉片設(shè)計(jì)及葉片致動(dòng)拓?fù)涞脑S多組合中的一者。將響應(yīng)于特定設(shè)計(jì)及最終產(chǎn)品需求而通過(guò)優(yōu)良設(shè)計(jì)實(shí)踐來(lái)確定本發(fā)明的子組件的特定組合。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以任何頻率驅(qū)動(dòng)本發(fā)明的實(shí)施例。雖然可通過(guò)在等于或接近給定葉片共振的驅(qū)動(dòng)頻率下操作風(fēng)扇而提供性能優(yōu)勢(shì)，但本發(fā)明的范圍并不限于驅(qū)動(dòng)頻率接近葉片的共振頻率。當(dāng)驅(qū)動(dòng)頻率足夠靠近葉片共振(能量?jī)?chǔ)存在所述共振中)時(shí)，那么葉片位移幅度將與所儲(chǔ)存的能量成比例地增加。驅(qū)動(dòng)頻率越靠近瞬時(shí)葉片共振頻率，所儲(chǔ)存的能量就越大、葉片位移就越大且空氣流就越大。用或不用所儲(chǔ)存的能量操作懸臂風(fēng)扇都被視為在本發(fā)明的范圍內(nèi)。還將理解，葉片可由許多不同材料(例如金屬、塑料或彈性體)制成且將基于給定應(yīng)用的需要來(lái)選擇特定材料?？墒褂迷S多不同的驅(qū)動(dòng)電路來(lái)給懸臂風(fēng)扇提供動(dòng)力且這對(duì)所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見的，且這些驅(qū)動(dòng)電路可包括共振鎖定控制(例如PLL控制)以保持葉片在其共振頻率下或接近其共振頻率而操作。本發(fā)明的風(fēng)扇的應(yīng)用包括在熱管理應(yīng)用中針對(duì)大范圍的熱的對(duì)象(包括例如微處理器的電子組件、例如MODFETS、HBLED的功率電子組件以及需要空氣冷卻及輔助熱交換目標(biāo)(例如散熱片、印刷電路卡及電子圍封物)的任何電子組件)移動(dòng)空氣進(jìn)行熱交換?？墒褂帽景l(fā)明的懸臂風(fēng)扇來(lái)迫使空氣穿過(guò)產(chǎn)品平臺(tái)(例如服務(wù)器、PC塔、膝上型電腦、PDA)或使空氣在密封的電子圍封物(例如在手機(jī)、電信及軍事應(yīng)用中)內(nèi)循環(huán)。舉幾個(gè)例子，其它應(yīng)用包括化學(xué)反應(yīng)的氣體及顆粒物質(zhì)的一般的混合、流體測(cè)量、取樣、生物戰(zhàn)試劑的空氣取樣以及一般的化學(xué)分析，或在懸浮顆粒中建立其它材料變化(例如粉碎或凝聚)或這些處理中的任意者的組合。已出于說(shuō)明及描述的目的而呈現(xiàn)對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例中的一些的前述描述。在所提供的附圖中，為了功能性清楚起見，本文所提供的個(gè)別實(shí)施例的子組件不必要按彼此的比例進(jìn)行繪制。在實(shí)際產(chǎn)品中，由特定工程設(shè)計(jì)需要來(lái)確定個(gè)別組件的相對(duì)比例。本文所提供的實(shí)施例無(wú)意為詳盡的或?qū)⒈景l(fā)明限制到所揭示的精確形式，且明顯的是，根據(jù)以上教示，許多修改及變動(dòng)是可能的。選擇并描述實(shí)施例以便最佳地解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使得所屬領(lǐng)域的其它技術(shù)人員能夠在各種實(shí)施例中最佳地利用本發(fā)明且能夠使用適于所預(yù)期的特定用途的各種修改來(lái)利用本發(fā)明。雖然以上描述包含許多規(guī)范，但這些不應(yīng)被解釋為對(duì)本發(fā)明的范圍的限制，而應(yīng)視為其替代實(shí)施例的示范。
權(quán)利要求
1.一種懸臂風(fēng)扇，其包括: 懸臂葉片，其中所述葉片在一個(gè)末端處被夾持且包括位于所述葉片上離所述被夾持末端最遠(yuǎn)的點(diǎn)處的葉片頂端； 其中所述葉片頂端自由振湯； 其中所述葉片具有從所述被夾持末端延伸到所述葉片頂端的長(zhǎng)度； 致動(dòng)器，其具有至少一個(gè)組件，所述至少一個(gè)組件不隨所述葉片振蕩且相對(duì)于所述葉片的所述被夾持末端幾乎固定； 其中所述致動(dòng)器在沿著所述葉片的所述長(zhǎng)度的一位置處將周期力施加到所述葉片，從而導(dǎo)致所述葉片的周期性偏轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸臂風(fēng)扇，其中所述致動(dòng)器經(jīng)配置以在等于或接近所述葉片的優(yōu)選振動(dòng)模式的頻率下提供所述周期力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的懸臂風(fēng)扇，其進(jìn)一步包括: 附接到所述懸臂葉片的質(zhì)量塊； 其中所述質(zhì)量塊經(jīng)配置以通過(guò)減少對(duì)所述葉片的較高機(jī)械模式的激發(fā)而提供所述葉片振蕩的提聞的穩(wěn)定性。
4.根據(jù)權(quán)利 要求1所述的懸臂風(fēng)扇，其中 所述懸臂葉片包括至少一個(gè)支腿區(qū)段及一翼片區(qū)段，其中所述翼片區(qū)段在所述葉片的所述被夾持末端的最遠(yuǎn)端，且所述支腿區(qū)段將所述翼片區(qū)段連接到葉片夾具；其中，在所述風(fēng)扇的操作期間，所述支腿區(qū)段經(jīng)配置以比所述翼片區(qū)段彎曲更多。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的懸臂風(fēng)扇，其進(jìn)一步包括: 附接到所述懸臂葉片的質(zhì)量塊。
6.—種懸臂風(fēng)扇，其包括: 懸臂葉片，其在一個(gè)末端處被夾具組合件夾持； 致動(dòng)器，其將周期力施加到所述夾具組合件； 其中所述致動(dòng)器的周期力致使所述夾具組合件振蕩，且其中所述夾具組合件的所述振蕩致使周期力被施加到所述葉片，從而導(dǎo)致所述懸臂葉片的周期性偏轉(zhuǎn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的懸臂風(fēng)扇，其中所述致動(dòng)器經(jīng)配置以在等于或接近所述葉片的優(yōu)選振動(dòng)模式的頻率下施加所述周期力。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的懸臂風(fēng)扇，其進(jìn)一步包括: 附接到所述懸臂葉片的質(zhì)量塊； 其中所述質(zhì)量塊通過(guò)減少對(duì)所述葉片的較高機(jī)械模式的激發(fā)而提供所述葉片振蕩的提聞的穩(wěn)定性。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的懸臂風(fēng)扇，其中所述懸臂葉片包括至少一個(gè)支腿區(qū)段及一翼片區(qū)段，其中所述翼片區(qū)段在所述葉片的所述被夾持末端的最遠(yuǎn)端，且所述支腿區(qū)段將所述翼片區(qū)段連接到所述葉片夾具； 其中，在所述風(fēng)扇的操作期間，所述支腿區(qū)段經(jīng)配置以比所述翼片區(qū)段彎曲更多。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的懸臂風(fēng)扇，其進(jìn)一步包括: 附接到所述懸臂葉片的質(zhì)量塊。
11.一種懸臂風(fēng)扇，其包括:懸臂葉片，其在一個(gè)末端處被夾具組合件夾持； 致動(dòng)器，其用于激發(fā)所述葉片的振蕩；且 其中所述葉片具有質(zhì)量塊分布，以使所述葉片的遠(yuǎn)離所述被夾持末端的部分具有比所述被夾持末端更高質(zhì)量的內(nèi)含物，以便通過(guò)減少對(duì)所述葉片的較高機(jī)械模式的激發(fā)、降低所述葉片的共振頻率且增加所述葉片的Q值并減少使所述葉片振蕩所需的能量而提供所述葉片振蕩的提聞的穩(wěn)定性。
12..根據(jù)權(quán)利要求11所述的風(fēng)扇，其中通過(guò)附接到所述懸臂葉片的質(zhì)量塊來(lái)提供所述質(zhì)量塊分布。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的風(fēng)扇，其中所述懸臂葉片包括至少一個(gè)支腿區(qū)段及一翼片區(qū)段，其中所述翼片區(qū)段在所述葉片的所述被夾持末端的最遠(yuǎn)端，且所述支腿區(qū)段將所述翼片區(qū)段連接到所述葉片夾具，從而提供所述質(zhì)量塊分布及提高的穩(wěn)定性。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的風(fēng)扇，其中所述致動(dòng)器包括至少一個(gè)組件，所述至少一個(gè)組件不隨所述葉片而振蕩且相對(duì)于所述葉片的所述被夾持末端大體上固定;其中所述致動(dòng)器在沿著所述葉片的長(zhǎng)度的一位置處將周期力施加到所述葉片，從而導(dǎo)致所述葉片的周期性偏轉(zhuǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所 述的風(fēng)扇，其中所述致動(dòng)器將第一周期力施加到所述夾具組合件以使所述夾具組合件振蕩，所述夾具組合件繼而將第二周期力施加到所述葉片，從而導(dǎo)致所述懸臂葉片的周期性偏轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種懸臂風(fēng)扇，其包括在一個(gè)末端處被夾持的懸臂葉片。所述風(fēng)扇包括致動(dòng)器，所述致動(dòng)器對(duì)所述葉片施加周期力，從而導(dǎo)致所述葉片的周期性偏轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)F04D35/00GK103140686SQ201180047955
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月25日
發(fā)明者蒂莫西·S·盧卡斯 申請(qǐng)人:英孚倫特有限公司