CN107725487B - 一种用于风扇的降噪装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于风扇的降噪装置，包括主动降噪组件和被动降噪组件，被动降噪组件为呈双曲面的消声罩，消声罩位于风扇盒内的风扇的出风侧，消声罩与风扇盒之间形成空气腔，双曲面的焦点位于风扇的出风侧；主动降噪组件包括扬声器、第一拾取器和主动噪声控制模组，扬声器位于风扇的出风侧；第一拾取器位于双曲面的焦点处；主动噪声控制模组分别与扬声器、第一拾取器通信连接。本发明能够满足通风式机箱的通风与电磁兼容设计要求情况下进行有效降噪。

Description

一种用于风扇的降噪装置

技术领域

本发明涉及计算机领域，具体涉及一种用于风扇的降噪装置。

背景技术

通风式机箱计算机噪声主要来自于风扇转动，具体分析风扇噪声的主要来源有扇叶与空气摩擦震颤而产生的随机噪声、电机轴承噪声以及其他机械噪声。其中，随着电机加工精度和结构形式的改进，已经能够实现轴承的精密高速转动，轴承转动噪声极低；而扇叶与空气的噪声可以通过优化扇叶的形状与风道设计进行改进，但是目前这一改进方法有限。目前随着电子产品功能越来越强大，这使得电子设备发热功率的上升，因而普遍的散热风扇转速越来越高，扇叶叶尖速度也越来越快，导致噪声也越来越大。

加固型计算机通常由于使用环境的严苛性，要求其必须具备良好的通风散热条件，因此通常需配备较高转速风扇，这带来了不可忽视的噪声问题，严重影响操作人员身心健康。目前进行降噪设计主要通过选用低噪声风扇，但是低噪声风扇通常风量和风压上较低，不一定能满足散热需求，且成本较高，因而有必要从结构层面进行消声吸声设计。

因此需要一种用于风扇的降噪装置，能够在满足通风式机箱的通风与电磁兼容设计要求情况下进行有效降噪。

发明内容

针对上述现有技术中的问题，需要能够在满足通风式机箱的通风与电磁兼容设计要求情况下进行有效降噪，本发明的目的在于提供一种用于风扇的降噪装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

根据本发明，提供了一种用于风扇的降噪装置，包括主动降噪组件和被动降噪组件，其中，

被动降噪组件为呈双曲面的消声罩，消声罩位于风扇盒内的风扇的出风侧，消声罩与风扇盒之间形成空气腔，双曲面的焦点位于风扇的出风侧；

主动降噪组件包括扬声器、第一拾取器和主动噪声控制模组，扬声器位于风扇的出风侧；第一拾取器位于双曲面的焦点处；主动噪声控制模组分别与扬声器、第一拾取器通信连接。

进一步地，消声罩上具有微孔。

进一步地，主动降噪组件还包括位于风扇盒的进风侧的第二拾取器。

进一步地，风扇盒进风处具有进风盖板，风扇盒出风处具有出风盖板；进风盖板具有进风口，出风盖板具有出风口。

进一步地，进风口、出风口分别为两个半圆形孔。

进一步地，消声罩中间具有出风孔，出风孔与出风盖板的出风口相对应。

进一步地，出风盖板外侧设置有通风窗，通风窗上具有用于通风的缝隙。

进一步地，风扇盒内侧与风扇之间设置有隔声内衬。

进一步地，通风窗和/或隔声内衬为发泡金属材料。

进一步地，主动噪声控制模组位于风扇盒的外侧；主动噪声控制模组与第二拾取器通信连接。

本发明通过以上技术方案，能够获得以下有益技术效果：

本发明提供的用于风扇的降噪装置，通过提供主动降噪组件和被动降噪组件能够实现空气共振腔被动消声与主动降噪结合的复合降噪，从而在满足通风式机箱的通风与电磁兼容设计要求情况下进行有效降噪，同时模块化程度高，加工成本低，安装也较为方便。

当然，实施本发明的任一产品必不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明提供的用于风扇的降噪装置的一个实施例的剖视图；

图2为本发明提供的用于风扇的降噪装置的一个实施例的示意图；

图3为本发明提供的用于风扇的降噪装置的一个实施例的侧视图。

具体实施方式

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包括”为一开放式用语，故应解释成“包括但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本发明的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

本发明的一个实施例中，如图1-3所示，提供了一种用于风扇的降噪装置，包括主动降噪组件和被动降噪组件，被动降噪组件为消声罩5，消声罩5位于风扇盒1内的风扇4的出风侧(即设置在噪声主要的传播路径上)，具体地，消声罩5可以是薄金属板材料，消声罩5固定在风扇盒1，不与风扇4接触。消声罩5与风扇盒1之间形成空气腔。主动降噪组件包括扬声器6和第一拾取器7，第一拾取器7位于风扇4的出风侧。消声罩5为双曲面形状(即截面符合双曲线特征)并且该双曲面的焦点位于出风侧，第一拾取器7位于消声罩的双曲面焦点(即该双曲面部分对应的焦点)处。消声罩5的内表面能够将大部分声音反射汇聚到风扇转轴(即第一拾取器7)附近，以便于使风扇4发出的分散的噪声便于拾取，使得风扇4出风侧的噪声传播时遇到消声罩5后，一部分噪声发生反射，反射至双曲面焦点(即第一拾取器7)处，被第一拾取器7采样拾取，主动噪声控制模组11对采样的噪声声波进行处理，控制扬声器发出与噪声源幅值相等、频率相同、相位相反的声音，该声音与噪声会在传播过程中相互叠加，由于其幅值相反，从而达到抵消、降噪的目的，实现主动降噪；另外一部分噪声透射穿过消声罩5，到达消声罩5与风扇盒1之间的空气腔，该空气腔的空气层不是等厚的，故噪声在其之间会发生连续反射，并与空气发生共振，使得噪声能量被消耗，利用此空气腔内空气共振可消除沿透射方向的噪声，达到被动降噪的目的。同样的，噪声在双曲面内侧传播时也会与空气腔内的空气发生共振，消耗噪声能量。

在一些实施方式中，消声罩5上具有微孔。该微孔为若干个，优选为平均分布。带有微孔的消声罩5构成了微孔消声结构(亥姆霍兹共振腔)，能够通过空气共振消除一部分噪声声波。

在一些实施方式中，主动降噪组件还包括位于风扇盒1的进风侧的第二拾取器8。第一拾取器7主要拾取风扇4部分发出的噪声。第二拾取器8主要拾取来自风扇4进风侧的外部噪声，在风扇4是计算机的机箱风扇的示例中，该外部噪声主要是来自于机箱内部的噪声。

在一些实施方式中，风扇盒1进风处具有进风盖板2，风扇盒1出风处具有出风盖板3；进风盖板2具有进风口，出风盖板3具有出风口。优选地扬声器6固定在出风盖板3上，第二拾取器8固定在进风盖板2上。进风盖板2与风扇盒1将风扇4固定约束，在一个示例中，风扇盒1或自风扇盒1延伸出的固定凸起以合适的固定方式将风扇4径向固定，进风盖板2或自进风盖板2伸出的固定凸起以合适的固定方式将风扇4轴向固定，该固定方式可以优选为采用紧固件，例如粘接剂、螺钉、焊接等。风扇盒1与进风盖板2、出风盖板3配合将风扇4完全密封在风扇盒1内，形成只有前后通风的结构，也是声音传播与控制的主要通道。

在一些实施方式中，进风口、出风口分别为两个半圆形孔。可选地，进风口、出风口可以为任意数量的圆形孔、半圆形孔、方孔等。

在一些实施方式中，消声罩5中间具有出风孔，出风孔与出风盖板3的出风口相对应。优选地，消声罩5中间的出风孔、进风盖板2上的进风口、出风盖板3上的出风口处于同一轴线上。若出风孔、进风口、出风口由若干个孔或缝隙组成，则以上所述的轴线由孔或缝隙构成的组合的中心线限定。

在一些实施方式中，出风盖板3外侧设置有通风窗9，通风窗9上具有用于通风的缝隙，以达到通风、降噪与电磁兼容设计的目的。设置通风窗9可以防止噪声通过出风口处结构件(例如出风盖板3)传播出去(例如传播至机箱)，既可以转接固定风扇模组，又达到与机箱声绝缘的目的，也满足通风与电磁兼容的需求。

在一些实施方式中，风扇盒1内侧与风扇4之间设置有隔声内衬10。设置隔声内衬10可以将风扇4与风扇盒1进行声绝缘，防止风扇的噪声通过风扇盒1传播出，同时限定噪声主要的传播方向，以限定降噪处理路径。在一个示例中，隔声内衬10可以填充在风扇盒1内侧壁上，具体地，可以填充到除进风盖板2、出风盖板3之外的其他所有部分，进一步地，可以填充到除进风口、出风口之外的其他所有部分。由此将噪声主要传播路径限定为进风口(若有外部噪声)-风扇-消声罩5(空气腔)-出风口，以便于降噪处理。

在一些实施方式中，通风窗9和/或隔声内衬10为发泡金属材料。可选地，隔声内衬10还可以为其他高声阻材料，如声橡胶或者发泡材料。

在一些实施方式中，主动降噪组件还包括设置在风扇盒1外侧的主动噪声控制模组(ANCM)11；主动噪声控制模组11分别与扬声器6、第一拾取器7、第二拾取器8通信连接。主动噪声控制模组11可以与风扇供电组件及转速控制芯片封装在同一个模块中。第二拾取器8收集进风噪声及其它来源噪声作为参考噪声，传入主动噪声控制模组11中，此时风扇4出风口处的第一拾取器7采集风扇4出风口处的噪声，也传入主动噪声控制模组11，主动噪声控制模组11经过调制解析，并计算传播延时，发出控制信号，控制扬声器6发出与噪声源幅值相等，频率相同，相位相反的声音，两者在传播过程中相互叠加，由于幅值相反，达到抵消、降噪的目的，实现主动降噪。本发明中的主动降噪，通过前馈-反馈-控制原理，在双曲面空间内，风扇噪声与主动控制发出的幅值相等、相位相反的声音进行叠加、抵消从而主动消除噪声。

本发明提供的用于风扇的降噪装置，利用双曲面结构的消声罩5构造空气共振腔进行被动降噪，并与主动降噪(ANC)技术结合，其中高频的噪声主要通过被动降噪消除，低频降噪主要通过主动降噪进行消除。并且，该降噪装置可用于通风式机箱。

本发明提供的用于风扇的降噪装置具有以下有益效果：

(1)设置双曲面结构的消声罩5，实现对噪声的有效汇聚控制，便于信号采集；

(2)利用双曲面结构的消声罩5与风扇盒之间的空气腔，利用亥姆霍兹原理实现空气共振，从而消除噪声；

(3)将被动降噪与主动降噪合理复合，保证通风散热要求的前提下实现复合、宽频段噪声降噪；

(4)主动噪声控制模组与风扇、降噪结构有机结合，实现了模块化与紧凑设计。

以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。

上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种用于风扇的降噪装置，其特征在于：包括主动降噪组件和被动降噪组件，其中，

所述被动降噪组件为呈双曲面的消声罩，所述消声罩位于风扇盒内的风扇的出风侧，所述消声罩与所述风扇盒之间形成空气腔，所述双曲面的焦点位于所述风扇的所述出风侧；

所述主动降噪组件包括扬声器、第一拾取器和主动噪声控制模组，所述扬声器位于所述风扇的所述出风侧；所述第一拾取器位于所述双曲面的焦点处；所述主动噪声控制模组分别与所述扬声器、所述第一拾取器通信连接。

2.根据权利要求1所述的降噪装置，其特征在于：

所述消声罩上具有微孔。

3.根据权利要求1所述的降噪装置，其特征在于：

所述主动降噪组件还包括位于所述风扇盒的进风侧的第二拾取器。

4.根据权利要求1所述的降噪装置，其特征在于：

所述风扇盒进风处具有进风盖板，所述风扇盒出风处具有出风盖板；

所述进风盖板具有进风口，所述出风盖板具有出风口。

5.根据权利要求4所述的降噪装置，其特征在于：

所述进风口、所述出风口分别包括两个半圆形孔。

6.根据权利要求4所述的降噪装置，其特征在于：

所述消声罩中间具有出风孔，所述出风孔与所述出风盖板的所述出风口相对应。

7.根据权利要求4所述的降噪装置，其特征在于：

所述出风盖板外侧设置有通风窗，所述通风窗上具有用于通风的缝隙。

8.根据权利要求1所述的降噪装置，其特征在于：

所述风扇盒内侧与所述风扇之间设置有隔声内衬。

9.根据权利要求7所述的降噪装置，其特征在于：

所述通风窗为发泡金属材料。

10.根据权利要求8所述的降噪装置，其特征在于：

所述隔声内衬为发泡金属材料。

11.根据权利要求3所述的降噪装置，其特征在于：

所述主动噪声控制模组位于所述风扇盒的外侧；

所述主动噪声控制模组与所述第二拾取器通信连接。

Images