外围驱动离心式风扇
阅读：1028发布：2021-02-20
专利汇可以提供外围驱动离心式风扇专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 涉及外围驱动离心式 风 扇。更具体而言， 电子 设备具有带有更小轮轴和增加的气流以管理该电子设备内的热量的外围驱动离心式风扇。外围驱动离心式风扇包括风扇 外壳 、包括多个 叶片 的 叶轮 以及径向地部署于叶轮周围的多个层叠电感器组。叶片中的一些具有 磁性 作用部分。每一层叠电感器组包括被配置来向叶片的磁性作用部分施加可变磁 力 以沿旋转方向驱动叶轮的第一线圈与第二线圈。第一线圈与第二线圈可以被彼此独立地选择性地激励以提供对叶轮的更强控制。，下面是外围驱动离心式风扇专利的具体信息内容。
1.一种风扇，包括：
包括具有磁性作用部分的叶片的多个叶片，其中所述多个叶片能围绕公共轴旋转，并且其中具有磁性作用部分的叶片包括第一叶片和第二叶片；以及
径向地部署于所述公共轴周围并靠近所述磁性作用部分的电感器组，所述电感器组中的至少一个包括以层叠布置的第一线圈与第二线圈，其中所述第一线圈与第二线圈能选择性地且独立地激励以集体地形成可变磁场，所述可变磁场在围绕所述公共轴的旋转方向上围绕所述公共轴驱动叶片的磁性作用部分，并且其中当所述第一叶片与电感器组正对齐时，所述第二叶片不与任何电感器组正对齐。
2.根据权利要求1所述的风扇，其中每一个第一线圈被印刷到印刷电路板。
3.根据权利要求2所述的风扇，其中对每一个层叠电感器组，每一个第二线圈被印刷到与所述第一线圈相同的印刷电路板。
4.根据权利要求1所述的风扇，其中至少一个电感器组进一步包括被配置来允许所述第一线圈与第二线圈的选择性使用的开关。
5.根据权利要求4所述的风扇，其中所述开关包括场效应晶体管。
6.根据权利要求1所述的风扇，其中所述电感器组限定其间的第一间隔模式，使得最靠近的电感器之间的距离不是全部相等的。
7.根据权利要求6所述的风扇，其中所述多个叶片限定其间的第二间隔模式，使得具有磁性作用部分的最靠近的叶片之间的距离不是全部相等的。
8.根据权利要求1所述的风扇，其中，具有磁性作用部分的中间叶片在最靠近所述中间叶片的具有磁性作用部分的领先叶片与尾随叶片不与所述电感器组中的任一者正对齐时与第一电感器组正对齐。
9.根据权利要求8所述的风扇，其中，当所述中间叶片与所述第一电感器组正对齐时，所述领先叶片被排斥所述领先叶片的第二电感器组沿所述旋转方向驱动，并且所述尾随叶片被第三电感器组沿所述旋转方向驱动。
10.根据权利要求1所述的风扇，其中每一个层叠电感器组进一步包括被配置来与所述第一线圈和所述第二线圈相互作用以集体地形成所述可变磁场的第三线圈。
11.根据权利要求1所述的风扇，进一步包括：
被布置来支撑所述多个叶片与所述电感器组的外壳，其中每一个第一线圈被放置在所述外壳的第一内表面处。
12.根据权利要求11所述的风扇，其中每一个第二线圈被放置在所述外壳的与所述第一内表面相对的第二内表面处。
13.一种电子设备，包括：
被布置来包围和支撑多个内部部件的外部外壳；
被放置在所述外部外壳内并被布置来包围和支撑多个风扇部件的风扇外壳；
至少部分地被放置在所述风扇外壳内并且限定旋转轴的叶轮，所述叶轮包括多个叶片，所述多个叶片包括具有磁性作用部分的叶片，并且其中具有磁性作用部分的叶片包括第一叶片和第二叶片；以及
径向地部署于所述旋转轴周围的多个层叠电感器组，所述多个层叠电感器组中的每一个包括第一线圈和第二线圈，其中所述第一线圈和第二线圈能选择性地激励，以向被放置在靠近其的叶片的所述磁性作用部分施加可变磁力，从而沿旋转方向驱动所述叶轮，并且其中当所述第一叶片与电感器组正对齐时，所述第二叶片不与任何电感器组正对齐。
14.根据权利要求13所述的电子设备，其中每一个层叠电感器组进一步包括印刷电路板的至少一部分，所述第一线圈、所述第二线圈以及被配置来允许一个或多个线圈的选择性使用的开关被印刷到所述印刷电路板的至少一部分。
15.根据权利要求13所述的电子设备，其中所述多个层叠电感器组限定其间的第一间隔模式，使得最靠近的层叠电感器组之间的距离不是全部相等的，并且所述多个叶片限定其间的第二间隔模式，使得具有磁性作用部分的最靠近的叶片之间的距离不是全部相等的。
16.根据权利要求13所述的电子设备，其中，具有磁性作用部分的第一叶片在最靠近所述第一叶片的具有磁性作用部分的第二叶片与第三叶片不与任何层叠电感器组正对齐时与第一层叠电感器组正对齐，并且其中当所述第一叶片与所述第一层叠电感器组正对齐时，所述第二叶片被吸引所述第二叶片的第二层叠电感器组沿所述旋转方向驱动，并且所述第三叶片被排斥所述第三叶片的第三层叠电感器组沿所述旋转方向驱动。
17.根据权利要求13所述的电子设备，进一步包括：
被放置在所述外部外壳内且适于控制到每一层叠电感器组的线圈的电流从而管理所述叶轮的操作的处理器。
18.根据权利要求17所述的电子设备，其中所述处理器被配置来：
检测在所述电子设备中需要热量减少；
当所述处理器检测到需要所述热量减少时，确定要应用的热量减少的水平；
激励选自所述多个层叠电感器组的多个层叠电感器组中的每一个中的一个或多个线圈，其中在所述多个电感器组中的每一个中的被激励的线圈的数量对应于由所述处理器确定的要被应用的所述热量减少的水平。
19.一种为电子设备管理热量的方法，所述方法包括：
监控在所述电子设备中的热量；
检测在所述电子设备中需要热量减少；
当检测到需要所述热量减少时，确定要应用的热量减少的水平，其中至少两个或更多不同的热量减少的水平是可用的；并且
激励选自所述电子设备内的风扇组件中的多个层叠电感器组的多个层叠电感器组中的每一个中的一个或多个线圈，所述风扇组件包括具有带有磁性作用部分的多个叶片的叶轮以及具有径向地部署在所述叶轮周围的多个线圈的所述多个层叠电感器组，其中在所述多个电感器组中的每一个中的被激励的线圈的数量对应于所述确定的要被应用的热量减少的水平，其中具有磁性作用部分的所述多个叶片包括第一叶片和第二叶片，并且其中当所述第一叶片与所述多个电感器组中的电感器组正对齐时，所述第二叶片不与所述多个电感器组中的任何电感器组正对齐。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述激励包括在每一个被激励的线圈处的循环，所述循环包括正磁力、负磁力以及无磁力。
21.一种包括指令的计算机可读介质，所述指令在被处理器执行时，使得所述处理器执行根据权利要求19-20中任一项所述的方法。
22.一种为电子设备管理热量的设备，包括用于执行根据权利要求19-20中任一项所述的方法的装置。
外围驱动离心式风扇
技术领域
背景技术
[0002] 随着最近的电子设备模型正变得越来越快和越来越强，它们也正变得更时尚和尺寸更小。消费者偏好和需求倾向于朝向更快和更小驱动这些趋势中的两者。电子设备制造者因此面临着将更快且更强的电子芯片与电路系统结合到更小的电子设备产品中的挑战。
[0003] 电子设备包含在正常操作期间产生热量的部件。风扇、散热器、和/或其他热量管理部件被用来减少热量。但是，越来越快与越来越强的芯片及集成电路系统能够产生比先前各代电子产品更多的热量。将这些部件放置到更小的整体体积中可能创造新的挑战。发明内容
[0004] 本文阐述的代表性实施例公开了用于所公开的被配置来用在电子设备中的外围驱动离心式风扇的各种结构与布置。具体而言，所公开的实施例阐述了由电磁部件驱动的离心式风扇，该电磁部件被放置在叶轮结构的周缘周围。除了产生具有更小轮轴以及因此潜在的增加气流的叶轮外，所公开的实施例也包括产生更高电动机效率、增强控制、以及可变功率水平的驱动部件。
[0005] 根据各种实施例，外围驱动离心式风扇可以具有尺寸减小的叶轮轮轴以及靠近风扇叶轮外边放置的驱动部件。磁性部件可以被包括在叶轮叶片中的至少一些的外部部分处或者其周围，并且多个层叠电感器组可以被径向地分布在叶轮的外边或圆周的周围，其中每个层叠电感器组具有多个线圈。为了对叶轮的更强控制以及不同的叶轮速度和热量减少水平，层叠电感器组线圈可以被选择性地与独立地激励。此外，层叠电感器组与在其处具有磁性部件的叶轮叶片可以以对称或非对称的模式被隔开，以为风扇操作提供额外的效率。
[0006] 本发明内容只是提供一些示例性实施例以提供本文所描述的主题的一些方面的基本理解。相应地，应当理解，以上所描述的特征只是示例，并不应被认为是以任何方式局限本文所描述的主题的范围或精神。例如，正如可能是合适的那样，主题风扇可以是轴流风扇、混合流风扇或其他类型的风扇，而层叠电感器组可以是电磁体、线圈和/或其他类型的部件。从以下具体实施方式、附图与权利要求，所描述的主题的其他特征、方面或者优点将是显而易见的。
[0007] 从通过示例图示了所描述的实施例的原理的附图以及以下具体实施方式，本文所描述的实施例的其他方面与优点将是显而易见的。
附图说明
[0008] 所包括的图是为了图示的目的，并仅仅用于提供用于所公开的被配置来用在电子设备中的外围驱动离心式风扇的可能的结构与布置的示例。这些图不以任何方式限制由本领域技术人员在不脱离实施例的精神与范围的情况下可能对实施例做出的、在任何形式与细节中的改变。结合附图与以下具体实施方式，实施例将容易被理解，在附图中相同的参考编号指定相同的结构元件。
[0009] 图1在前透视图中示出根据本公开的各种实施例示例性电子设备。
[0010] 图2A在前透视图中示出适合用在图1的示例性电子设备中的示例性冷却风扇。
[0011] 图2B在部分底部平面视图中示出部署在图1的示例性电子设备内的图2A的示例性冷却风扇。
[0012] 图3在前透视图中示出根据本公开的各种实施例的适合用在图1的示例性电子设备中的示例性外围驱动离心式风扇。
[0013] 图4A至图4B分别在部分顶部平面视图与侧透视图中示出在根据本公开的各种实施例的外围驱动离心式风扇内的示例性叶轮叶片与电感器组布置。
[0014] 图5在分解的侧透视图中示出用于根据本公开的各种实施例的外围驱动离心式风扇的示例性叶轮叶片与电感器组布置。
[0015] 图6在顶部平面视图中示出用于根据本公开的各种实施例的外围驱动离心式风扇内的示例性印刷电感器线圈。
[0016] 图7在分解的侧透视图中示出用于根据本公开的各种实施例的外围驱动离心式风扇内的、具有多个印刷线圈的示例性单个层叠电感器组。
[0017] 图8在前透视图中示出用于根据本公开的各种实施例的外围驱动离心式风扇内的、具有多个磁化叶片以及对应的电感器组的示例性叶轮部分。
[0018] 图9示出根据本公开的各种实施例具有层叠电感器组的外围驱动离心式风扇的示例性扭矩效率曲线的图。
[0019] 图10示出根据本公开的各种实施例具有不同轮轴尺寸的离心式风扇的示例性风扇曲线的图。
[0020] 图11示出根据本公开的各种实施例由为电子设备管理热量的处理器执行的示例性方法的流程图。
[0021] 图12在框图格式中示出根据本公开的各种实施例能够被用来实现本文所描述的各种部件与技术的示例性计算设备。
具体实施方式
[0022] 在这部分中提供了根据当前所描述的实施例的装置与方法的代表性应用。这些示例仅被提供来增加上下文和帮助理解所描述的实施例。因此对本领域技术人员而言，显而易见的是当前所描述的实施例能够在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下被实践。在另外的例子中，公知的处理步骤未被详细描述以避免不必要地模糊当前所描述的实施例。其他应用是可能的，因此以下示例不应被当作是限制性的。
[0023] 电子设备包含在正常操作期间产生热量的部件。因此，在一些电子设备中，风扇、散热器以及其他热转移部件被用来管理操作温度。热量产生部件在日益提升的水平上生成热量，而不间断的消费者需求要求设备变得更小和更时尚，从而风扇和其他部件需要更小且更有效率。尽管许多小的风扇设计利用了由被放置在叶轮轮轴内的电动机驱动的叶轮，但这种基于轮轴的电动机可能阻塞风扇入口区，从而在空气进入叶轮叶片前使得气动压损失。这可能使得气流减少以及气动噪声增加。期望有要求更小功率、更少空间和/或更开放且更少阻塞的空气入口同时仍然实现可接受的设备热量管理水平的改进的风扇。
[0024] 相应地，本文阐述的实施例提供了用于在电子设备中可用的外围驱动离心式风扇的各种结构与布置。根据各种实施例，外围驱动离心式风扇可以具有尺寸减小的叶轮轮轴，这可以使得通过风扇的气流增加。风扇驱动部件然后与电感器组一起靠近叶轮外部放置，该电感器组具有多个层叠的并且为对叶轮的更强控制可以被独立地激励的线圈。层叠电感器组以及其中具有磁性部件的叶轮叶片可以以对称或非对称的模式被隔开，以为风扇操作提供额外的效率。
[0025] 前述方法提供了用于所公开的被配置来用于电子设备中的外围驱动离心式风扇的各种结构与布置。下面结合图1至图12阐述对这些特征与技术的更详细的讨论，图1至图12示出了可以被用来实现这些特征与技术的设备与部件的详细图解。
[0026] 在一些实施例中，外围驱动离心式风扇包括靠近叶轮外部的驱动线圈或其他电感器，以为更多空气进入离心式风扇的中心提供空间。磁体(或可磁化材料)可以被包括在各叶轮叶片的末端处，并且驱动电感器可以被放置在接近磁体的风扇外壳之上或其周围。驱动电感器中的每一个可以接收驱动电流，该驱动电流使得驱动电感器排斥和/或吸引磁体从而诸如在旋转方向上移动叶轮。在一些实施例中，驱动电感器可以被堆叠成电感器组，以增加在各叶轮叶片上的磁体所经受的电磁力。此外，磁体与层叠电感器组可以以(对称的或非对称的)模式布置在叶轮外周周围，以在驱动电感器正在接收交流电流或具有变化的幅度或大小的直流电流时驱动叶轮的旋转运动。
[0027] 尽管本文阐述的各种实施例图示和描述了由具有线圈的电感器组驱动的离心式风扇，但应当理解，在本公开中所阐述的概念不限于这些实现。例如，除离心式风扇之外，所公开的风扇可以被应用于轴流风扇、混流风扇或其他类型的风扇。此外，尽管所公开的电磁体可以作用为驱动电感器，这种线圈或其他电磁体也可以提供其他功能，并且可以是任意合适的形状、尺寸或位置。此外，正如适合于给定的应用那样，本文所使用的术语“磁体”可以指永磁体和/或电磁体。此外，本公开的交互部件组可以被应用到其他的类似的基于驱动或电动机的技术，可以包括磁滞电动机、磁阻电动机、静电电动机等。
[0028] 首先转向图1，在前透视图中示出示例性电子设备。在各种实施例中，适合于与所公开的外围驱动离心式风扇一起使用的电子设备可以包括例如具有内置显示器的桌面计算设备、便携式计算设备或者视频流设备。在图1所示的实施例中，电子设备100可以是诸如笔记本电脑的消费电子设备。如所示的，电子设备100包括与基底部分104耦合的显示器外壳102，从而允许显示器外壳102相对于基底部分104转动。在一些实施例中，显示器外壳102与基底部分104由诸如铝的金属形成。显示器外壳102可以包括被设计来提供视觉内容的显示面板106。基底部分104可以包括与底壳(未示出)耦合的顶壳112。顶壳112与底壳可以限定被设计来容纳电子设备100的若干部件(诸如处理器电路、存储器电路和电池组)的空间。此外，基底部分104可以进一步包括允许用户向电子设备100输入一个或多个控制的若干部件，诸如触摸板116与键盘118。在使用电子设备100期间，这些部件中的一些可以将电能转换为热量，使得电子设备100的温度升高。为了降低温度，基底部分104可以也包括风扇(未示出)。
[0029] 图2A在前透视图中示出适合用在诸如电子设备100的电子设备中的示例性冷却风扇。在一些实施例中，冷却风扇200可以是被设计来驱动一定体积的空气从风扇中心径向向外的离心式风扇。冷却风扇200可以包括能够为风扇形成外表面的风扇外壳202，以及在其中心处的风扇轮轴204。风扇外壳202可以包括布置在叶轮206的顶侧的顶盖，以及大致与顶盖平行且布置在叶轮206的底侧的底盖。风扇外壳202也可以包括用于连接顶盖与底盖的侧壁。空气入口208可以包括用于允许空气进入冷却风扇200的、在顶盖的中心部分中的开口。在各种实施例中，第二空气入口开口也可以被包括在底盖的中心部分中。空气出口210可以被部署于冷却风扇200的一侧，并且可以被定向成与空气入口208大致垂直。也可以使用各种替代性的空气入口和空气出口布置。
[0030] 包括叶轮206与轮轴204的叶轮组件可以被部署在风扇外壳202内，并且可以围绕被放置在轮轴204内的轴承的轴相对风扇外壳202旋转。例如，该轴可以是旋转轴。叶轮206可以包括从叶轮206的外周缘径向且向外延伸的多个风扇叶片。风扇叶片可以被成形以在叶轮组件旋转时通过空气入口208吸入空气并通过空气出口210排出空气。叶轮组件也可以包括在轮轴204内的磁体兼定子，该磁体兼定子可以互相作用以在叶轮组件上产生扭矩，使得叶轮组件在冷却风扇200操作期间旋转。在一些情况中，通过空气入口208接收的空气是由电子设备(诸如以上电子设备100)的一个或多个部件生成的加热的空气。
[0031] 图2B在部分底部平面视图中示出部署在图1的示例性电子设备内的图2A的示例性冷却风扇。冷却风扇200可以被部署于电子设备100的基底部分104内，并且如所示的，电子设备100的底壳可以被移除以示出细节。冷却风扇200的空气出口210可以被定位于靠近基底部分104的通风孔或开口(未示出)。以这种方式，来自基底部分104中的内部部件(未示出)的加热的空气可以进入冷却风扇200的空气入口208，并在空气出口210处向电子设备100的通风孔或开口离开，从而离开电子设备100。当然，冷却风扇200在电子设备100内的替代性的位置和布置也是可能的。
[0032] 接着移动到图3，在前透视图中示出根据本公开的各种实施例的示例性外围驱动离心式风扇。外围驱动离心式风扇300也可以被配置来与各种电子设备一起使用，诸如例如以上的电子设备100。类似于在以上示例中的冷却风扇200，外围驱动离心式风扇300也可以包括能够为风扇形成外表面的风扇外壳302，以及在其中心处的风扇轮轴304。风扇外壳302可以包括布置在叶轮306的顶侧的顶盖，以及大致与顶盖平行且布置在叶轮306的底侧的底盖。风扇外壳302也可以包括用于连接顶盖与底盖的侧壁，具有在顶盖的中心部分中的开口的空气入口308，以及可以被定向成与空气入口308大致垂直的空气出口310。也可以使用各种额外的和/或替代性的空气入口和空气开口布置，这在一些情况下可能使得风扇被分类为轴流风扇或其他类型的风扇。包括叶轮306与轮轴304的叶轮组件可以被部署在风扇外壳302内，并且可以围绕通过轮轴304中心的旋转轴相对风扇外壳302旋转。叶轮306可以包括从叶轮306的外周缘径向且向外延伸的多个风扇叶片，风扇叶片被成形以在叶轮组件旋转时通过空气入口308吸入空气并通过空气出口310排出空气。
[0033] 与以上例子中的冷却风扇200相比，外围驱动离心式风扇300可以具有明显更小的轮轴304，因为它容纳了轴承但没有容纳例如磁体兼定子。这使得轮轴对入口308的更少阻塞，这将使得在风扇操作期间更多体积的空气或其他液体能够被吸入空气入口308。由于其中风扇电动机、磁体以及其他驱动部件不被放置在轮轴304内的布置，轮轴304可以明显更小。因此，外围驱动离心式风扇300的设计可能涉及将磁体与驱动部件放置在叶轮306的周缘之上或叶轮306的周缘周围，从而在轮轴304处及其周围创造出更多用于空气流动的空间。如以下更详细地阐述的，这可能涉及将物件放置在叶轮叶片的外部部分之上以及接近叶轮叶片的外部部分。
[0034] 以图4A至图4B继续，分别在部分顶部平面视图与侧透视图中示出外围驱动离心式风扇内的示例性叶轮叶片与电感器组布置。尽管为了图示与讨论的目的在图4A与图4B中其中的顶盖已经被移除，但外围驱动离心式风扇300也可以包括风扇外壳302。多个叶轮叶片420可以分布在相对更小的风扇轮轴304周围。在各种实施例中，多个叶轮叶片420的子集可以包含永磁体或可磁化材料。相应地，叶轮306可以包括多个磁性叶片422与多个非磁性叶片424，如可能期望的，多个磁性叶片422与多个非磁性叶片424可以以可以是对称或非对称的模式布置。如这里所示，磁性叶片422被标示了黑点，而非磁性叶片424没有这样的标示。
在一些实施例中，叶轮306可以包括大约30个叶片420，其中大约12个可以是磁性叶片422而大约18个可以是非磁性叶片424。对给定的叶轮，也可以使用其他的每一类型数量和总数的叶片。例如，在一些实施例中，每个叶轮叶片可以是磁性的，从而没有叶片是非磁性的。当然，在叶轮的操作期间，叶轮叶片420中的每一个都围绕叶轮306的中心旋转。
在一些实施例中，叶轮306可以包括大约30个叶片420，其中大约12个可以是磁性叶片422而大约18个可以是非磁性叶片424。对给定的叶轮，也可以使用其他的每一类型数量和总数的叶片。例如，在一些实施例中，每个叶轮叶片可以是磁性的，从而没有叶片是非磁性的。当然，在叶轮的操作期间，叶轮叶片420中的每一个都围绕叶轮306的中心旋转。
[0035] 除磁性叶片422之外，多个电感器组430也可以被径向地部署在叶轮306周围。在一些实施例中，电感器组430可以是固定的，并且可以被策略性地放置在叶轮306周围，以在电感器组430以集体方式被激励时驱动磁性叶片422。在各种实施例中，电感器组430可以被放置在叶轮306的外圆周处或靠近叶轮306的外圆周，并且优选地靠近磁性叶片422的磁性部分放置，从而它们可以相互作用以产生用于使叶轮306旋转的扭矩。电感器组430可以被放置在风扇外壳302的一个或多个表面处，诸如在风扇外壳302的内部底表面处在叶轮306之下和/或风扇外壳302的内部顶表面处(未示出)在叶轮306以上。如所示的，电感器组430中的每一个或其中的至少部分被放置在风扇外壳302的内部底表面处，但是容易理解的是，类似的电感器组或者其中的部分可以被放置在被移除的顶盖上。在一些实施例中，可以有大约36个电感器组430，该大约36个电感器组430以可以是对称或非对称的隔开模式径向地部署。容易理解的是，也可以使用其他数量的电感器和/或隔开模式。
[0036] 电感器组430中的一个或多个可以包括印刷的电感元件。例如，给定的电感器组430或至少其中的一部分可以包括形成于印刷电路板(PCB)上的印刷线圈。在各种实施例中，电感器组430中的许多或者全部可以包括这种印刷线圈。在这种实施例中，包含形成电感器组430的线圈的一个或多个PCB可以紧靠风扇外壳302的内表面(诸如底部内表面)安放。相应地，电感器组430可以全都包括平坦印刷线圈，该印刷线圈可以靠近形成叶轮306的叶片的底侧放置。因为电感器组430相对磁性叶片422的磁性部分的接近度可以被设为非常接近，驱动电感器组430所需的组合功率或电流可以减小。此外，另一组电感器组与印刷线圈或其中的至少一部分可以被放置在形成叶轮306的叶片之上，诸如在紧靠风扇外壳302的相对的内表面放置的至少一个或多个薄PCB处，诸如在顶内表面或盖内表面(未示出)处。在这样的例子中，可能优选的是，在磁性叶片422上包括更多的磁性部件，从而磁性部件可以被放置在每一磁性叶片的顶部与底部处。在各种实施例中，给定的电感器组可以包括在外壳的底部内表面处的一部分与在外壳的顶部内表面处的另一部分。
[0037] 在各种实施例中，电感器组430中的一个或多个可以是层叠电感器组，从而对单个电感器组430而言包括多个电感元件。容易理解的是，单个PCB可以允许以下构造：多个线圈在各种PCB层处以层叠的方式在彼此的顶上或下面。因此，电感器组430中的一个、一些或全部可以在单个位置处包括多个印刷线圈或其他电感元件。这些多个线圈可以被部署在彼此的正上方和正下方，或者可以是彼此偏移的(例如以部分交叠的方式)。在一些实施例中，这可能涉及用于电感器组430的第一线圈与第二线圈。在一些实施例中，这可能也涉及用于给定的电感器组430的第三线圈，或一打或更多线圈。在电感器组430是由层叠的多个印刷线圈形成的情况下，可以以相对于电感器组430中的每个其他印刷线圈或印刷线圈对独立的方式，在每一印刷线圈或印刷线圈对处选择性地激励这样的层叠电感器组。相应地，形成线圈或其他电感元件的层叠组的电感器组430可以让它的多个线圈以选择性的且独立的方式被激励以更有效地控制叶轮。每一电感器组430可以是类似于为在以下更详细地阐述的层叠电感器组730所示的电感器组的电感器组。
[0038] 如以上所述和所提到的，磁性叶片422的磁性部分与电感器组430可以被放置在叶轮306的外圆周或周缘处或靠近叶轮306的外圆周或周缘。一般来说，这样的位置可以为这些部件和整体风扇组件提供更多的空间。相对于更少的较大部件，这可以允许使用更多的较小部件，这使得风扇被更多的较小力而不是更少的较大力所驱动。这也能有益地使得扭矩波动与相关联的振动减少。可由这样的布置实现的另一优点是，电感器组430被放置在风扇的被推动的气流内或至少更靠近风扇的被推动的气流。通过将电感器组430放置在靠近风扇叶片422、风扇叶片424的外周缘而不是在风扇轮轴下或其他受限位置，这些电感器组可以被风扇气流更好地冷却。因此，电感器组430以及从而其中的任何线圈、电线或其他类似的部件可以被气流冷却到相对低的温度，这使相关联的电阻值保持更低，并且从而使得整体风扇效率提升。
[0039] 图5在分解的侧透视图中示出用于根据本公开的各种实施例的外围驱动离心式风扇内的示例性叶轮叶片与电感器组布置。布置500可以包括具有多个磁性叶片522的叶轮506以及多个电感器组530，该电感器组530被组织成在叶轮506之上的上电感器级540与在叶轮506之下的下电感器级550。上电感器级540可以被放置在例如风扇外壳的上表面处，而下电感器级550可以被放置在例如风扇外壳的下表面处。注意叶轮506的尺寸与设计可以变化。例如，根据一些实施例，叶轮506的轮轴可以具有减小的尺寸。此外，在一些实施例中，叶片522不必延伸到叶轮的中心。此外，在一些实施例中，叶轮506可以具有叶片420。在每一级
540、550处的每一电感器组530可以代表在该处具有以层叠方式的多个印刷线圈的层叠电感器组。此外，每一电感器组530可以是类似于以下为层叠电感器组730所示的电感器组的电感器组。类似于前面的示例，在叶轮506上可以有大约12个磁性叶片522，而在每一电感器级540、550处大约有36个电感器组。磁性叶片522可以以对称或非对称的模式隔开，而在上电感器级540与下电感器级550中每一者处的电感器组也可以以对称或非对称的模式隔开。
当然，也可以使用不同数量和模式的叶片和电感器。
540、550处的每一电感器组530可以代表在该处具有以层叠方式的多个印刷线圈的层叠电感器组。此外，每一电感器组530可以是类似于以下为层叠电感器组730所示的电感器组的电感器组。类似于前面的示例，在叶轮506上可以有大约12个磁性叶片522，而在每一电感器级540、550处大约有36个电感器组。磁性叶片522可以以对称或非对称的模式隔开，而在上电感器级540与下电感器级550中每一者处的电感器组也可以以对称或非对称的模式隔开。
当然，也可以使用不同数量和模式的叶片和电感器。
[0040] 磁性叶片522中的每一个可以以任何数量的方式形成。在各种实施例中，磁性叶片522可以通过附接或其他方式将磁体耦合到非磁性叶片来形成。例如，这可以在叶片的远端处或其周围完成。在各种实施例中，整个磁性叶片本身可以从磁体形成，诸如磁化纲或其他磁性材料。在又一其他实施例中，铁类粉末、钕铁硼的粉末、或其它合适的材料可以在具有可磁化叶片的塑料叶轮的形成期间被混入塑料树脂。形成磁性的或至少具有磁性作用部分的叶片的其他方法也是可能的，并且特别考虑到所有这些叶片可与本公开的各种实施例一起使用。
[0041] 图6在顶部平面视图中示出用于根据本公开的各种实施例的外围驱动离心式风扇内的示例性印刷电感器线圈。印刷电感器线圈600可以包括形成于PCB 650上的金属电线或导电迹线，诸如例如铜迹线。尽管示为矩形，印刷电感器线圈600可以是圆形的、矩形的、梯形的或任何其他合适的形状，以如可能期望的那样最大化表面区域。印刷电感器线圈600可以促进使用低轮廓定子，其价格便宜且容易制造。不像传统线绕定子，没有绕组、冲压件、或者定子的钢层压。印刷线圈是有效封装(potted)的，这可以减少或消除启动噪音，诸如啾啾或蜂鸣。例如，印刷电感器线圈600可以形成于薄聚酰亚胺薄膜上，并可在相对较小的空间中提供高电感值。在线圈和永磁体之间没有钢还可以具有减少或消除齿槽扭矩的额外益处，齿槽扭矩通常是电动机噪音和振动的重要原因。
[0042] 印刷电感器线圈600的中心602可以形成电流入口，而外边缘604形成电流出口，或容易理解的，反之亦然。当合适水平的电流被施加通过印刷电感器线圈600时，就将产生从线圈延伸的对应的磁场。这个磁场可以具有正极性或负极性，这取决于施加通过印刷电感器线圈600的电流的大小与方向。容易理解的是，磁场的幅度也将对应于施加通过印刷电感器线圈600的电流的大小。通过给定的印刷电感器线圈600的电流的大小、极性和时间可以通过与电感器和风扇操作相关联的电路系统与控制器来控制。此外，可以为外围驱动离心式风扇中的每一个层叠电感器组形成多个印刷电感器线圈600。
[0043] 图7在分解的侧透视图中示出用于根据本公开的各种实施例的外围驱动离心式风扇内的、具有多个印刷线圈的示例性单个层叠电感器组。层叠电感器组730可以包括三对印刷电感器线圈700，尽管如此，对给定的层叠电感器组，可以包括更少或更多对的电感器线圈。第一印刷电感器线圈对732可以被放置在PCB 750的上表面处或靠近PCB 750的上表面，第二印刷电感器线圈对734可以被放置在第一印刷电感器线圈对732的正下方，而第三印刷电感器线圈对736可以被放置在第二印刷电感器线圈对734的正下方，全部都在同一PCB 750上。印刷电感器线圈对732、734、736中的每一者可以借助于例如通过每一印刷电感器线圈700的中心的过孔来耦合。在各种实施例中，来自线圈对中的一个线圈可以从外部向中心缠绕，而来自线圈对中的另一线圈可以从中心向外部缠绕。通过每个成对或成组的单元使用更少或更多的线圈，以及每个层叠电感器使用更少或更多的电感器线圈的成组单元，用于层叠电感器组730的其他布置也是可能的。此外，各个电感器线圈不必放置在彼此的正上方或正下方。事实上，可以理解“层叠电感器组”可以简单地指代被放置在彼此接近处的多个电感器线圈，诸如以交叠但不完全层叠的布置。
[0044] 层叠电感器组730内的印刷电感器线圈对732、734、736中的每一者可以被独立地和选择性地激励，从而在层叠电感器组730上方行进的磁性叶轮叶片(未示出)根据实际被激励的电感器组线圈来被吸引或排斥。每一电感器线圈对732、734、736的选择性激励可以借助于各自的开关733、735、737，除其他合适的电气控制开关以外，开关733、735、737可以是例如场效应晶体管。开关733可以控制印刷电感器线圈对732的选择性激励，而开关735可以控制印刷电感器线圈对734的选择性激励，且开关737可以控制印刷电感器线圈对736的选择性激励。选择性激励可以例如在全部线圈对被激励时产生叶轮的完全运转，或者当仅部分线圈对被激励时产生叶轮的缩减运转。选择性激励也可以在被适当定时产生使极性反转的效应，这可以被用来使叶轮的现有旋转减速或制动。每一印刷电感器线圈对732、734、736以及相关联的开关733、735、737可以并联地或串联地耦合到其他印刷电感器线圈对，并且每一者可以在其他线圈对中的一个或多个被激励或不被激励的情况下选择性被激励，从而取决于在给定时刻哪些电感器线圈对被选择性地激励而实现各种功率和极性效应。
[0045] 图8在前透视图中示出用于根据本公开的各种实施例的外围驱动离心式风扇内的、具有多个磁化叶片以及对应的电感器组的示例性叶轮部分。例如，叶轮部分800可以类似于在图4B中描绘的叶轮的一部分。相应地，叶轮部分800可以包括多个磁性叶片422与多个非磁性叶片424，其中全部都靠近多个电感器组430旋转，诸如沿着总的旋转方向801。此外，电感器组430中的一个或多个可以包括具有以层叠布置的多个印刷电感器线圈的层叠电感器组，诸如为层叠电感器组730所阐述的电感器组。
[0046] 如图8中所示，在特定时刻，给定或“中间的”磁性叶片820可以与给定或“第一”电感器组830正对齐。在这样的正对齐的时刻，第一电感器组830可以被关闭或以其他方式不向磁性叶片820提供磁场或力。在这同一时刻，不论是在旋转方向801上是中间磁性叶片820之后的下一磁性叶片的“尾随”磁性叶片822，还是在旋转方向801上是中间磁性叶片820之前的下一磁性叶片的“领先”磁性叶片824，都不与任何电感器组正对齐。也就是说，当中间磁性叶片820与第一电感器组830正对齐时，在尾随磁性叶片822与最接近于它的第二电感器组832之间可以有轻微偏移，并且在领先磁性叶片824与最接近于它的第三电感器组834之间也可以有轻微偏移。全部磁性叶片422之间的相对间隔模式以及全部电感器组430之间的相对间隔模式可以被设计为使得在至少一些磁性叶片与电感器组之间的这些类型的偏移总是存在于一些(多个)位置，以提供不论相对于电感器组430的任意叶轮位置如何都驱动包含叶片的叶轮的能力。
[0047] 在图8中所示的偏移中，第二电感器组832内的多个线圈可以在所描绘的位置被选择性地和独立地激励，从而它们集体地形成吸引尾随磁性叶片822的磁性作用部分的可变磁场。因为在第二电感器组832与尾随磁性叶片822之间的偏移，这种吸引力在总的旋转方向801上驱动尾随磁性叶片822。对于第三电感器组824内的多个线圈，相对于领先磁性叶片824可以获得类似的效应和结果。当然，给定的电感器组430中的各线圈可以被选择性地激励，以在最近的磁性叶片422沿旋转方向801正“落后”或接近给定的电感器组430时吸引最近的磁性叶片422，从而电感器组430在旋转方向上“拉动”最近的磁性叶片422。在最近的磁性叶片422相对给定的电感器组430是沿旋转方向801“超前”或超过(未示出)给定的电感器组430的情况下，然后在这一给定的电感器组430内的各线圈可以被选择性地激励以沿旋转方向801排斥最近的磁性叶片422，从而电感器组430在旋转方向801上“推动”最近的磁性叶片422。替代地，在一些情况下，给定的电感器组430(给定的电感器组430具有超前或落后于它的最近的磁性叶片422)内的各线圈可能完全没有被选择性地激励。
[0048] 在一些实施例中，给定的电感器组430内的未激励的线圈中的一个或多个可以被用来感测磁性叶片422中的一个或多个的位置和/或速度。这种感测可以随后被用来向整体风扇控制系统传递数据或反馈，该整体风扇控制系统继而使用该数据或反馈来帮助微调风扇系统的时间与其他动态特征与特性。例如，一个或多个其他非期望的力的主动平衡可以通过感测各磁性叶片422的位置和/或速度来实现。
[0049] 在一些实施例中，电感器组430中的一个、一些或全部可以被选择性地激励以仅仅操作为“推动”或“拉动”电感器组。例如，给定的电感器组430可能被选择性地激励以仅仅推动最近的磁性叶片422。在这样的实施例中，其中在旋转方向801上的叶片运动要被维持或加速，给定电感器组430然后只在最近的磁性叶片422通过电感器组430上方并移动远离电感器组430时才可以被选择性地激励。以这种方式，在最近的磁性叶片422接近给定的电感器组430时没有提供激励或组合力，而在最近的磁性叶片422通过电感器组430并移动远离电感器组430之后提供以排斥力形式的选择性激励来推动最近的磁性叶片422。以类似的方式，给定的电感器组430可能被选择性地激励，以仅仅在最近的磁性叶片422接近给定的电感器组430时拉动最近的磁性叶片422。
[0050] 在一些实施例中，电感器组430中的一个、一些或全部可以以反转方式的选择性激励来制动或其他方式使具有磁性叶片422的叶轮的旋转运动801减速。此外，在要增加旋转方向801上的叶轮速度的情况下，电感器组430中的一个或多个内的一个或多个额外的线圈然后可以被加入到电感器组的选择性激励。替代地或额外地，可以增加向电感器组430内已被选择性激励的线圈提供的电流的大小，从而磁场强度与磁性叶片上的所得的磁力也增加了。在一些实施例中，选择性激励一个或多个电感器组中的仅仅一些线圈可以是提供更弱磁场以及更低电阻值两者的一种方法。这样的方法可以被用来增加风扇叶轮所能达到的最大速度同时也维持在启动时的较高扭矩能力，从而可以降低要求的启动电流的水平。在又一其他实施例中，如果期望的话，可以通过各电感器组430内的线圈的反转的选择性激励来使以方向801反转。
[0051] 容易理解的是，线圈的选择性激励可能涉及以对应于磁性叶片或其叶轮的旋转速度的循环来激励被选择的线圈。也就是说，根据最近的磁性叶片相对于放置线圈的相应的电感器组的位置，被选择性激励的每一线圈可以根据开、关，和/或反转极性的循环来激励。在最近的磁性叶片移动时，选择性激励的线圈可以被提供使得最近的磁性叶片被推动或拉动的电流，直到最近的磁性叶片通过相应的电感器组。
[0052] 在一些实施例中，给定的风扇可能是通过仅使用排斥力(或在一些例子中替代地通过仅使用吸引力)来驱动。这种驱动方式可以通过以下方式实现：强制电流以适当的单一方向通过线圈以在给定的线圈中创建相对于附近的叶轮叶片上的永磁体的现有极性而言适当的极性。当然，驱动排斥力或驱动吸引力可以通过变化强迫的电流的幅度和大小而变化。通过用被放置在叶轮叶片的上方和下方的电感器组使用仅排斥力，磁化的叶轮叶片可以被“挤压”到顶部风扇盖与底部风扇盖之间的旋转中线。这然后可以使得各种风扇部件的机械容差的限制减小，并且也可以使得整体气动效率提升。单向电流和所得的磁通也能够减少与磁滞和涡流相关的损失。由于恒定(constant)的排斥力的存在，而不是排斥力与吸引力的交替，操作性的叶轮振动也可以减少。
[0053] 如以上所述，通过为离心式风扇将磁性驱动部件重新放置到叶轮轮轴外部，可以观察到各种益处。除了减少了轮轴尺寸并因此减少了入口损失和增加了通过同样体积和占用空间(footprint)的风扇的气流外，可以实现更多定子位置，可以使用零碎的(fractional)的或非对称的磁体间距、叶片间距、和/或电感器组间距，可以提高电动机效率，并且可以减少甚至消除齿槽扭矩和扭矩波动。
[0054] 图9示出根据本公开的各种实施例具有层叠电感器组的外围驱动离心式风扇的示例性扭矩效率曲线的图。图形900包括对应于层叠电感器组(诸如以上阐述的层叠电感器组730)的各种扭矩效率曲线。图形900沿它的水平轴描绘了扭矩，而沿它的垂直轴描绘了效率。通过允许每一印刷电感器线圈或电感器线圈对732、734、736的选择性的与独立的激励(诸如借助于独立开关733、735、737)，给定的层叠电感器组730可以在操作期间被动态地再配置。因此，可以为层叠电感器组730提供多条各种效率曲线，并且取决于层叠电感器组内的各电感器线圈的选择性激励，可以切换到每一不同的效率曲线或从每一不同的效率曲线切换离开。例如，曲线901可以代表在每一层叠电感器组处只有一组电感器线圈被选择性激励的扭矩效率曲线。例如，曲线902可以代表在每一层叠电感器组处两组电感器线圈被选择性激励的扭矩效率曲线。也可以实现在每一层叠电感器组处额外数量的电感器线圈被选择性激励的其他曲线。容易理解的是，也可以实现在同样数量的电感器线圈被选择性激励而电流大小更低或更高的情况下的更多曲线。
[0055] 图10示出根据本公开的各种实施例具有不同轮轴尺寸的离心式风扇的示例性风扇曲线的图。图形1000沿它的水平轴描绘了气流，而沿它的垂直轴描绘了静态压强。曲线1010代表对具有直径大约20毫米的轮轴的离心式风扇的气流对静态压强，而曲线1020代表对具有减小尺寸的轮轴或无轮轴但除轮轴外具有大体类似的尺寸的离心式风扇的气流对静态压强。曲线1010可以一般地代表一些实施例的大致气流，诸如参考图2A所描述的冷却风扇200。曲线1020可以一般地代表一些实施例的大致气流，诸如参考图3所描述的外围驱动离心式风扇300。如图形1000中所示，通过减小或消除风扇的中心的轮轴的尺寸，可观察到通过离心式风扇的气流的显著增长。
[0056] 图11示出根据本公开的各种实施例由为电子设备管理热量的处理器所执行的示例性方法的流程图。例如，方法1100可以由可以被放置在针对其管理热量的电子设备上的处理器或其他控制器来实施。此外，被处理器或其他控制器控制的风扇也可以被放置在主题电子设备上。在框1102处，监控在电子设备中的热量。这可以是测量热量的传感器或其他部件的结果。这种测量值和/或其他命令可以被报告给在其中管理风扇操作的处理器或其他控制器，从而热量监控可以发生。
[0057] 在判定框1104处，做出关于在电子设备中是否需要热量减少的询问。如果不需要，那么方法回到框1102，在框1102处热量被监控。然而，如果在判定框1104处检测到在电子设备中需要热量减少，那么方法继续处理框1106，在框1106处确定要应用的热量减少的水平。在各种实施例中，两个或更多的不同水平的热量减少可能是可用的，诸如其中不同数量的线圈可以被激励和/或不同大小的电流可以被施加到被激励的线圈上。在一些实施例中，许多热量减少的水平可以是可用的。
[0058] 在随后的框1108处，多个层叠电感器组中的每一个中的线圈被激励，从而热量减少的量增加。在判定步骤1110处，然后做出关于是否已达到所确定的热量减少水平的询问。如果没有，则方法回到处理步骤1108，在步骤1108处多个层叠电感器组中的每一个中的更多线圈被激励。这一处理可以重复，直到足够数量的线圈被激励以达到所确定的热量减少水平。在判定步骤1110处达到所确定的热量减少水平的情况下，则该方法继续处理步骤
1112，在步骤1112处风扇以所确定的热量减少水平进行操作。该方法然后可以可选地回到处理步骤1102，在步骤1102处热量然后又一次在电子设备中被监控。
1112，在步骤1112处风扇以所确定的热量减少水平进行操作。该方法然后可以可选地回到处理步骤1102，在步骤1102处热量然后又一次在电子设备中被监控。
[0059] 对前述流程图，容易理解的是，并非提供的每一步骤都是必要的，并且也可以包括本文未阐述的更多步骤。例如，可以增加涉及检测何时需要更少的热量减少并相应地对线圈去激励的增加步骤。此外，也可以增加提供关于根据一频率使线圈的激励循环的更多细节的步骤。在给定的线圈激励循环期间，这样的循环可以包括从线圈发出的正磁力、负磁力以及无磁力。此外，如果期望的话，可以改变步骤的准确顺序，并且一些步骤可以同步执行。
[0060] 图12以框图格式示出能够被用来实现根据本公开的一些实施例的本文所描述的各种部件与技术的示例性计算设备1200。例如，详细视图图示了可被包括在图1中图示的电子设备100中的各种部件。这些部件可以包括诸如图3中所示的外围驱动离心式风扇，以及诸如通过图11中所示的方法控制该风扇的处理器。如图12中所示，计算设备1200可以包括处理器1202，处理器1202代表用于控制计算设备1200的整体操作的微处理器或控制器。计算设备1200也可以包括用户输入设备1208，用户输入设备1208允许计算设备1200的用户与计算设备1200交互。例如，用户输入设备1208可以采取各种形式，诸如按钮、键盘、拨号盘、触摸屏幕、音频输入接口、视觉/图像捕捉输入接口、以传感器数据形式的输入等。此外，计算设备1200可以包括显示器1210(屏幕显示器)，显示器1210可以由处理器1202控制来向用户显示信息(例如，电影或其他AV或媒体内容)。数据总线1216可以便于至少在存储设备1240、处理器1202以及控制器1213之间的数据传送。控制器1213可以被用来通过设备控制总线1214与不同设备对接以及控制不同设备。这些设备可以包括例如诸如本文所公开的外围驱动离心式风扇。计算设备1200也可以包括耦合到数据链接1212的网络/总线接口1211。
在无线链接的情况下，网络/总线接口1211可以包括无线收发机。
在无线链接的情况下，网络/总线接口1211可以包括无线收发机。
[0061] 计算设备1200也可以包括存储设备1240，存储设备1240可以包括单个磁盘或多个磁盘(例如，硬盘驱动)并且包括管理存储设备1240内的一个或多个分区的存储管理模块。在一些实施例中，存储设备1240可以包括闪存存储器、半导体(固态)存储器等。计算设备
1200也可以包括随机存储存储器(RAM)1220和只读存储器(ROM)1222。ROM 1222可以以非易失性方式存储要被执行的程序、功能和进程。RAM 1220可以提供易失性的数据存储，并且存储关于计算设备1200的操作的指令。
1200也可以包括随机存储存储器(RAM)1220和只读存储器(ROM)1222。ROM 1222可以以非易失性方式存储要被执行的程序、功能和进程。RAM 1220可以提供易失性的数据存储，并且存储关于计算设备1200的操作的指令。
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