CN104169830A - 用于计算机冷却系统的被动噪音消除 - Google Patents

Abstract

方法和系统可提供包括电气组件、耦合到该电气组件的热交换器、以及风扇的计算系统，该风扇具有带有多个叶片的转子、一个或多个入口侧，以及被布置为与该热交换器相邻的一个或多个出口侧。计算系统还可包括障碍物，该障碍物被布置为与风扇的一个或多个入口侧中的至少一个相邻，其中，障碍物生成的音调降低了在操作过程中与风扇相关联的音调噪声。

Description

用于计算机冷却系统的被动噪音消除

背景

技术领域

实施例总体上涉及计算机冷却系统。更具体地，实施例涉及用于静音化在计算机中使用的冷却系统的简单解决方案。

讨论

诸如台式计算机和笔记本计算机的计算系统可包括热量生成组件，诸如处理器，其中，风扇和其他冷却解决方案可用于在操作过程中驱散所生成的热量。尽管常规的冷却解决方案在某些情况下可能是合适的，但是仍存在很大的改进空间。例如，风扇叶片的转动可在计算系统中生成可闻噪音，尤其是当风扇非常接近电路板和其他冷却解决方案(诸如热交换器)时。

附图简要说明

通过阅读以下说明书和所附权利要求书并且通过参考以下附图，本发明实施例的各种优点将对本领域普通技术人员变得明显，在附图中：

图1是根据实施例的计算系统的示例的框图；

图2A和图2B是根据实施例分别在组装之前和组装之后的静音化解决方案的示例的透视图；

图3是根据实施例的具有环形几何形状的障碍物的笔记本计算机静音化解决方案的示例的平面图；

图4是根据实施例的具有套罩和盘几何形状且带有多频外缘的障碍物的静音化解决方案的示例的透视图；

图5是对于常规的冷却系统和根据实施例的冷却系统的声压测量的示例的曲线图；以及

图6A-6C是根据实施例的计算系统形状因数的示例的透视图。

详细描述

实施例可包括计算系统，该计算系统具有带有电气组件的电路板和耦合到该电气组件的热交换器。计算系统还可包括风扇，该风扇具有带有多个叶片的转子、一个或多个入口侧、以及被布置为与该热交换器相邻的一个或多个出口侧。附加地，计算系统可包括障碍物，该障碍物被布置为与风扇的一个或多个入口侧中的至少一个相邻，其中，该障碍物所生成的音调用于降低与风扇相关联的音调噪声。

其他实施例可包括用于制造计算系统的方法，其中，该方法可涉及提供包括电气组件的电路板、将热交换器耦合到该电气组件、以及将风扇的一个或多个出口侧布置为与该热交换器相邻。在一个示例中，风扇进一步包括带有多个叶片的转子和一个或多个入口侧，并且该方法涉及将障碍物布置为与风扇的一个或多个入口侧中的至少一个相邻。障碍物所生成的音调可降低与风扇相关联的音调噪音。

现在转向图1，示出计算系统10。计算系统10可被结合到外壳中(未示出)，该外壳具有台式计算机形状因数、笔记本计算机形状因数、智能平板形状因数等等，其中，冷却计算系统10的内部组件和/或外部外壳可以是有利的。在所示出的示例中，电路板12(诸如主板)具有安装在其上的电气组件14，其中，该电气组件可在操作过程中生成热量。例如，电气组件14可包括芯片组设备(诸如处理器、输入/输出(IO)控制器、存储器控制器等等)、存储器设备、网络控制器、图形控制器、电压调节器、盘驱动器设备等等。因此，计算系统10可包括具有热交换器16的冷却解决方案，该热交换器或者直接或者间接(例如，通过热管、热界面材料)耦合到电气组件14，其中，风扇18可用于将来自风扇18的出口侧26的气流20引导通过热交换器16。气流20因此可促进驱散热交器16从电气组件14收集的热量。

需要特别注意风扇18可在操作过程中生成可闻音调噪声，其中，该音调噪声可以是来自风扇的出口侧26的气流20和热交换器16的一个或多个散热片(vane)之间的交互的函数。例如，当风扇的每个叶片通过热交器16的散热片时，所得气流20可创建声压。因此，风扇18的叶片的循环转动可导致“叶片通过音调”。如将更详细讨论的，叶片通过音调可具有特定的以及可预测的频率含量。为了降低与风扇18相关联的音调噪声，所示出的计算解决方案10进一步包括被布置为与风扇18的入口侧24相邻(例如，在其大约0-1.0英寸内)的障碍物22。因此，障碍物22可以与入口平面平齐或刚好在其外侧。实际上，如果转子凹入风扇外壳内(例如，在离心式鼓风机的情况下)，不难设想障碍物22可位于入口平面内。所示出的障碍物22使入口气流28和出口气流20成形为得以最小化音调噪声。具体而言，障碍物22可具有消除叶片通过音调噪声的定向和形状。

尽管风扇18被示出为具有单个入口侧24和单个出口侧26，可使用其他配置。例如，尽管轴向风扇可具有单个入口，离心风扇可具有两个自然入口(尽管有时一个被阻塞并且其被强制用作单个入口)。而且，某些离心鼓风机具有多个出口。在任何情况下，所示出的技术可用于入口和出口的任何组合。

图2A和图2B示出分别组装之前和组装之后的静音化解决方案。在所示出的示例中，障碍物30耦合到风扇的支撑结构(诸如例如环绕带有多个叶片34的转子的指形护罩32)，其中，该风扇具有被布置为与热交换器36相邻的出口侧。热交换器36可热耦合到电气组件(未示出)，诸如例如已经讨论的电气组件14(图1)。热交换器36还可被夹紧到包含电气组件的电路板(未示出)。这种电路板的一个示例是已经讨论的电路板12(图1)。可由轻质的塑料、金属和/或陶瓷材料构造而成的障碍物30可按照相对于指形护罩32的入口基本上共面的布置来安装，从而最小化与计算系统体积要求相关联的高度/清洁问题。

障碍物30可通常具有减低与风扇相关联的音调噪声的形状和定向。更具体而言，所示出的障碍物30包括盘几何形状，该盘几何形状具有带有平滑波瓣形状的外缘，其生成附加的不具有显著的谐波含量的叶片通过音调发射。还可使用其他几何形状和轮廓，如将更详细讨论的。静音化解决方案的组装可涉及对障碍物30进行定向(例如，方位角地)，从而使得其与风扇的叶片通过音调具有预定义的相位和振幅关系。例如，如果障碍物所生成的音调与叶片通过音调大致异相180度，可显著地消除与冷却解决方案相关联的可闻噪音。

图5示出采取障碍物受控冷却解决方案和不采取障碍物受控冷却解决方案所获取的声压水平措施的曲线图38。在所示出的示例中，针对大约400Hz的主频率观察到17.5dB降低，而不在频谱中的任何其他地方添加噪声。因此，所示出的改进展现出相比常规计算系统冷却系统的显著改进。还可布置其他多频障碍物配置以便进一步降低音调噪声。

现在转向图3，示出可替代的静音化解决方案。在所示出的示例中，用于笔记本计算机的离心鼓风机/风扇40配备有环形几何形状障碍物42，该障碍物42具有在操作过程中将气流更改到风扇40的入口侧的内缘。内缘可具有所示出的平滑波瓣轮廓或其他轮廓，诸如多频轮廓。所示出的障碍物42已经被集成到风扇外壳中。

图4示出其中风扇44被布置为与计算系统的热交换器48相邻的另一个可替代静音化解决方案。风扇44可配备有盘几何形状的障碍物46，该障碍物具有在操作过程中将气流更改到风扇44的入口侧的外缘。更具体而言，障碍物46的所示出的外缘具有能够锁定(targeting)多于单个叶片通过音调的多频轮廓。例如，多频轮廓可使得能够减低可能对风扇44的音调噪声有所贡献的一个或多个谐波或其他频率。所示出的静音化解决方案可包括环绕风扇50的叶片的外围部分的套罩(shroud)50，其中，套罩50可用于进一步更改和/或重新引导气流，以便降低可闻噪声。例如，所示出的套罩50用作气流调节器，其可为静音化解决方案屏蔽掉计算系统中的其他风扇生成的气流。

图6A至图6C示出具有各形状因数的可利用本文所描述的低成本、轻质化的静音化解决方案的计算系统52、54、和56。具体而言，计算系统52具有笔记本计算机形状因数，计算系统54具有台式计算机形状因数，而计算系统56具有智能平板形状因数。还可使用其他计算系统配置。

因此，本文所描述的技术可用作挤压成型的散热器、基于热管的散热器、以及其他计算系统散热器解决方案的集成部分。本技术可显著地降低热解决方案的音调，得到音质的实质改进以及总体声功率的潜在改进。实际上，在感知到的风扇噪音的烦扰中可存在同音质度量(诸如音调)的强相关性。简而言之，本文所描述的技术可使得计算系统风扇噪音没那么烦人并且可因此改善用户体验。

可使用硬件、软件、或其组合实现并且可在一个或多个计算机系统或其他处理系统中实现本发明实施例的某些方面。可将程序代码应用到使用输入设备输入的数据，以便执行所描述的功能并且生成输出信息。输出信息可被应用到一个或多个输出设备。本领域普通技术人员可认识到实施例可在不同的计算机系统配置下实践，包括多处理器系统、迷你计算机、大型计算机等等。实施例还可在分布式计算系统中实践，其中可由通过通信网络链接的远程处理设备执行任务。

每个程序可用高级程序化的或面向对象的编程语言来实现，以便与处理系统通信。然而，如果希望的话，程序可用汇编或机器语言来实现。在任何情况下，语言可以是功能性的、编译的或解释的。

程序指令可用于促成使用指令编程以执行本文所描述的方法的通用或专用处理系统。可替代地，可由包含用于执行该方法的硬连线逻辑的特定硬件组件或由经编程计算机组件和定制硬件组件的任何组合来执行该方法。本文所述的方法可被提供为计算机程序产品，该计算机程序产品可包括其上存储有指令的至少一个机器可读介质，该指令可用于对处理系统或其他电子设备进行编程，以便执行该方法。在此所使用的术语“机器可读介质”或“机器可访问介质”应当包括能够存储或编码指令序列以便由机器执行的并且致使机器执行在此所述的任何一种方法的任何介质。术语“机器可读介质”或“机器可访问介质”可因此包括但不限于对数据信号进行编码的固态存储器、光盘和磁盘、以及载波。而且，本领域常见的是将一种或另一种形式的软件(例如，程序、过程、进程、应用、模块、逻辑等等)谈及为采取行动或造成结果。这种表达仅仅是“开始由处理系统执行软件以致使处理器执行动作或产生结果”的简短方式。

术语“耦合”可在此用于指代所谈及的组件之间的任何类型的关系(直接的或间接的)并且可应用到电、机械、流体、光、电磁、机电或其他连接。此外，术语“第一”、“第二”等等可在此仅用于方便讨论并且不带有任何特定的时间或时间顺序的意义，除非另外指明。

尽管已经在以上描述本发明的不同实施例，应当理解的是仅为了举例而非限制地展示了它们。本领域普通技术人员将理解的是可在不背离如在所附权利要求书中所定义的本发明的精神和范围的情况下做出各种形式和细节方面的改变。因此，本发明的幅度和范围不应当受限于任何上述示例性实施例，而是应当根据以下权利要求书及其等效方案来定义。

Claims (30)

1.一种计算系统，包括：

包括电气组件的电路板；

热交换器，耦合到所述电气组件；

风扇，包括带有多个叶片的转子、一个或多个入口侧、以及被布置为与所述热交换器相邻的一个或多个出口侧；以及

障碍物，被布置为与所述风扇的所述一个或多个入口侧中的至少一个相邻，其中，由所述障碍物生成的音调用于降低与所述风扇相关联的音调噪声。

2.如权利要求1所述的计算系统，其中，由所述障碍物生成的所述音调与所述风扇的叶片通过音调具有预定义的相位和振幅关系。

3.如权利要求2所述的计算系统，其中，所述障碍物具有提供所述预定义的相位和振幅关系的形状、定向和相对于所述风扇的接近度中的一项或多项。

4.如权利要求2所述的计算系统，其中，所述热交换器包括多个散热片，并且其中，所述叶片通过音调是气流的函数，所述气流来自于同所述多个轮叶交互的所述风扇的所述一个或多个出口侧中的至少一个。

5.如权利要求1所述的计算系统，其中，所述障碍物的形状包括带有外缘的盘几何形状，所述外缘用于更改到所述风扇的所述一个或多个入口侧中的至少一个的气流。

6.如权利要求5所述的计算系统，其中，所述外缘具有平滑波瓣轮廓和多频轮廓中的一种或多种。

7.如权利要求1所述的计算系统，其中，所述障碍物的形状包括具有内缘的环形几何形状，所述内缘用于更改到所述风扇的所述一个或多个入口侧中的至少一个的气流。

8.如权利要求7所述的计算系统，其中，所述内缘具有平滑波瓣轮廓和多频轮廓中的一种或多种。

9.如权利要求1所述的计算系统，进一步包括封围所述多个叶片的支撑结构，其中，所述障碍物耦合到所述支撑结构的入口部分。

10.如权利要求9所述的计算系统，其中，所述障碍物基本上与所述支撑结构的所述入口部分共面。

11.如权利要求1所述的计算系统，其中，所述障碍物包括塑料材料、金属材料和陶瓷材料中的一种或多种。

12.如权利要求1所述的计算系统，进一步包括环绕所述多个叶片的外围部分的套罩。

13.如权利要求1所述的计算系统，进一步包括封围所述计算系统的外壳，其中，所述外壳具有台式计算机形状因数。

14.如权利要求1所述的计算系统，进一步包括封围所述计算系统的外壳，其中，所述外壳具有笔记本计算机形状因数。

15.如权利要求1所述的计算系统，进一步包括封围所述计算系统的外壳，其中，所述外壳具有智能平板形状因数。

16.一种制造计算系统的方法，包括：

提供包括电气组件的电路板；

将热交换器耦合到所述电气组件；

将风扇的一个或多个出口侧布置为与所述热交换器相邻，其中，所述风扇进一步包括带有多个叶片的转子以及一个或多个入口侧；以及

将障碍物布置为与所述风扇的所述一个或多个入口侧中的至少一个相邻，其中，由所述障碍物生成的音调用于降低与所述风扇相关联的音调噪声。

17.如权利要求16所述的方法，进一步包括配置由所述障碍物生成的所述音调，从而使得其与所述风扇的叶片通过音调具有预定义的相位和振幅关系。

18.如权利要求17所述的方法，其中，配置由所述障碍物生成的所述音调包括配置所述障碍物的形状、所述障碍物的定向以及所述障碍物相对于所述风扇的接近度中的一项或多项。

19.如权利要求17所述的方法，进一步包括提供具有多个散热片的所述热交换器，并且其中，所述叶片通过音调是气流的函数，所述气流来自于同所述多个轮叶交互的所述风扇的所述一个或多个出口侧中的至少一个。

20.如权利要求16所述的方法，进一步包括提供具有外缘的盘几何形状的所述障碍物形状，所述外缘用于更改到所述风扇的所述一个或多个入口侧中的至少一个的气流。

21.如权利要求20所述的方法，进一步提供具有平滑波瓣轮廓和多频轮廓中的一种或多种的所述外缘。

22.如权利要求16所述的方法，进一步包括提供具有内缘的环形几何形状的所述障碍物形状，所述内缘用于更改到所述风扇的所述一个或多个入口侧中的至少一个的气流。

23.如权利要求22所述的方法，进一步包括提供具有平滑波瓣轮廓和多频轮廓中的一种或多种的所述内缘。

24.如权利要求16所述的方法，进一步包括用支撑结构封围所述风扇的所述多个叶片，其中，所述障碍物耦合到所述支撑结构的入口部分。

25.如权利要求24所述的方法，进一步包括布置所述障碍物，从而使得其基本上与所述支撑结构的所述入口部分共面。

26.如权利要求16所述的方法，进一步包括由塑料材料、金属材料和陶瓷材料中的一种或多种来形成所述障碍物。

27.如权利要求16所述的方法，进一步包括用套罩环绕所述多个叶片的外围部分。

28.如权利要求16所述的方法，进一步包括用外壳封围所述计算系统，其中，所述外壳具有台式计算机形状因数。

29.如权利要求16所述的方法，进一步包括用外壳封围所述计算系统，其中，所述外壳具有笔记本计算机形状因数。

30.如权利要求16所述的方法，进一步包括用外壳封围所述计算系统，其中，所述外壳具有智能平板形状因数。