声子晶体及减振降噪风扇
技术领域
本发明属于降噪领域，具体涉及一种声子晶体及减振降噪风扇。
背景技术
随着社会的发展，噪音污染己成为人们不得不面对的问题，如今，在各种电子设备中均会使用风扇进行散热，风扇在工作时，扇叶的转动、马达的振动等都会产生噪音，噪音过大会严重影响人们的正常生活和工作，因此控制噪音己成为一个亟待解决的问题。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种声子晶体及减振降噪风扇。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种声子晶体及减振降噪风扇，以实现减振降噪。
为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：
一种声子晶体，所述声子晶体包括固定安装的基体及散射体，所述基体包括中空设置的框体，至少部分散射体位于框体内部，所述基体还包括固定连接散射体与框体的若干弹性梁，所述框体、弹性梁和散射体形成共振结构。
一实施例中，所述弹性梁包括与散射体的外侧壁垂直安装的第一连接部及与框体的内侧壁垂直安装的第二连接部，所述第一连接部和第二连接部垂直安装，与同一个弹性梁相连的散射体外侧壁和框体内侧壁垂直分布。
一实施例中，所述散射体包括与弹性梁配合安装的第一散射体、及固定安装于第一散射体上的第二散射体。
一实施例中，所述第一散射体的高度大于框体的高度，第一散射体至少部分位于框体内，第二散射体至少部分位于框体外。
一实施例中，所述第一散射体的截面积小于第二散射体的截面积。
一实施例中，所述第一散射体和第二散射体的截面为正方形或长方形。
一实施例中，所述框体的内截面大于第二散射体的截面。
一实施例中，所述框体的内截面为正方形或长方体。
一实施例中，所述框体的材质包括塑料、橡胶、环氧树脂和有机玻璃中的一种或几种，所述弹性梁的材质包括塑料、橡胶、环氧树脂和有机玻璃中的一种或几种，所述散射体的材质为金属。
一实施例中，所述散射体的质量大于基体的质量。
一实施例中，所述框体的各侧板的的长度均为10mm、宽度均为0.5mm、高度均为2.5mm；第一连接部的长度为1.5、宽度为1mm、高度为2.5mm，第二连接部的长度为5mm、宽度为1mm、高度为2.5mm；第一散射体的边长为2.5mm、高度为4mm，第二散射体的边长为5mm、高度为2mm。
本发明另一实施例提供的技术方案如下：
一种减振降噪风扇，包括壳体、位于壳体内的腔体、安装在腔体内的扇叶以及开设在壳体上的进风口和出风口，所述出风口处的壳体上安装有多个周期性排列的声子晶体，多个阵列分布的声子晶体形成声子晶体组，所述散射体朝向壳体内的腔体设置。
另一实施例中，所述声子晶体组的相对两侧壁对应与壳体的出风口的内侧壁相固定、另外相对的两侧壁对应与壳体的出风口的内侧壁间隙设置。
另一实施例中，所述第一散射体朝向壳体内的腔体外侧设置，所述第二散射体朝向壳体内的腔体内侧设置。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明中的声子晶体通过框体、弹性梁和散射体形成共振结构，从而能够有效满足衰减振动的要求，且对抑制其他情况下的振动与噪声也有着良好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例中声子晶体的立体结构示意图；
图2为本发明一实施例中声子晶体的俯视图；
图3为本发明一实施例中声子晶体的带隙结构图；
图4为本发明一实施例中声子晶体的传输谱图；
图5为本发明另一实施例中减振降噪风扇的立体结构示意图；
图6为本发明另一实施例中声子晶体组的平面结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
本发明公开了一种声子晶体及减振降噪风扇，其中，声子晶体包括固定安装的基体及散射体，基体包括中空设置的框体，至少部分散射体位于框体内部，基体还包括固定连接散射体与框体的若干弹性梁，框体、弹性梁和散射体形成了共振结构。
另外，减振降噪风扇，包括壳体、位于壳体内的腔体、安装在腔体内的扇叶以及开设在壳体上的进风口和出风口，出风口处的壳体上安装有多个阵列分布的声子晶体，多个阵列分布的声子晶体形成声子晶体组，散射体朝向壳体内的腔体设置。
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
参图1所示，一种声子晶体，包括固定安装的基体及散射体，基体包括中空设置的框体10，至少部分散射体位于框体10内部，基体还包括固定连接散射体与框体10的若干弹性梁30，框体10、弹性梁30和散射体形成共振结构。
参图2所示，框体10为方柱体，框体10的内截面为正方形，具体的，框体10由尺寸相同的第一侧板11、第二侧板12、第三侧板13和第四侧板14围设而成，第一侧板11的内侧壁、第二侧板12的内侧壁、第三侧板13的内侧壁和第四侧板14的内侧壁围设成中空部，中空部的截面为框体10的内截面，中空部的截面为正方形，第一侧板11的外侧壁、第二侧板12的外侧壁、第三侧板13的外侧壁和第四侧板14的外侧壁围设成正方形的框体10的外截面。
参图1所示，散射体包括第一散射体21、及固定安装于第一散射体21上的第二散射体22，第一散射体21和第二散射体22的截面为正方形或长方形，本实施例中，第一散射体21和第二散射体22均为方柱体，第一散射体21的截面积小于第二散射体22的截面积，框体10的内截面大于第二散射体22的截面。
参图1所示，第二散射体22安装在第一散射体21的顶部，至少部分第一散射体21位于框体10内，至少部分第二散射体位于框体10外，本实施例中，部分第一散射体21位于框体10的中空部内，整个第二散射体位于框体10外，第一散射体21的底部与框体10的底部位于同一平面内。
参图2并结合图1所示，本实施例中的弹性梁30设置有四个，四个弹性梁30分别分布安装在框体10的内侧壁与散射体的外侧壁之间，散射体具有四个外侧壁，框体10具有四个内侧壁，弹性梁30的底部、框体10的底部与第一散射体21的底部位于同一平面内，弹性梁30的顶部与框体10的顶部位于同一平面内。
进一步的，每个弹性梁30包括与散射体的外侧壁垂直安装的第一连接部31及与框体10的内侧壁垂直安装的第二连接部32，第一连接部31和第二连接部32垂直安装，与同一个弹性梁30相连的散射体的外侧壁和框体10的内侧壁垂直分布，与第二连接部32平行且距离第二连接部32最近的框体10的另一内侧壁与第二连接部32具有间隙。
参图1所示，散射体包括与弹性梁30配合安装的第一散射体21、及固定安装于第一散射体21上的第二散射体22，第一散射体21的外侧壁与第一连接部31的一端垂直安装。
现以一个弹性梁30为例：第一散射体21具有第一外侧壁以及第二外侧壁，框体10具有与第一外侧壁对应的第一内侧壁以及与第二外侧壁对应的第二内侧壁，第一外侧壁与第一内侧壁平行分布，第一外侧壁与第二内侧壁垂直分布，弹性梁30的第一连接部31一端与第一外侧壁垂直安装、另一端与第二连接部32一端垂直安装，第二连接部32另一端与第二内侧壁垂直安装，第二连接部32与第一内侧壁平行设置，第二连接部32与第一内侧壁具有间隙，剩余三个弹性梁30以此类推与第一散射体21的外侧壁和框体10的内侧壁配合安装。
本实施例中，框体10的材质包括塑料、橡胶、环氧树脂和有机玻璃中的一种或几种，框体10的材质优选为有机玻璃，弹性梁30的材质包括塑料、橡胶、环氧树脂和有机玻璃中的一种或几种，弹性梁30的材质优选为有机玻璃，有机玻璃的密度为1142kg/m3、弹性模量为2*109pa、泊松比为0.389。
本实施例中，散射体的质量大于基体的质量，散射体的材质为金属，该金属包括铁、铜、铝、铅、钢等，第一散射体21的材质优选为钢，钢的密度为7780kg/m3、弹性模量为2.106*1011pa、泊松比为0.3，第二散射体22的材质优选为铅，铅的密度为11600kg/m3、弹性模量为4.082*1010pa、泊松比为0.3698。
本实施例中，声子晶体的各组成部分的具体尺寸为：第一侧板11、第二侧板12、第三侧板13和第四侧板14均为竖直设置的长方体，第一侧板11、第二侧板12、第三侧板13和第四侧板14的长度均为10mm、宽度均为0.5mm、高度均为2.5mm，框体10的内截面积为81mm2；每个弹性梁30的第一连接部31和第二连接部32均为长方体，第一连接部31的长度为1.5、宽度为1mm、高度为2.5mm，第二连接部32的长度为5mm、宽度为1mm、高度为2.5mm；第一散射体21和第二散射体22均为方柱体，第一散射体21的边长为2.5mm、高度为4mm，第一散射体21的截面积S1＝6.25mm2，第二散射体22的边长为5mm、高度为2mm，第二散射体22的截面积S2＝25mm2。
参图3所示，通过有限元法计算出声子晶体结构的带隙，图3中的横坐标表示的是简约波矢K的值、纵坐标表示的是频率/Hz，由图3可知，本实施例中的声子晶体存在2个完全带隙，其范围分别为2026.8Hz-2894.4Hz、6969.7Hz-7097.7Hz，这两个带隙能够满足衰减风扇运行中产生的振动的要求，也在抑制其他情况下的振动与噪声有着良好的应用前景。
参图4所示，通过计算出有限个单元的传输谱图，从而验证声子晶体的减振特性，图4中的横坐标表示的是频率/Hz、纵坐标表示的是透射系数/dB，通过图5的传输谱图可以知道，该声子晶体在两个完全带隙范围内都出现了明显的衰减，除此之外，由于不完全带隙的存在，该声子晶体也能够对其他范围内的振动进行抑制。
参图5所示，本发明还公开了一种减振降噪风扇，包括壳体100、位于壳体100内的腔体、安装在腔体内的扇叶200以及开设在壳体上的进风口101和出风口102，位于出风口102处的壳体100上安装有多个阵列分布的声子晶体，多个阵列分布的声子晶体形成声子晶体组300，散射体朝向壳体100内的腔体设置，具体的，第一散射体21朝向壳体100内的腔体外侧设置，第二散射体22朝向壳体100内的腔体内侧设置。
参图5并结合图6所示，声子晶体组300的相对两侧壁对应与壳体100的出风口的内侧壁相固定、另外相对的两侧壁对应与壳体100的出风口102的内侧壁间隙设置，声子晶体组300的截面为长方形，声子晶体组300的相对两侧壁包括长度短的两侧壁和长度长的两侧壁，优选的，与壳体100的出风口的内侧壁相固定的声子晶体组300的相对两侧壁为长度短的两侧壁，通过在声子晶体组300的侧壁和壳体100的出风口102的内侧壁之间设置间隙从而能够在提高出风量的情况下，同时提高声子晶体组300的振动空间，从而进一步提高衰减风扇噪音的效果。
由以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
本发明中的声子晶体通过框体、弹性梁和散射体形成共振结构，从而能够有效满足衰减振动的要求，且对抑制其他情况下的振动与噪声也有着良好的应用前景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
