一种基于声学共振腔的冷却装置及电子设备的制作方法

本发明涉及热管理，特别涉及一种基于声学共振腔的冷却装置及电子设备。

背景技术：

1、目前市场上主流的风扇，如轴流风扇和离心风扇，由于运动部件的存在，很难实现人耳可听范围内的低噪音，同时，由于结构限制，很难实现2mm以下的厚度，因此在空间极端有限的情况下应用存在难度。

2、为了在手机、vr等空间极其有限、对噪声极其敏感的应用场合进行主动风冷散热，可采用压电风扇实现热管理。现有压电风扇主要包括三大类，具有相位差的对向翅片振动方案、具有内部共振腔室的合成射流方案、以及具有双悬臂的合成射流方案。例如中国专利文献

3、cn119676618a中公开的一种气脉冲产生装置，属于具有相位差的对向翅片振动方案，其利用来回弯折缝隙或具有齿缘的缝隙来增强气脉冲的不对称性，但是所述气脉冲产生装置涉及mems工艺、pzt沉积等高难度工艺，导致其成品率较低、成本较高，在一般电子消费品上的应用前景有限。中国专利文献cn223781627u公开的一种压电风扇的泵体结构以及压电风扇，中国专利文献cn223004129u公开的一种集成式压电泵，以及中国专利文献cn122092707a公开的压电式流体驱动装置均属于具有内部共振腔室的合成射流方案，其可以利用内部共振腔室的周期性容积变化形成连续的气流输出，但难以同时兼顾流量和背压。而中国专利文献cn224178501u公开的一种电磁驱动的高效散热设备，以及中国专利文献cn115562449a公开的用于中心固定式致动器的顶部腔体空腔属于具有双悬臂的合成射流方案，其能够实现较高的流量和背压，但将双悬臂的两个出风通道视为干扰，而采用隔离的方式，未能充分利用声学共振实现性能上的收益。

技术实现思路

1、针对现有技术中的部分或全部问题，为了实现超低噪音、超紧凑结构，本发明第一方面提供一种基于声学共振腔的冷却装置，包括：

2、双悬臂扇叶结构，其包括固定端、对称布置的运动变形端，其中所述运动变形端的末端设置有防回流结构，所述双悬臂扇叶结构的长度为所述运动变形端的本体振动频率对应声波波长的整数倍；

3、压电陶瓷，其以所述固定端为中心，对称布置于所述运动变形端，所述压电陶瓷以其厚度方向为极化方向，且两侧压电陶瓷的极化方向相反；

4、支架结构，其与所述双悬臂扇叶结构之间形成共振腔体，所述支架结构的顶部及底部对应于所述共振腔体的腔内驻波的声压波节处分别设置有进气口及第一出气口，其中所述进气口通过所述防回流结构与所述支架结构之间的第一进气间隙与所述共振腔体连通，所述第一出气口位于所述共振腔体的下方，与所述共振腔体连通。

5、进一步地，所述压电陶瓷的两侧表面涂敷有电极，且通过导电胶固定于所述运动变形端。

6、进一步地，所述压电陶瓷通过正向偏置的正弦电压供电，其中所述正弦电压的频率与所述运动变形端的本体振动频率一致。

7、进一步地，所述第一进气间隙的高度高于所述运动变形端的末端共振幅值，且两者差值为5至10微米。

8、进一步地，所述双悬臂扇叶结构为一体化结构，且其固定端设置于所述双悬臂扇叶结构的中心处，所述防回流结构沿所述压电陶瓷的极化方向向出气方向延伸。

9、进一步地，所述支架结构包括：

10、底板，其平行于所述双悬臂扇叶结构设置，与所述双悬臂扇叶结构之间形成共振腔体，所述第一出气口设置于所述底板的中心位置处；

11、侧板，其与所述防回流结构之间形成进气口，两侧进气口对称布置。

12、进一步地，所述支架结构包括一体化壳体，其包覆所述双悬臂扇叶结构，所述一体化壳体的顶部及底部的中心处分别设置有进气口及第一出气口。

13、进一步地，所述双悬臂扇叶结构包括对称布置、分立的第一部及第二部，所述第一部及第二部的固定端包括沿所述压电陶瓷的极化方向向所述第一出气口方向延伸的挡板，所述第一部及第二部的挡板之间形成第二出气口，所述防回流结构沿所述压电陶瓷的极化方向向两侧延伸。

14、进一步地，所述支架结构包括：

15、底板，其平行于所述双悬臂扇叶结构设置，与所述双悬臂扇叶结构之间形成第一内部共振腔体，所述第一出气口设置于所述底板的中心位置处；

16、侧板，其与所述防回流结构之间形成进气口，两侧进气口对称布置；

17、顶板，其平行于所述双悬臂扇叶结构设置，与所述双悬臂扇叶结构之间形成第二内部共振腔体，其中所述第二内部共振腔体通过所述防回流结构与顶板之间的第二进气间隙与所述进气口连通，并通过所述第二出气口与外部连通。

18、进一步地，所述第二进气间隙与所述第一进气间隙对称设置，且高度相同。

19、基于如前所述的冷却装置，本发明第二方面提供一种电子设备，其包括如前所述的冷却装置，其中所述冷却装置设置于所述电子设备内部的发热元件的上方。

20、本发明提供的一种基于声学共振腔的冷却装置及电子设备，在现有压电风扇的基础上，创新性地采用反相位的扇叶驱动，在声学共振腔中形成驻波，并使声学共振腔的进气口和出气口成为驻波声压波节，其充分利用双出风通道的声学特性，利用声学驻波实现高流量、高机械能利用率、低噪音能量损失，实现了机械能向空气动能更高效率的转化。所述冷却结构能够同时兼顾流量和背压，适用于高流量、高背压等极端散热条件。所述冷却装置可通过pzt沉积也可通过微组装工艺实现，在生产制成上不涉及mems等高难度工艺，降低了制成的难度和产品的成本，成品率更高，成本更低，应用前景更广阔。所述冷却装置结构紧凑、噪声小，适用于消费电子的应用场景，同时，可根据需求进行简单调整，形成高流量、静音版本，适配要求更严苛的应用场景。

1.一种基于声学共振腔的冷却装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述压电陶瓷的两侧表面涂敷有电极，且通过导电胶固定于所述运动变形端。

3.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述压电陶瓷通过正向偏置的正弦电压供电，其中所述正弦电压的频率与所述运动变形端的本体振动频率一致。

4.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述第一进气间隙的高度高于所述运动变形端的末端共振幅值，且两者差值为5至10微米。

5.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述双悬臂扇叶结构为一体化结构，且其固定端设置于所述双悬臂扇叶结构的中心处，所述防回流结构沿所述压电陶瓷的极化方向向出气方向延伸。

6.如权利要求5所述的冷却装置，其特征在于，所述支架结构包括：

7.如权利要求5所述的冷却装置，其特征在于，所述支架结构包括一体化壳体，其包覆所述双悬臂扇叶结构，所述一体化壳体的顶部及底部的中心处分别设置有进气口及第一出气口。

8.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述双悬臂扇叶结构包括对称布置、分立的第一部及第二部，所述第一部及第二部的固定端包括沿所述压电陶瓷的极化方向向所述第一出气口方向延伸的挡板，所述第一部及第二部的挡板之间形成第二出气口，所述防回流结构沿所述压电陶瓷的极化方向向两侧延伸。

9.如权利要求8所述的冷却装置，其特征在于，所述支架结构包括：

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至9任一所述的冷却装置，其中所述冷却装置设置于所述电子设备内部的发热元件的上方。