一种环形射流活塞式水平风道的压电风扇的制作方法

本发明涉及压电风扇领域技术，尤其是指一种环形射流活塞式水平风道的压电风扇。

背景技术：

1、随着便携式电子设备不断向轻薄化、高性能方向发展，设备内部空间愈发紧凑，功耗密度持续攀升，散热问题已成为制约产品性能释放的核心瓶颈之一。

2、传统的离心式机械风扇受限于其电机和叶轮的物理结构，厚度难以进一步缩减，无法满足超薄设备的集成需求，在此背景下，基于压电材料的合成射流散热技术因其结构简单、易于扁平化、无旋转部件等优势，被认为是极具潜力的替代方案。

3、合成射流压电风扇的基本原理是利用压电材料的逆压电效应，在交流电驱动下产生周期性振动，改变密闭腔体的容积，使气体从射流孔脉冲式喷出形成射流，利用射流的卷吸作用带动周围空气参与流动，以实现风冷散热，然而，现有合成射流风扇普遍采用竖直风道设计，其目的是通过增大压电振子的径向面积来获得更大振幅以提升风量，射流方向一般垂直于振子工作面，这种设计在单独工作时可行，但当风扇安装于终端设备内部时，往往需要将风向由竖直转为水平，额外增加的风道弯折导致显著的风量损失，降低整机散热效率，也限制产品在轻薄化设备中的应用。

4、因此，需要研究一种新的技术方案来解决上述问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种环形射流活塞式水平风道的压电风扇，通过将内腔壳体与外腔室内壁间隔设置形成水平气流通道，并将射流孔与活塞之间形成环形间隙，使得压电驱动单元沿第一方向伸缩时，气体从环形间隙喷出形成环形射流，并直接在水平气流通道内完成卷吸后从出风口排出，如此，射流产生与气流引导均在水平方向完成，无需额外设置竖直转水平的弯折风道，避免因风道转向造成的风量损失，提高整机散热效率。

2、为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

3、一种环形射流活塞式水平风道的压电风扇，包括有：

4、外框，其具有外腔室、连通于外腔室的进风口和出风口；

5、内腔壳体，其设置于外腔室内，所述内腔壳体与外腔室的内壁之间间隔设置，以形成气流通道；所述内腔壳体内部形成有射流腔室，所述内腔壳体上设有连通射流腔室的射流孔；

6、压电驱动单元，其设置于射流腔室内，并可沿第一方向产生伸缩变形，以改变射流腔室的容积；其中，第一方向与射流孔的轴线方向平行；

7、活塞，其设置于压电驱动单元上，并随压电驱动单元同步运动；所述活塞至少部分位于射流孔内，且活塞的周向边缘与射流孔的周向边缘间隔设置，以形成环形间隙；当压电驱动单元沿第一方向伸缩时，压缩射流腔室内的气体，使气体从环形间隙喷射，形成环形射流，使得环形射流在气流通道内完成卷吸后，经由出风口排出。

8、作为一种优选方案，所述压电驱动单元具有相对的两个工作表面，所述压电驱动单元沿垂直于工作表面的第一方向产生伸缩变形，通过限定压电驱动单元具有相对的两个工作表面，且沿垂直于工作表面的第一方向产生伸缩变形，使驱动单元的厚度方向变形能够直接作用于射流腔室的容积变化，驱动力传递路径短，有利于提高容积变化效率，并且使得活塞在运动过程中始终保持与射流孔的同轴心配合，防止干涉。

9、作为一种优选方案，所述压电驱动单元沿第一方向的厚度大于0.5mm且小于等于20mm，能够在保证压电驱动单元具有足够驱动力输出的同时，避免因厚度过大导致整体风扇尺寸增加，从而兼顾散热性能与紧凑安装空间需求。

10、作为一种优选方案，所述活塞粘设于压电驱动单元朝向射流孔的一侧，连接结构简单、装配方便，能够保证活塞与压电驱动单元之间无相对位移地同步运动，避免机械连接间隙引起的能量损失和振动噪声，同时减少零件数量，降低制造成本。

11、作为一种优选方案，所述活塞的外径小于射流孔的内径，以使活塞与射流孔之间形成环形间隙，使得当气体从环形间隙喷射而出时，形成环形射流，无需额外设置喷嘴或导流结构；气体经环形间隙喷出时形成环形射流，环形射流具有更大的剪切边界和卷吸面积，能够更充分地带动周围空气参与流动，从而提高风量和散热效率。

12、作为一种优选方案，所述射流腔室为亥姆霍兹谐振腔，其固有谐振频率与所述压电驱动单元的驱动频率相匹配，利用声学谐振效应放大射流腔室内的气体压力脉动，在相同的射流腔室压缩量下获得更高的射流喷射速度以实现更强的卷吸能力，在不增加其功耗的前提下提高风量，从而提升风扇散热效率。

13、作为一种优选方案，所述压电驱动单元沿第一方向往复伸缩，所述活塞与压电驱动单元固定连接并同步往复运动；

14、当压电驱动单元伸长时，所述活塞向靠近射流孔的方向移动，以压缩射流腔室内的气体并经环形间隙向外喷射；

15、当压电驱动单元收缩时，所述活塞向远离射流孔的方向移动，以扩张射流腔室的容积，使外部气体经环形间隙被吸入射流腔室内，

16、使射流腔室在驱动周期内交替进行压缩排气和扩张吸气，能够形成持续且稳定的周期性射流，气流通道内建立定向连续的净流量，从而实现稳定散热。

17、作为一种优选方案，所述压电驱动单元包括沿第一方向依次堆叠设置的多个压电陶瓷片，且多个压电陶瓷片的极化方向与第一方向平行，可利用压电陶瓷的纵向伸缩模式，在相同驱动电压下获得更大的累积位移输出，增大压电驱动单元及活塞运动幅度从而提升射流速度。

18、作为一种优选方案，所述进风口与出风口分别设置于外腔室的相对两侧，所述进风口、气流通道和出风口形成水平风道，使气流能够沿水平方向直线流动，避免因风道转向产生的流动阻力和风量损失，提高风扇的整机散热效率，同时也便于在轻薄电子设备内部沿水平方向进行风路布置。

19、作为一种优选方案，所述出风口外侧设有导流壁，所述导流壁用于阻挡自出风口喷出的环形射流并引导其发生二次卷吸。

20、本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知，

21、其主要是通过将内腔壳体与外腔室内壁间隔设置形成水平气流通道，并使射流孔与活塞之间形成环形间隙，使得压电驱动单元沿第一方向伸缩时，气体从环形间隙喷出形成环形射流，并直接在水平气流通道内完成卷吸后从出风口排出，如此，射流产生与气流引导均在水平方向完成，无需额外设置竖直转水平的弯折风道，避免因风道转向造成的风量损失，提高整机散热效率；

22、其次压电驱动单元沿与射流孔轴线平行的第一方向伸缩，并通过活塞与射流孔的环形间隙产生射流，不再依赖增大压电振子径向面积来获得振幅，有效减小风扇在径向方向上的占用空间，使整体结构更加紧凑化，更有利于在便携式电子设备内部集成；

23、还有就是通过活塞的周向边缘与射流孔的周向边缘之间形成环形间隙，气体喷射时形成环形射流，环形射流具有更大的卷吸边界，能够更充分地带动周围空气参与流动，从而在相同驱动条件下获得更高的净质量流量和散热能力。

24、为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

1.一种环形射流活塞式水平风道的压电风扇，其特征在于，包括有：

2.根据权利要求1所述的一种环形射流活塞式水平风道的压电风扇，其特征在于：所述压电驱动单元具有相对的两个工作表面，所述压电驱动单元沿垂直于工作表面的第一方向产生伸缩变形。

3.根据权利要求2所述的一种环形射流活塞式水平风道的压电风扇，其特征在于：所述压电驱动单元沿第一方向的厚度大于0.5mm且小于等于20mm。

4.根据权利要求1所述的一种环形射流活塞式水平风道的压电风扇，其特征在于：所述活塞粘设于压电驱动单元朝向射流孔的一侧。

5.根据权利要求1所述的一种环形射流活塞式水平风道的压电风扇，其特征在于：所述活塞的外径小于射流孔的内径，以使活塞与射流孔之间形成环形间隙，使得当气体从环形间隙喷射而出时，形成环形射流。

6.根据权利要求1所述的一种环形射流活塞式水平风道的压电风扇，其特征在于：所述射流腔室为亥姆霍兹谐振腔，所述压电驱动单元的驱动频率与射流腔室的固有谐振频率相匹配。

7.根据权利要求1所述的一种环形射流活塞式水平风道的压电风扇，其特征在于：所述压电驱动单元沿第一方向往复伸缩，所述活塞与压电驱动单元固定连接并同步往复运动；

8.根据权利要求1所述的一种环形射流活塞式水平风道的压电风扇，其特征在于：所述压电驱动单元包括沿第一方向依次堆叠设置的多个压电陶瓷片，且多个压电陶瓷片的极化方向与第一方向平行。

9.根据权利要求1所述的一种环形射流活塞式水平风道的压电风扇，其特征在于：所述进风口与出风口分别设置于外腔室的相对两侧，所述进风口、气流通道和出风口形成水平风道。

10.根据权利要求1所述的一种环形射流活塞式水平风道的压电风扇，其特征在于：所述出风口外侧设有导流壁，所述导流壁用于阻挡自出风口喷出的环形射流并引导其发生二次卷吸。