CN104684366A - 一种压电驱动式散热模组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压电驱动式散热模组，包括：动力部、扩散部和热交换部，其中动力部包括一个压电振子和两个腔体件，通过特殊的流道设计形成气体从动力部入流孔进入，从动力部出流孔排出的流体驱动能力；扩散部包括扩散部翅片和扩散部底板；热交换部包括热交换部底板和若干分流体；工作时，发热器件紧贴热交换部底板下底面，发热器件的热量经热交换部底板传到热交换部各分流体，气体从散热模组动力部入流孔进入，从动力部出流孔排出，进入扩散部，经扩散部翅片扩散后流经热交换部各分流体，将由发热器件传导到热交换部的热量扩散至周围空气中，实现散热。本发明具有结构简单便于大批量生产、体积小便于微型化且寿命长等优点。

Description

一种压电驱动式散热模组

技术领域

本发明涉及一种散热模组，具体涉及一种利用压电元件作为系统动力源的散热模组。

背景技术

随着电子信息产业的快速发展，中央处理器等发热器件高速、高频及集成化使其发热量剧增，如不及时排除这些热量，将引起发热器件自身温度的升高，进而导致发热器件的损坏或其性能的降低，因此散热模组广泛应用于该领域。传统散热模组动力部通常为离心风扇，所占空间较大。本发明中利用压电材料作为系统动力源，当压电振子在交变电压的作用下产生往复变形，使散热模组动力部密闭腔体的体积发生往复变化，并结合特殊的流道设计，产生气体驱动能力，实现散热模组的散热功能。本压电驱动式散热模组可应用于仪器仪表、检测设备及机械电子领域中的主动冷却等方面，具有结构简单便于大批量生产、体积小便于微型化等优点。

发明内容

本发明提供了一种利用压电材料作为动力源，驱动气体从散热模组动力部入流孔进入，出流孔排出，从动力部排出的气体经扩散部翅片扩散后流经热交换部各分流体，将由发热器件传到热交换部的热量扩散至周围空气中，实现散热。本发明具有结构简单便于大批量生产、体积小便于微型化等优点。

为达到上述目的，本发明提供了一种压电驱动式散热模组，包括动力部、扩散部和热交换部。

所述动力部包括压电振子、第一腔体件和第二腔体件，其中：压电振子采用由一片压电材料薄片粘贴在弹性基板上形成单晶片结构，或由两片压电材料薄片粘贴在弹性基板两侧形成双晶片结构，压电振子在交变电压的作用下会发生沿着轴线方向的往复弯曲变形。所述压电振子由压电陶瓷、压电铁电性材料、压电聚合物、压电复合材料之一或其组合制成。

所述第一腔体件和所述第二腔体件是扁矩形块且内部分别布置有第一腔体槽和第二腔体槽；所述第一腔体槽和所述第二腔体槽的截面直径相同，且两者深度相同并大于压电振子中心点的位移峰值；所述压电振子布置于所述第一腔体槽和所述第二腔体槽之间，与第一腔体槽构成密封的第一腔体，与第二腔体槽构成密封的第二腔体；所述压电振子安装槽的截面直径大于所述第一腔体槽的截面直径且深度大于所述压电振子的总厚度与所述压电振子中心点位移峰值之和；在所述第一腔体件和所述第二腔体件的侧面分别布置有将所述第一腔体和所述第二腔体与外部空气连通的第一出流孔和第二出流孔，所述第一出流孔和所述第二出流孔截面尺寸相同且位于动力部的同一侧面；在所述第一腔体件的侧面布置与所述第一出流孔垂直贯通的第一入流孔，在所述第二腔体件的侧面布置与所述第二出流孔垂直贯通的第二入流孔，所述第一入流孔和所述第二入流孔均是通孔；

所述扩散部由扩散部底板和翅片构成，其中：所述扩散部底板为矩形薄板；所述翅片为薄金属片并与扩散部底板垂直，包括中间翅片和侧面翅片；所述中间翅片为矩形且位于扩散部底板左右两个侧面的中间位置；所述侧面翅片以中间翅片为轴对称布置；每个所述侧面翅片在扩散部底板上的投影为一条平滑的弧线；每对对称侧面翅片在靠近扩散部底板前侧面处间距较小，随着远离扩散部底板前侧面，间距增加；最外层的两个对称侧面翅片在靠近扩散部底板前侧面处构成扩散部入气口，在靠近扩散部底板后侧面处构成扩散部出气口；所述扩散部底板上翅片的数量可以根据具体情况进行调整。

所述散热模组热交换部由热交换部底板和分流体构成，其中：所述热交换部底板为矩形薄板；每个所述分流体垂直分布在热交换部底板上，若干分流体在以热交换部前侧面长度方向划分成排，每一排分流体均匀分布，且相邻两排分流体交错布置；热交换部中分流体的排数以及每排分流体的数量可以根据具体情况进行调整。

所述热交换部分流体截面可以为圆形、椭圆形、三角形、矩形、五角形、U型、菱形。

所述扩散部入气口正对所述动力部第一出流孔和第二出流孔布置且所述扩散部入气口的尺寸与动力部的第一出流孔和第二出流孔的尺寸相同，将所述扩散部出气口正对热交换部前侧面布置。

工作时，热交换部底板的底面紧贴发热器件布置，发热器件发出的热量通过热交换部底板传导到热交换部各分流体；压电驱动式散热模组的动力部中的压电振子在交变电压的作用下发生往复变形，第一腔体和第二腔体的体积随着压电振子的运动一个增大一个减小，两腔体体积变化趋势相反；由于腔体的体积发生往复变化，引起气体流过出流孔和入流孔，在出流孔和入流孔的交汇区域形成局部低压；腔体体积增加时，腔体内压力降低，外部气体通过出流孔吸入腔体形成吸入高速气流，所述吸入高速气流在流道交汇区域形成局部低压，从入流孔吸入的气体随着吸入高速气流进入腔体；腔体容积减小时，腔体内部压力上升，腔体内气体沿着出流孔形成排出高速气流，所述排出高速气流在流道交汇区域形成局部低压，从入流孔流入的气体随着排出高速气流从出流孔排出；在散热模组动力部工作过程中形成了气体从入流孔吸入，从出流孔排出的气体驱动能力；从动力部第一出流孔和第二出流孔排出的气体进入扩散部，被扩散部的翅片扩散后流经热交换部各分流体，将由发热器件传导到热交换部的热量扩散至周围空气中，实现散热。

附图说明

图1是本发明中各部件第一个角度的结构及装配关系示意图。

图2是本发明中各部件第二个角度的结构及装配关系示意图。

图3是本发明中动力部结构示意图。

图4是本发明中扩散部结构示意图。

图5是本发明中扩散部的俯视图。

图6是本发明中热交换部的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1、图2、图3、图4、图5、图6对本发明的压电驱动式散热模组的实施方式进行详细描述，压电驱动式散热模组包括动力部Ⅰ、扩散部Ⅱ和热交换部Ⅲ

所述动力部Ⅰ包括压电振子1、第一腔体件2和第二腔体件3，其中：

所述压电振子1采用由一片压电材料薄片11粘贴在弹性基板12上形成单晶片结构。

所述第一腔体件2是一个扁矩形块，在第一腔体件上底面25上布置有压电振子安装槽26，所述压电振子1安装在所述压电振子安装槽26内，所述压电振子安装槽26的深度大于所述压电振子1的总厚度与所述压电振子1中心点位移峰值之和；在所述压电振子安装槽26的底部中心布置有第一腔体槽23，所述第一腔体槽23的深度大于压电振子1中心点的最大运动幅值且所述第一腔体槽23的截面直径小于所述压电振子安装槽26的截面直径；安装后的压电振子1与第一腔体槽23形成密封的第一腔体24；所述第二腔体件3是一个扁矩形块，在第二腔体件下底面35布置第二腔体槽33，所述第二腔体槽33的深度大于所述压电振子1中心点的最大运动幅值且所述第二腔体槽33的截面直径和所述第一腔体槽23相同；所述第一腔体件上底面25和所述第二腔体件下底面35相互连接密封；所述第二腔体槽33与所述压电振子1共同形成第二腔体34；在所述第一腔体件2一侧的中心位置布置有第一出流孔21，所述第一出流孔21将所述第一腔体24与外部空气连通；在所述第一出流孔21的垂直方向布置有第一入流孔22，所述第一入流孔22贯穿第一腔体件2且与所述第一出流孔21贯通；在所述第二腔体件3一侧的中心位置布置有第二出流孔31，所述第二出流孔31将所述第二腔体34与外部空气连通，在所述第二出流孔31的垂直方向布置有第二入流孔32，所述第二入流孔32贯穿第二腔体件3且与所述第二出流孔31贯通；所述第一出流孔21和所述第二出流孔31的截面尺寸相同且位于所述动力部Ⅰ的同一侧面。

所述扩散部Ⅱ由扩散部底板4和翅片5构成，其中：所述扩散部底板4为矩形薄板；所述翅片5由中间翅片51和侧面翅片52构成；所述中间翅片51和侧面翅片52均为薄金属片且与所述扩散部底板4垂直；所述中间翅片51为矩形且位于扩散部底板左侧面43和扩散部底板右侧面44的中间位置；所述侧面翅片52以中间翅片51为轴对称布置；每个所述侧面翅片52在扩散部底板4上的投影为一条平滑的弧线；每对对称侧面翅片52在靠近扩散部底板前侧面41处间距较小，随着远离扩散部底板前侧面41，间距增加；最外层的两个对称侧面翅片521在靠近所述扩散部底板前侧面41处构成扩散部入气口53，在靠近扩散部底板后侧面42处构成扩散部出气口54。

所述散热模组热交换部Ⅲ由热交换部底板6和分流体7构成，其中：所述热交换部底板6为矩形薄板；每个所述分流体7垂直分布在热交换部底板6上，若干分流体7在以热交换部前侧面61长度方向划分成排，每一排中分流体7均匀分布，且相邻两排分流体7交错布置。

所述扩散部入气口53正对所述动力部Ⅰ的第一出流孔21和第二出流孔31布置且所述扩散部入气口53的尺寸与动力部Ⅰ的第一出流孔21和第二出流孔31的尺寸相同，将所述扩散部出气口54正对热交换部前侧面61布置。

工作时，热交换部底板6的底面紧贴发热器件布置，发热器件发出的热量通过热交换部底板6传导到所述热交换部Ⅲ各分流体7；对于压电驱动式散热模组的动力部Ⅰ，气流从动力部Ⅰ的第一入流孔22和第二入流孔32进入，从动力部Ⅰ的第一出流孔21和第二出流孔31排出，进入扩散部Ⅱ，气体经扩散部Ⅱ的翅片5扩散后流经热交换部Ⅲ的各分流体7，将由发热器件传导到热交换部Ⅲ的热量扩散至周围空气中，实现散热。

Claims (3)

1.一种压电驱动式散热模组，其特征在于，包括：动力部（Ⅰ）、扩散部（Ⅱ）和热交换部（Ⅲ）；所述动力部（Ⅰ）包括压电振子（1）、第一腔体件（2）和第二腔体件（3），所述第一腔体件（2）和所述第二腔体件（3）是扁矩形块且内部分别布置有第一腔体槽（23）和第二腔体槽（33）；所述压电振子（1）布置于所述第一腔体槽（23）和所述第二腔体槽（33）之间，与第一腔体槽（23）构成密封的第一腔体（24），与第二腔体槽（33）构成密封的第二腔体（34）；在所述第一腔体件（2）和所述第二腔体件（3）的侧面分别布置有将所述第一腔体（24）和所述第二腔体（34）与外部空气连通的第一出流孔（21）和第二出流孔（31），所述第一出流孔（21）和所述第二出流孔（31）位于动力部（Ⅰ）的同一侧面；在所述第一腔体件（2）的侧面布置与所述第一出流孔（21）垂直贯通的第一入流孔（22），在所述第二腔体件（3）的侧面布置与所述第二出流孔（31）垂直贯通的第二入流孔（32），所述第一入流孔（22）和所述第二入流孔（32）均是通孔；所述扩散部（Ⅱ）由扩散部底板（4）和翅片（5）构成，其中：所述扩散部底板（4）为矩形薄板；所述翅片（5）为薄金属片并与扩散部底板（4）垂直，包括中间翅片（51）和侧面翅片（52）；所述中间翅片（51）为矩形且位于扩散部底板左侧面（43）与右侧面（44）的中间位置，若干侧面翅片（52）以中间翅片（51）为轴对称布置，每个所述侧面翅片（52）在扩散部底板（4）上的投影为一条平滑的弧线；每对对称侧面翅片（52）的间距在靠近扩散部底板前侧面（41）处较小，且随着远离扩散部底板前侧面（41）间距增加；所述侧面翅片（52）最外层的一对对称翅片（521）在靠近扩散部底板前侧面（41）处构成扩散部入气口（53），在靠近扩散部底板后侧面（42）处构成扩散部出气口（54）；所述热交换部（Ⅲ）由热交换部底板（6）和分流体（7）构成，其中：所述热交换部底板（6）为矩形薄板；每个所述分流体（7）垂直分布在热交换部底板（6）上，若干分流体（7）在以热交换部前侧面（61）长度方向划分成排，每一排中分流体（7）均匀分布，且相邻两排分流体（7）交错布置；所述动力部（Ⅰ）的第一出流孔（21）和第二出流孔（31）正对所述扩散部（Ⅱ）的入气口（53）布置，且所述动力部（Ⅰ）的第一出流孔（21）和第二出流孔（31）的尺寸和所述扩散部（Ⅱ）的入气口（53）的尺寸相同，所述扩散部（Ⅱ）的出气口（54）正对所述热交换部（Ⅲ）的前侧面（61）布置。

2.根据权利要求1所述的压电驱动式散热模组，其特征在于：所述压电振子（1）采用由一片压电材料薄片（11）粘贴在弹性基板（12）上形成的单晶片压电振子，或采用由两片压电材料薄片（11）粘贴在弹性基板（12）两侧形成的双晶片压电振子。

3.根据权利要求1所述的压电驱动式散热模组，其特征在于：所述热交换部（Ⅲ）的分流体（7）的截面形状可以为圆形、椭圆形、菱形、三角形、矩形、五角形、U型。