CN105188321B - 一种在垂直位置使用的圆弧形截面的电子散热器组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在垂直位置使用的圆弧形截面的电子散热器组件，散热器包括基体及外围的翅片，基体的横截面是圆弧形，翅片包括第一、第二翅片，第一翅片是从圆弧形中点垂直于圆弧向外延伸，第二翅片从圆弧形的弧线所在的面向外延伸，第一翅片向外延伸的多个翅片，与同一方向延伸的第二翅片互相平行,第一、第二翅片延伸的端部形成等腰三角形；等腰三角形的顶角为直角，两个散热器通过等腰三角形的腰对接在一起，其中两个散热器的等腰三角形顶角连接在一点，两个散热器的等腰三角形一个底角连接在一点，从而使得连接在一点的两个散热器的等腰三角形的底角组合为直角，对具有垂直结构的电子元件进行散热，满足散热效率的情况下节省安装空间。

Description

一种在垂直位置使用的圆弧形截面的电子散热器组件

技术领域

本发明属于散热器领域，尤其涉及一种垂直位置使用的电子元件散热使用的散热器。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，中央处理器等发热电子元件运行速度越来越快，其运行时产生的热量亦相应增加，为了将这些热量散发出去以保障电子元件的正常运行，需要对电子元件进行散热，其散热的好坏直接关系到计算机的寿命及运算的品质。随着电子元件的主频越来越高，发热量也越来越大。如果不能将电子元件工作时产生的大量热量及时发散出去， 就严重影响它的工作性能。因此，防止过热和散热成了计算机设计的一个重大难题，散热器作为电子元件冷却的主要器件也得到了显著的关注。

目前最常用的电子元件散热器从原理上主要有两类，一是采用液体散热，包括 水冷、油冷等，这种方式成本高，液体易泄露，存在安全隐患；另外，安装使用 也比较复杂。另一种最常用的就是风冷散热方式，风冷散热器一般分为散热片 和风扇两部份，散热片和CPU直接接触，它负责将CPU的热量引出，风扇则使空 气流动，将CPU上热量带走。目前，为提高散热器的散热效率，通常的做法是 提高风扇转速，另一种就是加大散热器的散热面积。但是目前采用的散热器，在整个电子元件散热面上，散热器的厚度都是相同的，因此散热能力也都是相同的。但是实际上电子元件在散热过程中，中心点一般散热是最多的，而周边散热相对少。而目前采用散热器厚度都相同的方式，使得整体散热器整体上散热不均匀，例如，中心地带需要散热多，而周边需要散热少，会造成散热器整体上温度不均匀，即影响散热，也影响散热器的使用寿命。此外，目前散热器无法应用到具有拐角的位置的散热。

发明内容

本发明为了克服现有技术中的不足，提供了一种散热器，本发明结构简单，散热效果好，可以安装在垂直拐角位置的散热，广泛应用于电子元件的散热冷却，具有实用可靠的特点。

本发明是通过以下技术方案实现：

一种圆弧形截面的电子元件散热器组件，所述散热器包括基体以及位于基体外围的翅片，其特征在于，所述基体的横截面是圆弧形，所述翅片包括第一翅片和第二翅片，所述第一翅片是从圆弧线中点垂直于圆弧向外延伸，所述第二翅片包括从圆弧形的弧线所在的面向外延伸的多个翅片以及从第一翅片向外延伸的多个翅片，向同一方向延伸的第二翅片互相平行,所述第一翅片、第二翅片延伸的端部形成等腰三角形；所述圆弧形的底边所在的面与电子元件的散热体进行热接触，所述等腰三角形的顶角为直角，所述两个散热器通过等腰三角形的腰对接在一起，其中两个散热器的等腰三角形顶角连接在一点，两个散热器的等腰三角形一个底角连接在一点，从而使得连接在一点的两个散热器的等腰三角形的底角组合为直角。

作为优选，所述第二翅片相对于第一翅片中线所在的面镜像对称，所述的相邻的第二翅片的距离为L1，所述圆弧形的底边长度为W，所述等腰三角形的腰的长度为D，上述三者的关系满足如下公式：

L1/W=A*ln(2*D/W)+B，其中ln是对数函数，A、B为系数，

0.09<A<0.11,0.07<B<0.1，

6mm<W<8mm,

0.6mm<L1<1.35mm,

4.5mm<D<6.5mm;

0.1<L1/W<0.16,

圆弧形的中点与圆弧形的两端的连线形成的顶角为a， 125°<a<170°。

作为优选，基体和翅片的长度相同，为L，0.04<L1/L<0.27，5mm<L<15mm。

作为优选，Ａ=0.10，Ｂ=0.08。

与现有技术相比较，本发明的散热器具有如下的优点：

1）本发明设置了一种可以安装在垂直拐角的散热器组件，可以对具有垂直结构的电子元件进行散热，在满足散热效率的情况下加大的节省了安装空间。

２）本发明提供了一种新的散热器，散热器的截面呈圆弧形，这样使得散热器的散热面积和散热体积在中部最大，在两侧最小，使得中部散热最大，这样符合电子元件热量的分布规律，使得整体上散热器散热均匀。

３）散热器截面呈圆弧形，使得散热面从两端到中部散热体积的增加速度逐渐变慢，这也与热量分布相对应，使得更加适合均匀散热。

４）避免了散热器局部热量分布过多，导致散热器局部温度过高，保证了散热器的寿命。

５）本发明通过多次试验，得到一个最优的散热器优化结果，并且通过试验进行了验证，从而证明了结果的准确性。

６）散热器外部设置散热翅片，多个散热翅片互相配合，散热翅片形成圆弧形，提高了散热器的散热效率。

附图说明

图1是一个实施例的主视结构示意图；

图2是一个实施例的主视结构示意图；

图3是图1的右侧观察的示意图；

图4是设置孔的散热片的切面图；

图5是设置孔的散热片的正面图；

图6是散热器组件主视结构示意图。

附图标记如下：

1.基体，2.散热体，3.第一翅片, 4第二翅片，5第二翅片，6孔，7底边。

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本文中，如果没有特殊说明，涉及公式的，“/”表示除法，“×”、“*”表示乘法。

如图1、2所示，一种电子元件散热器，所述散热器包括基体1以及位于基体外围的翅片3-5，如图1、2所示，所述基体的横截面是圆弧形，所述翅片包括第一翅片3和第二翅片4、5，所述第一翅片3是从圆弧线中点垂直于圆弧向外延伸的，所述第二翅片4、5包括从圆弧形的弧线所在的面向外延伸的多个翅片4以及从第一翅片向外延伸的多个翅片5，向同一方向延伸的第二翅片4、5互相平行,例如，如图所示，从圆弧形左边向外延伸的第二翅片4、5互相平行，从圆弧形右边向外延伸的第二翅片4、5互相平行，所述第一翅片3、第二翅片4、5延伸的端部形成等腰三角形，如图1所示，等腰三角形的腰的长度为D；所述圆弧形的底边所在的面与电子元件的散热体2进行热接触。

因为通过试验发现，电子元件在中部散热最多，从中部向四周，散热逐渐变小，因此通过设置散热器的截面呈圆弧形，这样使得散热器的散热面积和散热体积在中部最大，在两侧最小，使得中部散热能力最大，这样符合电子元件热量的分布规律，使得整体上散热器散热均匀，避免散热器局部温度过热，从而避免散热器局部温度过热，造成散热效果过差，造成电子元件寿命的缩短。

作为优选，所述第二翅片4、5相对于第一翅片3中线所在的面镜像对称，即相对于圆弧形的中点和底边所在的中点的连线所在的面镜像对称。

作为优选，第二翅片垂直于等腰三角形的两条腰延伸。

圆弧形的中点与弧的端点的连线性形成的夹角a以及弧的长度一定的情况下，第一翅片3和第二翅片4、5越长，则理论上换热效果越好，在试验过程中发现，当第一翅片和第二翅片达到一定长度的时候，则换热效果就增长非常不明显，主要因为随着第一翅片和第二翅片长度增加，在翅片末端的温度也越来越低，随着温度降低到一定程度，则会导致换热效果不明显，相反还增加了材料的成本以及大大增加了散热器的占据的空间，同时，换热过程中，如果第二翅片之间的间距太小，也容易造成换热效果的恶化，因为随着散热器长度的增加，边界层变厚，造成相邻翅片之间边界层互相重合，恶化传热，散热器常度太低或者第二翅片之间的间距太大造成换热面积减少，影响了热量的传递，因此在相邻的第二翅片的距离、等腰三角形的边长、第一翅片和第二翅片的长度以及散热器基体长度之间满足一个最优化的尺寸关系。

因此，本发明是通过多个不同尺寸的散热器的上千次试验数据总结出的最佳的散热器的尺寸优化关系。

所述的相邻的第二翅片的距离为L1，所述圆弧形的底边长度为W，所述等腰三角形的腰的长度为D，上述三者的关系满足如下公式：

L1/W=A*ln(2*D/W)+B，其中ln是对数函数，A、B为系数，

0.09<A<0.11,0.07<B<0.1，

6mm<W<8mm,

0.6mm<L1<1.35mm,

4.5mm<D<6.5mm;

0.1<L1/W<0.16,

圆弧形的中点与圆弧形的两端的连线形成的顶角为a， 125°<a<170°。

作为优选，基体和翅片的长度相同，为L，0.04<L1/L<0.27，5mm<L<15mm。

作为优选，Ａ=0.10，Ｂ=0.08

需要说明的是，相邻副翅片的距离L1是从副翅片的中心开始算起的距离，如图1所示的那样。

通过计算结果后再进行试验，通过计算边界以及中间值的数值，所得的结果基本上与公式相吻合，误差基本上在3.1%以内，最大的相对误差不超过4.4%，平均误差是1.71%。

优选的，所述的相邻的第二翅片的距离相同。

作为优选，第一翅片的宽度要大于第二翅片的宽度。

优选的，第一翅片的宽度为b1，第二翅片的宽度为b2，其中1.5*b2<b4<2.4*b2;

此处的宽度b1、b2是指翅片的平均宽度。

优选的，对于第二翅片之间的距离是按照一定的规律进行变化，具体规律是从圆弧形的端点到中点，从圆弧形延伸的第二翅片4之间的距离越来越小，从圆弧形的中点到第一翅片3的端部，从第一翅片3延伸的第二翅片5之间的距离越来越大。主要原因是在弧部设置的第二翅片，散热量从弧的端部到中间逐渐增加，因此需要增加翅片的数量，因此通过减少翅片的间距来增加翅片的数量。同理，沿着第一翅片3，从中点到端部，散热的数量越来越少，因此相应的减少翅片的数量。通过如此设置，可以极大的提高散热效率，同时极大的节省材料。

作为优选，从弧形的端点到中点，从弧形形的弧延伸的第二翅片4之间的距离减少的幅度越来越小，从弧形的中点到第一翅片3的端部，从第一翅片3延伸的第二翅片5之间的距离增加的幅度越来越大。通过实验发现，通过上述设置，与增加或者减少幅度相同相比，能够提高大约15％的散热效果。因此具有很好的散热效果。

优选的，对于第二翅片之间的宽度b2是按照一定的规律进行变化，具体规律是从弧形的端部到中点，从弧延伸的第二翅片4的宽度越来越大，从弧形的中点到第一翅片3的端部，从第一翅片3延伸的第二翅片5宽度越来越小。主要原因是在弧部设置的第二翅片，散热量从底角到顶角逐渐增加，因此需要增加散热的面积，因此通过增加翅片的宽度来增加翅片的散热面积。同理，沿着第一翅片3，从底部到端部，散热的数量越来越少，因此相应的减少翅片的面积。通过如此设置，可以极大的提高散热效率，同时极大的节省材料。

作为优选，从弧形的端部到中点，从弧形的两侧弧延伸的第二翅片4宽度增加的幅度越来越大，从弧形的中点到第一翅片3的端部，从第一翅片3延伸的第二翅片5宽度减少的幅度越来越小。通过实验发现，通过上述设置，与增加或者减少幅度相同相比，能够提高大约16％的散热效果。因此具有很好的散热效果。

作为优选，虽然第二翅片的宽度或者距离发生变化，但是优选的是，依然符合上述最佳公式的规定。

优选的，如图4-5所示，在第一和/或第二散热片上设置孔6，用于破坏层流底层。主要原因是第二散热片主要通过空气的对流进行换热，空气从第二散热片的底部向上进行自然对流的流动，在空气向上流动的过程中，边界层的厚度不断的变大，甚至最后导致相邻第二散热片之间的边界层进行了重合，此种情况会导致换热的恶化。因此通过设置孔6可以破坏边界层，从而强化传热。

优选的，孔6的形状是半圆形或者圆形。

优选的，孔6贯通整个散热片。

作为一个优选，同一个第二散热片上，从散热片根（即与基体1的连接部）到散热片顶之间，每个孔6的面积不断的变小。主要原因是从散热片根到散热片顶，散热片的温度不断的下降，因此边界层的厚度不断的降低，通过设置变化的孔6的面积，可以实现破坏边界层的不同位置的厚度，从而节约材料。

优选的，孔6的面积的变化与散热片上的绝对温度成正比例关系。

作为一个优选，同一个第二散热片上，从散热片根（即与基体1的连接部）到散热片顶之间，孔6的密度不断的降低。主要原因是从散热片根到散热片顶，散热片的温度不断的下降，因此边界层的厚度不断的降低，通过设置变化的孔6的密度，可以实现破坏边界层的不同位置的厚度，从而节约材料。

优选的，孔6的密度的变化与散热片上的绝对温度成正比例关系。

当然，最为优选，也可以是上述多种形式的至少两种的组合。

作为优选，本发明提供了一种由上述两个散热器组合而成的散热器组，如图6所示。

所述图6所示的散热器组中，包括两个如前面所述的散热器，所述散热器的所述等腰三角形的顶角为直角，因此其底角必然是45°，所述两个散热器通过等腰三角形的腰对接在一起，如图6所示，其中两个散热器的等腰三角形顶角连接在一点，两个散热器的等腰三角形一个底角连接在一点，从而使得连接在一点的两个散热器的第二等腰三角形的底角组合为直角。即两个底边７形成的夹角为90°。

因为底边7是平面，而且因为底角组合为直角，因此可以安装在垂直拐角，保证安装的时候与发热体紧靠在一起，从而节约安装空间。

因为第一、第二翅片都设置在外部，而不是靠近发热体，使得外部空气可以充分对流，而且第一翅片以及圆弧之间形成的封闭空间，从而形成了气流抽吸的烟筒效果，强化了传热。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (2)

1.一种在垂直位置使用的圆弧形截面的电子散热器组件，包括两个散热器，所述散热器包括基体以及位于基体外围的翅片，所述基体的横截面是圆弧形，所述翅片包括第一翅片和第二翅片，所述第一翅片是从圆弧形中点垂直于圆弧向外延伸，所述第二翅片包括从圆弧形的弧线所在的面向外延伸的多个翅片以及从第一翅片向外延伸的多个翅片，向同一方向延伸的第二翅片互相平行,所述第一翅片、第二翅片延伸的端部形成等腰三角形；其特征在于，所述等腰三角形的顶角为直角，所述两个散热器通过等腰三角形的腰对接在一起，其中两个散热器的等腰三角形顶角连接在一点，两个散热器的等腰三角形一个底角连接在一点，从而使得连接在一点的两个散热器的等腰三角形的底角组合为直角；

第二翅片之间的距离是按照一定的规律进行变化，具体规律是从圆弧形的端点到中点，从圆弧形延伸的第二翅片之间的距离越来越小，从圆弧形的中点到第一翅片的端部，从第一翅片延伸的第二翅片之间的距离越来越大；

所述第二翅片相对于第一翅片中线所在的面镜像对称，所述的相邻的第二翅片的距离为L1，所述圆弧形的底边长度为W，所述等腰三角形的腰的长度为D，上述三者的关系满足如下公式：

L1/W=A*ln(2*D/W)+B，其中ln是对数函数，A、B为系数，

0.09<A<0.11,0.07<B<0.1，

6mm<W<8mm,

0.6mm<L1<1.35mm,

4.5mm<D<6.5mm;

0.1<L1/W<0.16；

圆弧形的中点与圆弧形的两端点的连线形成的顶角为a， 125°<a<170°。

2.如权利要求1所述的在垂直位置使用的圆弧形截面的电子散热器组件，其特征在于Ａ=0.10，Ｂ=0.08。