CN105355766A - 一种散热器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微处理器芯片或LED的散热装置技术领域，尤其涉及一种散热器，包括散热风扇、微槽道外壁、散热翅片、传动筒、隔离套、中轴、传动柱、叶轮、高压腔上盖、散热头、强磁片、散热微管，该散热器由风扇带动传动筒旋转，传动筒和传动柱之间由隔离套隔离，扭矩由四个耐高温强磁片间磁力传递，传动筒带动叶轮旋转作为流体介质的动力源。流体介质依次经过高压腔、上部散热微管、微槽道散热壁、下部散热微管，散热头低压腔进行循环。通过温度开关设定触发开关温度，散热风扇带动周围空气加速流动，以强化散热翅片和微槽道散热壁与周围环境的热传递和热对流。本发明结构紧凑，能耗低，体积小，散热量高，可移植行强、噪声小。
Description
技术领域
本发明涉及微处理器芯片或LED的散热装置技术领域，尤其涉及一种散热器。
背景技术
随着对处理器要求的日益提高以及LED功率的不断增大，芯片的集成度不断提高，发热量越来越多，产生的热量如不能及时散发出去，可能会引起性能和可靠性的降低，甚至永久性的破坏芯片。因此散热问题越来越突出。它已经成为制约芯片设计的几种重要因素之一。而目前市面上的成品散热器如采用自然冷却方式则体积结构过于庞大，并且散热效果受环境温度湿度影响很大。如采用强制对流方式设计，则通常采用散热风扇和液泵分开工作，液泵噪声大，风扇效果不显著，而且增加了能耗，故障率也有所增加。因此目前大部分散热器具有效率低、耗能高、结构庞大、可移植性差、噪声大等缺点，针对以上突出的问题，需要开发一种新型散热装置。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种低能耗，体积小，散热量高，可移植行强、噪声小的散热器，以满足日益增长的高要求。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为提供一种散热器，包括散热风扇（11）、微槽道外壁（10）、散热翅片（8）传动筒（6）、隔离套（4）、中轴（3）、传动柱（2）、叶轮（1）、高压腔上盖（5）、散热头（9）、强磁片（14）、散热微管，所述散热翅片（8）的外围由圆环形带微圆孔的微槽道外壁（10）包围，所述散热微管设置于所述散热翅片（8）上下两端，所述散热微管包括上部散热微管（15）和下部散热微管（16），所述散热风扇（11）安装于所述散热翅片（8）上，所述微槽道外壁（10）与所述散热翅片（8）通过传动筒（6）接合于所述散热风扇的叶轮（1）之上，在传动筒（6）和叶轮（1）之间设置有高压舱上盖（5）和传动柱（2），在传动筒（6）与传动柱（2）之间设置有隔离套（4）、中轴（3），在散热翅片（8）的中心区域分别加工有高压腔（12）和低压腔（13），所述高压腔（12）通过上部散热微管（15）连接所述微槽道外壁（10）的上侧，所述低压腔（13）通过下部散热微管（16）连接所述微槽道外壁（10）的下侧，所述散热头（9）位于所述散热器的最下部，在散热头（9）处设置有温度开关，温度开关由记忆金属温度弹性应变片制成，所述散热头（9）与所述散热翅片（8）之间由螺栓连接并充满高导热率硅胶脂，所述强磁片（14）设置于所述传动筒（6）和所述传动柱（2）两侧。
作为本发明的进一步改进，所述高压腔（12）在所述散热翅片（8）的边壁加工有微孔，该微孔与上部散热微管（15）相连，并与微槽道散热壁（10）的外壁连通，与高压腔（12）连通的上部散热微管（15）一部分位于散热翅片（8）内，一部分位于大气环境中，与低压腔（13）连通的下部微管（16）一部分位于散热头（9）内，一部分位于大气环境中，所述高压腔（12）为渐缩环形腔。
作为本发明的进一步改进，所述散热头（9）上还设有散热头散热微管，该散热头散热微管为太阳花型，中心区域微孔密度大，所述散热头为圆形，其外圆部分微孔密度小，所述散热头与低压腔为一体式结构，其材料为金属铜。
作为本发明的进一步改进，所述低压腔（13）设置有挡流减阻结构，该挡流减阻结构设计在微槽道出流口处，所述高压腔（12）设置有防止逆流结构。
作为本发明的进一步改进，所述强磁片（14）为两对，其中一对在传动筒两侧互成180°各安装一个强磁片，强磁为一端N级与另一端强磁片的S级相对，另一对强磁片安装于中轴传动柱互成180°方向，传动筒强磁片S级相对于传动柱N级。
作为本发明的进一步改进，所述散热器还包括支撑架结构，该结构包括位于散热翅片（8）上呈发散状的四个支撑肋片，其相互之间成90°，该结构连接散热风扇（11）、散热翅片（8）、微槽道外壁（10），在四个支撑肋片之间均匀分布有散热翅片（8），散热翅片（8）呈太阳花状分布，散热翅片（8）和微槽道外壁（10）由金属铝制成。
作为本发明的进一步改进，所述隔离套（4）由耐高温、透明、膨胀系数比较高的有机玻璃制成。
作为本发明的进一步改进，在高压腔（12）、低压腔（13）、微槽道和散热微管中充满散热剂，所述散热剂为去离子水。
本发明的有益效果是：本发明结构紧凑，能耗低，体积小，散热量高，可移植行强、噪声小、环境适应性较强，拆换零件、检修非常方便。
附图说明
图1是本发明提供的总装图；
图2是本发明提供的散热模组的爆炸图；
图3是本发明提供的转子图；
图4是本发明提供的高压腔上盖图；
图5是本发明提供的风扇传动筒图；
图6是本发明提供的散热翅片系统图；
图7是本发明提供的外壁及微管路图；
图8是本发明提供的装配关系图；
图9是本发明提供的循环线路关系图；
图10是本发明提供的磁极分布图；
图11是本发明提供的散热头图；
图12是本发明提供的腔体图；
其中数字表示：1、叶轮；2、传动柱；3、中轴；4、隔离套；5、高压腔上盖；6、传动筒；7、；8、散热翅片；9、散热头；10、微槽道外壁；11、散热风扇；12、高压腔；13、低压腔；14、强磁片；15、上部散热微管；16、下部散热微管。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1至图12所示，本发明提供一种散热器，包括散热风扇（11）、微槽道外壁（10）、散热翅片（8）传动筒（6）、隔离套（4）、中轴（3）、传动柱（2）、叶轮（1）、高压腔上盖（5）、散热头（9）、强磁片（14）、散热微管，所述散热翅片（8）的外围由圆环形带微圆孔的微槽道外壁（10）包围，微槽道外壁与翅片连接，对于翅片来说属于双热源，翅片温度升高，增加散热效率。外壁起到导流和散热的双重作用，增加了热交换的面积。因此相较于相同的散热功率体积结构更小，相同的体积结构散热量更高。所述散热微管设置于所述散热翅片（8）上下两端，所述散热微管包括上部散热微管（15）和下部散热微管（16），所述散热风扇（11）安装于所述散热翅片（8）上，所述微槽道外壁（10）与所述散热翅片（8）通过传动筒（6）接合于所述散热风扇的叶轮（1）之上，在传动筒（6）和叶轮（1）之间设置有高压舱上盖（5）和传动柱（2），在传动筒（6）与传动柱（2）之间设置有隔离套（4）、中轴（3），在散热翅片（8）的中心区域分别加工有高压腔（12）和低压腔（13），所述高压腔（12）通过上部散热微管（15）连接所述微槽道外壁（10）的上侧，所述低压腔（13）通过下部散热微管（16）连接所述微槽道外壁（10）的下侧，所述散热头（9）位于所述散热器的最下部，在散热头（9）处设置有温度开关，温度开关由记忆金属温度弹性应变片制成，所述散热头（9）与所述散热翅片（8）之间由螺栓连接并充满高导热率硅胶脂，所述强磁片（14）设置于所述传动筒（6）和所述传动柱（2）两侧。
根据不同环境及散热状态的要求，在强制对流与自然对流之间自动转换。散热头处设置的温度开关，温度开关为记忆金属温度弹性应变片，在设定的温度以下为断开状态，散热方式为自然对流，在设定温度以上由于记忆金属温升膨胀，接通风扇电源，散热方式转换为强制对流散热，需要注意的是开关温度必须设置为0℃以上，以免由于流体介质的凝固造成不能正常工作，也能够满足此散热器在北方冬天的室外应用的要求。环境适应性较强，可移植程度高。
如图2所示，本散热器主要通过散热翅片8来散热，这是因为当环境温度较低湿度较小或者芯片处于低功率工作状态时，由于芯片等热源的温度与环境温度温差较大，单个翅片的效率较高，热流量较大，因此单纯的翅片散热能够满足低功率散热的要求，采用自然对流散热。能够起到很好的节能作用。
如图1、图12所示，在高压腔（12）、低压腔（13）、微槽道和散热微管中充满散热剂，所述散热剂为去离子水，注意不允许存在气泡，非流动状态液压可以略高于大气压。散热由外壁和翅片组成，利用微槽道技术，将外壁作为散热载体的一部分。外壁为铝材料，所述高压腔（12）在所述散热翅片（8）的边壁加工有微孔，高压腔边壁加工微孔而不用散热微管的作用是利用有限的空间避免接触热阻，以尽最大可能利用散热翅片的散热作用；该微孔与上部散热微管（15）相连，并与微槽道散热壁（10）的外壁连通，与高压腔（12）连通的上部散热微管（15）一部分位于散热翅片（8）内，一部分位于大气环境中，与低压腔（13）连通的下部微管（16）一部分位于散热头（9）内，一部分位于大气环境中，高低压腔通过散热微管与微槽道外壁连通，采用微槽道和散热微管的目的在于相同的流体体积流量下，散热面积更大，介质间热对流交换更充分。散热微管的作用不仅做为流体的流道，也参与与外界大气的换热。所述高压腔（12）设计成渐缩环形腔，利用渐缩环形喷管，起到增加液体的速度和提供一个正压力梯度的环境，防止逆流。
如图2、图4、图6、图8、图11、图12所示，利用不等间距作为散热头温度不均匀的补偿，所述散热头（9）上还设有散热头散热微管，该散热头散热微管为太阳花型，中心区域微孔密度大，所述散热头为圆形，其外圆部分微孔密度小，冷却液体由外圆部分向圆心流动的过程中不断吸收来至散热头的热量而使温度不断升高，因此冷却效率必然降低，但散热微孔的密度不断加大，能很有效的补偿温度分布不均匀的问题；所述散热头与低压腔为一体式结构，其材料为金属铜，因铜具有较高的导热率和较低的比热容。位于圆形散热头来流方向为外圆向内圆流动，外圆区域为冷却的低温流体，内圆区域为带走热量的高温流体，流体最终汇聚于低压腔。低压腔有挡流减阻结构，该挡流减阻结构设计在微槽道出流口处，减少扰流干扰，以增加换热和减小流阻；高压腔有防止逆流结构，由叶轮带动将流体增压加速后，汇聚于高压腔以完成循环。
如图2、图10所示，动力系统只有风扇作为动力源，利用两对磁片的磁力作用传递扭矩以带动叶轮。传动筒接合于风扇转子之上，所述强磁片（14）为两对，其中一对在传动筒两侧互成180°各安装一个强磁片，强磁为一端N级与另一端强磁片的S级相对，另一对强磁片安装于中轴传动柱互成180°方向，传动筒强磁片S级相对于传动柱N级，传动筒为耐高温透明有机玻璃制成，密度小，重量轻。注意分布规律，这种设计能在传动筒和传动柱上的磁力片夹角不超过180°时叶轮的转速保持与风扇转速相同。
如图2所示，所述散热器还包括支撑架结构，该结构包括位于散热翅片（8）上呈发散状的四个支撑肋片，其相互之间成90°，该结构连接散热风扇（11）、散热翅片（8）、微槽道外壁（10），在四个支撑肋片之间均匀分布有散热翅片（8），散热翅片（8）呈太阳花状分布，散热翅片与圆形微槽道接合或布满高导热硅胶脂，散热翅片（8）和微槽道外壁（10）由金属铝制成。
如图2、图5所示，传动筒与传动柱之间有隔离套进行密封隔离，所述隔离套（4）由耐高温、透明、膨胀系数比较高的有机玻璃制成，用非金属材料是为了避免用金属材料时由于电磁感应效应产生的感应电流，高频率的感应电流会产生热量，消耗能量。因此采用此种有机玻璃不仅有较高的热膨胀系数，而且可以观察中轴及传动柱的运行情况。
如图3所示，在散热器的中心区域是作动区，动力系统只有散热风扇作为动力源，由散热风扇带动传动筒6，通过强磁片14，透过隔离套4，将扭矩传递至传动柱2，传动柱带动叶轮1，为散热流体提供动力，叶轮1采用离心式叶轮，噪音小。实验表明：在特定装置的风扇转速降低6.6%的情况下，可以提供1540.45Pa的总压，而风扇转速的微小降低对于风量的影响不显著。
在叶轮的作用下，流体介质依次经过高压腔、上部散热微管、微槽道散热壁、下部散热微管，散热头低压腔进行循环。在一个密闭空间循环传递热量，动力依靠非接触磁力。除了与微管相连接的部分外其余均为螺栓连接，因此拆换零件、检修非常方便。而且风扇是每种散热器必不可少的机构之一，但决定此发明使用寿命的零件一般只有风扇，因此寿命较同类产品要长。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种散热器，其特征在于：包括散热风扇（11）、微槽道外壁（10）、散热翅片（8）传动筒（6）、隔离套（4）、中轴（3）、传动柱（2）、叶轮（1）、高压腔上盖（5）、散热头（9）、强磁片（14）、散热微管，所述散热翅片（8）的外围由圆环形带微圆孔的微槽道外壁（10）包围，所述散热微管设置于所述散热翅片（8）上下两端，所述散热微管包括上部散热微管（15）和下部散热微管（16），所述散热风扇（11）安装于所述散热翅片（8）上，所述微槽道外壁（10）与所述散热翅片（8）通过传动筒（6）接合于所述散热风扇的叶轮（1）之上，在传动筒（6）和叶轮（1）之间设置有高压舱上盖（5）和传动柱（2），在传动筒（6）与传动柱（2）之间设置有隔离套（4）、中轴（3），在散热翅片（8）的中心区域分别加工有高压腔（12）和低压腔（13），所述高压腔（12）通过上部散热微管（15）连接所述微槽道外壁（10）的上侧，所述低压腔（13）通过下部散热微管（16）连接所述微槽道外壁（10）的下侧，所述散热头（9）位于所述散热器的最下部，在散热头（9）处设置有温度开关，温度开关由记忆金属温度弹性应变片制成，所述散热头（9）与所述散热翅片（8）之间由螺栓连接并充满高导热率硅胶脂，所述强磁片（14）设置于所述传动筒（6）和所述传动柱（2）两侧。
2.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：所述高压腔（12）在所述散热翅片（8）的边壁加工有微孔，该微孔与上部散热微管（15）相连，并与微槽道散热壁（10）的外壁连通，与高压腔（12）连通的上部散热微管（15）一部分位于散热翅片（8）内，一部分位于大气环境中，与低压腔（13）连通的下部微管（16）一部分位于散热头（9）内，一部分位于大气环境中，所述高压腔（12）为渐缩环形腔。
3.根据权利要求2所述的散热器，其特征在于：所述散热头（9）上还设有散热头散热微管，该散热头散热微管为太阳花型，中心区域微孔密度大，所述散热头为圆形，其外圆部分微孔密度小，所述散热头与低压腔为一体式结构，其材料为金属铜。
4.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：所述低压腔（13）设置有挡流减阻结构，该挡流减阻结构设计在微槽道出流口处，所述高压腔（12）设置有防止逆流结构。
5.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：所述强磁片（14）为两对，其中一对在传动筒两侧互成180°各安装一个强磁片，强磁为一端N级与另一端强磁片的S级相对，另一对强磁片安装于中轴传动柱互成180°方向，传动筒强磁片S级相对于传动柱N级。
6.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：所述散热器还包括支撑架结构，该结构包括位于散热翅片（8）上呈发散状的四个支撑肋片，其相互之间成90°，该结构连接散热风扇（11）、散热翅片（8）、微槽道外壁（10），在四个支撑肋片之间均匀分布有散热翅片（8），散热翅片（8）呈太阳花状分布，散热翅片（8）和微槽道外壁（10）由金属铝制成。
7.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：所述隔离套（4）由耐高温、透明、膨胀系数比较高的有机玻璃制成。
8.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：在高压腔（12）、低压腔（13）、微槽道和散热微管中充满散热剂，所述散热剂为去离子水。
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