CN105674790A - 齿片高速抽刮热空气散热技术 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种齿片高速抽刮热空气散热技术，包括散热器和做旋转运动的齿片风轮，齿片风轮的旋转外周面与散热器表面相靠近或接触，齿片风轮由多块齿片环形分布而成。此款齿片高速抽刮热空气散热技术是利用齿片在散热器表面行走来抽刮散热器表面释放出来的热量，同时，又可以将外部冷空气带到散热器表面进行热交换，反复循环，实现高效的散热，其散热密度大于或等于10瓦每平方厘米，齿片把散热器表面空气抽走的速度甚至可以接近音速，实现超高效的散热效果，散热效果可以比传统的散热方式提升几十倍。

Description

齿片高速抽刮热空气散热技术

技术领域

本发明涉及一种散热器，特别是一种齿片高速抽刮热空气散热技术。

背景技术

现有散热器的散热技术一般有自然散热、水冷散热和风冷散热三种。参见图8和图9所示，分别为两种风冷散热的结构示意图。

如图8所示，目前的其中一种风冷式散热器主要包括散热器1和轴流风扇10，散热器1为一块铝块，铝块底面设有发热元器件4，铝块顶面设有若干散热翅片12，轴流风扇10设置在散热翅片12上方。当轴流风扇10启动后，外部冷空气从散热器1外吸入到散热翅片12之间空隙，然后经轴流风扇10上部吹出，从而起到散热的作用。该结构中，一方面轴流风扇10周围漏风严重，以致散热效果差；另一方面，由于采用负压吸风进行冷却，风速较低，散热速度慢；再一方面是风阻大，噪音高，而且，体积较大。

如图9所示，目前的另一种风冷式散热器主要包括散热器1和齿片风轮3，散热器1为一块铝块，铝块底面设有发热元器件4，所述齿片风轮3横向设置在铝块顶面上。当齿片风轮3启动后，通过齿片风轮3的端面对散热器1表面的热空气进行抽取，但是，由于齿片风轮3的中心到外周的线速度均有区别（越靠近中心处线速度越低，见图8中所示，O点处线速度为零，P点处线速度小于Q点处线速度），因此，导致散热器1表面散热不均，靠近齿片风轮3中心处的位置温升最为严重，同时，由于发热元器件4一般安装在散热器1底部中心，由此看来，此结构的风冷式散热器1容易导致发热元器件4烧毁。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单、合理，散热密度大、成本低、体积小、质量轻、噪音小的齿片高速抽刮热空气散热技术，以克服现有技术的不足。

本发明的目的是这样实现的：

一种齿片高速抽刮热空气散热技术，包括散热器，其特征在于：还包括做旋转运动的齿片风轮，齿片风轮的旋转外周面与散热器表面相靠近或接触，齿片风轮由多块齿片环形分布而成。此款齿片高速抽刮热空气散热技术中齿片风轮在高速旋转下，齿片风轮的旋转外周面始终是整个高速旋转齿片风轮中线速度最高的位置，因此，齿片风轮中每块齿片的外端连续不断高速、高效、循环地抽刮散热器表面发出的热量，同时，当齿片旋离散热器的表面时，该热量被甩出；当该齿片继续旋转至散热器表面时，齿片将散热器外的冷空气推送至散热器表面、并与散热器进行换热，周而复始，通过齿片风轮的不断高速旋转将外部冷空气带到换热器表面后换热、而又同时将与冷空气换热后的热量高速刮走，实现超高效的散热效果，散热效果可以比传统的散热方式提升几十倍。

本发明的目的还可以采用以下技术措施解决：

作为更具体的一种方案，所述齿片风轮的旋转外周面与散热器表面的距离D小于100um；齿片风轮的齿片为金属齿片、塑料齿片或柔性耐磨的齿片。理论上，如果忽略零件之间的磨损，其齿片与散热器表面接触是最好的，可以避免漏风，提高散热密度。当然，其实齿片风轮外周面与散热器表面的距离即使是100um，已经是小到几乎可以忽略不计了。

作为进一步的一方案，所述散热器表面设有主散热面，主散热面直线指向、并呈下凹的圆弧凹槽状，齿片风轮部分设置在圆弧凹槽状的主散热面内，齿片风轮的各齿片呈圆环形均布。由于齿片风轮的一部分嵌入到主散热面内侧，使得散热器整体体积变小，而且，由于散热器挖走一块，重量得以进一步减少。

所述齿片风轮呈水车状，各齿片的一端均在齿片风轮的中心交汇。所述齿片风轮可以一体成型，其直线度较高，确保其外周与主散热面之间的距离均等。而且，这样的结构，使得齿片与齿片之间形成一个夹腔，夹腔将冷空气带到主散热面表面后，主散热面将夹腔封闭，然后，在齿片风轮继续旋转时，夹腔内冷空气不断与主散热面换热，最终，夹腔离开主散热面后，夹腔中吸收有一定热量的空气被甩出，重新换进冷空气，并由待旋经主散热面进行换热，如此循环，实现高效散热。

作为进一步的另一方案，所述散热器表面设有主散热面，齿片风轮的齿片与具有一定旋转轨迹的履带传动连接，履带至少具有一段与主散热面平行的运行轨迹，齿片风轮设置在主散热面上。假设主散热面为散热器的顶面，通过此结构，可以使得齿片经过散热器整个顶面，而且，不受散热器顶面形状的限制，均可以通过齿片在散热器表面高速抽刮热空气。

所述主散热面呈平面状。且主散热面的俯视可以是方形、圆形等。

所述主散热面表面设有均热层。均热层的材料为均热材料，可以使得主散热面各处热量均衡。

所述均热层为均匀涂设在主散热面表面的石墨烯涂料层，或者，所述均热层为均匀铺设在主散热面表面的热管。石墨烯涂料层或者其热管除了可以使得主散热面各处热量均衡外，还可以将散热器的热量集中到主散热面上，避免齿片风轮高速旋转中浪费其功率。

所述散热器对应主散热面以外位置设有散热翅片。可以提高其他位置的散热效果。优选地，所述散热翅片与齿片垂直。

所述散热器上对应齿片风轮外设有滤网。进入齿片风轮的空气经过滤网过滤后，减少灰尘的含量，减少齿片风轮的旋转外周面与散热器表面之间间隙的堵塞。

本发明的有益效果如下：

（1）此款齿片高速抽刮热空气散热技术是利用齿片在散热器表面行走来抽刮散热器表面释放出来的热量，同时，又可以将外部冷空气带到散热器表面进行热交换，反复循环，实现高效的散热，其散热密度大于或等于10瓦每平方厘米，齿片把散热器表面空气抽走的速度甚至可以接近音速；

（2）此款齿片高速抽刮热空气散热技术由于具有比目前技术高出几十倍的散热效率，所以，在散热效率相同的情况下，本案的散热器与传统散热器相比，体积更小、质量更轻、成本更低、噪音更小；

（3）此款齿片高速抽刮热空气散热技术的换热量分别与齿片风轮中齿片数量、齿片半径、齿片风轮转动的角速度成正比，所以，通过合理增大齿片数量、齿片半径、齿片风轮转动的角速度这些参数，即可以轻易提高换热量，其操作简单；

（4）此款齿片高速抽刮热空气散热技术中散热器设置圆弧凹槽来便于圆柱状齿片风轮的嵌入，是突破传统的设计，使得圆弧凹槽表面（主散热面）面积增大，散热效果更好；

（5）此款齿片高速抽刮热空气散热技术中齿片转动的方式可以是履带带动，该方式更是突破传统，可以符合更多形状的散热器表面散热使用，尤其是散热面为平面的散热器，可以使得齿片的运动路径完全覆盖散热面，达到更佳的散热效果；

（6）此款齿片高速抽刮热空气散热技术可以应用到计算机、用电设备、功率元件、空调换热，民用、工业用、汽车用水箱换热等。

附图说明

图1为本发明第一实施例结构示意图。

图2为图1的俯视结构示意图。

图3为本发明第二实施例结构示意图。

图4为本发明第三实施例结构示意图。

图5为本发明第四实施例结构示意图。

图6为图5的俯视结构示意图。

图7为本发明第五实施例结构示意图。

图8为现有技术中一种风冷式散热技术结构示意图。

图9为现有技术中另一种风冷式散热技术结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

实施例一，参见图1和图2所示，一种齿片高速抽刮热空气散热技术，包括散热器1和做旋转运动的齿片风轮3，齿片风轮3的旋转外周面32与散热器1表面相靠近，齿片风轮3由多块齿片31环形分布而成。

齿片风轮3的齿片31为金属齿片或塑料齿片，所述齿片风轮3的旋转外周面32与散热器1表面的距离D大于0而又小于100um。当然，齿片风轮3的齿片31也可为柔性耐磨材料制成的齿片31，此时，齿片风轮3的旋转外周面32与散热器1表面的距离D可为0；柔性耐磨材料可以是石墨。

所述散热器1顶面设有主散热面11，主散热面11直线指向、并呈下凹的圆弧凹槽状，齿片风轮3部分设置在圆弧凹槽状的主散热面11内，齿片风轮3的各齿片31呈圆环形均布。

所述散热器1底面用于安装发热元器件4，发热元器件4主要是发热量较大电子元器件、功率元件等。

本实施例中，主散热面11贯穿散热器1顶面前后两端，主散热面11前后两端外对应齿片风轮3两端设有承轴板6，齿片风轮3与承轴板6转动配合，其中，一承轴板6上设有用于驱动齿片风轮3的高速电机5（高速电机5转速一般达到5000-10000转/分钟）。

所述齿片风轮3呈水车状，各齿片31的一端均在齿片风轮3的中心交汇。所述齿片风轮3可以采用铝合金一体拉伸成型。

所述主散热面11表面设有均热层2。所述均热层2为均匀涂设在主散热面11表面的石墨烯涂料层，或者，所述均热层2为均匀铺设在主散热面11表面的热管。

其工作原理是：齿片风轮3在高速旋转下，齿片风轮3的旋转外周面32始终是整个高速旋转齿片风轮3中线速度最高的位置，因此，齿片风轮3中每块齿片31的外端连续不断高速、高效、循环地抽刮散热器1表面发出的热量，同时，当齿片31旋离散热器1的表面时，该热量被甩出；当该齿片继续旋转至散热器表面时，齿片将散热器外的冷空气推送至散热器表面、并与散热器进行换热，周而复始，通过齿片风轮3的不断高速旋转将外部冷空气带到换热器表面后换热、而又同时将与冷空气换热后的热量高速刮走，实现超高效的散热效果，散热效果可以比传统的散热方式提升几十倍。图1中A箭头方向为齿片风轮3的旋转方向。

实施例二，与实施例一的不同之处在于：参见图3所示，所述散热器1上对应齿片风轮3外设有滤网7，提高齿片风轮3处空气的洁净度。

实施例三，与实施例一的不同之处在于：参见图4所示，所述散热器1底面用于安装换热管6，换热管6可以是空调器或汽车水箱等换热系统的换热管。

实施例四，与实施例一的不同之处在于：参见图5和图6所示，所述散热器1对应主散热面11以外位置设有散热翅片12，以提高散热器1其它位置的散热效果。

实施例五，与实施一的不同之处在于：参见图7所示，所述散热器1表面设有主散热面11，齿片风轮3的齿片31与具有一定旋转轨迹的履带9传动连接，履带9至少具有一段与主散热面11平行的运行轨迹，齿片风轮3设置在主散热面11上。

所述主散热面11呈平面状。齿片31的端面呈倒V型。

Claims (10)

1.一种齿片高速抽刮热空气散热技术，包括散热器（1），其特征在于：还包括做旋转运动的齿片风轮（3），齿片风轮（3）的旋转外周面（32）与散热器（1）表面相靠近或接触，齿片风轮（3）由多块齿片（31）环形分布而成。

2.根据权利要求1所述齿片高速抽刮热空气散热技术，其特征在于：所述齿片风轮（3）的旋转外周面（32）与散热器（1）表面的距离D小于100um；齿片风轮（3）的齿片（31）为金属齿片、塑料齿片或柔性耐磨的齿片。

3.根据权利要求1所述齿片高速抽刮热空气散热技术，其特征在于：所述散热器（1）表面设有主散热面（11），主散热面（11）直线指向、并呈下凹的圆弧凹槽状，齿片风轮（3）部分设置在圆弧凹槽状的主散热面（11）内，齿片风轮（3）的各齿片（31）呈圆环形均布。

4.根据权利要求3所述齿片高速抽刮热空气散热技术，其特征在于：所述齿片风轮（3）呈水车状，各齿片（31）的一端均在齿片风轮（3）的中心交汇。

5.根据权利要求1所述齿片高速抽刮热空气散热技术，其特征在于：所述散热器（1）表面设有主散热面（11），齿片风轮（3）的齿片（31）与具有一定旋转轨迹的履带（9）传动连接，履带（9）至少具有一段与主散热面（11）平行的运行轨迹，齿片风轮（3）设置在主散热面（11）上。

6.根据权利要求5所述齿片高速抽刮热空气散热技术，其特征在于：所述主散热面（11）呈平面状。

7.根据权利要求3或5所述齿片高速抽刮热空气散热技术，其特征在于：所述主散热面（11）表面设有均热层（2）。

8.根据权利要求7所述齿片高速抽刮热空气散热技术，其特征在于：所述均热层（2）为均匀涂设在主散热面（11）表面的石墨烯涂料层，或者，所述均热层（2）为均匀铺设在主散热面（11）表面的热管。

9.根据权利要求3或5所述齿片高速抽刮热空气散热技术，其特征在于：所述散热器（1）对应主散热面（11）以外位置设有散热翅片（12）。

10.根据权利要求1所述齿片高速抽刮热空气散热技术，其特征在于：所述散热器（1）上对应齿片风轮（3）外设有滤网（7）。