CN107318250A - 一种用于电子器件散热的离子风强制对流肋片 - Google Patents

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何雅玲
倪经纬
刘占斌
马腾
王睿龙
时红远
杨尚晖
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    • H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
    • H05K7/20409—Outer radiating structures on heat dissipating housings, e.g. fins integrated with the housing

Abstract

一种用于电子器件散热的离子风强制对流肋片，包括散热肋片本体、开设在散热肋片内部用于安装离子风发生装置的槽口以及固定在肋片底板上的香蕉插座，所述的离子风发生装置包括上支架、安装有香蕉插头的下支架以及设置在上、下支架内的镂空的针电极板和与针电极板上的针头相对的网电极板。本发明通过离子风发生装置高效电离空气，使得离子和自由电子在运动过程中吸附在粉尘颗粒表面，使得颗粒带电，吸附在网电极上，同时利用产生的离子风提高自下而上的空气流速、加强对流换热。能在小空间内产生更高的风速，合理的结构设计结合散热肋片自身的特点，不仅有效强化了原有肋片的散热，而且有效解决了离子风发生装置的可靠性和臭氧问题。

Description

一种用于电子器件散热的离子风强制对流肋片
技术领域
本发明涉及一种用于各种高热流密度的电子器件的散热肋片，特别涉及一种离子风强制对流肋片。
背景技术
传统肋片在工程实际中常见应用于基站、服务器等大型高功耗电子器件的散热，因其价格便宜、安装方式简便等受到广泛应用。随着电子器件的功率逐渐增大，传统肋片由于受到体积的限制，自然对流难以在有限空间内达到其换热要求，因此需采用强制对流换热形式来增强散热，如使用机械风扇。机械风扇因存在旋转部件，运转时会产生机械磨损、振动，且会增加额外体积、不易做到小型化。相比于机械风扇，离子风具有结构简单、无噪声、可微型化设计等优点，采用模块化设计可以灵活控制空气的流速和方向。
在强化传热领域，当前还处于研究中的离子风技术，由于存在可靠性和臭氧等问题，尚没有得到实际运用。
发明内容
本发明的目的在于克服传统风冷方式的不足，提供了一种不需要额外体积、安装方便、高效可靠的用于电子器件散热的离子风强制对流肋片。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：包括散热肋片本体、开设在散热肋片内部用于安装离子风发生装置的槽口以及固定在肋片底板上的香蕉插座，所述的离子风发生装置包括上支架、安装有香蕉插头的下支架以及设置在上、下支架内的镂空的针电极板和与针电极板上的针头相对的网电极板。
所述的散热肋片本体采用直肋、针肋或组合肋片结构。
所述的离子风发生装置通过香蕉插头安装在肋片内部热源热流密度较大位置的下方，所述的肋片内部槽口的开设位置与肋片底板上香蕉插座的固定位置由离子风发生装置的安装位置确定。
所述的镂空的针电极板整体呈方形结构，针头以矩形排布方式固定在镂空的针电极板上。
所述的针头长度相同在同一高度。
所述的镂空的针电极板采用覆铜板制成。
所述的镂空的针电极板采取矩形开孔的镂空处理。
所述的网电极板采用8目的不锈钢网制成。
所述的上、下支架采用有机玻璃制成，由尼龙连接件固定。
所述的香蕉插头与下支架相连，香蕉插座固定在散热肋片本体的底板上。
本发明将离子风发生装置通过香蕉头连接的方式嵌入传统散热肋片形成一体化的强制对流肋片，不需要额外体积，通过离子风发生装置高效电离空气，使得负离子和自由电子在运动过程中吸附在粉尘颗粒表面，使得颗粒带电，吸附在网电极上，同时利用产生的离子风加快自下而上的空气流速、加强对流换热。能在小空间内产生更高的风速，合理的结构设计结合散热肋片自身的特点，不仅有效强化了原有肋片的散热，而且有效解决了离子风发生装置的可靠性和臭氧问题。
另外，本发明的针电极即针头采用矩形排布方式，针头底部偏平化处理，利用偏平底部定位，保证了针电极顶部在同一高度。同时针电极板采用镂空处理，形成进风通道，提高离子风风速。
本发明上、下支架均采用有机玻璃材料制成，并且由尼龙螺钉连接形成一体化的离子风发生装置。
本发明电压接入模块由交直流电压转换器、小型变压器和电位器组成，将所供交流电转换成直流电，通过变压器升至所需高电压，并通过电位器调节。
附图说明
图1是本发明的一体化肋片的结构示意图；
图2是本发明的一体化肋片的背部结构示意图；
图3是本发明的一体化肋片的不同热源分布情况下的结构示意图；
图4是本发明离子风发生装置的爆炸示意图；
图5是本发明针电极板的结构示意图。
图6是本发明的离子风强制对流肋片与原有自然散热肋片的散热效果对比图。
图中1、散热肋片，2、离子风发生装置，3、螺栓，4、上支架，5、针电极板，6、螺母，7、网电极板，8、下支架，9、螺母，10、螺栓，11、针头，12、香蕉插头，13、香蕉插座。
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明。
如图1和图2所示，本发明包括散热肋片本体1、开设在散热肋片内部用于安装离子风发生装置2的槽口以及固定在肋片底板上的香蕉插座13；离子风发生装置通过香蕉插头12安装在肋片内部，所述的肋片内部槽口的开设位置和肋片底板上的香蕉插座的固定位置由离子风发生装置的安装位置确定。
如图3所示，本发明的离子风发生装置的安装位置由具体的热源分布情况确定，该离子风发生装置一般安装在肋片内部热源热流密度较大位置的下方。
参见图4和图5，本发明的离子风发生装置2包括有机玻璃制成的上支架4、安装有香蕉插头12的下支架8以及设置在上下支架内的针电极板5和与针电极板上的针头11相对的网电极板7，所述的针电极板5采用覆铜板制成，整体呈方形结构且采取矩形开孔的镂空处理，针头11以矩形排布方式固定在镂空的针电极板5上，且针头11的针尖在同一高度。针电极板5镂空处理，尽可能增大通风面积，网电极板7采用8目的不锈钢网制成，上支架4、下支架8、针电极板5和网电极板7通过螺栓3、10和螺母6、9固定为一体。
与离子风发生装置相连的电压接入模块由整流器、电位器和直流升压模块组成；整流器的作用是将机柜所供220V交流电转换成12V直流电，并经过滤波后，将电能储存起来，输出12V；直流升压模块的作用是将12V直流电升压至10kV，用来电离空气，同时通过电位器来调节直流升压模块输出电压的大小，进而调节风速。
本发明的工作过程为：离子风发生装置2工作时产生离子风，提高肋片风道内自下而上的空气流速，改善对流换热效果；在此过程中，流经离子风发生装置的空气被高压电离，灰尘颗粒带电会吸附在网电极上；离子风发生装置，由于采用针-网结构，电离电压远低于其他结构的离子风发生装置，更加安全；同时设计的离子风发生装置采用矩形布针方式，在同等极间距和电压下，相比其他排布形式，能够产生大且均匀的风速；由于该机柜用于电子元器件散热，即使采用风冷降温，肋片风道内流体温度一般在50℃以上，而臭氧在30℃以上的温度下能够很快的消散，从而不用担心离子风发生装置产生的臭氧问题。此外，本发明采用通过香蕉头连接的一体化设计方案，可以任何类型肋片相结合，同时不需要额外体积，可用作替代已有的传统散热肋片。
进一步的，可以通过调节离子风发生装置的布置形式来调节离子风强制对流肋片的散热效果；通过调整离子风发生装置的间距和极间电压来匹配电子器件的散热负荷。
采用本发明与原有自然散热肋片的散热效果的对比如图6所示。从图6中可以看出，相较于原有直肋，采用离子风强化肋片散热系统在3个典型测点分别取得了5.2℃、5.1℃和5.2℃的温降，说明该离子风强化肋片散热系统可有效提升肋片的散热效果。该离子风强制对流肋片可以与任意类型的肋片相结合进行一体化设计，这里仅以直肋举例说明其能有效强化肋片散热。
本发明一方面显著改善了原有肋片的散热效果，另一方面不需要额外的体积、能作为已有自然散热肋片的替代。因此，采用本发明具有显著的经济效益，可以推广应用到电子器件散热的各种场合，具有良好的推广应用前景，产业化规模极其巨大。

Claims (10)

1.一种用于电子器件散热的离子风强制对流肋片，其特征在于：包括散热肋片本体(1)、开设在散热肋片内部用于安装离子风发生装置(2)的槽口以及固定在肋片底板上的香蕉插座(13)，所述的离子风发生装置(2)包括上支架(4)、安装有香蕉插头(12)的下支架(8)以及设置在上、下支架内的镂空的针电极板(5)和与针电极板上的针头(11)相对的网电极板(7)。
2.根据权利要求1所述的用于电子器件散热的离子风强制对流肋片，其特征在于：所述的散热肋片本体(1)采用直肋、针肋或组合肋片结构。
3.根据权利要求1所述的用于电子器件散热的离子风强制对流肋片，其特征在于：所述的离子风发生装置(2)通过香蕉插头(12)安装在肋片内部热源热流密度较大位置的下方，所述的肋片内部槽口的开设位置与肋片底板上香蕉插座(13)的固定位置由离子风发生装置(2)的安装位置确定。
4.根据权利要求1所述的用于电子器件散热的离子风强制对流肋片，其特征在于：所述的镂空的针电极板(5)整体呈方形结构，针头(11)以矩形排布方式固定在镂空的针电极板(5)上。
5.根据权利要求1所述的用于电子器件散热的离子风强制对流肋片，其特征在于：所述的针头(11)长度相同在同一高度。
6.根据权利要求1所述的用于电子器件散热的离子风强制对流肋片，其特征在于：所述的镂空的针电极板(5)采用覆铜板制成。
7.根据权利要求1所述的用于电子器件散热的离子风强制对流肋片，其特征在于：所述的镂空的针电极板(5)采取矩形开孔的镂空处理。
8.根据权利要求1所述的用于电子器件散热的离子风强制对流肋片，其特征在于：所述的网电极板(7)采用8目的不锈钢网制成。
9.根据权利要求1所述的用于电子器件散热的离子风强制对流肋片，其特征在于：所述的上、下支架(4、8)采用有机玻璃制成，由尼龙连接件固定。
10.根据权利要求1所述的用于电子器件散热的离子风强制对流肋片，其特征在于：所述的香蕉插头(12)与下支架(8)相连，香蕉插座(13)固定在散热肋片本体(1)的底板上。
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