CN107509364B - 一种翅片宽度规律变化的三角形截面的电子元件散热器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种翅片宽度规律变化的三角形截面的电子元件散热器，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等腰三角形，所述翅片包括从等腰三角形顶角向外延伸的第一翅片和第二翅片，第二翅片之间的宽度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的宽度越来越大，从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宽度越来越小。本发明将散热器的结构进行优化，根据热量分布规律来设置散热器结构，使其达到散热效率最大化。

Description

一种翅片宽度规律变化的三角形截面的电子元件散热器

技术领域

本发明属于散热器领域，尤其涉及一种电子元件散热使用的散热器，属于F28F领域。

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。。

发明内容

本发明为了克服现有技术中的不足，提供了一种电子元件散热器，本发明结构简单，散热效果好，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：

一种翅片宽度规律变化的三角形截面的电子元件散热器，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等腰三角形，所述翅片包括第一翅片和第二翅片，所述第一翅片是从等腰三角形顶角向外延伸，所述第二翅片包括从等腰三角形的两条腰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第二等腰三角形；所述等腰三角形的底边所在的面与电子元件的散热体进行热接触；其特征在于，对于第二翅片之间的宽度是按照一定的规律进行变化，具体规律是从等腰三角形的底角到顶角，从等腰三角形的两条腰延伸的第二翅片的宽度越来越大，从等腰三角形的顶角到第一翅片的端部，从第一翅片延伸的第二翅片宽度越来越小；

所述第二翅片相对于第一翅片中线所在的面镜像对称，相邻的所述的第二翅片的距离为L1，所述等腰三角形的底边长度为W，所述第二等腰三角形的腰的长度为D，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，

0.10<A<0.12,0.08<B<0.10，

6mm<W<8mm,

1.0mm<L1<1.45mm,

4.5mm<D<6.5mm;

0.6<D/W<1.0，

等腰三角形的顶角为a， 120°<a<160°。

作为优选，从等腰三角形的底角到顶角，从等腰三角形的两条腰延伸的第二翅片宽度增加的幅度越来越大。

作为优选，从等腰三角形的顶角到第一翅片的端部，从第一翅片延伸的第二翅片宽度减少的幅度越来越小。

作为优选， A=0.11，B=0.09。

与现有技术相比较，本发明的散热器具有如下的优点：

1）。主要原因是在腰部设置的第二翅片，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，从底部到端部，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。

2）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。

3）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。

4）散热器外部设置散热翅片，多个散热翅片互相配合，散热翅片形成三角形，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。

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。

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等腰三角形，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是从等腰三角形顶角向外延伸的，所述第二翅片4、5包括从等腰三角形的两条腰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，从等腰三角形左边的腰向外延伸的第二翅片4、5互相平行，从等腰三角形右边的腰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延伸的端部形成第二等腰三角形，如图1所示，第二等腰三角形的腰的长度为D；所述等腰三角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三角形，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，即相对于等腰三角形的顶点和底边所在的中点的连线所在的面镜像对称。

作为优选，第二翅片垂直于第二等腰三角形的两条腰延伸。

等腰三角形的边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，散热器长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，所述等腰三角形的底边长度为W，所述第二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，

0.10<A<0.12,0.08<B<0.10，

6mm<W<8mm,

1.0mm<L1<1.45mm,

4.5mm<D<6.5mm;

0.6<D/W<1.0

等腰三角形的顶角为a，所述120°<a<160°。

作为优选，A=0.11，B=0.09

需要说明的是，相邻第二翅片的距离L1是从第二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3.2%以内，最大的相对误差不超过4.3%，平均误差是1.63%。

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<b1<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，具体规律是从等腰三角形的底角到顶角，从等腰三角形的两条腰延伸的第二翅片4之间的距离越来越小，从等腰三角形的顶角到第一翅片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。主要原因是在腰部设置的第二翅片，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，从底部到端部，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，从等腰三角形的底角到顶角，从等腰三角形的两条腰延伸的第二翅片4之间的距离减少的幅度越来越小，从等腰三角形的顶角到第一翅片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，具体规律是从等腰三角形的底角到顶角，从等腰三角形的两条腰延伸的第二翅片4的宽度越来越大，从等腰三角形的顶角到第一翅片3的端部，从第一翅片3延伸的第二翅片5宽度越来越小。主要原因是在腰部设置的第二翅片，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，从等腰三角形的底角到顶角，从等腰三角形的两条腰延伸的第二翅片4宽度增加的幅度越来越大，从等腰三角形的顶角到第一翅片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。

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 (4)

1.一种翅片宽度规律变化的三角形截面的电子元件散热器，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等腰三角形，所述翅片包括第一翅片和第二翅片，所述第一翅片是从等腰三角形顶角向外延伸，所述第二翅片包括从等腰三角形的两条腰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第二等腰三角形；所述等腰三角形的底边所在的面与电子元件的散热体进行热接触；其特征在于，对于第二翅片之间的宽度是按照一定的规律进行变化，具体规律是从等腰三角形的底角到顶角，从等腰三角形的两条腰延伸的第二翅片的宽度越来越大，从等腰三角形的顶角到第一翅片的端部，从第一翅片延伸的第二翅片宽度越来越小；

所述第二翅片相对于第一翅片中线所在的面镜像对称，相邻的所述的第二翅片的距离为L1，所述等腰三角形的底边长度为W，所述第二等腰三角形的腰的长度为D，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，

0.10<A<0.12,0.08<B<0.10，

6mm<W<8mm,

1.0mm<L1<1.45mm,

4.5mm<D<6.5mm;

0.6<D/W<1.0，

等腰三角形的顶角为a， 120°<a<160°。

2.如权利要求1所述的三角形截面的电子元件散热器，其特征在于，从等腰三角形的底角到顶角，从等腰三角形的两条腰延伸的第二翅片宽度增加的幅度越来越大。

3.如权利要求1或2所述的三角形截面的电子元件散热器，其特征在于，，从等腰三角形的顶角到第一翅片的端部，从第一翅片延伸的第二翅片宽度减少的幅度越来越小。

4.如权利要求1所述的三角形截面的电子元件散热器，其特征在于A=0.11，B=0.09。