CN107978573A - 一种压电激励震荡的强化换热装置及方法 - Google Patents

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杨明明
田沣
周尧
赵亮
吴波
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Abstract

本发明属于电子设备冷却技术领域，涉及一种压电激励震荡的强化换热装置及方法。本发明提出了一种压电激励震荡的强化换热技术来提高空气散热器的换热效率的方法。该方法是在散热器的散热翅之间安装一个压电片，利用外部激励源使得压电片产生震荡。当外部驱动源驱使空气流入散热器的散热翅之间时，压电片加电后产生震荡，这种会破坏散热器表面空气边界层，从而增强散热器对流换热效果。此种结构具有结构简单、额外动力极低、换热效率高的优点，适合在空气散热器方面应用。

Description

一种压电激励震荡的强化换热装置及方法
技术领域
本发明属于电子设备冷却技术领域，涉及一种压电激励震荡的强化换热装置及方法。
背景技术
随着电子技术的发展，要求的不断提高导致功耗不断增加，使得电子设备散热面临的压力也不断增加。散热系统的要求提高系统的散热能力又要降低重量缩小体积。虽然做了大量的研究，每一次改进都增加了系统的复杂度以及系统总功耗。因此，散热技术已经成为电子技术发展的主要障碍。目前，尽管风冷技术已有已有一些进步，但是与日新月日的电子技术相比，空气冷却仍然不能电子技术散热的需要。尽管新型其它类型如液体冷却技术有较高的散热效率吗，但是却增加了散热系统的尺寸、重量、复杂程度以及成本。在许多这样的情况下，更加容易的方法是提供强制风冷来给元器件冷却。现有的风冷技术存在的主要问题是，在散热器表面与空气之间的热阻较大，导致散热器表面与冷却空气之间的温差较大，从而造成散热器的效率较低，其原因在于散热器表面空气存在一个“静止层”，该“静止层”隔绝了散热器表面与流动空气之间的热交换。现有的散热器没有可以破坏“静止层”的扰流片，一般是通过增加风的流速来减小“静止层”的厚度，但是这样就会增加散热器的体积、重量、输入功率以及噪音等。
一种压电激励震荡的强化换热装置及方法是研发一种新型增强换热效率的装置，通过扰流片的震荡来“消除”滞留在散热器表面的“静止层”，从而降低空气与散热器表面的热阻来加强散热器的换热性能。
发明内容
本发明的目的：在没有增加尺寸、重量、输入功率以及噪音的情况下，增加散热器的换热效率，可满足大功率电子器件散热的需求。为了大幅增强风冷换热器的换热效率，本文提出了一种压电激励震荡的强化换热装置及方法，可满足大功率发热芯片散热的需要。
本发明的技术方案：
一种压电激励震荡的强化换热装置，其特征在于，包括了散热器、压电片、激励源；压电片固定在散热器的散热通道之间，压电片通过导线接在外部激励源上，激励源向压电片提供脉冲电信号，从而激励压电片产生振动，压电片厚度在0.01～0.3mm之间，保证压电片在震荡过程中不撞击散热肋片。
所述压电片与散热器的散热通道之间通过粘接、焊接或者机械固定连接
所述散热器的散热肋片的间距在0.5～2mm之间。
所述压电片厚度与散热肋片的间距之比在0.15～0.85之间，可保证压电片在震荡过程中不撞击散热肋片。
所述压电片利用压电效应产生震荡，当激励源的固有频率接近压电片的固有频率时，压电片产生的震荡幅值最大，散热器的换热效率最高。
所述激励源的波形是正弦波、方波等或者其它脉冲波形。
一个散热器可安装多个压电片，每一个散热通道内只能安装一个压电片。
压电效应使得压电片产生震荡，震荡的压电片破坏了散热器表面上“静止”空气层，增加了空气的扰流程度，从而提高换热器的换热效率。
本发明具有的优点效果：
1.结构简单，易于加工制造。
2.只需很低的外部功率输入，使得压电片产生震荡。
3.利用压电效应使得压电震荡片产生振动，压电片的振动后导致空气产生垂直于流动方向的高速空气团，该空气团破换散热器表面的边界效应，从而提高散热器的换热效率。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明原理图
具体实施方式
如附图1、图2所示。
一种压电激励震荡的强化换热装置包括散热器、压电片、激励源、导线以及待散热器件及其附件组成。一般情况下，待散热的器件焊接在PCB板上，散热器与器件紧密贴合在一起。为了减小散热器与器件之间的热阻，一般情况下应在散热器与器件填充柔性的导热垫。压电片通过粘接、焊接或者机械连接方式固定在散热器的散热通道之间。压电片通过导线接在外部激励源，激励源向压电片提供脉冲电信号，从而激励压电片产生振动。
散热器的散热肋片的间距在0.5～2mm之间,压电片厚度在0.01～0.3mm之间。
压电片厚度与散热肋片的间距之比在0.15～0.85之间，可保证压电片在震荡过程中不撞击散热肋片。
利用压电效应使得压电片产生震荡，当激励源的固有频率接近压电片的固有频率时，压电片产生的震荡幅值最大，散热器的换热效率最高。
激励源的波形是正弦波、方波等或者其它脉冲波形；
一种压电激励震荡的强化换热装置可安装多个压电片，每一个散热通道内只能安装一个压电片。
运行过程：用外部激励源向压电片施加电脉冲信号，压电片就会产生震荡。当外部空气沿着散热通道流动时，压电片的震荡破坏了散热器表面上“静止”空气层，增加了空气的扰流程度，从而提高散热器的换热效率。
利用压电效应使得压电片产生震荡，当激励源的固有频率接近压电片的固有频率时，压电片产生的震荡幅值最大，散热器的换热效率最高；激励源的波形是正弦波、方波等或者其它脉冲波形；一个散热器可安装多个压电片，每一个散热通道内只能安装一个压电片。

Claims (8)

1.一种压电激励震荡的强化换热装置，其特征在于，包括了散热器、压电片、激励源；压电片固定在散热器的散热通道之间，压电片通过导线接在外部激励源上，激励源向压电片提供脉冲电信号，从而激励压电片产生振动，压电片厚度在0.01～0.3mm之间，保证压电片在震荡过程中不撞击散热肋片。
2.如权利要求1所述的一种压电激励震荡的强化换热装置，压电片与散热器的散热通道之间通过粘接、焊接或者机械固定连接。
3.如权利要求1或2所述的一种压电激励震荡的强化换热装置，其特征在于，散热器的散热肋片的间距在0.5～2mm之间。
4.如权利要求3所述的一种压电激励震荡的强化换热装置，其特征在于，压电片厚度与散热肋片的间距之比在0.15～0.85之间，可保证压电片在震荡过程中不撞击散热肋片。
5.如权利要求4所述的一种压电激励震荡的强化换热装置，其特征在于，压电片利用压电效应产生震荡，当激励源的固有频率接近压电片的固有频率时，压电片产生的震荡幅值最大，散热器的换热效率最高。
6.如权利要求4所述的一种压电激励震荡的强化换热装置，其特征在于，激励源的波形是正弦波、方波等或者其它脉冲波形。
7.如权利要求1所述的一种压电激励震荡的强化换热装置，其特征在于，一个散热器可安装多个压电片，每一个散热通道内只能安装一个压电片。
8.一种集成式自震荡的强化换热方法，其特征在于，压电效应使得压电片产生震荡，震荡的压电片破坏了散热器表面上“静止”空气层，增加了空气的扰流程度，从而提高换热器的换热效率。
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