CN107990765A - 一种新型集成化高效相变离心换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型集成化高效相变离心换热器，包括导磁轴、套设在导磁轴上端外侧的动盘、套设在导磁轴中段外侧的静盘、设置在导磁轴下端的外转子电机组件、与动盘底部外周相连且套设在静盘外侧的导磁环、设置在动盘底面与静盘顶面之间且位于导磁环内的吸液芯结构、填充在吸液芯结构内腔中的液态工质、设置在导磁轴外壁与静盘内壁之间的第一永磁体与第一极靴、设置在静盘外壁与导磁环内壁之间的第二永磁体与第二极靴、设置在第一极靴的内壁与导磁轴外壁之间的第一磁流体以及设置在第二极靴的外壁与导磁环内壁之间的第二磁流体。本发明解决了快速传热和快速散热为一体的问题，并利用磁流体动密封的原理，解决了高速旋转下的密封问题。
Description
技术领域
本发明涉及离心换热器技术领域，具体涉及一种新型集成化高效相变离心换热器。
背景技术
目前，相比于传统的散热器件，空气轴承换热器和均温板作为两种新兴的换散热结构，散热效果已经有了显著的提升。空气轴承换热器是一种全新的风冷换热器，该换热器由无刷电机、底板固定的静盘、翅片及翅片基板构成的动盘组成，动、静盘平面之间大约有30μm的空气间隙；热负载加载在静盘上，静盘上的热量传导到动盘的翅片上，传统静止不动的翅片在电机的驱动下高速旋转起来，热量被空气通过离心运动快速传递出去。而均温板是一种新型气液相变传热器件，由上下腔体、吸液芯结构和真空腔组成，其内抽成真空并灌注工质；工作时，均温板蒸发面受到局部热源作用，蒸气迅速扩散至冷凝面后冷凝成液态工质放出热量，液态工质经由吸液芯的毛细作用回流到蒸发面，进而完成工质的循环和热量的不间断传输。
但是，不论是空气轴承换热器还是均温板，均存在着一些弊端。首先，空气轴承换热器工作时，在其动静盘之间存在一个空气层，空气介质的存在虽然避免了动静盘之间的摩擦，但是导致其热阻较大，传热效果并不理想。其次，固然均温板的传热性能优异，但是如果冷凝端的热量不能被快速带走，同样会影响其散热效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型集成化高效相变离心换热器，该换热器基于气液相变和离心散热的原理，解决了快速传热和快速散热为一体的问题，并利用磁流体动密封的原理，解决了高速旋转下的密封问题。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种新型集成化高效相变离心换热器，包括导磁轴、套设在导磁轴上端外侧的动盘、套设在导磁轴中段外侧的静盘、设置在导磁轴下端的外转子电机组件、与动盘底部外周相连且套设在静盘外侧的导磁环、设置在动盘底面与静盘顶面之间且位于导磁环内的吸液芯结构、填充在吸液芯结构内腔中的液态工质、设置在导磁轴外壁与静盘内壁之间的第一永磁体与第一极靴、设置在静盘外壁与导磁环内壁之间的第二永磁体与第二极靴、设置在第一极靴的内壁与导磁轴外壁之间的第一磁流体以及设置在第二极靴的外壁与导磁环内壁之间的第二磁流体。
进一步的，所述动盘包括翅片基板和设置在翅片基板上方的翅片。
进一步的，所述静盘上开设有与吸液芯结构内腔相连通的充液抽空封装口。
进一步的，所述吸液芯结构包括设置在动盘底面上和静盘顶面上的吸液芯层；所述吸液芯层采用铝粉真空烧结而成。
进一步的，所述动盘和静盘均采用非导磁材料，该非导磁材料为铝合金。
进一步的，所述导磁轴、导磁环、第一极靴和第二极靴均采用导磁材料，该导磁材料为2Cr13钢。
由以上技术方案可知，本发明所述的换热器基于气液相变和离心散热的原理，在动静盘间加入均温板结构，有效解决了快速传热和快速散热为一体的问题，可以大幅度提高静盘到动盘的热传输效率，并利用磁流体动密封的原理，解决了高速旋转下的密封问题。本发明所述的换热器具有良好的传热及散热效率，可以很好的解决超大规模集成电路的热控问题。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
其中：
1、翅片，2、翅片基板，3、静盘，4、导磁环，5、吸液芯结构，6、液态工质，7、第二永磁体，8、第二磁流体，9、第二极靴，10、导磁轴，11、外转子电机组件，12、充液抽空封装口，13、第一永磁体，14、第一磁流体，15、第一极靴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明：
如图1所示的一种新型集成化高效相变离心换热器，包括导磁轴10、套设在导磁轴10上端外侧的动盘、套设在导磁轴10中段外侧的静盘3、设置在导磁轴10下端的外转子电机组件11、与动盘底部外周相连且套设在静盘3外侧的导磁环4、设置在动盘底面与静盘3顶面之间且位于导磁环4内的吸液芯结构5、填充在吸液芯结构5内腔中的液态工质6、设置在导磁轴10外壁与静盘3内壁之间的第一永磁体13与第一极靴15、设置在静盘3外壁与导磁环4内壁之间的第二永磁体7与第二极靴9、设置在第一极靴9的内壁与导磁轴10外壁之间的第一磁流体14以及设置在第二极靴9的外壁与导磁环4内壁之间的第二磁流体8。所述第一极靴包括自上向下依次设置的两个，所述第一永磁体位于上下两个第一极靴之间。所述第二极靴包括自上向下依次设置的两个，所述第二永磁体位于上下两个第二极靴之间。
进一步的，所述动盘包括翅片基板2和设置在翅片基板2上方的翅片1。
进一步的，所述静盘3上开设有与吸液芯结构5内腔相连通的充液抽空封装口12。
进一步的，所述吸液芯结构5包括设置在动盘底面上和静盘3顶面上的吸液芯层。所述吸液芯层分别采用铝粉真空烧结的方法烧结在动盘的底面和静盘3的顶面上。吸液芯层、导磁环内壁、导磁轴的外壁、第一极靴 、第二极靴围成一个环形的真空腔。
进一步的，所述动盘和静盘3均采用非导磁材料，该非导磁材料为铝合金。
进一步的，所述导磁轴10、导磁环4、第一极靴15和第二极靴9均采用导磁材料，该导磁材料为2Cr13钢。所述导磁轴10和导磁环4通过真空钎焊的方法和动盘连接。
本发明的工作原理为：
本发明所述的换热器基于磁流体动密封原理，由永磁体、第一与第二极靴、导磁环/导磁轴、第一与第二磁流体形成闭合的磁回路。第一与第二磁流体被吸附在密封间隙中，形成“O”型动密封圈，从而达到动盘高速旋转下的密封效果。通过充液抽空封装口对动静盘间的密封腔体进行充液、抽真空、封装，在动静盘间形成“均温板”结构，替换了原先气体轴承换热器的空气层。
工作时，热负载加载于静盘的下表面，热量经热传导由静盘上表面进入吸液芯结构的腔体内，靠近静盘上表面的吸液芯内的液态工质蒸发吸收热量迅速汽化成蒸气，蒸气由静盘上表面的高温区扩散到动盘下表面的低温区时，受冷凝结于动盘下表面并释放出热量。导磁轴在外转子电机组件中的电机的驱动下带动动盘高速旋转，高速离心运动将热量经由翅片快速散出。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种新型集成化高效相变离心换热器，其特征在于：包括导磁轴、套设在导磁轴上端外侧的动盘、套设在导磁轴中段外侧的静盘、设置在导磁轴下端的外转子电机组件、与动盘底部外周相连且套设在静盘外侧的导磁环、设置在动盘底面与静盘顶面之间且位于导磁环内的吸液芯结构、填充在吸液芯结构内腔中的液态工质、设置在导磁轴外壁与静盘内壁之间的第一永磁体与第一极靴、设置在静盘外壁与导磁环内壁之间的第二永磁体与第二极靴、设置在第一极靴的内壁与导磁轴外壁之间的第一磁流体以及设置在第二极靴的外壁与导磁环内壁之间的第二磁流体。
2.根据权利要求1所述的一种新型集成化高效相变离心换热器，其特征在于：所述动盘包括翅片基板和设置在翅片基板上方的翅片。
3.根据权利要求1所述的一种新型集成化高效相变离心换热器，其特征在于： 所述静盘上开设有与吸液芯结构内腔相连通的充液抽空封装口。
4.根据权利要求1所述的一种新型集成化高效相变离心换热器，其特征在于：所述吸液芯结构包括设置在动盘底面上和静盘顶面上的吸液芯层；所述吸液芯层采用铝粉真空烧结而成。
5.根据权利要求1所述的一种新型集成化高效相变离心换热器，其特征在于：所述动盘和静盘均采用非导磁材料，该非导磁材料为铝合金。
6.根据权利要求1所述的一种新型集成化高效相变离心换热器，其特征在于：所述导磁轴、导磁环、第一极靴和第二极靴均采用导磁材料，该导磁材料为2Cr13钢。
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