CN108474384A - 具有粘附性地结合散热器的径向风扇的紧凑冷却装置 - Google Patents

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Abstract

为了给冷却装置(具有散热器和设置在散热器的接收区域中或上的接收区域中的径向风扇)提供特别紧凑、成本有效的和电磁兼容的设计，套管粘附性地结合到接收区域中或上的散热器上，或套管与散热器整体设计。

Description

具有粘附性地结合散热器的径向风扇的紧凑冷却装置
技术领域
本发明涉及具有散热器和布置在散热器的接收区域内的风扇的冷却装置，其中，风扇被设计为径向风扇并且通过风扇轴承安装在套管中。
散热器通常用于冷却电气元件和散发或辐射来自电气元件的热量。为了能够散热，散热器具有为良好的导热性的材料。另外，散热器可以具有不同的形状和几何形状，以便更好地散发或辐射热量。例如，可以在散热器上设置冷却肋，以增加散热器的有效表面。
所谓有源冷却单元用于更有效地散热，并且不仅散发来自电气部件的热量，而且同时确保充分的冷却。例如，为此，风扇适当地与散热器连接。在现有技术中为此已知的是轴向风扇以及径向风扇。这种风扇通常有由塑料制成的风扇螺旋桨，带有用于输送空气的叶片。风扇螺旋桨安装在塑料外壳内。可以提供各种风扇轴承用于将风扇螺旋桨安装在塑料外壳中。风扇外壳通常具有用于将风扇紧固到散热器的紧固元件，例如螺钉连接。
背景技术
例如，DE 295 05 830 U1描述了用于冷却电气部件的布置。该装置由散热器和位于散热器上用于产生气流的风扇组成，所述散热器具有位于其上的基板和冷却肋。
发明概述
本发明的目的是给冷却装置(具有散热器和连接散热器的径向风扇)提供特别紧凑、成本有效的和电磁兼容的设计。
本目的通过具有散热器和安装在散热器的接收区域中或上的风扇的冷却装置来实现。风扇设计为径向风扇，并通过风扇轴承安装在套管中。风扇因此与散热器的接收区域内或上的散热器连接。根据本发明，套管粘附性地结合到接收区域中或上的散热器。
散热器用于散发电气和/或电子元件散发的热量。为此，散热器由导热材料组成。例如，散热器可以由含铝合金制成和/或制造成压铸件。散热器上的接收区域应理解为适合布置风扇的任何区域。例如，接收区域可位于散热器上或散热器内。用于布置风扇的接收区域可以设置在散热器的顶部或侧面上。另外，接收区域可以延伸到散热器中或散热器的基体中。
在本发明的意义上被理解为风扇是旋转机械风扇，例如通风器。风扇产生用于散发热空气的体积流量。根据本发明，风扇是为此目的而设计的径向风扇。这有利于有源冷却装置的特别扁平或非常紧凑的结构形状。风扇有带风扇叶片的可旋转风扇螺旋桨。风扇或风扇螺旋桨通过风扇轴承安装在套管中。
在现有技术中，这种风扇具有塑料外壳，风扇螺旋桨布置在塑料外壳中。风扇螺旋桨在这里被塑料外壳包围。塑料外壳具有用于将风扇紧固(例如拧紧)到散热器的紧固装置。
在根据本发明的有源冷却装置中，将风扇或风扇螺旋桨安装在其中的套管直接或间接地粘合在散热器上。与现有技术相反，风扇优选不具有附加的外壳，例如塑料外壳。风扇特别优选不具有区域上包围风扇叶片的壳体部分。因此，径向风扇的壳体特别优选由冷却装置本身或散热器的至少区域构成。
套管用于容纳风扇轴承。为此，套管设计为空心体，例如以管或管段的形式。套管可以在一面或两面开孔。套管可以进一步具有任何合适的横截面，特别是圆形横截面。套管直接或间接地粘结在散热器上意味着套管直接粘结在散热器上，例如在套管的前端区域，或通过附加粘结剂结合到散热器上间隔。
或者，套管与散热器一体设计，从而集成到散热器中。为此，散热器在接收区域内或接触区域可具有突出的空心体，例如形成套管的管或管段的形式。散热器在接收区域优选具有散热器贯通通道，例如通过散热器底板的孔，该孔可完全被套管包围。
特别地，根据本发明的有源冷却装置使得能够提供非常紧凑的，特别是非常平坦的冷却装置，而没有不必要的贯穿通道，例如用于固定风扇的孔。这确保了有源冷却装置所需的EMC屏蔽。结果，冷却装置可以用于无线充电站，例如用于移动电话、智能电话或平板电脑。
将套管直接或间接粘接在散热器上进一步消除了对风扇外壳的需要。这有利于空气输送或空气流动，并且能够实现有源冷却装置的更紧凑的结构。
套管的前端优选具有板。该板形成用于将套管放置在散热器上的接触表面。在板和散热器之间布置有粘合剂层，其将套管粘合地结合到散热器上。结果，一方面，正面布置的板形成散热器上的风扇的接触表面，另一方面扩大粘合剂表面。例如，粘合剂层可以以粘合剂膜的形式施加到板上。除去保护膜后，可将风扇放置或粘合到散热器上。板优选以这样的方式设计，即产生基本上平坦的接触表面或粘合剂表面。
另外，优选地规定板在设计上是环形的，并且具有内部和外部的两者。这里外径大于用于容纳风扇轴承的套管开口的直径。环形板优选是连续的并且在套管的前端的区域中径向突出，即，基本上垂直于套管的外壳表面布置。环形板特别优选围绕套管壳体表面的整个周边布置。
还优选规定，环形设计的板的内径基本上对应于用于容纳风扇轴承的套管开口的直径。结果，由板形成的粘合表面不直接布置在套管开口的下方，而是布置在开口周围。环形设计的板的外径优选小于风扇的螺旋桨风扇直径。将套管粘合到散热器上不需要更大的板。因此，由于风扇没有拧到散热器上，所以板不需要在螺旋桨风扇上或在风扇叶片上沿周边或径向突出。
板优选具有贯穿通道，特别优选具有几个贯穿通道。通道可以设计成通过板孔。多个贯通通道优选彼此间隔开。贯通通道可以具有任何合适的形状，例如圆形或角形。贯穿通道穿过板或贯穿通道穿过板使得更容易将套管定位和固定在散热器上的接收区域内。例如，可以在可以放置套管或板的接收区域中设置与穿过板的贯穿通道对应的突起。这防止套管在以特别有利的方式放置之后旋转。
该板的厚度优选小于套管长度的一半。特别优选地，板的厚度小于套管长度的1/4该板的厚度非常特别优选小于套管长度的1/8。由于套管粘接而不是拧在散热器的板的区域上，所以板的厚度在设计上可以特别薄。这也为有源冷却装置提供了特别紧凑的，特别是平坦的设计。
套管优选具有塑料或优选由塑料构成。套管尤其优选地与板一体地设计。板也有塑料或也由塑料组成。
粘合剂层的厚度优选在0.5mm和2mm之间，尤其优选在0.6mm和1.5mm之间，非常特别优选在0.8mm和1.2mm之间。厚度在上述范围内的粘合剂层具有足够的弹性，并且可以进一步吸收振动。
另外，优选规定粘合剂层具有反应粘合剂或由其组成。反应粘合剂在设计上可以是单组分或多组分。还优选规定，粘合剂层具有海绵橡胶或由其组成。以特别有利的方式，粘合剂层设计为海绵橡胶胶带。
散热器最好有几个与接收区相邻的冷却肋。冷却肋优选纵向定向，意味着沿着散热器的长度。冷却肋进一步优选彼此间隔开并且基本上布置在散热器的整个宽度上。单独的冷却肋特别优选具有不同的长度。
另外，优选规定，接收区域至少部分地由围绕接收区域局部布置的壁包围。壁是散热器的一部分，在设计上弯曲或局部圆形。壁导轨的特殊形状，并以特别合适的方式转移气流。壁至少局部地布置在冷却肋和接收区域之间。特别优选地，冷却肋基本上彼此平行地设置，并且至少一个冷却肋垂直于壁指向。其中至少一个附加的冷却肋基本上与壁相切地布置。壁围绕其中布置有风扇的接收区域，有利地至少区域地覆盖散热器的整个宽度。壁进一步将接收区域优选地与布置有冷却肋的区域分开，使得由风扇产生的气流不直接在单独的冷却肋之间中继，而是沿着壁由冷却肋引导。
壁也具有弧形连续，其引导气流并以特别有利的方式加速它。
壁进一步优选地至少局部地具有螺旋几何形状。这意味着，壁的走向遵循一条曲线，该曲线基本上形状像螺旋线圈。这里的壁至少在套管周围沿着一条曲线延伸，其中套管和壁之间的距离根据观察者沿壁上各个点的视角而变化。
套管和壁之间的距离有利地在沿着壁的几个位置处的尺寸上变化。套管和壁之间的距离尤其优选在沿着壁的多个位置处变化。
同样优选规定，套管与沿壁的壁之间的距离在风扇的旋转方向上至少在一个区域内连续地增加。
在风扇的旋转方向上套管与壁之间的距离连续增大的区域有利地沿大于180°的角度沿圆形段延伸。因此有利地规定，在风扇的旋转方向上，套管与壁之间的距离沿弧形长度连续地增加超过圆弧的一半以上。
有利地，在接收区域内设置凹槽，套管的中板位于凹槽中。为此，凹槽特别优选地具有圆形直径，其基本上对应于板的外径或者仅稍大。由于接收区凹槽的结果，将套管定位粘结到散热器上特别容易。另外，这确保了有源冷却装置的平坦构造。
有利地，在凹槽中布置至少一个突起，特别优选几个突起。一个或多个突起可以有任何想要的或任何合适的形状。一个或多个突起特别优选地被布置和设计成与穿过板的贯穿通道或几个贯穿通道相对应。在将套管放入凹槽的同时，至少一个突起突出或穿过套管板中的贯穿通道。
优选的是，在接收区域内，特别是在散热器上的风扇所覆盖的区域内，没有穿过散热器的贯穿通道。
另外，接收区域和风扇至少由一个封面区域封面。风扇然后布置在散热器和封面之间。结果，散热器与封面一起形成了风扇的外壳。因此，气流被输送的空间一方面被散热器封闭，另一方面被封面封闭。这个空间至少在区域上由壁连续封闭。封面尤其优选具有塑料或由塑料构成。封面既可以保护风扇，又可以引导气流朝向所需的方向。
套管优选以这样的方式设计，即风扇可以被夹持和/或压入套管中。为此，可以在套管内部设置径向或向外突出的楔形突起。风扇因此可以与套管正向连接。
附图简述
现在将基于特别优选的实施例关于附图示例性地解释本发明。
示意性显示于：
图1是有源冷却装置的透视图，
图2是有源冷却装置的顶视图，
图3是除去风扇的冷却装置的顶视图，
图4a是粘附性地结合套管和除去风扇的冷却装置的透视图，
图4b是具有一体式套管和除去风扇的冷却装置的透视图，
图5是用于有源冷却装置的散热器的透视图，和
图6a至图6c是用于安装风扇和用于将风扇连接到散热器上的套管的视图。
发明详述
图1示出有源冷却装置100的透视图，该有源冷却装置100具有粘附性地结合到接收区域12中的散热器10上的风扇11。风扇11在此没有任何单独的风扇壳体安装在套管13中(未在图1中示出)并且经由该套管13粘附性地结合到散热器10上。
接收区域12布置在散热器10的一半中，并且在散热器10的整个宽度上局部地延伸。彼此平行布置的纵向冷却肋22位于散热器10的另一半的区域中。冷却肋22和接收区域12或一样设计成围绕接收区域12运行的弧形的壁23相邻。壁23基本上形成为螺旋线圈，使得壁23或接收区域12具有螺旋几何形状。
图2展示图1中有源冷却装置100的顶视图。记录在图2上的是螺旋桨叶轮的直径21以及螺旋桨叶轮的旋转方向25。从图2可以看出，接收区域12或围绕接收区域12延伸的壁23的螺旋几何形状使得风扇11和壁23之间的距离沿着风扇的旋转方向25中的壁23增加。另外，套管13或套管13的板15由有源冷却装置100上方的风扇11封闭，因此在图2中不可见，因为板15的外径18小于螺旋桨轮。
图3展示冷却装置100的顶视图，其中风扇11被除去，以提供更好的概述。结果，布置在接收区域12中的套管13在图3上可见，并且粘附性地结合到散热器10上。粘合剂层(图3中未示出)布置在套管13的板15的底侧上，并因此布置在板15和散热器10之间。板15在设计上是环形的，与套管13的外壁径向间隔开，并且形成用于将套管13放置到散热器10上的平面接触表面。板15具有两个贯穿通道32，散热器10的突起29a，29b通过贯穿通道32突出。
至少沿包括角度27上的圆形段的区域，壁23与套管13之间的距离在风扇11的旋转方向25(图3中未示出)增加。
图4a展示图3的冷却装置100的透视图，并且因此移除了风扇11。
图4b示出了冷却装置100的一个实施例，其中，套管13与散热器10一体设计，因此集成在散热器10中。为此，散热器10在接收区域12内或上具有突出的空心体包括套管13的管或管段的形式。在接收区域12中布置有散热器贯穿通道33，散热器贯穿通道33呈穿过散热器10的底板的孔的形式，其被套管13完全包围。风扇11可以被夹紧和/或压入该集成套管中。
图5示出有源冷却装置100的散热器10。在凹槽28的内部设置有两个突起29a，29b，用于固定和定位套管13(图5中未示出)。套管13及其板15布置在凹槽28中并且粘合地结合到散热器10上。
图6a至图6c示出具有环形设计板15的套管13.图6a示出套管13的透视图。图6b是侧视图，图6c是套管13的底侧的视图。套管13具有直径为20的套管开口19.风扇11(图6a至6c中未示出)安装在套管开口19中。套管开口19的直径20基本上对应于环形设计板15的内径17。
环形设计的板15环形设计的板15提供两个圆形贯通开口32。板15具有比套管13的整个长度31小许多倍的厚度30。
附图标记
100 冷却装置
10 散热器
11 风扇
12 接收区域
13 套管
14 套管的前端
15 板
16 粘合剂层
17 环形板的内径
18 环形板的外径
19 套管开口
20 套管开口的直径
21 螺旋桨风扇直径
22 冷却肋
23 壁
24 套管和壁之间的距离
25 风扇的旋转方向
26 区域
27 角度
28 凹槽
29a,29b 突起
30 板的厚度
31 板的长度
32 贯通通道
33 散热器贯通通道
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.具有散热器(10)和设置在所述散热器(10)的接收区域(12)中或上的风扇(11)的冷却装置(100)，其中所述风扇(11)设计为径向风扇，其中所述风扇(11)通过风扇轴承安装在所述套管(13)中，其特征在于
所述套管(13)粘附性地结合到所述接收区域(12)中或上的散热器上。
2.根据权利要求1所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述套管(13)的前端(14)具有板(15)，并且其中粘合剂层(16)设置在所述板(15)和所述散热器(10)之间，所述粘合剂层(16)使所述套管(13)粘附性地结合到所述散热器(10)上。
3.根据权利要求2所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述板(15)设计为环形，并具有内径(17)和外径(18)，其中所述外径(18)大于所述套管开口(19)的直径(20)，以用于容纳风扇轴承。
4.根据权利要求3所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述环形设计的板(15)的内径(17)基本上对应于所述套管开口(19)的直径(20)，以用于容纳风扇轴承。
5.根据权利要求3或4所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述环形设计的板(15)的外径(18)小于所述风扇(11)的螺旋桨风扇的直径(21)。
6.根据权利要求2至5中一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述板(15)具有贯通通道(32)，优选具有几个贯通通道。
7.根据权利要求2至6中一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述板(15)的厚度(30)小于所述套管(13)的长度(31)的一半。
8.根据前述权利要求中的一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述套管(13)具有塑料或由塑料组成。
9.根据权利要求2至8中一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述粘合剂层(16)的厚度在0.5mm和2mm之间，优选地在0.6mm和1.5mm之间，并且特别优选地在0.8mm和1.2mm之间。
10.根据权利要求2至9中一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述粘合剂层(16)具有反应粘合剂或由其组成。
11.根据权利要求2至10中一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述粘合剂层(16)具有海绵橡胶或由其组成。
12.根据前述权利要求中的一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述散热器(10)具有与所述接收区域(12)交界的多个冷却肋(22)。
13.根据前述权利要求中的一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述接收区域(12)至少部分地由区域连续壁(23)包围。
14.根据权利要求13所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述壁(23)具有弧形的连续，并且设计为引导和加速气流。
15.根据权利要求13或14所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述壁(23)至少在区域上具有螺旋几何形状。
16.根据权利要求13至15中一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述套管(13)和所述壁(23)之间的距离(24)在沿所述壁(23)的几个位置处变化。
17.根据权利要求13至16中一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
沿着所述壁(23)，所述套管(13)和所述壁(23)之间的距离(24)在风扇(11)的旋转方向(25)上至少在一个区域(26)中连续地增加。
18.根据权利要求17所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述区域(26)包括大于180°的角度(27)上的圆形段。
19.根据权利要求2至18中一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
凹槽(28)设置在所述接收区域(12)中，其中所述板(15)位于所述凹槽(28)中。
20.根据权利要求19所述的冷却装置(100)，其特征在于
突起(29a)或多个突起(29a，29b)布置在所述凹槽(28)中。
21.根据前述权利要求中的一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
在所述接收区域(12)内、特别是在所述风扇(11)覆盖的区域内，没有贯穿通道布置通过所述散热器(10)。
22.根据前述权利要求中的一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述接收区域(12)和风扇(11)至少在区域上由单一封面覆盖。

Claims (22)

1.具有散热器(10)和设置在所述散热器(10)的接收区域(12)中或上的风扇(11)的冷却装置(100)，其中所述风扇(11)设计为径向风扇，其中所述风扇(11)通过风扇轴承安装在所述套管(13)中，其特征在于
所述套管(13)粘附性地结合到所述接收区域(12)中或上的散热器上，或者所述套管(13)和所述散热器一体式设计。
2.根据权利要求1所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述套管(13)的前端(14)具有板(15)，并且其中粘合剂层(16)设置在所述板(15)和所述散热器(10)之间，所述粘合剂层(16)使所述套管(13)粘附性地结合到所述散热器(10)上。
3.根据权利要求2所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述板(15)设计为环形，并具有内径(17)和外径(18)，其中所述外径(18)大于所述套管开口(19)的直径(20)，以用于容纳风扇轴承。
4.根据权利要求3所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述环形设计的板(15)的内径(17)基本上对应于所述套管开口(19)的直径(20)，以用于容纳风扇轴承。
5.根据权利要求3或4所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述环形设计的板(15)的外径(18)小于所述风扇(11)的螺旋桨风扇的直径(21)。
6.根据权利要求2至5中一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述板(15)具有贯通通道(32)，优选具有几个贯通通道。
7.根据权利要求2至6中一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述板(15)的厚度(30)小于所述套管(13)的长度(31)的一半。
8.根据前述权利要求中的一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述套管(13)具有塑料或由塑料组成。
9.根据权利要求2至8中一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述粘合剂层(16)的厚度在0.5mm和2mm之间，优选地在0.6mm和1.5mm之间，并且特别优选地在0.8mm和1.2mm之间。
10.根据权利要求2至9中一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述粘合剂层(16)具有反应粘合剂或由其组成。
11.根据权利要求2至10中一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述粘合剂层(16)具有海绵橡胶或由其组成。
12.根据前述权利要求中的一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述散热器(10)具有与所述接收区域(12)交界的多个冷却肋(22)。
13.根据前述权利要求中的一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述接收区域(12)至少部分地由区域连续壁(23)包围。
14.根据权利要求13所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述壁(23)具有弧形的连续，并且设计为引导和加速气流。
15.根据权利要求13或14所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述壁(23)至少在区域上具有螺旋几何形状。
16.根据权利要求13至15中一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述套管(13)和所述壁(23)之间的距离(24)在沿所述壁(23)的几个位置处变化。
17.根据权利要求13至16中一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
沿着所述壁(23)，所述套管(13)和所述壁(23)之间的距离(24)在风扇(11)的旋转方向(25)上至少在一个区域(26)中连续地增加。
18.根据权利要求17所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述区域(26)包括大于180°的角度(27)上的圆形段。
19.根据权利要求2至18中一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
凹槽(28)设置在所述接收区域(12)中，其中所述板(15)位于所述凹槽(28)中。
20.根据权利要求19所述的冷却装置(100)，其特征在于
突起(29a)或多个突起(29a，29b)布置在所述凹槽(28)中。
21.根据前述权利要求中的一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
在所述接收区域(12)内、特别是在所述风扇(11)覆盖的区域内，没有贯穿通道布置通过所述散热器(10)。
22.根据前述权利要求中的一项所述的冷却装置(100)，其特征在于
所述接收区域(12)和风扇(11)至少在区域上由单一封面覆盖。
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