CN108563308A - 一种云计算服务器散热结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机箱散热技术，具体涉及一种云计算服务器散热结构，主要解决现有云计算服务器散热效果不佳的技术问题，包括机箱，该机箱顶部设有通孔，下侧设有进气孔，机箱内在进气孔与通孔之间还设有环状风扇，该环状风扇包括聚流环、设置在聚流环之间的倾斜叶片和轴心，聚流环由若干个尺寸不同的圆台环状导流片同轴设置而成，轴心与倾斜叶片连接并由电机带动，倾斜叶片与聚流环连接；本发明对传统的叶片式风扇结构进行改进，使其进气流端具有聚拢效果，进而加大机箱内风道中流通的风的风速，从而加快散热。

Description

一种云计算服务器散热结构

技术领域

本发明涉及机箱散热技术，具体涉及一种云计算服务器散热结构。

背景技术

云计算服务器是云计算资源的核心，其以分布式存储方式提供存储资源，并利用服务器多节点之间的计算和通信，辅助实现某些网络的交换和路由功能，即起到网络设备的作用，由此可见，服务器在云计算中具有重要的地位，如何更加合理、有效的对服务器内部进行散热成为影响服务器性能的一项重要因素。

在云计算服务器中经常会应用刀片服务器来搭建，简单说来，就是“在标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式的服务器单元”，是一种实现HAHD(HighAvaiMabiMityHighDensity，高可用高密度)的服务器平台，刀片服务器就像“刀片”一样，每一块“刀片”实际上就是一块系统主板，每一块“刀片”就是一个独立的服务器，在这种模式下，每一块“刀片”运行自己的系统，服务于指定的不同用户群，相互之间没有关联。

刀片服务器的设计特点，使其具有很多优点。刀片服务器的低功耗设计，能节省大量能源，减少能耗。占用空间小，高密度计算的方式有效地节约了空间，对于机房空间紧张或者服务器托管的企业来说无疑节约了很多的空间成本。刀片服务器采用集中管理的方式，可以简化服务器的管理工作，减少维护费用。最后，采用刀片服务器来构造服务器集群，易于维护管理，是最适合用来构造集群的，可以说它从根本上克服了芯片服务器集群的缺点，被称为集群的终结者。

现有的云计算服务器，其散热风扇固定安装于机箱内，一般设置多个散热风扇，这些传统结构的散热风扇多为叶片式，不仅噪音较大，而且整体散热效果不佳，尤其在夏天等温度较高时，容易影响服务器的性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，适应现实需要，提供一种云计算服务器散热结构，其主要解决现有云计算服务器散热效果不佳的技术问题。

为了实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案为：

一种云计算服务器散热结构，包括机箱，该机箱顶部设有通孔，下侧设有进气孔，所述机箱内在进气孔与通孔之间还设有环状风扇，该环状风扇包括聚流环、设置在聚流环之间的倾斜叶片和轴心，所述聚流环由若干个尺寸不同的圆台环状导流片同轴设置而成，所述轴心与倾斜叶片连接并由电机带动，所述倾斜叶片与聚流环连接；还包括抽拉装置，所述机箱的一侧开口并在开口内设有供抽拉装置滑动的滑轨，滑轨的边缘开设有限位槽。

较为优选的；所述导流片等距设置。

较为优选的；所述电机上设有安装耳，所述机箱内还设有用于安装环状风扇的支架，该支架位于抽拉装置的上方。

较为优选的；所述抽拉装置包括：承重板、侧盖板以及安装在承重板上的液冷散热板和泵盒，所述承重板两侧设有滑轮，该承重板两侧插入滑轨上的限位槽内，两侧的滑轮沿滑轨方向滑动实现推拉装置的进出，所述侧盖板与承重板固定连接且留有导线孔，所述液冷散热板成对且竖直设置在承重板上，所述泵盒与液冷散热板通过导管连接。

较为优选的；所述液冷散热板包括水冷板和端盖，成对设置的液冷散热板上的水冷板彼此相对，水冷板的两侧还设有凸起的限位条，相对设置的水冷板表面与限位条形成包围刀片服务器的容纳腔，水冷板是一个内部留有水道的金属板，端盖背面设有散热片，所述承重板在散热片的下方设有条形槽孔、在刀片服务器的下方设有若干导流孔，条形槽孔上方的散热片与机箱内侧面板之间、散热片与散热片之间形成竖直方向的风道。

较为优选的；所述倾斜叶片之间的张角呈等值递增数列。

本发明的有益效果：

对传统的叶片式风扇结构进行改进，使其进气流端具有聚拢效果，进而加大机箱内风道中流通的风的风速，从而加快散热，而得益于风扇的进气端带动的气流范围增大后，单位数量的风扇能够对应更多的服务器数量，可以减少风扇的数量，减少耗能；液冷散热板的结构独特且巧妙，包围在刀片服务器的周边具有较强的散热效果，整体上通过机箱内的结构布局，形成竖直风道，使气流从下至上流动散热效果出众。

附图说明

图1为传统叶片式风扇与本发明环状风扇所带动气流示意图；

图2为云计算服务器立体结构示意图；

图3为机箱开口内部滑轨结构示意图；

图4为推拉装置结构示意图；

图5为推拉装置底部示意图；

图6为液冷散热板结构示意图；

图7为环状风扇结构示意图；

图8为散热原理示意图；

图9为叶片张角示意图。

具体实施方式

由于目前主流的散热方式为风冷散热，云计算服务器机箱内通常设置若干叶片式风扇，再利用机箱的结构布局风道，参见图1，传统的叶片式风扇结构转动时能够在风扇的前后端形成垂直风扇的气流，但是这种结构的风扇对进气流端不具有聚拢效果，这就导致其带动的气流范围较小，因此一个机箱内需要安装多个散热风扇来进行散热，这样的设置一方面会因为多个风扇之间存在气流干扰，因此对于风道的布局要求较高；另一方面风扇由同频率电机带动，多个电机噪音与叶片产生的压力波重合会被放大，引起人耳膜不适。

本发明的主要思想是，对传统的叶片式风扇结构进行改进，使其进气流端具有聚拢效果，进而加大机箱内风道中流通的风的风速，从而加快散热，而得益于风扇的进气端带动的气流范围增大后，单位数量的风扇能够对应更多的服务器数量，可以减少风扇的数量，减少耗能。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

本发明技术方案中以集成度较高的刀片式服务器为例，其数量根据机箱大小设置，一个环状风扇对应一个刀片服务器，也可以对应多个刀片服务器，其具体实现完全相同，因此为方便描述，下面以机箱内两个刀片服务器和一个环状风扇为例。

本实施例的云计算服务器如图2-7所示，包括：

机箱1，参见图2，机箱1形状并不限定，本实施例为方便演示以塔式机箱为例，该机箱1的顶部开有出气的通孔2，机箱1的下侧开有进气孔3，进气孔3的具体位置可以设置在机箱底部，也可以在机箱1的侧面板4下方开槽形成进气孔，本实施例以机箱侧面板下方开槽为例，机箱1内还设有用于安装环状风扇的支架5，机箱1的一侧开口并在开口内设有供抽拉装置滑动的滑轨6，滑轨6的边缘开设有限位槽7，参见图3，抽拉装置沿滑轨6滑入机箱1内，支架5位于抽拉装置的上方，这样方便支架上安装环状风扇带动机箱内气流由下往上流动。

抽拉装置，参见图2和图4，包括：承重板8、侧盖板9以及安装在承重板8上的液冷散热板10和泵盒11，承重板8两侧设有滑轮12，承重板8两侧可以插入滑轨上的限位槽7内防止晃动，滑轮12沿滑轨6方向滑动实现推拉装置的进出，侧盖板9与承重板8固定连接且留有导线孔13，液冷散热板10成对且竖直设置在承重板8上，其数量是刀片服务器数量的两倍，液冷散热板10包括水冷板14和端盖15，参见图6，水冷板和端盖通过周围的安装孔密封紧固在一起，成对设置的液冷散热板上的水冷板14彼此相对，水冷板14的两侧还设有凸起的限位条16，相对设置的水冷板14表面与限位条16形成包围刀片服务器的容纳腔，刀片服务器从上方插入该容纳腔内并与两侧的水冷板14表面接触，水冷板14是一个内部留有水道17的金属板，由铜或铝制成，与刀片服务器接触并将吸收的热量传导至水道内的循环液，由循环液带走，端盖15背面设有散热片18或换热器，循环液将热量传递给具有大表面积的散热片18或换热器，泵盒11内置泵体并通过导管与水冷板上的进出液口19连接，承重板8在散热片或换热器的下方设有条形槽孔20、在刀片服务器的下方设有若干导流孔21，参见图5，条形槽孔20上方的散热片与机箱内侧面板之间、散热片与散热片之间形成竖直方向的风道，当气流通过进气孔3进入机箱内后，能够通过条形槽孔20并沿着该风道向上流动。

环状风扇22：参见图7包括聚流环、连接在聚流环之间的倾斜叶片23和轴心24，聚流环由若干个尺寸不同的圆台环状导流片25同轴设置而成，本实施例中该导流片25数量为3且等距设置，等距设置的导流片能够使得导入的气流厚度大致相同，气流之间因为干扰引起的乱流较小，现实情况中，导流片25的数量以及间距可以根据需求做调整，在聚流环之间的倾斜叶片23主要起两个作用：连接导流片25提高整体稳固性，倾斜叶片23既可以采用成整体式连接各导流片25，也可以采用分段式连接各导流片25，本实施例为整体式连接；倾斜叶片23的倾斜角度能够在旋转中将进气端的空气向出气端拉动形成流动气流，该流动气流在特殊形状的导流片25的作用下具有聚拢效果，使得进气端受影响的气流面积更大，倾斜叶片23在最小尺寸的导流片内的部分连接至轴心24，轴心24由电机26带动，电机26上设有安装耳。

散热原理：如图8所示，该实施例具有两种散热方式，液冷与风冷，具有较佳的散热效果，适合一些大功耗、高发热的服务器搭建，液冷部分由液冷散热片将刀片服务器产生的热量通过循环液传导至散热片，气流由下侧的进气孔进入到机箱内，在环状风扇的带动下，气流经过条形槽孔并沿着刀片服务器与内侧面板、刀片服务器与刀片服务器之间的风道向上流动，环状风扇的下方的进气端的气流被聚拢后朝向上方的出气端流动，最后经机箱顶部的通孔排出。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，液冷散热器由散热片代替，并去除了液冷或水冷结构，该种情况下的散热片同样成对设置且与刀片服务器接触，由于不具有泵盒以及水冷板等结构，也就不具有水冷或液冷的散热功能，该种结构属于纯风冷结构，结构较实施例1更为简单，且成本低廉，适用于一些功耗不高、发热不多的服务器搭建。

散热原理：如图8所示，气流由下侧的进气孔进入到机箱内，在环状风扇的带动下，气流经过条形槽孔并沿着刀片服务器与内侧面板、刀片服务器与刀片服务器之间的风道向上流动，环状风扇的下方的进气端的气流被聚拢后朝向上方的出气端流动，最后经机箱顶部的通孔排出。

降噪原理：通常，风扇的噪音源来自于空气流动与电机声音的结合，而风扇的噪音由叶尖产生的周期性的压力波进而又产生音，电机声音主要来自轴杆所产生的振动，以及得到的压力波，传统的散热风扇使用一定数目的叶片，并且彼此之间分散的角度距离都相等，通常这类风扇也是按照工业标准制造的，目的就是降低噪音。但问题在叶片转动频率上，压力波会造成谐频，因此本发明中的环状风扇可以通过叶片的不对等分散排列来控制声音频谱分布，将风扇旋转时的噪音分散到各种不同离散的频率中去，起到减小噪音的目的，同时由于本发明中的环状风扇相较传统风扇重量和体积都较大，非对称的布置方式，可以避免环状风扇在高速旋转时，叶片产生应力集中而致使环状风扇损坏。另外为保证聚流环的气流聚拢效果，倾斜叶片的数量不宜设置过多，本实施例以数量6为例，如图9所示，且叶片之间的张角呈等值递增数列，而所有叶片之间的张角总和等于圆周即360°，本实施例中等值的数值(即叶片之间的张角差)为10°，假设第一叶片与第二叶片之间的张角为X，则第二叶片与第三叶片之间的张角为X+10°，第三叶片与第四叶片之间的张角为X+20°，第四叶片与第五叶片之间的张角为X+30°，第五叶片与第六叶片之间的张角为X+40°，第六叶片与第一叶片之间的张角为X+50°，则X+(X+10°)+(X+20°)+(X+30°)+(X+40°)+(X+50°)＝360°，算出X＝35°，即第一叶片与第二叶片之间的张角为35°，则第二叶片与第三叶片之间的张角为45°，第三叶片与第四叶片之间的张角为55°，第四叶片与第五叶片之间的张角为65°，第五叶片与第六叶片之间的张角为75°，第六叶片与第一叶片之间的张角为85°。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种云计算服务器散热结构，包括机箱，该机箱顶部设有通孔，下侧设有进气孔，其特征在于，所述机箱内在进气孔与通孔之间还设有环状风扇，该环状风扇包括聚流环、设置在聚流环之间的倾斜叶片和轴心，所述聚流环由若干个尺寸不同的圆台环状导流片同轴设置而成，所述轴心与倾斜叶片连接并由电机带动，所述倾斜叶片与聚流环连接；还包括抽拉装置，所述机箱的一侧开口并在开口内设有供抽拉装置滑动的滑轨，滑轨的边缘开设有限位槽。

2.如权利要求1所述的云计算服务器散热结构，其特征在于；所述导流片等距设置。

3.如权利要求1所述的云计算服务器散热结构，其特征在于；所述电机上设有安装耳，所述机箱内还设有用于安装环状风扇的支架，该支架位于抽拉装置的上方。

4.如权利要求1所述的云计算服务器散热结构，其特征在于；所述抽拉装置包括：承重板、侧盖板以及安装在承重板上的液冷散热板和泵盒，所述承重板两侧设有滑轮，该承重板两侧插入滑轨上的限位槽内，两侧的滑轮沿滑轨方向滑动实现推拉装置的进出，所述侧盖板与承重板固定连接且留有导线孔，所述液冷散热板成对且竖直设置在承重板上，所述泵盒与液冷散热板通过导管连接。

5.如权利要求4所述的云计算服务器散热结构，其特征在于；所述液冷散热板包括水冷板和端盖，成对设置的液冷散热板上的水冷板彼此相对，水冷板的两侧还设有凸起的限位条，相对设置的水冷板表面与限位条形成包围刀片服务器的容纳腔，水冷板是一个内部留有水道的金属板，端盖背面设有散热片，所述承重板在散热片的下方设有条形槽孔、在刀片服务器的下方设有若干导流孔，条形槽孔上方的散热片与机箱内侧面板之间、散热片与散热片之间形成竖直方向的风道。

6.如权利要求1所述的云计算服务器散热结构，其特征在于；所述倾斜叶片之间的张角呈等值递增数列。