CN108848659A - 一种基于肋片的离子风散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于肋片的离子风散热装置，包括金属散热器和离子风电极，金属散热器上设有肋片，金属散热器的外包络面为旋转体；若干层离子风电极按照等间距围绕在金属散热器侧面，且离子风电极正对金属散热器肋片；在离子风电极和金属散热器之间施加高电压，在金属散热器肋片间形成表面电场效应，从而实现离子风散热。金属散热器表面的肋片间距较小形成了类似光滑金属表面的电场效应，不但增加了散热面积，同时避免了离子风直吹平面电极的动能损失，提高了离子风强化散热功率和效率。本发明与现有的离子风散热装置相比，利用离子风向肋片直吹，增加散热面积，且协同热空气流动和离子风流动方向，换热效率高。

Description

一种基于肋片的离子风散热装置

技术领域

本发明属于散热器领域，具体涉及一种利用离子风强化散热的散热器产品。

背景技术

电子产品在追求小型化时往往带来散热更难的问题，散热的好坏成了制约电子产品寿命的重要因素。传统利用风扇结合肋片散热技术存在着噪声大、故障率高、户外环境难应用等问题，而且风扇产生风的角度非常受限。而仅利用肋片散热的方式不适用于热流密度大的场合，因此发展新的散热技术至关重要。以LED为例，一般来说，目前市场上的高亮度LED灯常常采用自然散热的方式散热，但效果并不理想，约一半的LED灯出现损坏的原因就是在于散热管理不当。

为了解决电子器件等装置的散热问题，国内外厂家提出使用离子风散热的技术，离子风散热器至少包括一对电极，由电极的一端发生电晕产生离子，离子符号与电极符号相反，在电场力作用下向另一端运动，便能带动流程中空气形成稳定的气流，这种气流可以带走热量。由于该过程中完全没有活动部件，实现了静音散热的效果。

目前离子风散热器设计上还存在以下问题：

1.离子风应用效率低，很多离子风散热器是通过对让离子风对热平面直接吹来散热，这过程利用离子风流场是湍流的特性，可以提高散热效率，但是离子风本身效率就比较低，只有2％左右，直接向平面吹时，离子风碰撞在平面上动能很快损失掉，使离子风散热的效率更低；

2.气流循环不当，大量离子风散热设备没有考虑气流循环的问题，往往离子风将被加热的气体吹离热源后有在离子风湍流作用下带回，使散热效率大幅降低，并且在很多离子风散热器设计中，离子风向下吹，与热空气向上运动，二者之间流动相互抵消，降低离子风效率；

3.牺牲散热面积，离子风电极之间施加高电压产生强电场，强电场的存在与金属肋片的密集安装之间存在一定矛盾，很多离子风散热装置为了使用离子风就放弃了肋片，如离子风对平板散热的散热器，这使得使用离子风强迫对流散热的散热效果局部有很高的换热系数，单整体散热功率并不比肋片自然对流散热的散热效果更好，使离子风散热的经济效益降低。

发明内容

本发明所要解决问题在于，克服技术上存在的上述缺陷，提出一种使用离子风散热的散热器，使得其适合应用于大功率散热的场合，并且相对自然对流冷却具有显著的散热提升。

本发明是通过下述技术方案来实现的。

一种基于肋片的离子风散热装置，包括金属散热器和离子风电极，所述金属散热器上设有肋片，金属散热器的外包络面为旋转体；若干层离子风电极按照等间距围绕在金属散热器侧面，且离子风电极正对金属散热器肋片，金属散热器肋片间距小于离子风电极到金属散热器外包络面距离的1/3；在离子风电极和金属散热器之间施加高电压，在金属散热器肋片间形成类似光滑金属表面电场效应，从而实现离子风散热。

对于上述技术方案，本发明还有进一步优选的方案：

进一步，所述旋转体外包络面的金属散热器为圆柱体或杯碗状，金属散热器的轴沿着竖直方向分布。

进一步，所述肋片正对离子风电极部位无锋利断口或尖刺，肋片尖端曲率半径在0.1mm-5mm之间。

进一步，围绕在所述金属散热器侧面的离子风电极与金属散热器外侧面距离均匀一致。

进一步，若干层离子风电极通过支架支撑沿金属散热器外侧竖直方向上下等间距分布，并与金属散热器共同固定在底座上。

进一步，所述离子风电极为线电极，线电极直径小于0.5mm。

进一步，所述离子风电极为尖电极，尖电极为沿水平方向密集排布的若干尖齿状电极，且尖电极的尖端正对金属散热器肋片。

进一步，所述若干尖齿状电极固定在圆环上，上下若干层圆环通过支架支撑并与金属散热器共同固定在底座上。

与传统的风扇强迫换热方式相比，离子风布置有更高的自由度，能够使风由四周向内吹，且具有无旋转部件、低噪声的优点。与现有的离子风散热装置相比，本发明装置利用离子风向肋片直吹，相对平板增加了散热面积；较密集的肋片也形成了类似光滑金属表面的电场效应，保证离子风的正常产生；离子风沿着肋片吹时，避免因为离子风垂直碰撞避免而损失大量动能，提高离子风利用率；热空气由下向上运动，离子风由侧面向中间吹，即避免了热空气在局部回流，也防止热空气与空气电晕离子风的运动相互抵消的现象，提高换热效率。本发明在现有的太阳花金属散热器等散热器上进行改进，对于许多现有的需要散热的产品，改造成本低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1为本发明的线电极对圆柱形金属散热器散热配置方式；

图2为本发明的针电极对圆柱形金属散热器散热配置方式；

图3为本发明的尖电极对圆柱形金属散热器散热配置方式。

图1～图3中：1、肋片；2、线电极；3、圆柱形金属散热器；4、支架；5、底座；6、碗装金属散热器；7、尖电极；8、圆环。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对本发明做任何限制的依据。

本发明的一种基于肋片的离子风散热装置，包括金属散热器和离子风电极，金属散热器上设有肋片，金属散热器的外包络面为旋转体；若干层离子风电极按照等间距围绕在金属散热器侧面，且离子风电极正对金属散热器肋片；离子风由四周向金属散热器运动，被金属散热器加热的空气由下向上运动，形成高效的空气流动方式，避免了热空气与空气电晕离子风的运动相互抵消的现象。金属散热器肋片间距小于离子风电极到金属散热器外包络面距离的1/3，在离子风电极和金属散热器之间施加高电压，金属散热器肋片相对电极间距更小，从而形成类似光滑金属表面的电场效应，实现离子风散热。同时避免了离子风直吹平面电极的动能损失，提高了离子风强化散热功率和效率。

金属散热器的轴沿着竖直方向分布。金属散热器轴线沿着竖直方向，即离子风尽可能沿水平方向将冷空气吹入，此时热空气流动方向与离子风方向垂直，热空气可以沿着肋片离开散热器，最大程度地避免了二者之间互相抵消。

肋片正对离子风电极部位无锋利断口或尖刺，肋片尖端曲率半径在0.1mm-5mm之间。无锋利断口或尖刺可以保证肋片上不会产生电晕放电。围绕在所述金属散热器侧面的离子风电极与金属散热器外侧面距离均匀一致。离子风电极与金属散热器外侧面等间距，离子风电极在侧面环绕散热片一周，电极距离肋片的距离均匀，此时热空气向上流动，而离子风由四周向中间吹，能够形成均匀的强电场电离空气。

若干层离子风电极通过支架支撑，并沿金属散热器外侧竖直方向上下等间距分布，并与金属散热器共同固定在底座上。若干层离子风电极沿金属散热器外侧等间距分布能够形成均匀的强电场电离空气。

在一个具体实施例1中，如图1所示，基于肋片的离子风散热装置为线电极2和圆柱形金属散热器的配置方式。

圆柱形金属散热器3采用铝合金材质，表面氧化处理，无毛刺，散热器高60mm，直径60mm，肋片1深度为20mm。5根线电极2依附支架4围绕在圆柱形金属散热器3四周，与圆柱形金属散热器3同轴放置，线电极2采用钨丝制成，支架4使用尼龙材料制成，能够在100℃下不发生热变形。线电极2距离肋片外边缘110mm，线电极上下间距为10mm，最底部线电极2距离圆柱形金属散热器3下表面10mm。线电极2直径50μm。较小直径的线电极能够在线电极附近激励产生强电场电离空气产生带电粒子，带电粒子在电场驱动下定向运动产生离子风。

圆柱形金属散热器3接地，轴线沿着竖直方向。所有线电极2同电位，在线电极2和圆柱形金属散热器3间施加7kV负极性直流高压，离子风沿水平方向直吹圆柱形金属散热器3，热空气方向竖直向上，二者互相垂直。圆柱形金属散热器3紧贴在底座5上，热源紧贴底座下表面。底座使用铝合金材料制成。

在一个具体实施例2中，如图2所示，基于肋片的离子风散热装置为线电极2和碗状金属散热器6的配置方式。

碗状金属散热器6采用铝合金材质，表面氧化处理，无毛刺，散热器高60mm，顶部直径80mm，底部直径10mm，顶部肋片1深度为30mm。6根线电极2利用支架4围绕在圆柱电极四周，与碗状金属散热器6同轴放置，线电极2使用钨丝制成，支架4采用ABS材料制成，在100℃下不发生热变形。每根线距离肋片110mm，线电极2间距为10mm，最底部线电极2距离碗状金属散热器6下表面15mm。线电极2直径50μm。碗状金属散热器6接地，所有线电极2同电位，在线电极2和金属散热器间施加6kV负极性直流高压。热源紧贴碗状金属散热器6下表面。碗状金属散热器6宽面朝上，此时热空气由下向上运动，离子风由四周往水平稍向上的方向吹向散热片。

在一个具体实施例3中，尖电极7和圆柱形金属散热器3的配置方式如图3所示，实施例3中使用的圆柱形金属散热器3与实施例2相同。实施例3中的离子风放电电极使用尖电极7形式，在水平方向上密集排布，由环状的金属薄片制成，圆环8内侧切割出大量锯齿，尖电极仅在水平方向上密集排布，而在竖直方向上尖电极之间间距较大，以保证尖电极尖端处能够形成强电场电离空气。若干尖齿状电极固定在圆环上，上下若干层圆环通过支架支撑并与金属散热器共同固定在底座上。

本实施例中，锯齿尖端曲率半径小于50μm，密集排布且正对着圆柱形金属散热器3，且与圆柱形金属散热器3之间距离为1cm。数个同样的金属圆环8与圆柱形金属散热器3同轴布置，并利用支架4将不同的金属圆环8隔开，间距10mm，形成5层，最底层圆环8距离底面10mm，将圆柱形金属散热器3侧面包围住。圆柱形金属散热器3接地，所有金属圆环8同电位，在金属圆环8和圆柱形金属散热器3间施加7kV负极性直流电压。

上述实施例均可以解决现有技术离子风效率低，气流循环不当，牺牲散热面积的问题，对于大功率散热结构，该装置利用离子风向肋片直吹，能够达到增加散热面积，且协同热空气流动和离子风流动方向，换热效率高。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于肋片的离子风散热装置，其特征在于，包括金属散热器和离子风电极，所述金属散热器上设有肋片，金属散热器的外包络面为旋转体；若干层离子风电极按照等间距围绕在金属散热器侧面，且离子风电极正对金属散热器肋片，金属散热器肋片间距小于离子风电极到金属散热器外包络面距离的1/3；在离子风电极和金属散热器之间施加高电压，在金属散热器肋片间形成类似光滑金属表面电场效应，从而实现离子风散热。

2.根据权利要求1所述基于肋片的离子风散热装置，其特征在于，所述旋转体外包络面的金属散热器为圆柱体或杯碗状，金属散热器的轴沿着竖直方向分布。

3.根据权利要求1所述基于肋片的离子风散热装置，其特征在于，所述肋片正对离子风电极部位无锋利断口或尖刺，肋片尖端曲率半径在0.1mm-5mm之间。

4.根据权利要求1所述基于肋片的离子风散热装置，其特征在于，围绕在所述金属散热器侧面的离子风电极与金属散热器外侧面距离均匀一致。

5.根据权利要求1所述基于肋片的离子风散热装置，其特征在于，若干层离子风电极通过支架支撑，并沿金属散热器外侧竖直方向上下等间距分布，并与金属散热器共同固定在底座上。

6.根据权利要求1-5任一项所述基于肋片的离子风散热装置，其特征在于，所述离子风电极为线电极，线电极直径小于0.5mm。

7.根据权利要求1-5任一项所述基于肋片的离子风散热装置，其特征在于，所述离子风电极为尖电极，尖电极为沿水平方向密集排布的若干尖齿状电极，且尖电极的尖端正对金属散热器肋片。

8.根据权利要求7所述基于肋片的离子风散热装置，其特征在于，所述若干尖齿状电极固定在圆环上，上下若干层圆环通过支架支撑并与金属散热器共同固定在底座上。