CN109246987B - 一种离子风散热器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及散热器产品技术领域，尤其涉及一种离子风散热器。包括针‑环散热结构和针‑板散热结构，所述针‑环散热结构包括散热板和导电结构，所述散热板上设有环状集电极，所述导电结构中的第一针状发射电极与环状集电极相对设置，散热板之间形成流道，流道形状为波浪形，所述针‑板散热结构设置在各波浪形流道入口处，第二针状发射电极与金属翅板平行设置。本发明设计紧凑，同时可以产生更大的风速及流量，极大地改善了散热能力，可用于解决如笔记本电脑等小型电子设备的散热问题。
Description
技术领域
本发明涉及散热器产品技术领域，尤其涉及一种可用于小型电子设备的离子风散热器。
背景技术
随着电子信息设备的高度集成化以及设备中高性能芯片的广泛应用，使得设备中的电子元件在工作时产生大量的热。设备温度在70℃～80℃水平上每增加1℃，其可靠性就将下降5％，如果热量无法及时排出，电子设备的使用寿命和工作效率会直接受到影响。电子设备散热能力的好坏直接影响产品品质及其未来的发展。
风扇作为传统的强制对流散热装置，虽然可以提高电子元件的散热效果，但随着散热需求的加大，风扇的尺寸也不断增加，最终导致散热装置整体体积过大。同时，风扇在运行过程中会产生震动及噪音，甚至是运动部件损坏等问题，直接导致散热装置无法正常工作。其他常见的散热方法如热管散热、水冷散热等也都具有占用体积大、消耗能量多等缺点。
近年来，市面上出现了一种的离子风散热器，这类散热器装置内无机械部件，基于电晕放电原理，具有体积小、能耗低、零噪音并且稳定性好的优点，可以实现静音工作，其工作原理是在高压电场作用下，电晕电极周围气体粒子被电离成带电离子，在电场作用下，带电离子向接地电极运动，运动过程中与中性分子碰撞，产生电荷和动能的转移和传递，离子运动过程中带动周围空气流动，从而形成一定方向的气流，即离子风。离子风具有局部风速大、作用区域小的特点，可以令气流产生在贴近热源表面的附面层局部区域，从而使散热器表面局部风速很高，气流在流道运动过程中将翅片表面的热量带走，提高散热效率，由于不存在传统风扇的机械活动元件，散热过程全程静音。
针对离子风散热器，许多人提出过各自不同的技术方案，专利文献号为CN107846824A的专利公开了一种功率自适应电晕风散热装置，装置中翅片竖直环绕均布在散热器的中心部分，各翅片间竖直插入集柱，各集柱上对称均匀分布着针电极，这些针电极轴向均垂直与与之相对的翅片表面，并不与散热器接触。
专利文献号为CN105283046B的专利公开了一种离子风散热装置，装置中包括绝缘壳体和离子风发生器，壳体中包含底面以及多个与底面垂直的滑轨，发射极采用几何阵列形状固定布置在滑轨自由端，与壳体底面相对设置，接收极背面有绝缘的导热基板，分别考虑了环状阵列和板状阵列。
专利文献号为CN107734938A的专利公开了一种散热结构，结构中包括多个散热板件，各个散热板件沿板厚方向依次并列设置，至少一组相邻散热板件中一个设置有针状的发射电极、另一个相对设置有与发射电极相配的集电极。
以上专利的离子风装置都是将离子风作为一个外置的风扇对散热器或热源进行降温，散热器中的翅板也多作为外加部件，与散热部分独立安装，翅板间的空间也未充分起到散热作用。同时，散热结构中接收极只考虑板状结构或只考虑环状结构，散热效率低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明提供了一种能够有效利用翅板及翅板间空间，可用于小型电子设备的离子风散热器，以解决现有技术所存在的不足之处。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
本发明提供了一种离子风散热器，包括针-环散热结构和针-板散热结构；
所述针-环散热结构包括散热板和导电结构；
所述散热板与低压端连接，平行布置在散热底板上，各散热板之间形成流道，散热板上设置有环状集电极；
所述导电结构包括第一针状发射电极，所述第一针状发射电极与高压端连接，第一针状发射电极与设置在散热板上的环状集电极相对设置；
所述针-板散热结构包括第二针状发射电极，所述第二针状发射电极设置在流道中间位置，与设置在流道入口处的金属翅板平行布置。
根据本发明，第一针状发射电极与第一导电杆电性连接，第二针状发射电极和第二导电杆电性连接，第一导电杆和第二导电杆均与金属盖板电性连接，电压源的高压端与金属盖板连接。
根据本发明，所述散热板由金属翅板与散热翅板呈一定角度连接而成，形状为波浪形。
根据本发明，所述散热板的转弯位置连接处进行圆弧处理。
根据本发明，所述环状集电极为圆形通孔。
优选的，所述圆形通孔沿针状发射电极方向，可连接成一条直线。
根据本发明，所述第二导电杆设置在流道入口的中间位置，所述第二针状发射电极与第二导电杆电性连接。
根据本发明，所述导电柱包括第一导电杆和绝缘空心半圆柱套。
优选的，所述绝缘空心半圆柱套采用聚乙烯材料。
根据本发明，所述绝缘空心半圆柱套设置在导电柱上靠近流道空间的一侧，与位于流道另一侧的散热翅板形成电气隔离。
根据本发明，所述第一针状发射电极和第二针状发射电极中的针状电极为耐腐蚀金属针，尖端曲率半径为40-60μm。
(三)有益效果
本发明提出了一种新型离子风散热器，这种装置一方面没有机械部件，实现了零噪声工作，另一方面利用电晕放电技术中气流具有局部风速高、平均风速小的特点，有效地降低了装置能耗，提高了散热效率。装置中应用针-板散热、针-环散热两种散热形式和波浪形翅板结构，充分地利用翅板和翅板间的空间，设计紧凑，同时可以产生更大的风速及流量，极大地改善了散热能力，因此可以用于解决如笔记本电脑等小型电子设备的散热问题。
附图说明
图1为本发明的立体结构图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的正视图；
图4为本发明的局部针-环散热结构图。
【附图标记说明】
1：环状集电极；2：第一针状发射极；3：导电柱；4：第二针状发射极；5：金属翅板；6：散热翅板；7：塑料支撑杆；8：散热底板；9：金属盖板；31：第一导电杆；32：绝缘空心半圆柱套；33：第二导电杆。
具体实施方式
本发明提供了一种离子风散热器，包括散热底板8、离子风散热装置和金属盖板9。
散热底板8与金属盖板9通过四根塑料支撑杆7固定连接。
离子风散热装置设置在散热底板8和金属盖板9之间，包括针-环散热结构和针-板散热结构；
所述针-环散热结构包括散热板和导电结构；
所述散热板由金属翅板5与散热翅板6呈一定角度连接而成，散热板的转弯位置的连接处进行了圆弧处理，整体形状呈波浪形；
所述散热板平行布置在散热底板8上，各散热板之间存在流道；
波浪形的散热板增加了与空气接触的表面积，形成的波浪形流道则减小了气流在流动过程中受到的阻力；
散热翅板6上设置有环状集电极1，所述环状集电极1为圆形通孔，沿着第一针状发射电极2的方向，圆形通孔可以连接成一条直线；
第一针状发射电极2与设置在散热翅板6上的环状集电极1相对设置；
所述导电柱3设置在流道内，包括第一导电杆31和绝缘空心半圆柱套32，所述绝缘空心半圆柱套32采用聚乙烯材料，装套在导电柱上靠近流道空间的一侧，与位于流道另一侧的散热翅板6形成电气隔离；
所述第一针状发射电极2与第一导电杆31电性连接，所述导电柱3顶端则与金属盖板9电性连接；
所述针-板散热结构包括第二导电杆33和第二针状发射电极4；
第二导电杆33设置在流道入口的中间位置，第二针状发射电极4则与第二导电杆33电性连接，与设置在流道入口处的金属翅板5平行布置；
第一针状发射电极2和第二针状发射电极4中的针状电极均为耐腐蚀金属针，尖端曲率半径极小，为40-60μm。
金属盖板9与电源高压端电性连接，为第一针状发射电极2和第二针状发射电极4提供高压；散热板则与电源低压端电性连接，为环状集电极1提供低压；
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
离子风散热器设置在散热底板8和金属盖板9之间。金属盖板9与电压源的高压端连接。散热板与电压源的低电压电性连接。其中，电压源可以为电子设备器件的供电电源，也可以配套设置电压源。所述离子风散热装置在3～5kV电压条件下，可产生的局部风速最高达5m/s，平均风速为2m/s。
针-板散热结构中，第二针状发射电极4与处在散热板流道入口处的金属翅板5平行设置，在高压电源驱动下，连接高压的第二针状发射电极4阵列放电后在流道内形成高速度气流，改变了散热板流道内的流体分布，具体气流方向如图2中波浪形虚线所示。
针-环散热结构中，第一针状发射电极2在分别接入高低压后，第一导电杆31电性连接金属盖板9，第一针状发射电极2接收到金属盖板9提供的高压，环形集电极1阵列接收到散热板提供的低压，环状集电极1与相对设置的第一针状发射电极2之间发生电晕放电现象，产生离子风，具体气流方向如图2中直线所示。
离子风对周围流体流动产生强烈的扰动，气流在流道中运动时带走大量散热源的热量，在狭小空间内实现了高效散热效果。
装置中的第一、二针状发射电极均选取的是曲率半径为50μm的耐腐蚀金属针。
在发生电晕现象的过程中，第一导电杆31与流道另一侧的散热翅板6上的环状集电极1会形成一个反向的散热装置，为了防止散热结构之间产生相互抑制作用，在导电柱3靠近流道的一侧设置了材质为聚乙烯材料的绝缘空心半圆柱套，对第一导电杆31进行包裹，保证与第一导电杆31电性连接的第一针状发射电极2与散热板间形成电气隔离。
需要理解的是，以上对本发明的具体实施例进行的描述只是为了说明本发明的技术路线和特点，其目的在于让本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，但本发明并不限于上述特定实施方式。在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换、多种变化或修饰，均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种离子风散热器，其特征在于：包括散热底板(8)、离子风散热装置、金属盖板(9)；
所述金属盖板(9)与电压源的高压端连接；
所述电压源为电子设备器件的供电电源或所述离子风散热器的配套供电电源；
散热底板(8)与金属盖板(9)通过四根塑料支撑杆(7)固定连接；
离子风散热装置设置在散热底板(8)和金属盖板(9)之间，包括针-环散热结构和针-板散热结构；
所述针-环散热结构包括散热板和导电结构；
其中，所述散热板由金属翅板(5)与散热翅板(6)呈一定角度连接而成，形状为波浪形；
所述散热板与低压端连接，平行布置在散热底板(8)上，各散热板之间形成流道，散热板上设置有环状集电极(1)；
所述流道内设置有导电柱(3)，所述导电柱(3)包括第一导电杆(31)和绝缘空心半圆柱套(32)；
所述导电结构包括第一针状发射电极(2)，第一针状发射电极(2)与设置在散热板上的环状集电极(1)相对设置；
第一针状发射电极(2)与第一导电杆(31)电性连接，第一导电杆(31)与金属盖板(9)电性连接；
所述针-板散热结构包括第二针状发射电极(4)，所述第二针状发射电极(4)设置在流道中间位置，与设置在流道入口处的金属翅板(5)平行布置；所述流道入口的中间位置设置有第二导电杆(33)；
第二针状发射电极(4)和第二导电杆(33)电性连接，第二导电杆(33)与金属盖板(9)电性连接。
2.根据权利要求1所述的离子风散热器，其特征在于：所述散热板的转弯位置连接处进行圆弧处理。
3.根据权利要求1所述的离子风散热器，其特征在于：所述环状集电极(1)为圆形通孔。
4.根据权利要求3所述的离子风散热器，其特征在于：所述散热板上的圆形通孔沿第一针状发射电极方向设置，可连接成一条直线。
5.根据权利要求1所述的离子风散热器，其特征在于：所述绝缘空心半圆柱套(32)采用聚乙烯材料。
6.根据权利要求5所述的离子风散热器，其特征在于：所述绝缘空心半圆柱套(32)设置在导电柱(3)上靠近流道空间的一侧，与位于流道另一侧的散热翅板(6)形成电气隔离。
7.根据权利要求1所述的离子风散热器，其特征在于：所述第一针状发射电极(2)和第二针状发射电极(4)中的针状电极为耐腐蚀金属针，尖端曲率半径为40-60μm。
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