CN109341401B - 散热翅片及级连嵌槽散热器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于散热器技术领域，尤其涉及一种散热翅片及级连嵌槽散热器，该散热翅片包括翅片主体和折弯部，所述翅片主体的至少一侧边具有所述折弯部，所述折弯部包括第一折弯段、第二折弯段和连接第一折弯段与第二折弯段的连接段，所述第一折弯段与第二折弯段之间相互分离，且所述第一折弯段和第二折弯段相互平行。有益效果：本发明级连嵌槽散热器，因安装槽内已有一个翅片的第一折弯段，再将另一个翅片的第二折弯段挤压进同一个安装槽时，第二折弯段起到类似楔子的作用，与安装槽内壁及第一折弯段挤紧，安装操作方便，装配可靠不易松脱；本发明级连嵌槽散热器，翅片与底座的接触面积大、传递热阻小，因而具有更好的散热性能。
Description
技术领域
本发明属于散热器技术领域，尤其涉及一种散热翅片及级连嵌槽散热器。
背景技术
随着电力电子设备和器件向小型化、集成化、高效化的快速发展，器件性能和散热量不断增大，并带来热流密度分布不均匀、局部热流密度极大、热量聚集在局部区域、局部温度过高的问题。这些问题对电力电子设备的热设计提出了新的挑战，需要热管理系统满足高性能、高紧凑、高可靠、高柔性的要求。
热管是一种高效的传热元件，传热效率和热流密度很高。目前，管式微型热管在设备热管理系统中已得到广泛应用，但其基于一维传热存在传热面积和结构的局限性。相变均温板使工作液体的相变过程成为二维甚至三维传热，热源也可以与热管直接接触，能较强地控制离散的局部热源热区的温度。
相变均温板是一个带有中空腔体的板式结构，由外壳、壳体内部的毛细结构和相变工质组成，腔体内充注相变工质并呈负压状态。相变均温板工作时，平板吸收热量，使蒸发段的液态工质迅速膨胀汽化，运动到冷凝段冷却液化后，在毛细作用下回流到蒸发段。
存在问题：
如图1所示，现有相变均温板5的加工工艺，主要通过挤压扁管或中空薄板，充注相变工质后封装制造。在一些应用环境下相变均温板5需要与热源垂直布置，相变均温板5与接触热源的底座6的连接方式受到限制。典型的，在底座6设有凹槽，相变均温板5的边缘折叠后通过嵌齿工艺嵌入底座6凹槽中。这种嵌齿连接方式的问题在于，相变均温板5底部与底座6凹槽通过嵌齿装配形成过盈配合，如果过盈量较大则装配非常困难，如果过盈量较小则装配不可靠容易松脱，因此嵌齿过程工艺性差、生产效率低、装配精度得不到有效保障。此外，底座6与相变均温板5的接触面积小、接触热阻大，降低了相变均温板5的散热效果。
发明内容
为解决现有技术存在的均温板与底座的嵌齿过程工艺性差、生产效率低，以及底座与相变均温板的接触面积小、接触热阻大，降低了相变均温板的散热效果的问题，本发明提供一种散热翅片及级连嵌槽散热器。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下，一种散热翅片，包括翅片主体和折弯部，所述翅片主体的至少一侧边具有所述折弯部，所述折弯部包括第一折弯段、第二折弯段和连接第一折弯段与第二折弯段的连接段，所述第一折弯段与第二折弯段之间相互分离，且所述第一折弯段和第二折弯段相互平行。
作为优选，所述翅片由两块基板复合形成板式结构，两块所述基板之间设置有密闭的中空腔体，所述中空腔体内充注有相变工质并处于负压状态。这种翅片也称为平板热管，通过工质相变传热，具有极高的导热性能，导热系数可达到金属的几百倍。
作为优选，两块所述基板分别远离另一块所述基板折弯形成所述折弯部，所述折弯部的截面呈n型，所述折弯部之外的其余部分为所述翅片主体。
作为优选，所述折弯部的截面呈n型，所述第一折弯段和第二折弯段位于翅片主体的同一侧，所述第一折弯段贴紧所述翅片主体设置。对于充注相变工质的平板热管翅片，两块基板分别折弯形成分离的折弯部的加工工艺难以实现，而直接折弯翅片的侧边，便于加工制造，且应用范围广。
进一步地，所述折弯部的截面呈n型，所述第一折弯段和第二折弯段位于翅片主体的同一侧，所述第一折弯段贴紧所述翅片主体设置，所述中空腔体在所述翅片主体内延伸至与所述第一折弯段位置相对应处。
一种级连嵌槽散热器，包括底座和若干上述的翅片，若干所述翅片通过折弯部依次连接在底座上。
作为优选，所述底座上开设有若干安装槽，相邻两个所述翅片中的一个所述翅片的第一折弯段与另一个所述翅片的第二折弯段过盈插接在同一个所述安装槽内，且所述连接段与底座面接触。相邻两个翅片中的一个翅片的第一折弯段与另一个翅片的第二折弯段插入同一个对应的安装槽内，因安装槽内已有一个翅片的第一折弯段，再将另一个翅片的第二折弯段挤压进同一个安装槽时，第二折弯段起到类似楔子的作用，与安装槽内壁及第一折弯段挤紧，安装操作方便，装配可靠不易松脱；连接段贴紧底座的表面，翅片与底座的接触面积大，提高该散热翅片的传热散能。
作为优选，若干所述安装槽的宽度相等，若干所述翅片中的第一个所述翅片的第一折弯段通过第一嵌槽片过盈插接在若干所述安装槽中的第一个所述安装槽内，最后一个所述翅片的第二折弯段通过第二嵌槽片过盈插接在最后一个安装槽内。若干安装槽的宽度相等，便于安装槽的开设，提高底座的加工效率。
作为优选，若干所述翅片中的第一个所述翅片的第一折弯段过盈插接在第一个所述安装槽内，最后一个所述翅片的第二折弯段过盈插接在最后一个安装槽内。
进一步地，所述翅片由两块基板复合形成板式结构，两块所述基板分别远离另一块所述基板折弯形成所述折弯部，所述折弯部之外的其余部分为所述翅片主体；若干所述安装槽中的第一个所述安装槽的宽度与第一折弯段的厚度相匹配，最后一个所述安装槽的宽度与第二折弯段的厚度相匹配。若干所述翅片中的第一个所述翅片的第一折弯段直接过盈插接在第一个所述安装槽内，最后一个所述翅片的第二折弯段直接过盈插接在最后一个安装槽内，安装装配便捷，节省装配工时。
进一步地，所述第一折弯段和第二折弯段位于翅片主体的同一侧，所述第一折弯段贴紧所述翅片主体设置，若干所述安装槽中的第一个所述安装槽的宽度与第一折弯段和翅片主体两者贴紧处的总厚度相匹配，最后一个所述安装槽的宽度与第二折弯段的厚度相匹配。若干所述翅片中的第一个所述翅片的第一折弯段和与该第一折弯段连接部分的翅片主体直接过盈插接在第一个所述安装槽内，最后一个所述翅片的第二折弯段直接过盈插接在最后一个安装槽内，安装装配便捷，节省装配工时。
进一步地，所述翅片由两块基板复合形成板式结构，两块所述基板之间设置有密闭的中空腔体，所述第一折弯段和第二折弯段位于翅片主体的同一侧，所述第一折弯段贴紧所述翅片主体设置，所述中空腔体在所述翅片主体内延伸至与所述第一折弯段位置相对应处；与所述第一折弯段位置相对应的中空腔体和第一折弯段一起插入安装槽内。通常，发热电子器件设置在底座的背面，热量从底座背面传递到安装槽，再传递到翅片的折弯部，再传递到中空腔体部分；中空腔体延伸至与第一折弯段位置相对应，翅片安装后，中空腔体与第一折弯段一起插入底座的安装槽内，热量从底座更快的传递到平板热管的相变工作部，减小了原有折弯部的传递热阻，因此可以显著提高该散热翅片的传热散热性能。
有益效果：
(1)本发明的散热翅片及级连嵌槽散热器，相邻两个翅片中的一个翅片的第一折弯段与另一个翅片的第二折弯段插入同一个对应的安装槽内，因安装槽内已有一个翅片的第一折弯段，再将另一个翅片的第二折弯段挤压进同一个安装槽时，第二折弯段起到类似楔子的作用，与安装槽内壁及第一折弯段挤紧，安装操作方便，装配可靠不易松脱；
(2)本发明的散热翅片及级连嵌槽散热器，翅片与底座的接触面积大、传递热阻小，因而具有更好的散热性能；
(3)本发明的散热翅片及级连嵌槽散热器，第一折弯段和第二折弯段位于翅片的同一侧时，第一折弯段和第二折弯段由两块基板同时向翅片的一侧折弯形成，对于充注相变工质的平板热管翅片，两块基板分别折弯形成分离的折弯部的加工工艺难以实现，直接折弯翅片的侧边，便于加工制造，且应用范围广；
(4)本发明的散热翅片及级连嵌槽散热器，所述翅片主体侧面位于中空腔体处凸出设置；所述第一折弯段和第二折弯段位于翅片主体的同一侧，所述第一折弯段贴紧所述翅片主体设置，所述中空腔体在所述翅片主体内延伸至与所述第一折弯段位置相对应处，翅片安装后，中空腔体部分与第一折弯段一起插入底座的安装槽内，热量从底座更快的传递到中空腔体部分，省去了原有折弯部的传递热阻，因此可以显著提高该散热翅片的传热散热性能；此外，中空腔体与第一折弯段一起插入底座的安装槽内，中空腔体具有一定的变形量，便于嵌槽过程的装配，操作更方便，连接更可靠。
附图说明
图1是现有技术的相变均温板与底座的装配立体结构示意图；
图2是本发明实施例1的散热翅片的立体结构示意图；
图3是本发明实施例1的级连嵌槽散热器的立体结构示意图；
图4是本发明实施例1的级连嵌槽散热器的剖视示意图；
图5是本发明实施例3的散热翅片的立体结构示意图；
图6是本发明实施例3的级连嵌槽散热器的立体结构示意图；
图7是本发明实施例3的级连嵌槽散热器的剖视示意图；
图8是本发明实施例5的散热翅片的立体结构示意图；
图9是本发明实施例5的级连嵌槽散热器的立体结构示意图；
图10是本发明实施例5的级连嵌槽散热器的剖视示意图；
图中：10、翅片主体，11、中空腔体，12、折弯部，121、第一折弯段，122、第二折弯段，123、连接段，2、底座，21、安装槽，3、第一嵌槽片，4、第二嵌槽片；5、现有相变均温板，6、现有底座。
具体实施方式
实施例1
如图2～4所示，一种散热翅片，包括翅片主体10和折弯部12，所述翅片主体10的一侧边具有所述折弯部12，所述折弯部12的截面呈n型，所述折弯部12包括第一折弯段121、第二折弯段122和连接第一折弯段121与第二折弯段122的连接段123，所述第一折弯段121与第二折弯段122之间相互分离，且所述第一折弯段121和第二折弯段122相互平行。具体地，所述翅片由两块基板复合形成，且其呈板式结构，两块所述基板之间设置有密闭的中空腔体11，所述中空腔体11内充注有相变工质并处于负压状态，这种翅片也称为平板热管，通过工质相变传热，具有极高的导热性能，导热系数可达到金属的几百倍；两块所述基板的一侧边分别远离另一块所述基板折弯形成所述折弯部12，所述折弯部12之外的其余部分为所述翅片主体10，且第一折弯段121和第二折弯段122位于翅片主体10的两侧。
如图3和4所示，一种级连嵌槽散热器，包括底座2和若干上述的翅片，若干所述翅片通过折弯部12依次连接在底座2上。所述底座2上开设有若干安装槽21，若干所述安装槽21依次平行开设，相邻两个所述翅片中的一个所述翅片的第一折弯段121与另一个所述翅片的第二折弯段122过盈插接在同一个所述安装槽21内。且折弯部12的连接段123贴紧底座2的表面，翅片与底座2的接触面积大，折弯段12与安装槽21过盈插接，传递热阻小。
为了便于安装槽21的开设，提高底座2的加工效率，若干所述安装槽21的宽度相等，若干所述翅片中的第一个所述翅片的第一折弯段121通过第一嵌槽片3过盈插接在若干所述安装槽21中的第一个所述安装槽21内，最后一个所述翅片的第二折弯段122通过第二嵌槽片4过盈插接在最后一个安装槽21内。
本实施例的级连嵌槽散热器的装配过程：
包括以下步骤：
①将若干所述翅片中的第一个翅片的第一折弯段121和第二折弯段122分别插入若干所述安装槽21中的第一个安装槽21和第二个安装槽21；此时，第一个安装槽21和第二个安装槽21是空的，且安装槽21的宽度大于第一折弯段121或第二折弯段122的厚度，因此很容易插入，实际上只是装入，并没有紧固，第一折弯段121和第二折弯段122插入安装槽21后连接段123与底座2面接触；
②将若干所述翅片中的第二个翅片的第一折弯段121和第二折弯段122分别插入若干所述安装槽21中的第二个安装槽21和第三个安装槽21；此时，第二个翅片的第二折弯段122插入第三个安装槽21，第三个安装槽21也是空的，因此也很容易插入，且并未紧固；
该步骤的重点在于将第二个翅片的第一折弯段121插入第二个安装槽21，此时第二个安装槽21已插有第一个翅片的第二折弯段122，因此要用挤压方式将第二个翅片的第一折弯段121压进第二个安装槽21；第二个安装槽21与第一个翅片的第二折弯段122、第二个翅片的第一折弯段121挤紧，形成过盈配合，同时保证底座向翅片传递热量的性能。
③依次将后一个翅片的第一折弯段121和第二折弯段122分别插入对应的安装槽21内，用挤压方式将后一个翅片的第一折弯段121压进已装有前一个翅片的第二折弯段122的安装槽21内，后一个翅片的第一折弯段121、前一翅片的第二折弯段122与安装槽21形成过盈配合；
④待翅片安装完毕，将第一嵌槽片3和第二嵌槽片4分别插入若干所述安装槽21中的第一个安装槽21和最后一个安装槽21内，完成该级连嵌槽散热器的装配。
翅片装配至底座上的具体装配顺序并不局限于上述的装配过程，只要翅片装配至底座上，其最终的装配形式与上述装配形式相同即可。
过盈配合是依靠相配件装配以后的过盈量达到紧固联接，但如果过盈量较大则装配非常困难，如果过盈量较小则装配不可靠容易松脱。本实施例中将相邻的前一翅片的第二折弯段122和后一翅片的第一折弯段121插入同一个对应的安装槽21内，因安装槽21内已有前一翅片的第二折弯段122，再将后一翅片的第一折弯段121挤压进同一个安装槽时，第一折弯段121与安装槽21内壁及第二折弯段122挤紧，安装操作方便，装配可靠不易松脱。
实施例2
在本实施例中，一种级连嵌槽散热器与实施例1的区别在于，若干所述安装槽21中的第一个所述安装槽21的宽度与第一折弯段121的厚度相匹配，最后一个所述安装槽21的宽度与第二折弯段122的厚度相匹配；若干所述翅片中的第一个所述翅片的第一折弯段121过盈插接在第一个所述安装槽21内，最后一个所述翅片的第二折弯段122过盈插接在最后一个安装槽21内，不需要第一嵌槽片3和第二嵌槽片4。
实施例3
如图5～7所示，在本实施例中，一种散热翅片与实施例1的区别在于，所述第一折弯段121和第二折弯段122位于翅片主体10的同一侧，所述第一折弯段121贴紧所述翅片主体10设置，所述第一折弯段121和第二折弯段122由两块所述基板同时向翅片主体10的一侧折弯形成，不需将两块基板的侧边分开。对于充注相变工质的平板热管翅片，两块基板分别折弯形成分离的折弯部12的加工工艺难以实现，而本实施例直接折弯翅片的侧边，便于加工制造，且应用范围广。
如图6和7所示，在本实施例中，一种级连嵌槽散热器与实施例1的区别在于，本实施例中相邻两个所述翅片中的一个所述翅片的第一折弯段121和翅片主体10与另一个所述翅片的第二折弯段122过盈插接在同一个所述安装槽21内，其中中空腔体11不位于安装槽21内。若干所述安装槽21中的第一个所述安装槽21的宽度与第一折弯段121和翅片主体10两者贴紧处的总厚度相匹配，最后一个所述安装槽21的宽度与第二折弯段122的厚度相匹配，若干所述翅片中的第一个所述翅片的第一折弯段121和与第一折弯段121连接部分的翅片主体10过盈插接在第一个所述安装槽21内，最后一个所述翅片的第二折弯段122过盈插接在最后一个安装槽21内。本实施例的连嵌槽散热器不需要装配第一嵌槽片3和第二嵌槽片4，若干所述翅片中的第一个所述翅片的第一折弯段121和与第一折弯段121连接部分的翅片主体10直接过盈插接在第一个所述安装槽21内，最后一个所述翅片的第二折弯段122直接过盈插接在最后一个安装槽21内，安装装配便捷，节省装配工时；且一部分热量从底座2经第一折弯段121竖直传递到翅片主体10，较实施例1的热量传递效率更高，散热效果更好。
实施例4
在本实施例中，一种级连嵌槽散热器与实施例3的区别在于，若干所述安装槽21的宽度相等，若干所述翅片中的第一个所述翅片的第一折弯段121通过第一嵌槽片3过盈插接在若干所述安装槽21中的第一个所述安装槽21内，最后一个所述翅片的第二折弯段122通过第二嵌槽片4过盈插接在最后一个安装槽21内。其中若干所述翅片中的第一个所述翅片的第一折弯段121、与第一折弯段121连接部分的翅片主体10、以及第一嵌槽片3共同过盈插接在若干所述安装槽21中的第一个所述安装槽21内。若干安装槽的宽度相等，便于安装槽的开设，提高底座的加工效率。
实施例5
如图8～10所示，在本实施例中，一种散热翅片与实施例3的区别在于，所述翅片主体10侧面位于中空腔体11处凸出设置；所述第一折弯段121和第二折弯段122位于翅片主体10的同一侧，所述第一折弯段121贴紧所述翅片主体10设置，所述中空腔体11在所述翅片主体内延伸至与所述第一折弯段121位置相对应处。
热量传递是从底座2传递到翅片的折弯部12，再传递到中空腔体11部分；中空腔体11延伸至与第一折弯段121位置相对应，如图9和10所示，在本实施例中，一种级连嵌槽散热器与实施例3的区别在于，翅片安装后，与第一折弯段121位置相对应的中空腔体11与第一折弯段121一起插入底座2上的安装槽21内，热量从底座2更快的传递到中空腔体11部分，省去了原有折弯部12的传递热阻，可以显著提高该散热翅片的传热散热性能。原理在于：(1)如果是普通翅片，首先不会具有中空腔体11；(2)热管翅片的中空腔体11内充注有相变工质并处于负压状态，是热管的相变工作部，相变工作部通过工质相变传热而具有极高的导热性能，导热系数可达到普通金属翅片(包括热管翅片相变工作部之外的部分)的几百倍，(3)因此当翅片为热管翅片时，将热管翅片的中空腔体11延伸到安装槽21内时，可以减小金属翅片到热管腔体的热阻，从而强化传热散热性能。
此外，第一折弯段121带有部分中空腔体11，其具有一定的变形量，也便于嵌槽过程的装配，操作更方便，连接更可靠。
实施例6
在本实施例中，一种级连嵌槽散热器与实施例5的区别在于，若干所述安装槽21的宽度相等，若干所述翅片中的第一个所述翅片的第一折弯段121通过第一嵌槽片3过盈插接在若干所述安装槽21中的第一个所述安装槽21内，最后一个所述翅片的第二折弯段122通过第二嵌槽片4过盈插接在最后一个安装槽21内。其中若干所述翅片中的第一个所述翅片的第一折弯段121、与第一折弯段121连接部分的翅片主体10、与第一折弯段121位置相对应的中空腔体11、以及第一嵌槽片3共同过盈插接在若干所述安装槽21中的第一个所述安装槽21内。若干安装槽的宽度相等，便于安装槽的开设，提高底座的加工效率。
Claims (9)
1.一种散热翅片，其特征在于：包括翅片主体(10)和折弯部(12)，所述翅片主体(10)的至少一侧边具有所述折弯部(12)，所述折弯部(12)包括第一折弯段(121)、第二折弯段(122)和连接第一折弯段(121)与第二折弯段(122)的连接段(123)，所述第一折弯段(121)与第二折弯段(122)之间相互分离，且所述第一折弯段(121)和第二折弯段(122)相互平行；
所述翅片由两块基板复合形成板式结构，两块所述基板之间设置有密闭的中空腔体(11)，所述中空腔体(11)内充注有相变工质并处于负压状态；
若干所述翅片通过折弯部(12)依次连接在底座(2)上；所述底座(2)上开设有若干安装槽(21)，相邻两个所述翅片中的一个所述翅片的第一折弯段(121)与另一个所述翅片的第二折弯段(122)过盈插接在同一个所述安装槽(21)内，且所述连接段(123)与底座(2)面接触。
2.根据权利要求1所述的散热翅片，其特征在于：两块所述基板分别远离另一块所述基板折弯形成所述折弯部(12)，所述折弯部(12)的截面呈n型，所述折弯部(12)之外的其余部分为所述翅片主体(10)。
3.根据权利要求1所述的散热翅片，其特征在于：所述折弯部(12)的截面呈n型，所述第一折弯段(121)和第二折弯段(122)位于翅片主体(10)的同一侧，所述第一折弯段(121)贴紧所述翅片主体(10)设置。
4.根据权利要求1所述的散热翅片，其特征在于：所述折弯部(12)的截面呈n型，所述第一折弯段(121)和第二折弯段(122)位于翅片主体(10)的同一侧，所述第一折弯段(121)贴紧所述翅片主体(10)设置，所述中空腔体(11)在所述翅片主体内延伸至与所述第一折弯段(121)位置相对应处。
5.一种级连嵌槽散热器，其特征在于：包括权利要求1～4任一项所述的翅片。
6.根据权利要求5所述的级连嵌槽散热器，其特征在于：若干所述安装槽(21)的宽度相等，若干所述翅片中的第一个所述翅片的第一折弯段(121)通过第一嵌槽片(3)过盈插接在若干所述安装槽(21)中的第一个所述安装槽(21)内，最后一个所述翅片的第二折弯段(122)通过第二嵌槽片(4)过盈插接在最后一个安装槽(21)内。
7.根据权利要求5所述的级连嵌槽散热器，其特征在于：若干所述翅片中的第一个所述翅片的第一折弯段(121)过盈插接在第一个所述安装槽(21)内，最后一个所述翅片的第二折弯段(122)过盈插接在最后一个安装槽(21)内。
8.根据权利要求7所述的级连嵌槽散热器，其特征在于：所述翅片由两块基板复合形成板式结构，两块所述基板分别远离另一块所述基板折弯形成所述折弯部(12)，所述折弯部(12)之外的其余部分为所述翅片主体(10)；若干所述安装槽(21)中的第一个所述安装槽(21)的宽度与第一折弯段(121)的厚度相匹配，最后一个所述安装槽(21)的宽度与第二折弯段(122)的厚度相匹配；
或者，所述第一折弯段(121)和第二折弯段(122)位于翅片主体(10)的同一侧，所述第一折弯段(121)贴紧所述翅片主体(10)设置，若干所述安装槽(21)中的第一个所述安装槽(21)的宽度与第一折弯段(121)和翅片主体(10)两者贴紧处的总厚度相匹配，最后一个所述安装槽(21)的宽度与第二折弯段(122)的厚度相匹配。
9.根据权利要求5或7所述的级连嵌槽散热器，其特征在于：所述翅片由两块基板复合形成板式结构，两块所述基板之间设置有密闭的中空腔体(11)，所述第一折弯段(121)和第二折弯段(122)位于翅片主体(10)的同一侧，所述第一折弯段(121)贴紧所述翅片主体(10)设置，所述中空腔体(11)在所述翅片主体内延伸至与所述第一折弯段(121)位置相对应处；与所述第一折弯段(121)位置相对应的中空腔体(11)和第一折弯段(121)一起插入安装槽(21)内。
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