CN109416225B - 用于冷却电子模块中的部件的设备和装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种装置，其包括导热结构；用于借助边界层从导热结构中提取热量传热结构；用于使传热结构相对于导热结构旋转的马达；以及用于使传热结构在导热结构上方旋转而不与导热结构接触、以便在导热结构与传热结构之间限定边界层的竖向固定机构，其中传热结构借助于边界层从导热结构提取热量，并且其中导热结构包括小型几何湍流器。

Description

用于冷却电子模块中的部件的设备和装置
背景技术
本设备总体上涉及一种用于冷却电子模块中的部件的系统。
在小型化的挑战中，小而强大的设备发展了这种严格的冷却要求：在较小的电子设备中增加的电流增加了热约束(～200W/cm2)并且影响电子设备的整体性能使其达到降低效率性能、损坏装置、并导致系统过热从而有火灾危险的极限。
对于给定的热功率浓度，降低热阻是一个具有挑战性的主题。本领域中存在更有效的热管理系统的机会，其增加气流(减小散热器阻力)并且改善从热源到散热器的热传递，同时保持产品和工艺的低成本作为驱动目标。
用于冷却电子模块的传统方法是使用如图4A所示的散热器和风扇，其中散热器1由高导热材料制成，其具有窄通道，在该窄通道中冷却剂流体被迫通过风扇2。通过冷却液填充间隙5(气体轴承或空气轴承)将热量从热源3传递到散热器2到叶轮4，热量必定从热源3(固定有热负荷)转移到风扇2的旋转叶轮4。该系统的工作点通常需要解决固体和流体之间的共轭转移(Biot数接近1)。从降低液压阻力到最大化热交换方面，这种情况带来了不同的问题。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种用于冷却电子模块中的部件的设备，所述设备包括：导热结构，所述导热结构具有第一表面；旋转传热结构，所述旋转传热结构用于借助与所述导热结构的所述第一表面接触的边界层从所述导热结构中提取热量；马达，所述马达用于使所述传热结构相对于所述导热结构旋转；以及竖向固定机构，所述竖向固定机构用于使所述旋转传热结构在所述导热结构上方旋转而不与所述导热结构接触，以便在所述导热结构与所述旋转传热结构之间限定边界层，其中，所述旋转传热结构借助所述边界层从所述导热结构中提取热量，并且其中，所述导热结构的所述第一表面包括湍流器，以通过共振机制促进所述湍流器中形成的涡度的不稳定性。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于冷却电子模块中的部件的装置，所述装置包括：储热器；旋转传热结构，所述旋转传热结构具有轴向对称的主体，所述主体由导电材料制成，所述主体具有用于将流体从入口端口输送到出口端口的翅片；马达，所述马达用于使所述旋转传热结构相对于散热器旋转；以及贝氏弹簧组件，所述贝氏弹簧组件承载作用在所述旋转传热结构上的惯性力，同时允许精确设定所述旋转传热结构相对于所述储热器的距离，使得所述旋转传热结构与所述储热器之间不存在接触，所述贝氏弹簧组件包括组装在所述旋转传热结构的两侧上的多组贝氏弹簧，以通过利用螺母位移来设定位移。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于冷却电子模块中的部件的装置，所述装置包括：储热器；旋转传热结构，所述旋转传热结构具有轴向对称的主体，所述主体由导电材料制成，所述主体具有用于将流体从入口端口输送到出口端口的翅片；马达，所述马达用于使所述旋转传热结构相对于散热器旋转；以及差动螺旋机构，所述差动螺旋机构承受作用在所述旋转传热结构上的惯性力，同时允许精确设定所述旋转传热结构相对于所述储热器的距离，使得所述旋转传热结构与所述储热器之间不接触。
附图说明
从详细说明和附图中将更全面地理解本发明，其中：
图1A是根据第一实施例的涡轮旋转散热器的侧视图；
图1B是图1A的涡轮旋转散热器的分解透视图；
图2A是图1A的涡轮旋转散热器的一部分的侧视图；
图2B是图1A的涡轮旋转散热器的旋转传热结构的俯视图；
图3是图1A的涡轮旋转散热器的组装方法的流程图；
图4A是现有技术散热器的侧视图；
图4B是图1A的涡轮旋转散热器的侧视图，其示出了热源；
图5是作为功率浓度和温度差的函数的以微米为单位的间隙高度设计值的曲线图；
图6是图1A的涡轮旋转散热器的第一种形式的侧视图；
图7是示出用于微调间隙高度的贝氏弹簧非线性特性的曲线图；
图8是图1A的涡轮旋转散热器的第二种形式的侧视图；
图9是图8的标识为Ⅸ的部分的特写图；
图10是根据第二实施例的旋转散热器的侧视图；
图11是图10的旋转散热器的分解透视图；
图12是图10的旋转散热器的导热结构的俯视图；
图13是通过图12的流线型流动的二次流和图10的旋转散热器的湍流器的共振所促进的旋转流动不稳定的湍流的示意图；
图14是斯特劳哈尔数与雷诺数之间的关系图；
图15是图10的旋转散热器的第一种形式的侧视图；
图16是图10的旋转散热器的第二种形式的侧视图；
图17是图10的旋转散热器的导热结构的俯视图；
图18是沿线XVIII截取的图17中所示的导热结构的剖视图；
图19是图10的旋转散热器的导热结构的俯视图；
图20是沿XX线截取的图19、图21和图22所示的导热结构的剖视图；
图21是图10的旋转散热器的导热结构的俯视图；
图22是图10的旋转散热器的导热结构的俯视图；
图23是图10的旋转散热器的导热结构的俯视图；
图24是沿线XXIV截取的图23中所示的导热结构的剖视图；以及
图25是作为λ，Reh的函数的δ的关系的曲线图。
具体实施方式
此处为了描述方便，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“竖直”、“水平”及其派生词应当是关于如图1那样取向的装置而言的。然而，可以理解的是，除非明确指明情况相反，否则该装置可采用多种替代取向和步骤次序。同样可以理解的是，附图中所示出的和以下说明书中所描述的特定装置和过程仅仅是随附权利要求中限定的发明构思的示例性实施例。因此，除非权利要求明确说明，否则与本文公开的实施例相关的特定尺寸和其他物理特征不应当被理解为限制性的。
本文描述的一些实施例涉及涡轮旋转散热器，其中风扇和散热器集成在诸如叶轮的旋转传热结构中。涡轮旋转散热器可用于冲洗流体，从而从集成电路电子器件、固态和集成器件如CPU和GPU、放大器和晶体管等中提取热量。对流传热通过桨叶(翅片)的旋转叶片之间的高速流体喷射(flowing)而大大地增强。
参照图1A中所示的实施例，示出了涡轮旋转散热器10具有旋转传热结构12(例如叶轮或旋转盘)，旋转传热结构12具有由导热材料制成的轴对称主体，主体具有用于将流体从入口端口泵送到出口端口的翅片14。涡轮旋转散热器10还包括用于使传热结构12旋转的马达20，以在蜗壳30的入口端口34和出口端口36之间提供压头(图1B)。另外，涡轮旋转散热器10可包括机械系统40，该机械系统承载作用在旋转传热结构12上的惯性力，从而允许精确设定旋转传热结构12相对于储热器50的距离而无需与旋转传热结构12实体接触。
机械系统40将直径为Φ的旋转传热结构12与储热器50之间的距离h_gap设定在介于Φ的2.5e-4倍和Φ的5e-3倍之间的范围内。马达20可以在接近入口端口34处固定到机械系统40。
设置有蜗壳30或外壳，以用于支撑压头的两个流体端口(入口端口34和出口端口36)以及将流限制在不同压力之间。这种蜗壳30可以固定到储热器50上。图1B中示出了蜗壳30和涡轮旋转散热器的其他部件的示例。蜗壳30设置有定向翅片32。翅片32可位于入口端口34处以将流定向，从而降低流体速度并增加压头。
如图1B所示，具有贝氏弹簧40a等的轴54可以附接到储热器50，轴承52可以在轴54之上滑动，以用于固定旋转传热结构12。马达20和机械系统40—如下所述、其也可以是另一贝氏弹簧—也滑动到轴54上。然后，蜗壳30可以在轴54之上滑动。
如上所述，旋转传热结构12(在此也称为“叶轮”)设置有翅片14或类似结构，使得相对于蜗壳30提供流体部分。翅片14可以沿流方向h(s)(图2A)渐缩，根据关系h(s)*r(s)<＝常数，其中r(s)是沿流经向坐标s的距给定部分的旋转轴线的距离，这使与旋转轴线偏离减小。
根据函数t(r)*(1+ar^2)<直径*0.3，旋转传热结构12的主体的厚度t(r)从中心处到最大直径处渐减，其中r是径向坐标(r<叶轮直径/2)，a是在0到1的范围内的常数。
图2B示出了旋转传热结构12的俯视图。如图所示，翅片14相对于结构的半径弯曲。
作为涡轮机械，翅片的轮廓和高度被设计成在存在反向压头的情况下避免回流。翅片14的高度H(r)可以是h(r(s))*r<直径^2*0.2)。
外壳或蜗壳30构造成使得蜗壳与限制在给定的旋转传热结构12和储热器50之间的容积体液压连接。
下面描述的实施例提供了不设置任何间隙控制机构的益处。在此描述的两个实施例在组装过程中对旋转传热结构12和固定式储热器50之间的间隙高度或距离进行调节。
机械系统40可以精确地实现相配合的表面的组装，同时允许旋转传热结构12的相对旋转。两个间隙调节解决方案共同具有在承受作用在旋转传热结构12上的压力和惯性力的同时、使因部件的公差导致的叠加不确定度归零的目的。间隙高度的调节将间隙高度减小到设计值，从而降低在高温和热负荷条件下咬紧(galling)的风险。
下面参照图3描述组装涡轮旋转散热器10的方法。首先，提供马达20、旋转传热结构(叶轮)12和轴承/衬套52/轴54子组件并将其组装在参照框架上(步骤100)，而同时保持对轴54的参照以及对叶轮/基部配合表面的参照。具体地，使用参考框架将球轴承或套筒轴承52组装到旋转传热结构12，然后将轴54以自由相对旋转的方式组装到旋转传热结构12。然后通过在旋转传热结构12上引起旋转来测试马达20，并且在步骤102中确定旋转传热结构12是否动态地且静态地平衡为允许自由自旋。如果不是，则通过将上述部件重新组装到参照框架上来重复步骤100。否则，执行步骤104以将机械系统40组装到马达20和轴54以形成预组装的叶轮106。在步骤108中，预组装的叶轮106安装在底板(储热器50)上，同时旋转传热结构12自由旋转。将轴54旋入底板中，旋转传热结构和底板之间的第一摩擦接触开始制动旋转传热结构的旋转。如果没有发生这种制动，则将轴54进一步旋入底板中。否则，如果存在制动，该制动可以通过噪声/摩擦或急剧减慢的旋转而被感测到，则在步骤112中将间隙高度调节到设计值。具体而言，间隙高度之后可以设置为从零(部件之间开始接触)到来自设计图(图5)的设计高度(即，30μm，直径100mm，最大负载300W，最大工作温度40℃)，以避免因热负荷或温度增加而导致的叶轮咬紧的任何风险。图5示出了作为功率浓度和温度差(源与空气之间)的函数的以微米为单位的间隙高度设计值，以避免由于不同的热膨胀(钢轴和铝/铜体)导致的叶轮咬紧。
这些实施例中的不同因素相互作用以提供各种益处。这些因素包括：阻碍物(即叶轮直径)；平直度方差0.02mm或更小，直径超过100毫米的配合表面的精确加工和组装；超过配合表面的平面度和粗糙度的间隙高度；给定的空气性能，间隙热阻降低到3.75E-05m2/μmK/W以下：即对于1E-2m2的表面，间隙为40μm(对应于0.02mm的平面度)，Rthermo＝3.75E-05m2/μm K/W*40μm/1E-2m2＝0.15K/W；空气与旋转传热结构12之间的对流传递随着转速的增加而增加；气隙中的压力随转速的增加而增加；对于被动式受控的间隙控制装置，间隙高度随压力和转速的增加导致间隙中的热阻增加；空气轴承的产生(通过流体动力学特征)和控制(预加载弹簧或反向空气轴承)影响热性能；在被动控制间隙高度(预加载缓冲弹簧)的情况下，对于最小总热阻而言的起飞速度和转速是相关联的。
如上所述，存在下面描述的两种有关于机械系统40的解决方案。两种解决方案共同具有在承受作用在旋转传热结构12上的压力和惯性力的同时、使因部件的公差导致的叠加不确定度归零的目的。
第一解决方案在图6中示出并且包括用作机械系统40的弹簧设定机构140。轴54允许旋转传热结构12相对于储热器50的配合表面而组装。弹簧设定机构140包括位于旋转传热结构12上方和下方的多个贝氏弹簧142和144。根据这种结构，通过调节贝氏弹簧142和144的弹簧刚度，贝氏弹簧设定机构140允许精确设定旋转传热结构12与热储存器50的距离。注意到，允许轴承52在轴上滑动但不允许倾斜。
贝氏弹簧142和144提供抵抗旋转传热结构12的重量和空气轴承力的支撑力。贝氏弹簧142和144的预载荷远远超过旋转传热结构12的重量。减弱的贝氏弹簧142和144的组件(降低弹簧刚度)允许精确设定旋转传热结构12的相对位置。如上面关于图3所描述的，使用基准圆柱将轴54拧入储热器50中，直到检测到旋转传热结构12之间的第一接触，并且从该固定位置，将弹簧保持螺母146拧下，以允许以最小水平精确设置间隙。当贝氏弹簧142和144在非线性位移范围内预加载时，弹簧保持螺母146的旋出几乎由上部贝氏弹簧142完全吸收，从而允许精确设定距离(参见图7中的位移曲线)。图7示出了贝氏非线性刚度特性，该特性允许对间隙进行亚微米级精度调整。在图7中，竖向轴线是作用在贝氏弹簧142和144上的无量纲压缩力。轴承52和弹簧保持螺母146之间的贝氏弹簧142相对于轴承52和储热器50之间的贝氏弹簧144显示出降低的非线性刚度(减弱特性)。贝氏弹簧142和144的这种组件允许精细调节间隙位置，因为减弱的弹簧能够承受调节螺母的大部分位移。
一经组装，贝氏弹簧142和144的预载荷牢固地保持旋转传热结构12抵抗惯性力，以防止旋转传热结构12和储热器50(底板)之间在任何旋转速度下的实体接触。
第二种解决方案在图8和图9中示出，并且使用差动螺钉240作为机械系统40。差动螺钉240每转一圈，间隙高度减小两个螺距之间的差。
在组装之后，旋转传热结构12和储热器50不接触。保持螺母242允许差动控制间隙高度。间隙高度不受旋转速度的影响，并且差动螺钉240校正公差，从而将间隙高度减小到最小值(即，旋转传热结构的直径Φ的2.5E-4倍)。
图1A至图9中所示的实施例的益处是：
不设置任何控制机构：公开了两种解决方案来设定旋转传热结构12和固定式储热器50之间的距离；
马达20在较冷的区域中远离储热器50放置(参见图4B与图4A)，并且由此，可以增加系统的工作温度，从而增加散热；
马达20在中心毂中插入到旋转传热结构12上，并且旋转传热结构12的主体的较大厚度允许热量从旋转传热结构12的中心自然流动到其周边；
由于在储热器50和旋转传热结构12之间不设置马达20，储热器50和旋转传热结构12之间的热交换面积增加；
(启动时)储热器50和旋转传热结构12之间不存在实体接触；
旋转传热结构12的旋转不具有起飞速度，所允许的转速范围较宽；
对马达20的要求急剧下降，从而允许更高的转速；
转速对间隙高度不具有影响；
在配合面精度范围内精确设定间隙高度；
在存在液压阻力的情况下保持压头的能力要求旋转流的出口部分中的流的速度高：因此流动部分h(s)应当减少自旋转轴线的径向移动(这减少了在存在反压力的情况下失速)；
相配合的部件的有限的机加工，这减少了对相配合的表面的平面度的限制；
由于旋转传热结构12的横截面积t(r)的减小，所以叶轮(旋转传热结构12)的刚度增加；和
叶轮厚度径向上减小(t(r))：叶轮对离心力的刚度减小了叶轮离心力的凸起，并且厚度的减小促进了从旋转传热结构12的中心到周边的热通量。
下面参照图10至图25描述另一个实施例。公开了一种用于冷却电子模块中的部件的系统。如图10和图11所示，本发明的冷却系统300包括旋转传热结构(旋转薄盘)312，其通过旋转轴固定到附接到热源352的导热结构350(即，储热器)。传热结构312由电动马达20驱动。旋转传热结构312在导热结构350上旋转并保持与其隔开有薄的空气层(气隙)。
由于旋转传热结构312的旋转，周围空气以螺旋运动(参见图12)进入气隙并且由于惯性力的不平衡而离开气隙(Taylor
Figure GDA0002448060780000091
次级流动：旋转传热结构上的离心力超过固定盘上的离心力)。该净通量可以通过导管输送以从固定式导热结构350中提取热量，该固定式导热结构350添加有小的几何特征，在下文中称为“湍流器”356(局部涡流形成并被吹走)，其具有已经描述的二次流动。
湍流器356被添加到导热结构350的传热增强表面354，以改善气隙内的对流热传递；这些湍流器356基于几何形状以促进从层流到湍流的过渡，类似于高尔夫球上的凹坑。具体地，形成湍流器356的凹槽/凹坑被设计成产生由于旋转传热结构312而在气隙中的螺旋流内共振的吹走涡流结构(参见图10和图12)。湍流器356的几何形状基于凹槽/凹坑几何无量纲参数δ，如下面进一步描述的作为间隙高度h、盘直径Φ和凹坑的体积/浸润表面d的函数。
如图13所示，通过根据斯特劳哈尔相关性(Strouhal correlation)定义沿流线方向的距离Lc以使一个凹坑中的涡旋共振到相继的凹坑来获得共振条件。图14示出了圆柱体(管)的斯特劳哈尔数(Strouhal number)与雷诺数(Reynolds number)的关系图。从Blevins R.D.(1990)Flow Induced Vibrations中，Van Nostrand Reinhold Co.注意到当斯特劳哈尔数超过1E2时，斯特劳哈尔数(无量纲频率)几乎与雷诺数无关。如图12所示，所施加的盘的旋转引起流线的螺旋形状。小δ尺寸是涡度的成核位置。对于给定的Lc/φ/δ值，涡度场进入共振模式，从而促进涡流的分离(如图13所示)。注意，给予方位角-循环对称性可以适当地减少系统的计算域。
该系统的优点包括但不限于超薄型，与形状因素相关的高散热性能以及和低噪声水平。引入超薄型旋转冷却器有可能简化阻碍、冷却空气管道和吹气的问题。强制对流和传热增强是气隙内冷却空气的流体动力学的正确设计的结果。
与现有设计不同，来自导热结构350的热传递直接通过由旋转传热结构312形成的气隙内的涡流(流动螺旋)来解决。旋转传热结构312或“叶轮”可以没有翅片，桨叶或叶片。然而，旋转传热结构312可以具有如上文在第一实施例中所示的结构。在该所提出的装置中，气隙被用作促进热交换的主要机构。
公开了该实施例的两个变型，其中第一变型在图15中示出，第二变型在图16中示出。在图15中，第一变型包括用于从导热结构350中抽出热量的旋转传热结构312、使该旋转传热结构312旋转的马达20、以及轴和气隙控制机构340。在图16所示的第二变型中，除旋转传热结构312包括在旋转传热结构(特斯拉涡轮机)的中心部分的入口端口314，从而允许空气从气隙的内部区域流出外，其结构相同。
气隙(被称为夹置于所述固定式导热结构和所述旋转传热结构之间的区域)在导热结构350和旋转传热结构312之间提供真正的流体介质(具有相对热阻的)的热传递。为了正确操作系统，气隙保持在设计规格范围内。具体地，如上所述，湍流器356的几何形状基于凹槽/凹坑几何无量纲参数δ，作为间隙高度h、盘直径Φ和凹坑的体积/浸润表面d的函数。设计参数是：
h 平均间隙[m]
Φ 盘径[m]
ν 流体运动粘度[0.6-5E-5m2/s]
ω 转速[Hz＝s-1]
d 凹坑的体积/浸润表面[m]
Lc “凹坑”在流线方向上的平均距离[m]
定义了两个无量纲组：
Reh＝hΦω/ν 间隙高度旋转雷诺数
λ＝h/Φ 几何无量纲参数
δ＝d/(λΦ) 凹槽/凹坑几何无量纲参数
在此公开的设计约束是：
λ<5E-3(“薄间隙”)
Reh<1E2(“有限速度”：即Φ＝1E-1m在空气中ω<5E2Hz)
δ<1E1(“有限的凹坑尺寸”)
1E-2<Lc/Φ<1E-1(“有限数量的凹坑”)
1E1δ<Lc/Φ<1E-1δ(“凹坑共振条件”)
提出了不同种类的湍流器356(凹槽/凹坑)以促进从导热结构350的热提取，并且在图17至图24中示出不同种类的湍流器356。图19至22所示的湍流器设计是通过EDM或机加工(0.02-0.8mm的深度)获得的低轮廓特征。如图17和图18所示的湍流器设计具有通过冲压或EDM获得的超低轮廓特征。图23和图24所示的湍流器设计具有沿径向(凹坑)线性增加δ的几何形状。
在图25的图表中示出了在允许共振机制的不同Reh和λ处的δ*1E2中的凹坑的指示尺寸。
图10至24中所示的超低轮廓旋转冷却器介绍了以下方面的益处：
竖直方向的超低阻碍；
旋转传热结构与导热结构(固定盘)之间没有接触；
气隙中的有效传热；
通过间隙高度和旋转降低热阻；
盘材料可以为导电的和不导电的；
简化元件的装配和堆叠；和
没有复杂的零件加工(低成本)。
本领域普通技术人员将理解，所描述的装置和其他部件的构造不限于任何特定材料。除非本文另有说明，否则本文公开的装置的其他示例性实施例可由多种材料形成。
出于方便描述本公开内容的目的，术语“联接”(以其全部形式、联接、联接有、联接至等)通常意味着两个部件(电气部件或机械部件)彼此直接地或间接地连结。这种连结可以在本质上是固定的，或者在本质上是可动的。这种连结可以通过两个部件(电气部件或机械部件)和彼此一体地形成为单一整体或与上述两个部件一体地形成为单一整体的任意附加的中间构件来实现。除非另有说明，这种连结可以在本质上是永久的，或者可以在本质上是可移除的或可释放的。
此外，重要的是要注意，示例性实施例中所示的装置的元件的构造和布置仅是说明性的。尽管在本公开内容中仅详细描述了本发明的少量实施例，但是查阅过本公开内容的本领域技术人员容易领会到可以进行许多修改(例如，改变各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、取向等)，而不实质性地偏离所记载的主题的新颖性教导和优点。例如，示出为一体地形成的元件可以由多个部分构成，或者示出为多个部分的元件可以一体地形成，界面的操作可以逆序或以其他方式改变，系统的结构和/或构件或连接器或其他元件的长度或宽度可以改变，设置于元件之间的调节位置的性质或数量可以改变。应当注意，系统的元件和/或组件可以由提供足够的强度或耐久性的各种不同的材料中的任意材料、以各种不同的颜色、纹理中的任意颜色、纹理以及它们的任意组合构造而成。因此，意在将所有这些修改包含于本发明的范围内。在所需的示例性实施例和其他示例性实施例的设计、操作条件和布置方面可以进行其他置换、修改、变更和省略而不脱离本发明的精神。
应理解，任何所描述的过程或所描述的过程中的步骤可以与其他公开的过程或步骤相结合，以形成落入本公开内容的范围内的结构。本文公开的示例性结构和过程出于说明性目的，而不应被解释为是限制性的。
还应理解，能够对上述结构和方法进行变型和修改，而不脱离本装置的构思，并且还应理解，这些构思意在由下面的权利要求覆盖，除非这些权利要求通过其语言而另外明确说明。
以上描述被认为仅是所图示的实施例的描述。本领域技术人员以及制造或使用该装置的人技术员可以想到该装置的改型。因此，应理解，附图中所示的和上面描述的实施例仅用于说明性目的，而非旨在限制装置的范围，该范围由所附权利要求限定，并且所附权利要求根据专利法原理、包括等同原则、进行解释。

Claims (20)

1.一种用于冷却电子模块中的部件的设备，所述设备包括：
导热结构，所述导热结构具有第一表面；
旋转传热结构，所述旋转传热结构用于借助与所述导热结构的所述第一表面接触的边界层从所述导热结构中提取热量；
马达，所述马达用于使所述传热结构相对于所述导热结构旋转；以及
竖向固定机构，所述竖向固定机构用于使所述旋转传热结构在所述导热结构上方旋转而不与所述导热结构接触，以便在所述导热结构与所述旋转传热结构之间限定边界层，
其中，所述旋转传热结构借助所述边界层从所述导热结构中提取热量，并且
其中，所述导热结构的所述第一表面包括湍流器，以通过共振机制促进所述湍流器中形成的涡度的不稳定性。
2.根据权利要求1所述的用于冷却电子模块中的部件的设备，其中所述旋转传热结构是旋转盘。
3.根据权利要求1所述的用于冷却电子模块中的部件的设备，其中所述湍流器构造成具有几何无量纲参数λ<5E-3，其中λ＝h/Φ，h是所述导热结构与所述旋转传热结构之间的平均间隙高度，以及Φ是所述旋转传热结构的直径。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于冷却电子模块中的部件的设备，其中所述设备具有间隙高度旋转雷诺数Reh<1E2，其中Reh＝hΦω/v，h是所述导热结构与所述旋转传热结构之间的平均间隙高度，Φ是所述旋转传热结构的直径，ω是所述旋转传热结构的转速，以及ν是流体运动粘度。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于冷却电子模块中的部件的设备，其中所述湍流器构造成具有几何无量纲参数δ<1E1，其中δ＝d/(λΦ)，d是各所述湍流器的体积/浸润表面，λ是几何无量纲参数，其等于λ＝h/Φ，h是所述导热结构和所述旋转传热结构之间的平均间隙高度，Φ是所述旋转传热结构的直径。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于冷却电子模块中的部件的设备，其中所述湍流器的数量限制为1E-2<Lc/Φ<1E-1，其中Lc是湍流器在流线方向上的平均距离，并且Φ是所述旋转传热结构的直径。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的用于冷却电子模块中的部件的设备，其中所述设备呈现1E1δ<Lc/Φ<1E-1δ的凹坑共振条件，其中Lc是湍流器在流线方向上的平均距离，δ＝d/(λΦ)，d是每个湍流器的体积/浸润表面，λ是几何无量纲参数，其等于λ＝h/Φ，h是导热结构和旋转传热结构之间的平均间隙高度，Φ是旋转传热结构的直径。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的用于冷却电子模块中的部件的设备，其中所述旋转传热结构包括在所述旋转传热结构的中心部分中的入口端口，所述入口端口允许空气流经所述入口端口流到所述边界层。
9.一种用于冷却电子模块中的部件的装置，所述装置包括：
储热器；
旋转传热结构，所述旋转传热结构具有轴向对称的主体，所述主体由导电材料制成，所述主体具有用于将流体从入口端口输送到出口端口的翅片；
马达，所述马达用于使所述旋转传热结构相对于散热器旋转；以及
贝氏弹簧组件，所述贝氏弹簧组件承载作用在所述旋转传热结构上的惯性力，同时允许精确设定所述旋转传热结构相对于所述储热器的距离，使得所述旋转传热结构与所述储热器之间不存在接触，所述贝氏弹簧组件包括组装在所述旋转传热结构的两侧上的多组贝氏弹簧，以通过利用螺母位移来设定位移。
10.根据权利要求9所述的用于冷却电子模块中的部件的装置，其中所述贝氏弹簧组件将直径为Φ的所述旋转传热结构与所述储热器之间的距离h_gap设定在介于Φ的2.5E-4倍和Φ的5E-3倍之间的范围内。
11.根据权利要求9所述的用于冷却电子模块中的部件的装置，其中所述贝氏弹簧组件呈现非线性的力-偏转特性。
12.根据权利要求9至11中任一项所述的用于冷却电子模块中的部件的装置，还包括蜗壳，所述蜗壳固定到所述储热器，以用于在两个流体端口之间支撑压头并将流体流限制不同压力之间。
13.根据权利要求12所述的用于冷却电子模块中的部件的装置，其特征在于，所述蜗壳包括位于进气部分处的定向翅片，所述定向翅片用以将流体流定向，从而降低流体速度并增加所述压头。
14.根据权利要求9至11中任一项或权利要求13所述的用于冷却电子模块中的部件的装置，其中，所述旋转传热结构包括沿径向方向渐缩的多个翅片，根据关系h(s)*r(s)<＝常数，使得所述翅片的高度h(s)从旋转轴线朝向所述旋转传热结构的周边渐减，其中r(s)是沿流经向坐标s的距旋转轴线的距离。
15.根据权利要求9至11中任一项或权利要求13所述的用于冷却电子模块中的部件的装置，其中所述旋转传热结构包括主体，所述主体的厚度t(r)从中心处到最大直径处渐减，其中r是半径r(s)的递减函数的径向坐标(r<直径/2)。
16.一种用于冷却电子模块中的部件的装置，所述装置包括：
储热器；
旋转传热结构，所述旋转传热结构具有轴向对称的主体，所述主体由导电材料制成，所述主体具有用于将流体从入口端口输送到出口端口的翅片；
马达，所述马达用于使所述旋转传热结构相对于散热器旋转；以及
差动螺旋机构，所述差动螺旋机构承受作用在所述旋转传热结构上的惯性力，同时允许精确设定所述旋转传热结构相对于所述储热器的距离，使得所述旋转传热结构与所述储热器之间不接触。
17.根据权利要求16所述的用于冷却电子模块中的部件的装置，还包括蜗壳，所述蜗壳固定到所述储热器，以用于在两个流体端口之间支撑压头并将流体流限制不同压力之间。
18.根据权利要求17所述的用于冷却电子模块中的部件的装置，其中所述蜗壳包括位于进气部分处的定向翅片，所述定向翅片用以将流体流定向，从而降低流体速度并增加所述压头。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的用于冷却电子模块中的部件的装置，其中所述旋转传热结构包括沿径向方向渐缩的多个翅片，根据关系h(s)*r(s)<＝常数，使得所述翅片的高度h(s)从旋转轴线朝向所述旋转传热结构的周边渐减，其中r(s)是沿流经向坐标s的距旋转轴线的距离。
20.根据权利要求16至18中任一项所述的用于冷却电子模块中的部件的装置，其中所述旋转传热结构包括主体，所述主体的厚度t(r)从中心处到最大直径处渐减，其中r是半径r(s)的递减函数的径向坐标(r<直径/2)。
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