CN112351634A - 散热装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种散热装置和电子设备。该散热装置包括：导热块，散热叶片，所述散热叶片的第一端为安装端，第二端为自由端，安装在所述散热叶片的第一端上的逆压电弹性片。所述散热叶片的第一端的根部和所述逆压电弹性片的根部固定安装在所述导热块上，以使得所述散热叶片在所述逆压电弹性片的驱动下振动。本发明的散热装置使用逆压电弹性片驱动散热叶片高频振动，提高对流换热系数从而实现高效散热，并且散热装置不包括轴承等机械构件，因而使用寿命较长。

Description

散热装置和电子设备
技术领域
本申请涉及电子元器件领域，特别涉及一种散热装置。本申请还涉及包括这种散热装置的电子设备。
背景技术
电子设备在使用过程中会发热，而导致电子设备的性能劣化，为此需要为电子设备进行散热。例如，可使用传统电机带动叶片转动模式的风扇来对电子设备进行强迫风冷。但是，这种传统的风扇因受到轴承等机械构件的限制而使用寿命较短。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种散热装置。本发明的散热装置使用逆压电弹性片驱动散热叶片高频振动，提高对流换热系数从而实现高效散热，并且散热装置不包括轴承等机械构件，因而使用寿命较长。
根据本发明第一方面的散热装置，包括：导热块，散热叶片，所述散热叶片的第一端为安装端，第二端为自由端，安装在所述散热叶片的第一端上的逆压电弹性片，所述逆压电弹性片在电流作用下产生振动，其中，所述散热叶片的第一端的根部和所述逆压电弹性片的根部固定安装在所述导热块上，以使得所述散热叶片在所述逆压电弹性片的驱动下振动。
在一个实施例中，所述散热叶片为弹性导热金属片体和石墨烯层的叠层结构。
在一个实施例中，所述导热金属片体为芯材，在所述导热金属片体的两个表面上形成有石墨烯层。
在一个实施例中，所述逆压电弹性片包括作为芯材的弹性金属片体和设置在所述弹性金属片体的两个表面上的逆压电陶瓷片，所述逆压电陶瓷片接收交流电而变形来使所述逆压电弹性片振动。
在一个实施例中，所述散热装置还包括与所述逆压电陶瓷片电连接的导线，以给所述逆压电陶瓷片提供交流电。
在一个实施例中，在所述散热叶片的第一端的两个表面上均安装有所述逆压电弹性片。
在一个实施例中，所述散热装置具有多个散热叶片，并且所述多个散热叶片分散安装在所述导热块上且在相同的平面内振动。
在一个实施例中，所述散热叶片的数量为两个，所述两个散热叶片在所述导热块的两侧正对布置或者错位布置。
在一个实施例中，所述散热叶片的数量大于两个，并且在所述导热块的两侧错位布置或正对布置。
根据本发明第二方面的电子设备，包括电路板，处于所述电路板上的发热件，以及根据上文所述的散热装置，所述散热装置以所述导热块紧密贴合所述发热件的方式安装在所述电路板上。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：(1)本发明的散热装置使用逆压电弹性片驱动散热叶片高频振动，提高对流换热系数从而实现高效散热，并且散热装置不包括轴承等机械构件，因而使用寿命较长。(2)本发明的散热装置的体积较小，质量也较小，特别适合于用在小型，散热面积受限的电子产品上。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的散热装置的结构。
图2是图1的A部分的放大图。
图3示意性地显示了散热装置的散热叶片的结构。
图4示意性地显示了散热装置的逆压电弹性片的结构。
图5示意性地显示了根据本发明的另一个实施例的散热装置的结构。
图6示意性地显示了根据本发明的再一个实施例的散热装置的结构。
图7示意性地显示了图5所示的散热装置的变体。
图8示意性地显示了图6所示的散热装置的变体。
图9示意性地显示了根据本发明的一个实施例的电子设备。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的散热装置1的结构。如图1所示，散热装置1包括导热块100和安装在导热块100上的散热叶片200。散热叶片200的第一端201为安装端，第二端202为自由端。在散热叶片200的第一端201上的安装有逆压电弹性片300。散热叶片200的第一端201的根部203和逆压电弹性片300的根部303固定安装在导热块100上，以使得散热叶片200在逆压电弹性片300的驱动下振动。
导热块100可作为散热装置1的基座，例如在使用散热装置1时，将导热块100贴合安装在待散热的器件上，从而完成散热装置1的安装。在对待散热的器件进行散热时，导热块100接收待散热的器件产生的热量，并传递给散热叶片200。在逆压电弹性片300的驱动下，散热叶片200会发生高频振动并搅动其周围的空气，这就提高了散热叶片200与周围空气的对流换热系数，从而散热叶片200可将热量快速散发到周围的空气中。这样就实现了散热装置1的快速散热作用。在一个实施例中，导热块100为铝合金，以提高其传热能力。
此外，这种散热装置1不使用轴承等机械构件，因此其使用寿命较长。另外，这种散热装置1的体积较小，质量也较小，特别适合于用在小型，散热面积受限的电子产品上。
图2是图1的A部分的放大图，其示意性地显示了散热叶片200在导热块100上的安装结构。如图2所示，在导热块100的侧面上构造有安装槽101，散热叶片200连同安装在其上的逆压电弹性片300固定安装到安装槽101内。具体来说，散热叶片200的第一端201的根部203(逆压电弹性片300的根部303与根部203一致)固定安装在安装槽101内。应理解的是，散热叶片200的根部203的尺寸较小，只要能将散热叶片200固定安装在安装槽101内即可，以使得散热叶片200的第二端202的振幅更大，从而有助于提高散热装置1的散热能力。
优选地，在散热叶片200的第一端201的两个表面上均安装有逆压电弹性片300。这样散热叶片200的振动驱动力更大，从而有助于提高散热装置1的散热能力。
在一个实施例中，散热装置1具有多个散热叶片200，并且多个散热叶片200分散安装在导热块100上且在相同的平面内振动。这样，多个散热叶片200各自都起到散热作用，从而可以大幅提高散热装置1的散热能力。应注意的是，散热叶片200的数量可以为两个，也可以为更多个。
在图5所示的实施例中，散热叶片200的数量为两个，并且两个散热叶片200正对地布置在导热块100的两侧。从整体上来看，两个散热叶片200相对于导热块100对称布置。在另外的实施例中，还可以将两个散热叶片200错位布置，如图7所示。这样，处于导热块100两侧的两个散热叶片200在振动时产生的作用力可相互抵消，从而避免散热装置1发生损坏。在错位布置的情况下，对于散热叶片200的装配位置的精度要求较低，从而降低了散热装置1的制造难度。
散热叶片200的数量可以为更多个并且布置在导热块200的两侧。在一个实施例中，这些散热叶片200在导热块100的两侧正对地布置，如图8所示。这样，处于导热块100两侧的散热叶片200在振动时产生的作用力也可相互抵消，从而避免散热装置1发生损坏。在另外的实施例中，还可以将这些散热叶片200在导热块100的两侧错位布置，如图6所示。这样，对于散热叶片200的装配位置的精度要求较低，从而降低了散热装置1的制造难度。应注意的是，在这种情况下，导热块100同侧的散热叶片200之间的间隙尺寸应当大于散热叶片200的振幅，以防止散热叶片200在振动时发生干涉。另外，对于图6和图8所示的实施例，每个散热叶片200由单独的逆压电弹性片300来驱动，以便于对每个散热叶片200分别进行控制和维护。
散热叶片200为弹性导热金属片体204和石墨烯层205的叠层结构。在图3所示的实施例中，弹性导热金属片体204为芯材，并与导热块100直接导热式接触；在弹性导热金属片体204的两个表面上形成有石墨烯层205，石墨烯层205与导热块100间隔开。由于弹性导热金属片体204和石墨烯层205都具有良好的导热性能，从而导热块100的热量可快速传递给弹性导热金属片体204，然后通过散热叶片200的高频振动将热量快速散发到周围的空气中，从而实现散热装置1的快速散热作用。在一个实施例中，石墨烯层205为独立的片体，并通过导热胶贴附在弹性导热金属片体204上。石墨烯层205还可以与导热块100直接接触，从而导热块100的部分热量也可以直接传递给石墨烯层205，从而进一步有助于散热。此外，石墨烯层205的弹性较好，因此在散热叶片200振动过程中，不会导致石墨烯层205损坏。
在一个实施例中，弹性导热金属片体204为0.4mm厚的钢片，石墨烯层205的厚度为0.1mm，弹性导热金属片体204的总长度为55mm，逆压电弹性片300的长度为25mm，根部203的长度为5mm。发明人发现，这种弹性导热金属片体204和这种逆压电弹性片300的组合，使得散热叶片200有适当的振幅和振动频率振动，从而散热装置1具有较高的散热效果。
图4示意性地显示了逆压电弹性片300的结构。如图4所示，逆压电弹性片300包括作为芯材的弹性金属片303和分别设置在弹性金属片体303的两个表面上的逆压电陶瓷片304。逆压电陶瓷片304接受交变电场而变形。例如，散热装置1包括与逆压电陶瓷片304电连接的导线305，以给逆压电陶瓷片304提供交流电，从而使逆压电弹性片300振动。应理解的是，施加在弹性金属片体303的两个表面上的逆压电陶瓷片304的交流电的频率应相互匹配，以使得两个逆压电陶瓷片304的变形相互配合，进而使逆压电弹性片300产生高频振动。
在一个实施例中，弹性金属片303可为钢片。在另一个实施例中，逆压电陶瓷片304可以为掺杂或非掺杂的钛酸钡系、锆钛酸铅系的压电陶瓷材料，例如Pb(Mn1/3Nb2/3)O3，还可以为偏铌酸盐系压电陶瓷，例如偏铌酸钾钠(Na0.5·K0.5·NbO3)。
图9示意性地显示了根据本发明的一个实施例的电子设备7。电子设备7可以为小型、散热面积受限的电子产品，例如门禁、门铃、移动设备(如执法记录仪、行车记录仪、热像仪)和摄像机等。
电子设备7包括电路板700，处于电路板700上的发热件701，以及根据上文所述的散热装置1。散热装置1以导热块100紧密贴合发热件701的方式安装在电路板700上。发热件701例如可以是处理器。
当发热件701工作而发热时，导热块100会接收发热件701产生的热量，并传递给散热叶片200。在逆压电弹性片300的驱动下，散热叶片200会发生高频振动并搅动其周围的空气而与周围的空气发生对流换热，从而散热叶片200可将热量快速散发到周围的空气中。这样就实现了散热装置1对发热件701的快速散热作用。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种散热装置，其特征在于，包括：
导热块，
散热叶片，所述散热叶片的第一端为安装端，第二端为自由端，
安装在所述散热叶片的第一端上的逆压电弹性片，所述逆压电弹性片在电流作用下产生振动，
其中，所述散热叶片的第一端的根部和所述逆压电弹性片的根部固定安装在所述导热块上，以使得所述散热叶片在所述逆压电弹性片的驱动下振动。
2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述散热叶片为弹性导热金属片体和石墨烯层的叠层结构。
3.根据权利要求2所述的散热装置，其特征在于，所述导热金属片体为芯材，在所述导热金属片体的两个表面上形成有石墨烯层。
4.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述逆压电弹性片包括作为芯材的弹性金属片体和设置在所述弹性金属片体的两个表面上的逆压电陶瓷片，所述逆压电陶瓷片接收交流电而变形来使所述逆压电弹性片振动。
5.根据权利要求4所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置还包括与所述逆压电陶瓷片电连接的导线，以给所述逆压电陶瓷片提供交流电。
6.根据权利要求5所述的散热装置，其特征在于，在所述散热叶片的第一端的两个表面上均安装有所述逆压电弹性片。
7.根据权利要求1到6中任一项所述的散热装置，其特征在于，所述散热装置具有多个散热叶片，并且所述多个散热叶片分散安装在所述导热块上且在相同的平面内振动。
8.根据权利要求1到6中任一项所述的散热装置，其特征在于，所述散热叶片的数量为两个，所述两个散热叶片在所述导热块的两侧正对布置或者错位布置。
9.根据权利要求1到6中任一项所述的散热装置，其特征在于，所述散热叶片的数量大于两个，并且在所述导热块的两侧错位布置或者正对布置。
10.一种电子设备，其特征在于，包括电路板，处于所述电路板上的发热件，以及根据权利要求1到9中任一项所述的散热装置，
所述散热装置以所述导热块紧密贴合所述发热件的方式安装在所述电路板上。
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