CN112954946A

CN112954946A - 散热构件和电子装置

Info

Publication number: CN112954946A
Application number: CN201911175779.XA
Authority: CN
Inventors: 王雪波; 徐麟
Original assignee: Hangzhou Hikvision Digital Technology Co Ltd
Current assignee: Hangzhou Hikvision Digital Technology Co Ltd
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2021-06-11
Anticipated expiration: 2039-11-26
Also published as: CN112954946B

Abstract

本申请公开了一种散热构件和电子装置。该散热构件包括：气流通道，所述气流通道的入口和出口与外界连通，固定设置在所述气流通道内的动力件，以及固定设置在所述气流通道内并处于所述动力件的下游的翅片，气体经所述入口进入到所述气流通道内，由所述动力件驱动吹向所述翅片，并且经所述出口离开所述气流通道。根据本发明的散热构件具有良好的散热作用，并且适于对电子设备进行高效散热。

Description

散热构件和电子装置

技术领域

本申请涉及电子产品领域，特别涉及一种散热构件。本申请还涉及包括这种散热构件的电子装置。

背景技术

随着技术的不断进步，一些电子设备(例如，门禁、人脸识别装置等)不断向高智能、高功耗、小型化、轻薄化的方向发展，这导致这些电子设备的散热问题往往是整机可靠性设计的重要考虑因素。

在现有技术中，这些电子设备通常使用被动散热方式散热。例如，使用金属壳体作为系统的热沉，辅以导热材料，使热源产生的热量传导至壳体，然后通过自然散热的方式将热量传递至周围环境中。然而，这种被动散热方式的散热效率较低，不利于对电子设备的高效散热。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种散热构件。根据本发明的散热构件具有良好的散热作用，并且适于对电子设备进行高效散热。

根据本发明第一方面的散热构件，包括：气流通道，所述气流通道的入口和出口与外界连通，固定设置在所述气流通道内的动力件，以及固定设置在所述气流通道内并处于所述动力件的下游的翅片，其中，气体经所述入口进入到所述气流通道内，由所述动力件驱动吹向所述翅片，并且经所述出口离开所述气流通道。

在一个实施例中，所述动力件包括壳体和设置在所述壳体内的由至少两个压电陶瓷叶片叠置而成的叶片组，在所述至少两个压电陶瓷叶片之间形成有效空间，所述有效空间的体积大小由所述至少两个压电陶瓷叶片调节，所述壳体具有朝向所述翅片的并且与所述有效空间连通的气流口，随所述有效空间的体积变化，至少部分所述气体经所述气流口被驱动进入所述有效空间内，或经所述气流口被驱动离开所述有效空间，并吹向所述翅片。

在一个实施例中，所述叶片组与所述壳体相连，每个所述压电陶瓷叶片包括弹性面状的基板，两个所述基板在其部分边缘处相连而形成一个整体而围成所述有效空间，所述两个基板的背向彼此的表面上均设置有面状的压电陶瓷板，在同一周期内两个所述压电陶瓷板的振动方向相反。

在一个实施例中，两个所述基板为矩形，两个所述基板的侧部边缘彼此相连，远离所述气流口的后端部边缘彼此相连或不连接，靠近所述气流口的前端部边缘彼此不连接。

在一个实施例中，所述壳体具有至少两个间隔开的且气流口朝向相同的腔室，在每个所述腔室内均设置有所述叶片组。

在一个实施例中，所述翅片包括多个弧形片，多个所述弧形片之间的气流间隙顺应于气流通道的延伸方向。

在一个实施例中，所述翅片还包括处于所述弧形片下游的多个针肋，多个所述针肋在横向于所述气流通道的方向中错位排布。

根据本发明第二方面的电子装置，其特征在于，包括壳体和主板，在所述主板上设置有热源器件，在所述壳体和所述主板之间具有根据上文所述的散热构件，以为所述热源器件散热。

在一个实施例中，在所述主板上安装有槽状导流板，所述槽状导流板与所述壳体组合成所述气流通道，在所述壳体的侧壁上具有与所述气流通道的入口连通的进风口，和与所述气流通道的出口连通的出风口。

在一个实施例中，所述槽状导流板包括上游区域，中部区域和下游区域，所述上游区域与所述气流通道的入口连通，所述下游区域与所述气流通道的出口连通，所述中部区域的宽度小于所述上游区域的宽度并且斜面过渡连接，且小于所述下游区域的宽度并且弧形过渡连接，所述动力件设置在所述中部区域内，所述翅片设置在所述下游区域内。

在一个实施例中，所述翅片包括多个弧形片，多个所述弧形片顺应于所述中部区域和下游区域的弧形过渡连接而弧形排列成多列，沿径向向外的方向，相邻列的弧形片之间的距离逐渐变大。

在一个实施例中，在所述槽状导流板的边缘上设置有防水胶圈，所述壳体与所述防水胶圈紧密接触。

本发明的有益效果如下：散热构件使用了动力件来驱动气体流动，从而实现散热。这是主动散热方式，散热效率较高。此外，在散热构件中，动力件为压电陶瓷风扇。压电陶瓷风扇可使用交变电场来驱动，无需轴承、电机等机械结构，因此极大地延长了动力件使用寿命。另外，设置在动力件的下游的翅可以增加气流的湍流度，这有助于进一步提高散热构件的散热能力。

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一个实施例的散热构件。

图2示意性地显示了动力件的结构。

图3示意性地显示了根据本发明一个实施例的电子装置的整体结构。

图4示意性地显示了图3的电子装置的内部结构。

图5示意性地显示了散热构件在电子装置内的安装状态。

图6示意性地显示了图2的叶片组的结构。

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一个实施例的散热构件1。如图1所示，散热构件1包括用于气流通道100，固定设置在气流通道100内的动力件200，以及固定设置在气流通道100内并处于动力件200的下游的翅片300。气流通道的入口101和出口102与外界连通。在动力件200的驱动下，气体经入口101进入到气流通道100内；并且在动力件200的驱动下吹向翅片300，最后经出口102离开气流通道100。

根据本发明的散热构件1可以使用气流通道100来接收热量，并且使用动力件来驱动气体吹过气流通道，从而实现散热。这是主动散热方式，散热效率较高。另外，设置在动力件200的下游的翅片300可以增加气流的湍流度，这有助于进一步提高散热构件1的散热能力。由此，散热构件1特别适于对电子产品进行高效散热。应理解的是，在本申请中，用语“上游”和“下游”是以气体的流向为参考的。

图2示意性地显示了动力件200的结构，图6显示了叶片组240的结构。如图2和图6所示，动力件200包括壳体201和设置在壳体201的腔室230内的由至少两个压电陶瓷叶片202叠置而成的叶片组240(如图2中的虚线所示)。在至少两个压电陶瓷叶片202之间形成有效空间213。在一个具体的实施例中，压电陶瓷叶片202的数量为两个。两个压电陶瓷叶片202用于调节有效空间213的体积的大小。壳体201(或腔室230)具有朝向翅片300并且与有效空间213连通的气流口203。随有效空间213的体积变化，至少部分气体经气流口203被驱动进入有效空间213内，或经气流口203被驱动离开有效空间213，并吹向翅片300。由此，动力件200实现驱动气体的流动，并实现散热。这将下文中详细描述。

动力件200使用了叶片组240作为动力源。由于压电陶瓷叶片202使用交变电场(例如，交流电)来驱动，无需轴承、电机等机械结构，因此极大地延长了动力件200使用寿命。

在使用散热构件1期间，在压电陶瓷叶片202将有效空间213调大时，气流会经气流口203流入到有效空间213内(即，动力件200的吸气过程)；在压电陶瓷叶片202将有效空间213调小时，有效空间213内的气体经气流口203排出并吹向翅片300(即，动力件200的呼气过程)，由此实现驱动气体在气流通道100内流动。应理解的是，在动力件的吸气过程中，绝大部分的气体来自于气流通道100的入口101。

具体来说，如图6所示，压电陶瓷叶片202包括一个弹性面状的基板210。两个基板210朝向彼此设置(例如，两个基板210在其部分边缘处相连而形成一个整体)，并且两个基板210围成有效空间213。两个基板210的背向彼此的表面上均设置有面状的压电陶瓷板212，并且在同一周期内两个压电陶瓷板212的振动方向相反。这样，当两个压电陶瓷板212振动远离彼此时，有效空间213的体积增大，使得气流经气流口203流入到有效空间213内；当两个压电陶瓷板212振动靠近彼此时，有效空间213的体积缩小，使得气流经气流口203排出并吹向翅片300。两个压电陶瓷板212的振动方式可通过分别施加适当相位的交流电来实现，这里不再赘述。这种压电陶瓷叶片202的结构非常简单，降低了散热构件1的制造难度。此外，压电陶瓷叶片202的厚度非常小，例如两个基板210连同两个压电陶瓷板212的总厚度可控制在2.5mm到3.5mm之间，如此小的厚度可极大地减小散热构件1的厚度，从而可方便地将散热构件1用在轻薄的电子设备中并节省电子设备的内部空间。在一个实施例中，轻薄的电子设备可以是门禁、人脸识别设备等。发明人还发现，虽然压电陶瓷叶片202的厚度非常小，但是其面积可较大(即，基板210的面积较大)，这使得有效空间213的空间也较大，从而仍然可以提供较大的气流驱动力，并使得散热构件1实现良好的散热效果。

在一个具体的实施例中，如图2所示，腔室230大体为长方体形，基板210相应地为矩形。两个基板210的侧部边缘220、221彼此相连，远离气流口203的后端部边缘222彼此相连或不连接，靠近气流口203的前端部边缘223彼此不连接。通过这种结构，可通过在基板的边缘制作连接标记而准确地实现两个基板210的连接和在腔室230内的准确装配(例如，方便地将基板的前端部边缘223朝向气流口203安装)，由此简化了散热构件1的制造。在另一个实施例中，两个基板210可通过螺钉连接在一起，也可以粘结在一起。

为了将叶片组240稳定地设置在腔室230内，可将形成为一个整体的两个基板210与壳体201相连。例如，可以与腔室230的顶壁215连接在一起。在一个具体的实施例中，可通过螺钉连接在一起，也可以粘结在一起。

还如图2所示，壳体201具有至少两个间隔开的且气流口朝向相同的腔室230，在每个腔室230内均设置有叶片组240。这样，即使在轻薄的电子设备内的狭小空间内，也可以进一步提供较大的气流驱动力。

在一个实施例中，压电陶瓷板212可以由掺杂或非掺杂的钛酸钡系、锆钛酸铅系的压电陶瓷材料制成，例如Pb(Mn_1/3Nb_2/3)O₃，还可以由偏铌酸盐系压电陶瓷材料制成，例如偏铌酸钾钠Na_0.5·K_0.5·NbO₃。基板210可以为弹性的钢板。

还如图1所示，翅片300包括多个弧形片301，多个弧形片301之间的气流间隙302顺应于气流通道100的延伸方向。这些弧形片301有助于进一步提高散热能力。此外，这些弧形片301对气流起到导向作用，以将气流引导到气流通道100的出口102处。而且，由于多个弧形片301之间的气流间隙302顺应于气流通道100的延伸方向，这样可以使得气流能顺畅流动，从而有助于进一步提高散热能力。

翅片300还包括处于弧形片301下游的多个针肋303，多个针肋303在横向于气流通道100的方向中错位排布。这样，有些针肋303与弧形片301对齐，有些针肋303与气流间隙302对齐。当气流遇到这些针肋303时，这些针肋303对气流的导向能力不同而使得气流的湍流程度提高，这有助于进一步提高散热效果。在一个优选的实施例中，多个针肋303排列成正三角形。

图3示意性地显示了本发明一个实施例的电子装置3的整体结构。图4示意性地显示了图3的电子装置3的内部结构。如图3和图4所示，电子装置3包括壳体400和主板500，在主板500上设置有热源器件501，在壳体400和主板500之间具有如上文所述的散热构件1，以为热源器件501散热。

在一个实施例中，电子装置3为人脸识别装置，其还包括(还如图3所示)电子装置3还包括白光灯401、红外灯402、镜头403和触摸屏404。此外，如图4所示，电子装置3还包括以下部件：安装在主板500上的处理器501，处理器为电子装置3的热源器件。散热构件1以覆盖处理器501的方式安装在主板500上。这样，处理器501会由散热构件1快速散热，以使得电子装置3能够正常工作。

在一个优选的实施例中，在处理器501和散热构件1之间还设置有导热垫504，以更有效地将处理器501产生的热量传递给散热构件1。在一个具体的实施例中，导热垫504为导热硅脂。

下面来描述安装在电子装置3内的散热构件1。

如图4所示，在主板500上安装有槽状导流板503，槽状导流板503与壳体400组合成气流通道100。在壳体400的侧壁405上具有与气流通道100的入口101连通的进风口406，和与气流通道100的出口102连通的出风口407。在气流通道100内设置有动力件200和翅片300，这将在下文描述。

在这种结构中，导热垫504处于槽状导流板503和处理器501之间，以高效地将处理器501产生的热量传递到槽状导流板503上。外界空气可顺畅地经进风口406流入到处于电子装置3内，流过槽状导流板503和壳体400组合形成的气流通道100，最后再经出风口407从电子装置3内流出，以将热量带走。这实现了对电子装置3的散热。

应理解的是，在电子装置3内还可以有其他的热源器件，这些热源器件都可以与散热构件1的槽状导流板503导热性接触以实现热传递，这里不再赘述。

如图5所示，电子装置3或壳体400大体为长方体形。为了进一步提高散热效果，气流通道100具有两个入口101，两入口101各自朝向壳体400的两个侧壁405和408，在壳体400的两个相对的侧壁405和408上相应地设置有两个进风口406。类似地，气流通道100还具有两个出口102，在壳体400的两个相对的侧壁405和409上相应地设置有两个出风口407。这样，增加电子装置3或气流通道100的气流量得以增加，这有助于进一步提高散热效果。

如图5所示，槽状导流板503包括上游区域511，中部区域512和下游区域513。上游区域511与气流通道100的入口101连通，下游区域513与气流通道100的出口102连通。动力件200设置在中部区域512内，翅片300设置在下游区域513内。中部区域512的宽度小于上游区域511的宽度并且弧形过渡连接，且小于下游区域513的宽度并且弧形过渡连接。从整体上看，槽状导流板503成收腰状。宽度缩小的中部区域512使得在主板500内形成避让区域520，以便于在主板500设置其他元件。此外，在装配槽状导流板503时，宽度缩小的中部区域512使得便于抓取槽状导流板503，从而方便了装配。

在图4所示的槽状导流板503中，翅片300的多个弧形片301顺应于中部区域512和下游区域513的弧形过渡连接而弧形排列成多列。沿径向向外的方向，相邻列的弧形片301之间的距离(即，气流间隙302)逐渐变大。在这种结构中，这些弧形片301可以引导来自动力件200的气流转向到出口102。此外，意外发现，相邻列的弧形片301之间的距离(即，气流间隙302)逐渐变大可进一步减小气流阻力，从而使得气体可顺畅地流过气流通道100，进而提高散热效果。

此外，处于弧形片301下游的多个针肋303，可使得气流的湍流程度提高，这有助于进一步提高散热效果。

还如图4所示，在槽状导流板503的边缘上设置有防水胶圈530。这样，当壳体400与槽状导流板503组合在一起后，防水胶圈530与壳体400紧密贴合，从而气流通道100与电子设备3的其余部分隔离开(如图5所示)。这样，可使气流携带的灰尘、水汽等仅通过气流通道100，而不会进入电子设备3的其他部分从而影响整机可靠性。由此，在提高电子设备3的散热能力的同时，仍保证了电子设备3的防护等级处于较高水平，例如达到IP65。

在一个实施例红，壳体400可由金属制成，也可由塑料制成。优选地，由塑料制成。发明人发现，使用塑料制成的壳体400时，电子设备3的散热能力良好，同时壳体400的温度也较低，这提供良好的使用体验。

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

1.一种散热构件，其特征在于，包括：气流通道，所述气流通道的入口和出口与外界连通，

固定设置在所述气流通道内的动力件，以及

固定设置在所述气流通道内并处于所述动力件的下游的翅片，

其中，气体经所述入口进入到所述气流通道内，由所述动力件驱动吹向所述翅片，并且经所述出口离开所述气流通道。

2.根据权利要求1所述的散热构件，其特征在于，所述动力件包括壳体和设置在所述壳体内的由至少两个压电陶瓷叶片叠置而成的叶片组，在所述至少两个压电陶瓷叶片之间形成有效空间，所述有效空间的体积大小由所述至少两个压电陶瓷叶片调节，

所述壳体具有朝向所述翅片的并且与所述有效空间连通的气流口，随所述有效空间的体积变化，至少部分所述气体经所述气流口被驱动进入所述有效空间内，或经所述气流口被驱动离开所述有效空间，并吹向所述翅片。

3.根据权利要求2所述的散热构件，其特征在于，所述叶片组与所述壳体相连，每个所述压电陶瓷叶片包括弹性面状的基板，两个所述基板在其部分边缘处相连而形成一个整体而围成所述有效空间，

所述两个基板的背向彼此的表面上均设置有面状的压电陶瓷板，在同一周期内两个所述压电陶瓷板的振动方向相反。

4.根据权利要求3所述的散热构件，其特征在于，两个所述基板为矩形，两个所述基板的侧部边缘彼此相连，远离所述气流口的后端部边缘彼此相连或不连接，靠近所述气流口的前端部边缘彼此不连接。

5.根据权利要求2到4中任一项所述的散热构件，其特征在于，所述壳体具有至少两个间隔开的且气流口朝向相同的腔室，在每个所述腔室内均设置有所述叶片组。

6.根据权利要求5所述的散热构件，其特征在于，所述翅片包括多个弧形片，多个所述弧形片之间的气流间隙顺应于气流通道的延伸方向。

7.根据权利要6所述的散热构件，其特征在于，所述翅片还包括处于所述弧形片下游的多个针肋，多个所述针肋在横向于所述气流通道的方向中错位排布。

8.一种电子装置，其特征在于，包括壳体和主板，在所述主板上设置有热源器件，在所述壳体和所述主板之间具有根据权利要求1到7中任一项所述的散热构件，以为所述热源器件散热。

9.根据权利要8所述的电子装置，其特征在于，在所述主板上安装有槽状导流板，所述槽状导流板与所述壳体组合成所述气流通道，在所述壳体的侧壁上具有与所述气流通道的入口连通的进风口，和与所述气流通道的出口连通的出风口。

10.根据权利要9所述的电子装置，其特征在于，所述槽状导流板包括上游区域，中部区域和下游区域，所述上游区域与所述气流通道的入口连通，所述下游区域与所述气流通道的出口连通，

所述中部区域的宽度小于所述上游区域的宽度并且斜面过渡连接，且小于所述下游区域的宽度并且弧形过渡连接，

所述动力件设置在所述中部区域内，所述翅片设置在所述下游区域内。

11.根据权利要10所述的电子装置，其特征在于，所述翅片包括多个弧形片，多个所述弧形片顺应于所述中部区域和下游区域的弧形过渡连接而弧形排列成多列，沿径向向外的方向，相邻列的弧形片之间的距离逐渐变大。

12.根据权利要8到11中任一项所述的电子装置，其特征在于，在所述槽状导流板的边缘上设置有防水胶圈，所述壳体与所述防水胶圈紧密接触。