CN112969339A - 一种电子电气设备的散热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电子电气设备的散热装置，包括散热腔体和冷却管；散热腔体呈长方体结构，散热腔体的顶面通过活动连接结构与顶盖连接，散热腔体为双层结构，且散热腔体的外壁和内壁之间形成了散热槽，散热腔体的内壁上设置有若干个排列均匀的通风孔，散热腔体的底面设置有若干个排列均匀的散热孔；散热腔体的材质为高导热硅胶材料，高导热硅胶材料由有机硅胶与导热材料复合得到；导热材料由导热填料、改性碳纳米管与偶联剂组成。本发明能够同时对散热腔体内的电子电气设备四周进行吹风散热，散热效果均匀，吹出的热风经散热腔体底侧的散热孔排出，结构简单，方便操作。
Description
技术领域
本发明涉及电子电气领域，具体涉及一种电子电气设备的散热装置。
背景技术
目前市场上销售的各种电子电气设备，在工作状态下都会发热，甚至产生高温，而这些设备所采用的散热方式往往都是利用自然对流的原理，在其外壳，特别是后壳上钻孔或开缝，电子电气在工作时，发热导致内部温度过高，壳内吸收热量后会散发出各种有害的元素，对人造成不利的影响，而且现有的电子电气设备的散热效果都不好，有时甚至会由于温度过高导致电子元件的损毁。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种电子电气设备的散热装置，其特征在于，包括散热腔体和冷却管；散热腔体呈长方体结构，散热腔体的顶面通过活动连接结构与顶盖连接，散热腔体为双层结构，且散热腔体的外壁和内壁之间形成了散热槽，散热腔体的内壁上设置有若干个排列均匀的通风孔，散热腔体的底面设置有若干个排列均匀的散热孔；
散热腔体的材质为高导热硅胶材料，高导热硅胶材料由有机硅胶与导热材料复合得到；导热材料由导热填料、改性碳纳米管与偶联剂组成，其中，导热材料中，导热填料、改性碳纳米管与偶联剂的质量比为1:0.1～0.3:0.02～0.05。
优选地，所述冷却管的一端垂直贯穿于所述散热腔体的外壁并与所述散热槽连通，冷却管的内部中间位置处设置有电动结构，电动结构通过固定杆与冷却管的内壁固定连接，电动结构的内部设置有电机，电动结构朝向散热槽的一侧设置有风扇，风扇与电机通过活动轴连接。
优选地，散热腔体底面的外侧边角位置处设置有橡胶垫脚，散热腔体的外壁上还设置有控制面板。
优选地，所述散热腔体底面的内侧还设置有限位结构。
优选地，所述冷却管远离散热腔体的一侧设置有滤尘网，冷却管与滤尘网通过固定螺钉固定连接。
优选地，所述控制面板与电动结构电性连接。
优选地，所述导热填料为氮化硼、氮化铝、氧化铝、氮化硅中的一种或多种。
优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
优选地，所述有机硅胶为乙烯基硅油、甲基硅油、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基硅树脂中的一种或多种。
优选地，所述改性碳纳米管的制备方法为：
(1)称取多壁碳纳米管与硝酸钠加入至质量浓度为70～80％的硫酸溶液中，在2～6℃条件下超声化处理0.5～1h，之后加入高锰酸钾，升温至30～50℃，继续超声化处理2～3h，然后滴加质量分为20～40％的双氧水，再次升温至55～70℃，冷凝回流反应1～3h，过滤收集固体产物并使用去离子水洗涤至中性，干燥处理，得到羧基改性多壁碳纳米管；
其中，多壁碳纳米管、硝酸钠、硫酸溶液、高锰酸钾与双氧水的质量比为1:0.05～0.2:40～60:0.02～0.08:10～15；
(2)将羧基改性多壁碳纳米管加入至DMF中，超声均匀处理后，滴加氯甲酰氯，在10～30℃条件下搅拌6～10h，过滤收集固体产物并使用丙酮洗涤掉表面的溶剂，干燥处理，得到酰氯改性多壁碳纳米管；
其中，羧基改性多壁碳纳米管、氯甲酰氯与DMF的质量比为1:0.1～0.3:25～35；
(3)将羧基改性多壁碳纳米管加入至DMF中，超声均匀处理后，加入甲硫氨酸和三乙胺，升温至50～70℃搅拌反应6～10h，过滤收集固体产物并使用丙酮洗涤掉表面的溶剂，干燥处理，得到甲硫氨酸改性多壁碳纳米管；
其中，羧基改性多壁碳纳米管、甲硫氨酸、三乙胺与DMF的质量比为1:0.4～0.6:0.02～0.06:30～50。
本发明的有益效果为：
1.本发明公开了一种电子电气设备的散热装置，把电子电气设备放入散热腔体内，控制电机工作，活动轴能够带动风扇转动吹风，通过冷却管的左端贯穿散热腔体的右侧中部与散热槽连通，经散热腔体内壁连通的若干组通风孔排出，能够同时对散热腔体内的电子电气设备四周进行吹风散热，散热效果均匀，吹出的热风经散热腔体底侧的散热孔排出，结构简单，方便操作。
2.本发明通过散热腔体的底端内壁固定安装有限位结构，把电子电气设备放入限位结构内侧，能够避免电子电气设备与散热腔体的内壁接触，影响电子电气设备外侧的散热效果。
3.本发明还设置冷却管与滤尘网通过固定螺钉贯穿固定连接，滤尘网能够避免风扇转动吹风时，外界的灰尘进入散热腔体内，拆除固定螺钉方便更换滤尘网。
4.本发明的散热腔体的材质为高导热硅胶材料，高导热硅胶材料由有机硅胶与导热材料复合得到；导热材料由导热填料、改性碳纳米管与偶联剂组成。其中，改性碳纳米管采用本发明自制的甲硫氨酸改性多壁碳纳米管，该甲硫氨酸改性多壁碳纳米管能够在有机硅胶和导热填料中均匀地分散，避免了现有的导热硅胶的制备过程中材料分散不均匀的现象。当改性碳纳米管与导热填料按照一定比例配合作为导热材料时，改性碳纳米管与基体接触的比表面积大，导致相互作用力增大，对硅油树脂分子的牵制力加强，抑制了基体的的特性，从而能够降低导热硅胶材料的导热系数；同时，使用偶联剂对导热剂中的导热填料和多层石墨烯等多种粉体进行偶联，可以在提高导热剂填充量的同时不会降低导热硅胶的流动性；改性碳纳米管能够使导热硅胶的热膨胀系数得到进一步降低，有效改善导热材料热变形而对电子元件造成挤压问题。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明一种电子电气设备的散热装置的结构示意图；
图2是图1的俯视图。
附图标记：散热腔体1、活动连接结构2、顶盖3、散热槽4、通风孔5、冷却管6、固定杆7、电动结构8、电机9、活动轴10、风扇11、滤尘网12、固定螺钉13、散热孔14、橡胶垫脚15、限位结构16和控制面板17。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种电子电气设备的散热装置，其特征在于，包括散热腔体1和冷却管6；散热腔体1呈长方体结构，散热腔体1的顶面通过活动连接结构2与顶盖3连接，散热腔体1为双层结构，且散热腔体1的外壁和内壁之间形成了散热槽4，散热腔体1的内壁上设置有若干个排列均匀的通风孔5，散热腔体1的底面设置有若干个排列均匀的散热孔14；
散热腔体1的材质为高导热硅胶材料，高导热硅胶材料由有机硅胶与导热材料复合得到；导热材料由导热填料、改性碳纳米管与偶联剂组成，其中，导热材料中，导热填料、改性碳纳米管与偶联剂的质量比为1:0.2:0.03。
所述冷却管6的一端垂直贯穿于所述散热腔体1的外壁并与所述散热槽4连通，冷却管6的内部中间位置处设置有电动结构8，电动结构8通过固定杆7与冷却管6的内壁固定连接，电动结构8的内部设置有电机9，电动结构8朝向散热槽4的一侧设置有风扇11，风扇11与电机9通过活动轴10连接。
散热腔体1底面的外侧边角位置处设置有橡胶垫脚15，散热腔体1的外壁上还设置有控制面板17。
所述散热腔体1底面的内侧还设置有限位结构16。
所述冷却管6远离散热腔体1的一侧设置有滤尘网12，冷却管6与滤尘网12通过固定螺钉13固定连接。
所述控制面板17与电动结构8电性连接。
所述导热填料为氮化硼、氮化铝、氧化铝、氮化硅中的一种或多种。
所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
所述有机硅胶为乙烯基硅油、甲基硅油、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基硅树脂中的一种或多种。
所述改性碳纳米管的制备方法为：
(1)称取多壁碳纳米管与硝酸钠加入至质量浓度为70～80％的硫酸溶液中，在2～6℃条件下超声化处理0.5～1h，之后加入高锰酸钾，升温至30～50℃，继续超声化处理2～3h，然后滴加质量分为20～40％的双氧水，再次升温至55～70℃，冷凝回流反应1～3h，过滤收集固体产物并使用去离子水洗涤至中性，干燥处理，得到羧基改性多壁碳纳米管；
其中，多壁碳纳米管、硝酸钠、硫酸溶液、高锰酸钾与双氧水的质量比为1:0.1:50:0.06:12；
(2)将羧基改性多壁碳纳米管加入至DMF中，超声均匀处理后，滴加氯甲酰氯，在10～30℃条件下搅拌6～10h，过滤收集固体产物并使用丙酮洗涤掉表面的溶剂，干燥处理，得到酰氯改性多壁碳纳米管；
其中，羧基改性多壁碳纳米管、氯甲酰氯与DMF的质量比为1:0.2:30；
(3)将羧基改性多壁碳纳米管加入至DMF中，超声均匀处理后，加入甲硫氨酸和三乙胺，升温至50～70℃搅拌反应6～10h，过滤收集固体产物并使用丙酮洗涤掉表面的溶剂，干燥处理，得到甲硫氨酸改性多壁碳纳米管；
其中，羧基改性多壁碳纳米管、甲硫氨酸、三乙胺与DMF的质量比为1:0.5:0.04:40。
实施例2
一种电子电气设备的散热装置，其特征在于，包括散热腔体1和冷却管6；散热腔体1呈长方体结构，散热腔体1的顶面通过活动连接结构2与顶盖3连接，散热腔体1为双层结构，且散热腔体1的外壁和内壁之间形成了散热槽4，散热腔体1的内壁上设置有若干个排列均匀的通风孔5，散热腔体1的底面设置有若干个排列均匀的散热孔14；
散热腔体1的材质为高导热硅胶材料，高导热硅胶材料由有机硅胶与导热材料复合得到；导热材料由导热填料、改性碳纳米管与偶联剂组成，其中，导热材料中，导热填料、改性碳纳米管与偶联剂的质量比为1:0.1:0.02。
所述冷却管6的一端垂直贯穿于所述散热腔体1的外壁并与所述散热槽4连通，冷却管6的内部中间位置处设置有电动结构8，电动结构8通过固定杆7与冷却管6的内壁固定连接，电动结构8的内部设置有电机9，电动结构8朝向散热槽4的一侧设置有风扇11，风扇11与电机9通过活动轴10连接。
散热腔体1底面的外侧边角位置处设置有橡胶垫脚15，散热腔体1的外壁上还设置有控制面板17。
所述散热腔体1底面的内侧还设置有限位结构16。
所述冷却管6远离散热腔体1的一侧设置有滤尘网12，冷却管6与滤尘网12通过固定螺钉13固定连接。
所述控制面板17与电动结构8电性连接。
所述导热填料为氮化硼、氮化铝、氧化铝、氮化硅中的一种或多种。
所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
所述有机硅胶为乙烯基硅油、甲基硅油、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基硅树脂中的一种或多种。
所述改性碳纳米管的制备方法为：
(1)称取多壁碳纳米管与硝酸钠加入至质量浓度为70～80％的硫酸溶液中，在2～6℃条件下超声化处理0.5～1h，之后加入高锰酸钾，升温至30～50℃，继续超声化处理2～3h，然后滴加质量分为20～40％的双氧水，再次升温至55～70℃，冷凝回流反应1～3h，过滤收集固体产物并使用去离子水洗涤至中性，干燥处理，得到羧基改性多壁碳纳米管；
其中，多壁碳纳米管、硝酸钠、硫酸溶液、高锰酸钾与双氧水的质量比为1:0.05:40:0.02:10；
(2)将羧基改性多壁碳纳米管加入至DMF中，超声均匀处理后，滴加氯甲酰氯，在10～30℃条件下搅拌6～10h，过滤收集固体产物并使用丙酮洗涤掉表面的溶剂，干燥处理，得到酰氯改性多壁碳纳米管；
其中，羧基改性多壁碳纳米管、氯甲酰氯与DMF的质量比为1:0.1:25；
(3)将羧基改性多壁碳纳米管加入至DMF中，超声均匀处理后，加入甲硫氨酸和三乙胺，升温至50～70℃搅拌反应6～10h，过滤收集固体产物并使用丙酮洗涤掉表面的溶剂，干燥处理，得到甲硫氨酸改性多壁碳纳米管；
其中，羧基改性多壁碳纳米管、甲硫氨酸、三乙胺与DMF的质量比为1:0.4:0.02:30。
实施例3
一种电子电气设备的散热装置，其特征在于，包括散热腔体1和冷却管6；散热腔体1呈长方体结构，散热腔体1的顶面通过活动连接结构2与顶盖3连接，散热腔体1为双层结构，且散热腔体1的外壁和内壁之间形成了散热槽4，散热腔体1的内壁上设置有若干个排列均匀的通风孔5，散热腔体1的底面设置有若干个排列均匀的散热孔14；
散热腔体1的材质为高导热硅胶材料，高导热硅胶材料由有机硅胶与导热材料复合得到；导热材料由导热填料、改性碳纳米管与偶联剂组成，其中，导热材料中，导热填料、改性碳纳米管与偶联剂的质量比为1:0.3:0.05。
所述冷却管6的一端垂直贯穿于所述散热腔体1的外壁并与所述散热槽4连通，冷却管6的内部中间位置处设置有电动结构8，电动结构8通过固定杆7与冷却管6的内壁固定连接，电动结构8的内部设置有电机9，电动结构8朝向散热槽4的一侧设置有风扇11，风扇11与电机9通过活动轴10连接。
散热腔体1底面的外侧边角位置处设置有橡胶垫脚15，散热腔体1的外壁上还设置有控制面板17。
所述散热腔体1底面的内侧还设置有限位结构16。
所述冷却管6远离散热腔体1的一侧设置有滤尘网12，冷却管6与滤尘网12通过固定螺钉13固定连接。
所述控制面板17与电动结构8电性连接。
所述导热填料为氮化硼、氮化铝、氧化铝、氮化硅中的一种或多种。
所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
所述有机硅胶为乙烯基硅油、甲基硅油、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基硅树脂中的一种或多种。
所述改性碳纳米管的制备方法为：
(1)称取多壁碳纳米管与硝酸钠加入至质量浓度为70～80％的硫酸溶液中，在2～6℃条件下超声化处理0.5～1h，之后加入高锰酸钾，升温至30～50℃，继续超声化处理2～3h，然后滴加质量分为20～40％的双氧水，再次升温至55～70℃，冷凝回流反应1～3h，过滤收集固体产物并使用去离子水洗涤至中性，干燥处理，得到羧基改性多壁碳纳米管；
其中，多壁碳纳米管、硝酸钠、硫酸溶液、高锰酸钾与双氧水的质量比为1:0.2:60:0.08:15；
(2)将羧基改性多壁碳纳米管加入至DMF中，超声均匀处理后，滴加氯甲酰氯，在10～30℃条件下搅拌6～10h，过滤收集固体产物并使用丙酮洗涤掉表面的溶剂，干燥处理，得到酰氯改性多壁碳纳米管；
其中，羧基改性多壁碳纳米管、氯甲酰氯与DMF的质量比为1:0.3:35；
(3)将羧基改性多壁碳纳米管加入至DMF中，超声均匀处理后，加入甲硫氨酸和三乙胺，升温至50～70℃搅拌反应6～10h，过滤收集固体产物并使用丙酮洗涤掉表面的溶剂，干燥处理，得到甲硫氨酸改性多壁碳纳米管；
其中，羧基改性多壁碳纳米管、甲硫氨酸、三乙胺与DMF的质量比为1:0.6:0.06:50。
对比例
一种高导热硅胶材料，具体的组成与实施例1相同，区别仅在于，将改性碳纳米管替换为普通的碳纳米管。
本发明部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知，工作时把电子电气设备放入散热腔体1内限位结构16的内侧，控制电机9工作，活动轴10能够带动风扇11转动吹风，通过冷却管6的左端贯穿散热腔体1的右侧中部与散热槽4连通，经散热腔体1内壁连通的若干组通风孔5排出，能够同时对散热腔体1内的电子电气设备四周进行吹风散热，散热效果均匀，吹出的热风经散热腔体1底侧的散热孔14排出，结构简单，方便操作。
为了证明本发明的散热效果，将本发明实施例1所制备的高导热硅胶材料与对比例中制备的高导热硅胶材料进行导热系数的检测，本发明实施例1制备的高导热硅胶材料的导热系数为8.25W/(K·m)，对比例的导热系数仅为2.32W/(K·m)，说明本发明所制备的高导热硅胶材料具有较好的导热散热性能。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种电子电气设备的散热装置，其特征在于：包括散热腔体和冷却管；散热腔体呈长方体结构，散热腔体的顶面通过活动连接结构与顶盖连接，散热腔体为双层结构，且散热腔体的外壁和内壁之间形成了散热槽，散热腔体的内壁上设置有若干个排列均匀的通风孔，散热腔体的底面设置有若干个排列均匀的散热孔；
散热腔体的材质为高导热硅胶材料，高导热硅胶材料由有机硅胶与导热材料复合得到；导热材料由导热填料、改性碳纳米管与偶联剂组成，其中，导热材料中，导热填料、改性碳纳米管与偶联剂的质量比为1:0.1～0.3:0.02～0.05。
2.根据权利要求1所述的一种电子电气设备的散热装置，其特征在于：所述冷却管的一端垂直贯穿于所述散热腔体的外壁并与所述散热槽连通，冷却管的内部中间位置处设置有电动结构，电动结构通过固定杆与冷却管的内壁固定连接，电动结构的内部设置有电机，电动结构朝向散热槽的一侧设置有风扇，风扇与电机通过活动轴连接。
3.根据权利要求1所述的一种电子电气设备的散热装置，其特征在于：散热腔体底面的外侧边角位置处设置有橡胶垫脚，散热腔体的外壁上还设置有控制面板。
4.根据权利要求1所述的一种电子电气设备的散热装置，其特征在于：所述散热腔体底面的内侧还设置有限位结构。
5.根据权利要求1所述的一种电子电气设备的散热装置，其特征在于：所述冷却管远离散热腔体的一侧设置有滤尘网，冷却管与滤尘网通过固定螺钉固定连接。
6.根据权利要求1所述的一种电子电气设备的散热装置，其特征在于：所述控制面板与电动结构电性连接。
7.根据权利要求1所述的一种电子电气设备的散热装置，其特征在于：所述导热填料为氮化硼、氮化铝、氧化铝、氮化硅中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的一种电子电气设备的散热装置，其特征在于：所述偶联剂为硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的一种电子电气设备的散热装置，其特征在于：所述有机硅胶为乙烯基硅油、甲基硅油、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基硅树脂中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的一种电子电气设备的散热装置，其特征在于：所述改性碳纳米管为甲硫氨酸改性多壁碳纳米管，甲硫氨酸改性多壁碳纳米管的制备方法为：
(1)称取多壁碳纳米管与硝酸钠加入至质量浓度为70～80％的硫酸溶液中，在2～6℃条件下超声化处理0.5～1h，之后加入高锰酸钾，升温至30～50℃，继续超声化处理2～3h，然后滴加质量分为20～40％的双氧水，再次升温至55～70℃，冷凝回流反应1～3h，过滤收集固体产物并使用去离子水洗涤至中性，干燥处理，得到羧基改性多壁碳纳米管；
其中，多壁碳纳米管、硝酸钠、硫酸溶液、高锰酸钾与双氧水的质量比为1:0.05～0.2:40～60:0.02～0.08:10～15；
(2)将羧基改性多壁碳纳米管加入至DMF中，超声均匀处理后，滴加氯甲酰氯，在10～30℃条件下搅拌6～10h，过滤收集固体产物并使用丙酮洗涤掉表面的溶剂，干燥处理，得到酰氯改性多壁碳纳米管；
其中，羧基改性多壁碳纳米管、氯甲酰氯与DMF的质量比为1:0.1～0.3:25～35；
(3)将羧基改性多壁碳纳米管加入至DMF中，超声均匀处理后，加入甲硫氨酸和三乙胺，升温至50～70℃搅拌反应6～10h，过滤收集固体产物并使用丙酮洗涤掉表面的溶剂，干燥处理，得到甲硫氨酸改性多壁碳纳米管；
其中，羧基改性多壁碳纳米管、甲硫氨酸、三乙胺与DMF的质量比为1:0.4～0.6:0.02～0.06:30～50。
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