CN113316359A - 一种电子设备及其散热模组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子设备及其散热模组，散热模组包括送风叶轮，还包括驱动叶轮和设于所述驱动叶轮的外部的壳体，所述壳体设有用以分别供介质流入和排出的入口和出口，经所述入口流入所述壳体的介质驱动所述驱动叶轮旋转后由所述出口流出，以使所述驱动叶轮带动所述送风叶轮旋转，实现送风散热。上述散热模组，结构简单，操作方便，且散热效果好，不仅能提高使用寿命，而且能降低生产成本。

Description

一种电子设备及其散热模组

技术领域

本发明涉及电子设备技术领域，特别涉及一种散热模组，本发明还涉及一种具有该散热模组的电子设备。

背景技术

针对服务器等电子设备，其在工作时会因长时间运作而散发出大量的热源，如果不及时散热，就会引起服务器突然短路报销的情况。

现有技术中，常使用水冷散热和/或对流散热的散热模组实现服务器的散热。其中，水冷散热是指在水冷头中做热交换后的冷媒介质流入散热排，从而对散热排冷却降温；对流散热是指在散热排上配置风扇，风扇向散热排提供足够的冷却气流，以对散热排上的鳍片进行强制对流散热。然而，由于风扇的送风叶轮的驱动需使用驱动马达及其电路板等电子组件，因此，会导致散热模组生产成本较高，并且电子组件的使用也会影响模组整体的使用寿命。

综上，如何避免因使用电子组件驱动风扇而导致散热模组生产成本较高，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种散热模组，结构简单，操作方便，且散热效果好，不仅能提高使用寿命，而且能降低生产成本。本发明的另一目的是提供一种包括上述散热模组的电子设备。

为实现上述目的，本发明提供一种散热模组，包括送风叶轮，还包括驱动叶轮和设于所述驱动叶轮的外部的壳体，所述壳体设有用以分别供介质流入和排出的入口和出口，经所述入口流入所述壳体的介质驱动所述驱动叶轮旋转后由所述出口流出，以使所述驱动叶轮带动所述送风叶轮旋转，实现送风散热。

可选地，所述入口的延伸方向垂直于所述驱动叶轮的旋转方向。

可选地，所述驱动叶轮包括多个呈弧形的旋动叶片，且所述旋动叶片沿背离所述入口的方向折弯。

可选地，所述入口和所述出口两者面向所述壳体的同一侧，以使介质通过所述入口流入所述壳体并至少流通超过所述壳体的二分之一周长后，由所述出口排出。

可选地，所述送风叶轮与所述驱动叶轮同轴设置。

可选地，所述送风叶轮固接有轴心固定片，所述轴心固定片靠近所述驱动叶轮的一侧设有第一磁性传动件，所述驱动叶轮靠近所述轴心固定片的一侧设有第二磁性传动件，通过所述第一磁性传动件和所述第二磁性传动件的磁力耦合，以实现所述驱动叶轮带动所述送风叶轮旋转。

可选地，还包括位于所述送风叶轮和所述驱动叶轮之间的固定座，所述固定座与所述壳体固接。

可选地，还包括设于所述送风叶轮的外部的框架，所述固定座包括中部区域和多个设于所述中部区域的外围、用以供所述固定座锁附连接于所述框架的锁附结构。

可选地，任一所述锁附结构包括沿所述中部区域的切向设置的支臂，所述支臂的端部通过紧固件与所述框架相连。

本发明还提供一种电子设备，包括上述任一项所述的散热模组。

相对于上述背景技术，本发明实施例所提供的散热模组，包括送风叶轮、驱动叶轮和壳体，其中，驱动叶轮用于带动送风叶轮旋转，壳体设于驱动叶轮的外部，壳体用于容置驱动叶轮，即壳体具有与驱动叶轮结构相适配的内腔，驱动叶轮能够在壳体内发生旋转运动，以带动送风叶轮旋转；进一步地，壳体设有入口和出口，其中，入口用于供介质流入壳体，出口用于供介质排出壳体，通过将介质经入口通入壳体内以驱动驱动叶轮旋转，而后，介质由出口流出。这样一来，通过驱动叶轮的旋转以带动送风叶轮的持续转动，从而达到对流散热的目的。

如此设置的散热模组，其有益效果主要包括：

其一，本发明实施例所提供的散热模组，结构简单，操作方便，且散热效果好。具体地，通过驱动叶轮的旋转，以带动送风叶轮的旋转，其中，驱动叶轮作为传动件，即驱动叶轮接受来自壳体入口的介质冲击后，吸收介质的能量并做出旋转反应，从而带动送风叶轮持续旋转。

其二，上述通过驱动叶轮旋转以带动送风叶轮旋转的方式，为纯机械式的传动，通过驱动叶轮的旋转，以替代现有技术中驱动马达的输出动力，相较于驱动马达及其电路板上复杂控制回路的设置方式，本发明实施例所提供的散热模组，可以避免驱动马达及其电路板等电子组件的使用，不仅可以减少电量的浪费，降低系统总的耗电量，而且当散热模组发生损坏时，一般只需替换掉损坏的驱动叶轮即可，这样即可降低生产成本；同时，可以合理利用社会资源，解决驱动马达及其电路板等电子组件带来的环境污染的问题。

其三，考虑到驱动马达及其电路板等电子组件均会有使用寿命的问题，本发明实施例所提供的散热模组，为通过驱动叶轮带动送风叶轮旋转的纯机械式的结构，因此相较于现有技术中的电路连接方式，不含电子组件，风扇无需电动转子，可以降低故障发生的概率，从而提高散热模组的使用寿命，并在一定程度上提升送风叶轮运行的可靠性。

本发明还提供一种电子设备，包括上述散热模组，其有益效果如上述，此处将不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所提供的散热模组的结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的散热模组的爆炸图；

图3为图1中驱动叶轮和壳体的装配示意图；

图4为散热模组的第一种应用实例的结构示意图；

图5为散热模组的第二种应用实例的结构示意图。

其中：

1-送风叶轮、2-框架、3-轴心固定片、4-固定座、41-中部区域、42-锁附结构、421-支臂、422-端部、5-驱动叶轮、51-旋动叶片、6-壳体、7-入口、8-出口、9-第一磁性传动件、10-第二磁性传动件、11-水泵、12-水冷头、13-第一管道、14-散热排、15-第二管道、16-第三管道、17-第一水冷组件、18-第二水冷组件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种散热模组，结构简单，操作方便，且散热效果好，不仅能提高使用寿命，而且能降低生产成本。本发明的另一核心是提供一种包括上述散热模组的电子设备。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

需要说明的是，下文所述的“上端、下端、左侧、右侧”等方位词都是基于说明书附图所定义的。

本发明实施例所提供的散热模组，可用于服务器等电子设备中，包括送风叶轮1，通过送风叶轮1旋转以向散热排14提供足够的冷却气流，从而对散热排14上的鳍片进行对流散热。

本发明实施例所提供的散热模组还包括驱动叶轮5和壳体6，其中，驱动叶轮5用于带动送风叶轮1旋转，壳体6设于驱动叶轮5的外部，壳体6用于容置驱动叶轮5，即壳体6具有与驱动叶轮5结构相适配的内腔，驱动叶轮5能够在壳体6的内腔发生旋转运动，以带动送风叶轮1旋转。

一般而言，驱动叶轮5具体为包括多个旋动叶片51的轮盘结构，相应的，壳体6具体为与该轮盘结构的叶轮适配的壳体6，比如呈空心的圆盘结构。当然，为了保证密封性，壳体6贴近驱动叶轮5的旋动叶片51的一侧具有封实的端面。

如图1和图3所示，为了实现驱动叶轮5的旋转，壳体6设有入口7和出口8，其中，入口7用于供介质流入壳体6，出口8用于供介质排出壳体6。具体地，介质由入口7进入壳体6内，并驱动驱动叶轮5旋转后，再由出口8流出，也就是说，介质进入壳体6后能够驱动驱动叶轮5旋转。这样一来，通过驱动叶轮5的旋转以带动送风叶轮1的持续转动，从而达到对流散热的目的。

当然，根据实际需要，上述介质可以设置为水冷液(一般使用防冻水冷液)或者冷空气，由于本文优选采用水冷散热和对流散热两者相结合的散热方式，因此，本文优先采用水冷液介质实现驱动叶轮5的驱动。

本发明实施例所提供的散热模组，结构简单，操作方便，且散热效果好。通过驱动叶轮5的旋转，以带动送风叶轮1的旋转，其中，驱动叶轮5作为传动件，驱动叶轮5接受来自壳体6的入口7的介质冲击后，吸收介质的能量并做出旋转反应，从而带动送风叶轮1持续旋转。

上述通过驱动叶轮5旋转以带动送风叶轮1旋转的方式，为纯机械式的传动，相较于驱动马达及其电路板上复杂控制回路的设置方式，本发明实施例所提供的散热模组可以避免驱动马达及其电路板等电子组件的使用，从而可以降低生产成本。

具体地说，由于本发明实施例通过驱动叶轮5的旋转替代现有技术中驱动马达的输出动力，因此，一方面，可以减少电量的浪费，从而降低系统总的耗电量；另一方面，当散热模组发生损坏时，一般只需替换掉损坏的驱动叶轮5即可，这样可以降低散热模组的生产成本。

此外，上述设置方式可以避免使用电路板等电子类耗材，减少不必要的资源浪费，并且可以合理利用社会资源，减少驱动马达及其电路板等电子组件带来的环境污染。

考虑到驱动马达及其电路板等电子组件均会有使用寿命的问题，相较于现有技术中的电路连接方式，本发明实施例所提供的散热模组，为通过驱动叶轮5带动送风叶轮1旋转的纯机械式的结构，不含电子组件，风扇无需电动转子，可以降低故障发生的概率，从而提高散热模组的使用寿命，并在一定程度上提升送风叶轮1运行的可靠性。

为了最大化利用上介质由入口7流入壳体6内的能量，作为优选的设置，入口7的延伸方向垂直于驱动叶轮5的旋转方向。如图1所示，以直立设置的散热模组为例，其中，驱动叶轮5的旋转轴线(旋转方向)水平，驱动叶轮5的旋转平面为竖直平面，显然，驱动叶轮5的旋转方向垂直于驱动叶轮5的旋转平面，入口7位于驱动叶轮5的旋转平面内，且入口7的延伸方向沿水平方向设置。

需要说明的是，所谓驱动叶轮5的旋转平面是指驱动叶轮5的旋动叶片51在转动过程中所扫过的区域所在的平面。

这样一来，在特定的介质流速以及旋动叶片51的曲率条件下，经入口7流入壳体6内的介质可以以尽可能大的能量冲击旋动叶片51，以驱动驱动叶轮5旋转，从而可以提升驱动叶轮5的转动速度。

为了使驱动叶轮5受介质驱动后还能将介质顺畅的带离出口8，可以优化驱动叶轮5的旋动叶片51。具体地，驱动叶轮5包括多个呈弧形的旋动叶片51，全部旋动叶片51沿驱动叶轮5的圆周方向均匀设置，且旋动叶片51沿背离入口7的方向折弯。

当然，在驱动叶轮5的运转速度要求较低时，旋动叶片51也可以设置为其他弯曲结构，或者平面结构，本文可以根据具体的应用场景选择不同类型的驱动叶轮5。

这样一来，当介质沿入口7进入壳体6内时，冲击的应当是弧形旋动叶片51的凹面，待驱动叶轮5旋转后，由弧形旋动叶片51的凸面推动介质流出出口8。这样即可在驱动叶轮5转动时，避免因腔体结构而增加水流的阻抗，在驱动叶轮5的旋转驱动下，能够维持液体介质流动的顺畅度，从而保证驱动叶轮5旋转的稳定性和可靠性。

进一步地，入口7和出口8两者面向壳体6的同一侧，从而使介质通过入口7流入壳体6并至少流通超过壳体6的二分之一周长后，由出口8排出。

如图1所示，入口7和出口8两者可以设置为均朝向散热模组的左侧，入口7的轴线与出口8的轴线平行，这样也可以在一定程度上提高介质流动的顺畅度，从而可以在一定程度上解决由于壳体6的内腔会增大介质流动的阻抗而影响介质流动的顺畅度的问题。

当然，根据不同的装配结构，入口7和出口8两者可以设置为均朝向散热模组的右侧，本文对此并不作具体限制。

为了提高驱动叶轮5驱动的稳定性，本文优选为将送风叶轮1与驱动叶轮5同轴设置。

需要注意的是，所谓同轴是指送风叶轮1与驱动叶轮5两者共同绕一条定直线转动，相较于异轴转动的方式，本发明实施例所提供的同轴转动的设置方式，可以提高驱动叶轮5驱动的稳定性，从而可以避免因送风叶轮1与驱动叶轮5两者的连接件的疲劳强度而导致的故障问题；同时，还可以最大化地提高驱动叶轮5的扭矩的传递效率，从而提升散热的效果。

如图2所示，为了实现驱动叶轮5和送风叶轮1的传动，驱动叶轮5和送风叶轮1可以采用磁性耦合实现传动。具体地，送风叶轮1固接有轴心固定片3，轴心固定片3靠近驱动叶轮5的一侧设有第一磁性传动件9，相应的，驱动叶轮5靠近轴心固定片3的一侧设有第二磁性传动件10，这样一来，通过第一磁性传动件9和第二磁性传动件10的磁力耦合，以实现驱动叶轮5带动送风叶轮1旋转。

需要说明的是，送风叶轮1可以通过转轴连接该轴心固定片3，转轴穿过位于送风叶轮1外部的框架2，转轴可以保证送风叶轮1旋转的对中性。

当然，根据实际需要，上述第一磁性传动件9和第二磁性传动件10均可以设置为磁体，磁体的个数可以根据传动需要进行调整。当然，驱动叶轮5和送风叶轮1也可以通过连接轴组件实现连接。

针对通过磁力耦合实现传动的设置方式，除了起到缓冲吸振的作用外，最大的特点在于其打破传统接触式连接的结构形式，采用全新的磁耦合原理，实现主动件(驱动叶轮5)与从动件(送风叶轮1)之间不通过直接接触便能进行力与力矩的传递，同时，可将动密封转化为静密封，实现零泄漏。

在上述基础上，散热模组还包括固定座4，固定座4位于送风叶轮1和驱动叶轮5之间，固定座4与壳体6固接。一方面，固定座4能够实现驱动叶轮5和壳体6的定位，另一方面，固定座4也可以作为壳体6的另一部分，通过固定座4与壳体6的结合以保证驱动叶轮5运转环境的密封性，从而保证系统运动的安全性。

具体地说，固定座4与壳体6二者均可以采用塑料材质，同时，固定座4与壳体6均可以通过一体注塑成型，固定座4与壳体6的连接可以采用超音波熔接或者可拆卸的连接方式，比如通过螺栓、螺钉等紧固件实现固接。如果采用可拆卸的连接方式，考虑到固定座4与壳体6连接的密封性，应当在固定座4与壳体6的连接处设置防水胶圈，固定座4与壳体6二者择一设置用于容置防水胶圈的密封槽，且密封槽的深度应当小于防水胶圈的厚度，这样即可在固定座4与壳体6二者连接后通过防水胶圈的弹性变形实现二者连接处的密封效果。

上述散热模组还包括设于送风叶轮1的外部的框架2，框架2作为风扇组件的固定配件，可以实现对于送风叶轮1的定位。

此外，针对固定座4的具体结构，固定座4包括中部区域41和多个锁附结构42，全部锁附结构42设于中部区域41的外围，用于供固定座4锁附连接于框架2上。其中，中部区域41具体为封实结构，实际装配时，中部区域41位于第一磁性传动件9和第二磁性传动件10之间。当然，为了保证驱动叶轮5旋转的稳定性，该中部区域41的内侧可以安装相应的轴承组件，驱动叶轮5与轴承组件配合连接。

更加具体地说，任一锁附结构42包括沿中部区域41的切向设置的支臂421，支臂421的端部422通过紧固件与框架2相连。作为优选的，上述锁附结构42可以设置四个，且任意两个相邻锁附结构42的支臂421相互垂直，相应的，为了便于固定座4的装配，框架2上相应设置有用于供固定座4的四个锁附结构42嵌合的嵌入槽，且对应于支臂421的端部422的嵌入槽内设有用于供紧固件(比如螺栓)旋入的螺纹连接孔。

如图4所示，作为一具体应用实例，上述风扇的框架2可以设于散热排14上。除此之外，散热模组还包括水泵11和水冷头12，其中，水泵11与水冷头12二者结合在一起，且水冷头12通过第一管道13与壳体6上的入口7相连，散热排14通过第二管道15与壳体6上的出口8相连，同时，散热排14通过第三管道16与水冷头12相连。

如此一来，由水泵11将介质打进水冷头12，介质于水冷头12的流道做热交换以将废热带走，接着由入口7流入壳体6内以驱动驱动叶轮5旋转，在驱动叶轮5的驱动作用下，送风叶轮1开始对散热排14实现送风对流散热，之后，由壳体6上的出口8流出的介质流入散热排14内的冷却管道中实现对于散热排14的水冷散热后，流回水泵11，如此持续循环来达到散热的效果。图4中箭头方向即为介质的流动方向。

如图5所示，作为另一具体应用实例，服务器中可以设置多个散热模块，多个散热模块并排设置，首端的散热模块与第一水冷组件17(包括水泵11和水冷头12)通过管道相连，末尾的散热模块与第二水冷组件18(包括水泵11和水冷头12)通过管道相连，第一水冷组件17和第二水冷组件18也通过管道相连，同时，任意两个相邻散热模块的壳体6之间可以相互连通，以保证介质沿前一个散热模块的壳体6流向后二个散热模块的壳体6。

这样一来，由第一水冷组件17流出的介质可以相继流向多个散热模块中，以实现全部散热模块中送风叶轮1的运转，并由最后一个散热模块流出的介质再回到第二水冷组件18中，由于第一水冷组件17和第二水冷组件18也通过管道相连，因此可以实现冷却循环。图5中箭头方向即为介质的流动方向。

本发明所提供的一种电子设备，包括上述具体实施例所描述的散热模组；电子设备具体可以为服务器，服务器的其他部分可以参照现有技术，本文不再展开。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的电子设备及其散热模组进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种散热模组，包括送风叶轮(1)，其特征在于，还包括驱动叶轮(5)和设于所述驱动叶轮(5)的外部的壳体(6)，所述壳体(6)设有用以分别供介质流入和排出的入口(7)和出口(8)，经所述入口(7)流入所述壳体(6)的介质驱动所述驱动叶轮(5)旋转后由所述出口(8)流出，以使所述驱动叶轮(5)带动所述送风叶轮(1)旋转，实现送风散热。

2.如权利要求1所述的散热模组，其特征在于，所述入口(7)的延伸方向垂直于所述驱动叶轮(5)的旋转方向。

3.如权利要求1所述的散热模组，其特征在于，所述驱动叶轮(5)包括多个呈弧形的旋动叶片(51)，且所述旋动叶片(51)沿背离所述入口(7)的方向折弯。

4.如权利要求1所述的散热模组，其特征在于，所述入口(7)和所述出口(8)两者面向所述壳体(6)的同一侧，以使介质通过所述入口(7)流入所述壳体(8)并至少流通超过所述壳体(6)的二分之一周长后，由所述出口(8)排出。

5.如权利要求1-4任意一项所述的散热模组，其特征在于，所述送风叶轮(1)与所述驱动叶轮(5)同轴设置。

6.如权利要求1-4任意一项所述的散热模组，其特征在于，所述送风叶轮(1)固接有轴心固定片(3)，所述轴心固定片(3)靠近所述驱动叶轮(5)的一侧设有第一磁性传动件(9)，所述驱动叶轮(5)靠近所述轴心固定片(3)的一侧设有第二磁性传动件(10)，通过所述第一磁性传动件(9)和所述第二磁性传动件(10)的磁力耦合，以实现所述驱动叶轮(5)带动所述送风叶轮(1)旋转。

7.如权利要求6所述的散热模组，其特征在于，还包括位于所述送风叶轮(1)和所述驱动叶轮(5)之间的固定座(4)，所述固定座(4)与所述壳体(6)固接。

8.如权利要求7所述的散热模组，其特征在于，还包括设于所述送风叶轮(1)的外部的框架(2)，所述固定座(4)包括中部区域(41)和多个设于所述中部区域(41)的外围、用以供所述固定座(4)锁附连接于所述框架(2)的锁附结构(42)。

9.如权利要求8所述的散热模组，其特征在于，任一所述锁附结构(42)包括沿所述中部区域(41)的切向设置的支臂(421)，所述支臂(421)的端部(422)通过紧固件与所述框架(2)相连。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的散热模组。

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