CN113365484B - 电子设备的散热组件、装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子设备的散热组件，包括导热磁基体、若干个散热肋片、传动组件及可移动盖板；导热磁基体开设有收容槽，若干个散热肋片的一端抵靠导热磁基体，可移动盖板盖设于导热磁基体上，传动组件用于实现可移动盖板的打开及关闭；当可移动盖板关闭时，散热肋片处于水平闭合状态，散热肋片收容于收容槽内；当可移动盖板打开时，导热磁基体的磁吸力使散热肋片处于垂直扩展状态，进而使电子设备的热量能够通过导热磁基体及处于垂直扩展状态的若干个散热肋片进行散热。本发明还提供一种电子设备的散热装置及电子设备。本发明提供的电子设备的散热组件、装置及电子设备，散热比表面积大，能够提高散热效率，减小占用空间，结构简单且便携。

Description

电子设备的散热组件、装置及电子设备

【技术领域】

本发明涉及散热技术领域，尤其涉及一种电子设备的散热组件、装置及电子设备。

【背景技术】

集成电路及半导体行业的飞速发展，促使着处理芯片向着高性能化和高集成化方向迈进，这也带来了功率密度的不断增加、功耗墙问题不断凸显的问题。目前，较为先进的电子设备的SOC(System-on-Chip，系统级芯片)的功耗达到了10W的量级，出于温控考虑，不得不降低芯片的性能进而降低用户体验，特别是运行大型游戏的时候掉帧现象更加明显。因此，如何更高效的对局部热源进行散热与单纯的提高芯片能耗比同等重要。

目前，消费类电子产品的被动散热方案有：石墨片、导热凝胶、热管、VC、超导金属等，通过强化内部结构的均温性能来削弱局部热点，但热量最终都是以设备的外表面自然散热和热辐射进行耗散，被动式散热方案受限于设备的散热表面积，设备散热能力有限，导致设备整体的温度不断上升。主动式散热方案例如：风冷、半导体制冷、水冷等，而主动式散热方案占用设备的空间大，而外置冷却方式耗电且不具便携性。

鉴于此，实有必要提供一种新型的电子设备的散热组件、装置及电子设备以克服上述缺陷。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种电子设备的散热组件、装置及电子设备，散热比表面积大，能够提高散热效率，减小占用空间，结构简单且便携。

为了实现上述目的，第一方面，本发明提供一种电子设备的散热组件，包括导热磁基体、若干个散热肋片、传动组件及可移动盖板；所述导热磁基体开设有收容槽，所述若干个散热肋片的一端抵靠所述导热磁基体，所述可移动盖板盖设于所述导热磁基体上，所述传动组件用于带动所述可移动盖板移动从而实现所述可移动盖板的打开及关闭；当所述可移动盖板关闭时，所述散热肋片处于水平闭合状态，所述散热肋片收容于所述收容槽内；当所述可移动盖板打开时，所述导热磁基体的磁吸力使所述散热肋片处于垂直扩展状态，进而使电子设备的热量能够通过所述导热磁基体及处于垂直扩展状态的若干个散热肋片进行散热。

在一个优选实施方式中，所述散热肋片抵靠所述导热磁基体的一端设置有磁性斜面，所述导热磁基体的收容槽的底面凸设有与所述散热肋片对应的斜面凸起，所述磁性斜面抵靠于所述斜面凸起。

在一个优选实施方式中，所述散热肋片的靠近所述磁性斜面的一端开设有缺口，所述散热肋片通过所述缺口抵靠转动轴，且所述散热肋片能够绕所述转动轴旋转以实现所述散热肋片的水平闭合状态与垂直扩展状态的切换，所述转动轴的两端连接所述导热磁基体。

在一个优选实施方式中，所述导热磁基体的收容槽的底面还设置有与所述散热肋片对应的凹陷，当所述散热肋片处于水平闭合状态时，所述散热肋片陷入所述凹陷中。

在一个优选实施方式中，还包括基座，所述基座开设有贯穿的收容孔，所述导热磁基体收容于所述收容孔内。

在一个优选实施方式中，所述传动组件包括动力齿轮、基体传动齿轮及盖板传动齿轮；所述动力齿轮设置于所述可移动盖板与所述基座之间；所述基体传动齿轮套设于所述导热磁基体且与所述导热磁基体通过螺纹连接，所述基体传动齿轮与所述动力齿轮啮合；所述盖板传动齿轮设置于所述可移动盖板与所述基座之间，所述盖板传动齿轮与所述基体传动齿轮啮合。

第二方面，本发明还提供一种电子设备的散热装置，包括热管及上述任意一项所述的电子设备的散热组件，所述热管的一端抵靠电子设备的主热源芯片，所述散热组件抵靠所述热管的另一端。

在一个优选实施方式中，还包括磁流体回路，所述磁流体回路抵靠所述电子设备的分布热源芯片，所述散热组件抵靠所述磁流体回路。

在一个优选实施方式中，所述散热组件的导热磁基体与所述热管、所述磁流体回路之间填充有液态金属。

第三方面，本发明还提供一种显示设备，包括壳体及上述任意一项所述的电子设备的散热装置，所述壳体开设有通孔，所述散热装置固定于所述壳体的内壁，且所述散热装置内的散热组件嵌设于所述通孔内。

相比于现有技术，本发明提供的电子设备的散热组件、装置及电子设备，若干个散热肋片的一端抵靠导热磁基体，可移动盖板盖设于导热磁基体上，传动组件能够实现可移动盖板的打开及关闭，当可移动盖板打开时，散热肋片能够由水平闭合状态切换为垂直扩展状态，电子设备的热量能够通过导热磁基体及处于垂直扩展状态的若干个散热肋片进行散热，无需额外的能耗，处于垂直扩展状态的散热肋片的散热比表面积大，能够提高散热效率，且处于水平闭合状态的散热肋片能够收容于导热磁基体的收容槽内，减小了占用空间，结构简单且便携。

为使发明的上述目的、特征和优引脚能更明显易懂，下文特举本发明较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明提供的电子设备的散热组件可移动盖板关闭的结构图；

图2为本发明提供的电子设备的散热组件的分解结构图；

图3为本发明提供的电子设备的散热组件的散热肋片的结构图；

图4为本发明提供的电子设备的散热组件除去散热肋片的结构图；

图5为本发明提供的电子设备的散热组件可移动盖板打开的结构图；

图6为本发明提供的电子设备的散热组件可移动盖板打开的又一结构图；

图7为本发明提供的电子设备的结构图；

图8为本发明提供的电子设备的又一结构图。

【具体实施方式】

下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

请一并参阅图1及图2，本发明提供一种电子设备的散热组件100，包括导热磁基体10、若干个散热肋片20、传动组件30及可移动盖板40。

导热磁基体10开设有收容槽101，若干个散热肋片20的一端抵靠导热磁基体10，可移动盖板40盖设于导热磁基体10上，传动组件30用于带动可移动盖板40移动从而实现可移动盖板40的打开及关闭。

进一步地，当可移动盖板40关闭时，散热肋片20处于水平闭合状态，散热肋片20收容于收容槽101内；当可移动盖板40打开时，导热磁基体10的磁吸力使散热肋片20处于垂直扩展状态，进而使电子设备的热量能够通过导热磁基体10及处于垂直扩展状态的若干个散热肋片20进行散热。可以理解地，当可移动盖板40关闭时，散热肋片20受到可移动盖板40的压力向靠近导热磁基体10的方向旋转，进而处于水平闭合状态，散热肋片20收容于收容槽101内，减小了占用空间；而当可移动盖板40打开时，导热磁基体10的磁吸力使散热肋片20向远离导热磁基体10的方向旋转，进而处于垂直扩展状态，处于垂直扩展状态的散热肋片20的散热比表面积大，能够提高散热效率。

因此，本发明提供的电子设备的散热组件100，若干个散热肋片20的一端抵靠导热磁基体10，可移动盖板40盖设于导热磁基体10上，传动组件30能够实现可移动盖板40的打开及关闭，当可移动盖板40打开时，散热肋片20能够由水平闭合状态切换为垂直扩展状态，电子设备的热量能够通过导热磁基体10及处于垂直扩展状态的若干个散热肋片20进行散热，无需额外的能耗，处于垂直扩展状态的散热肋片20的散热比表面积大，能够提高散热效率，且处于水平闭合状态的散热肋片20能够收容于导热磁基体10的收容槽101内，减小了占用空间，结构简单且便携。

请一并参阅图3-图6，导热磁基体10的材料为为高导热强磁铁，例如钕磁铁。散热肋片20为高导热磁性物质，例如铁、镍等。进一步地，散热肋片20的抵靠导热磁基体10的一端设置有磁性斜面21，导热磁基体10的收容槽101的底面凸设有与散热肋片20对应的斜面凸起11，磁性斜面21抵靠于斜面凸起11。可以理解地，散热肋片20嵌入导热磁基体10的收容槽101中，并通过磁性斜面21与收容槽101内的斜面凸起11抵靠连接，由于磁力作用，磁性斜面21与斜面凸起11能够稳定贴合，无需传动部件。

本实施方式中，导热磁基体10为圆饼状，包括第一表面102及与第一表面102相对的第二表面103，第一表面102上开设有收容槽101。进一步地，散热肋片20的靠近磁性斜面21的一端开设有缺口22，散热肋片20通过缺口22抵靠转动轴23，且散热肋片20能够绕转动轴23旋转以实现散热肋片20的水平闭合状态与垂直扩展状态的切换，转动轴23的两端连接导热磁基体10，具体的，转动轴23的两端固定于导热磁基体10的收容槽101的侧壁104上。导热磁基体10的收容槽101的底面还设置有与散热肋片20对应的凹陷12，当散热肋片20处于水平闭合状态时，散热肋片20陷入凹陷12中，能够节省占用空间。

可以理解地，若干个散热肋片20可以并列排布形成一个或多个肋片组201，肋片组201通过转动轴23的两端固定到导热磁基体10上。肋片组201的组数可以根据导热磁基体10的尺寸而定，保证尽可能覆盖导热磁基体10的整个表面，以提高散热比表面积。本实施方式中，肋片组201的数量为四个，包括两个第一肋片组2011及两个第二肋片组2012，凹陷12位于收容槽101底面的中部位置，两个第一肋片组2011分别位于凹陷12的两侧，两个第二肋片组2012分别位于两个第一肋片组2011的远离凹陷12的一侧。

当散热肋片20由垂直扩展状态向水平闭合状态切换时，四个肋片组201均向靠近凹陷12的方向旋转，且相邻的两个肋片组交叉，以便于充分利用扩展的空间，保证最小的区域尽可能多的布置多组肋片组201。当散热肋片20由水平闭合状态向垂直扩展状态切换时，四个肋片组201均向远离凹陷12的方向旋转，以实现增大散热比表面积。本实施方式中，散热肋片20的磁性斜面21与收容槽101内的斜面凸起11的连接处为倾斜度大于45度的斜面，且斜面的法向与散热肋片20由水平闭合状态向垂直扩展状态切换时的旋转方向相反，以此增加导热磁基体10与散热肋片20之间磁吸的稳定性。

本发明提供的电子设备的散热组件100，还包括基座50，基座50开设有贯穿的收容孔501，导热磁基体10收容于收容孔501内。可以理解地，基座50能够承载导热磁基体10、若干个散热肋片20、传动组件30及可移动盖板40，基座50用于将散热组件100固定至电子设备上。

传动组件30包括动力齿轮31、基体传动齿轮32及盖板传动齿轮33。动力齿轮31设置于可移动盖板40与基座50之间。基体传动齿轮32套设于导热磁基体10且与导热磁基体10通过螺纹连接，基体传动齿轮32与动力齿轮啮合31。盖板传动齿轮33设置于可移动盖板40与基座50之间，盖板传动齿轮33与基体传动齿轮32啮合。

具体的，动力齿轮31为散热组件100的动力源，由转子马达表面制作成斜齿轮带动基体传动齿轮32转动，基体传动齿轮32与导热磁基体10之间通过右旋螺纹连接，导热磁基体10与基座50之间通过左旋螺纹连接，以保证基体传动齿轮32和导热磁基体10形成反向运动。

可移动盖板40通过盖板传动齿轮33的转向调节实现关闭和打开，盖板传动齿轮33也由基体传动齿轮32带动旋转。由于盖板传动齿轮33的传动比较大，而可移动盖板40的移动距离有限，因此，当基体传动齿轮32位于低位时，基体传动齿轮32和盖板传动齿轮33是分离的，当动力齿轮31带动基体传动齿轮32转动并与导热磁基体10反方向运动且升高时碰到盖板传动齿轮后33才啮合传动，保证可移动盖板40扩展到最外侧时基体传动齿轮32也上升到最高处停止运动。

本发明提供的电子设备的散热组件100，传动组件30采用主动收放式传动结构，当不需要散热或温度较低时，可移动盖板40处于关闭状态，当温度过高或用户主动开启时，可移动盖板40处于打开状态，既美观又便携。并且，导热磁基体10与与电子设备的热源之间采用分体升降式结构，当可移动盖板40处于关闭状态时，导热磁基体10与热源隔离开来，减小热量往导热磁基体10的传递，避免设备表面局部过热。当可移动盖板40处于打开状态时，导热磁基体10与热源相贴合，以此来提高导热磁基体10的温度，从而提高散热肋片20的散热效率。

可以理解地，可移动盖板40可根据电子设备(例如手机)的外观进行设计，其底部刚好紧贴手机外壳。本实施方式中，可移动盖板40为圆形，且包括半圆形的第一盖板41及第二盖板42，当第一盖板41及第二盖板42向靠近彼此的方向运动时，可移动盖板40关闭，当第一盖板41及第二盖板42向远离彼此的方向运动时，可移动盖板40打开。具体的，可移动盖板40采用两个相对的盖板传动齿轮33保证传动稳定性，同时对可移动盖板40起到固定的作用。基座50上有相应的固定螺钉51，其外围形状可根据具体结构变化。由于动力齿轮31和基体传动齿轮32、盖板传动齿轮33之间存在轴向位移，因此，均采用斜齿轮进行啮合及传动。

对本实施例提供的电子设备的散热组件100的散热肋片处于垂直扩展状态时的散热比表面积进行初步估算：假设导热磁基体10的直径为25mm，散热肋片组201共4个，散热肋片20与导热磁基体10连接处的斜面的倾斜角度为50度，则中间两个为第一肋片组，且散热肋片尺寸为5mm×2mm×0.5mm，每组21片，则△S1＝1251.6mm²；另外两个为第二肋片组，散热肋片尺寸为4mm×2mm×0.5mm，每组16片，则△S2＝793.6mm²；且当散热肋片处于垂直扩展状态时，导热磁基体10会漏出三排安装凹槽，安装凹槽位于每相邻的两个肋片组之间，中间凹槽尺寸为4.25mm×2mm×0.5mm，共18个，两侧凹槽尺寸为2mm×2mm×0.5mm，共32个，则△S3＝658.4mm²。则增加的散热表面积S总＝△S1+△S2+△S3＝2703.6mm²，假设散热肋片效率为0.95，则等效换热面积为2568.4mm²，提高了散热比表面积，提高了散热效率。

请一并参阅图7及图8，本发明还提供一种电子设备的散热装置200，包括热管211及上述任意一项所述的电子设备的散热组件100。热管211的一端抵靠电子设备的主热源芯片212(例如SOC芯片)，散热组件100抵靠热管211的另一端。具体的，热管211是一种高效的两相液冷散热手段，当量导热系数是高导热金属的几十上百倍，其传热方式可以简化为一维定向传热。因此，将手机的主要发热源SOC直接贴近热管211，并由热管211将热量传递至散热组件100下方(即导热磁基体10)，并将SOC摆在尽可能靠近散热组件100的一侧来提高散热效率。

进一步地，本发明还提供的电子设备的散热装置200还包括磁流体回路213，磁流体回路213抵靠电子设备的分布热源芯片214，散热组件100抵靠磁流体回路213，即导热磁基体10抵靠磁流体回路213。可以理解地，除了主热源芯片212外，电子设备的主板区域还存在许多分布热源芯片214，例如：电源管理芯片、充电芯片等，这些芯片分布相对分散，热量不便于收集，为此采用了磁流体回路213，磁流体回路213为一种无泵驱动的流体循环回路，其动力源为外接磁场，内部填充温敏性磁流体，通过温差来驱动流体定向运动。而散热组件100中的导热磁基体10正好是强磁性永磁铁，可以为磁流体回路213提供循环动力。该回路由导磁管和搀有纳米级磁性分子的冷却液组成，并将磁流体回路213抵靠分布热源芯片214，当分布热源芯片214发热并将热量传递到磁流体回路213中的磁流体时，温敏性磁流体因磁化程度降低、回路内的受力不平衡导致流体发生定向流动，进而带动热流体向散热组件100流动，形成一种定向集热的特性。

本发明提供的电子设备的散热装置200，热管211用于实现最主要发热源(即主热源芯片212)的短距离高速热传递，而磁流体回路213能够实现复杂多热源(即分布热源芯片214)的远距离回路定向热传输，传热回路采用磁控回路和热管相结合的方式，热管保证近距离的高效传热，磁控回路能够定向收集分布式热源的热量，实现了热量的定向传输，进一步提高了散热效率，散热装置200适用于高功耗轻薄设备的高效散热，例如高性能游戏手机、游戏本等。

对本实施例提供的电子设备的散热装置200的散热效果进行初步估算：热管211的设计温差为3℃，假设SOC重载场景下芯片表面温度70℃，在未装载该散热装置前，主板投影部位设备的表面平均温度为45℃，室温25℃环境下，换热温差为20℃。假设热源芯片与热管间的温差为5℃，热管到导热磁基体的温差为2℃，则散热肋片与环境的换热温差为35℃，则散热肋片的当量换热面积S＝S总×(35/20)＝4495mm²。假设正反面主要热源区域的平均温度都为45℃，面积为手机表面积的三分之一约为10000mm²，装载该散热装置后散热能力增强了1.45倍，能有效降低热点温度4～6℃左右，大幅提高了重载场景下芯片运行的稳定性。

进一步地，散热组件100的导热磁基体10与热管211、磁流体回路213之间填充有液态金属。导热磁基体10的底部与集热回路的接触面填充液态金属，能够有效的降低界面热阻，且由于导热磁基体10对液态金属的吸附力，在散热肋片20处于水平闭合状态时，液态金属与底部热源相分离，减少热量往散热组件100的传递。

本发明还提供一种电子设备300，包括壳体301上述实施例所述的电子设备的散热装置200。具体的，壳体301开设有通孔302，散热装置200固定于壳体301的内壁3011，且散热装置内200的散热组件100嵌设于通孔302内，即散热组件100内嵌入手机，既美观又方便携带。可以理解，本发明提供的电子设备可以为，但不限于手机、平板电脑、笔记本电脑等，本发明提供的电子设备的散热组件100的所有实施例均适用于本发明提供的电子设备的散热装置、电子设备，且均能够达到相同或相似的有益效果。

综上，相比于现有技术，本发明提供的电子设备的散热组件100、装置200及电子设备300，具有如下优势：

1.区别于现有的被动散热方案，都是通过增强导热系数达到均温的效果，对手机整体的散热效率提升不大，本发明通过散热肋片扩展的方式增加等效换热比表面积，以此增大设备的换热效率。

2.目前主动式散热装置需要持续的电量消耗，且携带不方便，但本发明只在可移动盖板打开和关闭阶段消耗少许的电能，即可达到散热目的，且内置到设备中，方便使用。

3.传统的均热板、热管只能实现大面积或短距离的均热效果，本发明将磁流体回路作为定向集热回路，能够适应复杂分布式热源的散热需求。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电子设备的散热组件，其特征在于，包括导热磁基体、若干个散热肋片、传动组件及可移动盖板；所述导热磁基体开设有收容槽，所述若干个散热肋片的一端抵靠所述导热磁基体，所述可移动盖板盖设于所述导热磁基体上，所述传动组件用于带动所述可移动盖板移动从而实现所述可移动盖板的打开及关闭；

当所述可移动盖板关闭时，所述散热肋片处于水平闭合状态，所述散热肋片收容于所述收容槽内；当所述可移动盖板打开时，所述导热磁基体的磁吸力使所述散热肋片处于垂直扩展状态，进而使电子设备的热量能够通过所述导热磁基体及处于垂直扩展状态的若干个散热肋片进行散热。

2.如权利要求1所述的电子设备的散热组件，其特征在于，所述散热肋片抵靠所述导热磁基体的一端设置有磁性斜面，所述导热磁基体的收容槽的底面凸设有与所述散热肋片对应的斜面凸起，所述磁性斜面抵靠于所述斜面凸起。

3.如权利要求2所述的电子设备的散热组件，其特征在于，所述散热肋片的靠近所述磁性斜面的一端开设有缺口，所述散热肋片通过所述缺口抵靠转动轴，且所述散热肋片能够绕所述转动轴旋转以实现所述散热肋片的水平闭合状态与垂直扩展状态的切换，所述转动轴的两端连接所述导热磁基体。

4.如权利要求1所述的电子设备的散热组件，其特征在于，所述导热磁基体的收容槽的底面还设置有与所述散热肋片对应的凹陷，当所述散热肋片处于水平闭合状态时，所述散热肋片陷入所述凹陷中。

5.如权利要求1所述的电子设备的散热组件，其特征在于，还包括基座，所述基座开设有贯穿的收容孔，所述导热磁基体收容于所述收容孔内。

6.如权利要求5所述的电子设备的散热组件，其特征在于，所述传动组件包括动力齿轮、基体传动齿轮及盖板传动齿轮；所述动力齿轮设置于所述可移动盖板与所述基座之间；所述基体传动齿轮套设于所述导热磁基体且与所述导热磁基体通过螺纹连接，所述基体传动齿轮与所述动力齿轮啮合；所述盖板传动齿轮设置于所述可移动盖板与所述基座之间，所述盖板传动齿轮与所述基体传动齿轮啮合。

7.一种电子设备的散热装置，其特征在于，包括热管及如1-6任意一项所述的电子设备的散热组件，所述热管的一端抵靠电子设备的主热源芯片，所述散热组件抵靠所述热管的另一端。

8.如权利要求7所述的电子设备的散热装置，其特征在于，还包括磁流体回路，所述磁流体回路抵靠所述电子设备的分布热源芯片，所述散热组件抵靠所述磁流体回路。

9.如权利要求8所述的电子设备的散热装置，其特征在于，所述散热组件的导热磁基体与所述热管、所述磁流体回路之间填充有液态金属。

10.一种电子设备，其特征在于，包括壳体及如权利要求7-9任意一项所述的电子设备的散热装置，所述壳体开设有通孔，所述散热装置固定于所述壳体的内壁，所述散热装置内的散热组件嵌设于所述通孔内。