CN113811164A - 滚珠直流驱动散热器 - Google Patents

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Abstract

滚珠驱动罩，电极1，电极2，电极导线1，电极导线2，永磁体1，永磁体2构成直流驱动单元。永磁体1，永磁体2顺向相对，形成相对于电极1和电极2之间的滚珠中的电流正交的磁场，产生沿着滚珠通道2的驱动力，驱动滚珠在滚珠通道2及滚珠通道1内流动；滚珠通道2及滚珠通道1内可以在金属滚珠之间充满液体，也可以塞满金属滚珠。随着金属滚珠在滚珠通道1滚珠通道2的流动，金属滚珠和散热块底座，散热块上盖进行热交换，从而使热量在散热块底座，散热块上盖之间均衡分布。本发明具有以下特点：电极之间通过金属滚珠导通，并产生使其流动的驱动力；散热是由金属滚珠完成，金属散热，散热密度高；金属滚珠是常用商品，价格低廉。

Description

滚珠直流驱动散热器
(一)技术领域
本发明涉及散热器件，特别是电子线路中对芯片进行散热的器件。
(二)背景技术
随着电子芯片性能的提升和尺寸的微型化，电子芯片呈现出越来越高的热流密度。电子芯片的平均热流密度达到500W/cm2，局部热点热流密度超过1000W/cm2，而传统风冷散热已经达到极限(＜1W/cm2)。而芯片温度的控制至关重要，对于稳定持续工作的电子芯片，温度过高会导致芯片损坏。在70～80℃内，单个电子元件的温度每升高1℃，系统可靠性降低5％。大多数的电子设备失效形式都是温度过高引起的。因此，为保证芯片工作的可靠性和稳定性，发展新型高效的散热技术成为迫切需求。
为了解决这个问题业界推出了多种芯片散热方法。主要可以分为主动式散热与被动式散热，主动式散热主要包括强制对流散热、蒸汽压缩制冷及热电制冷等，被动式散热主要包括自然对流散热、热管冷却和相变储热散热。
被动散热方式，其散热效率偏低，很难适应现代功率芯片散热的需求。主动散热方式中的蒸汽压缩制冷及热电制冷等，因为结构复杂，价格昂贵，只能适应高档芯片的散热需求，并不能一般芯片散热中普及。
针对此局限，业内采用液态金属散热方法提高散热效率。
比如：专利号为：201710047531X的名为《液态金属散热器》专利。此专利提供了一种液态金属散热器，包括散热板和电磁泵，所述散热板内形成有至少一个用于安装电磁泵的容纳腔和至少一条穿过所述电磁泵并经过至少一个热源的封闭的液态金属流道，其特征在于所述液态金属流道的与热源对应的部分由多个并行的小流道构成。
专利号为：2017104747686的名为《一种液态金属散热器》专利。此专利提供一种液态金属散热器，包括：热量传导模块和散热模块，所述散热模块由石墨制成；其中，所述散热模块包括散热器主体以及多块散热器肋片，所述多块散热器肋片设置于所述散热器主体外表面；所述散热器主体内部中空，且对应构成一个散热器空腔，所述散热器空腔由液态金属和石墨的混合物填充，所述热量传导模块连入所述散热器主体内部。本发明提出的液态金属散热器，通过将散热器的材质替换为石墨，利用石墨的耐腐蚀特性延长了散热器的寿命，并且石墨的导热能力是铜的2到3倍，故使用石墨材质构成的散热器的散热性能更佳。
液态金属散热存在以下不足：
1.一般的合金金属其熔点还是高于常温，在这样的温度下运行的芯片特别是图像采集芯片性能很难得到保证。常温下的液态金属稼，铯，铟及其合金的价格非常昂贵，摄氏零度附近的液态金属只有水银，水银却是有毒金属，也属于贵重金属。
2.液态金属传热密度还是普遍小于固态金属。
(三)发明内容
针对以上不足，本发明把散热块中开有供金属滚珠流动的通道，通道的一部分施加磁场及在金属滚珠中施加正交的电流。根据物理学电动机原理，金属滚珠将会在通道中循环流动，从而使得热量在散热块中均衡分布。
本发明的目的就是：在液态金属散热器中利用金属滚珠取代液态金属，通过电磁驱动金属滚珠在散热块金属滚珠通道中流动，从而达到快速散热的目的。
本发明的目的是这样实现的：
滚珠驱动罩，电极1，电极2，电极导线1，电极导线2，永磁体1，永磁体2构成直流驱动单元。
永磁体1，永磁体2顺向相对，以便在滚珠驱动罩，电极1组成的滚珠通道2中形成相对于电极1和电极2之间的滚珠中的电流正交磁场，产生沿着滚珠通道2的驱动力，驱动滚珠在滚珠通道2及滚珠通道1内流动；滚珠通道2及滚珠通道1内可以在金属滚珠之间充满液体，也可以塞满金属滚珠。
随着金属滚珠在滚珠通道1滚珠通道2的流动，金属滚珠和散热块底座，散热块上盖进行热交换，从而使热量在散热块底座，散热块上盖之间均衡分布。
(四)附图说明
本发明的具体结构由以下的实施方式及其附图给出：
附图1是本发明的隐藏上盖、永磁体及连接螺丝的结构轴侧图、附图2是本发明的结构轴侧图、附图3是本发明的主视图、附图4是本发明附图1中B-B剖视图、附图5是左侧视图、附图6是附图5中A-A剖视图。
其中(1)散热块底座、(2)底座螺丝孔、(3)滚珠通道1、(4)金属滚珠、(5)滚珠驱动罩、(6)电极导线1、(7)电极导线2、(8)电极1、(9)电极2、(10)永磁体1、(11)永磁体2、(12)散热块上盖、(13)固定螺丝、(14)滚珠通道2。
参照附图1：散热块底座(1)及散热块上盖(12)内都布置有滚珠通道(3)，滚珠通道1(3)内布置有金属滚珠(4)；滚珠驱动罩(5)中内置滚珠通道2(14)，和滚珠通道(3)联通，让金属滚珠(4)在其中滑动。
参照附图2：散热块底座(1)散热块上盖(12)由固定螺丝(13)连接在一起，并使滚珠通道1(3)对外保持密封。
参照附图4：滚珠驱动罩(5)，电极1(8)，电极2(9)，电极导线1(6)，电极导线2(7)，永磁体1(10)，永磁体2(11)构成直流驱动单元。永磁体1(10)，永磁体2(11)顺向相对，以便在滚珠驱动罩(5)，电极1(8)组成的滚珠通道2(14)中形成相对于电极1(8)和电极2(9)之间的滚珠(4)中的电流正交，产生沿着滚珠通道2(14)的驱动力，驱动滚珠(4)在滚珠通道2(14)及滚珠通道1(3)内流动；滚珠通道2(14)及滚珠通道1(3)内可以在金属滚珠(4)之间充满液体，也可以只是塞满金属滚珠(4)。
以上附图只是为了叙述方便，采用单通道滚珠通道，根据需求也可以采用多通道滚珠通道散热。
本发明不限于应用在电子电路芯片的散热上，也可应用在制冷，加热，取暖及其他涉及散热的场合。
(五)具体实施方式
按照附图及附图说明安装：
(1)散热块底座、(2)底座螺丝孔、(4)金属滚珠、(5)滚珠驱动罩、(6)电极导线1、(7)电极导线2、(8)电极1、(9)电极2、(10)永磁体1、(11)永磁体2、(12)散热块上盖、(13)固定螺丝。
本发明的工作过程如下：
1.滚珠驱动罩(5)，电极1(8)，电极2(9)，电极导线1(6)，电极导线2(7)，永磁体1(10)，永磁体2(11)构成直流驱动单元。
2.永磁体1(10)，永磁体2(11)顺向相对，以便在滚珠驱动罩(5)，电极1(8)组成的滚珠通道2(14)中形成相对于电极1(8)和电极2(9)之间的滚珠(4)中的电流正交磁场，产生沿着滚珠通道2(14)的驱动力，驱动滚珠(4)在滚珠通道2(14)及滚珠通道1(3)内流动；滚珠通道2(14)及滚珠通道1(3)内可以在金属滚珠(4)之间充满液体，也可以塞满金属滚珠(4)。
3.随着金属滚珠(4)在滚珠通道1(3)滚珠通道2(14)的流动，金属滚珠(4)和散热块底座(1)，散热块上盖(12)进行热交换，从而使热量在散热块底座(1)，散热块上盖(12)之间均衡分布。
本发明和现有液态金属散热器相比具有以下特点：
1.电极之间通过金属滚珠(4)导通，并产生使其流动的驱动力。
2.散热是由金属滚珠(4)完成，金属散热，散热密度高。
3.金属滚珠(4)是常用商品，价格低廉。

Claims (3)

1.一种电子芯片散热器，其特征是该散热器有：
散热块底座(1)、底座螺丝孔(2)、滚珠通道1(3)、金属滚珠(4)、滚珠驱动罩(5)、电极导线1(6)、电极导线2(7)、(电极1(8)、电极2(9)、永磁体1(10)、永磁体2(11)、散热块上盖(12)、固定螺丝(13)、滚珠通道2(14)；
散热块底座(1)及散热块上盖(12)内都布置有滚珠通道(3)，滚珠通道1(3)内布置有金属滚珠(4)；
滚珠驱动罩(5)中内置滚珠通道2(14)，和滚珠通道(3)联通，让金属滚珠(4)在其中滑动；
散热块底座(1)散热块上盖(12)由固定螺丝(13)连接在一起，并使滚珠通道1(3)对外保持密封；
滚珠驱动罩(5)，电极1(8)，电极2(9)，电极导线1(6)，电极导线2(7)，永磁体1(10)，永磁体2(11)构成直流驱动单元；
永磁体1(10)，永磁体2(11)顺向相对，以便在滚珠驱动罩(5)，电极1(8)组成的滚珠通道2(14)中形成相对于电极1(8)和电极2(9)之间的滚珠(4)中的电流正交，产生沿着滚珠通道2(14)的驱动力，驱动滚珠(4)在滚珠通道2(14)及滚珠通道1(3)内流动。
2.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：滚珠通道2(14)及滚珠通道1(3)内在金属滚珠(4)之间充满液体。
3.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于：滚珠通道2(14)及滚珠通道1(3)内塞满金属滚珠(4)。
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