CN114667038A - 一种小型化压电风冷闭环控制散热架构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于高功率密度密闭机箱的压电风冷散热领域，具体涉及一种小型化压电风冷闭环控制散热架构，包括压电风冷散热组件、闭环控制组件、密闭组件、标准VPX组件。本发明提供了一种高密度压电风冷闭环控制散热架构，通过压电风冷组件、闭环控制组件、密闭组件等可以实现对密集型、高功耗的标准VPX机箱的高效散热，且兼顾密封性、电磁屏蔽性能和小型化设计。实现了对整个架构的风冷闭环控制，具备环控能力。
Description
技术领域
本发明属于高功率密度密闭机箱的压电风冷散热领域，具体涉及一种小型化压电风冷闭环控制散热架构。
背景技术
随着电子技术的快速发展，军用电子设备不断向小型化、智能化方向发展，导致电子设备的功耗和发热量急剧增加。为了不影响电子产品正常工作，须将产生的热量迅速散发出去。传统的轴流风冷散热方式存在占用空间大、噪音大、不防尘、存在电磁干扰等问题。而压电风扇作为一种新型的风冷散热结构，可提供稳定的定向气流，具备体积小、噪音小、功耗低等特点，能够较好地应用于小型电子设备。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：为了解决上述问题，如何提供一种小型化压电风冷闭环控制散热架构。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一种小型化压电风冷闭环控制散热架构，其包括：压电风冷散热组件1、闭环控制组件2、密闭组件3、标准VPX组件4；
所述压电风冷散热组件1包括对扇式压电风扇模块5、风道机箱6、压电风扇屏蔽侧板7；所述对扇式压电风扇模块5嵌入式安装在风道机箱6侧壁；
所述闭环控制组件2包括压电风扇驱动模块8、温控模块9；
所述密闭组件3包括密闭壳体、穿墙密封连接器10；
所述标准VPX组件4包括纵向布置的第一VPX模块11和横向布置的第二VPX模块12；
其中，所述对扇式压电风扇模块5的叶片17平行于热流上升方向设置；
所述风道机箱6外侧设置有与叶片17偏摆方向一致的扇形散热翅片18和压电风扇模块安装凸台；所述压电风扇模块安装凸台上安装所述对扇式压电风扇模块5；
所述压电风扇屏蔽侧板7上设有进风口、出风口和聚风结构，用于实现口袋效应，提高风冷效果；
所述压电风扇驱动模块8内部设置有温度传感器，用于监测架构温度；所述压电风扇驱动模块8与温控模块9通过总线通讯，用于实现对叶片17的控制，根据测试温度调整对扇式压电风扇模块5的工作状态；对扇式压电风扇模块5的工作状态通过压电风扇驱动模块8上报给温控模块9，实现对整个散热架构的闭环控制；
所述密闭壳体包括面板14、上盖板15、下盖板16；所述面板14、上盖板15、下盖板16与风道机箱6配合形成整个架构外轮廓，且所述面板14、上盖板15、下盖板16与风道机箱6之间均设置屏蔽凸台和密封槽，用于实现电磁和环境的双重密封；
所述温控模块9位于风道机箱6内部，压电风扇驱动模块8位于机箱外部，两者之间通过穿墙密封连接器10连接，从而实现整个机箱内外的全密闭设计。
其中，所述对扇式压电风扇模块5的叶片17，设置为包括左右对称的两组叶片，两组叶片的偏摆方向相反，用以减少叶片引起的共振。
其中，所述风道机箱6内部采用隔舱设计，用于实现VPX模块贴壁设计，降低传导热阻。
其中，两个对扇式压电风扇模块5位于风道机箱6的左右两侧，采用嵌入式安装结构。
其中，每个对扇式压电风扇模块5的压电风扇包括14个不锈钢的叶片17，叶片17分成左右两组，每组包括7个叶片17；两组叶片17采取相反的摆动方向，用于减小叶片17向一个方向摆动产生的共振。
其中，对扇式压电风扇模块5的叶片17平行于热流上升方向放置，有利于提高对流换热效率。
其中，所述叶片17采取垂直方向安装。
其中，在风道机箱6左右侧壁设置了扇形散热翅片18，扇形散热翅片18方向设计成和叶片17偏摆方向一致的结构，便于叶片17的气流顺着气道上升，提高对流散热效率；风道机箱6两侧设置有压电风扇安装凸台，用于将对扇式压电风扇模块5固定在风道机箱6侧壁；
所述风道机箱6内部采用隔舱设计，可实现标准VPX组件4贴壁设计，降低传导热阻，使得模块内部的热量快速传导至机箱外侧，然后通过左右侧的对扇式压电风扇模块5实现对流强化散热。
其中，在对扇式压电风扇模块5的外侧设计有压电风扇屏蔽侧板7，压电风扇屏蔽侧板7的进风口和出风口均为矩形长条形开孔；在叶片17顶端20mm范围内采用封闭结构，实现聚风效果，通过口袋效应提高风冷散热效果。
其中，所述风道机箱6内部设置11个标准VPX模块，其中9个第一VPX模块11纵向布局，2个第二VPX模块12横向布局；充分利用有限的空间，放置多个VPX模块；且横向放置的2个第二VPX模块12直接与风道机箱6侧壁贴合，迅速将热量传递至机箱外部翅片；
纵向放置的9个第一VPX模块11与风道机箱6内部隔板贴合，减小传导热阻；整个机箱布局紧凑，热阻较小，可实现小型化、低热阻的设计，再通过风道机箱6外部的对扇式压电风扇模块5，实现强化对流散热。
(三)有益效果
与现有技术相比较，本发明具备如下有益效果：
(1)本发明提供的小型化压电风冷闭环控制散热架构，采用嵌入式压电风扇对扇结构，在不增加设备体积的情况下，实现了对目标的高效、稳定、低噪音散热。
(2)本发明提供的小型化压电风冷闭环控制散热架构，通过温控模块可实现对压电风扇的闭环控制，实现状态的控制和健康管理上报。
(3)本发明提供的小型化压电风冷闭环控制散热架构，VPX模块布局合理、紧凑，实现了高度集成、高功率密度的有效散热。
(4)本发明提供的小型化压电风冷闭环控制散热架构，实现了电磁密封和环境密封设计。
附图说明
图1为本发明技术方案结构示意图。
图2为本发明提供的小型化压电风冷闭环控制散热架构示意图；
图3为本发明提供的压电风冷散热组件结构示意图；
图4为本发明提供的压电风扇屏蔽侧板结构示意图；
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
为解决上述技术问题，本发明提供一种小型化压电风冷闭环控制散热架构，如图1-图4所示，其包括：压电风冷散热组件1、闭环控制组件2、密闭组件3、标准VPX组件4；
所述压电风冷散热组件1包括对扇式压电风扇模块5、风道机箱6、压电风扇屏蔽侧板7；所述对扇式压电风扇模块5嵌入式安装在风道机箱6侧壁；
所述闭环控制组件2包括压电风扇驱动模块8、温控模块9；
所述密闭组件3包括密闭壳体、穿墙密封连接器10；
所述标准VPX组件4包括纵向布置的第一VPX模块11和横向布置的第二VPX模块12；
其中，所述对扇式压电风扇模块5的叶片17平行于热流上升方向设置；
所述风道机箱6外侧设置有与叶片17偏摆方向一致的扇形散热翅片18和压电风扇模块安装凸台；所述压电风扇模块安装凸台上安装所述对扇式压电风扇模块5；
所述压电风扇屏蔽侧板7上设有进风口、出风口和聚风结构，用于实现口袋效应，提高风冷效果；
所述压电风扇驱动模块8内部设置有温度传感器，用于监测架构温度；所述压电风扇驱动模块8与温控模块9通过总线通讯，用于实现对叶片17的控制，根据测试温度调整对扇式压电风扇模块5的工作状态；对扇式压电风扇模块5的工作状态通过压电风扇驱动模块8上报给温控模块9，实现对整个散热架构的闭环控制；
所述密闭壳体包括面板14、上盖板15、下盖板16；所述面板14、上盖板15、下盖板16与风道机箱6配合形成整个架构外轮廓，且所述面板14、上盖板15、下盖板16与风道机箱6之间均设置屏蔽凸台和密封槽，用于实现电磁和环境的双重密封；
所述温控模块9位于风道机箱6内部，压电风扇驱动模块8位于机箱外部，两者之间通过穿墙密封连接器10连接，从而实现整个机箱内外的全密闭设计。
其中，所述对扇式压电风扇模块5的叶片17，设置为包括左右对称的两组叶片，两组叶片的偏摆方向相反，用以减少叶片引起的共振。
其中，所述风道机箱6内部采用隔舱设计，用于实现VPX模块贴壁设计，降低传导热阻。
其中，两个对扇式压电风扇模块5位于风道机箱6的左右两侧，采用嵌入式安装结构。
其中，每个对扇式压电风扇模块5的压电风扇包括14个不锈钢的叶片17，叶片17分成左右两组，每组包括7个叶片17；两组叶片17采取相反的摆动方向，用于减小叶片17向一个方向摆动产生的共振。
其中，对扇式压电风扇模块5的叶片17平行于热流上升方向放置，有利于提高对流换热效率。
其中，所述叶片17采取垂直方向安装。
其中，在风道机箱6左右侧壁设置了扇形散热翅片18，扇形散热翅片18方向设计成和叶片17偏摆方向一致的结构，便于叶片17的气流顺着气道上升，提高对流散热效率；风道机箱6两侧设置有压电风扇安装凸台，用于将对扇式压电风扇模块5固定在风道机箱6侧壁；
所述风道机箱6内部采用隔舱设计，可实现标准VPX组件4贴壁设计，降低传导热阻，使得模块内部的热量快速传导至机箱外侧，然后通过左右侧的对扇式压电风扇模块5实现对流强化散热。
其中，在对扇式压电风扇模块5的外侧设计有压电风扇屏蔽侧板7，压电风扇屏蔽侧板7的进风口和出风口均为矩形长条形开孔；在叶片17顶端20mm范围内采用封闭结构，实现聚风效果，通过口袋效应提高风冷散热效果。
其中，所述风道机箱6内部设置11个标准VPX模块，其中9个第一VPX模块11纵向布局，2个第二VPX模块12横向布局；充分利用有限的空间，放置多个VPX模块；且横向放置的2个第二VPX模块12直接与风道机箱6侧壁贴合，迅速将热量传递至机箱外部翅片；
纵向放置的9个第一VPX模块11与风道机箱6内部隔板贴合，减小传导热阻；整个机箱布局紧凑，热阻较小，可实现小型化、低热阻的设计，再通过风道机箱6外部的对扇式压电风扇模块5，实现强化对流散热。
压电风扇驱动模块8位于机箱外侧，每组压电风扇配有一个独立的驱动模块。在驱动模块内部设计有温度传感器，可监测机箱外侧温度。温度控制模块位于机箱内部，压电风扇驱动模块8与温控模块9通过RS485总线通讯，实现对压电风扇叶片17的控制，根据测试温度调整风扇工作状态。例如，在30℃以下关闭压电风扇，30℃以上开启压电风扇。当测试温度值高于某一设定值时，执行高温报警命令。压电风扇的工作状态会实时上报给温度控制模块，实现闭环控制。
密闭壳体13包括风道机箱6、面板14、上盖板15、下盖板16。各壳体之间均设置屏蔽凸台和密封槽，屏蔽凸台可提高电磁屏蔽效果，密封槽内采用双层复合密封条，可实现电磁和环境的双重密封。温控模块9与压电风扇驱动模块8之间通过防水穿墙密封连接器10连接，可实现整个机箱内外的全密闭设计。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种小型化压电风冷闭环控制散热架构，其特征在于，其包括：压电风冷散热组件(1)、闭环控制组件(2)、密闭组件(3)、标准VPX组件(4)；
所述压电风冷散热组件(1)包括对扇式压电风扇模块(5)、风道机箱(6)、压电风扇屏蔽侧板(7)；所述对扇式压电风扇模块(5)嵌入式安装在风道机箱(6)侧壁；
所述闭环控制组件(2)包括压电风扇驱动模块(8)、温控模块(9)；
所述密闭组件(3)包括密闭壳体、穿墙密封连接器(10)；
所述标准VPX组件(4)包括纵向布置的第一VPX模块(11)和横向布置的第二VPX模块(12)；
其中，所述对扇式压电风扇模块(5)的叶片(17)平行于热流上升方向设置；
所述风道机箱(6)外侧设置有与叶片(17)偏摆方向一致的扇形散热翅片(18)和压电风扇模块安装凸台；所述压电风扇模块安装凸台上安装所述对扇式压电风扇模块(5)；
所述压电风扇屏蔽侧板(7)上设有进风口、出风口和聚风结构，用于实现口袋效应，提高风冷效果；
所述压电风扇驱动模块(8)内部设置有温度传感器，用于监测架构温度；所述压电风扇驱动模块(8)与温控模块(9)通过总线通讯，用于实现对叶片(17)的控制，根据测试温度调整对扇式压电风扇模块(5)的工作状态；对扇式压电风扇模块(5)的工作状态通过压电风扇驱动模块(8)上报给温控模块(9)，实现对整个散热架构的闭环控制；
所述密闭壳体包括面板(14)、上盖板(15)、下盖板(16)；所述面板(14)、上盖板(15)、下盖板(16)与风道机箱(6)配合形成整个架构外轮廓，且所述面板(14)、上盖板(15)、下盖板(16)与风道机箱(6)之间均设置屏蔽凸台和密封槽，用于实现电磁和环境的双重密封；
所述温控模块(9)位于风道机箱(6)内部，压电风扇驱动模块(8)位于机箱外部，两者之间通过穿墙密封连接器(10)连接，从而实现整个机箱内外的全密闭设计。
2.如权利要求1所述的小型化压电风冷闭环控制散热架构，其特征在于，所述对扇式压电风扇模块(5)的叶片(17)，设置为包括左右对称的两组叶片，两组叶片的偏摆方向相反，用以减少叶片引起的共振。
3.如权利要求1所述的小型化压电风冷闭环控制散热架构，其特征在于，所述风道机箱(6)内部采用隔舱设计，用于实现VPX模块贴壁设计，降低传导热阻。
4.如权利要求1所述的小型化压电风冷闭环控制散热架构，其特征在于，两个对扇式压电风扇模块(5)位于风道机箱(6)的左右两侧，采用嵌入式安装结构。
5.如权利要求1所述的小型化压电风冷闭环控制散热架构，其特征在于，每个对扇式压电风扇模块(5)的压电风扇包括14个不锈钢的叶片(17)，叶片(17)分成左右两组，每组包括7个叶片(17)；两组叶片(17)采取相反的摆动方向，用于减小叶片(17)向一个方向摆动产生的共振。
6.如权利要求1所述的小型化压电风冷闭环控制散热架构，其特征在于，对扇式压电风扇模块(5)的叶片(17)平行于热流上升方向放置，有利于提高对流换热效率。
7.如权利要求1所述的小型化压电风冷闭环控制散热架构，其特征在于，所述叶片(17)采取垂直方向安装。
8.如权利要求1所述的小型化压电风冷闭环控制散热架构，其特征在于，在风道机箱(6)左右侧壁设置了扇形散热翅片(18)，扇形散热翅片(18)方向设计成和叶片(17)偏摆方向一致的结构，便于叶片(17)的气流顺着气道上升，提高对流散热效率；风道机箱(6)两侧设置有压电风扇安装凸台，用于将对扇式压电风扇模块(5)固定在风道机箱(6)侧壁；
所述风道机箱(6)内部采用隔舱设计，可实现标准VPX组件(4)贴壁设计，降低传导热阻，使得模块内部的热量快速传导至机箱外侧，然后通过左右侧的对扇式压电风扇模块(5)实现对流强化散热。
9.如权利要求1所述的小型化压电风冷闭环控制散热架构，其特征在于，在对扇式压电风扇模块(5)的外侧设计有压电风扇屏蔽侧板(7)，压电风扇屏蔽侧板(7)的进风口和出风口均为矩形长条形开孔；在叶片(17)顶端20mm范围内采用封闭结构，实现聚风效果，通过口袋效应提高风冷散热效果。
10.如权利要求1所述的小型化压电风冷闭环控制散热架构，其特征在于，所述风道机箱(6)内部设置11个标准VPX模块，其中9个第一VPX模块(11)纵向布局，2个第二VPX模块(12)横向布局；充分利用有限的空间，放置多个VPX模块；且横向放置的2个第二VPX模块(12)直接与风道机箱(6)侧壁贴合，迅速将热量传递至机箱外部翅片；
纵向放置的9个第一VPX模块(11)与风道机箱(6)内部隔板贴合，减小传导热阻；整个机箱布局紧凑，热阻较小，可实现小型化、低热阻的设计，再通过风道机箱(6)外部的对扇式压电风扇模块(5，实现强化对流散热。
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2022
- 2022-03-23 CN CN202210291448.8A patent/CN114667038B/zh active Active
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|---|---|
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