CN115064509A - 一种具有散热结构的光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有散热结构的光模块，涉及光模块散热的技术领域，包括外置散热架、水冷机构、清扫机构、平移机构，且水冷机构、清扫机构、平移机构设于外置散热架的内部。水冷机构中的散热管设于光模块主板芯片上方，配合散热架中的散热扇共同使用，能增强散热的效率；清扫机构中的上清扫滚刷和下清扫滚刷，同时对散热管和芯片表面进行清扫，可以提高热交换的效率；清扫机构中的清扫架沿着曲线轨道中的正弦曲线的轨迹移动，能提高上清扫滚刷和下清扫滚刷的利用率；平移机构驱使清扫机构平移，故上清扫滚刷和下清扫滚刷能朝不同方向对散热管和芯片表面进行清扫，使清扫更为彻底。

Description

一种具有散热结构的光模块
技术领域
本发明涉及光模块散热的技术领域，特别涉及一种具有散热结构的光模块。
背景技术
光模块是进行光电和电光转换的光电子器件。光模块的发送端把电信号转换为光信号，接收端把光信号转换为电信号。光模块的内置主板上有芯片，在工作时芯片会散发热量，将影响工作效率。
公开(公告)号为CN214375421U的中国实用新型专利提供一种具有散热结构的光模块，属于光模块技术领域，该具有散热结构的光模块包括外壳，所述外壳的一端固定连接有接收端，所述接收端的一侧开设有接线端口，所述外壳的内壁固定连接有主芯片，所述主芯片的外表面固定连接有石墨烯微片，所述石墨烯微片的下表面固定连接有散热板，所述外壳远离接收端的一侧开设有接线槽，所述主芯片的一端固定连接有连接头，所述外壳两侧的上端均开设有上端滑槽，所述外壳两侧的底端均开设有下端滑槽，所述上端滑槽的内部设置有上端滑块。该具有散热结构的光模块通过石墨烯微片和散热板使光模块内部的热量传导出，散热效果好，使光模块内部元器件可以正常运行。
但是该方案采用自然散热，效率低下。同时采用风扇散热的方式也存在内部芯片容易积灰，影响散热效果的问题。
发明内容
针对上述技术问题本发明采用的技术方案为：一种具有散热结构的光模块，包括外置散热架、水冷机构、清扫机构、平移机构，所述的水冷机构、清扫机构、平移机构设于外置散热架的内部；所述的外置散热架包括底板、机壳和光模块主板；所述的水冷机构包括冷却液泵；所述的清扫机构包括平移滑轨、曲线轨道、中置架、齿条和挤压块；所述的平移机构包括拨动架、往复丝杆；所述的底板设有水冷散热通道，水冷散热通道用于散热，所述的机壳安装于底板上方，光模块主板固定设于底板的上表面，冷却液泵固定设于光模块主板的上表面，所述的机壳的下表面固定设有齿条；所述的平移滑轨有两根，两根平移滑轨分布在光模块主板的两侧，且平移滑轨固定设于底板上表面，平移滑轨上滑动设有曲线轨道，曲线轨道的轨道为正弦曲线，曲线轨道的端部与中置架固定连接，所述的中置架与往复丝杆形成螺纹配合，所述的挤压块用于挤压拨动架。
进一步的，所述的外置散热架还包括散热扇和石墨盖，所述机壳的侧面有四个小孔，散热扇固定设于机壳的小孔上，机壳的另一侧面设有散热口，石墨盖固定设于底板下表面。
进一步的，所述的水冷机构还包括散热管、连接管，散热管布于光模块主板的芯片上方，散热管的入口与水冷散热通道的出口连接，散热管的出口与冷却液泵的入口连接，冷却液泵的出口与连接管的入口连接，连接管的出口与水冷散热通道的入口连接。
进一步的，所述的清扫机构还包括电机、清扫丝杆、清扫丝杆架，中置架的中间部位固定设有电机，电机的转动轴穿透中置架的中间部位，且电机的转动轴与清扫丝杆的一端固定连接，清扫丝杆的另一端转动设于清扫丝杆架的中间部位，清扫丝杆架固定设于曲线轨道的另一端。
进一步的，所述的清扫机构还包括横移组件、清扫架、滑动齿轮、转动轴、加速齿轮、转动齿轮、上清扫滚刷、下清扫滚刷和同步带，所述的横移组件设于清扫架上，所述的清扫架的底部有圆台滑柱，圆台滑柱与曲线轨道形成滑动配合，转动轴的中间转动设于清扫架上，转动轴的两端分别固定设有滑动齿轮和加速齿轮，滑动齿轮与齿条形成齿轮啮合，加速齿轮与转动齿轮形成齿轮啮合，转动齿轮固定设于上清扫滚刷的端部，上清扫滚刷转动设于清扫架上，下清扫滚刷位于上清扫滚刷的下方，且下清扫滚刷转动设于清扫架上，下清扫滚刷和同步带的端部通过同步带连接，两个挤压块固定于清扫架侧壁上。
进一步的，所述的横移组件包括螺母头、滑杆、自适应弹簧，所述的清扫丝杆与螺母头形成螺纹配合，螺母头滑动设于清扫架的中间小孔中，横移组件的两侧有滑杆，滑杆与清扫架的凸台形成滑动配合，自适应弹簧贯穿于滑杆，自适应弹簧的一端与螺母头固定连接，滑杆的另一端与清扫架的凸台固定连接。
进一步的，所述的平移机构包括支撑架、垂直导柱、复位弹簧、平移齿条、平移齿轮、单向机构和往复丝杆架，所述的支撑架固定设于底板的上表面，垂直导柱固定设于支撑架上，复位弹簧贯穿于垂直导柱，复位弹簧的一端与支撑架固定连接，复位弹簧的另一端与拨动架固定连接，平移齿条固定于拨动架侧壁，平移齿条与平移齿轮形成齿轮啮合，平移齿轮与单向机构的外圈固定连接，往复丝杆的端部与单向机构的内圈固定连接，往复丝杆转动设于往复丝杆架上，往复丝杆架固定设于底板上表面。
本发明与现有技术相比的有益效果是：(1)本发明的散热管设于光模块主板芯片上方，配合散热扇的使用，能增强散热的效率；(2)本发明的上清扫滚刷和下清扫滚刷，同时对散热管和芯片表面进行清扫，提高热交换的效率；(3)本发明的清扫架沿着曲线轨道中的正弦曲线的轨迹移动，故能提高上清扫滚刷和下清扫滚刷的利用率；(4)本发明的平移机构驱使清扫机构平移，故上清扫滚刷和下清扫滚刷能朝不同方向对散热管和芯片表面进行清扫，使清扫更为彻底。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的爆炸结构示意图。
图3为本发明水冷机构结构示意图。
图4为本发明清扫机构结构示意图。
图5为图4中A处局部放大示意图。
图6为图4中B处局部放大示意图。
图7为本发明清扫架安装剖面结构示意图。
附图标号：1-外置散热架；2-水冷机构；3-清扫机构；4-平移机构；101-底板；1011-水冷散热通道；102-机壳；1021-散热口；103-散热扇；104-石墨盖；105-光模块主板；201-散热管；202-冷却液泵；203-连接管；301-平移滑轨；302-曲线轨道；303-中置架；304-电机；305-清扫丝杆；306-清扫丝杆架；307-横移组件；3071-螺母头；3072-滑杆；3073-自适应弹簧；308-清扫架；3081-圆台滑柱；309-滑动齿轮；310-转动轴；311-加速齿轮；312-齿条；313-转动齿轮；314-上清扫滚刷；315-下清扫滚刷；316-同步带；317-挤压块；401-支撑架；402-垂直导柱；403-复位弹簧；404-拨动架；405-平移齿条；406-平移齿轮；407-单向机构；408-往复丝杆；409-往复丝杆架。
具体实施方式
在本发明以下的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明以下的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“设于”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图和示例性实施例对本发明作进一步地描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。此外，如果已知技术的详细描述对于示出本发明的特征是不必要的，则将其省略。
如图1、图2和图4所示，一种具有散热结构的光模块，包括外置散热架1、水冷机构2、清扫机构3、平移机构4，所述的水冷机构2、清扫机构3、平移机构4设于外置散热架1的内部。
如图2和图3所示，外置散热架1还包底板101、机壳102、散热扇103和石墨盖104和光模块主板105，底板101设有水冷散热通道1011，水冷散热通道1011用于散热，机壳102安装于底板101上方，机壳102的侧面有四个小孔，散热扇103固定设于机壳102的小孔上，机壳102的另一侧面设有散热口1021，石墨盖104固定设于底板101下表面，光模块主板105固定设于底板101的上表面，光模块主板105两端分别设置光信号接口和电信号接口，且光模块主板105中间部位设置芯片，用于光信号和电信号的相互转换。
如图3所示，水冷机构2包括散热管201、冷却液泵202、连接管203，散热管201布于光模块主板105的芯片上方，散热管201的入口与水冷散热通道1011的出口连接，散热管201的出口与冷却液泵202的入口连接，冷却液泵202固定设于光模块主板105的上表面，冷却液泵202的出口与连接管203的入口连接，连接管203的出口与水冷散热通道1011的入口连接。
具体的，散热管201、连接管203和水冷散热通道1011内部布满冷却液，冷却液泵202运转提供冷却液的循环动力，散热管201带走光模块主板105芯片运行产生的热量，同时冷却液经过水冷散热通道1011，通过覆盖在水冷散热通道1011外的石墨盖104散去冷却液中的热量，使冷却液降温；散热扇103将空气抽入到本装置内部，并且空气从散热口1021流出，带走一部分光模块主板105芯片运行产生的热量，提高散热的效果。
如图4所示，清扫机构3包括平移滑轨301、曲线轨道302、中置架303、电机304、清扫丝杆305、清扫丝杆架306，平移滑轨301有两根，两根平移滑轨301分布在光模块主板105的两侧，且平移滑轨301固定设于底板101上表面，平移滑轨301上滑动设有曲线轨道302，曲线轨道302的轨道为正弦曲线，曲线轨道302的端部与中置架303固定连接，中置架303的中间部位固定设有电机304，电机304的转动轴穿透中置架303的中间部位，且电机304的转动轴与清扫丝杆305的一端固定连接，清扫丝杆305的另一端转动设于清扫丝杆架306的中间部位，清扫丝杆架306固定设于曲线轨道302的另一端。
如图3、图4和图7所示，清扫机构3还包括横移组件307、清扫架308、滑动齿轮309、转动轴310、加速齿轮311、齿条312、转动齿轮313、上清扫滚刷314、下清扫滚刷315、同步带316和挤压块317，横移组件307设于清扫架308上，清扫架308的底部有圆台滑柱3081，圆台滑柱3081与曲线轨道302形成滑动配合，转动轴310的中间转动设于清扫架308上，转动轴310的两端分别固定设有滑动齿轮309和加速齿轮311，滑动齿轮309与齿条312形成齿轮啮合，且滑动齿轮309与齿条312可相互平移滑动，齿条312固定设在机壳102的下表面，加速齿轮311与转动齿轮313形成齿轮啮合，转动齿轮313固定设于上清扫滚刷314的端部，上清扫滚刷314转动设于清扫架308上，下清扫滚刷315位于上清扫滚刷314的下方，且下清扫滚刷315转动设于清扫架308上，下清扫滚刷315和同步带316的端部通过同步带316连接，两个挤压块317固定于清扫架308侧壁上。
如图5所示，横移组件307包括螺母头3071、滑杆3072、自适应弹簧3073，清扫丝杆305与螺母头3071形成螺纹配合，螺母头3071滑动设于清扫架308的中间小孔中，横移组件307的两侧有滑杆3072，滑杆3072与清扫架308的凸台形成滑动配合，自适应弹簧3073贯穿于滑杆3072，自适应弹簧3073的一端与螺母头3071固定连接，滑杆3072的另一端与清扫架308的凸台固定连接。
具体的，电机304提供动力驱使清扫丝杆305转动，由于清扫丝杆305与螺母头3071形成螺纹配合，故清扫架308可沿着曲线轨道302移动，由于曲线轨道302的轨道为正弦曲线，故清扫架308的运动轨迹也为正弦曲线，同时，螺母头3071在清扫架308的中间小孔中做往复直线运动，自适应弹簧3073是为了螺母头3071的复位提供动力；清扫架308沿做曲线轨道302移动时，滑动齿轮309与齿条312相互作用，滑动齿轮309做旋转运动，滑动齿轮309带动转动轴310、加速齿轮311转动，故转动齿轮313和上清扫滚刷314也随之转动，通过同步带316传递动力，使下清扫滚刷315也同步转动，故上清扫滚刷314和下清扫滚刷315随着清扫架308做正弦曲线移动的同时，上清扫滚刷314和下清扫滚刷315还产生自转运动；故上清扫滚刷314和下清扫滚刷315可对光模块主板105的芯片以及散热管201进行清洁，以提高热交换的效率，同时，上清扫滚刷314和下清扫滚刷315做正弦曲线移动，可以使上清扫滚刷314和下清扫滚刷315的刷毛更加均匀地对散热管201进行作用，以提高上清扫滚刷314和下清扫滚刷315的利用率。
如图6所示，平移机构4包括支撑架401、垂直导柱402、复位弹簧403、拨动架404、平移齿条405、平移齿轮406、单向机构407、往复丝杆408和往复丝杆架409，支撑架401固定设于底板101的上表面，垂直导柱402固定设于支撑架401上，复位弹簧403贯穿于垂直导柱402，复位弹簧403的一端与支撑架401固定连接，复位弹簧403的另一端与拨动架404固定连接，拨动架404与垂直导柱402形成滑动配合，挤压块317用于挤压拨动架404，平移齿条405固定于拨动架404侧壁，平移齿条405与平移齿轮406形成齿轮啮合，平移齿轮406与单向机构407的外圈固定连接，往复丝杆408的端部与单向机构407的内圈固定连接，往复丝杆408转动设于往复丝杆架409上，往复丝杆408与中置架303形成螺纹配合，往复丝杆架409固定设于底板101上表面，其中，复丝杆408朝一个方向运动可使中置架303做往复直线运动。
可选的，单向机构407为棘轮机构，当平移齿条405向下运动带动平移齿轮406转动时，由于单向机构407的作用，往复丝杆408随着平移齿轮406同步转动；当平移齿条405向上运动带动平移齿轮406转动时，由于单向机构407的作用，往复丝杆408保持相对禁止不动。
具体地，当挤压块317的斜面对拨动架404产生挤压作用，驱使拨动架404沿着垂直导柱402向下移动，复位弹簧403压缩，且平移齿条405随着拨动架404同步下降，复丝杆408转动，驱使中置架303平移，中置架303平移距离为八分之一的正弦曲线轨道波长距离，且曲线轨道302沿着平移滑轨301同步滑动；当挤压块317离开拨动架404后，由于复位弹簧403的作用，驱使拨动架404沿着垂直导柱402向上移动，且平移齿条405随着拨动架404同步上升，进行复位。
当挤压块317的斜面对拨动架404作用四次，中置架303平移距离为二分之一的正弦曲线轨道波长距离，曲线轨道302沿着平移滑轨301同步滑动同样的距离，故上清扫滚刷314和下清扫滚刷315对光模块主板105的芯片以及散热管201的清扫方向发生改变，反复的改变清扫方向能使清扫更为彻底。
工作原理：散热管201、连接管203和水冷散热通道1011内部布满冷却液，冷却液泵202运转提供冷却液的循环动力，散热管201带走光模块主板105芯片运行产生的热量，同时冷却液经过水冷散热通道1011，通过覆盖在水冷散热通道1011外的石墨盖104散去冷却液中的热量，使冷却液降温；散热扇103将空气抽如到本装置内部，并且空气从散热口1021流出，带走一部分光模块主板105芯片运行产生的热量。由于灰尘可通过散热扇103和散热口1021进入到内部，且灰尘布在光模块主板105的芯片和散热管201表面时将会影响热交换的效率。正转电机304，驱使清扫丝杆305转动，驱动清扫架308沿着曲线轨道302的正弦轨道移动，同时上清扫滚刷314和下清扫滚刷315还产生自转运动，对光模块主板105的芯片和散热管201的表面进行清洁；当清扫架308运动到端部时，反转电机304，驱使清扫丝杆305反转，故清扫架308运动到原始位置；这时，挤压块317的斜面对拨动架404产生挤压作用，驱使拨动架404沿着垂直导柱402向下移动，复位弹簧403压缩，且平移齿条405随着拨动架404同步下降，复丝杆408转动，驱使中置架303平移，中置架303平移距离为八分之一的正弦曲线轨道波长距离，且曲线轨道302沿着平移滑轨301同步滑动；再次正转电机304，驱使清扫丝杆305转动，驱动清扫架308沿着曲线轨道302的正弦轨道移动，挤压块317离开拨动架404，由于复位弹簧403的作用，驱使拨动架404沿着垂直导柱402向上移动，且平移齿条405随着拨动架404同步上升，进行复位。
本发明不局限上述具体实施方式，所属技术领域的技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，做出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种具有散热结构的光模块，其特征在于：包括外置散热架(1)、水冷机构(2)、清扫机构(3)、平移机构(4)，所述的水冷机构(2)、清扫机构(3)、平移机构(4)设于外置散热架(1)的内部；
所述的外置散热架(1)包括底板(101)、机壳(102)和光模块主板(105)；
所述的水冷机构(2)包括冷却液泵(202)；
所述的清扫机构(3)包括平移滑轨(301)、曲线轨道(302)、中置架(303)、齿条(312)和挤压块(317)；
所述的平移机构(4)包括拨动架(404)、往复丝杆(408)；
所述的底板(101)设有水冷散热通道(1011)，水冷散热通道(1011)用于散热，所述的机壳(102)安装于底板(101)上方，光模块主板(105)固定设于底板(101)的上表面，冷却液泵(202)固定设于光模块主板(105)的上表面，所述的机壳(102)的下表面固定设有齿条(312)；
所述的平移滑轨(301)有两根，两根平移滑轨(301)分布在光模块主板(105)的两侧，且平移滑轨(301)固定设于底板(101)上表面，平移滑轨(301)上滑动设有曲线轨道(302)，曲线轨道(302)的轨道为正弦曲线，曲线轨道(302)的端部与中置架(303)固定连接，所述的中置架(303)与往复丝杆(408)形成螺纹配合，所述的挤压块(317)用于挤压拨动架(404)。
2.根据权利要求1所述的一种具有散热结构的光模块，其特征在于：所述的外置散热架(1)还包括散热扇(103)和石墨盖(104)，所述机壳(102)的侧面有四个小孔，散热扇(103)固定设于机壳(102)的小孔上，机壳(102)的另一侧面设有散热口(1021)，石墨盖(104)固定设于底板(101)下表面。
3.根据权利要求1所述的一种具有散热结构的光模块，其特征在于：所述的水冷机构(2)还包括散热管(201)、连接管(203)，散热管(201)布于光模块主板(105)的芯片上方，散热管(201)的入口与水冷散热通道(1011)的出口连接，散热管(201)的出口与冷却液泵(202)的入口连接，冷却液泵(202)的出口与连接管(203)的入口连接，连接管(203)的出口与水冷散热通道(1011)的入口连接。
4.根据权利要求1所述的一种具有散热结构的光模块，其特征在于：所述的清扫机构(3)还包括电机(304)、清扫丝杆(305)、清扫丝杆架(306)，中置架(303)的中间部位固定设有电机(304)，电机(304)的转动轴穿透中置架(303)的中间部位，且电机(304)的转动轴与清扫丝杆(305)的一端固定连接，清扫丝杆(305)的另一端转动设于清扫丝杆架(306)的中间部位，清扫丝杆架(306)固定设于曲线轨道(302)的另一端。
5.根据权利要求4所述的一种具有散热结构的光模块，其特征在于：所述的清扫机构(3)还包括横移组件(307)、清扫架(308)、滑动齿轮(309)、转动轴(310)、加速齿轮(311)、转动齿轮(313)、上清扫滚刷(314)、下清扫滚刷(315)和同步带(316)，所述的横移组件(307)设于清扫架(308)上，所述的清扫架(308)的底部有圆台滑柱(3081)，圆台滑柱(3081)与曲线轨道(302)形成滑动配合，转动轴(310)的中间转动设于清扫架(308)上，转动轴(310)的两端分别固定设有滑动齿轮(309)和加速齿轮(311)，滑动齿轮(309)与齿条(312)形成齿轮啮合，加速齿轮(311)与转动齿轮(313)形成齿轮啮合，转动齿轮(313)固定设于上清扫滚刷(314)的端部，上清扫滚刷(314)转动设于清扫架(308)上，下清扫滚刷(315)位于上清扫滚刷(314)的下方，且下清扫滚刷(315)转动设于清扫架(308)上，下清扫滚刷(315)和同步带(316)的端部通过同步带(316)连接，两个挤压块(317)固定于清扫架(308)侧壁上。
6.根据权利要求5所述的一种具有散热结构的光模块，其特征在于：所述的横移组件(307)包括螺母头(3071)、滑杆(3072)、自适应弹簧(3073)，所述的清扫丝杆(305)与螺母头(3071)形成螺纹配合，螺母头(3071)滑动设于清扫架(308)的中间小孔中，横移组件(307)的两侧有滑杆(3072)，滑杆(3072)与清扫架(308)的凸台形成滑动配合，自适应弹簧(3073)贯穿于滑杆(3072)，自适应弹簧(3073)的一端与螺母头(3071)固定连接，滑杆(3072)的另一端与清扫架(308)的凸台固定连接。
7.根据权利要求1所述的一种具有散热结构的光模块，其特征在于：所述的平移机构(4)包括支撑架(401)、垂直导柱(402)、复位弹簧(403)、平移齿条(405)、平移齿轮(406)、单向机构(407)和往复丝杆架(409)，所述的支撑架(401)固定设于底板(101)的上表面，垂直导柱(402)固定设于支撑架(401)上，复位弹簧(403)贯穿于垂直导柱(402)，复位弹簧(403)的一端与支撑架(401)固定连接，复位弹簧(403)的另一端与拨动架(404)固定连接，拨动架(404)与垂直导柱(402)形成滑动配合，平移齿条(405)固定于拨动架(404)侧壁，平移齿条(405)与平移齿轮(406)形成齿轮啮合，平移齿轮(406)与单向机构(407)的外圈固定连接，往复丝杆(408)的端部与单向机构(407)的内圈固定连接，往复丝杆(408)转动设于往复丝杆架(409)上，往复丝杆架(409)固定设于底板(101)上表面。
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