CN1417857A - 阵列式散热片冷却器 - Google Patents
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Abstract
公开了一种用于从元件散热的阵列式散热片冷却系统。该阵列式散热片冷却系统包括多个分离的冷却散热片，该散热片可作为独立的散热器。该冷却散热片设置成径向阵列，从而使冷却散热片相互岔开，在两个相邻的冷却散热片之间限定一空气通道。每一冷却散热片包括一适用于与被冷却的元件表面连接的基部。废热通过该基部从元件传递到冷却散热片。冷却散热片利用一径向护罩环绕在一外缘上，该护罩引导空气在冷却散热片上流动，可使最大量的空气流过冷却散热片。可采用诸如冲压和铸造之类的工艺方法以很低的成本制造这种冷却散热片。
Description
技术领域
本发明一般涉及一种用于从一元件散热的阵列式散热片冷却系统。更具体地说，本发明涉及一种阵列式散热片冷却系统，包括多个在径向方向上排列成阵列的分离的冷却散热片，而且每个冷却散热片都可用作一散热器，从而可集中起来，这些冷却散热片可有效地从元件散热。
背景技术
大家知道在电子技术中，要设置一种与一电子设备接触的散热器，从而可把电子设备在工作过程中产生的废热以热力学的方式传递到散热器中，进而对电子设备进行冷却。随着诸如微处理器(μP)、数字信号处理器(DSP)以及特定用途集成电路(ASIC)等高速时钟电子设备的出现，这些设备产生的废热量和这些设备的操作温度也都与时钟速度成正比。因此，更高的时钟速度也导致了废热的产生，这些废热又进而升高了设备的工作温度。但是，设备高效工作需要有效地散去废热。
一般使用散热器设备作为一种优选装置，用于从诸如上述类型的电子设备中散除废热。在典型的应用中，利用安装在PC板上的连接器支持冷却的元件。利用散热器有效地散除元件中的热量依赖于散热器和元件之间的热力接触的广泛程度和散热器和元件之间的接触压力。理想地说，用诸如夹子之类的辅助部件固定散热器，从而使散热器的接触表面与元件接触，并使散热器和元件之间的接触压力沿元件中心的负载轴起作用。另外，通常使用风扇使空气穿过散热器流动，从而使散热器中的废热以热力方式从散热器传递到流动的空气。
目前可在市场上购买到的散热器是采用现有机械工艺制作的，这些工艺包括挤压、冲击铸造和真空铜焊。少数散热器采用硬模浇铸工艺制成。但是，采用硬模浇铸工艺很难造出高性能的散热器。所有这些现有机械工艺的目标都是制造出具有多个散热片的散热器，这些散热片与散热表面连接并在散热片上形成空气流动通道，从散热片和散热表面上散除废热。
所有上述的现有机械工艺中，散热器上相邻散热片之间的散热片间隙的长度宽度比(L/B)都存在局限性。一般来说，在挤压成的散热器中，效率依赖于在给定区域中形成的散热片的数量。为了增加给定容积内的面积，就必须增加L/B之比。一般来说，通过增加相邻散热片之间的散热片的间隙(即降低B)并增加散热片的高度(即增加L)可增加面积。但是，挤压工艺方法限制了L/B之比。L/B之比的限制设定一条用于散热器的通道，增加在X轴方向和Y轴方向中的尺寸，从而满足了对上述高速时钟电子设备的高性能冷却的要求。
现有机械工艺方法的一个缺点是：由于用于加工切缝的切缝轮的原因，用于形成相邻散热片之间的空气间隙的切缝宽度是平行的。因此，散热片的横向截面面积在朝向散热器散热表面中心的方向上减少。
现有机械工艺方法的第二和相关的缺点在于，散热片的深度随能够有效地在散热片上向流动空气传递废热的表面面积的降低而降低。
第三缺点是散热表面能够切出散热片的数量减少了。因此，更少有效的散热片从散热片向流动空气传递废热。
最后，现有机械工艺方法复杂，并且需要几个机械加工步骤，增加了散热器的制作成本。在需要许多使用高速时钟电子设备的应用情况下，也需要降低散热器的成本。
因此，需要以低成本的方式制造散热器，不能有复杂且费时的机械加工工艺。还需要散热器能够容纳具有很大表面积的大量散热片。另外，还需要一种散热器，其散热片的深度大，在散热表面处具有很大的横向截面积。
发明内容
本发明所述的阵列式散热片冷却系统就解决了上述问题。可利用多个分离的冷却散热片构成阵列式散热片冷却系统而解决与制造成本和复杂性有关的问题。例如，可采用诸如冲压之类的工艺方法以很低的成本制造分离的冷却散热片。
由于可把每一冷却散热片用作一分离的散热器、而且散热片的面积可制作的与所要应用的场合所要求的面积一样大，因此利用分离的冷却散热片可解决与散热片表面积和散热片数量有关的问题。通过降低每一冷却散热片的厚度，可增加冷却散热片的数量。
由于冷却散热片限定了阵列式散热片冷却系统的散热面积，因此冷却散热片的厚度并不受用于构成冷却散热片的机械加工工艺的限制。因此，可利用本发明所述的分离的冷却散热片解决与其在散热面积处具有较大横截面积的散热片有关的问题。
从下面的详细说明书中，可清楚地理解本发明的其他方面和优点，说明书与附图结合起来，并借助于实例的方式说明本发明的原理。
附图说明
图1是根据本发明所述的阵列式散热片冷却系统的一种顶部结构示意图；
图2是根据本发明所述分离的冷却散热片的一种结构示意图；
图3是根据本发明所述多个分离的冷却散热片一种结构示意图；
图4是根据本发明所述阵列式散热片冷却系统的一种侧部结构示意图；
图5是与根据本发明所述阵列式散热片冷却系统连接之前，一基部圆环的底部结构示意图；
图6a和6b分别是与根据本发明所述阵列式散热片冷却系统的连接之后一基部圆环的底部示意图和底部结构示意图；
图7a和7b表示穿过根据本发明所述阵列式散热片冷却系统的流入空气和流出空气；
图8是包括根据本发明所述的一种垫片在内的分离的冷却散热片的一种结构示意图；
图9是包括根据本发明所述的一种弯曲结构的分离的冷却散热片的一种结构示意图；
图10a至10c表示根据本发明所述的一种分离的冷却散热片的厚度变化情况；
图10d和10e表示根据本发明所述，一种分离的冷却散热片的横截面结构和多个冷却散热片之间的等间距；
图11和12分别是根据本发明所述的包括一风扇、一风扇安装圆环和一基部底板的阵列式散热片冷却系统的顶部平面示意图和底部平面示意图；
图13和14的侧视图表示穿过根据本发明所述的一种阵列式散热片冷却系统的双向流动的空气；
图15的横向截面示意图表示根据本发明所述一种风扇的轮轴半径；
图16a至16e表示把一基部圆环与根据本发明的基部底板安装在一起的过程；
图17是根据本发明所述，与被冷却的元件接触的阵列式散热片冷却系统安装之后的侧部结构示意图；
图18a至18c的横向截面示意图表示根据本发明所述的双向流动的空气。
具体实施方式
在下面的详细说明书和附图中的几副附图中，相同的部件采用相同的参考标记。
为了进行说明，如图所示，本发明涉及从一元件中散热的分离的阵列式散热片冷却系统。该阵列式散热片冷却系统包括多个分离的冷却散热片。也就是说，该阵列式散热片冷却系统包括多个独立的冷却散热片，这些散热片组合起来就构成了该阵列式散热片冷却系统。
每一分离的冷却散热片包括一内缘、一外缘以及冷却表面，这些冷却表面彼此相对设置，并以从外缘到内缘逐渐减少的距离隔开。每一冷却散热片还包括一前缘和一后缘。这些冷却散热片安装成径向阵列，这些散热片沿其各自的部分冷却表面与另一个散热片连接起来，它们的内缘相互贴近设置。冷却散热片在向外的径向方向上与另一个散热片岔开，从而在相邻的冷却散热片之间限定了一空气通道。
每一冷却散热片的后缘包括一径向翼片、一第一空气动力结构表面、以及多个隔开的冷却凸起。冷却凸起设置在第一空气动力结构表面和冷却散热片的内缘之间。
每一冷却散热片的前缘包括一基部、一第二空气动力结构表面、以及设于基部和第二空气动力结构表面之间的缺口。基部设置与被冷却的元件连接，从而把元件中的热量传递到冷却散热片。
该阵列式散热片冷却系统还包括一基部圆环。该基部圆环包括一与冷却散热片的缺口互配的园角结构。该园角结构与每一冷却散热片的缺口连接，并上冷却散热片相互保持固定关系。
一径向护罩与所有冷却散热片的外缘部分接触。径向护罩包括彼此分开一定距离的一上缘和一下缘。径向护罩在下缘和第二空气动力结构表面之间限定一空气入口，并在上缘和径向翼片之间限定一空气出口。热量通过空气入口被流入空气从元件上带走。径向护罩通过空气通道并在冷却散热片冷却表面的上部引导流入空气。第一空气动力结构表面在冷却凸起上改变部分流入空气的方向。径向护罩还把流入空气引入穿过空气出口流出的流出空气，并且流出空气基本上平行于冷却散热片内缘的轴。
在图1、2和3中，一种用于从一元件中(未示出)散热的阵列式散热片冷却系统100包括多个分离的冷却散热片10。在图2中，每一冷却散热片10包括一内缘11、一外缘13以及彼此相对的冷却表面15。这些冷却表面15之间彼此隔开一定距离，该距离从外缘13到内缘11逐渐减少，外缘处的距离由to表示，而内缘11处的距离由ti表示(即to＞ti)。每一冷却散热片10进一步包括一前缘19和一后缘17。在图3中，冷却散热片10沿其部分冷却表面15与另一个散热片连接起来，它们的内缘11彼此之间相互贴近设置。冷却散热片10在向外的径向方向r与另一个散热片岔开，从而在相邻的冷却散热片10之间限定了一空气通道39。在图3中，如箭头39b和39c所示，空气通道39在朝向内缘11的方向上变窄，而且如箭头39a所示，在离开内缘11的方向上变宽。图3示出了一种扇形的冷却散热片10(示出了四片)；但是，也可以通过另外增加图1所示的那种结构的散热片而组成该阵列式散热片冷却系统100。
后缘17包括一径向翼片21、一第一空气动力结构表面23、以及设置在第一空气动力结构表面23和内缘11之间的多个冷却凸起25。冷却凸起25彼此之间隔开一定的距离Sp。冷却凸起25之间的距离Sp可以是相同的，这样冷却凸起25彼此之间就等距离隔开，或者是，冷却凸起25之间的距离Sp可以在冷却凸起25中变化。第一空气动力结构表面23限定一环绕冷却凸起25的腔室61。
可采用各种工艺方法制成冷却散热片10，包括(但不局限于)冲压、铸造、印模压铸、以及轮廓挤压加冲压。对于很薄的冷却散热片(例如to小于大约0.5mm)，可采用薄板挤压和冲压方法制成冷却散热片10。相反，对于很厚的冷却散热片，可采用诸如印模压铸或者铸造之类的工艺方法制成冷却散热片10。使用较薄的冷却散热片10能够相互排列更多数量的冷却散热片10；然而，使用较厚的冷却散热片10则要减少相互排列的冷却散热片10的数量。
适合制作冷却散热片10的材料包括(但不局限于)铝(Al)和铝合金、铜(Cu)和铜合金、金(Au)或者所有具有良好的导热性并可冲压的材料。
前缘19包括一基部31、一第二空气动力结构表面33、以及设于基部31和第二空气动力结构表面33之间的缺口35。基部31适用于与元件(未示出)连接，从而通过基部31把元件中的热量传递到冷却散热片10。可通过直接接触或媒介接触使基部31和元件接触在一起。例如，可采用基部31和元件之间的热界面材料实现媒介接触。在这两种情况下，为了建立热传递，要从元件到基部31连接起来。
基部31的表面结构应当使其与上面安装基部31的元件的表面保持接触。最好是，基部31的表面结构基本上为一平面(即基本上是平坦的)。可改变基部31的平坦表面，把基部31安装在其表面基本上平坦的元件上，例如安装在一微处理器上。
第一空气动力结构表面23和第二空气动力结构表面33可以是复杂的表面结构，包括(但不局限于)其结构为倾斜结构、弓形结构、平面结构或者这些结构的任意组合。例如，在图2中，第一空气动力结构表面23包括一平面结构，该结构基本上与外缘13平行并从径向翼片21延伸、之后与倾斜结构结合在一起，该倾斜结构随后又与终止于冷却凸起25最远端的弓形结构结合在一起。同样地，第二空气动力结构表面33包括一平面结构，该平面结构与一弓形结构结合在一起，该弓形结构随后又与外缘13结合在一起。
当如图3和4所示，把冷却散热片10设置成径向阵列时，缺口35在基部31和第二空气动力结构表面33之间限定了一凹槽37。图5中，基部圆环71包括一与缺口35互补的园角结构73。因此，园角结构73也与凹槽37互补。图6a和6b中，园角结构73与所有冷却散热片10的缺口35接触，并使冷却散热片10之间相互保持固定关系。
最好是，基部圆环71包括一第一分离圆环75a和第二分离圆环75b，它们之间通过一个或多个紧固件77相互连接起来。第一和第二分离圆环(75a和75b)包括园角结构73，并设计成把冷却散热片10夹持起来，彼此之间保持固定关系。可使用各种紧固件77把第一和第二分离圆环(75a和75b)相互连接起来。例如，可使用螺母螺栓或者螺钉。可把部分第一和第二分离圆环(75a和75b)加工成包括有螺纹，例如用于接受一机械螺钉。在安装第一和第二分离圆环(75a和75b)之前，把冷却散热片10捆在一起，之后，使用第一和第二分离散热片(75a和75b)把捆住的冷却散热片夹在一起。虽然可采用焊接、铜焊或者其它连接方法使冷却散热片10保持彼此之间的固定关系，但是，并不要求采用这些工艺方法。因此，省去了不必要和可能很昂贵的制作步骤(即焊接等等)，并且可根据需要，拆除第一和第二分离圆环(75a和75b)，维修一个或多个冷却散热片10，或者修整损坏的阵列式散热片冷却系统。但是，如果需要使冷却散热片10相互永久连接，则可采用焊接、真空铜焊等方法进行永久连接。可采用包括(但并不局限于)螺钉、螺母和螺栓、锁销以及互锁结构的紧固件把第一和第二分离圆环紧固件彼此连接起来。
在图2和3中，最内侧的冷却凸起25(即最靠近内缘11的冷却凸起25)可包括一适用于接受至少一个紧固件(未示出)的插入部分27。该紧固件与插入部分27接触，并使冷却散热片10相互保持固定关系。可使用紧固件连接上述基部圆环71，使冷却散热片10保持相互固定关系。当把冷却散热片10设置成径向阵列时，所有最内侧的冷却凸起25的插入部分27将限定一凹槽(参见图3)，并且可把紧固件环绕凹槽夹紧，使冷却散热片10相互保持固定关系。可采用的紧固件的例子包括(但并不局限于)C形夹和环形夹。
在图1中，径向护罩50包括彼此分开一定距离Ds的一上缘55和一下缘57。径向护罩50与所有冷却散热片的部分外缘13接触(即径向护罩50包围部分外缘13)。而且，径向护罩50在下缘57和第二空气动力结构表面33之间限定一空气入口51，并在上缘55和径向翼片21之间限定一空气出口53。径向护罩50可以是环绕冷却散热片10的外缘13的一种片式材料或者是一种邻接的带式材料。
在图7a和图7b中，利用穿过空气入口51的流入空气Ai散去元件(未示出)上的热量。流入空气Ai可从包括水平和垂直(如图所示)或者具有某一角度的混合方向进入空气入口51。当流入空气Ai从空气入口51流入位于冷却散热片10之间的空气通道39时(参见图3)，径向护罩50通过空气通道39和冷却表面15的上部引导流入空气Ai，从而使穿过基部31引导的热量传递到流入空气Ai。进一步地，第一空气动力结构表面23平稳地改变流入空气Ai的方向，从而如虚线箭头Ail所示改变冷却凸起25上的流入空气Ai的方向。因此，可把另外的热量从冷却凸起传递到流入空气Ai。径向护罩50还引导流入空气Ai成为流出空气Ao，其中流出空气Ao通过空气出口53，并且沿基本上平行于冷却散热片10(参见图2和3)的内缘11的Y轴，从阵列式散热片冷却系统100中流出。流出空气Ao流过径向翼片21，进一步从冷却散热片10散去热量。
没有径向护罩50时，空气可以沿空气通道39进入任意部位，而且，由于冷却表面15上流过的流入空气Ai的量减少，因此从冷却散热片10到流入空气Ai传递的热量减少。而且，如果不设有径向护罩50，由于冷却翼片25上流动的流入空气Ali会显著地减少，导致从冷却凸起25传递的热量减少。
由于径向护罩50引导空气从空气入口51流动到空气出口53(反之亦然)，可通过选取距离Ds，为流经空气入口51的流入空气Ai和流经空气出口53的流出空气Ao保留足够的面积。因此，在图7a中，可把径向翼片21与上缘55之间的距离Do和第二空气动力结构表面33与下缘57之间的距离Di例如设置为从大约3.0mm到大约10.0mm。可根据应用情况改变实际的距离Do、Di和Ds，但这些距离也不局限于这里所列出的实例性距离。
本发明的一个优点是每一冷却散热片10都是一在基部31与被冷却的元件连接的分离的散热槽，并可从元件向流入空气Di和流出空气Do传递热量。因此，从元件向阵列式散热片冷却系统100传递的热量部分地取决于如上所述的相互连接的冷却散热片10的数量。而且，分别随着冷却散热片10的数量增加和降低而提高和减少所传递的热量多少。
最好是，冷却散热片10彼此隔开相等的距离。图8中，可采用与各冷却散热片10的外缘13连接的垫片32实现相邻冷却散热片10之间的等距离间隔。垫片32伸出到所选择的某一冷却表面15的外部一预定高度h1。当如图6a和10d所示，把冷却散热片10排列成径向阵列时，每一冷却散热片10的垫片32都与相邻冷却散热片10的冷却表面15接触，而且该预定高度h1在相邻的冷却散热片10之间限定等距离的间隔。
最好是，垫片32与冷却散热片10整体制成，并相对于冷却表面15弯曲成一角度，从而使垫片32伸到冷却散热片10外部的高度为h1。与此相反，垫片32可以是与冷却表面15固定连接的独立部件。如果垫片32是一独立部件，它将成为热阻，因为要通过冷却散热片10进行导热，因此不会发生变形或者出现故障。例如用于垫片32的材料可以是诸如金属、陶瓷制品或者塑料等。例如可通过粘贴或焊接使垫片32与冷却表面15连接起来。当如图6b所示，在把冷却散热片10设置成径向阵列之后，可如上所述，把径向护罩50与冷却散热片10的外缘13连接起来(参见图7a)。
在本发明的一种实施例中，如图9所示，每一冷却散热片10包括一与外缘13接触的弯曲结构22。弯曲结构22包括隔开一第一宽度Wp的一第一边缘24和一第二边缘26。弯曲结构22伸到所选取的一个冷却表面15外面的结构性高度为h2。当把冷却散热片10设置成如图3和7b所示的径向阵列时，每一冷却散热片10的弯曲结构22就会与相邻冷却散热片10的冷却表面15相接触，从而使所有冷却散热片10的弯曲结构22限定径向护罩50，在第一边缘24和径向翼片21之间限定成空气出口53，并在第二边缘26和第二空气动力结构表面33之间限定成空气入口51。第一宽度Wp类似于径向护罩50的上缘和下缘(55、57)之间的距离Ds。
在本发明的另一实施例中，弯曲结构22工作可使冷却散热片10相互隔开相等的距离。实质上，把结构性高度h2用作一垫片，使冷却散热片10相互等距离隔开。
如图3、10d和10e所示，利用垫片32或弯曲结构22在相邻冷却散热片10之间限定成空气通道39。由于空气通道39在朝向内缘11的方向上越来越窄，在离开内缘11的方向上越来越宽(参见图3)，与穿过较窄的空气通道(39b和39c)相比，穿过较宽的空气通道(39和39a)能够流过更大百分比的流入空气Ai。尽管流经这些空气通道的实际空气数量很难量化并要根据应用情况而改变，仍然有大约80％至85％的流入空气流经空气通道(39和39a)，并有15％至20％的空气流经较窄的空气通道(39b和39c)。
在图11至13中，可利用与冷却散热片10连接的风扇200产生上述流入空气Ai。该风扇200包括：一与冷却散热片10接触的风扇外壳205；一承载一转子207的风扇轮轴201，该转子设有多个与其连接的风扇叶片。该风扇200可产生流动的空气AF，这些流动的空气可在产生流入空气Ai的腔室61中建立低压区。
在图14中，流动空气AF的流动方向与图13所示的方向相反，而且流入空气Ai的方向与流出空气Ao的方向也相反。流动空气AF流入腔室61。因此，流入空气经过空气出口53流入冷却散热片10，而流出空气经过空气入口51流出冷却散热片10。
因此，本发明所述阵列式散热片冷却系统100的另一优点在于可利用双向的流动空气AF实现热量从冷却散热片10到流入空气Ai的传输。该风扇200即可以如图13的流动空气AF的方向所示通过冷却散热片10牵引空气，也可以如图14的流动空气AF的方向所示通过冷却散热片10推动空气。
图18a和18b示出了通过该阵列式散热片冷却系统100被牵引时(即牵引流动空气)的流动空气AF和在把空气吹入该阵列式散热片冷却系统100时(即推动流动空气)的流动空气AF在冷却表面15上的流入空气Ai的双向流动情况。如上所述，流动空气AF可来自于外部气源或来自于与该阵列式散热片冷却系统连接的风扇。
图18b和18c是沿图18a的AA线剖开的横向剖视图。在图18b中，通过阵列式散热片冷却系统100牵引流动空气AF，而且流入空气Ai通过空气入口51进入空气通道51，再流过冷却表面15(参见虚线箭头)。第一空气动力结构表面23部分地改变流入空气Ai的流动方向成为吹过冷却凸起25的流动空气Ail(参见箭头Ail)。流入空气(Ai，Ail)流出阵列式散热片冷却系统100，成为流出空气Ao，部分流出空气Ao通过空气出口53流出。
同样地，在图18c中，当流动空气AF处于相反方向时(即空气牵引或推入阵列式散热片冷却系统100)，部分流入空气Ai就通过空气出口53进入空气通道53并流过冷却表面15(参见虚线箭头)。第一空气动力结构表面23部分地改变流入空气Ai的流动方向成为吹过冷却凸起25的流动空气Ail(参见箭头Ail)。流入空气(Ai，Ail)流出阵列式散热片冷却系统100，成为流出空气Ao，流出空气Ao通过流入空气入口51流出。
每一冷却散热片10的径向翼片21包括一基部表面38(参见图3和10a)，用于将冷却散热片10与风扇200安装在一起。最好是，基部表面38的表面可构成风扇外壳205的轮廓。例如，风扇外壳205可具有平坦的表面，而且基部表面38也基本上是平坦的表面，从而如图11所示，可把风扇外壳205安装在密封表面38上。
在图3、6a和6b中，冷却散热片10可包括一唇缘36，该唇缘伸出外缘13并位于径向翼片21的基部表面38的下部。在图11至图13中，靠近唇缘36设置一风扇安装圆环300，并使用一紧固件209把风扇安装圆环300和风扇200连接在一起，并使风扇安装圆环300压紧，与唇缘36接触，从而使风扇200固定地安装在基部表面38上。例如，紧固件209可以是螺钉或者螺母、螺栓结构。
在本发明的一实施例中，如图8至15所示，冷却凸起25距离Y轴或距离内缘11一预定的径向距离RD设置。可根据风扇轮轴的半径RH选择预定的径向距离RD。例如，在图15中，如果风扇200的轮轴207的轮轴半径为RH，则预定径向距离RD将会小于或等于轮轴半径RH(即：RD≤RH)。因此，当把风扇200安装在冷却散热片10上时，包括最外部的冷却凸起25在内的冷却凸起25就设置在轮轴半径RH内。现有冷却装置的一个缺点是由于空气的紊乱产生了噪音、或者由于来自于风扇的流动空气引起的空气冲击受到损失。通过把冷却凸起25的径向位置限定在预定径向距离RD以内，就可使冷却凸起25不再处于风扇叶片203的掠过区域203a之内，从而减少了腔室61内部的空气紊乱和空气流动的障碍。因此，本发明所述阵列式散热片冷却系统100产生的噪音降低了。在便携式个人计算机(PC)和桌面式PC中，是很需要降低噪音的。过把冷却凸起25的径向位置限定在预定径向距离RD以内的另一效果在于，减少紊乱可使流入空气Ali流过冷却凸起25，从而增加从冷却散热片10传递的热量。
可根据应用情况和轮轴半径RH改变预定径向距离RD和冷却凸起25的数量。但是，作为一种实例，如果预定径向距离RD大约为17.5毫米，则就要在预定径向距离RD之内设置3至5个冷却凸起25。
如上所述，冷却表面15从外缘13到内缘11以逐渐减少的距离彼此分开(即to＞ti)。可从外缘13到内缘11连续改变距离(to，ti)。最好是，在距离外缘13的距离do上，距离to基本上是一常数，而冷却表面15之间的距离逐渐减少到图示在冷却表面15内的内缘11处的ti。例如，to可以为1.60毫米，而ti可以为0.5毫米。
在图10b和10c中，示出了沿图10b所示的冷却散热片10的aa线的横向剖视图，冷却表面25之间的距离从外缘13到内缘11逐渐减少。在距离外缘13的距离do上，距离to基本上是一常数。因此，冷却表面15之间的距离在内缘11处减少到t1。因此，相对的冷却表面15之间的距离变化限定了冷却散热片10的横向截面的结构。该横向截面结构包括：一倾斜结构、一楔形结构、一等腰三角形以及一直角三角形。图10b中，横向截面结构是一直角三角形，而在图10c中，横向截面的结构是一等腰三角形。作为一参考点，直角三角形和等腰三角形都在一由虚线b表示的点处具有一底边。可根据直角三角形和等腰三角形的横向截面结构改变倾斜结构和楔形结构。
在内缘11处，冷却散热片10可尽可能地靠近成零厚度(即ti≌0)。但是，零厚度实际上是不可能的。因此，在内缘11处，冷却散热片10要尽可能地薄。最好是，冷却散热片10在内缘11处的厚度大约为0.07毫米甚至更小。
在图10b和10c中，冷却散热片10存在一位于冷却表面15之间的锥角θ。锥角θ适于上述横向截面结构，而且锥角θ可包括一由应用情况确定的很宽的角度范围。例如，如果锥角θ为2.0度，则可在阵列式散热片冷却系统100中安装180个冷却散热片10(即360度/2.0度＝180)。作为另一实例，如果锥角θ为6.0度，则可在该阵列式散热片冷却系统100中安装60个冷却散热片10(360度/6.0度＝60)。最好是，锥角θ的范围从2.0度到6.0度。锥角θ也可确定相邻冷却散热片之间的间距，这些冷却散热片构成了空气通道(39、39a、39b、39c)，还可确定通过这些空气通道流动的空气量。
如上所述，通过阵列式散热片冷却系统100散去的废热量部分地依赖于包含在阵列式散热片冷却系统100中的冷却散热片10的数量。废热的数量也依赖于与所有冷却散热片10的基部31接触的、被冷却的元件的接触面积。例如，从接触面积为30毫米×30毫米的元件上散去大约60.0W的废热，阵列式散热片冷却系统100就需要大约72片冷却散热片10。
作为进一步的实例，如果沿径向护罩50测得的外部直径大约为64.0毫米，从基部31到平坦平面38测得的高度大约为38.0毫米，则该阵列式散热片冷却系统100的性能参数大约为0.26摄氏度/瓦特。
在图10d和10e中，冷却散热片10沿它们的冷却表面15的一部分彼此连接，它们的内缘11相互贴在一起，从而使冷却散热片10在径向方向上向外彼此分开，在相邻的冷却散热片10之间限定空气通道39。可使用垫片32或者弯曲结构22使相邻的冷却散热片10相互等距离隔开。
在图6a和6b中，基部圆环71可包括多个设于第一和第二分开圆环(75a和75b)上的键结构79。如图16a至16c所示，这些键结构79适用于很方便地把基部圆环71与基部底板400安装在一起。基部底板400包括：一安装表面401、一基部表面403以及一开孔404，该开孔的结构可与基部圆环71互配。也就是说，开孔404的形状与基部圆环71的形状互配。开孔404进一步包括多个锁定结构，这些锁定结构与第一和第二分离圆环(75a，75)的键结构79互配。最好是，基部底板400是一种平面材料，而安装表面401和基部表面403是基本上相互平行的相对表面。
在图16a中，基部圆环71设于安装表面401上，键结构79与其各自的锁定结构406对齐，从而使基部圆环71可通过开孔404插入，并使第二空气动力结构表面33(未示出)与安装表面401接触。在图16b中，键结构79安装得与其各自的锁定结构406对齐，从而可通过开孔404推入基部圆环71。
在图16c中，键结构79与其各自的锁定结构406对齐，而且安装得可越过基部表面403(即它们位于基部表面403之上)。之后，扭动基部圆环71(参见虚线箭头T)，把键结构79转入，使其与基部表面403接触，这样，如图16d所示，就可使基部圆环71可拆除地锁定基部底板400。插入的反向过程就可拆除基部圆环71。
在图16e中，插入之后，部分第二空气动力结构表面33可保持与安装表面401接触。在图16a至16d中，为了示出在基部底板400中插入并拆除基部圆环71的过程，并没有示出阵列式散热片冷却系统100，但是，参照16a至16d的上述步骤仍然可应用于已经安装在基部圆环71中的阵列式散热片冷却系统100。
基部底板400可包括多个通孔407，由于把紧固件等连接到基部底板400上，以便把基部底板400与诸如PC板之类的基底或者诸如PGA转接器之类的连接件连接起来。基部底板400可由各种刚性材料制成，例如金属、塑料和合成材料。例如，可使用铝(AL)制作基部底板400。
在图17中，穿过通孔407插入包括一弹簧425和一螺丝杆423的紧固件421。由一基底600承载由该阵列式散热片冷却系统100冷却的元件500。例如，基底可以是一PC板或者一PGA转接器。基底600设有一用于容纳紧固件421的螺丝杆423的螺丝孔(未示出)。当基部底板400与基底600安装在一起时，就安装冷却散热片10的基部与元件500的一表面501接触。最好是，在Y轴上安装基部，该Y轴与底板元件500的中心轴C同轴对齐。可操作弹簧425，在元件500和基部31之间施加接触力，从而降低接触阻力，进而有效地散热，并把热量有效地从元件的表面传递到基部31。最好是，接触力沿轴(Y，C)起作用。也就是说，该接触力与轴(Y，C)同轴。
尽管公开和说明了本发明的一些实施例，但是本发明并不局限于所说明和图示的具体形式或结构。本发明只由权利要求书进行限定。
Claims (17)
1、一种用于从元件散热的阵列式散热片冷却系统，包括：
多个分离的冷却散热片，其中每一分离的冷却散热片包括一内缘；一外缘；相对设置的冷却表面，这些冷却表面以从外缘到内缘逐渐减少的距离隔开；一前缘和一后缘；
这些散热片沿其部分冷却表面与另一个散热片连接起来，它们的内缘相互贴近设置，从而使冷却散热片在向外的径向方向上与另一个散热片岔开，在相邻的冷却散热片之间限定一空气通道；
其中该后缘包括一径向翼片、一第一空气动力结构表面、以及多个隔开的冷却凸起，该冷却凸起设置在第一空气动力结构表面和内缘之间，和
其中该前缘包括一基部，该基部适用于与元件连接，从而从元件向冷却散热片传递热量；一第二空气动力结构表面、以及设于基部和第二空气动力结构表面之间的缺口；
一基部圆环，包括一与该缺口互配的圆角结构，该圆角结构与每一冷却散热片的缺口接触，并使冷却散热片相互保持固定关系；
一径向护罩，包括分开一定距离的一上缘和一下缘，该径向护罩与冷却散热片的外缘部分接触，而且该径向护罩在下缘和第二空气动力结构表面之间限定一空气入口，并在上缘和径向翼片之间限定一空气出口，和
其中热量通过空气入口从元件被流入空气带走，径向护罩引导通过空气通道和冷却表面上的流入空气，第一空气动力结构表面在冷却凸起上改变部分流入空气的方向，而且该径向护罩还在工作时把流入空气引导为穿过空气出口流出的流出空气，流出空气沿基本上平行于内缘的轴流出。
2、如上述权利要求1所述的阵列式散热片冷却系统，其中冷却散热片通过与每一冷却散热片的外缘连接的垫片与另一个散热片等距离隔开，该垫片向外伸出所选择的其中一个冷却表面一预定高度，而且该垫片与相邻冷却散热片的冷却表面接触。
3、如上述权利要求1所述的阵列式散热片冷却系统，其中每一冷却散热片包括：一与该外缘接触的弯曲结构，该弯曲结构向外伸出所选择的其中一个冷却表面一结构高度，而且该弯曲结构包括隔开一第一宽度的一第一边缘和一第二边缘，
其中该弯曲结构与相邻冷却散热片的冷却表面接触，从而使所有冷却散热片的弯曲结构限定住该径向护罩，并在第一边缘和径向翼片之间限定一空气出口，在第二边缘和第二空气动力结构表面之间限定一空气入口。
4、如上述权利要求3所述的阵列式散热片冷却系统，其特征在于该冷却散热片被该弯曲结构与另一散热片等距离隔开。
5、如上述权利要求1所述的阵列式散热片冷却系统，进一步包括一与冷却散热片连接的风扇，该风扇工作时可产生流入空气。
6、如上述权利要求5所述的阵列式散热片冷却系统，其特征在于风扇产生一种从由一牵引流动空气和一推动流动空气组成的一组流动空气中选择的流动空气。
7、如上述权利要求5所述的阵列式散热片冷却系统，其特征在于该径向翼片包括一用于把风扇与冷却散热片安装在一起的基座表面。
8、如上述权利要求7所述的阵列式散热片冷却系统，进一步包括：
一伸出到外缘的外部并设于径向翼片的基座表面之下的唇缘；
一靠近该唇缘设置的风扇安装圆环；以及
一紧固件，用于使风扇安装圆环与风扇安装在一起，并用于压迫风扇安装圆环，使其与该唇缘接触，从而使风扇固定地安装在基座表面上。
9、如上述权利要求1所述的阵列式散热片冷却系统，其特征在于相对的冷却表面之间的距离发生变化可限定一种横向截面结构，这种结构是从由一倾斜结构、一楔形结构、一等腰三角形和一直角三角形组成的一组结构中选取的。
10、如上述权利要求1所述的阵列式散热片冷却系统，其特征在于最内侧的冷却凸起包括一适用于容纳至少一个紧固件的插入部分，该紧固件与该插入部分连接，并在工作时使冷却散热片相互保持固定关系。
11、如上述权利要求1所述的阵列式散热片冷却系统，其特征在于冷却凸起设于与所选择的其中一个轴或内缘具有一预定的径向距离的距离之内。
12、如上述权利要求11所述的阵列式散热片冷却系统，其特征在于该预定的径向距离是由一风扇的轮轴半径确定的。
13、如上述权利要求1所述的阵列式散热片冷却系统，其特征在于第一空气动力结构表面和第二空气动力结构表面的结构是从由一倾斜结构、一弓形结构和一平面结构组成的一组结构中选取的。
14、如上述权利要求1所述的阵列式散热片冷却系统，其特征在于热量利用流入空气通过空气出口的流动从元件散热，径向护罩引导流入空气穿过空气通道并流过冷却表面，第一空气动力结构表面在冷却凸起上使流入空气部分变向，而且该径向护罩在工作时把流入空气引入穿过空气入口流出的流出空气，流出空气沿基本上平行于内缘的轴流出。
15、如上述权利要求1所述的阵列式散热片冷却系统，其特征在于基部圆环包括一第一分开圆环和一第二分开圆环，这两个圆环由至少一个紧固件相互连接在一起，而且第一和第二分开圆环在工作时夹持住冷却散热片，使其相互保持固定关系。
16、如上述权利要求15所述的阵列式散热片冷却系统，进一步包括：
多个设于第一分开圆环和第二分开圆环上的键结构；
以及一基部底板，该底板包括一安装表面、一基部表面以及一开孔，该开孔延伸到安装表面和基部表面之间而且设有一与基部圆环互配的结构，该开孔包括多个与键结构互配的锁定结构，
其中通过将键结构与锁定结构对齐并通过开孔插入基部圆环，从而使第二空气动力结构表面与安装表面接触，之后再扭动基部圆环，使键结构转动得与基部表面结合，再可拆卸地将基部圆环与基部底板锁定在一起，这样就可使该基部圆环与基部底板安装在一起。
17、如上述权利要求1所述的阵列式散热片冷却系统，其中冷却散热片利用从由焊接和真空铜焊组成的一组工艺方法中选择的工艺方法与另一散热片固定地连接起来。
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