CN1734396A - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电气元器件的冷却装置，特别是在计算机领域，其具有一个用于装配到要冷却的元器件上的底板(1)，一个连接于底板(1)的导热芯(2)，一个具有旋转轴线(10)的通风机(8)以及一个具有导流板(4)的导流装置(3)，其中导流板(4)连接于芯(2)并且其中芯(2)沿底板(1)的方向在通风机(8)的旋转轴线(10)的延长线上分布。该冷却装置的特征在于，导流板(4)从芯(2)中径向离开并且沿旋转轴线(10)的方向螺旋形地绕芯(2)卷绕，从而通过导流板(4)减小通风机(8)的气流的涡流，这导致较小的气流的流动阻力和产生较小噪音。

Description

冷却装置

技术领域

本发明涉及一种用于电气元器件的冷却装置，特别是一种根据权利要求1前序部分的用于计算机领域的冷却装置。

背景技术

为了冷却电气元器件，经常使用冷却器，其与元器件具有尽可能好的热接触。这样的冷却器的特色是大的表面并且通过对流将热量释放到周围的空气中。正好在计算机领域中当使用的半导体元器件的集成密度升高时用于热传导的对流冷却大部分是不足的。已知使用通风机，它的气流直接引导到冷却器上并且支持对流的气流。为此，通风机经常直接装配到冷却器上。

为了获得好的冷却效果，必须使得通风机的气流以轻的紊流的方式流经冷却器的散热片。与纯的层流相比，紊流改善热的释放，因为冷空气和热空气更好的混合并且已经变热的空气能够从散热片中容易地排出。气流中太多的涡流当然不利地提高流动阻力并且如此减小从通风机流经散热片的气流。另外，由于紊流造成的过量涡流导致干扰的附带的噪音，因为或者散热片自身或者在它们之间存在的空气柱被激发而振动。

除了这种功能性特征，这样的冷却装置可以以便宜的方式制造，因为它否则不定位于诸如大量销售的计算机组件的市场。

发明内容

因此本发明的任务在于提供一种冷却装置，该冷却装置在良好的冷却特性时容易加工并且能便宜地制造。

该任务将通过一种冷却装置实现，该冷却装置具有：一个用于装配到要冷却的元器件上的底板；一个与底板连接的导热芯；一个具有旋转轴线的通风机；一个具有导流板的导流装置并且与底板热接触；其中导流板与芯连接并且其中芯沿底板的方向分布在通风机的旋转轴线的延长线上。该冷却装置的特征在于，导流板从芯中径向离开并且沿旋转轴线的方向螺旋形地绕芯卷绕。

由通风机的大部分叶片形的通风机叶片和叶片绕通风机的旋转轴线的转动，通风机产生流场，其主要运动方向沿通风机的方向分布，但是该流场附加地也具有相切于旋转轴线的运动组件并且其中气流具有沿旋转轴线的方向的回转脉冲。该附加的组件导致气流中的空气质点沿着螺旋线运动。该螺旋线与通风机的旋转轴线同轴，其中螺旋线的螺距和半径能够随着与通风机的距离而改变。

根据本发明的导流板同样螺旋形地卷绕而成，所述导流板同时构成为冷却器的散热片。它的造型基于无干扰的气流的运动线，从而冷却装置中气流的强制的运动方向基本上对应于气流的无干扰运动。因此通过导流板减小气流的涡流，这导致气流的小的流动阻力并且导致更小的噪音产生。但是通过限制在冷却装置里面的气流的总的半径和也通过导流板的棱边设定紊流的涡流的最低限度。此外，导流板的结构可以通过芯能够获得在底板和导流板之间良好的导热性。

此外，根据本发明的冷却装置可成本经济地制造，因为螺旋形的导流板能够以挤压法制造。

本发明的其他有利的结构和进一步构造在从属权利要求中说明。

附图说明

下面根据在两个附图中示出的实施例详细地说明本发明。附图示出：

图1是根据本发明冷却装置的一个实施例的示意剖视图；以及

图2沿图1中的线A对应于一个剖视图在没有装配通风机的情况下以俯视图示出该实施例。

具体实施方式

图1是冷却装置的实施例的示意性剖视图，其中所使用的通风机的旋转轴线位于切割面内。在一个底板1的中心垂直于该底板1安装一个圆柱形的芯2，所述底板装配在未示出的要被冷却的元器件上。在底板1和芯2之间也也可以采用另一角度，例如由于空间的原因。所述芯连接于一个导流装置3，其由导流板4以及其他导流板5组成。垂直于芯2并且与该芯以及与导流装置3连接地设有一个其他的导热元件6。在导流装置3的芯2的上面并且通过一个空腔7与芯分开地设置一个通风机8。该通风机8具有通风机叶片9，其借助于未示出的电机绕通风机8的旋转轴线10转动。

冷却装置通过底板1装配到要被冷却的元器件上。因为所有由冷却装置排出的热量通过底板1引导，所以底板应该由诸如铝、铜或者包含这些材料的合金的导热性良好的材料制造。为了实现与电气元器件良好的热接触，装配在元器件上的表面应该构造为平的和光滑的，必要时是磨光的。这样选择底板1的材料强度，使得底板1在用于达到良好的热接触所需的压力作用到待冷却的元器件的时候本身不变形。为了固定在示出的实施例中在底板1的角上设有孔，其中其他的固定方法同样是可以的，例如使用夹子。在底板1的远离元器件的一侧上居中并且垂直地安装芯2。该芯以有利的方式由和底板1相同的好的导热材料制造而成并且与底板导热地连接。为此提供一种材料接合的连接、一种钎焊连接或者螺栓连接。为了保证足够的热传输，芯2设有足够大的横截面。芯2可以设计为实心。如果给出足够的导热能力的标准，为了节省材料和重量当然也可以将芯2设计为必要时厚壁的管。

从芯2径向向外离开分布有螺旋形卷绕的导流板4。其他导流板5是圆柱形的并且绕着芯与芯2同轴设置。同样导流板4的其他导流板5由良好的导热材料制成，例如同样由铝或者铜材料制成。如此选择导流板的厚度，使得一方面有必要减小供气流使用的横截面并且另一方面提供足够的热传导。因为径向分布的导流板4比同轴的其他导流板5传输更多的热，所以对它来说适合于较大的材料横截面。导流板4以理想的方式能够如此制成，使得它的横截面向着芯2增加，因为由它传输的热量同样向着芯2增加并且向外减少。在相应设计具有非常大横截面的导流板4的时候，在另一种实施方式中芯2必要时可以取消。然后导流板4从中心轴线径向向外分布，所述中心轴线是通风机8的旋转轴线10的假象延长线。

导流板4沿径向方向垂直芯2向外分布，该导流板沿轴向在芯2上螺旋形卷绕地分布。在这种情况下螺旋线的螺距匹配通风机8的气流的流场。螺距能够完全比芯2的结构高度大。

在图2中示出了沿图1的线A垂直芯2示出的示意性剖面图。其再一次清楚地示出导流板4以及其它导流板5互相的布置。导流板4和5的数目以及因此的距离仅仅示例性地示出。导流板4的数目首先取决于热的和流体上的考虑。从导流板5中特别是起到流场限制作用的外部的导流板具有流体的作用。内部其他导流板5的数目基本上出于机械的考虑设定，因为它赋予结构的稳定性。

尽管它的形状复杂，由导流板4和其他导流板5构成的导流装置3以简单的方式以挤压法整件式地形成。有利地，导流装置3的内径如此选择，使得它能套在芯2上。因此保证从芯2到导流板4良好的热接触。为了构成空气出口，在套装前，导流板3在对着底板1的侧面上切削成锥形。空气出口将制冷气流引导到底板1上，在它向外排出之前。

为了支持从芯2到导流装置3的外部部分的热传导，设有一个其他的导热元件6。该其他的导热元件6能够插入到导热装置3和芯2的相应的孔中。该其他的导热元件6能够是实心的、由诸如铜或铝的导热性良好的材料制成的元件，但是同样在这里使用所谓的加热管也是可以的，所述加热管在小直径时的特色是大的导热性。

在芯2和导流装置3上面设置通风机8。它可以是所谓的轴向通风机，其中通风机叶片9绕着旋转轴线10转动并且产生沿旋转轴线10的气流。由于通风机叶片9的转动气流中的空气质点另外具有沿旋转轴线10方向的回转脉冲。该回转脉冲导致空气质点的螺旋运动，导流板4的造型匹配于该螺旋运动。特别需要注意的是，通风机的旋转方向和螺旋形导流板4的旋转方向互相一致。在示出的实施例中在通风机8和导流装置3之间设有空腔7。该空腔7向外通过圆柱形的元件限定，该圆柱形的元件是外部同轴的其他导流板5的延续部分。该空腔7使得在通风机8的流场内保持一定的压力平衡并且因此适合于此，即减小当气流进入到导流装置3中时可能在导流板4和5的上部边缘上的吹入噪音。该腔室是可选择的并且能够有利于取消小的总体结构高度，而原则上不影响冷却装置的功能。

如这里示出的通风机8的通风机是根据现有技术常用的冷却装置的元件。因此优选地，根据本发明的冷却装置如此设置，使得它能够通过从市场上可购买的通风机驱动，这符合价格经济的可制造性的要求。

附图标记列表

1底板

2芯

3导流装置

4导流板

5其他导流板

6其他导热元件

7空腔

8通风机

9通风机叶片

10通风机的旋转轴线

Claims (12)

1.一种用于电气元器件的冷却装置，具有

—一个用于装配到要冷却的元器件上的底板(1)，

—一个导热的芯(2)，其与底板(1)连接，

—一个具有一个旋转轴线(10)的通风机(8)，

—一个导流装置(3)，其具有导流板(4)，

其中导流板(4)与芯(2)连接并且其中芯(2)沿底板(1)的方向分布在通风机(8)的旋转轴线(10)的延长线上，其特征在于，

导流板(4)从芯(2)中径向离开并且沿旋转轴线(10)的方向螺旋形地绕芯(2)卷绕。

2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，导热芯(2)由铜或铝制成。

3.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，至少一个其他的导热元件(6)垂直于芯(2)设置，通过所述导热元件导流板(4)附加地与芯(2)连接。

4.如权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，其他的导热元件(6)由铜或铝制成。

5.如权利要求3所述的的冷却装置，其特征在于，其他的导热元件(6)是一个加热管。

6.如权利要求1所述的的冷却装置，其特征在于，导流装置(3)具有绕芯(2)同轴设置的其他导流板(5)。

7.如权利要求1或6中任一项所述的的冷却装置，其特征在于，导流板(4)和/或其他导流板(5)由铝制成。

8.如权利要求1或6中任一项所述的的冷却装置，其特征在于，导流板(4)和/或其他导流板(5)在它们对着底板(1)的侧面上向着芯(2)的内部比外部的长，所以径向环绕地形成进气开口或者排气开口。

9.如权利要求1所述的的冷却装置，其特征在于，导流装置(3)由一种挤压法制造。

10.如权利要求1所述的的冷却装置，其特征在于，通风机(8)平齐地设置在导流装置(3)上。

11.如权利要求1所述的的冷却装置，其特征在于，设置通风机(8)，使得在通风机(8)和导流装置(3)之间成形一个空腔(7)，并且该空腔(7)径向外部通过一个管部分环绕地限定。

12.如权利要求1至11中任一项所述的冷却装置用于冷却计算机领域中的元器件，特别用于冷却处理器。

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