CN214954835U - 一种散热结构及工控机 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种散热结构及具有该散热结构的工控机，该散热结构包括：壳体（1），包括基部（10）和设置于所述基部（10）上的多个间隔设置的散热片（11），相邻两个所述散热片（11）之间形成散热槽（12），所述壳体（1）还开设有与所述散热槽（12）连通的风道（14）；风扇（2），设置于所述风道（14）内；以及风罩（3），罩设于所述风道（14）上，且其与所述风扇（2）对应的位置开设有风孔（30）。本申请的散热结构及工控机，具有良好的散热效果和防尘效果。

Description

一种散热结构及工控机

技术领域

本申请涉及散热技术领域，尤其涉及一种散热结构及工控机。

背景技术

工控机即工业控制计算机，是一种对生产过程及机电设备、工艺装备进行检测与控制的工具的总称。工控机具有重要的计算机属性和特征，广泛应用于工矿企业等行业中。

工控机通常要求连续长时间的运行，以满足连续生产作业的要求。因而工控机内部的电子元器件将散发大量的热量，这些热量若不能及时散发，将会影响工控机的正常运行，进而影响生产的正常进行。

现有技术中，工控机的散热方式通常包括被动散热和主动散热两种方式，被动散热指的是通过散热片进行散热的方式，其结构简单，体积小，但是散热效率较低；主动散热通常采用风扇进行散热，风扇安装于工控机内部，能够抽入外界相对较冷的空气，吹出工控机内部较热的空气，达到快速散热的效果，但是内部安装风扇的结构，无疑将增大工控机的体积，而且风口的开设使得工控机的防尘性能差，在一些灰尘较多的恶劣环境中，不适宜应用该种类型的主动散热方式。

因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。

实用新型内容

针对上述技术中存在的不足之处，本申请提供了一种散热结构及工控机，其具有良好的散热效果和防尘效果。

为解决上述技术问题，一方面，本申请提出了一种散热结构，包括：

壳体，包括基部和设置于所述基部上的多个间隔设置的散热片，相邻两个所述散热片之间形成散热槽，所述壳体还开设有与所述散热槽连通的风道；

风扇，设置于所述风道内；以及

风罩，罩设于所述风道上，且其与所述风扇对应的位置开设有风孔。

进一步地，所述风罩遮盖于所述风道两侧的散热槽上方，且与所述散热片的顶部接触。

进一步地，所述散热片包括被所述风罩覆盖的部分和位于所述覆盖的部分两侧的两个未覆盖的部分，所述未覆盖部分的长度L为30～60mm；所述未覆盖的部分的长度L与所述风罩的宽度B的比值L/B范围为：1/4≤L/B≤1/2。

进一步地，所述风道包括用于收容所述风扇的收容部和自所述收容部向所述壳体两端延伸的通道部，所述收容部和所述通道部均与所述散热槽相通。

进一步地，所述风扇向着所述风孔吹气或者通过所述风孔吸气。

进一步地，所述风罩嵌设于多个所述散热片内。

进一步地，所述壳体开设有位于所述散热片上的安装槽，所述风罩设置于所述安装槽内。

进一步地，多个所述散热片等距分布于所述基部上。

进一步地，所述风罩两端设置有逐渐靠近所述基部端部的过渡部。

另一方面，本申请还提出一种工控机，包括如上任一项所述的散热结构。

本申请与现有技术相比，其有益效果是：通过设置散热片、风道、风扇和风罩，一方面，能够通过散热片增大与空气的接触面积，提高散热效果；另一方面，能够通过风扇促进气流在散热槽和风道内流动，从而带走热量，补入冷空气，实现高效快速的散热；同时，风扇设置于壳体外部的风道内，无需在壳体上开设风扇孔，极大的提高了壳体的防尘效果，有利于设备在灰尘等恶劣环境下可靠工作。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：

图1是本申请中工控机的结构示意图。

图2是图1所示的工控机未显示风罩时的示意图。

图3是本申请中散热片与基部的侧视图。

图4是本申请中壳体的俯视图。

图5是本申请中风扇吸风时气流的流动示意图。

图6是本申请中风扇吹风时气流的流动示意图。

图7是图2中I部的放大图。

图8是本申请中风罩遮盖于散热片上时的位置示意图。

图9是本申请中框体及其内部结构的示意图。

图10是本申请中电路板的结构示意图。

图11是本申请中导热件、上压板和下压板的结构示意图。

图12是本申请中导热组件的结构示意图。

图13是本申请中电路板上设置有导热组件和导热块时的示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图，对本申请的具体实施方式做详细的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部结构。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

如图1和图2所示，对应于本申请一种较佳实施例的散热结构，其包括壳体1、嵌设在壳体1外部的风扇2以及连接在壳体1上的风罩3。

壳体1优选采用散热性好的材质制成，以提高散热效果，例如采用金属材质，本实施例中，壳体1采用铝合金材质制成。如图3所示，壳体1包括基部10和自基部10向外凸出的多个间隔设置的散热片11，作为一种优选的实施方式，基部10呈板状，且散热片11和基部10是一体成型的。散热片11与外界具有较大的接触面积，从而能够更快地传导、散发热量。

作为一种优选的实施方式，多个散热片11均是平行设置的，以形成多个平行的位于相邻两个散热片11之间的散热槽12，相邻两个散热槽12之间通过散热片11隔开，从而互不干扰，散热槽12内的气流具有良好的方向性。

作为一种优选的实施方式，多个散热片11等距分布于基板10上，以形成宽度一致的散热槽12，提高散热的均匀性。

进一步地，壳体1还设置有风道14，风道14开设于多个散热片11上，其与多个散热槽12连通。风道14包括呈长条状的通道部140和尺寸大于通道部140的收容部141，风扇2设置于收容部141内，其通过螺栓等紧固件固定连接在基部10上。作为一种优选的实施方式，收容部141呈圆孔状，其直径大于风扇2的转动外径，以使得风扇2能够可靠的转动。优选的，收容部141的直径较风扇2的直径大2～4mm，以在不影响风扇2转动的同时，对散热片11的长度影响尽量小。

如图4所示，基部10上设置有走线孔100，走线孔100用于穿设线缆，以使得风扇2能够通过线缆连接壳体1内部的电路板，由电路板为风扇2供电，并驱动风扇2转动。优选的，走线孔100内设置有橡胶塞，橡胶塞紧配于走线孔100内，可以密封走线孔100，提高防尘效果，进一步优选的，线缆穿设于橡胶塞内，且橡胶塞与线缆外周贴紧，以防止灰尘进入壳体1内部。

作为一种优选的实施方式，风道14延伸至基部10上，即在基部10上也去除有部分的材料以形成风道14，这样，基部10对应风道14处的部分更薄，能够起到更好的散热效果。

风罩3罩设在风道14上，并与散热片11顶部接触，风罩3的宽度B大于收容部141的直径，以将收容部141和通道部140完全遮盖住，风罩3的两端与壳体1的两端相连，例如可以通过螺栓相连。在风罩3与风扇2对应的位置，开设有若干风孔30，气流能够通过风孔30进出风道14，作为一种优选的实施方式，风孔30的大小被设置成手指无法伸入风孔30内，以防止发生安全事故。风罩3与散热片11顶部为线接触或者是面接触，能够隔离相邻的两个散热槽12，保证气流的有序流动。

在一种优选的实施方式中，风扇2为吸风风扇，其转动时，气流的流动方向如图5所示，具体而言，气流从风孔30吸入收容部141，之后气流向四周扩散，部分气流直接从与收容部141相通的散热槽12排出，部分气流沿着通道部140向壳体1两端移动，最后从与通道部140相通的散热槽12排出。由此，外界较冷的气流由风扇2驱动经过多个散热槽12后排出，能够高效的将散热槽12内的热空气带走，冷却散热片11，从而高效、快速地散热。

在另一种优选的实施方式中，风扇2为吹风风扇，其转动时，气流的流动方向如图6所示，具体而言，收容部141内的气流从风孔30被吹出，由此在风道14内产生负压，散热槽12内的气流被吸入通道部140和收容部141内，并在风扇2的吹力下源源不断的从风孔30吹出。由此，散热槽12内较热的空气被源源不断的吸入风道14并从风孔30吹出，从而带走散热槽12处的热量；同时，外界较冷的空气将填补至散热槽12内，从而冷却散热片11，实现高效、快速地散热。

显然的，风扇2无论是从风孔30向内吸风还是从风孔30向外吹风，都能够有效的对壳体1进行散热。

风罩3同样采用散热效果好的材料制成，例如采用薄铁片等金属材料，其能够通过与外界接触的表面进行散热，进一步提高散热效果。

作为一种优选的实施方式，风罩3嵌入散热片11内，具体的，壳体1包括设置于散热片11上的安装槽15，风罩3设置于安装槽15内，从而其位置能够由安装槽15的槽底面和两侧壁限定，限位更可靠。通过将风罩3设置于安装槽15内，一方面，其与散热片11直接接触的面积更大，能够更好的散热，另一方面，其与散热片11贴合的更紧密，能够使得相邻的两个散热槽12之间的隔离效果更好，散热槽12内的气流更为独立，不会通过散热片11与风罩3之间的间隙相互影响，风扇2产生的力能够更好的作用至散热槽12内的气体上，因此具有更好的散热效果。

参考图8，散热片11可以分为被风罩3覆盖的部分和位于覆盖部分两侧的两个未覆盖的部分，被覆盖部分的长度与风罩3的宽度B一致，为了使得风罩3能够可靠的引导散热槽12内的气流流动。作为一种优选的实施方式，未覆盖部分的长度L为30～60mm，优选为50mm；进一步优选的，未覆盖部分的长度L与风罩3宽度的比值L/B处于如下范围内：1/4≤L/B≤1/2。长度L过长或者宽度比值L/B过大将不利于散热槽12内的气流流动，例如，在风扇吹风时，靠近散热槽12端部的气流将难以从散热槽12吸入风道14内；而长度L过短或者宽度比值过小时，将影响散热片11的被动散热，不利于提高散热效率。

优选的，散热结构整体以对称线7对称，此时位于覆盖部分两侧的两个未覆盖的部分的长度相同。

作为一种优选的实施方式，如图1所示，风罩3两端具有逐渐靠近基部10端部的过渡部31，过渡部31可以是斜面或者弧面，又或者是斜面和/或弧面的结合(例如过渡部31由两个斜面构成、由两个弧面构成或者由一个斜面和一个弧面构成)。相应的，与过渡部31对应处的散热片11的高度向端部逐渐减小，以能够与过渡部31紧密贴合。通过设置过渡部31，降低了风罩3端部棱角的尖锐度，使用时不易割伤人手，更为安全。进一步地，散热片11外端被设置为圆弧形，以进一步提高安全性，当然，散热片11与风罩3接触的部分优选为面状，以与风罩3紧密贴合。

可以理解的是，由于风扇2设置于基部10外部，在基部10上仅需开设一个较小的走线孔100即可，且走线孔100内能够设置橡胶塞予以密封，因此，整个壳体1具有良好的防尘效果，在保证高效散热的同时，能够提高壳体1的防尘性能，保证了具有该散热结构的设备能够长期、可靠的使用。

本申请还提出一种工控机，如图1所示，该工控机包括上文所述的散热结构。

进一步的，如图1和图9所示，壳体1包括与基部10相连的框体16，框体16设置有向上开口的腔体160，基部10连接在框体16上端，并封住该腔体160的开口，该工控机还包括设置于腔体160内的电路板4，该电路板4可以是主板。电路板4上设置有多个发热器件，发热器件指的是在运行过程中发热量较大的元件，例如芯片、电阻、功率器件等。电路板4上形成有发热量较大的发热区域，发热区域例如可以是单个发热功率较大的发热器件所在的区域，例如芯片所在的区域，也可以是多个发热器件聚集的区域，在这些区域，电路板4的发热量较大。

如图10所示，发热区域朝向基部10设置，即电路板4设置有与基部10相对设置的第一面40，发热器件设置于该第一面40上，并在此面形成发热区域。将发热区域朝向基部10设置，能够使得发热区域与基部10更为贴近，从而能够将热量快速传导至基部10上进行散发。

为了使得发热区域处的热量能够更快的传递至基部10，工控机还包括位于基部10和发热区域之间的导热件52，该导热件52采用导热效果好的材质制成，例如铝合金或者铜等。

在一种优选的实施方式中，如图11所示，导热件52呈U形，其采用铜管或者铜棒制成，工控机还包括与发热区域对应设置的下压板50和与基部10相连的上压板51，导热件52设置于下压板50和上压板51之间。与发热区域对应设置是指与发热区域处的元器件贴合或者贴近，对于芯片等表面平整的元器件而言，下压板51可以直接与该元器件表面贴合，对于电容、电阻、电感等发热器件聚集的发热区域而言，下压板51与其贴近，此时，可在下压板51和电路板4之间设置垫块或者直接在下压板51上成型出垫块，以防止下压板51直接压住发热器件，有利于保护发热器件。

下压板50和上压板51均采用散热性能好的材质制成，例如铜或者铝合金。本实施例中，导热件52包括第一臂部520、第二臂部521以及连接在第一臂部520和第二臂部521之间的弧部522。第一臂部520和第二臂部521大致平行，且分别抵接于下压板50和上压板51上，用以将下压板50处的热量传递至上压板51处，进而再传递至基部10处散发，如此，能够快速的将发热区域处的热量传递至基部10处散掉，提高散热效率。上压板51可通过螺栓连接在基部10上。导热件52的数量可以有多个。

通过设置下压板50和上压板51，可以增大受热和传热的面积，从而加快吸热和传热的效率。

进一步的，为了使得导热件52更为稳固，如图12所示，工控机还包括连接在电路板4上的固定座53，固定座53通过若干螺栓54连接在电路板4上，螺栓54穿过固定座53与电路板4相连，且固定座53能够沿着螺栓54移动，在螺栓头540与固定座53之间设置有弹簧55，通过弹簧55将固定座53压紧在第一臂部520上。在固定座53的底面530上开设有用于限位第一臂部520的限位槽531，下压板50通过螺栓连接在底面530上，并遮盖在第一臂部520底部，从而限制导热件52的位置。

上述实施方式中，导热件52、上压板51、下压板52和固定座53组成导热组件5，配合将发热区域处的热量传导至基部10处。

在另一种优选的实施方式中，导热件52为块状的导热块，其一端与发热区域对应设置(此处与发热区域对应设置的含义与上文相同)，另一端与基部10贴合，如图13所示，其设置有若干连接部523，可通过螺栓连接于电路板4上。导热块可以采用例如铝合金的材质制成，其可以是实心的也可以是空心的。导热块6的设置能够将发热区域处的热量快速的传递至基部10处进行散热。

由于导热块耗用材质多，会加重工控机的重量，因此，对于面积较大的发热区域，或者基部10与发热区域之间距离较远的情况，优选采用导热组件5的导热结构。

可以理解的是，在一台工控机中，上述的导热组件5和导热块可以单独使用也可以同时使用，且数量不限。本实施例中，电路板4上设置有第一发热区域41和第二发热区域42，两个发热区域均由芯片形成，第一发热区域41处对应设置有导热组件5，而第二发热区域42处对应设置有导热块。

本申请至少具备如下优点:

1.通过设置散热片、风道、风扇和风罩，一方面，能够通过散热片增大与空气的接触面积，提高散热效果；另一方面，能够通过风扇促进气流在散热槽和风道内流动，从而带走热量，补入冷空气，实现高效快速的散热；同时，风扇设置于壳体外部的风道内，无需在壳体上开设风扇孔，极大的提高了壳体的防尘效果，有利于设备在灰尘等恶劣环境下可靠工作；

2.通过在电路板和基部之间设置导热件，能够将发热区域处的热量快速的传导至基部处，由基部处的散热结构高效散热，使得工控机的散热效果更好。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种散热结构，其特征在于，包括：

壳体(1)，包括基部(10)和设置于所述基部(10)上的多个间隔设置的散热片(11)，相邻两个所述散热片(11)之间形成散热槽(12)，所述壳体(1)还开设有与所述散热槽(12)连通的风道(14)；

风扇(2)，设置于所述风道(14)内；以及

风罩(3)，罩设于所述风道(14)上，且其与所述风扇(2)对应的位置开设有风孔(30)。

2.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述风罩(3)遮盖于所述风道(14)两侧的散热槽(12)上方，且与所述散热片(11)的顶部接触。

3.根据权利要求2所述的散热结构，其特征在于，所述散热片(11)包括被所述风罩(3)覆盖的部分和位于所述覆盖的部分两侧的两个未覆盖的部分，所述未覆盖部分的长度L为30～60mm；所述未覆盖的部分的长度L与所述风罩(3)的宽度B的比值L/B范围为：1/4≤L/B≤1/2。

4.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述风道(14)包括用于收容所述风扇(2)的收容部(141)和自所述收容部(141)向所述壳体(1)两端延伸的通道部(140)，所述收容部(141)和所述通道部(140)均与所述散热槽(12)相通。

5.根据权利要求1至4任一项所述的散热结构，其特征在于，所述风扇(2)向着所述风孔(30)吹气或者通过所述风孔(30)吸气。

6.根据权利要求1至4任一项所述的散热结构，其特征在于，所述风罩(3)嵌设于多个所述散热片(11)内。

7.根据权利要求6所述的散热结构，其特征在于，所述壳体(1)开设有位于所述散热片(11)上的安装槽(15)，所述风罩(3)设置于所述安装槽(15)内。

8.根据权利要求1至4任一项所述的散热结构，其特征在于，多个所述散热片(11)等距分布于所述基部(10)上。

9.根据权利要求1至4任一项所述的散热结构，其特征在于，所述风罩(3)两端设置有逐渐靠近所述基部(10)端部的过渡部(31)。

10.一种工控机，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的散热结构。

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