CN216795614U - 一种翅片散热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及芯片散热技术领域，具体涉及一种翅片散热器，包括：第一散热系统连接并覆盖热源；第二散热系统设在第一散热系统上，第二散热系统包括多组翅片结构，均匀分布在第一散热系统上，相邻两组翅片结构之间形成第一气流通道，翅片结构包括：第一翅片设在第一散热系统上，第一翅片横截面的宽度由窄变宽再变窄；两个第二翅片设在第一散热系统上，对称设置，分别位于第一翅片的两侧，第二翅片横截面的宽度由宽变窄，两个第二翅片与第一翅片之间形成第二气流通道。本实用新型的优点在于运用拓扑优化在设计域内形成不规则的翅片形状，有效的将热量传导到翅片结构，并通过翅片向外散热，避免了热阻过高而导致散热性能的下降。

Description

一种翅片散热器

技术领域

本实用新型涉及芯片散热技术领域，具体涉及一种翅片散热器。

背景技术

芯片，又称微电路、微芯片、集成电路。是指内含集成电路的硅片，体积很小，常常是计算机或其他电子设备的一部分。随着电子设备向着小型化，集成化发展，同时电子设备的性能和功率密度也在不断提高，如何提高其散热性能已经成为当今的一大挑战。

目前，市场上传统的散热器大多是直翅片散热器，但是这种散热器的散热功能有限，已经无法满足日益增长的散热需求。因此，需要一种散热性能更好的散热器。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种翅片散热器，可以解决现有技术中，传统的散热器大多是直翅片散热器，这种散热器的散热功能有限，已经无法满足日益增长的散热需求的问题。

本实用新型的技术方案是：

一种翅片散热器，包括：

第一散热系统，连接并覆盖热源，所述第一散热系统用于初次散热；

第二散热系统，设置在第一散热系统上，用于二次散热，所述第二散热系统包括多组翅片结构，均匀分布在第一散热系统上，相邻两组翅片结构之间形成第一气流通道，一组所述翅片结构包括：第一翅片，设置在第一散热系统上，所述第一翅片横截面的宽度由窄变宽再变窄；两个第二翅片，设置在第一散热系统上，对称设置，分别位于第一翅片的两侧，所述第二翅片横截面的宽度由宽变窄，两个所述第二翅片与第一翅片之间形成第二气流通道。

较佳地，所述第一散热系统为矩形体。

较佳地，多组所述翅片结构呈矩形阵列式分布。

较佳地，多组所述翅片结构为1×N阵列，其中N为翅片结构的组数。

较佳地，所述第二翅片的长度为二分之一第一翅片的长度。

与现有技术相比，本实用新型提供的一种翅片散热器，其有益效果是：

本散热器不同于传统的翅片散热器，其散热效果更好，通过拓扑优化，得到本散热器的翅片结构，以达到最好的散热效果，且本散热器将拓扑优化运用其中是一个较为新颖的方法。本实用新型在设计域内形成不规则的翅片形状，对应的连接在矩形体上进行散热。有效的将热量传导到翅片，并通过翅片向外散热，避免了热阻过高而导致散热性能的下降。降低了电子设备因温度过高导致的不稳定，延长了电子设备的寿命。此外，本实用新型的结构简单，便于推广使用。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的翅片结构的分布示意图。

具体实施方式

本实用新型提供了一种翅片散热器，下面结合图1到图2的结构示意图，对本实用新型进行说明，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

实施例

如图1所示，本实用新型提供的一种翅片散热器，包括：第一散热系统1、第二散热系统2。第一散热系统1连接并覆盖热源，所述第一散热系统1用于初次散热，可以散出一部分的热量，当本散热器连接至热源后，少量热量从第一散热系统1中散发，大部分热量通过第一散热系统1热传导至第二散热系统2散出；第二散热系统2设置在第一散热系统1上，用于二次散热，是本散热器主要的散热部件，所述第二散热系统2包括多组翅片结构，均匀分布在第一散热系统1上，相邻两组翅片结构之间形成第一气流通道，一组所述翅片结构包括：第一翅片21、第二翅片22。第一翅片21设置在第一散热系统1上，所述第一翅片21横截面的宽度由窄变宽再变窄；两个第二翅片22设置在第一散热系统1上，对称设置，分别位于第一翅片21的两侧，所述第二翅片22横截面的宽度由宽变窄，两个所述第二翅片22与第一翅片21之间形成第二气流通道。其中，第一翅片21、第二翅片22不规则的形状是以最小化进出口压降作为优化的目标函数，由变密度法的拓扑优化技术生成的。第一气流通道和第二气流通道用于空气对流带走热量，进行散热，第一气流通道和第二气流通道中，背离第二翅片22的一端为空气入口，另一端为空气出口。其中，翅片结构是通过拓扑优化，以最小化压降为目标函数得到的最优散热器结构。优化所用的目标函数，即进出口压降的最小化。相当于给定设计域的优化目标，根据这个目标进行结构优化。一般电子设备散热设计中，需尽量降低芯片温度，这就需要增大空气流动速度，但增大流速会导致过高的压力损失，故本设备中尽量减小进出口压差，采用“最小化进出口压降”作为目标函数。本散热器不同于传统的翅片散热器，其散热效果更好，通过拓扑优化，得到本散热器的翅片结构，以达到最好的散热效果，且本散热器将拓扑优化运用其中是一个较为新颖的方法，实用性强。本散热器的材料为铝合金6061。

进一步的，所述第一散热系统1为矩形体。翅片结构设置在矩形体的顶部。其中矩形体的长为120mm，宽为100mm上述数据为本散热器的一个最优尺寸，也可以设计成别的尺寸，本散热器的数据能达到更好的散热效果。根据实际产品的不同，散热器的大小不同。

进一步的，多组所述翅片结构呈矩形阵列式分布。

进一步的，多组所述翅片结构为1×N阵列，其中N为翅片结构的组数。如图2所示为整个翅片结构位置分布的示意图。

进一步的，所述第二翅片22的长度为二分之一第一翅片21的长度。

翅片结构的生成方法如下：

首先，提出二维优化设计域，即生成翅片结构的区域，在设计域内施加一个均匀热源，设计域采用最小化压降的目标函数，得到二维翅片结构，然后将其拉伸成三维，将三维翅片结构镜像、阵列并做平滑处理，得到本散热器中的翅片结构。

将相同质量的本实用新型的翅片散热器与传统平直翅片散热器进行数值模拟，在散热器矩形体1应用相同的加热功率2000W/m2，在空气入口处应用相同的空气入口温度20℃，不同的空气入口速度0.5m/s，1m/s，1.5m/s，2m/s的情况下进行对比，结果显示：本翅片散热器平均温度较传统平直翅片散热器在不同空气入口速度下分别降低了12.089℃，8.919℃，7.158℃，6.072℃。在通常的工作条件下，本翅片散热器与相同重量的传统平直翅片散热器相比，可以降低热源温度11.26％左右。根据数值模拟的结果，在热源发热功率为2000W/m2，空气流速为0.5m/s，1m/s，1.5m/s，2m/s的条件下，新型翅片散热器平均温度较传统平直翅片散热器在不同入口速度下分别降低了12.08℃，8.91℃，7.15℃，6.07℃，对应压力仅提高了0.35Pa，0.88Pa，1.76Pa，3.02Pa。即：得到进出口压降的最小化，可以形成更好的散热效果。

本实用新型的优点在于，本散热器不同于传统的翅片散热器，其散热效果更好，通过拓扑优化，得到本散热器的翅片结构，以达到最好的散热效果，且本散热器将拓扑优化运用其中是一个较为新颖的方法。本实用新型在设计域内形成不规则的翅片形状，对应的连接在矩形体上进行散热。有效的将热量传导到翅片，并通过翅片向外散热，避免了热阻过高而导致散热性能的下降。降低了电子设备因温度过高导致的不稳定，延长了电子设备的寿命。此外，本实用新型的结构简单，便于推广使用。

以上公开的仅为本实用新型的几个具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种翅片散热器，其特征在于，包括：

第一散热系统(1)，连接并覆盖热源，所述第一散热系统(1)用于初次散热；

第二散热系统(2)，设置在第一散热系统(1)上，用于二次散热，所述第二散热系统(2)包括多组翅片结构，均匀分布在第一散热系统(1)上，相邻两组翅片结构之间形成第一气流通道，一组所述翅片结构包括：第一翅片(21)，设置在第一散热系统(1)上，所述第一翅片(21)横截面的宽度由窄变宽再变窄；两个第二翅片(22)，设置在第一散热系统(1)上，对称设置，分别位于第一翅片(21)的两侧，所述第二翅片(22)横截面的宽度由宽变窄，两个所述第二翅片(22)与第一翅片(21)之间形成第二气流通道。

2.根据权利要求1所述的一种翅片散热器，其特征在于，所述第一散热系统(1)为矩形体。

3.根据权利要求1所述的一种翅片散热器，其特征在于，多组所述翅片结构呈矩形阵列式分布。

4.根据权利要求3所述的一种翅片散热器，其特征在于，多组所述翅片结构为1×N阵列，其中N为翅片结构的组数。

5.根据权利要求1所述的一种翅片散热器，其特征在于，所述第二翅片(22)的长度为二分之一第一翅片(21)的长度。

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