CN218920818U - 散热结构与电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种散热结构与电源。该散热结构包括均热层与传热层；所述均热层用于与发热元件固定连接；所述均热层用于包裹至少部分所述发热元件；所述传热层与所述均热层连接，所述传热层远离所述均热层的一端用于与壳体连接；所述均热层的覆盖面积大于所述发热元件与所述均热层的接触面的面积；至少部分所述传热层被所述均热层覆盖；所述传热层覆盖所述壳体的至少部分表面。该电源包括上述散热结构。通过均热层将发热元件所发出的热量扩散至整个均热层，以增大发热元件的散热面积，传热层将热量进一步分散至壳体的至少部分表面，从而使得壳体的较多部分均可以进行散热，实现无风扇散热。

Description

散热结构与电源

技术领域

本实用新型涉及服务器电源散热的技术领域，特别是涉及一种散热结构与电源。

背景技术

随着公有云、私有云的市场快速增长，数据中心大量建设，目前人们对服务器电源的性能提出更高要求，主要发展集中在高功率密度、高可靠性、低功耗、远程控制、实时监控与冗余并机等方面。而元器件热失效是电子产品主要的失效模式，因此追求高功率密度和高可靠性的首要任务就是解决电源的散热问题。

在传统技术中，通常采用风冷降温的模式，即在电源内部安装至少一个散热风扇，使得风扇吹出的风形成强对流以对元器件进行散热。

然而在上述的风冷降温模式中，风扇的使用会增加额外的功率，而且风扇的设置存在噪音、灰尘、风扇寿命和可靠性问题。此外，重要的是，一般设计寿命超过7年的电源是不能采用前述风扇降温的方式。因此，亟需一种设计寿命长且散热效果好的电源。

实用新型内容

基于此，有必要针对电源无法在设计寿命长的情况下具有较好的散热效果的问题，提供一种散热结构与电源。

一种散热结构，包括：

均热层，所述均热层用于与发热元件固定连接，所述均热层用于包裹至少部分所述发热元件；所述均热层的覆盖面积大于所述发热元件与所述均热层的接触面的面积；及

传热层，所述传热层与所述均热层连接，所述传热层远离所述均热层的一端用于与壳体连接，至少部分所述传热层被所述均热层覆盖；所述传热层覆盖所述壳体的至少部分表面。

在其中一个实施例中，所述传热层沿第一方向的导热系数大于沿第二方向的导热系数，所述第一方向与所述第二方向垂直，所述第二方向与所述均热层至所述传热层的方向一致。

在其中一个实施例中，所述传热层的导热系数范围为500w/m·k-3000w/m·k；

所述传热层为石墨烯膜片。

在其中一个实施例中，所述传热层的厚度为0.1mm-1mm。

在其中一个实施例中，所述均热层包括导热灌封胶层、导热凝胶层与导热硅胶片中的至少一种。

在其中一个实施例中，还包括导热片，所述导热片的一端与所述发热元件固定连接，所述导热片的另一端穿过所述均热层并与所述传热层连接。

一种电源，包括壳体、发热元件与设置在壳体内的上述的散热结构。

在其中一个实施例中，所述壳体包括内层与外层，所述内层的导热系数大于所述外层的导热系数。

在其中一个实施例中，所述壳体嵌设热管，所述热管用于散热；

和/或，所述壳体设置有均温板，所述均温板覆盖至少部分所述壳体的外表面。

在其中一个实施例中，所述壳体外壁和/或内壁设置鳍片。

在其中一个实施例中，所述壳体外壁设置有散热增强层，所述散热增强层的粗糙程度大于所述壳体表面的粗糙程度。

上述散热结构可以通过均热层将发热元件所发出的热量扩散至整个均热层，以增大发热元件的散热面积。通过均热层包裹至少部分发热元件，使得发热元件与均热层的接触面积增大，从而便于发热元件的热量扩散至均热层。此外，这样的设置可以使得发热元件所产生的热量不仅通过均热层的表面进行扩散至均热层，还可以与均热层的相对发热元件较深处即可接收并扩散热量，使得热量快速在均热层内扩散，提高散热效率。通过传热层与均热层连接，使得均热层内的热量传递至传热层，后通过传热层分散至壳体的至少部分表面，热量由壳体内壁传输至壳体的外表面。而传输至壳体外表面的热量可以通过热辐射的方式传输至外部空间，实现无风扇散热。

通过均热层与传热层的设置，可以使得壳体更多的部分具有待散热的热量，增大热辐射的面积，从而提高散热效率。而且上述方案中无需采用电源，仅需通过空气流动即可获得较好的散热效果。

附图说明

图1为本实用新型的一实施例提供的一种电源的结构示意图。

图2为图1的横截面示意图。

图3为本实用新型的一实施例提供的一种电源的结构示意图(省去上壳)。

图4为图3的横截面示意图。

附图标记：

100、壳体；110、内层；120、外层；130、上壳；140、下壳；200、均热层；210、第一均热层；220、第二均热层；300、传热层；400、发热元件；410、基板；420、发热件；430、侧壁发热件；500、导热片；600、鳍片。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1-图4，本实用新型一实施例所提供的电源，其包括壳体100、散热结构与发热元件400。其中，散热结构与发热元件400均固定设置在壳体100内部。散热结构用于将散热元件所产生的热量传递至壳体100表面，以便于后续壳体100与外部空气热辐射以进行降温，实现无风扇降温效果。

其中，如图1-图4所示，发热元件400可以包括基板410与设置在基板410上的发热件420。基板410可以为PCB板或PCBA板。其中，发热件420在工作时产生较多的热量。

在一些实施例中，如图1-图4所示，本实用新型一实施例所提供的散热结构包括均热层200与传热层300。

其中，均热层200可以与发热元件400固定连接。均热层200可以包裹至少部分发热元件400，以使得均热层200在其厚度方向(即沿均热层200至传热层300的方向，图2中的竖直方向)与发热元件400具有接触面，从而增大发热元件400与均热层200的接触面积，提高散热效率。需要说明的是，前述至少部分发热元件400既包括发热元件400的局部包裹于均热层200内，发热元件400的剩余部分位于均热层200外部，也包括发热元件400全部包裹于均热层200内。前述“包裹”指的是均热层200至少与发热元件400的两个表面抵接。前述两个表面可以为相邻的两个表面，也可以为相间隔的两个表面。表面可以为曲面，也可以为平面。

传热层300与均热层200连接。传热层300远离均热层200的一端与壳体100连接。均热层200覆盖至少部分传热层300。传热层300至少覆盖壳体100的至少部分表面。通过传热层300的设置，可以将热量由均热层200传递至壳体100。由于传热层300至少覆盖壳体100的至少部分表面，也就是说，可以通过壳体100的至少部分表面进行散热，可以为壳体100的底面，也可以是壳体100所有的表面，从而增大热辐射的面积，提高散热效率。

在一些实施例中，均热层200覆盖面积大于发热元件400与均热层200的接触面的面积。前述均热层200的覆盖面积指的是，均热层200通过传热层300与壳体100所连接的表面所在平面上的投影面积。比如在图1所示的实施例中，均热层200在壳体100底面的所在平面上的投影面积即为该均热层200的覆盖面积。可以理解，均热层200的面积大于发热元件400的面积。因此，发热元件400底面所汇聚的热量，可以通过均热层200传递至一个更大的表面，便于后续散热。具体的，在一些实施例中，均热层200与基板410固定连接，均热层200的面积大于基板410的面积，以覆盖基板410。在一些实施例中，均热层200的面积可以大于等于壳体100的底面的面积的1/3，比如，在一些实施方式中，均热层200的面积为壳体100底面的面积的1/3、1/2、3/4、1/3或1倍。采用上述设置方式可以使得发热元件400的局部散出的热量扩散至整个均热层200中，增大散热面积。

在一些实施例中，均热层200可以包括第一均热层210与第二均热层220。其中，第一均热层210位于基板410与壳体100底面之间。第二均热层220位于基板410远离壳体100底面的一侧。第二均热层220与部分发热件420靠近基板410的一侧连接。第一均热层210与第二均热层220将基板410夹设在二者之间，以对基板410进行定位，便于基板410相对壳体100相对固定设置。

通过第一均热层210与第二均热层220的设置，可以使得发热件420所产生的热量，不但可以较为均匀地传输至传热层300，还可以使得壳体100内部的空间具有较大的散热面，便于壳体100内部空气对流时进行散热。此外，第二均热层220的设置也可以增大发热件420与均热层200的热交换面积，便于热量传输至传热层300。另外，第一均热层210与第二均热层220可以对其中夹设的基板410进行固定作用，使得基板410不易相对于壳体100移动，便于提高电源使用时发热元件400的稳定性。

第一均热层210与第二均热层220可以连接，第一均热层210与第二均热层220也可以无连接关系。比如，在一些实施例中，第一均热层210与第二均热层220连接，二者可以为一体成型设置。这样的设置也可以使得第一均热层210与第二均热层220的连接处与壳体100的侧面或设置在壳体100侧面的传热层300连接，便于增大散热面积。又比如，在另一些实施例中，第一均热层210与第二均热层220通过基板410隔开。

在一些实施例中，第一均热层210与第二均热层220的厚度均可以为1mm-2mm，比如可以为1mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm或2mm。

在一些实施例中，均热层200还可以包括第三均热层。第三均热层设置在发热件420远离基板410的一侧。第三均热层与第二均热层220之间具有间隙，间隙可以供空气流通，以便于散热。第三均热层可以直接与壳体100顶面连接，也可以与设置在壳体100顶面的传热层300连接，以使得壳体100的更多的表面均可传递热量，以便于散热。在一些实施例中，第三均热层的厚度可以与前述第一均热层210或第二均热层220一致，也可以三个均热层200的厚度均不相同，可以根据实际情况进行调节。

在一些实施例中，均热层200的导热系数可以为1.2w/m·k-3.0w/m·k，比如可以为1.2w/m·k、1.5w/m·k、1.8w/m·k、2.0w/m·k、2.5w/m·k或3.0w/m·k。均热层200在水平方向与竖直方向的导热系数可以基本一致。在一些具体实施例中，均热层200包括导热灌封胶层、导热凝胶层与导热硅胶片中的至少一种。比如，在图示实施例中，均热层200为导热灌封胶层，即第一均热层210与第二均热层220均为导热灌封胶层。比如，在另一实施例中，第一均热层210为导热凝胶层，第二均热层220为导热灌封胶层。

在一些实施例中，电源还包括侧壁发热件430，侧壁发热件430可以与壳体100的侧壁面相接触。其中，侧壁发热件430的部分可以伸入均热层200中，以扩散热量至均热层200，便于将热量输送至壳体100的其他表面以进行散热。侧壁发热件430的部分可以仅伸入第二均热层220，也可以穿过第二均热层220并伸入至第一均热层210，可以根据实际情况进行调整。

在一些实施例中，如图4所示，还包括导热片500。导热片500的一端与发热元件400固定连接，导热片500的另一端穿过均热层200并与传热层300连接。通过导热片500的设置，可以使得较多的热量直接由导热片500传输至传热层300，减少热量在均热层200中的汇集，加快散热效率。

在一些实施例中，导热片500可以与部分基板410底部连接。与导热片500连接的基板410处可以与发热件420连接，以使得发热件420较高热量处可及时将热量传输至导热片500，并通过导热片500传输至传热层300，以加快导热速率，从而提高散热效果。

在一些实施例中，导热片500的导热系数大于均热层200的导热系数。在一些具体实施方式中，导热片500可以选择铜片，也可以选择其他金属导热片500，比如铝片、银片等，可根据实际情况进行调整。

在一些实施例中，导热片500的厚度可以为1mm-2mm。比如，在一些实施方式中，导热片500的厚度可以为1mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm或2.0mm等。导热片500沿基板410至传热层300方向上的高度可以根据实际情况进行调整。

在一些实施例中，导热片500与基板410底部可以通过焊接等连接方式进行连接，也可以采用其他的连接方式进行连接。导热片500与传热层300可以通过抵接的方式进行连接，以实现热传导。

在一些实施例中，传热层300远离均热层200的一侧与壳体100连接。传热层300与壳体100之间可以通过胶层连接。在一些其他的实施例中，也可以采用其他的连接方式，以使得传热层300与壳体100固定连接。

传热层300覆盖壳体100的至少一个表面。比如，在图示实施例中，传热层300可以覆盖壳体100的底面以及壳体100的部分侧壁的表面。又比如，在一些实施例中，传热层300可以仅覆盖壳体100的底面。再比如，在另一些实施例中，传热层300可以覆盖壳体100的所有的内壁的表面。

通过上述设置，可以使得传热层300将其接收到的热量迅速传递至与传热层300相连接的壳体100的表面，使得较多的壳体100传递热量，然后壳体100内的热量通过热辐射的方式与壳体100外部的空气进行散热。传热层300所覆盖的壳体100的表面数量以及表面占比越多，散热结构的散热效果越好，电源的散热效率也越高。

传热层300沿第一方向的导热系数大于其沿第二方向的导热系数，第一方向与第二方向垂直。其中，第一方向为传热层300相连接的壳体100所在表面的平面所在的方向，第二方向为垂直于前述壳体100的表面所在平面的方向，即均热层200至传热层300的方向。可以理解，传热层300沿壳体100表面所在平面的延伸方向的导热系数大于沿垂直于壳体100表面的方向上的导热系数。也就是说，热量进入传热层300后，会沿传热层300与均热层200的接触面所在的平面快速传递至整个传热层300。这样的设置可以减少热量汇聚于传热层300与均热层200连接的部分，使得热量可以通过传热层300大面积分散，进而使得热量可以在较大程度上传递至壳体100表面，以进行散热。

比如，在一些实施例中，传热层300可以为石墨烯膜片。传热层300的厚度可以为0.1mm-1mm，比如可以为0.1mm、0.2mm、0.25mm、0.5mm、0.6mm、0.8mm或1.0mm等。上述厚度范围内的传热层300可以具有较好的传热效果外，成本相对较低，便于产业化生产。在一些实施例中，传热层300的导热系数可以大于等于500w/m·k。比如，在一些实施例中，传热层300的导热系数为500w/m·k、800w/m·k、1000w/m·k、1200w/m·k、1500w/m·k、2000w/m·k或3000w/m·k，也可以选择更高导热系数的传热层300，以使得热量快速传输至壳体100。

通过均热层200与传热层300的结合，使得发热元件400所产生的较为集中的热量可以较大程度上的分散至壳体100的较多的表面，以及壳体100表面的较多的部分，调动壳体100可进行热辐射的部分，以使得电源可以在无风扇的情况下较好地进行散热。

在一些实施例中，壳体100可以选用金属壳体100，比如可以为铜制壳体100、铝制壳体100或不锈钢壳体100等，也可以为其他的金属壳体100。采用金属壳体100可以较好地进行热量的传输。

在另一些实施例中，壳体100可以选用复合板材壳体100。比如，在一实施例中，如图4所示，壳体100包括内层110与外层120。内层110与外层120固定连接。壳体100内层110的导热系数可以大于壳体100外层120的导热系数。壳体100内层110与前述传热层300连接。在一些实施例中，壳体100内层110可以为铜制内层110，壳体100外层120可以为铝制外层120。采用上述复合板材壳体100可以增大传热层300与壳体100之间的传热效果外，还可以在一定程度上降低成本。内层110与外层120的厚度可以为相同厚度，也可以为不同厚度，可以根据实际情况进行调整。

在一些实施例中，壳体100还可以设置有均温板。比如，均温板可以选择VC板。均温板可以设置于壳体的至少部分的外表面。均温板的设置可以使得壳体100更多的表面分散得到热量，以便于后续与外部空气进行热辐射，以将热量散出。

在一些实施例中，如图1与图2所示，壳体100的至少一个外表面鳍片600。鳍片600的数量为多个，鳍片600间隔设置。鳍片600的设置可以增大散热面积，使得散热效果得以提升。在图示实施例中，壳体100的底壁平行间隔设置有多个鳍片600，以增强散热效果。

在其中一些实施例中，壳体100的未设置有发热元件400的内表面也可以设置有鳍片600，以提高散热效果。比如，在一些实施例中，壳体100的内壁设置有多个间隔平行设置的鳍片600。在另一些实施例中，壳体100的内壁与外壁均设置有多个平行间隔设置的鳍片600，与内壁连接的鳍片600和与外壁连接的鳍片600的延伸方向可以相同，也可以垂直，可以根据实际情况进行调整。

在一些实施例中，壳体100的至少一个外表面可以设置有散热增强层(图中未示出)。散热增强层的设置可以增大壳体100表面的辐射换热能力。比如在一些实施例中，散热增强层的粗糙程度较壳体100的大，从而提高壳体100的辐射换热能力。在一些实施例中，散热增强层可以为纳米涂层。在一些其他的实施例中，散热增强层也可以为其他材质的涂层。

这里需要注意的是，在具有鳍片600的实施例中，鳍片600的表面也可以涂覆有纳米涂层，以加快散热。

在一些实施例中，壳体100可以包括上壳130与下壳140。上壳130与下壳140可拆卸连接。比如，上壳130与下壳140可以卡接以实现连接，上壳130与下壳140也可以采用其他的连接方式，可以根据实际情况进行调整。

在一些实施例中，上壳130与下壳140的横截面形状可以均为类U形。在一些实施例中，上壳130的横截面形状可以为类矩形，而下壳140的横截面形状可以为类U形。上壳130与下壳140之间形成容纳空间，容纳空间可以容纳前述发热元件400、均热层200与传热层300。

其中，下壳140可以选用一体成型的方式制得，即下壳140的底壁以及侧壁通过一体成型的方式连接。这种方式相比于分体后装配为一体的方式来说，连接界面上的热量传递阻碍可以忽略不计，便于散热。

在一些实施例中，传热层300与下壳140的底面连接，并覆盖下壳140的底面。在另一些实施例中，传热层300与下壳140的底面连接，且与下壳140的侧壁连接。

这里需要说明的是，对于设置有第三均热层的电源来说，与第三均热层相连接的传热层300可以与上壳130的内壁连接，以使得上壳130表面进行一定的热辐射，以提高电源的散热效果。

此外，在一些实施例中，下壳140可以设置有热管(图中未示出)。具体地，下壳140开设有容纳槽(图中未示出)，容纳槽内嵌设有前述热管。热管可以降低外壳的温度。在一些优选的实施例中，热管可以设置在基板410的较热的发热件420的正下方，以便于局部重点散热，从而提高电源的散热效果。

通过上述均热层200与传热层300的设置，可以使得电源具有较好的散热效果。此外，可以通过增加均热层200的覆盖面积、传热层300的覆盖面积、增加改变壳体100的板材、壳体100的成型方式、设置鳍片600、鳍片600的数量以及鳍片600的位置、导热片500的设置、纳米涂层的涂覆以及设置热管中的任意一种或几种方式，均可以结合均热层200与传热层300的设置，提高电源的散热效果，使得电源可以在无风扇的情况下都能够得到较好的散热。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种散热结构，其特征在于，包括：

均热层，所述均热层用于与发热元件固定连接，所述均热层用于包裹至少部分所述发热元件；所述均热层的覆盖面积大于所述发热元件与所述均热层的接触面的面积；及

传热层，所述传热层与所述均热层连接，所述传热层远离所述均热层的一端用于与壳体连接，至少部分所述传热层被所述均热层覆盖；所述传热层覆盖所述壳体的至少部分表面。

2.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述传热层沿第一方向的导热系数大于沿第二方向的导热系数，所述第一方向与所述第二方向垂直，所述第二方向与所述均热层至所述传热层的方向一致。

3.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述传热层的导热系数范围为500w/m·k-3000w/m·k；

所述传热层为石墨烯膜片。

4.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述传热层的厚度为0.1mm-1mm。

5.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述均热层包括导热灌封胶层、导热凝胶层与导热硅胶片中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，还包括导热片，所述导热片的一端与所述发热元件固定连接，所述导热片的另一端穿过所述均热层并与所述传热层连接。

7.一种电源，其特征在于，包括壳体、发热元件与设置在所述壳体内的权利要求1-6任意一项所述的散热结构。

8.根据权利要求7所述的电源，其特征在于，所述壳体包括内层与外层，所述内层的导热系数大于所述外层的导热系数。

9.根据权利要求7所述的电源，其特征在于，所述壳体嵌设热管，所述热管用于散热；

和/或，所述壳体设置有均温板，所述均温板覆盖至少部分所述壳体的外表面。

10.根据权利要求7所述的电源，其特征在于，所述壳体外壁和/或内壁设置鳍片。

11.根据权利要求7所述的电源，其特征在于，所述壳体外壁设置有散热增强层，所述散热增强层的粗糙程度大于所述壳体表面的粗糙程度。

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