CN220815942U - 散热气泵及电子设备 - Google Patents

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CN220815942U CN202420205364.2U CN202420205364U CN220815942U CN 220815942 U CN220815942 U CN 220815942U CN 202420205364 U CN202420205364 U CN 202420205364U CN 220815942 U CN220815942 U CN 220815942U
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唐磊
何波
杨青松
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Shenzhen Ruimeng Semiconductor Co ltd
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Abstract

本申请适用于电子设备技术领域,提供了一种散热气泵及电子设备,散热气泵包括,壳体,壳体具有容纳腔,壳体开设有气体入口以及与气体入口相对设置的气体出口;弹性片,弹性片容置于容纳腔,且将容纳腔分隔成第一容纳子腔和第二容纳子腔,弹性片设有若干个第一喷口;压电陶瓷件,压电陶瓷件固定连接于弹性片,压电陶瓷件设有若干个第二喷口,各第二喷口和各第一喷口相对应;电控件,电控件与压电陶瓷件电性连接,电控件用于向压电陶瓷件供电。本申请与传统的散热风扇相比,采用压电陶瓷件和弹性片的振动原理,可以实现更小型化的设计,为电子产品的微小型发展趋势提供了可能性,且散热气泵不需要旋转部件,可以减少噪音。

Description

散热气泵及电子设备
技术领域
本申请属于电子设备技术领域,更具体地说,是涉及一种散热气泵及电子设备。
背景技术
在手机、电脑等电子产品的使用过程中,核心零部件(例如,集成芯片、中央处理器等)往往会产生大量的热量,为了确保电子产品的正常使用,通常需要对其进行散热。
相关技术中,通常采用风扇进行送风,通过气体对流对电子产品进行散热,然而风扇尺寸较大,为了确保风扇的正常运行,安装时需要预留较大的安装空间,不利于电子产品微小型的发展趋势,且风扇在转动的过程中噪音也较大,影响用户的使用体验。
实用新型内容
本申请实施例的目的在于提供一种散热气泵及电子设备,以解决现有技术中存在的风扇占用体积较大且噪音较大的技术问题。
为实现上述目的,本申请采用的技术方案是:提供一种散热气泵,包括:
壳体,壳体具有容纳腔,壳体开设有气体入口以及与气体入口相对设置的气体出口;
弹性片,弹性片容置于容纳腔,且将容纳腔分隔成第一容纳子腔和第二容纳子腔,弹性片设有若干个第一喷口;
压电陶瓷件,压电陶瓷件固定连接于弹性片,压电陶瓷件设有若干个第二喷口,各第二喷口和各第一喷口相对应;
电控件,电控件与压电陶瓷件电性连接,电控件用于向压电陶瓷件供电。
本申请实施例提供的散热气泵,在通过电控件向压电陶瓷件供电时,能够驱动压电陶瓷件伸缩变形,由于压电陶瓷件固定连接于弹性片,且弹性片固定连接于壳体,因此可以将压电陶瓷件的伸缩变形转换成压电陶瓷件和弹性片二者的同步振动,使得第一容纳子腔和第二容纳子腔之间存在压差,可以实现第一容纳子腔和第二容纳子腔内的气体流动,将气体从气体出口排出,且同时从气体入口补入新的气体,实现散热的目的;与传统的散热风扇相比,散热气泵采用压电陶瓷件和弹性片的振动原理,可以实现更小型化的设计,为电子产品的微小型发展趋势提供了可能性,且散热气泵不需要旋转部件,可以减少噪音,有助于提供更好的用户使用体验。
在一些实施例中,壳体包括第一外壳以及盖设于第一外壳上的第二外壳,第一外壳和第二外壳围合形成容纳腔,弹性片连接于第一外壳或第二外壳,第一外壳设有气体入口,第二外壳设有气体出口。
本实施例中,第一外壳和第二外壳围合形成容纳腔,且二者相盖合连接,有助于实现散热气泵的快速拆装;弹性片连接于容纳腔内,有助于提高散热气泵结构的紧凑型,减少散热气泵所占用的空间;通过第一外壳上的气体入口和第二外壳上的气体出口,可以实现气体的流入或者排出。
在一些实施例中,第一外壳或第二外壳设有容置槽,弹性片容置于容置槽内,容置槽和弹性片围合形成第一容纳子腔。
本实施例中,通过将弹性片容置于容置槽内,可以实现弹性片与第一外壳或者第二外壳之间的稳固连接,确保散热气泵在运行时不会发生松动或者脱落,有助于提高散热气泵的可靠性;同时,容置槽和弹性片围合形成第一容纳子腔,不需要其它复杂的零部件,有助于简化散热气泵的结构。
在一些实施例中,弹性片的形状与容置槽的形状相适配,弹性片为中心对称结构,弹性片的边缘连接于容置槽的槽壁;或者,
弹性片为非中心对称结构,弹性片的相对的两端连接于容置槽的槽壁。
本实施例中,弹性片的形状与容置槽的形状相适配,有助于进一步提高弹性片与第一外壳或者第二外壳之间的稳固连接;在弹性片为中心对称结构时,振动能够均匀平滑地从弹性片的中心位置传递至边缘,且振动衰减均匀,将弹性片的边缘连接于容置槽的槽壁,有助于提高第一容纳子腔的密封性;在弹性片为非中心对称结构时,振动从弹性片的中心至各边缘的衰减不同,若将弹性片的边缘全部固定连接于容置槽的槽壁,则会降低弹性片的振动幅度,影响第一容纳子腔与第二容纳子腔之间的压差的形成,而将弹性片的相对的两端连接于容置槽的槽壁,其它端部与容置槽的槽壁活动连接,可以避免弹性片的振动的大幅度衰减,有助于实现弹性片振动的稳定传递。
在一些实施例中,气体入口和气体出口相错位设置,第一喷口、第二喷口和气体出口相对应,第一容纳子腔和第二容纳子腔内的气体从气体出口单向流出。
通过采用上述技术方案,气体入口和气体出口相错位设置,可以有效引导气体从气体入口进入,从气体出口排出,避免弹性片未振动时,从气体入口进入的气体直接从气体出口排出;第一容纳子腔内的气体可以流经第一喷口和第二喷口快速到达气体出口,排气路径较短,可以实现气体的快速排出;气体从气体出口单向流出,可以实现通电后,气体出口一直有气头流出而不会回流,有助于提高散热气泵的散热效果和散热效率。
在一些实施例中,弹性片的数量为多个,压电陶瓷件的数量为多个,多个弹性片阵列设于容纳腔内,多个弹性片将容纳腔分隔成第二容纳子腔和多个第一容纳子腔,各压电陶瓷件分别设于对应的弹性片上。
通过采用上述技术方案,采用多个弹性片同步振动,可以显著提高第一容纳子腔和第二容纳子腔之间的气体流动性,有助于提高散热气泵的散热效果;另外,可以基于实际使用需求选择合适数量的弹性片,有助于提高散热气泵的应用范围。
在一些实施例中,压电陶瓷件的数量为一个,压电陶瓷件设于弹性片的靠近或者远离第一容纳子腔的一侧。
通过采用上述技术方案,当压电陶瓷件通电后,可以带动弹性片振动,使得第一容纳子腔和第二容纳子腔之间存在压差,实现第一容纳子腔和第二容纳子腔之间的气体流动。
在一些实施例中,压电陶瓷件的数量为两个,两个压电陶瓷件分别设于弹性片的相对两侧。
通过采用上述技术方案,当弹性片的两侧的压电陶瓷件通电后,可以带动弹性片振动,有助于提高弹性片的振动效果,使得散热气泵在工作时能够产生更大的压差,可以增强散热气泵的散热效果和散热效率;同时,从弹性片的相对两侧对弹性片进行变形驱动,有助于提高振动和压差产生的均匀性,实现散热气泵中气体的均匀流动。
在一些实施例中,第一喷口的尺寸和/或布局密度从弹性片的几何中心向周边递减,第二喷口的尺寸和/或布局密度从压电陶瓷件的几何中心向周边递减。
本实施例中,弹性片和压电陶瓷件的几何中心位置处的振动幅度最大,且从其几何中心向周边递减,第一喷口的尺寸和/或布局密度从弹性片的几何中心向周边递减,有助于充分利用弹性片的振动,并使得气体在散热过程中更加均匀地分布,实现流经不同第一喷口的气体量更加均衡,从而提高散热效率;同样的,第二喷口的尺寸和/或布局密度从压电陶瓷件的几何中心向周边递减,有助于充分利用压电陶瓷件的振动,并使得气体在散热过程中更加均匀地分布,使得流经不同喷口的气体量更加均衡,从而提高散热效率。
本申请还提供一种电子设备,包括散热件,还包括上述散热气泵,散热件设于气体出口处。
本申请实施例提供的电子设备,在通过电控件向压电陶瓷件供电时,能够驱动压电陶瓷件伸缩变形,由于压电陶瓷件固定连接于弹性片,且弹性片固定连接于壳体,因此可以将压电陶瓷件的伸缩变形转换成压电陶瓷件和弹性片二者的同步振动,使得第一容纳子腔和第二容纳子腔之间存在压差,可以实现第一容纳子腔和第二容纳子腔内的气体流动,将气体从气体出口排出,从而对气体出口处的散热件进行散热;与传统的散热风扇相比,散热气泵采用压电陶瓷件和弹性片的振动原理,可以实现更小型化的设计,为电子产品的微小型发展趋势提供了可能性,且散热气泵不需要旋转部件,可以减少噪音,有助于提供更好的用户使用体验。
上述说明仅是本申请技术方案的概述,为了能够更清楚了解本申请的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例或相关技术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。
图1是本申请一实施例提供的散热气泵的示意图;
图2是本申请一实施例提供的多层压电陶瓷件的示意图;
图3是图2中A区域的局部放大的示意图;
图4是本申请一实施例提供的压电陶瓷件与弹性片连接的示意图;
图5是本申请一实施例提供的压电陶瓷件与弹性片向下变形的示意图;
图6是本申请一实施例提供的压电陶瓷件与弹性片向上变形的示意图;
图7是本申请另一实施例提供的散热气泵的示意图;
图8是本申请一实施例提供的散热气泵的气体流动的示意图;
图9是本申请另一实施例提供的散热气泵的气体流动的示意图;
图10是本申请一实施例提供的具有多个弹性片的散热气泵的示意图;
图11是本申请另一实施例提供的具有多个弹性片的散热气泵的示意图;
图12是本申请又一实施例提供的散热气泵的示意图;
图13是本申请另一实施例提供的压电陶瓷件与弹性片连接的示意图。
其中,图中各附图标记:
100、散热气泵;10、壳体;11、容纳腔;111、第一容纳子腔;112、第二容纳子腔;12、气体入口;13、气体出口;14、第一外壳;141、容置槽;15、第二外壳;20、弹性片;21、第一喷口;30、压电陶瓷件;31、第二喷口;32、电极层;33、陶瓷层。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本实用新型,而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中,需要理解的是,术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,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。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。
请参阅图1,本申请实施例提出了一种散热气泵100,包括壳体10、弹性片20、压电陶瓷件30和电控件。
壳体10具有容纳腔11,壳体10开设有气体入口12以及与气体入口12相对设置的气体出口13。
壳体10是盒体、箱体等具有空腔的结构。壳体10具有容纳腔11,容纳腔11用于容纳弹性片20和压电陶瓷件30。
气体入口12是壳体10上开设的通孔,气体入口12用于供气体从外部进入容纳腔11内。气体入口12的数量可以是一个也可以是多个,气体入口12的截面形状不做具体限定。例如,圆形、方形等。
气体出口13时壳体10上开设的通孔,气体出口13用于供气体从容纳腔11内排出至外部。气体出口13的数量可以是一个也可以是多个,气体出口13的截面形状不做具体限定。例如,圆形、方形等。
气体入口12和气体出口13设于壳体10的不同端面上。示例性地,气体入口12设于壳体10的底面,气体出口13设于壳体10的侧面。示例性地,如图1所示,两个气体入口12设于壳体10的底面,五个气体出口13设于壳体10的顶面。这里,顶面和底面为壳体10按照图1摆放时对应的方位和位置关系。
弹性片20容置于容纳腔11,且将容纳腔11分隔成第一容纳子腔111和第二容纳子腔112,弹性片20设有若干个第一喷口21。
弹性片20是具有一定弹性的片状结构。弹性片20可以是金属片或者其它材料片,弹性片20在外力作用下能够产生弹性形变。
弹性片20连接于容纳腔11的腔壁上,并且将容纳腔11分隔成第一容纳子腔111和第二容纳子腔112。示例性地,如图1所示,第一容纳子腔111是弹性片20与壳体10的顶面围合形成的空腔结构,第二容纳子腔112是弹性片20与壳体10的底面围合形成的空腔结构。
第一喷口21是弹性片20上的通孔,用于供气流流入或者排出第一容纳子腔111。第一喷口21的数量可以是一个,也可以是多个。示例性地,如图1所示,第一喷口21的数量为五个。
压电陶瓷件30固定连接于弹性片20,压电陶瓷件30设有若干个第二喷口31,各第二喷口31和各第一喷口21相对应。
压电陶瓷件30是具有压电效应的结构,当施加电场或机械应力时,压电陶瓷件30会发生形变,从而产生电荷分布和电势差。
压电陶瓷件30是具有压电效应的结构,当施加电场时,压电陶瓷件30会发生伸缩,从而产生电荷分布和电势差。
可选地,如图2和图3所示,压电陶瓷件30包括多个压电陶瓷件30层,每个压电陶瓷层33包括电极层32和陶瓷层33。多个陶瓷层33和电极层32间隔设置组成多层的压电陶瓷件30。电极层32是相邻两个陶瓷层33之间的导电层,通常由金属材料制成,例如,铜、金、银等。电极层32用于为陶瓷层33提供电场,以激活压电效应。在多层压电陶瓷件30的结构中,每个陶瓷层33都有两个电极,一个位于上方,一个位于下方。这样,当外部电源施加电压到电极上时,形成的电场通过压电陶瓷件30,从而引起压电效应。
压电陶瓷件30固定连接于弹性片20上。示例性地,压电陶瓷件30粘接于弹性片20。示例性地,压电陶瓷件30焊接于弹性片20。
压电陶瓷件30未通电时,压电陶瓷件30不发生伸缩变形,弹性片20保持原有的形状,如图4所示。
压电陶瓷件30通电时,电流穿过压电陶瓷件30形成电场,压电陶瓷件30在电场的作用下发生伸长或者缩短形变,由于压电陶瓷件30固定连接于弹性片20,且弹性片20固定连接于壳体10,因此压电陶瓷件30的伸缩变形将会转换成压电陶瓷件30和弹性片20二者的同步振动。
示例性地,如图5所示,当施加正向电信号时,压电陶瓷件30和弹性片20二者同步向下变形。示例性地,如图6所示,当施加负向电信号时,压电陶瓷件30和弹性片20二者同步向上变形。通过改变电信号的方向,可以实现压电陶瓷件30和弹性片20二者的同步上下振动。例如,向压电陶瓷件30输入交流电信号,可以实现压电陶瓷件30和弹性片20的反复上下振动。
第二喷口31是压电陶瓷件30上的通孔,用于供气流流入或者排出第一容纳子腔111。第二喷口31的数量可以是一个,也可以是多个,第二喷口31的设置位置与第一喷口21相对应。示例性地,如图1所示,第一喷口21的数量为五个,第二喷口31的数量也为五个,且第二喷口31位于第一喷口21的正上方。
第二喷口31和第一喷口21相连通,第一容纳子腔111和第二容纳子腔112通过第一喷口21和第二喷口31相互连通。第一容纳子腔111内的气体可以依次经过第一喷口21和第二喷口31流入第二容纳子腔112,以及从第二容纳子腔112流经气体出口13排出至散热气泵100的外部。外部的气体也可以从气体入口12进入第二容纳子腔112,并依次经过第二喷口31和第一喷口21进入第一容纳子腔111。
电控件与压电陶瓷件30电性连接,电控件用于向压电陶瓷件30供电。
电控件是传输电信号的结构。示例性地,电控件可以是柔性电路板(FlexiblePrinted Circuit,FPC)。示例性地,电控件可以是弹性导线。
电控件与压电陶瓷件30电性连接,压电陶瓷件30上可以设置多个焊点,电控件焊接于压电陶瓷件30的焊点上,从而实现二者之间的电性连接。
示例性地,当压电陶瓷件30不接入电信号时,压电陶瓷件30和弹性片20不发生变形;当压电陶瓷件30接入正向电信号时,压电陶瓷件30和弹性片20向下变形;当压电陶瓷件30接入负向电信号时,压电陶瓷件30和弹性片20向上变形。
散热气泵100不工作时,电控件不向压电陶瓷件30传输电信号,压电陶瓷件30和弹性片20不发生变形,第一容纳子腔111和第二容纳子腔112内的气体不流动,如图7所示。
在通过电控件向压电陶瓷件30输入正向电信号时,压电陶瓷件30带动弹性片20向下变形,第一容纳子腔111的体积被挤压缩小,第二容纳子腔112的体积变大,第一容纳子腔111和第二容纳子腔112之间产生较大压差,第一容纳子腔111内的气体会快速通过第一喷口21和第二喷口31排出至第二容纳子腔112,由于散热气泵100本身体积较小,第一容纳子腔111排出的气体的速度会很快,通常大于30米每秒,气体在从第一容纳子腔111排出时具有较大的能量,能够带动第二容纳子腔112内的气体流动,从气体出口13排出,同时,散热气泵100外部的气体能够从气体入口12流入第二容纳子腔112进行气体补充,如图8所示,此过程中,气体出口13处排出的气流较大。
在通过电控件向压电陶瓷件30输入负向电信号时,压电陶瓷件30带动弹性片20向上变形,第二容纳子腔112的体积被挤压缩小,第一容纳子腔111的体积变大,第一容纳子腔111和第二容纳子腔112之间产生较大压差,第二容纳子腔112内的气体会快速通过第一喷口21和第二喷口31流入第一容纳子腔111,对第一容纳子腔111进行气流补充,同时,散热气泵100外部的气体能够从气体入口12流入第二容纳子腔112进行气体补充,如图9所示。
本申请实施例提供的散热气泵100,在通过电控件向压电陶瓷件30供电时,能够驱动压电陶瓷件30伸缩变形,由于压电陶瓷件30固定连接于弹性片20,且弹性片20固定连接于壳体10,因此可以将压电陶瓷件30的伸缩变形转换成压电陶瓷件30和弹性片20二者的同步振动,使得第一容纳子腔111和第二容纳子腔112之间存在压差,可以实现第一容纳子腔111和第二容纳子腔112内的气体流动,将气体从气体出口13排出,且同时从气体入口12补入新的气体,实现散热的目的;与传统的散热风扇相比,散热气泵100采用压电陶瓷件30和弹性片20的振动原理,可以实现更小型化的设计,为电子产品的微小型发展趋势提供了可能性,且散热气泵100不需要旋转部件,可以减少噪音,有助于提供更好的用户使用体验。
在一些实施例中,电控件向压电陶瓷件提供20kHz至25kHz的交流电信号,该交流电信号处于超声波范围,可以减少散热气泵的噪声。
在一些实施例中,壳体10包括第一外壳14以及盖设于第一外壳14上的第二外壳15,第一外壳14和第二外壳15围合形成容纳腔11,弹性片20连接于第一外壳14或第二外壳15,第一外壳14设有气体入口12,第二外壳15设有气体出口13。
第一外壳14是盒体、箱体等结构。
第二外壳15是盒体、箱体等结构。
如图1、图7至图9所示,第一外壳14和第二外壳15相适配,第二外壳15盖设于第一外壳14上,二者可以实现快速拆装。示例性地,第一外壳14和第二外壳15可以通过卡扣结构固定连接。示例性地,第一外壳14和第二外壳15可以通过粘接或者焊接的方式相盖合连接。
第一外壳14和第二外壳15围合形成容纳腔11。示例性地,在第一外壳14上开设凹槽,第二外壳15盖合于第一外壳14上形成容纳腔11。示例性地,在第二外壳15上开设有凹槽,第二外壳15盖合于第一外壳14上形成容纳腔11。示例性地,第一外壳14和第二外壳15均开设凹槽,第二外壳15盖合于第一外壳14上形成容纳腔11。
弹性片20连接于第一外壳14或第二外壳15,且容置于容纳腔11内。第一外壳14开设有气体入口12,第二外壳15开设有气体出口13。示例性地,如图1所示,第一外壳14开设有两个气体入口12,第二外壳15开设有五个气体出口13,弹性片20连接于第一外壳14。
本实施例中,第一外壳14和第二外壳15围合形成容纳腔11,且二者相盖合连接,有助于实现散热气泵100的快速拆装;弹性片20连接于容纳腔11内,有助于提高散热气泵100结构的紧凑型,减少散热气泵100所占用的空间;通过第一外壳14上的气体入口12和第二外壳15上的气体出口13,可以实现气体的流入或者排出。
在一些实施例中,第一外壳14或第二外壳15设有容置槽141,弹性片20容置于容置槽141内,容置槽141和弹性片20围合形成第一容纳子腔111。
容置槽141是第一外壳14或者第二外壳15向内凹陷形成的槽状结构。
容置槽141的形状和弹性片20的形状相适配,弹性片20连接于容置槽141内。容置槽141的槽壁和弹性片20的底部围合形成第一容纳子腔111,如图1和图7所示。
本实施例中,通过将弹性片20容置于容置槽141内,可以实现弹性片20与第一外壳14或者第二外壳15之间的稳固连接,确保散热气泵100在运行时不会发生松动或者脱落,有助于提高散热气泵100的可靠性;同时,容置槽141和弹性片20围合形成第一容纳子腔111,不需要其它复杂的零部件,有助于简化散热气泵100的结构。
在一些实施例中,弹性片20的形状与容置槽141的形状相适配,弹性片20为中心对称结构,弹性片20的边缘连接于容置槽141的槽壁;或者,弹性片20为非中心对称结构,弹性片20的相对的两端连接于容置槽141的槽壁。
弹性片20的形状与容置槽141的形状相适配,且弹性片20的尺寸与容置槽141的尺寸也相适配,弹性片20能够容置于容置槽141内。示例性地,弹性片20的形状和容置槽141的形状均为圆形,圆形的弹性片20能够嵌入圆形的容置槽141内。示例性地,弹性片20的形状和容置槽141的形状均为方形,方形的弹性片20能够嵌入方形的容置槽141内。
弹性片20为中心对称结构时,例如,弹性片20的形状为圆形、正多边形等,弹性片20的振动能够均匀平滑地从弹性片20的几何中心位置传递至边缘位置,且振动衰减均匀,将弹性片20的边缘连接于容置槽141的槽壁,有助于提高第一容纳子腔111的密封性。
弹性片20为非中心对称结构时,例如,弹性片20的形状为长方形、椭圆形、跑道形等,弹性片20的振动从弹性片20的中心至各边缘的衰减不同,若将弹性片20的边缘全部固定连接于容置槽141的槽壁,弹性片20的几何中心位置处的振动很难传递至边缘位置,弹性片20的振动幅度会被大量削减甚至消除,影响第一容纳子腔111与第二容纳子腔112之间的压差的形成,而将弹性片20的相对的两端连接于容置槽141的槽壁,其它端部与容置槽141的槽壁活动连接,可以避免弹性片20的振动的大幅度衰减,有助于实现弹性片20振动的稳定传递,有助于在第一容纳子腔111和第二容纳子腔112之间形成压差。示例性地,如图7至图9所示,弹性片20的形状为长方形,为非中心对称结构,弹性片20与的相对的两端连接于容置槽141的槽壁,另外两端与容置槽141之间存在间隙,压电陶瓷件30通电带动弹性片20振动时,弹性片20能够快速响应并发生变形,在第一容纳子腔111和第二容纳子腔112之间快速形成压差,实现第一容纳子腔111和第二容纳子腔112之间的气体流动。
本实施例中,弹性片20的形状与容置槽141的形状相适配,有助于进一步提高弹性片20与第一外壳14或者第二外壳15之间的稳固连接;在弹性片20为中心对称结构时,振动能够均匀平滑地从弹性片20的中心位置传递至边缘,且振动衰减均匀,将弹性片20的边缘连接于容置槽141的槽壁,有助于提高第一容纳子腔111的密封性;在弹性片20为非中心对称结构时,振动从弹性片20的中心至各边缘的衰减不同,若将弹性片20的边缘全部固定连接于容置槽141的槽壁,则会降低弹性片20的振动幅度,影响第一容纳子腔111与第二容纳子腔112之间的压差的形成,而将弹性片20的相对的两端连接于容置槽141的槽壁,其它端部与容置槽141的槽壁活动连接,可以避免弹性片20的振动的大幅度衰减,有助于实现弹性片20振动的稳定传递。
在一些实施例中,气体入口12和气体出口13相错位设置,第一喷口21、第二喷口31和气体出口13相对应,第一容纳子腔111和第二容纳子腔112内的气体从气体出口13单向流出。
气体入口12和气体出口13连通至第一外壳14和第二外壳15上的位置是不对称的,且气体入口12和气体出口13不直接正对贯通,而是相对错位设置,可以实现有效引导气体从气体入口12进入,从气体出口13排出。示例性地,如图1、图7至图9所示,气体入口12设于第一外壳14的两侧,气体出口13设于第二外壳15的延伸方向的中部,二者相互错位设置。
第一喷口21、第二喷口31和气体出口13相对应,在截面角度上,第二喷口31位于第一喷口21的正上方,气体出口13位于第二喷口31的正上方,第一喷口21、第二喷口31和气体出口13三者的轴线共线,如图1、图7至图9所示。在第一容纳子腔111内的气体流出时,气体可以流经第一喷口21和第二喷口31快速到达气体出口13,排气路径较短。
第一容纳子腔111和第二容纳子腔112内的气体从气体出口13单向流出。在压电陶瓷件30带动弹性片20向下变形时,第一容纳子腔111与第二容纳子腔112之间快速产生较大压差,第一容纳子腔111内的气体以较快的速度依次流经第一喷口21和第二喷口31,并带动第二容纳子腔112内的气体流动,快速从气体出口13排出,同时,散热气泵100外部的气体能够从气体入口12流入第二容纳子腔112进行气体补充,如图8所示,此过程中,气体出口13处排出的气流较大。
在压电陶瓷带动弹性片20向上变形时,第二容纳子腔112的体积被挤压缩小,第一容纳子腔111的体积变大,第一容纳子腔111和第二容纳子腔112之间产生较大压差,第二容纳子腔112内的部分气体会快速依次通过第二喷口31和第一喷口21流入第一容纳子腔111,对第一容纳子腔111进行气流补充,第二容纳子腔112内的剩余部分气体会从气体出口13排出至外部,如图9所示,此过程中,气体出口13处排出的气流较小。
示例性地,为实现气体从气体出口13单向流出而不回流,第一喷口21和第二喷口31的尺寸根据实际情况设计为50-150um左右;气流出口的尺寸需要与第一喷口21和第二喷口31的尺寸相匹配,通常是第一喷口21和第二喷口31的尺寸的1.5倍至3倍;第二容纳子腔112的尺寸主要为高度尺寸,通常在200-500um之间,第二容纳子腔112的尺寸主要取决于散热气泵100的总体尺寸、第一喷口21和第二喷口31的尺寸以及压电陶瓷件30和弹性片20的振动幅度;第一容纳子腔111的尺寸需要足够容纳压电陶瓷件30和弹性片20,以及有足够的空间供压电陶瓷件30和弹性片20振动。
通过采用上述技术方案,气体入口12和气体出口13相错位设置,可以有效引导气体从气体入口12进入,从气体出口13排出,避免弹性片20未振动时,从气体入口12进入的气体直接从气体出口13排出;第一容纳子腔111内的气体可以流经第一喷口21和第二喷口31快速到达气体出口13,排气路径较短,可以实现气体的快速排出;气体从气体出口13单向流出,可以实现通电后,气体出口13一直有气头流出而不会回流,有助于提高散热气泵100的散热效果和散热效率。
在一些实施例中,弹性片20的数量为多个,压电陶瓷件30的数量为多个,多个弹性片20阵列设于容纳腔11内,多个弹性片20将容纳腔11分隔成第二容纳子腔112和多个第一容纳子腔111,各压电陶瓷件30分别设于对应的弹性片20上。
散热气泵100的散热效果与弹性片20的数量正相关,为了提高散热气泵100的气流流量和散热效率,可以根据实际使用需求设置多个弹性片20。
压电陶瓷件30的数量与弹性片20的数量对应,每个压电陶瓷件30分别连接于对应的弹性片20上。
多个弹性片20以阵列的方式连接于容纳腔11内,并将容纳腔11分隔成第二容纳子腔112和多个第一容纳子腔111。
示例性地,如图10所示,散热气泵100包括两组弹性片20,每组弹性片20对应两个压电陶瓷件30,各个压电陶瓷件30分别设于对应的弹性片20上,两组弹性片20以阵列的方式连接于容纳腔11内,并将容纳腔11分隔成第二容纳子腔112和四个第一容纳子腔111。
示例性地,如图11所示,散热气泵100包括十组弹性片20,每组弹性片20对应七个压电陶瓷件30,各个压电陶瓷件30分别设于对应的弹性片20上,十组弹性片20以阵列的方式连接于容纳腔11内,并将容纳腔11分隔成第二容纳子腔112和七十个第一容纳子腔111。
通过采用上述技术方案,采用多个弹性片20同步振动,可以显著提高第一容纳子腔111和第二容纳子腔112之间的气体流动性,有助于提高散热气泵100的散热效果;另外,可以基于实际使用需求选择合适数量的弹性片20,有助于提高散热气泵100的应用范围。
在一些实施例中,如图12所示,多个弹性片20可以固定连接于弹性框架上,使得散热气泵100内的多个弹性片20成为一个整体,多个压电陶瓷可以固定连接于压电框架上,使得散热气泵100内的多个压电陶瓷件30成为一个整体,提高弹性片20、压电陶瓷件30与壳体10之间连接的稳定性,同时降低产生额外振动噪声的风。
在一些实施例中,压电陶瓷件30的数量为一个,压电陶瓷件30设于弹性片20的靠近或者远离第一容纳子腔111的一侧。
压电陶瓷件30为一个时,该压电陶瓷件30可以设于弹性片20的靠近第一容纳子腔111的一侧,也可以设于弹性片20的远离第一容纳子腔111的一侧。
示例性地,如图1和图4所示,散热气泵100包括一个压电陶瓷件30,该压电陶瓷件30连接于弹性片20的顶部,即连接于弹性片20的远离第一容纳子腔111的一侧。当压电陶瓷件30通电后,可以在弹性片20的顶部提供驱动力,带动弹性片20振动。
通过采用上述技术方案,当压电陶瓷件30通电后,可以带动弹性片20振动,使得第一容纳子腔111和第二容纳子腔112之间存在压差,实现第一容纳子腔111和第二容纳子腔112之间的气体流动。
在一些实施例中,压电陶瓷件30的数量为两个,两个压电陶瓷件30分别设于弹性片20的相对两侧。
压电陶瓷件30为两个时,其中一个压电陶瓷件30设于弹性片20的靠近第一容纳子腔111的一侧,另一个压电陶瓷件30设于弹性片20的远离第一容纳子腔111的一侧。
示例性地,如图13所示,两个压电陶瓷件30分别连接于弹性片20的底部和顶部。当两个压电陶瓷件30通电后,可以在弹性片20的底部和顶部同时提供驱动力,带动弹性片20振动。
通过采用上述技术方案,当弹性片20的两侧的压电陶瓷件30通电后,可以带动弹性片20振动,有助于提高弹性片20的振动效果,使得散热气泵100在工作时能够产生更大的压差,可以增强散热气泵100的散热效果和散热效率;同时,从弹性片20的相对两侧对弹性片20进行变形驱动,有助于提高振动和压差产生的均匀性,实现散热气泵100中气体的均匀流动。
在一些实施例中,第一喷口21的尺寸和/或布局密度从弹性片20的几何中心向周边递减,第二喷口31的尺寸和/或布局密度从压电陶瓷件30的几何中心向周边递减。
布局密度为单位面积内喷口的数量。
第一喷口21的尺寸和第二喷口31的尺寸可以不一致。例如,第一喷口21的尺寸大于第二喷口31的尺寸。例如,第一喷口21的尺寸小于第二喷口31的尺寸。
优选地,第一喷口21的尺寸和第二喷口31的尺寸相同。
压电陶瓷件30带动弹性片20振动时,压电陶瓷件30和弹性片20的振动幅度的由其几何中心位置向周边位置递减,其几何中心位置处的振动幅度是最大的。第一喷口21的尺寸和/或布局密度从弹性片20的几何中心向周边递减,越靠近弹性片20的几何中心位置处的第一喷口21的尺寸越大,且布局密度也越大,可以使得流经不同第一喷口21的气体量更加均衡。同样的,第二喷口31的尺寸和/或布局密度从压电陶瓷件30的几何中心向周边递减,越靠近压电陶瓷件30的几何中心位置处的第二喷口31的尺寸越大,且布局密度也越大,可以使得流经不同第二喷口31的气体量更加均衡。
本实施例中,弹性片20和压电陶瓷件30的几何中心位置处的振动幅度最大,且从其几何中心向周边递减,第一喷口21的尺寸和/或布局密度从弹性片20的几何中心向周边递减,有助于充分利用弹性片20的振动,并使得气体在散热过程中更加均匀地分布,实现流经不同第一喷口21的气体量更加均衡,从而提高散热效率;同样的,第二喷口31的尺寸和/或布局密度从压电陶瓷件30的几何中心向周边递减,有助于充分利用压电陶瓷件30的振动,并使得气体在散热过程中更加均匀地分布,使得流经不同喷口的气体量更加均衡,从而提高散热效率。
本申请还提供一种电子设备,包括散热件,还包括上述散热气泵100,散热件设于气体出口13处。
电子设备可以是手机、计算机、平板电脑、游戏手柄等具有散热需求的设备。
散热件是电子设备中需要散热的结构。例如,均热板、散热管等。
散热件设于气体出口13处,散热气泵100中的气体从气体出口13处流出,对散热件进行散热。
本申请实施例提供的电子设备,在通过电控件向压电陶瓷件30供电时,能够驱动压电陶瓷件30伸缩变形,由于压电陶瓷件30固定连接于弹性片20,且弹性片20固定连接于壳体10,因此可以将压电陶瓷件30的伸缩变形转换成压电陶瓷件30和弹性片20二者的同步振动,使得第一容纳子腔111和第二容纳子腔112之间存在压差,可以实现第一容纳子腔111和第二容纳子腔112内的气体流动,将气体从气体出口13排出,从而对气体出口13处的散热件进行散热;与传统的散热风扇相比,散热气泵100采用压电陶瓷件30和弹性片20的振动原理,可以实现更小型化的设计,为电子产品的微小型发展趋势提供了可能性,且散热气泵100不需要旋转部件,可以减少噪音,有助于提供更好的用户使用体验。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种散热气泵,其特征在于,包括:
壳体,所述壳体具有容纳腔,所述壳体开设有气体入口以及与所述气体入口相对设置的气体出口;
弹性片,所述弹性片容置于所述容纳腔,且将所述容纳腔分隔成第一容纳子腔和第二容纳子腔,所述弹性片设有若干个第一喷口;
压电陶瓷件,所述压电陶瓷件固定连接于所述弹性片,所述压电陶瓷件设有若干个第二喷口,各所述第二喷口和各所述第一喷口相对应;
电控件,所述电控件与所述压电陶瓷件电性连接,所述电控件用于向所述压电陶瓷件供电。
2.根据权利要求1所述的散热气泵,其特征在于,所述壳体包括第一外壳以及盖设于所述第一外壳上的第二外壳,所述第一外壳和所述第二外壳围合形成所述容纳腔,所述弹性片连接于所述第一外壳或所述第二外壳,所述第一外壳设有所述气体入口,所述第二外壳设有所述气体出口。
3.根据权利要求2所述的散热气泵,其特征在于,所述第一外壳或所述第二外壳设有容置槽,所述弹性片容置于所述容置槽内,所述容置槽和所述弹性片围合形成所述第一容纳子腔。
4.根据权利要求3所述的散热气泵,其特征在于,所述弹性片的形状与所述容置槽的形状相适配,所述弹性片为中心对称结构,所述弹性片的边缘连接于所述容置槽的槽壁;或者,
所述弹性片为非中心对称结构,所述弹性片的相对的两端连接于所述容置槽的槽壁。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的散热气泵,其特征在于,所述气体入口和所述气体出口相错位设置,所述第一喷口、所述第二喷口和所述气体出口相对应,所述第一容纳子腔和所述第二容纳子腔内的气体从所述气体出口单向流出。
6.根据权利要求5所述的散热气泵,其特征在于,所述弹性片的数量为多个,所述压电陶瓷件的数量为多个,多个所述弹性片阵列设于所述容纳腔内,多个所述弹性片将所述容纳腔分隔成第二容纳子腔和多个第一容纳子腔,各所述压电陶瓷件分别设于对应的所述弹性片上。
7.根据权利要求1所述的散热气泵,其特征在于,所述压电陶瓷件的数量为一个,所述压电陶瓷件设于所述弹性片的靠近或者远离所述第一容纳子腔的一侧。
8.根据权利要求1所述的散热气泵,其特征在于,所述压电陶瓷件的数量为两个,两个所述压电陶瓷件分别设于所述弹性片的相对两侧。
9.根据权利要求1所述的散热气泵,其特征在于,所述第一喷口的尺寸和/或布局密度从所述弹性片的几何中心向周边递减,所述第二喷口的尺寸和/或布局密度从所述压电陶瓷件的几何中心向周边递减。
10.一种电子设备,包括散热件,其特征在于,还包括如权利要求1-9中任一项所述的散热气泵,所述散热件设于所述气体出口处。
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