CN108401402B - 一种多级风冷散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及散热技术领域，具体涉及一种多级风冷散热装置。包括设置在散热片上的翅片，所述翅片为多层环形排列设置，翅片上方设置有若干个大小不一为环形结构的散热盘，散热盘由大到小且由外向内依次嵌套设置。散热装置，结构紧凑且能节省散热系统所占空间，不仅可以延长发热体的使用寿命，更能给我们的生活带来安全与放心。

Description

一种多级风冷散热装置

技术领域

本发明涉及散热技术领域，具体涉及一种多级风冷散热装置。主要适用于路由器、电脑、电视机顶盒、音响和智能家具等电子行业等需要快速散热的产品上。

背景技术

随着电子设计与制造技术的发展，电子及相关产业追求小型化、集成化、高频率和高运算速度，电子元器件和设备的单位面积或体积功率密度愈来愈高。统计数据表明，从1970年以来，半导体晶体管的密度和性能飞速提高，几乎每隔几个月就翻一倍，基本上按照定律的预测趋势在发展。电子元器件向轻、薄、短、小、高性能、多用途方向发展，这些都将导致单位容积电子元器件的发热量大增，单位体积的热流密度急剧提升。同时，高密度封装和组装使元器件的散热空间急剧缩小，散热通道急剧拥挤，致使电子元器件产生的热量大量积聚而不能顺利有效地散发出去，导致元器件的结点温度急剧上升，元器件失效率大大提高，严重的影响了电子设备的可靠性。研究表明，超过55%的电子设备的失效形式是由温度过高引起的，过热损坏已成为电子设备的主要故障形式，并随着温度的增加，电子设备的失效率呈指数增长，甚至有的器件在环境温度每升高10℃，失效率增大一倍以上，即10℃法则。另外，电子设备还要面临着多样多变和恶劣的工作环境。因此，电子设备的可靠性和温度之间的问题越来越突出，越来越尖锐，已成为制约微电子工业发展的瓶颈。

为避免热量累积导致温度过高而损坏电子产品，目前，通常采用散热技术来有效降低电子核心部件工作温度。自然对流散热和强制风冷散热是目前电子产品散热的两种主要方式，一般自然对流散热不能满足要求时，就会通过风扇转动产生散热。通常使用时，只会采用自然对流散热和强制风冷散热的一种，其中风冷散热的风扇高速运转会对工作环境产生噪音干扰和电磁干扰。另外，电子产品在使用中，温度是变化的，因此在温度低时，非常有必要切换到自然风冷散热，不仅节约资源，还可以消除噪音等影响，本专利拟将实现这样的功能。

一个公开号为CN107329553A，公开日为2017-11-07，专利名称为显卡散热装置的中国专利公开了一种用于显卡的散热装置。具体的，公开了以下技术方案：该散热装置包括散热架和显卡，散热架的底部四角通过螺钉或螺栓与显卡的线路板的四角螺纹连接，所述散热架的内部顶端设有散热风扇，所述散热风扇的底部安装有散热翅片，所述显卡包括处理器，所述处理器的顶部安装有制冷片，所述制冷片的顶部与散热翅片的底部连接，所述显卡的基板表面设有热管，所述散热架的左端基体上设有散热孔。该结构的散热效果比较单一，不能满足目前关于节省资源消除噪音等需求。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种多级风冷散热装置。

本发明所提供的散热装置，结构紧凑且能节省散热系统所占空间，不仅可以延长发热体的使用寿命，更能给我们的生活带来安全与放心。

为了达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种多级风冷散热装置，包括设置在散热片上的翅片，所述翅片为多层环形排列设置，翅片上方设置有若干个大小不一为环形结构的散热盘，散热盘由大到小且由外向内依次嵌套设置。

多层设置的翅片，在一定程度上形成了多个区域，在层与层之间形成区域的界线，然后针对在不同层即不同区域内的翅片组合，采用不同的散热盘进行对应设置，从而能够将整个散热区域分散成多个散热区域的组合。

在该结构中，翅片的环形不仅能够使整个翅片组合容易形成散热区域组，同时，也能够便于位于翅片上方的散热盘的结构设置。

翅片上方被不同的散热盘分为不同的散热区，每个区域内由于翅片的布置相配合，在散热盘嵌套设置后，共同构成了整个翅片上方空域的整体覆盖。在整体覆盖的基础上，又可以使整个散热区以独立的散热区域进行单独控制，从而朝着解决本申请的技术问题的方向出发，达到本发明的发明目的。

作为进一步的优选方案，所述散热盘的环形主体上环绕设置有若干散热孔，散热孔位置与翅片位置相对应。

散热孔用于将散热区域内的热气散发，在本发明的技术方案中，不仅要对热气进行散发，还要对散发的量进行量化控制，因此，将散热孔的位置与翅片的位置相对应，从而达到适配目的，通过散热孔与翅片的对应，能确保翅片能够在与散热孔对应的情况下，将散热孔覆盖，从而通过翅片本身将部分散热孔关闭达到对散热效率的量化控制。

作为进一步的优选方案，所述翅片与散热盘之间设有用于对散热盘进行转动的转动调节器。

关于翅片对散热孔的相对作用，需要一个外界的辅助，在此，设置了转动调节器，通过转动调节器可以将散热盘的角度进行调节控制，而通过散热盘的角度调节，可以使得散热盘上的散热孔被其下方设置的翅片进行部分或全部的覆盖。在覆盖到打开的过程中，就影响了散热区域空气的对流，进而对散热的效果起到了控制。

作为进一步的优选方案，所述散热盘底部设有配合转动器使散热盘转动的调节齿。

调节齿用于配合转动调节器对散热盘进行角度的转动调节，通过转动器与调节齿的配合，使得转动盘转动一定角度，从而使翅片与其上方对应的散热孔的位置交错或重合，达到对散热孔有效出气面积的控制，进而最终对整个散热区域的散热效率进行调控。

作为进一步的优选方案，所述调节齿环绕设置于散热盘底部。

调节齿的位置应与转动调节器的位置对应，进而确保转动调节器能够与调节齿进行配合。

作为进一步的优选方案，所述调节齿与散热盘上的散热孔相对应。

作为进一步的优选方案，所述散热盘下方设置有限位机构。

作为进一步的优选方案，环绕设置的翅片内层设置有散热风扇。

作为进一步的优选方案，所述散热盘由小到大依次包括一级散热盘、二级散热盘和三级散热盘。

作为进一步的优选方案，所述散热孔为条形孔，散热孔并列设置。

作为进一步的优选方案，所述最内层的散热盘中空设有圆形的散热盖。

作为进一步的优选方案，所述散热盖下方对应为散热风扇。

作为进一步的优选方案，所述散热孔的尺寸与翅片尺寸对应，散热孔的排布与翅片排布对应。

作为进一步的优选方案，翅片环形设置在散热片上。

本发明与现有技术相比，有益效果是：

1.高效地吸收元器件的热量，使元器件发出的热量更好的传导到散热片上，并散发到周围的空气中去，降低元器件的温度，可以为产品保持长期状态下的使用，进而延长了产品的使用寿命周期；

2. 有效的规划路由器内部温度流场，可以实现多级散热能力控制，可以实现自然对流散热和强制风冷散热的快速切换，直接有效的节约散热成本，防止不必要的噪音干扰和电磁干扰；

3.设计结构简单、牢固，组装和拆卸方便；大大降低后续产线返工问题，尽而达到节约成本、提高产品良率和增加企业收益。

附图说明

图1是本发明的散热盘的结构示意图；

图2是本发明的翅片布置结构示意图；

图3是本发明的散热盘的俯视图；

图4是本发明的散热片的俯视图；

图5是本发明的转动调节器的结构示意图。

图6是本发明配合的电子设备的设备外壳结构示意图；

图7是本发明配合的电子设备的设备外壳的底部结构示意图；

图8是本发明的用于电子设备后的结构示意图。

图中：1散热片，2翅片，3散热盘，4散热孔，5转动调节器，6调节齿，7限位机构，8散热风扇，9一级散热盘，10二级散热盘，11三级散热盘，12散热盖，13PCB板，14机架，15传动器，16电机，17传动齿轮，18设备外壳，19进风口，20出风口，21上盖，22出风槽。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的技术方案作进一步描述说明。

如果无特殊说明，本发明的实施例中所采用的原料均为本领域常用的原料，实施例中所采用的方法，均为本领域的常规方法。

实施例1：

一种多级风冷散热装置，如图1-4所示，用于对PCB板的散热，具体的，PCB板上设置了散热片1，PCB板主要通过散热片1进行散热，本发明通过对散热片1的散热控制达到对PCB板的散热的控制。

关于本发明的关键部件，即散热片1及负载在散热片1上的其他部件。

具体的，包括设置在散热片1上的若干个翅片2，翅片2以一定的规律排列，实际上，翅片2以环绕的形式排列，排列后形成环形的翅片2排列组，不同的翅片2形成的排列组的内径是不同的，由内向外形成多层结构。

多层设置的翅片2，在一定程度上形成了多个区域，在层与层之间形成区域的界线，然后针对在不同层即不同区域内的翅片2组合，采用不同的散热盘3进行对应设置，从而能够将整个散热区域分散成多个小的散热区域的组合。

在该结构中，翅片2的环形不仅能够使整个翅片组合容易形成散热区域组，同时，也能够便于位于翅片上方的散热盘的结构设置。

翅片2上方被不同的散热盘3分为不同的散热区，每个散热区内的散热盘3与下方的对应的每一层的翅片2区域相配合，在各个散热盘3嵌套设置后，共同构成了整个翅片2上方空域的整体覆盖。在整体覆盖的基础上，又可以使整个散热区以独立的散热区域进行单独控制，从而朝着解决本申请的技术问题的方向出发，达到本发明的发明目的。

在每一层的翅片2形成的环形排列组之间，留有空隙，为层间距，在相邻的翅片2之间也形成一定的间距，为片间距。

在翅片2的上方设置有若干个大小不一且为环形结构的散热盘3，散热盘3的大小根据翅片的不同的排列组的大小而定。

多个散热盘3也以嵌套的形式布置，每个散热盘3均形成一个独立的环形散热区域，各个散热盘3组合后，形成了一个整体。

所述散热盘3的环形主体上环绕设置有若干个散热孔4，散热孔4位置与翅片2位置相对应。也就是说，散热孔4的设置是与翅片2的位置一一对应的，不仅位置对应，且散热孔4的大小也与翅片2的大小对应，通过对应，可以使得散热盘3上的散热孔4与翅片2产生配合的效果，从而能够通过调节散热孔4与翅片2的配合度，达到翅片2对散热孔4的部分覆盖及全部覆盖或者完全打开的各个状态。

散热孔用于将散热区域内的热气散发，在本发明的技术方案中，不仅要对热气进行散发，还要对散发的量进行量化控制，因此，将散热孔的位置与翅片的位置相对应，从而达到适配目的，通过散热孔与翅片的对应，能确保翅片能够在与散热孔对应的情况下，将散热孔覆盖，从而通过翅片本身将部分散热孔关闭达到对散热效率的量化控制。

通过翅片2与散热孔4的相对关系，可以直接影响到翅片2四周的空气对流，进而影响到散热的效果。

另外，在所述翅片2与散热盘3之间设有用于对散热盘3进行转动的转动调节器5。

为了能够实现翅片相对散热孔配合调节，需要一个外界的辅助，在此，设置了转动调节器，通过转动调节器可以将散热盘的角度进行调节控制，而通过散热盘的角度调节，可以使得散热盘上的散热孔被其下方设置的翅片进行部分或全部的覆盖。在覆盖到打开的过程中，就影响了散热区域空气的对流，进而对散热的效果起到了控制。

在散热盘3底部设有配合转动器使散热盘3转动的调节齿6。

调节齿用于配合转动调节器对散热盘进行角度的转动调节，通过转动器与调节齿的配合，使得转动盘转动一定角度，从而使翅片与其上方对应的散热孔的位置交错或重合，达到对散热孔有效出气面积的控制，进而最终对整个散热区域的散热效率进行调控。

所述调节齿6环绕设置于散热盘3底部。调节齿的位置应与转动调节器的位置对应，进而确保转动调节器能够与调节齿进行配合。

所述调节齿6与散热盘3上的散热孔4相对应。调节齿6与散热孔4对应后，才能精确地对散热盘3进行转动，以实现对实际调节的精确控制。

由于散热盘3上的散热孔4众多，因此，在相对调节散热孔4与翅片2之间的关系时，只需调节很小的一个角度就可以达到目的，所以，在这里，散热孔与调节齿6的配合关系非常重要，直接影响到是否能够实现翅片2与散热孔4的相对关系的调整。

有了转动调节器5通过调节齿6对每个散热盘3的调节，从而实现了散热盘3的相对角度的角位移，从而促使翅片2与散热孔之间达到预定的配合效果。

为了实现对各个散热盘3的组合以及配合安装，在散热盘3下方设置有限位机构7，限位机构7设置于翅片2的四周或者翅片2之间，当然，设置在翅片2四周可以达到对所有的翅片2的控制。

尺寸最大的散热盘3之间固定在限位机构7上，并且，最大的散热盘3与限位机构7的关系能够确保散热盘3能够在水平方向相对限位机构进行转动，转动的圆心是散热盘3的圆心。

实现散热盘3的转动以及与限位机构7之间的相对运动，即，首先要实现散热盘3的边缘与限位机构7能够实现滑动的目的。

其他散热盘3依次与相对其大一号的散热盘3滑动连接，以达到其自身能够独立地实现其以其圆心在水平方向实现自转。

在具体的实际应用中，一个PCB板上设置了散热片1，PCB板主要通过散热片1进行散热，散热片1上设置有翅片，翅片2环绕成为三层结构，每层均为若干个翅片环绕而成，相应的，散热盘3也分为三个，具体是由小到大依次包括一级散热盘9、二级散热盘10和三级散热盘11。

散热盘3上设置有散热孔4，且所述散热孔4为条形孔，散热孔4并列设置。具体的，散热孔4以散热盘3的圆心呈中心对称设置。

在一级散热盘9内的中空，设置有散热盖，散热盖将一级散热盘9的中空进行了覆盖。

在多层的翅片2最内层，设置有散热风扇8，散热风扇8位于中心，并且，散热风扇8的上方就是散热盖。

散热风扇8直接设置在散热片1上，或者散热风扇8设置在PCB板13上。

当散热风扇8设置在PCB板13上时，散热片1开设有避让空间，使得散热风扇8能够穿过散热片1到达翅片的区域，并且散热风扇8位于翅片2组成的翅片组的中心。

也就是说，散热片1中间留有空洞安装散热风扇8，一级散热盘9的中间封闭，这样使得风流向散热盘3时发生水平转向，流向散热片1的翅片2，提升散热片1的散热能力。翅片2的水平截面形状和散热孔4的水平截面形状一致，这样就使得散热盘转动特定角度时实现散热盘的开合和封闭，实现了流场的控制。温度低时，部分区域散热盘3开合，强制风冷气流很难达到，此区域就为自然散热，同时避免了高温气流再次将热量带向低温区域。当自然散热不能达到要求时，就将散热盘封闭开启风扇。为了高效的实现此专利的功能，PCB板13上的元器件中发热量高和耐热性差的元器件应安装布局在PCB板的中间。

关于转动调节器5，如图5所示，其结构包括机架14，机架14两端架设在对穿设置在翅片2周围的两个限位机构7上。

机架14上设置有与不同的散热盘3相配的转动器15，转动器15包括电机16和与电机16传动连接的传动齿轮17，传动齿轮17与散热盘3底部的调节齿6相配，转动器15通过对电机16的开启和闭合，控制传动齿轮17的转动，从而带动调节齿6相对传动齿轮17移动，最终使得不同的散热盘3发生一定的角位移，达到通过改变翅片2与散热孔4之间的配合关系，调整整个区域的散热。

将该散热装置用于电子设备时，如图6-8所示，该散热装置放置于电子设备的设备外壳18内，在电子设备的设备外壳18底部开设有进风口19，在设备外壳的顶部或侧壁开设有出风口20。设备外壳18在一定程度上也可以认为是散热装置的一部分。

关于位于设备外壳的进风口19和出风口20，其结构有以下特点，底部的进风口19根据翅片2环绕设置。侧壁的出风口20环绕设备外壳18的侧壁上部设置。顶部的出风口20，具体的设置在设备外壳18的上盖上21，上盖21上形成一向下凹陷的出风槽22，出风口20设置在出风槽22的侧壁上。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种多级风冷散热装置，包括设置在散热片(1)上的翅片(2)，其特征在于，所述翅片(2)为多层环形排列设置，翅片(2)上方设置有若干个大小不一为环形结构的散热盘(3)，散热盘(3)由大到小且由外向内依次嵌套设置，所述翅片(2)与散热盘(3)之间设有用于对散热盘(3)进行转动的转动调节器(5)；

所述散热盘(3)的环形主体上环绕设置有若干散热孔(4)，散热孔(4)与翅片(2)的位置、大小相对应。

2.根据权利要求1所述的一种多级风冷散热装置，其特征在于，所述散热盘(3)底部设有配合转动器使散热盘(3)转动的调节齿(6)。

3.根据权利要求2所述的一种多级风冷散热装置，其特征在于，所述调节齿(6)环绕设置于散热盘(3)底部。

4.根据权利要求2所述的一种多级风冷散热装置，其特征在于，所述调节齿(6)与散热盘(3)上的散热孔(4)相对应。

5.根据权利要求1所述的一种多级风冷散热装置，其特征在于，所述散热盘(3)下方设置有限位机构(7)。

6.根据权利要求1所述的一种多级风冷散热装置，其特征在于，所述散热孔(4)为条形孔，散热孔(4)并列设置。

7.根据权利要求1所述的一种多级风冷散热装置，其特征在于，环绕设置的翅片(2)内层设置有散热风扇(8)。

8.根据权利要求1所述的一种多级风冷散热装置，其特征在于，所述散热盘(3)由小到大依次包括一级散热盘(9)、二级散热盘(10)和三级散热盘(11)。

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