[发明专利]流线型电子设备散热器

说明书

技术领域

本发明涉及空气强迫对流的电子设备散热装置，特别是一种流线型肋片的放射状散热器。可用于电力电子和通讯设备空气强迫对流冷却系统的散热器高效散热设计，特别是电脑CPU散热器。

背景技术

目前，电子组件制造技术都朝轻、薄、短、小的方向发展，电子设备的结构设计也趋向紧密性，这种趋势会使得单位容积下热载荷急剧增加，因此必须配置适当的散热装置将热量排除，以维持组件运转的稳定性与可靠性。

近些年来，电子散热行业相继出现了许多不同的散热冷却技术，如空气强迫对流换热、液体冷却换热和相变循环系统等。空气冷却具有方便、设备简单、高可靠度及低成本等特性，所以应用相当广泛。其中风扇冲击射流在局部冷却及快速散热等方面具有优势，配合散热器对高功率电子组件进行冷却，将是解决组件散热问题的有效途径。冷却系统的合理设计，对于传热效率的提高与工作温度的降低，有着决定性的影响。

CPU散热器是将CPU核心热量迅速导出的关键。目前CPU散热器及风扇设计制造者大都是各行设计，通过选配性能实验或经验确定散热器与风扇组件。而对于同时拥有散热器及风扇的少数制造厂商而言，只知一味追求高风量风扇，却忽略散热器肋片设计对风扇性能的影响。另一方面，风扇性能缺陷本也可能藉由肋片的优化设计而获得一定程度的补偿。一般传统设计的CPU散热器肋片是笔直的，风扇出口流场不是均匀流，存在一定流向角，因而流体进入笔直肋片的散热器流道时，由于受阻会在肋片上方会产生回流，无法顺利地进入散热器最底端将热量带走。传统散热器的设计已经不能经受高热流密度带来的严峻挑战，风扇与散热器一体化设计是当前空气强迫对流散热极端化设计的必然趋势。

发明内容

针对传统设计技术缺点，本发明的目的是提供一种电子设备散热器。它的肋片外形为顺着风扇出风口流场流线，风扇出流速度场矢量与散热器肋片入口表面相切，能够有效地使冷空气气流平顺地流至散热器底部，快速且有效地将热量散开而达到高效散热目的。同时，散热器对风扇可以起到静导叶的作用，改善了风扇外特性和降低风扇散热器组件噪音。

技术方案

为了达到上述的发明目的，根据本发明的一个实施例，提供了一种流线型电子设备散热器，它包括流线型散热片和热沉块，其结构特点是，肋片是基于风扇和散热器一体化设计概念根据风扇出口流场分布设计的扭曲型曲面。

为了进一步实现本发明的目的，还可以通过以下技术方案来完成：中心吸热热沉块是圆柱或是圆台形状。流线型散热片围绕在热沉块周围，肋片数为30片，肋片厚度1mm。在流线型散热器底部添加1mm厚度的圆盘。整体流线型电子设备散热器外形为放射状。

本发明能够产生的有益效果：为了能从整体上提高空气对流系统散热性能，基于场协同理论，提出一体化设计的理念。根据风扇出口流场分布设计流线型散热器，使得风扇流场与散热器流场匹配。合理设计的散热器内部流动比较平顺，流场与温度场协调，改善了换热效果的同时也降低了流动阻力，整体设计的散热器熵产减少，风扇的有用功损失降低。同时相对风扇而言，流线型散热器可以起到静导叶的作用，改善了风扇外特性和降低风扇散热器组件噪音。本发明的广泛应用能够产生明显的社会和经济效益。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明的风扇和散热器结构的总体示意图；

图2为本发明的流线型散热器结构示意图；

图3为图2中的圆柱形中心吸热热沉块；

图4为图2中的圆台形中心吸热热沉块；

图5用于说明轴流风扇基元级速度三角形；

图6用于说明CPU风扇的流体出流角度随半径r变化规律；

图7和图8用于说明扭曲型肋片设计过程；

图9为斜肋片散热器；

具体实施方式

参见图1和2，本发明的一个实施例的流线型电子设备散热器2包括流线型散热肋片3和热沉块4和5。肋片3是基于风扇1和散热器一体化设计概念根据风扇1的出口流场分布设计的扭曲型曲面。中心吸热热沉块4是圆柱或是光滑过渡的圆台形状(例如，弧度半径为20mm)，热沉块4和5可以采用铝铜材料组合，或者热沉块4也可采用热管。流线型散热片3围绕在热沉块4周围。在一个应用例子中，肋片数为30片，肋片厚度1mm。流线型散热器2底部添加例如1mm厚度的、用良导热材料制作的圆盘6。整体流线型电子设备散热器外形为放射状。

设计时，首先可以根据风扇空气动力学设计理论(轴流风扇基元级的速度三角形，见图5)，或用计算流体力学或实验方法得到额定工况下风扇出口流场特性，也就是不同半径处的风扇流体出流角度7。