[发明专利]具有并联吹风机的冷却模块

说明书

技术领域

本发明通常涉及冷却系统，更特别是涉及冷却风扇组，该冷却风扇组特别布置成用于提高促使冷却流体通过电子元件机箱的性能。

背景技术

电子设备的设计者越来越要求在相对较小的包装中提供高功率装置。这些装置需要紧凑和高效的冷却系统。典型的冷却系统包括使得空气横过一个或多个印刷电路板运动。流动通路的布局、空气运动装置的类型以及它怎样很好地集成在系统中都是在有限噪音的情况下在较小包装尺寸中获得所需性能的关键因素。

一种这样的电子装置是远程通信路由器，该远程通信路由器通常包括一系列电子通信“卡”，这些电子通信“卡”与冷却风扇一起排列在机箱中。希望使得路由器功率更大和尺寸紧凑将只留下很少的空间来用于解决不断提高的热负载所需的冷却系统部件。普通的系统设计通常使用与系统的压力并不良好匹配的风扇，或者没有使空气在空间限制内高效地运动，并导致不可接受的噪音和相对较大的功率消耗。

迄今为止的设计工作通常使用布置在“盘”中的多个轴流风扇，如图1中表示。风扇推动冷却空气通过机箱，或者将热空气从机箱吸出。更高风扇速度已经用于解决增加流量需求，但是当系统压力增加时，设计人员通过增加串联布置的轴流风扇附加盘来响应。这样的一系列轴流风扇盘的示例在图2中表示。理论上，各轴流风扇盘处理一半系统压力。图2中所示的普通布置方式提出了在电子机箱中冷却的电子元件下游的两个风扇盘的方位，从而通过系统抽吸冷却空气。在其它普通结构中，风扇盘可以布置在要冷却的电子元件的上游，或者风扇盘在推动和抽吸通过系统中布置在电子元件的上游和下游。通过这种鼓风机（air mover）可以获得相对较高的气动效率，但不幸的是需要较高的转速，这通常导致不可接受的声音水平。

离心吹风机更适合在高冷却负载用途中遇到的较高压力。不过，由于它们的相对较大物理尺寸，离心吹风机通常并不考虑用于电子元件机箱冷却，特别是在紧凑结构中。因此，离心吹风机通常并不考虑装配至冷却系统包装空间中。例如，尺寸设置成与串联的两个轴流风扇的性能匹配的单进口离心吹风机可能需要两倍的容积空间，效率更差，并导致更不均匀的流场。

因此，本发明的目的是提供一种冷却系统，该冷却系统同时提高性能和降低普通鼓风机的噪音。

本发明的还一目的是提供一种冷却结构，该冷却结构特别适合冷却密集板上组装（populated）的电子部件，例如远程通信边缘路由器。

发明内容

通过本发明，可以提高对电子元件机箱的冷却，同时有更高的效率和降低的声音水平。本发明的冷却系统以大致均匀的流场横过用于冷却的电子部件来提供冷却流体，例如冷却空气。电子部件可以布置在机箱中，例如远程通信边缘路由器、服务器或供电单元。

在一个实施例中，本发明的冷却风扇组布置成用于促使冷却流体大致沿流动方向通过电子元件机箱的内部腔室。冷却风扇组包括框架，该框架有与内部腔室流体连通的冷却流体入口和冷却流体出口，其中，框架入口和出口中的至少一个引导空气流沿与流动方向平行的方向流过。框架还包括多个模块，这些模块可单独地从框架中拆卸和更换，而并不中断其它模块的工作。各模块包括离心吹风机，该离心吹风机有叶轮，该叶轮由马达驱动，并限定旋转轴线，其中，吹风机包括进口，该进口布置成沿横过流动方向的相应吸入方向来吸入冷却流体。吹风机在框架中布置成一组或多组，各组包括至少两个吹风机，该吹风机定向成使得相应进口为彼此面对关系，且相应旋转轴线彼此轴向对齐，面对的进口轴向间隔开一定间隔尺寸，该间隔尺寸小于在该组中的叶轮的直径尺寸的75%，从而吹风机并联地操作成促使冷却流体通过冷却流体进口。

在另一实施例中，本发明的电子元件机箱包括内部腔室，冷却流体将被促使大致沿流动方向通过该内部腔室，以便冷却电子部件。机箱还包括框架，该框架有：入口，冷却流体通过该入口而从内部腔室吸入；以及出口。多个模块可以布置在框架中，并可单独地从框架中拆卸和更换，而并不中断其它模块的工作。各模块包括离心吹风机，该离心吹风机有叶轮，该叶轮由马达驱动，并限定旋转轴线。离心吹风机包括两个相对进口，这两个相对进口布置成沿横过流动方向的相应吸入方向来吸入冷却流体。吹风机在框架中布置成一组或多组，各组包括至少两个吹风机，该吹风机定向成使得相应进口为彼此面对关系，且相应旋转轴线彼此轴向对齐，面对的进口轴向间隔开一定间隔尺寸，该间隔尺寸小于在该组中的叶轮的直径尺寸的75%，从而吹风机并联地操作成促使冷却流体通过框架进口。