CN109246982A - 车用石墨烯散热装置及电器设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车配件技术领域，尤其涉及一种车用石墨烯散热装置及电器设备，包括主散热板和若干导热柱，各导热柱均固定安装于主散热板上，主散热板安装有各导热柱的一面喷涂有第一石墨烯涂层，主散热板的侧壁喷涂有第二石墨烯涂层，各导热柱的侧壁均喷涂有第三石墨烯涂层，各导热柱背离主散热板的一端端面均喷涂有第四石墨烯涂层。得益于石墨烯极高的导热系数和热辐射系数，石墨烯涂层便能够高效地吸收自发热元件传导至主散热板和各导热柱上的热量，并将热量逸散至外界环境。这样，通过在主散热板和各导热柱上喷涂石墨烯涂层，增大了车用石墨烯散热装置的散热表面积，强化了散热性能，提升了车用石墨烯散热装置的整体防腐蚀性能、耐用性及环保性。

Description

车用石墨烯散热装置及电器设备

技术领域

本发明属于汽车配件技术领域，尤其涉及一种车用石墨烯散热装置及电器设备。

背景技术

在汽车的零部件中，往往存在有大量的发热电气元件，比如车辆的空调控制***和车灯***等，而上述***所发出的热量需要及时地逸散出去，以保证其运行的稳定性。如此便需要针对上述发热器件设置散热装置。

现有技术中，散热装置一般为压铸成型的一体式器件，该种结构的散热装置虽然能够降低散热装置的制造成本，但压铸成型的散装装置结构简单，散热表面积较小，其所能够实现的散热效果也较为有限，导致其散热性能较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种车用石墨烯散热装置及电器设备，旨在解决现有技术中的压铸式散热器的散热性能较差的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种车用石墨烯散热装置，包括主散热板和若干导热柱，各所述导热柱均固定安装于所述主散热板上并均位于所述主散热板的同一侧，所述主散热板安装有各所述导热柱的一面喷涂有第一石墨烯涂层，所述主散热板的侧壁喷涂有第二石墨烯涂层，各所述导热柱的外周侧壁均喷涂有第三石墨烯涂层，各所述导热柱背离所述主散热板一端的端面均喷涂有第四石墨烯涂层。

进一步地，各所述导热柱均为冷锻金属柱。

进一步地，各所述导热柱均为冷锻铝合金柱。

进一步地，所述第一石墨烯涂层和所述第三石墨烯涂层的厚度均为20μm～25μm，所述第二石墨烯涂层和所述第四石墨烯涂层的厚度均为25μm～30μm。

进一步地，各所述导热柱均呈阵列式布置于所述主散热板上，且相邻的两所述导热柱之间等间距设置。

进一步地，所述主散热板沿其长度方向划分为主散热区和两个辅散热区，所述主散热区形成于所述主散热板的中间位置，两个所述辅散热区分别形成于所述主散热板沿其长度方向的相对两侧。

进一步地，安装于所述主散热区的各所述导热柱的长度值均大于安装于两个所述辅散热区的各所述导热柱的长度值。

进一步地，所述主散热板沿其宽度方向的相对两侧壁均开设有用于与外界的发热元件卡扣配合的装配卡槽。

进一步地，所述主散热板背离各所述导热柱的一侧的外边缘开设有用于与外界发热元件的外边缘嵌设配合的限位环槽。

本发明的有益效果：本发明的车用石墨烯散热装置，通过在主散热板上安装多个导热柱，这样便形成了主散热板加多导热柱的散热结构，那么当主散热板与外界发热元件相接触时，外界发热元件所传导至主散热板上的热量便能够传递至各个导热柱上，再经由各个导热柱逸散至外界环境中，那么由于各个导热柱的存在，车用石墨烯散热装置的整体散热面积便能够显著地增加。而通过在主散热板安装有各导热柱的一面喷涂有第一石墨烯涂层，在主散热板的侧壁喷涂有第二石墨烯涂层，各导热柱的侧壁均喷涂有第三石墨烯涂层，各导热柱背离所述主散热板的一端端面均喷涂有第四石墨烯涂层。那么得益于石墨烯极高的导热系数和热辐射系数，石墨烯涂层便能够高效地吸收自发热元件传导至主散热板和各导热柱上的热量，并将热量逸散至外界环境。如此热量便实现了自发热元件至车用石墨烯散热装置的高效传导和逸散。这样，通过在主散热板上安装多个导热柱，并在主散热板和各导热柱上喷涂石墨烯涂层，显著增大了车用石墨烯散热装置的散热表面积，强化了其散热性能，也使得主散热板和各导热柱的工作面具有较为良好的耐盐雾腐蚀性能。同时，石墨烯涂层能够实现长期稳定附着且其使用时较为环保，这样便保证了车用石墨烯散热装置的长期服役耐用性和环保性。

本发明采用的另一技术方案是：一种电器设备，包括有上述的车用石墨烯散热装置。

本发明的电器设备，由于包括有上述的车用石墨烯散热装置，那么由于车用石墨烯散热装置散热表面积大，散热性能优良的优势，其能够高效吸收电器设备内的发热元件所产生的热量，显著地减轻电器设备的散热压力，使其能够高效且稳定的运行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的车用石墨烯散热装置的结构示意图一；

图2为本发明实施例提供的车用石墨烯散热装置的结构示意图二；

图3为本发明实施例提供的车用石墨烯散热装置的结构示意图三。

其中，图中各附图标记：

10—主散热板 11—主散热区 12—辅散热区

13—装配卡槽 14—限位环槽 20—导热柱。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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1～3描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，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发明和简化描述，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发明的限制。

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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，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发明中的具体含义。

如图1～3所示，本发明实施例提供的车用石墨烯散热装置，包括主散热板10和若干导热柱20，各导热柱20均固定安装于主散热板10上并位于主散热板10的同一侧，主散热板10安装有各导热柱20的一面喷涂有第一石墨烯涂层，主散热板10的侧壁喷涂有第二石墨烯涂层，各导热柱20的外周侧壁均喷涂有第三石墨烯涂层，各导热柱20背离主散热板10一端的端面均喷涂有第四石墨烯涂层。

本发明实施例的车用石墨烯散热装置，通过在主散热板10上安装多个导热柱20，这样当主散热板10与外界发热元件相接触时，外界发热元件所传导至主散热板10上的热量便能够传递至各个导热柱20上，再经由各个导热柱20逸散至外界环境中，那么由于各个导热柱20的存在，车用石墨烯散热装置的整体散热面积便能够显著地增加。而通过在主散热板10安装有各导热柱20的一面喷涂有第一石墨烯涂层，在主散热板10的侧壁喷涂有第二石墨烯涂层，各导热柱20的侧壁均喷涂有第三石墨烯涂层，各导热柱20背离主散热板10的一端端面均喷涂有第四石墨烯涂层。那么得益于石墨烯极高的导热系数和热辐射系数，石墨烯涂层便能够高效地吸收自发热元件传导至主散热板10和各导热柱20上的热量，并将热量逸散至外界环境。如此热量便实现了自发热元件至车用石墨烯散热装置的高效传导和逸散。这样，通过在主散热板10上安装多个导热柱20，并在主散热板10和各导热柱20上喷涂石墨烯涂层，显著增大了车用石墨烯散热装置的散热表面积，强化了其散热性能。使其相较于同级别的压铸散热产品的散热性能显著提升15～20％，也使得主散热板10和各导热柱20的工作面具有较为良好的耐盐雾腐蚀性能。同时，石墨烯涂层能够实现长期稳定附着且其使用时较为环保，这样便保证了车用石墨烯散热装置的长期服役耐用性和环保性。

同时，由于石墨烯涂层的存在，其在显著提升主散热板10和各导热板20散热效果的同时，也能够使得主散热板10和各导热板20的材料用量显著减少，如此一方面降低了车用石墨烯散热装置的整体体积，另一方面也降低了车用石墨烯散热装置的制造成本。

在本实施例中，如图1～3所示，各导热柱20均为冷锻金属柱。具体地，通过使得各导热柱20由冷锻工艺制成，那么由冷锻工艺制成的导热柱20便能够获得良好的表面质量，显著降低了其表面粗糙度。这样便有助于提升空气在各个导热柱20之间流通的顺畅性，使得外界环境中的空气在各个导热柱20之间的流速加快，进而使得外界空气能够更为高效将各个导热柱20上的热量带走，显著提升了车用石墨烯散热装置的散热能力。

进一步地，冷锻工艺具体为冷模锻，各导热柱20在冷模锻后再进行车削表皮，机械抛光等后续处理。如此，通过采用冷模锻，各导热柱20的成型精度便得到了保证，而经过冷锻处理的各导热柱20的机械强度也能够有所上升，这样便提升了车用石墨烯散热装置在长期使用过程中的质量稳定性。

在本实施例中，第一石墨烯涂层和第三石墨烯涂层的厚度均为20μm～25μm，第二石墨烯涂层和第四石墨烯涂层的厚度均为25μm～30μm。具体地，第一石墨烯涂层和第三石墨烯涂层的厚度均可为20μm、20.5μm、21μm、21.5μm、22μm、22.5μm、23μm、23.5μm、24μm、24.5μm或25μm。如此，这样便能够在石墨烯的用量和热传导效率之间取得平衡，一方面降低了车用石墨烯散热装置的整体制造成本，另一方面也保证了第一石墨烯涂层和第三石墨烯涂层的热传导效率。

进一步地，第二石墨烯涂层和第四石墨烯涂层的厚度均可为25μm、25.5μm、26μm、26.5μm、27μm、27.5μm、28μm、28.5μm、29μm、29.5μm或30μm。如此，通过将第二石墨烯涂层和第四石墨烯涂层的厚度限定为25～30μm，使其相对于第一石墨烯涂层和第三石墨烯涂层更厚，那么由于主散热板10的侧壁的散热面积小于其端面的散热面积，各导热柱20的端头的散热面积小于各导热柱20侧面的散热面积，这样厚度更厚的第二石墨烯涂层和第四石墨烯涂层的热传导效率便会更高，从而能够有效地弥补主散热板10的侧壁和各导热柱20端头的散热面积不足的缺陷，从而尽可能地提升了车用石墨烯散热装置的散热性能。上述厚度的第一石墨烯涂层、第二石墨烯涂层、第三石墨烯涂层和第四石墨烯涂层能够使得主散热板和各导热柱的工作面在200°以内的工作温度内对热源进行有效降温，也使得主散热板和各导热柱的工作面的耐盐雾测试值达250H以上，这样，作为本发明实施例提供的车用石墨烯散热装置的主要散热工作器件的主散热板10和各导热柱20便能够拥有良好的防腐蚀性能，如此便显著提升了本发明实施例提供的车用石墨烯散热装置的整体防腐蚀性能，使其能够在盐雾等腐蚀环境下实现长期稳定的服役。其相比于传统的散热器在盐雾环境下的维持设计散热性能的时长能够增加10％～30％。

更进一步地，通过在主散热板10和各导热柱20上喷涂石墨烯材料，那么由于第一石墨烯涂层、第二石墨烯涂层、第三石墨烯涂层和第四石墨烯涂层的附着力均较强，其百格测试结果达0级(最高标准)，这样也保证了第一石墨烯涂层、第二石墨烯涂层、第三石墨烯涂层和第四石墨烯涂层能够长期稳定地附着于主散热板10和各导热柱20上，如此便也保证了本发明实施例提供的车用石墨烯散热装置的长期服役耐用性。其相比于传统的散热器的稳定服役时长能够增加15％～25％。

实际上，在车用石墨烯散热装置的使用过程中，作为其工作面的主散热板10不可避免地要和发热器件相接触，而发热器件的表面一般也多为金属，且发热器件的周遭环境也多为酸性、碱性或潮湿空气等环境，那么对于在上述环境下长期服役的主散热板10和各导热柱20来说，如果没有耐蚀涂层的保护，其表面极可能被酸性或碱性物质所腐蚀，也可能在与发热器件表面相接触的过程中发生电化学反应，产生电化学腐蚀。而由于石墨烯涂层的存在，其能够在主散热板10和各导热柱20的表面和外界环境之间形成一道物理阻隔层，且能够对镀层金属起到钝化作用，从而可有效抑制和阻止腐蚀反应的进一步发生。

优选地，由于石墨烯材料本身属于环保型涂料，其在喷涂的过程中也无需加入任何添加剂，故而也使得第一石墨烯涂层、第二石墨烯涂层、第三石墨烯涂层和第四石墨烯涂层在涂覆的过程中也能够保持对环境的友好，进而使得车用石墨烯散热装置在生产过程中也能够最大限度地保持对环境的友好，如此便使得最终制成的车用石墨烯散热装置的环保性显著提升。

优选地，第一石墨烯涂层、二石墨烯涂层、第三石墨烯涂层和第四石墨烯涂层均为氧化石墨烯涂层，如此，得益于氧化石墨烯涂层的表面含有大量的活性官能团，且其表面孔洞较多，表面积巨大，因此其吸附效率高且吸附容量大，能够大量吸附周围环境中的浮尘、发热器件产生的金属离子等杂质，进而使得车用石墨烯散热装置周遭的空气环境长期保持清洁，如此便在保证其散热性能的同时也提升了其对环境的友好程度。

更进一步地，由于石墨烯涂层的稳定性较为良好，这样即使车用石墨烯散热装置在废弃后，其表面涂覆有石墨烯涂层也不会发生明显的分解，因而不会对环境造成有害影响，反而能够通过吸附周围环境中的杂质粒子来发挥其余热。这样便进一步增强了车用石墨烯散热装置的环保性。

在本实施例中，如图1～3所示，各导热柱20均呈阵列式布置于主散热板10上，且相邻的两导热柱20之间等间距设置。具体地，通过使得各导热柱20呈阵列式于主散热板10，这样遍布于主散热板10上的导热柱20便能够充分地将传导至主散热板10上的热量传导逸散至外界环境中。

进一步地，如图1～3所示，由于各导热柱20之间等间距设置，这样外界环境中的空气便能够均一地通过各导热柱20之间的缝隙，从而均一的带离各导热柱20上的热量，使得各导热柱20的散热能力均一，这样便进一步提升了车用石墨烯散热装置的散热性能。

优选地，主散热板10上开设有若干装配孔(图未示)，各导热柱20分别插设于各装配孔内。同时，可预先将装配孔的孔径设定为略小于导热柱的直径，在插设过程中，可预先将主散热板10进行加热，那么由于热胀冷缩的原理，各装配孔即可膨胀至与导热柱相匹配，此时待导热柱插设于装配孔内后，装配孔便随着主散热板的冷却而收缩，进而便实现了装配孔与导热柱的过盈配合，保证了装配孔与导热柱的结合稳定性。

优选地，各导热柱20在嵌设于各装配孔的同时，各导热柱20的外壁亦可通过焊接的方法与各装配孔的孔边缘相焊接，这样便实现了导热柱与装配孔的复合连接，进一步地提升了装配孔与导热柱的结合稳定性。

在本实施例中，如图1～3所示，主散热板10沿其长度方向划分为主散热区11和两个辅散热区12，主散热区11形成于主散热板10的中间位置，两个辅散热区12分别形成于主散热板10沿其长度方向的相对两端。安装于主散热区11的各导热柱20的长度值大于安装于两个辅散热区12的各导热柱20的长度值。具体地，通过将主散热板10划分为主散热区11和两个辅散热区12，这样主散热板10即可依据所配合散热对象的发热源的位置不同而实现有针对性的散热。

相应地，针对主散热板10的各个散热区，安装于各个散热区的各导热柱20的长度也有所不同，在主散热区11内安装的导热柱20由于要对应外界发热部件的主热源，故其长度相对于在辅散热区12内的安装的导热柱20要长一些，以此增加主散热区11的整体散热表面积，而对于辅散热区12的各导热柱20，由于并非对应于外界发热部件的主热源，那么其散热压力便相对较小，这样便可使得其长度相对较短，从而可在不降低车用石墨烯散热装置的散热性能的前提下，尽可能地降低其制造成本。

进一步地，如图1～3所示，两辅散热区12内安装有的各导热柱20的长度值沿两辅散热区12背离主散热区11的方向依序递减。这样，位于主散热区11和各导热柱20和位于两辅散热区12的各导热柱20便能够共同形成正梯形布局的导热柱20阵列，由于导热柱20阵列的正梯形布局，其可向其两侧方和正前方充分地逸散热量，这样便进一步提升了车用石墨烯散热装置的散热性能。

在本实施例中，如图1～3所示，主散热板10沿其宽度方向的相对两侧壁均开设有用于与外界的发热元件卡扣配合的装配卡槽13。具体地，由于上述装配卡槽13的存在，这样主散热板10即可通过上述装配卡槽13实现与外界发热元件的卡扣配合，实现了其相对于外界发热元件的可拆卸连接，进而也实现了主散热板10相对于外界发热元件的快拆快换功能。

在本实施例中，各导热柱20均为冷锻铝合金柱。具体地，通过将各导热柱20限定为冷锻铝合金柱，那么得益于铝合金散热性能较为良好，且造价相对低廉的优势，车用石墨烯散热装置便实现了对散热性能和制造成本控制的兼顾。

具体地，各导热柱20可具体为：AL1070牌号铝合金或AL6063牌号铝合金。上述两种铝合金的热传导率均约为230W/(m*k)，且上述牌号的铝合金均能够通过冷锻工艺加工制成导热柱20。如此便进一步地保证了车用石墨烯散热装置的散热性能。

优选地，主散热板10可为导热铜板，那么得益于铜板良好地导热性能，其能够高效地将发热元件所产生的热量传导至各导热柱20上，如此便有利于车用石墨烯散热装置的散热性能的进一步提升。

在本实施例中，如图2所示，主散热板10背离各导热柱20的一侧的外边缘开设有用于与外界发热元件的外边缘嵌设配合的限位环槽14。具体地，由于主散热板10上限位环槽14的存在，当其与外界发热元件相配合时，便能够通过限位环槽14与发热元件的外边缘嵌设配合而实现相对于外界发热元件的预定位，这样便提升了车用石墨烯散热装置与外界的发热元件装配时的配合精度。

本发明实施例还提供了一种电器设备，包括有上述的车用石墨烯散热装置。

本发明实施例的电器设备，由于包括有上述的车用石墨烯散热装置，那么由于车用石墨烯散热装置散热表面积大，散热性能优良的优势，其能够高效吸收电器设备内的发热元件所产生的热量，显著地减轻电器设备的散热压力，使其能够高效且稳定的运行。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车用石墨烯散热装置，其特征在于：包括主散热板和若干导热柱，各所述导热柱均固定安装于所述主散热板上并均位于所述主散热板的同一侧，所述主散热板安装有各所述导热柱的一面喷涂有第一石墨烯涂层，所述主散热板的侧壁喷涂有第二石墨烯涂层，各所述导热柱的外周侧壁均喷涂有第三石墨烯涂层，各所述导热柱背离所述主散热板一端的端面均喷涂有第四石墨烯涂层。

2.根据权利要求1所述的车用石墨烯散热装置，其特征在于：各所述导热柱均为冷锻金属柱。

3.根据权利要求1所述的车用石墨烯散热装置，其特征在于：各所述导热柱均为冷锻铝合金柱。

4.根据权利要求1所述的车用石墨烯散热装置，其特征在于：所述第一石墨烯涂层和所述第三石墨烯涂层的厚度均为20μm～25μm，所述第二石墨烯涂层和所述第四石墨烯涂层的厚度均为25μm～30μm。

5.根据权利要求1所述的车用石墨烯散热装置，其特征在于：各所述导热柱均呈阵列式布置于所述主散热板上，且相邻的两所述导热柱之间等间距设置。

6.根据权利要求1～5任一项所述的车用石墨烯散热装置，其特征在于：所述主散热板沿其长度方向划分为主散热区和两个辅散热区，所述主散热区形成于所述主散热板的中间位置，两个所述辅散热区分别形成于所述主散热板沿其长度方向的相对两侧。

7.根据权利要求6所述的车用石墨烯散热装置，其特征在于：安装于所述主散热区的各所述导热柱的长度值均大于安装于两个所述辅散热区的各所述导热柱的长度值。

8.根据权利要求1～5任一项所述的车用石墨烯散热装置，其特征在于：所述主散热板沿其宽度方向的相对两侧壁均开设有用于与外界的发热元件卡扣配合的装配卡槽。

9.根据权利要求1～5任一项所述的车用石墨烯散热装置，其特征在于：所述主散热板背离各所述导热柱的一侧的外边缘开设有用于与外界发热元件的外边缘嵌设配合的限位环槽。

10.一种电器设备，其特征在于：包括有权利要求1～9任一项所述的车用石墨烯散热装置。