CN109716512B - 散热器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自然对流冷却散热器(1)。所述散热器包括：从基底(2)突起给定高度(h)的多个隔开的平板翅片(3)，其中，所述平板翅片(3)具有给定长度，且所述平板翅片(3)的布置占据给定空间；其中，所述给定空间具有底面(11)、顶面(10)、连接所述顶面(10)和所述底面(11)的主侧面(12)，以及连接所述顶面(10)和所述底面(10)的至少第二侧面(13)；以及用于使空气沿所述平板翅片(3)流动的通道(4)，其中，所述通道(4)形成于成对的相邻平板翅片(3)之间，所述通道(4)的底部由所述基底(2)组成，且所述通道(4)沿其长度朝所述主侧面(12)敞开或关闭；其中，至少一对相邻平板翅片(3)形成在所述底面(11)和所述顶面(10)之间延伸的第一类通道(4)；至少一对相邻平板翅片(3)形成在所述第二侧面(13)和所述顶面(10)之间延伸的第二类通道(4)。

Description

散热器

技术领域

本发明涉及一种自然对流冷却的散热器，更具体地，涉及一种通过多个平板翅片进行自然对流冷却的散热器。

背景技术

自然对流散热器是被动式热交换器，其将电子或机械设备产生的热量传递到空气中。自然对流散热器将热能从温度较高的设备传递至温度较低的周围空气中。自然对流散热器的设计最大化其与其周围空气接触的表面积。风速、材料选择、突起设计和表面处理是影响散热器性能的因素。

自然对流散热器通常由铜和/或铝制成。使用铜是因为它在热效率和耐用热交换器上具有理想特性。首先，铜是一种优秀的热导体。这意味着铜的高导热性可以让热量快速通过。当重量成为大问题时，应用中要使用铝。

为了增加散热器的表面积，自然对流散热器配备了平板翅片。一般来说，散热器表面积越大，效果越好。翅片的形状必须进行优化以最大化热通量，即传热密度，并最大化通过散热器的空气对流，其中，空间、重量和用于翅片表面的材料受到限制。

一种已知类型的自然对流散热器为图1所示的平直翅片散热器1。平板翅片3平行于散热器1的整个长度运行，其中，通道4在成对的相邻平板翅片3之间。平板翅片3在距基底2的高度h上垂直延伸。主侧面12可被覆盖或敞开。散热器1的第二侧面13和第三侧面14由最外面的平板翅片3组成。空气能够从底面11进入并从顶面10排出。示出的散热器1安装在印刷电路板5上。

直板翅片自然对流散热器1在对流气流与直板翅片3平行的预期应用/朝向使用时性能最好，即图1所示的散热器1的朝向，其中，直板翅片3与地球引力方向、顶面10、底面11平行延伸，顶面10相对于地球引力方向基本朝上，且底面11相对于地球引力方向基本朝下。

图1所示的已知自然对流散热器的问题在于，这些自然对流散热器是针对单独放置一个散热器1(以下称为独立式)的理想场景进行优化，而通常几个印刷电路板在图2所示的平行“刀片式”布置中彼此靠近放置，其中，每个印刷电路板都配有散热器。在这种刀片式布置中，印刷电路板5垂直排列，印刷电路板5上的散热器1的刀片式翅片3也垂直延伸。由于印刷电路板5之间紧密排列，夹在两个相邻印刷电路板5之间的散热器1在通过主侧面12吸入空气方面受限，因为这是放置相邻印刷电路板5的地方。因此，在该现有技术布置中，夹在印刷电路板5之间的散热器1使得空气仅从散热器1的底面11进入平板翅片之间的通道4中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自然对流冷却散热器，其改善了向周围空气散热的能力。

上述及其它目的通过独立权利要求的特征来实现。根据从属权利要求、说明书以及附图，进一步的实现方式是显而易见的。

第一方面，提供了一种自然对流冷却散热器，所述散热器包括：

从基底突起给定高度的多个隔开的平板翅片，其中，所述平板翅片具有给定长度，且所述平板翅片的布置占据给定空间；其中

所述给定空间具有底面、顶面、连接所述顶面和所述底面的主侧面，以及至少第二侧面，其连接所述顶面和所述底面；以及

用于使空气沿所述平板翅片流动的通道，其中，所述通道形成于成对的相邻平板翅片之间，所述通道的底部由所述基底组成，且所述通道沿其部分或全部长度朝所述主侧面敞开或关闭；

其中

至少一对相邻平板翅片形成在所述底面和所述顶面之间延伸的第一类通道；

至少一对相邻平板翅片形成在所述第二侧面和所述顶面之间延伸的第二类通道。

在具有直平行翅片设计的已知散热器中，侧面由最外侧的平板翅片闭合，从而防止空气从侧面进入散热器，并且仅允许空气从顶部或底部进入，以及可能从主侧面进入的情况。通过布置一些平板翅片从第二侧面向顶面延伸，可以增加通过散热器的底面和第二侧面吸入的空气。在第一方面的第一种可能的实现方式中，所述第一类通道在所述底面和所述顶面开口，所述第二类通道在所述第二侧面和所述顶面开口。因此，通道能开到所述给定空间的角落。

在第一方面的第二种可能的实现方式中，所述多个隔开的平板翅片中的至少一个平板翅片是从所述底面纵向延伸到所述顶面的第一类平板翅片。因此，创建了延伸至所述给定空间整个范围的通道。

在第一方面的第三种可能的实现方式中，所述多个隔开的平板翅片中的至少一个平板翅片是第二类平板翅片，其从所述第二侧面沿包括朝向所述顶面的组件的方向纵向延伸到所述给定空间。因此，由相关平板翅片定义的通道基本向上延伸，例如，允许空气对流。

在第一方面的第四种可能的实现方式中，至少一个所述第二类平板翅片从所述第二侧面延伸到所述顶面。因此，形成从所述第二侧面延伸到所述顶面的通道。

在第一方面的第五种可能的实现方式中，所述散热器的最靠近所述顶面的上部中的第一类平板翅片和第二类平板翅片的平板翅片的一部分在优选地基本垂直于所述顶面的方向上彼此平行延伸。因此，散热器的上部能够以传统方式成形。

在第一方面的第六种可能的实现方式中，所述散热器包括平板翅片，其从所述第二侧面或所述底面纵向延伸且在到达所述给定空间的另一面之前终止。因此，能够形成允许通道合并的长度变短的平板翅片。

在第一方面的第七种可能的实现方式中，所述平板翅片固定到所述基底的第一面，其中，平板翅片优选地在相关平板翅片固定到基底的位置处平行于法向量延伸到所述第一面。因此，提供了能够一体成型的散热器。

在第一方面的第八种可能的实现方式中，所述给定空间包括第三侧面，其中，所述第三侧面与所述第二侧面相对。因此，提供了用于空气流入的另一面。

在第一方面的第九种可能的实现方式中，至少一对相邻平板翅片形成在所述第三侧面和所述顶面之间延伸的第三类通道。因此，空气可能从另一个侧面进入。

在第一方面的第十种可能的实现方式中，所述第三类通道在所述第第三侧面和所述顶面开口。

因此，空气能够从所述第三侧面进入第三类通道。

在第一方面的第十一种可能的实现方式中，所述主侧面连接所述第二侧面和所述第三侧面。

因此，定义了所述给定空间的另一面。

在第一方面的第十二种可能的实现方式中，所述平板翅片从所述基底延伸到所述主侧面。

在第一方面的第十三种可能的实现方式中，所述散热器设有用于确保所述散热器只能安装在一个预期方向上的措施。因此，防止了所述散热器安装在错误方向上。

在第一方面的第十四种可能的实现方式中，预期方向是指随着顶面相对于地球引力方向基本朝上，且底面相对于地球引力方向基本朝下，第二侧面优选地基本在平行于地球引力方向上延伸。因此，平板翅片将被适当导向，以使空气能够通过通道流动。

在第一方面的第十五种可能的实现方式中，所述给定空间形状基本为长方体。长方体在周围元素也具有长方体形状且交错排列的情况下有效利用可用空间。

在第一方面的第十六种可能的实现方式中，所述给定空间形状为长方体，其具有圆形边缘和/或弯曲面。因此，能够避免尖锐边缘。

在第一方面的第十七种可能的实现方式中，所述底面是平整的或平面的。平整或平面的底部使得散热器具有常规比例。

在第一方面的第十八种可能的实现方式中，所述主侧面是弯曲的、平整的或阶梯状的，和/或所述第二侧面是弯曲的、平整的和/或阶梯状的，和/或所述顶面是弯曲的、平整的和/阶梯状的，和/或所述第一面是弯曲的、平整的和/或阶梯状的，和/或所述第三侧面是平整的。因此，提供了散热器的其它设计选择。

在第一方面的第十九种可能的实现方式中，所述平板翅片基本垂直于所述主侧面延伸。平板翅片的这种布置节约空间，较为简单，从制造角度来看，例如，能够通过模塑制造。

第二方面，提供了一种根据第一方面的任一实现方式所述的多个相邻散热器的组件。这种组件的优点在于，印刷电路板在例如一个单元内能够彼此靠近同时保持足够对流气流通过散热器。

根据第二方面的第一种可能的实现方式，一个散热器的主侧面面向相邻散热器的基底。因此，散热器基本上夹在两块印刷电路板之间，从而优化了可用空间的使用。

根据第二方面的第二种可能的实现方式，第一散热器安装在第一印刷电路板上，且第二散热器安装在第二印刷电路板上，其中，所述第一和第二印刷电路板彼此平行延伸。因此，创建了一个有效利用可用空间的组件。

以下实施例中将清楚地描述本发明的这些和其它方面。

附图说明

在本发明的以下详述部分中，将结合附图中所示的示例性实施例来更详细地解释本发明，其中：

图1为现有技术散热器的立视图；

图2为所谓的刀片式布置中多个现有技术散热器的立视图；

图3为第一示例实施例提供的散热器的立视图；

图4为图3中散热器的侧视图；

图5为示出了所谓的刀片式布置中图3的多个散热器的侧面和底面的立视图；

图6为示出了所谓的刀片式布置中图3的多个散热器的侧面和顶面的立视图；

图7为第二示例实施例提供的散热器的侧视图；

图8为第三示例实施例提供的散热器的侧视图；

图9为第四示例实施例提供的散热器的侧视图。

具体实施方式

参照图3和图4，其分别示出了根据一示例实施例提供的一种自然对流冷却散热器1的立视图和侧视图。

所述散热器1包括支撑多个平板翅片3的基底2。所述平板翅片3从所述基底2突起给定高度h。如该示例实施例所示，对于所有平板翅片3，该高度可以是相同的，但也可以在平板翅片3之间变化。所述平板翅片3从所述基底2延伸到主侧面12。所述平板翅片3具有给定长度，且所述平板翅片3的布置占据给定空间。

所述给定空间由底面11、顶面10、所述主侧面12、第二侧面13、第三侧面14和所述基底2限定。

所述主侧面12连接所述顶面10和所述底面11。所述主侧面12还连接所述第二侧面13和所述第三侧面14。在本实施例中，所述给定空间的形状基本上为长方体，但以长方体形状布置所述给定空间不是必要条件，且侧面不必相对于彼此呈直角布置。

图3和图4、图7至图9中，所述第二侧面13在的左侧示出，所述第三侧面14在右侧示出。但第二侧面13也可以在右侧，第三侧面14在左侧，即相对于顶面10和底面11而言。因此，第二侧面13是给定空间的非顶面10、底面11、主侧面12或基底2的任一面，第三侧面14是给定空间的非顶面10、底面11、主侧面12、基底2或第二侧面13的任一面。

基底2与待冷却物体接触，支撑平板翅片3并将热量从待冷却物体传导至平板翅片3。散热器1能够通过压铸或焊接平板翅片3到基底2而制造。铜和铝是用于散热器1的合适材料的示例，但也能够使用其它材料。

通道4形成于成对的相邻平板翅片3之间。通道4使得空气沿翅片3流动，从而热量能够从平板翅片散发到空气中。

通道4的底部由基底2组成，并且通道4沿其部分或全部长度朝主侧面12敞开或关闭。

至少一对相邻平板翅片3形成在底面11和顶面10之间延伸的第一类通道4。第一类通道4允许空气从底面11进入通道4，并由对流驱动通过通道4流向顶面10，从而从顶面10离开通道。

至少一对相邻平板翅片3形成在第二侧面13和顶面10之间延伸的第二类通道4。第二类通道4允许空气从第二侧面13进入通道4，并由对流驱动通过通道4流向顶面10，从而从顶面10离开通道。

第一类通道在底面11和顶面10开口，第二类通道在第二侧面13和顶面10开口。

因此，在相邻一对平板翅片3之间的通道4流动的环境空气能够从底面11和第二侧面13进入，从而改善了散热器1将热量散发到环境空气的能力。

在本实施例中，第一类通道4和第二类通道4的数量大致相等，但这不是必要条件，这两类通道4之间的分配可以不相等。

散热器1配备有两类平板翅片3。第一类平板翅片从底面11纵向延伸到顶面10，第二类平板翅片从第二侧面13沿包括朝向顶面10的组件的方向纵向延伸到给定空间。优选地，至少一个第二类平板翅片3从第二侧面13延伸至顶面10。

第一类平板翅片3能够从底面11开始，在与第二侧面13平行或者与第二侧面13成微小角度的直线上。

第二类平板翅片3从第二侧面13开始，与第二侧面13成锐角。

第一类平板翅片3和第二类平板翅片3在本实施例中分成两直线部分，这直线两部分在不同方向上纵向延伸，即相对于彼此成一定角度。

然而，应注意的是，也可以使用第一类弯曲平板翅片和/或第二类弯曲平板翅片。还应注意的是，第一类平板翅片3能够沿其全部长度呈直线，第二类平板翅片3也能够沿其全部长度呈直线。

在本实施例中，散热器1的最靠近顶面10的上部15中的第一类平板翅片和第二类平板翅片的平板翅片3优选地在基本垂直于所述顶面10的方向上彼此平行延伸。然而，这不是必要条件，且平板翅片3都不需要严格地沿从顶部到底部的方向(如图3和图4中顶部和底部的方向)延伸。

根据本实施例的散热器1配备有平板翅片3，其从第二侧面13纵向延伸且在到达给定空间的另一面之前终止。根据本实施例的散热器1配备有平板翅片3，其从底面11纵向延伸且在到达给定空间的另一面之前终止。

在本实施例中，平板翅片3固定在基底2的第一面，且在相关平板翅片3固定到基底2的位置处平行于法向量延伸到基底2的第一面。

散热器1可以设有用于确保散热器1只能安装在一个预期方向上(相对于将安装在的印刷电路板5)的措施，以确保相对于地球引力方向，特别是相对于对流方向，平板翅片3和通道4的方向为正确且预期的方向。印刷电路板5及可以安装在其中的任何单元也可以设有用于确保安装在预期方向上的措施。

图5和图6示出了多个紧密隔开的散热器1的组件。散热器1安装在紧密平行排列的印刷电路板5上，其中，印刷电路板5垂直延伸，且顶面10朝上(相对于地球引力朝上)，底面11朝下(相对于地球引力朝下)。因此，一个散热器1的侧面12面向相邻散热器1的基底2(除在组件中的最外面位置的散热器1外)。

图5和图6中的大粗箭头示出了环境空气能进入通道4的位置的示例。从图5和图6可以看出，环境空气能够通过底面11、第二侧面13进入，并且对处于最外面位置的散热器1，环境空气也能通过主侧面12进入。尤其对于夹在两个印刷电路板5之间的散热器1，吸入环境空气的能力明显增强，从而从平板翅片3将热量散发到环境空气中。

图7示出了第二实施例，其与第一实施例的热交换器1基本相同，除了大量从底面11直线延伸到顶面10的第一类平板翅片3。

图8示出了第三实施例，其与第一和第二实施例的热交换器基本相同，不同之处在于，第三实施例的热交换器配备有第三类通道4和第三类平板翅片3。第三类通道在第三侧面14和顶面10之间延伸，第三类平板翅片在第三侧面14和顶面10之间延伸。因此，热交换器1还能够通过第三侧面14吸入环境空气。

图9示出了与第三实施例基本相同的第四实施例，不同之处在于，大部分平板翅片3要么从第二侧面13开始，要么从第三侧面14开始，且在到达给定空间的另一面之前终止。在第四实施例中，只有从第二侧面13开始的最上面的平板翅片3一直延伸到顶面10。类似地，只有从第三侧面14开始的最上面的平板翅片3一直延伸到顶面10。在本实施例中，第二和第三类通道合并成向顶面10开口的一个通道。该通道在第二侧面13有若干个入口且在底面11有一个入口，或者一个通道在第三侧面14有若干个入口且在底面11有一个入口。

在此结合各种实施例描述了本发明。但本领域技术人员通过实践本发明，研究附图、本发明以及所附的权利要求，能够理解并获得公开实施例的其它变体。在权利要求书中，词语“包括”不排除其它元素或步骤，不定冠词“一”不排除多个。单个处理器或其它单元可满足权利要求中描述的几项的功能。在仅凭某些措施被记载在相互不同的从属权利要求书中这个单纯的事实并不意味着这些措施的结合不能被有效地使用。计算机程序可存储/分发到合适的介质上，例如与其它硬件一起或者作为其它硬件的部分提供的光存储介质或者固态介质，还可以以其它形式例如通过因特网或者其它有线或无线电信***分发。权利要求书中所用的参考符号不应解释为限制了范围。

Claims (12)

1.一种自然对流冷却散热器(1)，其特征在于，所述散热器包括：

从基底(2)突起给定高度(h)的多个隔开的平板翅片(3)，其中，所述平板翅片(3)具有给定长度，且所述平板翅片(3)的布置占据给定空间；其中

所述给定空间具有底面(11)、顶面(10)、连接所述顶面(10)和所述底面(11)的主侧面(12)，以及至少第二侧面(13)与第三侧面(14)，第二侧面(13)连接所述顶面(10)和所述底面(11)，所述第三侧面(14)与所述第二侧面(13)相对；以及

用于使空气沿所述平板翅片(3)流动的通道(4)，其中，所述通道(4)形成于成对的相邻平板翅片(3)之间，所述通道(4)的底部由所述基底(2)组成，且所述通道(4)沿其全部或部分长度朝所述主侧面(12)敞开或关闭；其中

至少一对相邻平板翅片(3)形成在所述底面(11)和所述顶面(10)之间延伸的第一类通道(4)；

至少一对相邻平板翅片(3)形成在所述第二侧面(13)和所述顶面(10)之间延伸的第二类通道(4)；

所述第一类通道(4)包含的平板翅片(3)分成邻近顶面与邻近底面的两直线部分，所述两直线部分分别在不同方向上纵向延伸，且在所述第一类通道(4)中，至少一个所述平板翅片(3)从所述底面(11)纵向延伸的直线部分在到达连接所述顶面(10)的直线部分之前终止，多个邻近第三侧面、且在紧邻所述顶面(10)的部分的所述平板翅片(3)的中间具有开口。

2.根据权利要求1所述的散热器(1)，其特征在于，所述第一类通道在所述底面(11)和所述顶面(10)开口，所述第二类通道在所述第二侧面(13)和所述顶面(10)开口。

3.根据权利要求1或2所述的散热器，其特征在于，所述多个隔开的平板翅片中的至少一个平板翅片(3)是从所述底面(11)纵向延伸到所述顶面(10)的第一类平板翅片(3)。

4.根据权利要求3所述的散热器，其特征在于，所述多个隔开的平板翅片中的至少一个平板翅片(3)是第二类平板翅片(3)，其从所述第二侧面(13)沿包括朝向所述顶面(10)的组件的方向纵向延伸到所述给定空间。

5.根据权利要求4所述的散热器，其特征在于，至少一个所述第二类平板翅片(3)从所述第二侧面(13)延伸到所述顶面(10)。

6.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述散热器(1)的最靠近所述顶面(10)的上部(15)中的第一类平板翅片和第二类平板翅片的平板翅片(3)的一部分在垂直于所述顶面(10)的方向上彼此平行延伸。

7.根据权利要求1所述的散热器(1)，其特征在于，还包括从所述第二侧面(13)纵向延伸且在到达所述给定空间的另一面之前终止的平板翅片(3)。

8.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，至少一对相邻平板翅片(3)形成在所述第三侧面(14)和所述顶面(10)之间延伸的第三类通道(4)。

9.根据权利要求8所述的散热器(1)，其特征在于，所述主侧面(12)连接所述第二侧面(13)和所述第三侧面(14)。

10.一种包括多个权利要求1至9任一项所述的散热器(1)相邻布置的组件。

11.根据权利要求10所述的组件，其特征在于，一个散热器(1)的主侧面(12)面向相邻散热器(1)的基底(2)。

12.根据权利要求10或11所述的组件，其特征在于，第一散热器(1)安装在第一印刷电路板(5)上，且第二散热器安装在第二印刷电路板(5)上，其中，所述第一和第二印刷电路板(5)彼此平行延伸。

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