CN201803638U - 直翅散热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直翅散热器，以有效提高散热器的散热性能。根据本实用新型的直翅散热器包括基座和翅片组，其中，在翅片组的翅片上具有穿过翅片的孔。根据本实用新型的直翅散热器对加工要求低，可以降低直翅散热器的加工成本，并且还可以提高直翅散热器的散热性能。

Description

直翅散热器 

技术领域

本实用新型涉及通用电子信息技术领域，特别涉及一种直翅散热器。 

背景技术

要提高散热器的散热效果，可以增加散热器的散热面积、提高对流换热系数。其中，提高对流换热系数的基本方法是提高翅间流动速度。 

在通常的单板芯片散热设计中，要达到提高散热器翅间流动速度的目的，主要可以通过提高***风量和调整单板布局两种方式。如果提高***风量则需要更改***风机设计方案或者提高***风机转速，这将导致***成本增加，而且也会增加风机的噪音。虽然可以通过优化芯片布局，改善流道设计的方法将散热器布置在通风情况良好的区域以强化散热器效能，但由于其它元器件布局、单板结构和芯片自身强度等的限制，散热器的布局可调整余量不大。 

因此，目前主要采用增大散热器的散热面积的方式提高散热器的散热性能，其中主要是通过增加散热翅片或者在散热翅片上增加微肋的方式增大散热面积。 

虽然在一定情况下增加翅片个数，可以增加散热器的散热面积，从而提高散热器的散热性能，但当翅片的数量增加到一定程序时， 由于单位面积上的翅片密度太大，翅间距太小，从而可能导致翅间流动受流体黏性边界层的影响效果变的更为显著，进而导致散热性能反而下降。发明人在前期的调研过程中发现，当翅片密度到达某个临界值以后，如果再继续增加翅片密度，将导致直翅散热器的散热性能降低，如图1所示，当散热器翅片的密度ρ超过C点之后，增加翅片的密度将导致芯片的温度T升高。在实际应用中，可以将翅片密度ρ超过上述临界值C的直翅散热器称为大翅片密度直翅散热器，将翅片密度ρ小于上述临界值C的直翅散热器称为非大翅片密度直翅散热器。 

在翅片上增加微肋虽然是一种比较好的增加散热面积方法，但微肋加工比较复杂，成本较高。 

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种直翅散热器，以至少解决上述问题之一。 

根据本实用新型，提供了的直翅散热器，包括：基座和翅片组，其中，翅片组的翅片上具有穿过翅片的孔。 

进一步地，上述孔倾斜于翅片的表面。 

进一步地，上述孔的倒角为圆角。 

进一步地，在翅片上，孔在翅片组的主气流方向设置有m行，在翅片的高度方向上设置有n列。 

进一步地，在翅片组中每隔一定个数翅片的一个翅片上具有上述孔。 

进一步地，在同一翅片上的、在上述主气流方向上相邻的上述孔的倾斜方向相反。 

进一步地，在上述翅片组中相邻的多个翅片上具有上述孔。 

进一步地，在相邻翅片上的上述孔的径向不在同一直线上。 

进一步地，在上述多个翅片上的上述孔的倾斜方向相同。 

进一步地，上述孔包括以下之一：圆柱孔、圆锥孔和椭圆孔。 

通过本实用新型，采用在直翅散热器的翅片上开通孔的方式，可以使散热器翅间产生垂直于散热器翅片的速度，以冲击散热器壁面附近边界层，解决了现有技术中无法有效提高散热器的散热性能的问题，进而提高了直翅散热器的散热性能。 

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中： 

图1为翅片密度与芯片温度的关系示意图； 

图2为根据本实用新型的直翅散热器的结构示意图； 

图3a为相关技术中散热器翅间气流方向的示意图； 

图3b为本实用新型中孔的倾斜方向的示意图； 

图4为本实用新型中的蛇形流动的示意图； 

图5为本实用新型中的阶梯型流动的示意图； 

图6为实施例一的直翅散热器的翅片的结构示意图； 

图7为实施例一中孔的结构示意图； 

图8a为实施例二中的直翅散热器的主视图； 

图8b为实施例二中的直翅散热器的后视图； 

图8c为实施例二中的直翅散热器的剖视图； 

图9为实施例三中的直翅散热器的翅片的结构示意图； 

图10a为实施例二中的直翅散热器的主视图； 

图10b为实施例二中的直翅散热器的后视图； 

图10c为实施例二中的直翅散热器的剖视图； 

图11为本实用新型优化参数的示意图； 

图12为本实用新型中可选择的孔型的孔横截面图。 

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 

图2示出了根据本实用新型的直翅散热器的结构示意图，如图2所示，根据本实用新型的直翅散热器由基座10和翅片组20构成，并且，在本实用新型中，翅片组20的一个或多个翅片上具有穿过翅片的孔30。 

本实用新型中，通过在直翅散热器的翅片上设置穿过翅片的孔，可以使散热器翅间流动产生垂直于散热器翅片的速度分量，借助于这个速度分量来冲击翅片壁面附近的边界层，达到减薄壁面附近边界层，强化散热器换热的性能。 

优选地，如图3b所示，在本实用新型中，孔30倾斜于翅片的表面，如图3a所示，受到结构的影响，散热器翅间流动方向F平行于散热器翅片方向，在散热器翅片附近形成边界层2，因此，在本实用新型中孔30与翅片间的主气流的流动方向F相倾斜(即图3b中的方向G)，这样可以引导翅间流动冲击散热器翅片附近的边界层2流动。 

进一步地，为了减小打孔造成翅片的强度和流阻的影响，孔30的倒角可以设置为圆角。 

在设置孔30的翅片上，可以在翅片组的主气流方向F(即翅片间主气流的流动方向)设置m行、在翅片的高度方向上设置n列个孔30，优选地，m大于1，即在主气流方向上设置的孔30为多个，而在翅片的高度方向上可以设置1列(即单层孔)，也可以设置多列孔30(即多层孔)。在具体应用中可以根据翅片的大小确定孔30的大小以及m和n的大小。通过设置多行多列的孔30可以进一步提直翅散热器的散热性能。 

在具体实施过程中，在本实用新型中孔30可以设置在每隔一定个数翅片的一个翅片上，具体地，可以每间隔一个翅片设置孔30，也可以间隔多个翅片设置孔30，在具体应用中可以根据实际需要进行设置。通过这种方式设置孔30可以在孔间产生如图4所示的蛇型流动的气流，从而可以对散热器翅片附近的边界层流动产生冲击，以增强直翅散热器的散热性能。 

优选地，如图4所示，在同一翅片上的在主气流方向上相邻的两个孔30的倾斜方向相反，这样可以延长气流流通路径，增加流动的湍流度。 

或者，在本实用新型中，孔30也可以设置在相邻的多个翅片上，在具体应用中可以是相邻的两个翅片、三个翅片、......以及所有翅片上都设置孔30。通过这种方式设置孔30可以在孔间产生如图5所示的阶梯型流动的气流，该气流可以对散热器翅片附近的边界层流动产生冲击，以增强直翅散热器的散热性能。并且，在相邻多个翅片上的孔30还可以对直翅散热器的事个流场产生导流的作用，在单板热设置中可以利用阶梯的导流作用，改善局部散热条件。 

如图5所示，在该打孔方式中，相邻的上述多个翅片上的孔30的径向不在同一直线上，从而可以避免冷却流产生短路现象。 

优选地，如图5所示，在该打孔方式中，相邻的上述多个翅片上的孔30的倾斜方向相同，从而可以减少孔30对气流产生的阻力。 

实施例一 

在本实施例中，采用间隔翅片打孔的方式进行打孔，并且，在本实施例中，间隔翅片的数量为1，且采用单层的设计方式。 

图6为本实施例中的直翅散热器的翅片的结构示意图，该图为翅片的孔中心截面图。如图6所示，在本实施例中，在散热器翅片上制造有序孔，以引导翅间流动冲击散热器翅片附近的边界层流动。 

如图6所示，在本实施例中，同一翅片在主气流方向上相邻的两孔打孔方向相反(即倾斜方向相反)。以三个翅片为一组，中间翅片通过打孔的方式增加散热面积的方式强化散热效能，由于中间打 孔翅片的导流作用交替的冲击左右两侧的翅片附近的边界层，有效地提高散热器的整体散热性能。 

优选地，在本实施例中，打孔的方法应当与主流流动方向形成锐角，并且在流体流经的孔出口处进行圆角处理，如图7所示，以避免产生过大的压降。 

采用本实施例提供的直翅散热器，可以产生如图4所示的蛇形流动气流，有效地提高散热器的整体散热性能。 

实施例二 

在本实施例中，同样采用间隔翅片打孔的方式进行打孔，并且，在本实施例中，间隔翅片的数量为1，与实施例一不同之处在于，在本实施例中采用多层的设计方式。 

图8a为本实施例的直翅散热器的主视图，图8b为本实施例的直翅散热器的后视图，图8c为本实施例的直翅散热器的剖视图，如图8a～8c所示，在本实施例中设置在翅片上的孔为多行多列，可以进一步提高直翅散热器的散热性能。 

实施例三 

在本实施例中，采用相邻多个翅片打孔的方式进行打孔，并且，在本实施例中，相邻多个翅片为直翅散热器的所有翅片，且采用单层的设计方式。 

图9为本实施例中的直翅散热器的翅片的结构示意图，该图为直翅散热器的孔中心截面图。如图9所示，在本实施例中，所有孔的倾斜方向相同，并且，相邻翅片上的孔的孔中心(即孔径)不在 同一条直线上，相邻翅片打孔时需要进行错位，从而可以避免冷却流体产生短路现象。 

在本实施例中，直翅散热器的翅间气流可以阶梯流动，可以对每一个翅片的流动边界层进行冲击，而且由于打孔而增加的散热面积也可以起到强化传热的目的。并且，阶梯流动不仅能够强化散热器的散热性，还能对整个流场产生导流的作用，在单板热设计中可以利用阶梯流的这种导流作用，改善局部散热条件。 

与蛇形流的打孔方式类似，在本实施例中，打孔的方向也与主流流动方向形成锐角，在流体流经的孔出口处进行圆角处理，以避免产生过大的压降。 

实施例四 

与实施例三不同之处在于，在本实施例中采用多层的设计方式。图10a为本实施例的直翅散热器的主视图，图10b为本实施例的直翅散热器的后视图，图10c为本实施例的直翅散热器的剖视图，如图10a～10c所示，在本实施例中设置在翅片上的孔为多行多列，可以进一步提高直翅散热器的散热性能。 

由于散热器的性能与实际的工作环境有很大的关系，在实际应用中可以根据实际的流场情况对于不同的散热器进行优化，在翅间距不变的情况下，可以对如图11的几个参数如孔径d、孔倾角A、相邻翅片孔间距L1、同翅片孔间距L2、圆角大小以及孔型进行优化。 

在本实用新型中，可以选择如图12所示的几种孔型：圆柱孔、圆锥孔、椭圆孔。从而可以实际需要选择合适的孔型。 

本实用新型进行了一个未经优化的示例计算，其孔径与孔间距比为1、开孔方式为圆锥型的蛇形流打孔散热器，在采用相同的入 口风速1m/s时，与相同尺寸直翅散热器相比，根据本实用新型的直翅散热器流动的最大速度可以增大1.08m/s，翅片附近边界层厚度也有明显的减薄迹象。 

本实用新型通过对大翅片密度散热器翅片打孔的方式引导翅间流动冲击散热器壁面附近边界层，达到强化散热器散热的目的。可以大大减轻***散热压力。但需要另外说明的是，以上实例仅从理论上说明该方法工作原理，实际情况中，需要考虑***流动阻力来合理设计选择翅片打孔的形式。尽量减小由于在翅片上打孔所造成的流动阻力的增加。 

并且，本实用新型不与通常采用的强化散热器性能措施诸如提高风速、增加翅高、增加翅片微肋相冲突，可以根据实际情况灵活搭配以达到进一步强化散热器性能目的。 

从以上的描述中，可以看出，本实用新型可以在不影响***设计的基础上达到强化散热器散热性能的效果，在板级层次上解决了大翅片密度散热器散热效果不良的问题，大大减轻了***热设计的压力，达到降低***风扇功率、噪音以及成本的目的，可以减轻***的冗余热设计和提高通信产品的可靠性，本实用新型工艺上实施简单，对加工要求低，对于工艺所带来的额外工作量不大。 

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种直翅散热器，包括基座和翅片组，其特征在于，所述翅片组的翅片上具有穿过所述翅片的孔。

2.根据权利要求1所述的直翅散热器，其特征在于，所述孔倾斜于所述翅片的表面。

3.根据权利要求1所述的直翅散热器，其特征在于，所述孔的倒角为圆角。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的直翅散热器，其特征在于，在所述翅片上，所述孔在所述翅片组的主气流方向设置有m行，在所述翅片的高度方向上设置有n列，其中，m为大于1的整数，n为大于或等于1的整数。

5.根据权利要求4所述的直翅散热器，其特征在于，在所述翅片组中每隔一个或多个翅片的一个翅片上具有所述孔。

6.根据权利要求5所述的直翅散热器，其特征在于，在同一翅片上的、在所述主气流方向上相邻的所述孔的倾斜方向相反。

7.根据权利要求4所述的直翅散热器，其特征在于，在所述翅片组中相邻的多个翅片上具有所述孔。

8.根据权利要求7所述的直翅散热器，其特征在于，在相邻翅片上的所述孔的径向不在同一直线上。

9.根据权利要求7所述的直翅散热器，其特征在于，在所述多个翅片上的所述孔的倾斜方向相同。 

10.根据权利要求4所述的直翅散热器，其特征在于，所述孔包括以下之一：圆柱孔、圆锥孔和椭圆孔。 

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