分形散热器制造技术

一种新型的电子设备散热器，将放射状散热器的肋片设计成具有分形特征的树状分叉形状。通过分叉产生了越来越多的分支，使得与外界对流换热面积大幅度增加，对流换热效果增强。作为具体的实施方式，散热片上可带有纵横切口，热沉块下端略高于散热片。本发明专利技术的有益效果：１）能充分利用肋片沿径向的外端的较大空间，安排更多分支肋片，提高换热表面面积；２）由于肋片外端处的肋片间隙变小，具有屏蔽效应，减少肋片间气流旁通量，更多气流从散热器上部流经肋片从肋片下端排出。３）能充分利用风扇出口叶片顶部流速较大流体参与对流换热。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及采用空气强迫对流方式冷却的散热装置，特别是一 种分形结构肋片的电子设备放射状散热器.本专利技术可用于电力电子 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.
技术介绍
在个人计算机中，伴随中央处理器高发热量会引起系统的稳定性及可靠度降低问题的日益突出，使得CPU散热成为热设计难点.由于成本和可靠性方面要求，采用风扇和散热器组件的空气强迫对流冷却方式被广泛〗吏用.风扇沖击射流在局部冷却及快速散热等方面具有绝对优势，配 合放射状太阳花散热器对高功率电子元件进行冷却，是解决散热问题的有效途径.但是放射状结构具有以下缺陷1) 肋片根部半径小于肋片顶部半径，对于一定厚度的肋片， 允许在肋片根部安装的肋片数目有限，造成总体的肋片换热面积有限；2) 肋片根部肋片排列紧密，流动阻力较大，肋片顶部肋片间距较大，流阻较小.当气流进入肋片间距时，加上风扇旋转离心力 作用气流容易从阻力较小的肋片顶部旁通，造成实际与肋片表面 接触的气流流量减小，导致对流换热效果变差.所以需要对肋片形 状改进，以提高肋片的利用率和增加实际挤过肋片间的气流流量.
技术实现思路
针对传统设计技术的上述缺点，本专利技术人设计了 一种新型的电 子设备散热器.本专利技术的技术方案基于分形结构特征，将放射状散 热器的肋片设计成具有分形特征的树状分叉形状.通过分叉产生了 越来越多的分支，使得与外界对流换热面积大幅度增加，对流换热效果增强.为了达到上述的专利技术目的，本专利技术的技术方案以如下方式实现一种分形肋片放射状散热器，它包括分形结构散热片和热沉 块，其结构特点是，肋片基于分形结构特征.根据本专利技术的一个方面，提供了一种散热器，包括一个 热沉块和从热沉块大体沿着径向向外延伸的多个散热肋片， 其特征在于至少一部分所述散热肋片具有分形结构。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种散热器，其中在 所述热沉块靠近热源的一端，热沉块略长于所述散热肋片，以 在热沉块的靠近热源的所述一端附近形成一个无肋片的空间。根据本专利技术的又一个方面，提供了一种散热器，该散热器用 于与设置在所述热沉块的远离热源的一端的风扇配合工作， 以借助风扇所驱动的气流，从散热肋片和热沉块带走热量。根据本专利技术的又一个方面，提供了一种散热器，其中所述具 有分形结构的散热肋片上设置有切口。根据本专利技术的又一个方面，提供了一种散热器，其中所述具 有分形结构的散热肋片包括至少一级分支，且每个分支具有 以下分支形式中的至少一种a ) —分为二，以及b) —分为三。为了进一步实现本专利技术的目的，还可以通过以下技术方案来完 成分形结构散热片围绕在热沉块周围，散热片上有纵横切口， 热沉块下端略高于散热片，分形电子设备散热器整体外形为放射 状.本专利技术能够产生的有益效果1)能充分利用肋片沿径向的外端 处的较大空间，安排更多分支肋片，提高换热表面面积；2)由于肋片沿径向的外端处的肋片间隙变小，具有屏蔽效应，减少了肋 片间气流旁通量，使更多气流从散热器上端流经肋片从肋片下端排出.3)能充分利用风扇出口叶片顶部流速较大流体参与对流换 热.下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明. 附图说明图l为根据本专利技术的一个实施例的一种风扇和散热器结构的总 体示意图2为图1所示的实施例的分形散热器结构的等视图； 图3为图2所示的实施例的分形散热器结构的上视图； 图4显示了根据本专利技术的一个实施例的分形肋片的结构，其具有3级的2分叉结构；图5显示了才艮据本专利技术的一个实施例的分形肋片的结构，其具有3级的3分叉结构；图6显示了才艮据本专利技术的一个实施例的分形肋片的结构，其具有不规则分叉结构.具体实施例方式图1为根据本专利技术的 一个实施例的 一种风扇和散热器结构的总 体示意图。在图l所示的本专利技术的实施例中，分形型电子设备散热 器2与风扇1相配合使用。图2进一步显示了图1所示的实施例的分形散热器结构的结构。 如图2所示，在本专利技术的该实施例中，分形型电子设备散热器包括 热沉块3和分形散热肋片4，其中肋片4具有分形结构.中心吸热热 沉块3是圆柱形状，热沉块3可以采用诸如铝或者铜材料的导热材 料.采用诸如铝或铜材料的导热材料制成的分形散热肋片4围绕在 热沉块3周围。作为一种优选但非限定性的具体实施例，如图2所示，在散热 肋片4上优选地开有切口5，以便利沿着径向的空气流动。在图2所 示的具体但非限定性的实施例中，切口 5包括在散热肋片4的外缘 上的切口和在肋片4的第一级分支上的切口；在肋片4的外缘上的 切口相对于热沉块3的轴是大体横向延伸的，而在肋片的第一级分支上的切口则是大体沿着热沉块3的轴向延伸的。作为一种优选的实施例，热沉块3的下端略长于散热肋片4，以 在热沉块底部形成供空气流动的无肋片的空间。这种分形电子i殳 备散热器的整体外形为放射状.图3为图2所示的实施例的分形散热器结构的上^L图。如图3所 示，该实施例具有2级的两分叉结构，即， 一个肋片先一分为二成 两个分支，每个分支再各自二次分叉成两个分支，最终一个肋片 总共分为4个分支。图4显示了根据本专利技术的另一个实施例的分形肋片的结构，其 与图3所示的实施例的不同，在于它具有3级的2分叉结构，即每个 肋片最终分成了8个分支。图5显示了根据本专利技术的又一个实施例的分形肋片的结构，其 具有大致3级的3分叉结构。需要注意的是，图5中中间的一次分支 只有二次分支，而两边的两个一次分支不仅有二次分支，而且还 有三次分支。这样设计的目的，是为了避免分支过多而造成中间 分支处的肋片过于密集。图6显示了才艮据本专利技术的一个实施例的分形肋片的结构，其具 有不规则分叉结构。和图2-5显示的以类几何级数增加的肋片分 支结构不同，图6的不规则分叉结构中的分支肋片数可以是非几何 级数，尤其是，其分支肋片数可以随半径的延伸而线性增加，从 而是分支肋片数的增加和这些分支肋片所处空间的体积的增加相 一致；该空间体积(AV)和半径R成线性关系，即在本专利技术中，能充分利用肋片顶部(即肋片沿径向向外的一侧 部分)的较大空间，安排更多分支肋片，提高换热表面面积。进一步地，由于肋片顶部肋片间隙变小，对风扇驱动的气流具 有屏蔽效应，而减少了肋片间气流的径向通量，使更多气流从散 热器上部沿着热沉的轴向(纵向)向下流经肋片，从肋片下端排 出.这种沿着热沉纵向的气流流动，对于散热是有利的。为了更有 利于这种纵向气流流动，如图2所示，作为一种优选的实施例，热 沉块3的下端略长于散热肋片4，以在热沉块3的底部形成供空气流 动的无肋片的空间，以更加^f更于到达热沉块底部的气流沿着径向散开。再进一步地，作为调控气流沿着热沉的轴向和径向的流动的一种手段，如图2所示，作为一个具体实施方式，在散热肋片4上开 有纵和横切口5，以便利沿着径向的空气流动。另外开切口有助于 消除流体边界层的影响，提高对流换热系数。本专利技术的另一个有益效果，是能充分利用风扇出口叶片顶部流 速较大流体参与对流换热.设计时，首先确定中心圃柱热沉块高度和半径，然后根据图4或 5设计肋片分形剖面(勛M结构)，通过纵向拉伸形成单个分形肋 片，沿圆周方向复制可以确定整体结构.制作时，可以先制作具有分形结构的刀具，通过对材料的拉伸 切除可以整体制造出分形散热器.值得说明的是，按照上述的技术方案，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种散热器，包括一个热沉块（３）和从热沉块大体沿着径向向外延伸的多个散热肋片（４），其特征在于：　至少一部分所述散热肋片具有分形结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周建辉，杨春信，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]