热管理系统、散热系统、紧凑型计算系统、台式计算系统的制作方法

热管理系统、散热系统、紧凑型计算系统、台式计算系统的制作方法
【专利摘要】本申请涉及热管理系统、散热系统、紧凑型计算系统、台式计算系统。具体而言，一种用于台式计算机的热管理系统，所述台式计算机具有壳体，所述壳体具有纵向轴并包围关于所述纵向轴对称的内部体积，特征在于，所述热管理系统包括：散热器，所述散热器设置在所述内部体积中并包括多个平坦面，所述多个平坦面界定并至少部分地包围中央热区，所述中央热区具有垂直于所述纵向轴的横截面；以及吹送空气至少流过所述中央热区的鼓风机。还公开了散热系统、紧凑型计算系统、整合的热模块、热模块以及台式计算系统的实施例。所公开的实施例实现了从具有筒状横截面的、重量轻且耐用的紧凑型计算系统中散热的目的。
【专利说明】热管理系统、散热系统、紧凑型计算系统、台式计算系统

【技术领域】
[0001] 本文介绍的实施例主要涉及紧凑型计算系统。更特别地，本文中的实施例涉及有 助于提高紧凑型计算系统的热效率的机械结构和热结构。

【背景技术】
[0002] 紧凑型计算系统的包括其设计及其重量在内的外观对于紧凑型计算系统的用户 来说至关重要，原因是外观有助于用户获得对紧凑型计算系统的整体印象。与此同时，紧凑 型计算系统的组装对于用户来说也很重要，原因是耐用的组装将有助于延长紧凑型计算系 统的整体寿命并且将提升紧凑型计算系统对用户的价值。
[0003] 与紧凑型计算系统的制造相关联的一个设计难题是从紧凑型计算系统中散热。这 一设计难题通常缘于多种互相冲突的设计目标，其中包括需要使外罩或壳体更轻和更薄、 需要使罩壳更坚固以及需要使罩壳美观诱人以及其他可能的目标。不幸的是，小形状因数 的壳体或罩壳倾向于具有较小的表面积，只能在这样的较小的表面积上通过对流或辐射来 散发热量。此外，尽管需要小形状因数的壳体，但是性能的下降通常也被视为不可接受。


【发明内容】

[0004] 本申请介绍的各种实施例涉及用于从具有筒状横截面的、重量轻且耐用的紧凑型 计算系统中散热的系统和方法。
[0005] 一种用于台式计算机的热管理系统，所述台式计算机具有壳体，所述壳体具有纵 向轴并包围关于所述纵向轴对称的内部体积，所述热管理系统包括：散热器，所述散热器 设置在所述内部体积中并包括多个平坦面，所述多个平坦面界定并至少部分地包围中央热 区，所述中央热区具有垂直于所述纵向轴的横截面；以及吹送空气至少流过所述中央热区 的鼓风机。
[0006] 一种用于从台式计算机中散热的热管理系统，所述台式计算机包括壳体，所述壳 体具有纵向轴并至少部分地界定和包围关于所述纵向轴对称的内部体积，所述热管理系统 包括位于所述内部体积中的散热器。所述散热器包括多个平坦面，所述多个平坦面界定中 央气流区域，所述中央气流区域具有形状为多边形的、垂直于所述纵向轴的横截面。所述多 个平坦面中的至少一个平坦面包括与冷却翅片一体形成的内表面，所述冷却翅片从所述内 表面伸出并跨越所述中央气流区域延伸至所述多个平坦面中的至少另一个平坦面的内表 面，还包括外表面，所述外表面被构造用于承载与所述散热器热接触的计算部件。
[0007] 一种用于包围在筒状壳体中的计算设备的散热系统，所述散热系统包括：多个通 风口，所述多个通风口被构造用于根据所述多个通风口两端的压力差接收输入气流并沿所 述筒状壳体的纵向轴引导所述输入气流，其中所述多个通风口被设置在所述筒状壳体的第 一端部处；设置在所述多个通风口和所述筒状壳体的纵向轴之间的挡板装置，所述挡板装 置被构造用于将所述输入气流分为中央气流和外围气流，所述中央气流的方向朝向所述计 算设备的中央部分且所述外围气流的方向朝向所述计算设备的外围部分；以及排气系统， 所述排气系统设置在所述筒状壳体的与所述第一端部相对的第二端部处，所述排气系统被 构造用于接收与组合所述中央气流和所述外围气流，并且将组合的气流通过所述筒状壳体 中的位于第二端部处的开口排出。
[0008] -种用于驱散由计算部件生成的热量的方法，所述计算部件设置在由壳体包围和 界定的空气通道中，所述壳体在第一端部处具有第一开口并且在与第一端部相对的第二端 部处具有第二开口，所述方法通过以下步骤实现：通过位于所述第二开口附近的鼓风机在 所述第一开口处将输入气流抽入空气通道中，将输入气流分为中央气流和外围气流，所述 中央气流流过空气通道的中央部分，所述外围气流同时流过空气通道的外围部分，所述空 气通道的外围部分独立于所述空气通道的中央部分，其中所述计算部件将至少一部分热量 传输至所述中央气流和所述外围气流，通过鼓风机将所述中央气流和所述外围气流组合为 排出气流，并且通过促使所述排出气流通过所述第二开口从所述壳体流出而从所述壳体散 热。
[0009] 一种用于筒状台式计算机的热管理系统，至少包括适合用于冷却所述筒状台式计 算机的排气组件。所述排气组件包括叶轮，所述叶轮包括：轮毂；从所述轮毂径向伸出的多 个风扇叶片，所述多个风扇叶片中相邻的风扇叶片围绕所述轮毂以不规则的间隔角设置； 以及沿所述多个风扇叶片中每一个的尾缘部分的底面一体形成的支撑环，所述支撑环可操 作用于至少为所述多个风扇叶片提供结构支撑。所述热管理系统还包括多个定子叶片，所 述多个定子叶片被构造用于阻止在排出气流中形成径向分量。
[0010] 一种用于在台式计算机中使用的热管理系统，包括：叶轮，所述叶轮包括多个风扇 叶片；以及排气格栅，所述排气格栅围绕所述叶轮并包括多个通风口，排出气流通过所述多 个通风口从所述台式计算机流出。所述多个通风口包括多个肋条，所述多个肋条被构造用 于与所述多个风扇叶片配合以增加所述排出气流的轴向分量；以及多个定子，所述多个定 子被构造用于从流过所述排气格栅的空气中去除切向分量。
[0011] 一种用于从台式计算机中散热的散热器，所述台式计算机包括：壳体，所述壳体具 有纵向轴并至少部分地界定关于所述纵向轴对称的内部体积；以及位于内部体积中的、具 有计算部件的计算引擎，所述散热器包括多个平坦面，所述多个平坦面界定中央热区，所述 中央热区具有基本垂直于所述纵向轴的横截面。
[0012] 一种紧凑型计算系统，包括：壳体，所述壳体具有纵向轴并包围和界定关于所述纵 向轴对称的内部体积；散热器，所述散热器至少包围中央热区，所述中央热区具有形状为多 边形并且基本垂直于所述纵向轴的横截面；鼓风机，所述鼓风机被构造用于引导空气流过 所述内部体积并且包括流过所述中央热区的中央气流；以及计算部件，所述计算部件被设 置在所述内部体积中并且由所述散热器支撑并与所述散热器热接触。
[0013] 一种整合的热模块（CTM)，用于将集成电路（1C)固定至设置在印刷电路板（PCB) 的第一表面上的电连接器并且保持所述1C与传热组件热接触，所述整合的热模块包括：设 置在所述PCB的第二表面上的加强板；保持机构，所述保持机构的至少一部分被设置在所 述加强板上，所述保持机构被构造用于提供第一保持力和第二保持力；用于将所述1C固定 至所述加强板和所述保持机构的第一紧固件，其中所述保持机构在所述加强板上均衡地分 配所述第一保持力以保持所述1C与所述电连接器中的电触点均匀地电接触；以及第二紧 固件，所述第二紧固件用于将散热组件固定至所述保持机构以保持所述1C与所述传热组 件均匀地热接触。
[0014] 一种用于筒状台式计算机的热管理系统，所述筒状台式计算机具有筒状壳体，所 述筒状壳体包围具有纵向轴的筒状体积，所述筒状壳体在第一端部处具有第一开口并且在 与第一端部相对的第二端部处具有第二开口，所述第一开口具有第一横截面且所述第二开 口具有第二横截面，所述热管理系统包括：散热器，所述散热器设置在所述筒状体积中并且 包括多个平坦面，所述多个平坦面界定并包围具有三角形横截面的中央热区；以及位于所 述第二开口附近的鼓风机，所述鼓风机吹送的空气至少在流过所述中央热区时没有径向分 量。
[0015] -种热模块（TM)，用于将集成电路（1C)固定至设置在印刷电路板（PCB)的第一表 面上的电连接器并且保持所述1C与传热组件热接触，所述热模块包括：保持机构，所述保 持机构被构造用于提供第一保持力和第二保持力；用于将所述1C固定至所述保持机构的 第一紧固件，其中所述保持机构在所述1C上均衡地分配所述第一保持力以保持所述1C与 所述电连接器中的电触点均匀地电接触；以及第二紧固件，所述第二紧固件用于将散热组 件固定至所述保持机构并保持所述1C与所述传热组件均匀地热接触。
[0016] -种台式计算系统，包括：壳体，所述壳体至少部分地包围并界定关于一条轴对称 的内部体积；在所述内部体积中沿所述壳体的整个长度延伸的空气通道；以及设置在所述 空气通道中并且包括至少一个计算部件的计算引擎。
[0017] 对于本领域技术人员来说，在参阅以下的附图和【具体实施方式】之后，本发明的其 他的装置、方法、特征和优点将显而易见或者将变得显而易见。应该理解所有这些附加的系 统、方法、特征和优点都被包含在本说明书中、都被包含在本发明的保护范围内并且都通过 所附的权利要求得到保护。

【专利附图】

【附图说明】
[0018] 包括的附图是为了图解说明并且仅用于提供可行的结构和装置的示例，以用于公 开的提供紧凑型计算系统所用的创造性装置和方法。这些附图绝不限制可以由本领域技术 人员对本发明实施的、并不背离本发明实质和保护范围的、形式和细节上的任何改变。通过 以下的【具体实施方式】结合附图将容易理解实施例，其中相同的附图标记表示相同的结构元 件。
[0019] 图1示出了单机和立式构造的紧凑型计算系统的实施例的透视图。
[0020] 图2示出了图1中紧凑型计算系统的另一透视图，其中示出了输入/输出面板。
[0021] 图3示出了图1中紧凑型计算系统的总体系统布置的透视图（移除了壳体）。
[0022] 图4示出了根据所述实施例的紧凑型计算系统的分解图。
[0023] 图5示出了紧凑型计算系统的空气入口的局部截面图。
[0024] 图6A示出了紧凑型计算系统的翅片堆的顶视截面图。
[0025] 图6B示出了紧凑型计算系统的翅片堆的顶视截面图。
[0026] 图6C-6D示出了紧凑型计算系统和冷却空气能够从中流过的气流区域的顶视截 面图。
[0027] 图7A示出了一块GPU提升板以及如何在这块GPU提升板上分配气流的侧视图。
[0028] 图7B示出了 CPU提升板的侧视图，并且具体给出了 CPU弹簧的特征。
[0029] 图8示出了冷却空气如何才能从紧凑型计算系统排出的局部截面侧视图。
[0030] 图9A-9B示出了根据所述实施例的叶轮的风扇叶片构造。
[0031] 图10A-10B示出了叶轮中配置有弧形定子叶片的风扇叶片。
[0032] 图11A-11B示出了根据所述实施例的排气组件的截面侧视图和底视图。
[0033] 图12A示出了一种适合用于支持多个紧凑型计算系统的机架装置。
[0034] 图12B-12C示出了各种其他的适合用于支持多个紧凑型计算系统的机架装置。
[0035] 图13是示出了用于冷却紧凑型计算系统的方法的框图。
[0036] 图14是详细说明根据所述实施例的处理的流程图。
[0037] 图15是一种代表性计算系统的框图。

【具体实施方式】
[0038] 在本部分提供根据本文所述实施例的装置和方法的代表性应用。这些示例仅提供 用于补充所述实施例的背景并且帮助理解所述实施例。因此对于本领域技术人员显而易见 的是本文所述实施例无需部分或全部的这些具体细节即可实施。在另一些情况下，为了避 免不必要地使本文所述实施例模糊不清，因此并未详细介绍公知的处理步骤。其他的应用 也是可行的，因此以下的示例不应被视为限制性的。
[0039] 以下内容涉及一种紧凑型计算系统，所述紧凑型计算系统能够被构造为单机单元 以用于放置在桌面或其他工作区域的上方或下方（也被称作台式计算机）。紧凑型计算 系统也可以被构造为一组联网或以其他方式互连的计算机的一部分。在任何情况下，紧凑 型计算系统都可以包括多个电子部件，其中至少包括中央处理单元（CPU)和图形处理单 元（GPU)，以及其他的主要部件和辅助部件例如固态存储设备、无线部件等。一个或多个 内部电子部件板可以被成形为匹配紧凑型计算系统的外罩的表面，包括例如匹配圆筒的顶 部或底部的圆形，或者匹配一段圆弧以与外罩的弧形外表面相符的弧形。在如本文所述的 代表性实施例中，紧凑型计算系统的形状可以是筒状并且能够被构造用于将多个矩形电子 部件设置为中央的内芯，所述中央的内芯提供一种形状因数，其特征在于具有高部件封装 密度（单位可用体积内有多个部件）。得到的紧凑型计算系统能够以小的、重量轻的、便 携式的形状因数提供高计算功率密度。在某些实施例中，紧凑型计算系统也可以耦合至其 他的紧凑型计算设备以形成多计算机系统，所述多计算机系统能够用作服务器计算机系统 (例如数据仓库）或用作网络计算系统，其中将每一个紧凑型计算设备用作一个或多个节 点。例如，在本文介绍的实施例中，紧凑型计算系统可以是筒状并且以这样的方式被构造： 矩形电子部件能够被组装为具有一定形状因数的中央内芯，所述中央内芯具有高部件封装 密度（单位可用体积内有多个部件）。中央内芯也可以具有筒状的形状，同时壳体沿管线 具有环筒状的形状。热管理系统能够使用鼓风机，所述鼓风机能够吹送大量空气轴向流过 由筒状壳体界定的内部体积从而能够用于以高效和安静的方式冷却中央内芯。一般说来， 在主要部件例如中央处理单元（CPU)和图形处理单元（GPU)未重度使用时，鼓风机能够提 供约15-20立方英尺每分钟（CFM)的空气流量。但是，在处理要求提高时，鼓风机能够补 偿由于空气流量斜坡式上升所生成热量的任意增加。例如，响应于来自CPU和/或GPU中 的一方或双方的对于处理资源的需求增加，鼓风机能够将空气流量从约15-20CFM增加至 约25-30CFM(在约25°C的室温下），其中声音输出约为35dbA (应该注意这样的声级仅在高 需求的时段期间鼓风机在其工作范围的高端运行时经历，而并不在比较正常的运行期间经 历）。应该注意的是在较高的环境温度下（35°C)，鼓风机甚至能够进一步斜坡式增加空气 流量以补偿在较高温度下减少的热传递。在此情况下，鼓风机能够将空气流量斜坡式增加 至约35至40CFM或更高，此时具有40dbA或更高的较高声音输出。
[0040] 鼓风机能够占据由壳体界定的可用横截面中相当大的量，提供基本不含径向气流 分量的轴向气流流过壳体中包括中央内芯的中央部分，所述中央内芯包括散热器。而且，构 成中央内芯的部件能够以将与轴向气流热接触的表面积数量最大化的轴向方式对准。此 夕卜，部件的设计和布置在本质上也可以是轴向的，以进一步提高可用的传热能力和导致较 高计算功率密度（单位可用体积中的计算操作）的部件封装密度。例如，集成电路可以被 设计为在集成电路的第一端部具有一个或多个功率输入节点并且在集成电路的相对端部 具有数据I/O。
[0041] 紧凑型计算系统也可以被耦合至其他的紧凑型计算系统以形成多计算机系统，所 述多计算机系统能够用作服务器计算机系统（例如数据仓库）或用作网络计算系统，其中 将每一个紧凑型计算系统用作一个或多个节点。紧凑型计算系统的紧凑尺寸和形状的一个 优点在于简单的机架系统（以及酒架构造中的线路）可以被用于定位多个连接的紧凑型 计算系统。例如，个体的紧凑型计算系统能够在机架装置中以这样的方式用一定的角度放 置：提供对输入以及输出的便捷访问以用于连接至其他设备而不会限制空气流入或流出紧 凑型计算系统。在某些情况下，个体的紧凑型计算系统可以用也不会限制空气流入或排气 的、交替的设置方式堆叠。以下更加详细地介绍各种一般性主题。
[0042] 在一个特定的实施例中，紧凑型计算系统可以包括壳体，所述壳体能够围绕和保 护中央内芯。壳体能够轻易拆除以用于维修或其他操作。壳体可以由具有氧化铝层的铝构 成以保护壳体并促进辐射式冷却。氧化铝层/阳极氧化层还通过增加其红外辐射的放射率 而改善了从壳体外表面的散热。铝具有使其成为用于壳体的好选择的多种特性。例如，铝 是良好的电导体，能够提供良好的电接地，并且能够容易地机械加工且具有公知的冶金特 性。铝的超导性为设置用于装配在壳体中并在壳体中适配和操作的内部电子部件提供了良 好的机架接地。铝制壳体还提供了良好的电磁干扰（EMI)屏蔽，以保护灵敏的电子部件免 受外部电磁能量的影响以及减少了从紧凑型计算系统中泄露的电磁（EM)能量。氧化铝层 能够在被称作阳极氧化的处理中形成在铝的表面上。在某些情况下，氧化铝层能够被染色 或以其他方式着色以选用特定的一种或多种颜色。应该注意的是，由于氧化铝是良好的电 绝缘体，因此要么壳体的内表面在阳极氧化处理期间被屏蔽以保护对块体材料的操作，要 么氧化铝层的选定部分被去除以提供良好的电接触。
[0043] 在一个实施例中，筒状壳体能够采用单件式壳体（单体）的形式。用这种方式，筒 状壳体表现为无缝和均质。在二维（2D)方面，壳体的筒状形状将体积和外罩表面积的比值 最大化。但是，在三维方面，球形的形状将内部体积和外罩表面积的比值最大化。在本公 开的语境中，筒状可以被认为更加有效，但是，用于该用途的球形或任何其他的形状仍然也 能被认为是合适的备选。在一个实施例中，筒状壳体由坚固和弹性材料例如经过表面处理 (阳极氧化）的铝构成的单块坯料形成，以提供美观的外观。筒状壳体的顶部被形成为用于 接合沿轴向方向从第一开口行进至第二开口的气流的周向部分的唇缘，气流在第二开口处 流入外部环境。唇缘也可以被用于例如用手来输送紧凑型计算系统。
[0044] 在一个特定的实施例中，紧凑型计算系统能够利用自下而上类型的组装来进行组 装。最初的组装操作可以包括在三角形中央内芯结构的每一侧安装真空腔均热板（vapor chamber)。在某些实施例中，三角形的中央内芯结构可以是直角三角形的中央内芯结构或 等腰直角三角形的中央内芯结构。在所述实施例中，真空腔均热板能够采用双相（蒸汽/ 固体）散热器的形式。在一个特定的实施例中，内芯可以采用固定至紧固装置且内置在紧 固装置中的铝制框架的形式。高功率部件例如图像处理单元（GPU)和/或中央处理单元 (CPU)可以直接安装至真空腔均热板。
[0045] 利用导热的粘合剂、焊料或其他合适的机构能够在真空腔均热板和高功率部件之 间形成良好的热接触。逻辑主板（MLB)能够在安装完GPU排线之后被压向CPU边缘连接器。 一旦MLB被安置并连接至CPU和GPU，存储器模块即可安装，随后即可利用紧固件将输入组 件安装并耦合至内芯结构。可以安装已经独立组装且经过预先测试的输入/输出（I/O)组 件，此后供电单元（PSU)控制电缆即可被连接至MLB，然后利用汇流条系统连接直流PSU电 源。可以安装排气组件，然后将RF天线排线连接至I/O板。
[0046] 如上所述，壳体能够采用多种形式，但是，对于本公开余下的内容来说且不失一般 性地，壳体采用包围并界定筒状体积的筒形。在所述实施例中，壳体和对应的筒状体积能够 被定义为正圆形的圆筒，具有能够被用于定义正圆形圆筒的高度的纵向轴。壳体也可以被 特征化为具有圆形的横截面，所述圆形的横截面在纵向轴上具有中心点。圆形横截面能够 具有从中心点伸出且垂直于纵向轴的半径。在一个实施例中，壳体的厚度可以从内径（从 中心点延伸至壳体内表面）和外径（从中心点延伸至壳体外表面）之间关系的角度进行定 义。壳体可以具有调谐用于促进周向和轴向传导的厚度，以帮助壳体内的热量扩散并由此 避免形成热斑。中央内芯和壳体之间的间距允许内部的周边气流冷却壳体以帮助最小化壳 体的触摸温度。在一个实施例中，壳体可以配合（可释放的）底部单元，所述底部单元部分 地提供用于在一个表面上支撑紧凑型计算系统的底座。壳体可以包括根据底部单元设置尺 寸和形状的第一开口。第一开口可以是完整周边的空气入口，其圆形设计即使在紧凑型计 算系统位于角部或靠向壁部的那些情况下也允许发挥作用。在已组装的构造中，底部单元 对应于圆筒的底部。第一开口可以被用于接收从外部环境流过底部单元中的通风口的气 流。流入壳体的气体量与外部环境和紧凑型计算系统的内部之间通过从第一开口轴向设置 在第二开口附近的鼓风机建立的压力差有关。热管理系统能够利用鼓风机，所述鼓风机可 以吹送大量的空气轴向流过由柱状壳体界定的内部体积，这样即可被用于以高效和安静的 方式冷却中央内芯。
[0047] 在一个实施例中，排气组件可以采用风扇组件的形式。风扇组件可以是轴流风扇 组件，被构造用于通过建立上述的压力差而轴向吹送空气流过壳体。风扇组件还可以被构 造为混合空气式的风扇组件，在空气离开风扇组件时为空气提供轴向分量和离心分量。在 一个实施例中，风扇组件能够占据筒状壳体的可用横截面积中相当大的一部分。例如，风扇 组件可以占据壳体内部的可用横截面积的至少85%左右。在任何情况下，空气都能够流入 底部单元中的通风口。在一个实施例中，挡板装置能够将气流以这样的方式划分（拆分）： 一部分气流保留在中柱内，独立于位置离开中柱的外围气流。中柱的空气能够热接合其上 可以安装内部部件的散热器结构。为了优化传热，部件能够被轴向地（沿气流的方向）构 造和安装，目的是为了最大化接合部件的空气量。用这种方式，中央气流和外围气流都能用 于冷却中央内芯并仍然将壳体保持在可接受的温度下。
[0048] 壳体可以在第二开口处包括排气唇缘。排气唇缘能够被设置用于在空气流出第二 开口时接合一部分空气，具有引导气流（和声音）远离用户的效果。排气唇缘也可以提供 适合用于抓持紧凑型计算系统的一体式把手结构。壳体可以具有被调谐的厚度，这就意味 着壳体具有变化的厚度，其中壳体最靠近排气唇缘的部分比远离排气唇缘的部分更厚。壳 体的厚度能够以这样的方式改变：促进壳体内的轴向和周向传导以促进热量更加均匀的分 布，由此避免在壳体中形成热斑。
[0049] 良好的电接地（也被称作机架接地）可以被用于将释放大量电磁能的部件（例如 逻辑主板或MLB)与对电磁能敏感的那些电路例如无线电路隔离。这种隔离在紧凑型计算 系统中可能特别重要，原因是释放电磁能的部件充分接近于对电磁能敏感的那些部件。而 且，壳体可以包括导电材料（例如注入有导电颗粒的垫圈），所述导电材料能够配合底部单 元上对应的附接特征以完整地形成法拉第笼。法拉第笼能够阻隔（内部和外部的）电磁能， 有效地屏蔽外部环境以免受由紧凑型计算系统生成的EMI的影响（并且有效地屏蔽内部环 境以免受外部生成的EMI的影响）。为了完成法拉第笼，底部单元中的通风口的尺寸可以被 限定为有效地阻隔具有选定波长的电磁能。更具体地，由通风口阻隔的电磁能的波长可以 与通过有效部件和紧凑型计算系统放射的电磁能的波长一致。
[0050] 在一个实施例中，紧凑型计算系统可以包括传感器，所述传感器被构造用于检测 壳体是否准确就位并且相对于内部部件对准。壳体的准确安置至关重要，原因是壳体的形 状和构造的关键作用都与紧凑型计算系统的热管理以及完成如上所述的法拉第笼有关。紧 凑型计算系统可以包括互锁系统以检测壳体相对于内部部件的存在性和正确对准。只有在 检测到正确对准时，互锁系统才允许内部部件上电并以与系统规格相符的方式工作。在一 个实施例中，互锁系统可以包括磁性元件，所述磁性元件只有在壳体处于正确位置并且相 对于内部部件对准时才能通过霍尔效应传感器检测。
[0051] 至少由于形成壳体所用材料的坚固和弹性的性质，所述壳体能够包括具有一定跨 度的、不需要另外的支撑结构的大开口。这样的开口可以被用于为输入/输出面板和供电 端口提供通道。输入/输出面板例如可以包括适合用于容纳数据的、被构造用于连接外部 电路的数据端口。开口也可以提供用于声音电路、视频显示电路、电力输入等的通道。在一 个实施例中，选定的数据端口可以被点亮以用降低的亮度提供更简便的通道。
[0052] 以下参照图1-15介绍各种实施例。但是，本领域技术人员将轻易地意识到本文参 照附图给出的【具体实施方式】是为了解释说明，因此本发明可以扩展到超出这些限制性的实 施例。
[0053] 图1示出了紧凑型计算系统100的透视图。紧凑型计算系统100可具有由壳体 102限定的形状。在描述的实施例中，壳体102的形状可以是筒形的，具有特征为具有直径 屯的第一开口 104。更具体而言，壳体102可采取具有沿着由壳体102包围的中央体积的中 心线延伸的纵向轴的直筒的形式。壳体102可以具有圆形横截面为特征，该圆形横截面具 有与该纵向轴上的相应点重合的中心点。圆形横截面具有与纵向轴垂直并从其向外延伸的 半径。因此，壳体102 (更具体而言是壳体壁）的厚度t可被定义为与壳体102的外表相关 联的外半径r。和与壳体102的内表面相关联的内半径ri之间的差异。另外，壳体102可 包括从第一开口 104轴向设备的第二开口 106,该第二开口 106具有一部分由排气唇缘108 限定的直径d2，其中di至少等于或大于d2。壳体102可由能够以形成排气唇缘108的方式 挤压的盘的形式的单块铝坯形成。可以调节壳体102的厚度t以减轻热斑。在此，壳体102 可具有非均匀的厚度t。具体地，靠近排气唇缘108的部分110可具有约4 - 6_的第一厚 度，该第一厚度随后变化成与从第一厚度减小并且位于远离排气唇缘108处的部分112相 关联的第二厚度。这样，部分110既可充当用于抓握紧凑型计算系统100的一体化把手，又 可充当吸收并传导从与排气唇缘108接合的排出气流114的一部分传递的热能量的特征。 通过辐射性和传导性的传热并且通过限制被传递到部分112的热量，可以减轻壳体102中 的局部热斑的形成。调节壳体102的厚度可利用例如冲击挤压过程来实现，该冲击挤压过 程使用随后被加工成期望的厚度轮廓的金属盘。该金属盘可由铝、钛和任何其他提供期望 的强度、热导率和RF隔离的金属材料制成。挤压过程形成一筒，该筒被在外表部分和内部 部分加工以获取期望的横截面轮廓并且还获取从外表看来期望的视觉吸引力。
[0054] 紧凑型计算系统100还可包括底部单元116。底部单元116可用于为紧凑型计算 系统100提供支撑。因此，底部单元116可由沿着金属线的强固且有弹性的材料形成，这也 可防止从紧凑型计算系统100内的在操作期间辐射电磁（EM)能量的部件的EM能量的泄 漏。底部单元116也可由非金属化合物形成，但这些非金属化合物却可利用例如嵌入在其 中的导电粒子来使其导电。为了确保由紧凑型计算系统100内的部件发出的任何电磁能量 不会漏出，可以使用下方传导性垫圈118来完成由底部单元116和壳体102形成的法拉第 笼。上方传导性垫圈120 (在图3中更详细示出）可设置在壳体102的内表面上靠近部分 110的下边缘处。使用传导性垫圈118和120来完成法拉第笼可将EMI隔离增大约20dB。
[0055] 底部单元116还可包括通风口 122。通风口 122可具有双重用途，因为通风口 122 可以以使得来自外部环境的适当量的空气可以以输入气流124的形式流经通风口 122的 方式被布置在底部单元116中。在一个实施例中，输入气流124可与由与紧凑型计算系统 100-起设置的鼓风机（air mover)所产生的穿过通风口 122的压力差相关。在一个实施 例中，该鼓风机可被设置在第二开口 106附近，产生减小壳体102内的环境压力的吸力效 应。除了促成输入气流124以外，通风口 122还可被设定大小成防止电磁能量通过它泄漏。 通风口 122的大小可与对应于由内部部件发出的电磁能量的波长相关。
[0056] 图2示出了采取紧凑型计算系统200的形式的紧凑型计算系统100的另一实施 例。应当注意，紧凑型计算系统200就壳体102的大小和形状而言可与紧凑型计算系统100 基本上相同或相似。紧凑型计算系统200可包括可与壳体102不同的壳体202。在此实施例 中，壳体202可包括开口 204,该开口 204具有根据接口面板206的大小和形状。接口面板 206可包括用于紧凑型计算系统200与各种外部电路之间的数据通信的各种端口。例如，接 口面板206可包括音频插孔端口 208,该音频插孔端口 208可用于向诸如头戴式耳机电路、 音频处理器等等之类的外部音频电路提供音频流。一组数据端口 210可用于在（一个或多 个）外部电路和紧凑型计算系统200之间传递各种形式的数据和/或电力。数据端口 210 可用于容纳诸如usb、Thunderbolt?等等之类的数据连接。例如，该组数据端口 210可 包括usb端口形式的数据端口 212,而数据端口 214可采取Thumlerbolt?端口的形式。 这样，紧凑型计算系统200可互连到其他计算系统，例如数据存储设备、便携式媒体播放器 和视频设备，以及互连来形成计算系统的网络。另外，数据端口 216可采取适用于形成到其 他计算系统和外部电路的通信信道的以太网端口的形式，而HDMI端口形式的数据端口 218 可用于音频/视频（AV)数据传输。这样，数据端口 218可用于在紧凑型计算系统200与外 部视频监视器或其他视频处理电路之间流传输高速视频。因此，接口面板206可用于形成 到许多各种各样的外部计算系统和电路的连接，这在需要大量计算资源却没有与大型主机 型计算机相关联的高资本成本的情形中尤其有用。另外，紧凑型计算系统200的紧凑的大 小和形状也使其适合于空间效率高的计算网络、数据仓库，等等。
[0057] 接口面板206可由非传导性材料制成，使得每个端口与彼此并与壳体202电绝缘。 因此，接口面板206可包括被染色来向计算系统200提供装饰性吸引力的塑料镶嵌物。例 如，在一些实施例中，用黑色或深色的色彩来对接口面板206染色。在接口面板206的表面 之下，由传导性垫圈支撑的传导网保持在壳体202与位于壳体202的内表面的上方和下方 传导性垫圈（118、120)之间形成的用于RF和EMI绝缘的法拉第笼。电力开/关按钮220 可容易地可用来接受用户触摸以发起通电序列（包括例如启动过程）以及关电序列。电力 输入端口 222的大小和形状可被设定为接受适用于向壳体202内的操作部件传递外部电力 的电力插头。在一些情况下，紧凑型计算系统200可包括可根据经由电力输入端口 222输 送的电力来充电和再充电的内部电力资源（例如电池）。
[0058] 壳体互锁开口 224可容纳用于将壳体202固定到紧凑型计算系统200的内部结构 的壳体互锁装置226。壳体互锁装置226可采取滑动插销或者其他这种可手动接合和脱离 的机构的形式。这样，可容易去除壳体202以便为了例如检修而暴露内部部件和结构。应 当注意，虽然没有示出，但可以使用一检测电路来检测壳体202相对于内部部件和结构是 否正确就位。这尤其重要，因为紧凑型计算系统200的热管理很大程度上依赖于壳体202 的存在和正确放置。因此，希望如果确定壳体202相对于内部结构或部件没有正确地放置 或对齐，则检测电路将阻止紧凑型计算系统200操作，或者至少阻止其满负荷操作。在一个 实施例中，检测电路可包括磁传感器（例如霍尔效应装置），该磁传感器被定位成仅在壳体 202被正确地放置并对齐时才检测到设置在壳体202上的（一个或多个）磁体。
[0059] 去除壳体202可暴露紧凑型计算系统200的中央内芯。更具体而言，图3示出了 没有壳体202的紧凑型计算系统200的中央内芯300。中央内芯300可包括具有计算部件 的计算引擎和可用作用于支撑计算部件中的至少一些的框架的散热器。这样，计算引擎呈 现根据散热器的形状因数的形状因数。因此，紧凑型计算系统200的筒状状决定了各种内 部部件的布置以及对热管理的要求。例如，可以以轴向方式布置内部部件，这既优化了部 件包装密度（每可用体积的操作部件的数目）又优化了计算力密度（每可用体积的计算 力）。另外，内部部件的轴向布置还优化了可从内部部件传递到输入气流124并经由排出气 流114来去除的热量的量。（应当注意，紧凑型计算系统200的性质规定输入气流124与排 出气流114大约相同。）
[0060] 例如，存储器模块302可由其上安放了存储器设备306的基板304形成。基板304 可具有与外围气流312平行的主轴310。为了优化从存储器设备306到外围气流312的传 热，可以以最大化与外围气流312的传热界面的方式将存储器设备306安放到基板304上。 例如，每个存储器设备可具有与小尺寸（例如表示宽度W)和（例如由长度L表示）相对应 的形状。在所示出的实施例中，存储器设备306的小尺寸W大体与外围气流312平行对齐。 这样，可以优化在外围气流312与设置在存储器模块304上的存储器设备306之间形成的 传热界面。还应当注意，外围气流312被壳体202的存在约束为在由壳体202的内表面和 中央内芯300限定的外围区域中流动。另外，外围气流312可具有如下特征：S卩，基本上没 有穿过大多数发热部件所在的中央部分的径向分量，从而进一步增强了外围气流312对于 存储器模块302和存储器设备306的传热能力。这样，外围气流312的轴向分量与存储器 设备306的小尺寸W对齐。应当注意，输入气流124被分成外围气流312和在中央内芯300 的中央部分内流动的中央气流314(未示出）。因此，外围气流312和中央气流314在通过 第二开口 108离开紧凑型计算系统200之前被组合以形成排出气流114。
[0061] 在描述的实施例中，鼓风机320可被设置在第二开口 106 (参见图1)附近。应当 注意，鼓风机320应当把中央气流314和外围气流312组合回排出气流114。鼓风机320可 包括排气部件322,该排气部件322可用于引导排出气流114经过第二开口 106,该排出气 流114的至少一些以促进由紧凑型计算系统200的内部部件生成的热能量的传递的方式 与排气唇缘108接合。排气部件322包括通风口 324以允许排出气流114通过。装饰性护 罩326可用于遮盖诸如RF电路和天线之类的操作部件。在此，装饰性护罩326可由诸如塑 料、陶瓷或其他非传导性材料之类的RF透明材料形成。
[0062] 由于壳体202的导电性，壳体202可用作机壳接地来为内部部件提供良好的接地。 因此，触点328可由传导材料形成并用于在内部部件与壳体202的内部之间形成传导路径。 应当注意，为了形成良好的电连接，壳体202的与触点328接触的部分没有任何非传导性或 绝缘材料（例如氧化铝）。因此，在壳体202上形成有氧化铝层的情况下，氧化铝的选定部 分（或者在阳极化操作期间被掩蔽的壳体102的那部分）被去除以暴露与触点328发生接 触的那些位置中的块体材料。如上所述，为了防止电磁能量的泄漏，壳体202和底部单元 116形成法拉第笼。
[0063] 为了提供与紧凑型计算系统200的用户友好的交互，中央内芯300可包括设置在 多个点的诸如加速度计之类的传感器。从而，当用户拿着壳体202以便将紧凑型计算系统 200定位在方便的位置和朝向时，照明图案可用于突出接口面板206的面貌以使得接口面 板206的各部分对用户更可见。因此，传感器中的一些可包括感光装置来确定是否有充分 的环境照明供用户看到接口面板206上的选定项目。
[0064] 图4示出了紧凑型计算系统100的透视分解图。散热器402可包括多个平坦面 403,这些平坦面403限定沿着三角棱柱的线具有三角横截面的中央体积405。散热器402 还可充当支撑结构，或者框架，其上可支撑着包括紧凑型计算系统100的至少计算部件的 计算引擎。这样，计算引擎可呈现散热器402的大体形状。在一个实施例中，散热器402可 与壳体102的内表面协作来限定外围区，该外围区可用作用于冷却紧凑型计算系统100的 计算和操作部件中的至少一些的外围气流的空气路径。中央体积405也可用作中央气流 314的空气路径以进一步冷却计算和操作部件中的至少一些。为了促进由中央气流314提 供的冷却，散热器402具有多个冷却翅片407,这些冷却翅片407从第一平坦面延伸到至少 第二平坦面并且跨越三角中央体积。在一个实施例中，中央冷却翅片可从第一平坦面延伸 到第二和第三平坦面的接合部。这样，中央冷却翅片可将中央体积405分离成两个相邻体 积，每个具有相似的三角横截面，可包括设置在散热器402的每个面403上的真空腔均热板 404 〇
[0065] 真空腔均热板404可用于在散热器402的每个平坦面上分布由各种集成电路生成 的热量。可包括多核中央处理单元（CPU)和存储器模块302的CPU提升板406可经由附接 点408耦合到散热器402。附接点408可与CPU弹簧410协作以将CPU放置得与真空腔均 热板404发生直接热接触。可利用CPU弹簧410来在CPU与其关联的冷却堆和真空腔均热 板404之间提供预定量的压力。类似地，图形处理单元（GPU)提升板412和GPU提升板414 可类似地耦合到散热器402的其各自的面。GPU提升板412和414各自包括由视频随机访 问存储器（VRAM)芯片418环绕的GPU416。在此图中，四个VRAM芯片418可围绕GPU416布 置成菱形图案。当GPU提升板412和414耦合到其各自的真空腔均热板404时，GPU416和 每个VRAM芯片418可与各自的真空腔均热板404发生直接热接触。应当注意，在一些配置 中（未示出），单个真空腔均热板可包裹散热器402的边缘，使得安放在GPU提升板412和 414上的集成电路可在具有大得多的面积的真空腔均热板上消散热量。这种配置在单GPU 操作中可以是有利的。另外，VRAM芯片418可包括热隙垫（thermal gap pad)，这些热隙垫 使得它们与真空腔均热板404发生直接热接触，因为VRAM芯片往往具有比附近的GPU416 更低的剖面。这样，真空腔均热板404从而促进了在紧凑型计算系统100的操作期间热量 在散热器402的每个面上的均匀散布。还描绘了可耦合到GPU提升板414的背面的固态驱 动器（SSD)模块420。
[0066] -旦提升板406、412和414中的每一个被稳固地親合到散热器402,每个提升板 就可在逻辑主板（MLB)422上电耦合在一起。在一些实施例中，MLB422可包括系统管理控 制器（SMC)芯片。CPU提升板406包括卡边缘连接器424,该卡边缘连接器424在卡边缘槽 426处附接到MLB422。在一个实施例中，卡边缘连接器424可以是允许在CPU提升板406 和MLB422之间运行至少32路PCI-E的PCI-E3. 0型连接器。GPU提升板412和414可在柔 性跳线连接器428处耦合到MLB422。这样，提升板406、412和414中的每一个可发生电接 触。
[0067] 紧凑型计算系统100还包括输入输出（I/O)组件430。输入/输出（I/O)组件430 包含数个部件，其中包括电力供应单元（PSU)432。PSU432可向紧凑型计算系统100的各种 部件供应外部电力。在一个实施例中，PSU432可被构造为向紧凑型计算系统100供应大约 450W的总电力。PSU432还可包括气流穿孔434,这些气流穿孔434被构造为允许冷却空气 在紧凑型计算系统100的操作期间流经PSU432。气流穿孔434的大小可被设定为调控经过 PSU432的空气流动。I/O组件430还包括I/O板436。当紧凑型计算系统100被完全组装 时，I/O板436可通过柔性跳线电缆（未示出）电耦合到MLB422。I/O板436允许了高速 通信进入和离开紧凑型计算系统100。I/O组件430还包括结构壁438,该结构壁438在从 紧凑型计算系统100安装和去除高速数据电缆或电力电缆时为用户提供了装饰性界面。一 旦I/O组件430被完全组装，结构壁438就可耦合到底部单元116的顶部唇缘部分。
[0068] 图4还提供了对排气部件440的描绘。排气部件440包括导风板442、叶轮316、 排气通风口 318和装饰性护罩326。导风板442可操作来使气流成形到叶轮316中。导风 板442还可操作为叶轮316的风扇叶片的护罩，这将在下文详细论述。叶轮316和导风板 442可耦合到排气通风口 318。装饰性护罩326可被固定到排气通风口 318的顶表面。一 旦被安全组装，排气部件440就可耦合到散热器402的顶部。这样，可以组装中央内芯300。
[0069] 图5示出了底部单元116的部分横截面视图，其中示出了通风口 122。如图所示， 输入气流124可通过通风口 122被吸入紧凑型计算系统100中。当输入气流124通过底部 单元116时，肋条502帮助引导进入紧凑型计算系统100的气流。在一些实施例中，肋条 502可促进输入气流124转变成外围气流312和中央气流314。在描述的实施例中，输入 气流124的第一部分可被肋条502以中央气流314的形式引导向散热器402的中央体积。 在一个实施例中，挡板装置504-一也称为气流分离器一一可用于将输入气流124分成如 上所述的中央气流314和成为外围气流312的第二部分。在一个实施例中，柔性跳线电缆 504可用作气流分离器。这样，柔性跳线电缆504除了将GPU提升板414电耦合到MLB422 以外，还可将适当比例量的输入气流124重引导成中央气流314和外围气流312。例如，与 板的外围边缘相比，柔性跳线电缆504可以使气流124的更多部分偏向GPU提升板414的 中央部分。使柔性跳线电缆504变宽或变窄可调整被重引导在GPU提升板414上的空气的 量。应当注意，可以调整GPU提升板414的底表面与MLB422之间的距离以使更多或更少的 空气偏向来进入中央气流314。
[0070] 图6A示出了散热器402的顶部横截面视图。从被挤压的铝块加工出数个特征可 形成散热器402。在一个实施例中，多个冷却翅片602可附接到散热器402的平坦面的内 表面，而在另一实施例中，多个冷却翅片602可作为形成散热器402的平坦面的挤压过程的 一部分产生。在任一情况下，多个冷却翅片602可以多种方式来分布。在一个实施例中，所 有多个冷却翅片602可从第一平坦面604延伸到至少第二平坦面605、跨越三角形中央体 积607。在一实施例中，多个冷却翅片602之一（称为中央冷却翅片602-1)可从第一平坦 面604延伸到第二平坦面605和第三平坦面609的接合部。这样，由散热器402限定的三 角形中央体积被平分为各自具有相似的直角三角形横截面的第一区域I和第二区域II。在 一个实施例中，跨越区域I的第一冷却翅片602-2可与第一平坦面604成第一角度01。第一 角度參t可具有根据第一冷却翅片602-2与中央冷却翅片602-1之间的距离 ai而变化的角 度值。类似地，跨越区域II的第二冷却翅片602-3可与第一平坦面604成第二角度02。第 二角度02可具有也根据第二冷却翅片602-3与中央冷却翅片602-1之间的距离a 2而变化 的角度值。一般来说，距离％和距离a 2是大致相等的，然而，在区域I或II中实际实现的 冷却翅片的数目可根据特定设计的要求而变化，各种几何关系也是如此。在一个实施例中， 第一角度01和第二角度02的总和可为约180°。
[0071] 可以修改任何平坦面以容纳各种部件。例如，可以通过任意数目的过程去除第一 平坦面604的一部分以为真空腔均热板404留下低剖面（low profile)安放位置。真空腔 均热板404可被粘着性地或机械地固定到第一平坦面604。真空腔均热板404可具有非常 高效的热传导属性，大约是铜的热传导效率的约10倍。在一些实施例中，在真空腔均热板 404与散热器402之间可放置传导胶以促进真空腔均热板404与散热器402之间的高效传 热。真空腔均热板404还可包括附接点408。附接点408可与真空腔均热板404 -体形成 并且被构造为提供用于将与紧凑型计算系统100相关联的各种提升板附接到真空腔均热 板的手段。
[0072] 图6B图示了附接有数个提升板的散热器402的另一横截面视图。CPU提升板406 被示为附接到真空腔均热板404。CPU提升板406通过低剖面热模块606附接到真空腔均 热板404。低剖面热模块606可被构造为将CPU608适当地安放在CPU提升板406的插座 610上。在一些实施例中，低剖面热模块606可对CPU608施加大约100镑的力。这个100 镑的力可由设置在CPU提升板406的相反侧的CPU弹簧410来平衡。CPU弹簧410可以是 当变平时抵消低剖面热模块606的力的U形弹簧。CPU弹簧410可由任意数目的鲁棒材料 制成。在一个实施例中，CPU弹簧410可由17-7沉淀硬化不锈钢制成。
[0073] 除了安放CPU608以外，低剖面热模块606还可具有孔隙，通过这些孔隙，紧固件 609 (在图7B中也称为紧固件714)可与真空腔均热板404的附接点408接合。将CPU提 升板406耦合到真空腔均热板404的紧固件611 (在图7B中也称为紧固件716)可用于在 CPU608与真空腔均热板404之间建立鲁棒的热界面。紧固件611被设置在紧固件609后 方，并且在图6B的横截面视图中被表示为虚线。在一些实施例中，在CPU608与真空腔均热 板404之间可施加大约30镑的力。除了安放CPU608以外，还可利用CPU弹簧410来帮助 在CPU608与真空腔均热板404之间设置30镑的力。这个施加的力允许了在CPU608与真 空腔均热板404之间建立鲁棒的热接触，以及将CPU提升板406稳固地附接到散热器402。 分别具有GPU614和GPU616的GPU提升板412和414可机械地耦合到散热器402的其他 面。与CPU提升板406类似，GPU提升板412和414可耦合到其各自的真空腔均热板。例 如，GPU提升板412可通过紧固件618耦合到其相应的真空腔均热板。
[0074] 紧固件618可耦合到设置在真空腔均热板上的附接点，并且真空腔均热板404与 GPU614之间的压力的量可由GPU弹簧620来平衡。紧固件618可与GPU弹簧620协作以提 供预定量的力来将GPU提升板412安放到散热器402。在一个实施例中，GPU614可被焊接 到GPU提升板412,从而不需要额外施加的压力来将GPU614安放在插座内。还应当注意，在 一些实施例中，GPU提升板412可包括加强件622,该加强件622可操作来接收来自GPU弹 簧620的力并对GPU提升板412提供额外的结构支撑。还应当注意，一个（如图所示）或 者两个GPU提升板412、414可包括SSD模块420。SSD模块420可耦合到一个或两个GPU 提升板412、414的后表面。
[0075] 图6C示出了设置在壳体102内的散热器402的另一个横截面视图。除了示出环绕 散热器402的壳体102以外，还描绘了 I/O组件430。I/O组件430包括PSU432、I/O板436 和结构壁438。I/O组件430包括数个虚线孔，它们表示PSU432的顶表面中的穿孔。在一 些实施例中，PSU432的穿孔的大小可被设定为调整通过PSU432的空气的流动。设置在1/ 〇板436的朝外的表面上的是连接器列624,连接器列624表示用户可通过I/O镶嵌物626 访问的一列连接器。在一个实施例中，I/O镶嵌物626可以是具有很强的抗刮擦性的RF透 明硬塑料。
[0076] 图6D示出了与图6C相同的横截面，被划分成气流区域。中央气流314在图6D中 被描绘为与壳体102的纵向轴平行并且在散热器402的三角形中央区域内的气流路径。如 图7A中更详细示出的，外围气流312可分叉成多个气流分支，其中一个气流分支可被引导 为沿着GPU提升板的后部并且被示为GPU气流区域630和632。应当注意，各种计算部件可 具有生成大量的热废热量的占空比。例如，SSD模块420可仅被设置在GPU提升板414上。 假定GPU提升板412、414两者的其他操作参数类似，SSD420可使得被发出到GPU气流区域 630中的热量比到GPU气流区域632中的多得多。在这种情况下，可以实现平衡操作来使 GPU操作从GPU提升板414卸载到GPU提升板412,从而平衡气流区域630和632上的热量 消散。
[0077] 外围气流312的一部分可被引导为沿着CPU提升板的两侧，如气流区域634所示。 这样，CPU提升板404可在前表面和后表面都接收对流冷却。气流区域636表示向存储器 (DIMM)模块302施加对流冷却的气流。气流区域638表示被路由经过PSU432的外围气流 312的一部分。如上所述，PSU432的顶表面中的穿孔的大小可被设定为调整通过PSU432的 气流的量。最后，气流区域640可表不被引导为沿着I/O板436的空气的体积。可以利用各 种气流向导来促进为每个气流区域建立最优量的气流。例如，在一个实施例中，肋条502取 决于其在（在一些实施例中可释放的）底部单元116上的角位置可具有不同的角度，以帮 助将气流分布到期望的气流区域。在一个实施例中，穿过紧凑型计算系统100的大约50% 的空气可被引导到中央气流314中。在这种配置中，大约10%可被吸引经过气流区域638， 并且剩余的大致40%的气流可被划分在其他气流区域上。
[0078] 图7A图示了 GPU提升板414的侧视图。GPU提升板414上的气流被指示为外围气 流312,如联系图5所描述，该外围气流312可被柔性跳线电缆504向上转向在GPU提升板 414上方。这留下了不成比例的大量外围气流在GPU提升板414的中央部分的上方。这在 例如所描绘的那个之类的实施例中可能是有利的，其中诸如SSD模块420和GPU(未示出） 之类的发射体被设置在GPU提升板414的中央部分中。随着外围气流312向GPU提升板 414上方传播，其可自然地沿着GPU提升板414散开。除了气流312的自然正规化以外，还 可由GPU提升板414的顶部与导风板442之间的交互来进一步鼓励气流312的散布。因为 提升板414的外围部分被设置在距圆形导风板442的中心点更大的径向距离处，所以留 下了更大的间隙来供空气在GPU提升板414上方奔流并进入叶轮316(未示出）中。结果， 外围气流312的外部外围部分在GPU提升板414的上部可以更大。GPU提升板414的上部 可被构造为使得发热部件可受益于气流312的更均匀分布。例如，DC输入702可发出大量 的热量。另外，电力调节模块704可以以等间隔散布在GPU提升板414上。电容器706也 可大大受益于由外围气流312提供的对流冷却。应当注意，许多供热体，包括例如SSD模块 420和电力调节模块704,如图所示可被垂直设置，从而最大化它们上方的气流，并最大化 由此得到的对流传热。应当注意，GPU提升板412上方的外围气流312可基本上类似于对 于GPU提升板414描绘的气流。
[0079] 图7B图示了 CPU提升板406的侧视图。提供这个视图是为了示出CPU弹簧410 的额外细节。CPU弹簧410如前所述可由U形17-7沉淀硬化不锈钢合金构成。沿着CPU弹 簧410的紧固件可施加力以使其抵住CPU提升板406的后侧变平，如图所示。CPU弹簧410 可包括数个各种大小的轮箍。CPU弹簧轮箍710如图所示比CPU弹簧轮箍712厚并且提供 将CPU(未示出）安放到CPU提升板406所需要的大约200镑的力。紧固件714仅延伸到 低剖面热模块606中，从而允许了 CPU弹簧410在将CPU提升板406安装在散热器402上 之前将CPU稳固地安放在CPU提升板406上。紧固件716被构造为通过较窄的CPU弹簧轮 箍712施加大约30镑的力，并且还操作来将CPU提升板406耦合到被构造为接收CPU提升 板406的真空腔均热板的附接点408。应当注意，加强件718可被设置在CPU弹簧410与 (PU提升板406之间以向CPU提升板406提供额外的结构刚性。
[0080] 图8图不了设置在壳体102的顶部部分内的排气部件440的部分横截面侧视图。 中央气流314在排气部件440处与外围气流312相组合。排气部件440包括负责在设备的 操作期间吸引空气经过紧凑型计算系统100的叶轮316。叶轮316接收中央气流314和外 围气流312,并且将它们组合回排出气流114。如图所示，排出气流114被耗尽了轴向和离 心分量，因此可以说叶轮316是混流风扇。排出气流114的轴向分量减小了当排出气流114 接触壳体102的部分110时的压力降的量，因为流不会像其在基本上离心的方向上离开排 气部件440时经历那么多的重引导。排出气流114的轴向分量还帮助减少了排出气流114 与壳体102的部分110之间的传热。这样，可将壳体102的部分110的正常操作温度保持 在足够低的温度以允许用户舒适地操纵壳体102。应当注意，排出气流114可被进一步调节 为在基本上径向的方向上离开排气部件440,以便空气可被迅速地移出壳体102。当排出气 流114包含非径向分量时，旋涡图案可形成，从而引起额外的压力降和到壳体102的增大的 对流传热。
[0081] 可以以壳体102的部分110的厚度802的函数的形式进一步控制壳体102周围的 热量分布。在一个实施例中，厚度802可以约为4-6mm，从而允许了围绕着壳体102在圆周 方向上高效地传导热量。这样，可防止沿着壳体102形成热斑。如图所示，壳体102的厚度 802往下可以逐渐变细，因为壳体102接收的大部分热量是靠近顶部部分的。结果，在顶部 圆周方向上可均匀地散布热量，从而允许了更窄的下部简单地将热量从壳体102中的上方 开口传走。在一些实施例中，叶轮316可被构造为以大约28-29立方英尺每分钟的速率牵拉 空气经过紧凑型计算系统100,同时使紧凑型计算系统的整体声学输出保持在37dB以下。
[0082] 图9A示出了排气部件440的横截面顶视图。在此图中，叶轮316可具有57个叶 轮叶片902。在一些实施例中，叶轮叶片902可以以非均匀间隔围绕毂904设置。例如，邻 近的风扇叶片之间的角距离可在约5. 5到7度之间变化。这个不规则间距可帮助减小叶轮 316的声学剖面。以下的表1示出了可用于叶轮316的57个叶轮叶片902的一个特定叶 片间距配置。此外，叶轮叶片902可具有后向弧形叶片以在径向方向上偏向排出气流114。
[0083] 表1(叶片之间的角间距）
[0084]

【权利要求】
1. 一种用于台式计算机的热管理系统，所述台式计算机具有壳体，所述壳体具有纵向 轴并包围关于所述纵向轴对称的内部体积，特征在于，所述热管理系统包括： 散热器，所述散热器设置在所述内部体积中并包括多个平坦面，所述多个平坦面界定 并至少部分地包围中央热区，所述中央热区具有垂直于所述纵向轴的横截面；以及 吹送空气至少流过所述中央热区的鼓风机。
2. 根据权利要求1所述的热管理系统，特征在于，进一步包括冷却翅片，所述冷却翅片 从第一平坦面的内表面至少延伸至第二平坦面的内表面并跨越所述中央热区。
3. 根据权利要求2所述的热管理系统，特征在于，其中所述多个平坦面和壳体的内表 面包围并界定外围热区。
4. 根据权利要求3所述的热管理系统，特征在于，其中中央冷却翅片从所述第一平坦 面的内表面延伸至所述第二平坦面的内表面与第三平坦面的内表面的接合部。
5. 根据权利要求4所述的热管理系统，特征在于，其中所述中央冷却翅片将所述中央 热区平分为第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域均具有类似的横截面。
6. 根据权利要求5所述的热管理系统，特征在于，进一步包括第一冷却翅片，所述第一 冷却翅片从所述第一平坦面的内表面仅延伸至所述第二平坦面的内表面并跨越所述第一 区域。
7. 根据权利要求6所述的热管理系统，特征在于，进一步包括第二冷却翅片，所述第二 冷却翅片从所述第一平坦面的内表面仅延伸至所述第三平坦面的内表面并跨越所述第二 区域。
8. 根据权利要求7所述的热管理系统，特征在于，其中在所述第一冷却翅片和所述第 一平坦面的内表面之间的第一角度根据所述第一冷却翅片和所述中央冷却翅片之间的距 离而改变。
9. 根据权利要求8所述的热管理系统，特征在于，其中在所述第二冷却翅片的内表面 和所述第一平坦面的内表面之间的第二角度根据所述第二冷却翅片和所述中央冷却翅片 之间的距离而改变。
10. 根据权利要求9所述的热管理系统，特征在于，其中所述第一角度与所述第二角度 之和约等于180度。
11. 根据权利要求1所述的热管理系统，特征在于，其中所述散热器的横截面是多边形 并且其中所述壳体是筒形。
12. 根据权利要求11所述的热管理系统，特征在于，其中所述鼓风机在所述内部体积 的第一部分中建立负压力差，所述负压力差促使在位于所述壳体的第一端部的第一开口处 将空气吸入所述内部体积中。
13. 根据权利要求12所述的热管理系统，特征在于，其中所述空气被分为流过所述中 央热区的中央气流和流过所述外围热区的外围气流。
14. 根据权利要求13所述的热管理系统，特征在于，其中所述鼓风机被定位在位于第 二端部的第二开口附近，所述第二端部与第一端部相对并且被构造用于将所述中央气流和 所述外围气流重新组合为排出气流。
15. 根据权利要求14所述的热管理系统，特征在于，其中所述鼓风机被构造用于在所 述内部体积的第二部分中建立正压力差，所述正压力差迫使所述排出气流通过所述第二开 口从所述内部体积流出。
16. 根据权利要求1所述的热管理系统，特征在于，进一步包括计算部件，所述计算部 件被安装在所述多个平坦面中的至少一个上并且与所述散热器热接触。
17. -种用于被包围在筒状壳体中的计算设备的散热系统，特征在于，所述散热系统包 括： 多个通风口，所述多个通风口被构造用于根据所述多个通风口两端的压力差接收输入 气流并沿所述筒状壳体的纵向轴引导所述输入气流，其中所述多个通风口被设置在所述筒 状壳体的第一端部处； 设置在所述多个通风口和所述筒状壳体的纵向轴之间的挡板装置，所述挡板装置被构 造用于将所述输入气流分为中央气流和外围气流，所述中央气流的方向朝向所述计算设备 的中央部分且所述外围气流的方向朝向所述计算设备的外围部分；以及 排气系统，所述排气系统设置在所述筒状壳体的与所述第一端部相对的第二端部处， 所述排气系统被构造用于接收并组合所述中央气流和所述外围气流，并且将组合的气流通 过所述筒状壳体中的位于第二端部处的开口排出。
18. 根据权利要求17所述的散热系统，特征在于，所述筒状壳体的第一端部包括底部， 所述底部包括过渡为弧形部分的底座，并且其中所述多个通风口相对于所述筒状壳体以一 定的角度沿着所述底部的所述弧形部分的周边设置，以引导所述输入气流流向所述筒状壳 体的纵向轴。
19. 根据权利要求18所述的散热系统，特征在于，所述排气系统包括靠近所述筒状壳 体中通过圆形唇缘部分界定的开口设置的鼓风机，所述筒状壳体具有设置用于促进轴向传 热和周向传热的调谐厚度。
20. 根据权利要求19所述的散热系统，特征在于，其中所述鼓风机包括混流风扇，所述 混流风扇被构造用于排出具有轴向分量且基本上没有切向分量的空气。
21. 根据权利要求17所述的散热系统，特征在于，其中所述挡板装置包括数据电缆，所 述数据电缆将第一印刷电路板PCB电耦合至第二PCB。
22. 根据权利要求21所述的散热系统，特征在于，其中通过所述数据电缆划分的一部 分输入气流被朝向所述外围气流转移。
23. 根据权利要求17所述的散热系统，特征在于，进一步包括： 被构造用于支撑计算部件的散热器， 其中所述筒状壳体的内表面与所述散热器的外表面配合以形成外围部分。
24. 根据权利要求23所述的散热系统，特征在于，其中所述散热器包括冷却翅片堆， 所述中央气流流过所述冷却翅片堆并且在此期间所述中央气流基本上没有径向分量。
25. 根据权利要求24所述的散热系统，特征在于，其中所述散热器具有三角形的横截 面。
26. -种紧凑型计算系统，特征在于，包括： 壳体，所述壳体具有纵向轴并包围和界定关于所述纵向轴对称的内部体积； 散热器，所述散热器至少包围中央热区，所述中央热区具有形状为多边形并且基本垂 直于所述纵向轴的横截面； 鼓风机，所述鼓风机被构造用于引导空气流过所述内部体积并且包括流过所述中央热 区的中央气流；以及 计算部件，所述计算部件被设置在所述内部体积中并且由所述散热器支撑并与所述散 热器热接触。
27. 根据权利要求26所述的紧凑型计算系统，特征在于，所述散热器进一步包括多个 平坦面，所述多个平坦面包围并界定所述中央热区，其中至少一个中央热区承载有所述计 算部件。
28. 根据权利要求27所述的紧凑型计算系统，特征在于，其中所述多个平坦面和所述 壳体的内表面包围并界定与所述中央热区分离的外围热区。
29. 根据权利要求28所述的紧凑型计算系统，特征在于，其中所述散热器包括与所述 多个平坦面热接触的翅片堆。
30. 根据权利要求29所述的紧凑型计算系统，特征在于，其中所述中央气流至少通过 所述翅片堆从所述计算部件接收热量。
31. 根据权利要求30所述的紧凑型计算系统，特征在于，其中流过所述翅片堆的一部 分中央气流基本上没有径向分量。
32. 根据权利要求31所述的紧凑型计算系统，特征在于，其中所述鼓风机引导外围气 流流过所述外围热区。
33. 根据权利要求32所述的紧凑型计算系统，特征在于，其中所述外围气流直接从所 述计算部件接收热量。
34. 根据权利要求33所述的紧凑型计算系统，特征在于，其中在流过所述翅片堆和所 述外围热区之后，所述鼓风机将所述中央气流和所述外围气流组合为排出气流，其中所述 排出气流没有切向分量。
35. 根据权利要求26所述的紧凑型计算系统，特征在于，其中所述多边形是三角形。
36. 根据权利要求35所述的紧凑型计算系统，特征在于，其中所述鼓风机包括： 叶轮，所述叶轮包括多个风扇叶片；以及 排气格栅，所述排气格栅围绕所述叶轮并包括多个通风口，排出气流通过所述多个通 风口从所述紧凑型计算系统流出，所述多个排气通风口包括： 多个肋条，所述多个肋条被构造用于与所述多个风扇叶片配合以增加所述排出气流的 轴向分量，以及 多个定子，所述多个定子被构造用于从流过所述排气格栅的排出气流中去除任何的切 向分量。
37. 根据权利要求26所述的紧凑型计算系统，特征在于，其中所述鼓风机的动作根据 所述计算部件的动作而改变。
38. 根据权利要求26所述的紧凑型计算系统，特征在于，其中所述壳体是筒状。
39. -种台式计算系统，特征在于，包括： 壳体，所述壳体至少部分地包围并界定关于一条轴对称的内部体积； 在所述内部体积中沿所述壳体的整个长度延伸的空气通道；以及 设置在所述空气通道中并且包括至少一个计算部件的计算引擎。
40. 根据权利要求39所述的台式计算系统，特征在于，其中所述空气通道平行于所述 轴。
41. 根据权利要求40所述的台式计算系统，特征在于，其中所述空气通道提供用于使 空气沿用于冷却所述计算引擎的空气路径流动的路径。
42. 根据权利要求41所述的台式计算系统，特征在于，进一步包括： 位于所述空气通道中的结构热芯，所述结构热芯为所述计算引擎提供结构支撑以使所 述计算引擎的整体形状与所述结构热芯的整体形状相符。
43. 根据权利要求42所述的台式计算系统，特征在于，其中所述结构热芯进一步用于 配合沿所述空气路径流动且流过所述空气通道的空气从所述计算引擎中散热。
44. 根据权利要求43所述的台式计算系统，特征在于，其中所述结构热芯包括具有多 个冷却翅片的散热器。
45. 根据权利要求44所述的台式计算系统，特征在于，其中流过所述散热器的空气没 有径向分量。
46. 根据权利要求39所述的台式计算系统，特征在于，其中所述壳体是筒状壳体。
47. 根据权利要求39所述的台式计算系统，特征在于，其中所述内部体积是筒状。
48. 根据权利要求42所述的台式计算系统，特征在于，其中所述结构热芯具有垂直于 所述轴线的横截面。
49. 根据权利要求48所述的台式计算系统，特征在于，其中所述结构热芯的横截面包 括多边形。
【文档编号】G06F1/20GK204189111SQ201420297903
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年6月5日 优先权日:2013年6月7日
【发明者】B·W·德格纳, E·R·普拉特恩, D·H·纳雷乔斯基, F·F·梁, J·S·尼根, J·T·蒂本科, C·R·都克, E·A·惠恩格, C·J·斯特林格, J·D·班科, C·E·凯利诺威斯基, J·L·伯克, M·P·凯斯伯特, K·S·菲特曼, E·J·韦尔肖瑟 申请人:苹果公司