搭载压电振动平板的肋片式散热装置的制作方法

本实用新型涉及常规尺度电子设备的受迫风冷领域，具体地，涉及一种搭载压电振动平板的肋片式散热装置。

背景技术：

电子设备在运行时会产生大量的热能，如不及时对发热的电子元件或芯片进行降温，则会造成电子系统损坏或缩短使用寿命，因此大多数电子设备的内部通常会安装有散热器，以对发热的电子元件进行降温。

目前，笔记本、台式电脑等常规尺度的电子设备，多采用肋片式散热器作为主要的散热结构，通过将肋片式散热器贴装于电子器件表面并配合强迫风冷的方式进行散热。该方法借助众多的肋片来增大散热表面积，并配合使用强迫风冷提高对流换热系数以带走电子器件工作时产生的热量。这种散热方式具有成本低、可靠性好等诸多优势。

然而，对于上述散热结构，由于常规受迫风冷状态下肋片间气体的流动状态多为层流或者过渡流，因此流体分层现象明显，冷热流体间的热量交换强度较弱，最终导致实际的散热效果较为一般。由此可知，随着电子设备功率密度的进一步增长，传统的肋片式散热结构在进行散热时容易出现电子设备温度过高的问题，最终影响电子设备的正常工作和使用寿命。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足和缺陷，本实用新型提供了搭载压电振动平板的肋片式散热装置。

具体的技术方案为：

一种搭载压电振动平板的肋片式散热装置，包括肋片式散热器、振动平板、压电堆、夹套；

所述的肋片式散热器安装在待散热电子器件的表面；

所述的振动平板安装在肋片式散热器上方；

所述的压电堆与振动平板通过夹套和紧固螺钉实现连接；

所述的压电堆在输入交流电压时将产生周期性的伸缩变形，这种变形运动在夹套的传动作用下带动了振动平板作横向振动，在振动平板的横向运动的影响下，流经散热器肋片间的空气产生旋转，形成多纵向涡流动结构，从而增强了肋片表面附近高温气体与肋片间流动通道中心区域低温流体之间的热量交换，最终实现强化散热的目的。

所述的肋片式散热器在上表面的四角上布置有4个沉孔，沉孔内放置有4个滚珠，滚珠可在沉孔内滚动且滚珠的直径大于沉孔的深度。

所述的振动平板放置在滚珠上，上表面设置有凸台结构，夹套通过开口方孔安装在振动平板的凸台上，方孔与凸台表面为间隙配合，夹套可相对于振动平板上的凸台上下滑动。

所述的夹套有两个悬臂结构，

所述的压电堆在配合夹套安装的一端带有通孔，另一端固支于外界安装支架上。

所述的紧固螺钉穿过夹套一侧悬臂上的通孔以及压电堆上的通孔，然后旋入夹套另一侧悬臂上的螺纹孔实现压电堆与振动平板的连接。

所述的肋片式散热器的肋片高度与肋片间距的比值不大于5。

本实用新型的有益效果：

结构简单、设计合理、维护方便，具有强化散热效果好、强化散热效果可实时调节等显著优势。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的整体结构立体示意图；

图2为本实用新型结构爆炸图；

图3为本实用新型的整体结构俯视图；

图4为本实用新型的图3处剖视及流道旋涡产生示意图；

附图标记说明：1、肋片式散热器；2、振动平板；3、压电堆；4、夹套；5、紧固螺钉；6、沉孔；7、滚珠；8、凸台；9、悬臂。

具体实施方式

有关本实用新型的技术内容及详细说明，将配合附图说明如下，然而所附附图仅作为说明用途，并非用来限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，一种搭载压电振动平板的肋片式散热装置，它包括肋片式散热器1、振动平板2、压电堆3、夹套4和紧固螺钉5。所述的肋片式散热器1安装在待散热电子器件的表面。电子器件在工作时，产生的热量会通过热传导现象传递至肋片式散热器1各个肋片的表面。所述的肋片式散热器1安装在待散热器件的表面，其含有多个肋片结构，肋片间的流动通道是对流换热的主要场所。外界风扇或者泵驱动的冷却气流从一侧流入肋片式散热器1，使肋片表面的热传递过程从自然对流换热转变为受迫对流换热。

如图2所示，所述的肋片式散热器1上表面的四角上设置有沉孔6，沉孔6内放置有滚珠7。滚珠7可在沉孔6内自由滚动，并且滚珠7的直径大于沉孔6的深度。振动平板2放置在滚珠7上，在外力作用下，振动平板2可以在滚珠7上滑动。振动平板2的上表面加工有凸台结构，所述的夹套4通过开口方孔安装在振动平板2的凸台8上，方孔与凸台8的表面为间隙配合，夹套4可相对于振动平板2的凸台8上下滑动。

如图2和图3所示，所述的夹套4包含两个悬臂9，其中，一侧悬臂加工有通孔，另一侧悬臂的对应位置上加工有螺纹孔。

如图2和图3所示，所述的压电堆3在配合夹套安装的一端带有通孔，另一端固支于外界安装支架上。

如图3所示，所述的紧固螺钉5穿过夹套4一侧悬臂9上的通孔以及压电堆3上的通孔，然后旋入夹套4另一侧悬臂上的螺纹孔实现压电堆3与振动平板2的连接。在连接完成后，凸台8被夹紧，此时夹套4与凸台8无法作相对运动。

如图4所示，所述的压电堆3在输入交流电压时将产生周期性的伸缩变形，这种变形运动在夹套4的传动作用下带动了振动平板2作横向振动。在振动平板2的横向运动的影响下，肋片间流动通道内靠近振动平板2的气体将随振动平板2作横向运动，当振动平板2的运动方向切换时，压力梯度方向改变，平板表面的气体产生流动分离，形成旋转方向与主流方向垂直的纵向涡流动结构。纵向涡结构将肋片间流动通道中心区域的低温气体带到肋片表面附近，然后把肋片表面的高温气体带走，从而增强了肋片间流动通道内冷热流体间的能量交换，最终实现强化散热的目的。

如图4所示，所述的搭载压电振动平板的肋片式散热装置，为了减弱壁面约束效应对纵向涡产生的抑制作用，肋片式散热器1的肋片高度与肋片间距的比值不应超过5。

如图4所示，所述的搭载压电振动平板的肋片式散热装置，压电堆3的工作状态可根据实际的散热需求进行调节。具体地，当电子设备的散热需求较小时，可关闭输入压电堆3的交流电压，实现节能的效果；当电子设备的散热需求较高时，可向压电堆6输入交流电压，使振动平板产生横向振动，实现强化散热的效果。该方法调节方便，响应迅速，可广泛应用于发热量波动性较大的电子设备的散热场合。

技术特征：

1.一种搭载压电振动平板的肋片式散热装置，其特征在于，包括肋片式散热器（1）、振动平板（2）、压电堆（3）、夹套（4）；

所述的肋片式散热器（1）安装在待散热电子器件的表面；

所述的振动平板（2）安装在肋片式散热器（1）上方；

所述的压电堆（3）与振动平板（2）通过夹套（4）和紧固螺钉（5）实现连接；

所述的压电堆（3）在输入交流电压时将产生周期性的伸缩变形，这种变形运动在夹套（4）的传动作用下带动了振动平板（2）作横向振动，在振动平板（2）的横向运动的影响下，流经散热器肋片间的空气产生旋转，形成多纵向涡流动结构，从而增强了肋片表面附近高温气体与肋片间流动通道中心区域低温流体之间的热量交换，最终实现强化散热的目的。

2.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于：所述的肋片式散热器（1）在上表面的四角上布置有4个沉孔（6），沉孔（6）内放置有4个滚珠（7），滚珠（7）可在沉孔（6）内滚动且滚珠（7）的直径大于沉孔（6）的深度。

3.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于：所述的振动平板（2）放置在滚珠（7）上，上表面设置有凸台（8）结构，夹套（4）通过开口方孔安装在振动平板（2）的凸台（8）上，方孔与凸台（8）表面为间隙配合，夹套（4）可相对于振动平板（2）上的凸台（8）上下滑动。

4.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于：所述的夹套（4）有两个悬臂（9）结构，一侧悬臂加工有通孔，另一侧悬臂的对应位置上加工有螺纹孔。

5.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于：所述的压电堆（3）在配合夹套安装的一端带有通孔，另一端固支于外界安装支架上。

6.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于：所述的紧固螺钉（5）穿过夹套（4）一侧悬臂（9）上的通孔以及压电堆（3）上的通孔，然后旋入夹套（4）另一侧悬臂（9）上的螺纹孔实现压电堆（3）与振动平板（2）的连接。

7.如权利要求1所述的散热装置，其特征在于肋片式散热器（1）的肋片高度与肋片间距的比值不大于5。

技术总结
本实用新型公开了搭载压电振动平板的肋片式散热装置。散热装置包括肋片式散热器、振动平板、压电堆、夹套；肋片式散热器安装在待散热电子器件的表面；振动平板安装在肋片式散热器上方；压电堆与振动平板通过夹套和紧固螺钉实现连接；压电堆在输入交流电压时将产生周期性的伸缩变形，这种变形运动在夹套的传动作用下带动了振动平板作横向振动，在振动平板的横向运动的影响下，流经散热器肋片间的空气产生旋转，形成多纵向涡流动结构，从而增强了肋片表面附近高温气体与肋片间流动通道中心区域低温流体之间的热量交换，最终实现强化散热的目的。本实用新型结构简单、设计合理、维护方便，具有强化散热效果好、强化散热效果可实时调节等显著优势。

技术研发人员：邱云龙;胡文杰;吴昌聚;陈伟芳
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：2019.12.11
技术公布日：2020.09.04