【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电子器件芯片散热领域，具体涉及一种应用于电子芯片的磁流体循环散热装置。
技术介绍
1、高性能电子芯片的发展趋势越来越集中在高度集成化、微型化以及高时钟频率方面，芯片作为电子设备的核心部件，在电子信号的传输过程中会伴随电阻、电容、电感等能量损耗，这些损耗会被转化为热能，导致芯片温度升高。
2、为保障电子芯片的工作性能，保证设备的安全，延长其使用寿命，研究人员设计了多种应用于电子芯片的散热器。目前，常见的散热技术主要包括风冷和液冷两类。风冷技术通过热管、vc（均温板）等散热器件，搭配风扇进行散热，技术简单且成本较低，但散热能力有限。液冷技术包括冷板式液冷和浸没式液冷两种。冷板式液冷通过冷板（有冷却液在其中循环）与芯片的直接接触带走热量；浸没式液冷则是将整个芯片组件完全浸泡在冷却液中，通过冷却液与芯片的直接接触实现高效散热。液冷的散热效果更佳，但技术要求较高，结构较为复杂，装置成本较高，且存在冷却液泄漏的风险，维护成本较高。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的是提供一种应用于电子芯片的磁流体循环散热装置，在该散热装置中，电磁线圈间隔通电产生的磁场推动油基磁流体在阵列散热环管内循环流动，通过对流换热将芯片产生的热量从金属导热底座带走，在竖直管段处与风扇吹出的空气进行对流换热，将吸收的热量传递给空气，磁流体在吸热和散热过程中都是对流换热，具有较高的换热效率，可实现对电子芯片的高效、快速冷却。
2、具体的，本专利技术提供了如下的技术
3、一种应用于电子芯片的磁流体循环散热装置，其包括与芯片顶部接触的金属导热底座(1)、安装于所述金属导热底座(1)上部四角的固定支架(2)、嵌于所述金属导热底座(1)上部的竖直阵列散热环管(3)、固定于所述阵列散热环管(3)中下部的水平散热翅片(4)、缠绕于所述阵列散热环管(3)上部外壁面的电磁线圈(5)、安装于所述阵列散热环管(3)侧面的风扇(6)、以及位于所述风扇(6)上部侧面的红外温度传感器及控制器(7)；所述阵列散热环管(3)包括金属管壁(31)、涂覆于所述金属管壁(31)内壁面的疏油型纳米复合材料层(32)和充满所述阵列散热环管(3)内部的油基磁流体(33)；所述电磁线圈(5)包括缠绕于所述阵列散热环管(3)两侧竖直管上部外壁面的左侧竖直电磁线圈(51)和右侧竖直电磁线圈(53)以及缠绕于所述阵列散热环管(3)上部水平管外壁面的上部水平电磁线圈(52)；所述左侧竖直电磁线圈(51)、上部水平电磁线圈(52)和右侧竖直电磁线圈(53)通过电流后在所述阵列散热环管(3)内形成的磁场方向一致，且在同一时间点，所述左侧竖直电磁线圈(51)、上部水平电磁线圈(52)和右侧竖直电磁线圈(53)仅有一个处于通电状态，其余两线圈处于断开状态；所述左侧竖直电磁线圈(51)、上部水平电磁线圈(52)和右侧竖直电磁线圈(53)的通电顺序与磁场方向相同。
4、根据一个优选的实施方式，所述金属导热底座(1)由铝合金制成。
5、根据一个优选的实施方式，所述固定支架(2)的端部具有螺纹孔，通过螺钉可将整个散热装置安装并固定于计算机主板上。
6、根据一个优选的实施方式，所述阵列散热环管(3)下部水平管全部嵌入所述金属导热底座(1)上部。
7、根据一个优选的实施方式，所述阵列散热环管(3)的外轮廓为在四角进行倒圆角处理后的矩形；所述阵列散热环管(3)的管形为圆柱体；所述金属管壁(31)由金属铜制成。
8、根据一个优选的实施方式，所述水平散热翅片(4)在与所述阵列散热环管(3)的接触部分有向上突出的圆环片与所述阵列散热环管(3)的外壁面紧密贴合，对所述水平散热翅片(4)进行固定；所述水平散热翅片(4)的相邻翅片间通过特殊的锁扣结构进行固定。
9、在上述实施方式中，水平散热翅片可吸收一部分从阵列散热环管的竖直管段传导而来的热量，并与风扇吹出的风进行对流换热，这增大散热装置的散热面积，进而增大了散热装置的散热效率。
10、根据一个优选的实施方式，所述水平散热翅片(4)的外形为矩形片、圆形片、椭圆形片或其他多边形片；所述水平散热翅片(4)由铝合金或不锈钢制成。
11、根据一个优选的实施方式，涂覆于所述金属管壁(31)内壁面的所述疏油型纳米复合材料层(32)为聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷或氟化二氧化硅等。
12、在上述实施方式中，在金属管壁内壁面涂覆疏油型纳米复合材料可显著减少因磁流体粘度导致的磁流体流动时与内壁面之间的摩擦损耗，降低磁流体在阵列散热环管内的流动时的阻力，提高对流换热的效率。
13、根据一个优选的实施方式，所述油基磁流体(33)由磁性纳米颗粒和有机油基液组成，所述磁性纳米颗粒均匀分布于所述有机油基液中。
14、根据一个优选的实施方式，所述磁性纳米颗粒为fe3o4纳米颗粒、掺杂zn、co、ni、gd等过渡金属或稀土金属的fe3o4纳米颗粒中的一种或几种；所述有机油基液为全氟聚醚油、聚α烯烃、煤油或二酯等。
15、在上述实施方式中，由于大部分有机油都是绝缘物，选择有机油作为基液可降低磁流体泄漏导致其他电子器件损坏的风险。
16、根据一个优选的实施方式，所述电磁线圈(5)由金属铜制成；所述电磁线圈(5)与所述阵列散热环管(3)外壁面的接触部分有一层绝缘材料将两者隔开。
17、根据一个优选的实施方式，所述风扇(6)位于所述阵列散热环管(3)中磁流体从所述金属导热底座(1)上部吸热后向上流动的竖直管的那一侧。
18、在上述实施方式中，风扇布置在阵列散热环管中磁流体从金属导热底座上部吸热后向上流动的竖直管的那一侧，在这种布置方式下，风扇吹出的风与管道内部的磁流体具有最大的温度差，对流换热的速率最快，可以快速将管道内部的磁流体冷却。
19、根据一个优选的实施方式，所述红外温度传感器及控制器(7)可实时监测所述阵列散热环管(3)上部水平管段及所述上部水平电磁线圈(52)处的温度，并根据反馈的温度信号改变所述风扇(6)的转速。
20、在上述实施方式中，当红外温度传感器及控制器监测到阵列散热环管上部水平管段或水平电磁线圈的温度上升时，控制器就会根据温度上升的幅度及速率提高风扇的转速，对芯片快速冷却；当检测到的温度下降时，控制器也会根据温度下降的幅度及速率降低风扇的转速，达到节能的效果。
21、相比于现有技术，本专利技术具备以下有益效果：
22、本专利技术提供的应用于电子芯片的磁流体循环散热装置，以磁流体作为换热过程中的热量交换介质，在电磁线圈产生的磁场的作用下，磁流体在缠绕电磁线圈的阵列散热环管中做循环圆周运动，从紧贴芯片的金属导热底座的上部吸收热量变成高温磁流体，然后向上流动被风扇吹出的风冷却变成低温磁流体，散热后再向下流至底部水平管段吸收热量，如此循环往复，该磁流体散热装置具有结构简单、体积小、散热效率高的特点。
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1.一种应用于电子芯片的磁流体循环散热装置，包括与芯片顶部接触的金属导热底座(1)、安装于所述金属导热底座(1)上部四角的固定支架(2)、嵌于所述金属导热底座(1)上部的竖直阵列散热环管(3)、固定于所述阵列散热环管(3)中下部的水平散热翅片(4)、缠绕于所述阵列散热环管(3)上部外壁面的电磁线圈(5)、安装于所述阵列散热环管(3)侧面的风扇(6)、以及位于所述风扇(6)上部侧面的红外温度传感器及控制器(7)，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的应用于电子芯片的磁流体循环散热装置，其特征在于，所述金属导热底座(1)由铝合金制成。
3.根据权利要求1所述的应用于电子芯片的磁流体循环散热装置，其特征在于，所述固定支架(2)的端部具有螺纹孔，通过螺钉可将整个散热装置安装并固定于计算机主板上。
4.根据权利要求1所述的应用于电子芯片的磁流体循环散热装置，其特征在于，所述阵列散热环管(3)下部水平管全部嵌入所述金属导热底座(1)上部。
5.根据权利要求1所述的应用于电子芯片的磁流体循环散热装置，其特征在于，所述水平散热翅片(4)在与所述阵列
6.根据权利要求1所述的应用于电子芯片的磁流体循环散热装置，其特征在于，涂覆于所述金属管壁(31)内壁面的所述疏油型纳米复合材料层(32)为聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷或氟化二氧化硅。
7.根据权利要求1所述的应用于电子芯片的磁流体循环散热装置，其特征在于，所述油基磁流体(33)由磁性纳米颗粒和有机油基液组成，所述磁性纳米颗粒均匀分布于所述有机油基液中。
8.根据权利要求1所述的应用于电子芯片的磁流体循环散热装置，其特征在于，所述电磁线圈(5)由金属铜制成；所述电磁线圈(5)与所述阵列散热环管(3)外壁面的接触部分有一层绝缘材料。
9.根据权利要求1所述的应用于电子芯片的磁流体循环散热装置，其特征在于，所述风扇(6)位于所述阵列散热环管(3)中磁流体从所述金属导热底座(1)上部吸热后向上流动的竖直管的一侧。
10.根据权利要求1-9任一所述的应用于电子芯片的磁流体循环散热装置，其特征在于，所述红外温度传感器及控制器(7)可实时监测所述阵列散热环管(3)上部水平管段及所述上部水平电磁线圈(52)处的温度，并根据反馈的温度信号改变所述风扇(6)的转速。
...【技术特征摘要】
1.一种应用于电子芯片的磁流体循环散热装置，包括与芯片顶部接触的金属导热底座(1)、安装于所述金属导热底座(1)上部四角的固定支架(2)、嵌于所述金属导热底座(1)上部的竖直阵列散热环管(3)、固定于所述阵列散热环管(3)中下部的水平散热翅片(4)、缠绕于所述阵列散热环管(3)上部外壁面的电磁线圈(5)、安装于所述阵列散热环管(3)侧面的风扇(6)、以及位于所述风扇(6)上部侧面的红外温度传感器及控制器(7)，其特征在于：
2.根据权利要求1所述的应用于电子芯片的磁流体循环散热装置，其特征在于，所述金属导热底座(1)由铝合金制成。
3.根据权利要求1所述的应用于电子芯片的磁流体循环散热装置，其特征在于，所述固定支架(2)的端部具有螺纹孔，通过螺钉可将整个散热装置安装并固定于计算机主板上。
4.根据权利要求1所述的应用于电子芯片的磁流体循环散热装置，其特征在于，所述阵列散热环管(3)下部水平管全部嵌入所述金属导热底座(1)上部。
5.根据权利要求1所述的应用于电子芯片的磁流体循环散热装置，其特征在于，所述水平散热翅片(4)在与所述阵列散热环管(3)的接触部分有向上突出的圆环片与所述阵列散热环管(3)的外壁面紧密贴合，对所述水平散热翅片...
【专利技术属性】
技术研发人员：李正贵，王青松，沈昌荣，纪恒，闻兰，梁逍遥，卿杰，韩宝珠，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：
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