DE-102025144811-A1 - PIEZOELEKTRISCHE WÄRMEABLEITUNGSVORRICHTUNG UND WÄRMEABLEITUNGSSYSTEM

Abstract

Eine piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung und ein Wärmeableitungssystem sind Gegenstand der vorliegenden Offenbarung. Die piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung umfasst ein Gehäuse, eine Verbindungseinheit und eine piezoelektrische Einheit. Die piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung und das Wärmeableitungssystem der vorliegenden Offenbarung haben eine einfache Struktur und sind leicht zu miniaturisieren. Die strukturelle Anordnung des Wärmeableitungssystems hilft, den Wärmeableitungseffekt der piezoelektrischen Wärmeableitungsvorrichtung zu verbessern. Zusätzlich haben die piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung und das Wärmeableitungssystem der vorliegenden Offenbarung ein angemessenes strukturelles Design, eine hohe Wärmeableitungseffizienz und geringen Energieverlust und sind geeignet für die Wärmeableitung dünner elektronischer Produkte. Außerdem können die piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung und das Wärmeableitungssystem der vorliegenden Offenbarung die Bildung von Ermüdungsrissen in piezoelektrischen Elementen aufgrund langfristiger Verwendung verhindern, wodurch die Lebensdauer des Produkts signifikant verlängert wird.

Inventors

• Shuguang Zhang
• Yan Qiu
• Chaoqun Ke

Assignees

• AUDIOWELL ELECTRONICS (GUANGDONG) CO., LTD.

Dates

Publication Date

20260507

Application Date

20251031

Priority Date

20241101

Claims (10)

1. Piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung, aufweisend: ein Gehäuse, eine zweite Verbindungseinheit und eine piezoelektrische Einheit, wobei: die piezoelektrische Einheit im Gehäuse angeordnet ist und über die zweite Verbindungseinheit mit dem Gehäuse verbunden ist, die piezoelektrische Einheit ein erstes piezoelektrisches Element, eine Membran, einen Tragrahmen und eine Düsenplatte umfasst, die in einer ersten Richtung nacheinander verbunden sind, die Düsenplatte mit Düsenlöchern versehen ist, und eine Energiewandlungskavität, die mit den Düsenlöchern in Verbindung steht, durch die Membran, den Tragrahmen und die Düsenplatte definiert ist; und das Gehäuse einen Gehäusekörper und eine Luftaustrittsplatte umfasst, der Gehäusekörper mit einer ersten Öffnung versehen ist, die in der ersten Richtung der Düsenplatte zugewandt ist, die Luftaustrittsplatte angeordnet ist, um die erste Öffnung abzudecken, die Luftaustrittsplatte mit Luftaustrittslöchern versehen ist, die mit den Düsenlöchern in Verbindung stehen, und der Gehäusekörper ferner mit einem Lufteinlass versehen ist, der mit den Düsenlöchern in Verbindung steht.
2. Piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei: eine Seite der zweiten Verbindungseinheit mit einem Rand der Düsenplatte verbunden ist, eine andere Seite der zweiten Verbindungseinheit mit der Luftaustrittsplatte verbunden ist, die zweite Verbindungseinheit mit einem Einlasskanal versehen ist, und der Lufteinlass über den Einlasskanal mit den Düsenlöchern in Verbindung steht; und/oder eine Seite der zweiten Verbindungseinheit mit einer äußeren Umfangswand der piezoelektrischen Einheit in der ersten Richtung verbunden ist, eine andere Seite der zweiten Verbindungseinheit mit einer inneren Umfangswand des Gehäusekörpers in der ersten Richtung verbunden ist, die zweite Verbindungseinheit mit einem Einlasskanal versehen ist, und der Lufteinlass über den Einlasskanal mit den Düsenlöchern in Verbindung steht.
3. Piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei eine Seite der zweiten Verbindungseinheit mit einem Rand der Membran verbunden ist und eine andere Seite der zweiten Verbindungseinheit mit einer Innenwand des Gehäusekörpers verbunden ist, die der Membran in der ersten Richtung zugewandt ist.
4. Piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung nach Anspruch 1 , wobei die zweite Verbindungseinheit mindestens zwei elastische Stützelemente umfasst, die mindestens zwei elastischen Stützelemente mit der piezoelektrischen Einheit und dem Gehäuse verbunden sind, und die mindestens zwei elastischen Stützelemente in Abständen entlang einer Umfangsrichtung der piezoelektrischen Einheit angeordnet sind; und/oder wobei die piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung eine Vielzahl piezoelektrischer Einheiten umfasst, die piezoelektrische Einheit eine der Vielzahl piezoelektrischer Einheiten ist, und die Vielzahl piezoelektrischer Einheiten in Abständen in einer zur ersten Richtung senkrechten Richtung angeordnet sind.
5. Wärmeableitungssystem, aufweisend eine oder mehrere piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtungen, wobei jede der einen oder mehreren piezoelektrischen Wärmeableitungsvorrichtungen die piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung eines der Ansprüche 1 - 4 ist, wobei die eine oder mehreren piezoelektrischen Wärmeableitungsvorrichtungen in Abständen in einer zur ersten Richtung senkrechten Richtung angeordnet sind, äußere Umfangswände benachbarter Gehäusekörper miteinander verbunden sind, und der Lufteinlass an einer Seite des Gehäusekörpers vorgesehen ist, die in der ersten Richtung der ersten Öffnung abgewandt ist.
6. Wärmeableitungssystem nach Anspruch 5 , ferner aufweisend ein wärmeerzeugendes Element, wobei der Lufteinlass an der Seite des Gehäusekörpers vorgesehen ist, die in der ersten Richtung der ersten Öffnung abgewandt ist, und das wärmeerzeugende Element beabstandet von einer Seite der piezoelektrischen Wärmeableitungsvorrichtung angeordnet ist, die der Luftaustrittsplatte in der ersten Richtung zugewandt ist; und/oder ferner aufweisend ein wärmeerzeugendes Element, eine wärmeleitende Platte und ein Stützelement, wobei die wärmeleitende Platte ein heißes Ende und ein kaltes Ende umfasst, das dem heißen Ende in einer zweiten Richtung gegenüberliegt, das wärmeerzeugende Element gegen das heiße Ende gepresst ist, die piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung beabstandet vom kalten Ende in der ersten Richtung angeordnet ist, eine Seite des Stützelements mit der wärmeleitenden Platte verbunden ist, eine andere Seite des Stützelements mit einem Rand der piezoelektrischen Wärmeableitungsvorrichtung verbunden ist, ein Auslasskanal durch die Luftaustrittsplatte, das Stützelement und die wärmeleitende Platte definiert ist, ein Luftauslass an einer Seite des Stützelements vorgesehen ist, die dem kalten Ende in der zweiten Richtung benachbart ist, und der Luftauslass mit dem Auslasskanal in Verbindung steht; der Lufteinlass an der Seite des Gehäusekörpers vorgesehen ist, die in der ersten Richtung der ersten Öffnung abgewandt ist, oder an einer Seite des Gehäusekörpers, die in der zweiten Richtung dem Luftauslass abgewandt ist; und die zweite Richtung senkrecht zur ersten Richtung steht.
7. Piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung, aufweisend: eine piezoelektrische Einheit und eine Luftaustrittsplatte, wobei die piezoelektrische Einheit ein piezoelektrisches Element, eine Membran und eine Düsenplatte umfasst, wobei: die Membran eine erste Seitenfläche und eine zweite Seitenfläche aufweist, die der ersten Seitenfläche in einer ersten Richtung gegenüberliegt, das piezoelektrische Element an der ersten Seitenfläche angebracht ist, die Düsenplatte sich in der ersten Richtung von der zweiten Seitenfläche weg vorwölbt, eine Energiewandlungskavität durch die Düsenplatte und die zweite Seitenfläche definiert ist, die Düsenplatte mit Düsenlöchern versehen ist, die mit der Energiewandlungskavität in Verbindung stehen, die Luftaustrittsplatte beabstandet von einer Seite der Düsenplatte angeordnet ist, die der Energiewandlungskavität in der ersten Richtung abgewandt ist, zwischen der Luftaustrittsplatte und der Düsenplatte ein Einlasskanal gebildet ist, der mit den Düsenlöchern in Verbindung steht, und die Luftaustrittsplatte mit Luftaustrittslöchern versehen ist, die mit den Düsenlöchern in Verbindung stehen.
8. Piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung nach Anspruch 7 , wobei in einem Mittelabschnitt der Düsenplatte eine sich entlang der ersten Richtung von der zweiten Seitenfläche weg vorwölbende gekrümmte Struktur ausgebildet ist, an einem Rand der gekrümmten Struktur eine sich nach außen erstreckende ringförmige Struktur ausgebildet ist, die ringförmige Struktur mit einem Rand der zweiten Seitenfläche verbunden ist, und die Energiewandlungskavität durch die gekrümmte Struktur und die zweite Seitenfläche definiert ist; und/oder wobei die piezoelektrische Einheit ferner einen Tragrahmen aufweist, wobei ein Rand der zweiten Seitenfläche über den Tragrahmen mit der Düsenplatte verbunden ist, und die Energiewandlungskavität durch die zweite Seitenfläche, den Tragrahmen und die Düsenplatte definiert ist.
9. Piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 7 , wobei die piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung ein piezoelektrisches Element, eine Membran, einen Tragrahmen, eine Düsenplatte und eine Luftaustrittsplatte umfasst, wobei der Tragrahmen mit einer Energiewandlungskavität versehen ist, die an zwei Seiten davon in der ersten Richtung offen ist; und die Membran und die Düsenplatte jeweils angeordnet sind, um die zwei Seiten der Energiewandlungskavität in der ersten Richtung abzudecken, und mit dem Tragrahmen verbunden sind, die Düsenplatte mit Düsenlöchern versehen ist, das piezoelektrische Element ein erstes piezoelektrisches Element und/oder ein zweites piezoelektrisches Element umfasst, das erste piezoelektrische Element an einer Seite der Membran angeordnet ist, die der Energiewandlungskavität in der ersten Richtung abgewandt ist, das zweite piezoelektrische Element an einer Seite der Düsenplatte angebracht ist, die der Energiewandlungskavität in der ersten Richtung abgewandt ist, das piezoelektrische Element mit einem zentralen Loch versehen ist, die Luftaustrittsplatte beabstandet von der Seite der Düsenplatte in der ersten Richtung angeordnet ist, die der Energiewandlungskavität abgewandt ist, und die Luftaustrittsplatte mit Luftaustrittslöchern versehen ist, die mit den Düsenlöchern in Verbindung stehen.
10. Piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung nach Anspruch 9 , wobei eine Projektion des piezoelektrischen Elements in der ersten Richtung kreisförmig ist, und das zentrale Loch ein rundes Loch ist; das piezoelektrische Element an der Seite der Düsenplatte angebracht ist, die der Energiewandlungskavität in der ersten Richtung abgewandt ist, und eine Projektion jedes der Düsenlöcher in der ersten Richtung innerhalb des zentralen Lochs liegt; eine Abstandsdimension zwischen der Membran und der Düsenplatte in der ersten Richtung als H1 definiert ist, wobei gilt 0,02 mm ≤ H1 ≤ 0,5 mm; eine Abstandsdimension zwischen der Düsenplatte und der Luftaustrittsplatte in der ersten Richtung als H2 definiert ist, wobei gilt 0,1 mm ≤ H2 ≤ 2 mm; jedes der Düsenlöcher ein rundes Loch ist und ein Durchmesser jedes der Düsenlöcher 0,005 mm bis 0,5 mm beträgt; eine Fläche einer Projektion der Düsenplatte in der ersten Richtung als S1 definiert ist, eine Gesamtfläche von Projektionen der Düsenlöcher in der ersten Richtung als S2 definiert ist, und gilt 0,1 % ≤ S2/S1 ≤ 10 %; eine Fläche einer Proj ektion der Luftaustrittsplatte in der ersten Richtung als S3 definiert ist, eine Gesamtfläche von Projektionen der Luftaustrittslöcher in der ersten Richtung als S4 definiert ist, und gilt 1 % ≤ S4/S3 ≤ 20 %.

Description

TECHNISCHES GEBIET Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf das technische Gebiet der piezoelektrischen Vorrichtungen und insbesondere auf eine piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung und ein Wärmeableitungssystem. HINTERGRUND Da die Betriebsgeschwindigkeit und Rechenleistung von elektronischen Vorrichtungen und integrierten Schaltkreischips ständig zunehmen, nimmt auch die Wärmeentwicklung dramatisch zu. Um die von den elektronischen Vorrichtungen erzeugte Wärme zu bewältigen, wurden verschiedene Wärmeableitungsmechanismen wie mechanische Ventilatoren vorgeschlagen. Jedoch sind mit dem anhaltenden Trend zur Miniaturisierung von elektronischen Vorrichtungen herkömmliche Wärmeableitungssysteme, die mechanische Ventilatoren verwenden, nicht mehr anwendbar. In den letzten Jahren haben piezoelektrische Kühlventilatoren zunehmend als neuartige Wärmeableitungstechnologie Aufmerksamkeit erregt. Piezoelektrische Kühlventilatoren nutzen die Biegeschwingungen piezoelektrischer Materialien, um ein Fluid zum Fließen anzutreiben und dadurch Wärmeableitung zu erreichen. Jedoch stehen piezoelektrische Kühlventilatoren auch einer Reihe von Herausforderungen gegenüber, wie der wachsenden Nachfrage nach Wärmeableitung und der Notwendigkeit von Produktminiaturisierung und Verringerung der Dicke der Produkte. Darüber hinaus haben bestehende piezoelektrische Ventilatoren noch Raum für Verbesserungen in Aspekten wie strukturellem Design, Wärmeableitungseffizienz und Zuverlässigkeit und müssen weiter verbessert werden. Zusätzlich haben bestehende Technologien für piezoelektrische Kühlventilatoren auch einige Nachteile. Zum Beispiel erfährt das piezoelektrische Material in piezoelektrischen Kühlventilatoren während des Langzeitbetriebs eine erhebliche Biegeverformung, was leicht Ermüdungsrisse verursachen kann, die zum Produktausfall führen und die Lebensdauer des Produkts verkürzen. KURZDARSTELLUNG Die vorliegende Offenbarung zielt darauf ab, mindestens eines der technischen Probleme im Stand der Technik zu lösen. Ein erster Aspekt der vorliegenden Offenbarung besteht darin, eine piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung und ein Wärmeableitungssystem zu entwerfen, um Miniaturisierung und Verringerung der Dicke zu erreichen. Um das oben genannte Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Offenbarung eine piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung bereit, umfassend: ein Gehäuse, eine zweite Verbindungseinheit und eine piezoelektrische Einheit, wobei:die piezoelektrische Einheit in dem Gehäuse angeordnet ist und durch die zweite Verbindungseinheit mit dem Gehäuse verbunden ist, die piezoelektrische Einheit ein erstes piezoelektrisches Element, eine Membran, einen Tragrahmen und eine Düsenplatte, die in einer ersten Richtung nacheinander verbunden sind, wobei die Düsenplatte mit Düsenlöchern versehen ist, und eine Energiewandlungskavität, die mit den Düsenlöchern in Verbindung steht, durch die Membran, den Tragrahmen und die Düsenplatte definiert ist; unddas Gehäuse einen Gehäusekörper und eine Luftaustrittsplatte umfasst, wobei der Gehäusekörper mit einer ersten Öffnung versehen ist, die in der ersten Richtung der Düsenplatte zugewandt ist, die Luftaustrittsplatte angeordnet ist, um die erste Öffnung abzudecken, die Luftaustrittsplatte mit Luftaustrittslöchern versehen ist, die mit den Düsenlöchern in Verbindung stehen, und der Gehäusekörper ist ferner mit einem Lufteinlass versehen, der mit den Düsenlöchern in Verbindung steht. Verglichen mit der bestehenden Technologie haben die piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung und das Wärmeableitungssystem gemäß den Ausführungsformen des ersten Aspekts der vorliegenden Offenbarung die folgenden Vorteile. Die piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung und das Wärmeableitungssystem gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung haben eine einfache Struktur. Die piezoelektrische Einheit dient als grundlegende Antriebseinheit und umfasst das erste piezoelektrische Element, die Membran, den Tragrahmen und die Düsenplatte. Die piezoelektrische Wärmeableitungsvorrichtung und das Wärmeableitungssystem besitzen nicht die bewegliche Flügelstruktur eines herkömmlichen Ventilators und sind daher leicht zu miniaturisieren und können in einem dünneren elektronischen Produkt verwendet werden. Darüber hinaus sind in der vorliegenden Offenbarung die Düsenlöcher mit den Luftaustrittslöchern verbunden und der Lufteinlass ist mit den Luftaustrittslöchern verbunden, wodurch gute Lufteinlass- und Luftauslasspfade gebildet werden, um den Wärmeableitungseffekt der Wärmeableitungsvorrichtung sicherzustellen und die Wärmeableitungseffizienz zu verbessern. KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN 1 ist eine schematische strukturelle Schnittansicht einer piezoelektrischen Wärmeableitungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform eines ersten Aspekts der vorliegenden Offenbarung;2 ist eine schematische strukturelle Schnittansicht der piezoelektrischen Wärmeableitungsvorrichtung gemäß der ersten Au