一种计算设备及其硬盘安装框架的制作方法

1.本技术实施例涉及计算设备结构部件技术领域，尤其涉及一种计算设备及其硬盘安装框架。


背景技术：

2.随着计算设备的算力不断增长，对散热能力的要求越来越高。以高密服务器为例，散热效果直接影响设备运行的稳定性和可靠性。基于风冷进行散热的服务器，通常采用前置硬盘侧进风，外部空气进入机箱内部与cpu等发热器件换热后，从机箱尾部排出。服务器的散热能力由风道设计和风扇功率两个主要因素决定，其中，通过优化进风侧的风道设计改善服务硬盘散热能力已成为重点研发方向。
3.现有一种典型的前置硬盘背板竖放实现方案，在硬盘背板的板体上开孔，作为增加进风量的风道。然而，硬盘背板的板体强度需要支持硬盘插拨操作，受板体插拨应力的限制，硬盘背板的开孔面积不能过大，无法基于增加进风量的方式有效提升散热能力。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了一种计算设备及其硬盘安装框架，通过结构部件的优化，在满足硬盘可靠组装要求的基础上，能够通过增加风量的方式提升散热能力。
5.本技术实施例第一方面提供了一种硬盘安装框架，用于风冷散热计算设备的硬盘，该硬盘安装框架包括框体和连接器模组，该柜体上设置有连接器插装口、过风开口和安装部；其中，连接器插装口用于安装连接器模组，以适配连接待组装硬盘，组装固定硬盘的同时进行信号传输；过风开口沿第一方向贯通开设在框体上，这里的第一方向为与框体的迎风面相交的方向，以供气流通过；该框体可通过安装部固定在计算设备机箱中，基于该框体的良好承载能力，可开设通流面积能够满足散热风量需求的过风开口，以此构建提升散热能力的风道；本方案提供的框体能够适应于较高插拨应力的应用场景，对于通过背板pcb插拨组装的硬盘，可替代硬盘背板，同时能够兼具良好的承载性能和过风能力。
6.另外，应用本方案，基于计算设备散热能力的提升，在cpu功耗逐代增加的前提下，计算设备得以具有迭代能力，算力密度的进一步增加，为产品竞争力提供了技术保障。
7.示例性的，该框体的本体可以根据需要采用具有一定刚度和强度的材料制成，以在插拔受力时抵抗变形并保持良好的承载能力，同时具有良好的传热能力，辅助提升散热效果，例如但不限于采用铝制材料等金属框体。
8.基于第一方面，本技术实施例还提供了第一方面的第一种实施方式：该连接器插装口设置为多个，且沿第二方向间隔设置；过风开口包括设置在相邻两个连接器插装口之间的第一过风开口；这里，第二方向与第一方向不同，具体来说为框体的迎风面内的一个方向。一方面，通过框体上的第一过风开口可增大进气风量，有效提升整机散热能力；同时，硬盘的两侧表面均可与散热气流接触换热，对于硬盘提供了良好的散热效果。
9.在具体应用中，该第一过风开口与相邻一侧的连接器插装口相连通，可在一定程
度上减少框架实体结构增大通风面积。
10.示例性的，连接器插装口可以为沿第一方向贯通开设，也可以为盲插口形态。
11.基于第一方面的第一种实施方式，本技术实施例还提供了第一方面的第二种实施方式：该过风开口还包括第二过风开口；沿第三方向，该第二过风开口设置在连接器插装口和第一过风开口的相邻侧，其中，第三方向与第一方向和第二方向不同，为框体的迎风面内的另一个方向。如此设置，辅以配置在上方的第二过风开口，可进一步增大进气风量，以适应不同应用场景的散热需求。
12.示例性的，该第二过风开口可以设置为多个，且沿第二方向顺次设置，合理兼顾承载能力的散热能力。
13.基于第一方面的第一种实施方式，或第一方面的第二种实施方式，本技术实施例还提供了第一方面的第三种实施方式：多个连接器插装口包括沿第二方向间隔设置的多组，过风开口还包括第三过风开口，第三过风开口设置在相邻两组连接器插装口之间。如此设置，多个第三过风开口位于两组连接器插装口之间，以进一步增加过风流量，结构简单可靠；进一步地，第三过风开口设置为多个，且阵列布置在相邻两组连接器插装口之间，这样，基于阵列排布形成的镂空结构增加框体自体承载强度，同时提供更大的通流面积。
14.基于第一方面，或第一方面的第一种实施方式，或第一方面的第二种实施方式，本技术实施例还提供了第一方面的第四种实施方式：连接器模组包括连接器外罩和接线端子，以及第一连接接口和第二连接接口；该连接器外罩固定设置在框体上，该接线端子用于硬盘侧接头对接适配；这里，第一连接接口和第二连接接口分别与接线端子信号连接；其中，第一连接接口用于传输高速信号，第二连接接口用于传输低速信号和/或电源信号。这样，基于连接器外罩集成连接器模组，并可通过第一连接接口和第二连接接口及相应线缆分别实现高速信号的传输及低速信号和电源信号的传输，相较于通过硬板背板建立信号连通关系，在合理控制制造成本的基础上，可有效降低信号损耗，满足高速信号的传输性能需求。
15.基于第一方面，或第一方面的第一种实施方式，或第一方面的第二种实施方式，本技术实施例还提供了第一方面的第五种实施方式：连接器插装口的内壁面上设置有限位凹部，限位凹部用于与连接器模组相适配，且至少连接器模组的接头端子插装在限位凹部内。如此设置，基于限位凹部的约束作用，连接器模组的接头端子可在硬盘插拨操作时保持稳定姿态，可避免接端子晃动或变形影响硬盘组装关系的可靠性。
16.在实际应用中，连接器插装口的在第三方向上相对的两个内壁面上均设置限位凹部，两个限位凹部沿第一方向延伸形成。具体地，两个限位凹部可分别连接器模组的硬盘连接器母头端子相适配，具体地，硬盘连接器母头端子的在第三方向上的两侧端沿，分别置于相应侧的限位凹部中，由此建立可靠的约束定位。
17.在其他应用中，限位凹部还也可以配置在连接器插装口的其他侧内壁上，只要能够形成对接头端子的限位而避免插拨作用力的影响均可。
18.本技术实施例第二方面提供了一种计算设备，包括机箱和设置在机箱内的多个硬盘，该硬盘采用如前所述的硬盘安装框架设置在机箱内，以及兼顾自体承载能力及通流面积。
19.基于第二方面，本技术实施例还提供了第二方面的第一种实施方式：该连接器模
组可通过线缆进行信号传输。
20.示例性的，连接器模组上的信号传输接口可以包括高速信号接口、低速信号接口和电源信号接口；具体地，高速信号接口基于配置有第一连接器的高速线缆，与主板上的适配连接器传输连接，高速线缆的一端通过连接器外罩的出线开口连接至硬盘连接器母头端子，另一端与第一连接器连接；这里，基于高速线缆进行信号传输可避免硬盘背板的损耗，得高速信号支持能力更强。其中，低速信号接口和电源信号接口可以基于第二连接器构建，该第二连接器可以通过相邻位置处的电路板与主板连接，以利用空间内电路板实现低速信号和电源信号的传输，结构简单易于实现。
21.这样，硬盘与连接器模组之间的插拨连接，实现了无硬盘背板建立硬盘信号连接。
22.在具体应用中，该计算设备可以为计算机、服务器、边缘设备等产品类型。
23.基于第二方面的第一种实施方式，本技术实施例还提供了第二方面的第二种实施方式：该连接器外罩上设置有两个安装座，沿第二方向，两个安装座分别配置在连接器外罩的两侧，且两者在第三方向上交错布置，以与框体建立结构简单连接可靠固定关系；在具体应用中，每个安装座上开设有安装孔，通过螺纹紧固件将连接器外罩与框体固定。
24.在其他具体应用中，连接器外罩上的安装座也可以采用卡合适配结构与框体相连，基于两者间的可拆卸连接关系，可方便后续运维操作。
附图说明
25.图1为本技术实施例提供的一种硬盘安装框架的使用状态示意图；
26.图2为图1中所示框体的结构示意图；
27.图3为图2中的a向视图；
28.图4为本技术实施例提供的一种连接器模组的示意图；
29.图5为图4中所示连接器模组的另一角度示意图；
30.图6本技术实施例提供的各连接器模组与框体的装配关系示意图；
31.图7为图6的b向视图；
32.图8为本技术实施例提供的另一种硬盘安装框架的装配关系示意图；
33.图9为图8中所示框体的结构示意图；
34.图10为图9中的c向视图；
35.图11为本技术实施例提供的另一种连接器模组的示意图；
36.图12为图11中所示连接器模组的组装关系示意图。
具体实施方式
37.本技术实施例提供了一种免背板增强散热能力的实现方案，以框体作为硬盘组装承载构件，替代硬盘安装背板，可提供满足散热风量要求的通流面积。
38.针对采用风冷散热的计算设备，特别是集群或高密服务器，硬盘接入量较大，相应地，硬盘背板需要承受更大插拨应力的挑战，并且集群或高密服务器的散热需求也随之提高。本方案提供的硬盘安装框架可固定设置在机箱上，用于该计算设备机箱内部硬盘的组装固定。该安装框架包括连接器插装口、过风开口和安装部，其中，连接器插装口用于安装适配待组装硬盘的连接器模组，以实现硬盘的插拨连接，组装固定硬盘的同时进行信号传
输。其中，该过风开口沿第一方向贯通开设在框体上，以供气流通过。基于该框体的良好承载能力，可开设通流面积能够满足散热风量需求的过风开口，以此构建提升散热能力的风道；与此同时，能够满足较高插拨应力的应用场景，例如但不限于，通过背板pcb(printed circuit board，印制电路板)插拨组装的硬盘，应用本方案提供的硬盘安装框架方案，可替代硬盘背板，减少信号损耗，兼具良好的承载性能和过风能力。
39.此外，基于计算设备散热能力的提升，在cpu功耗逐代增加的前提下，计算设备得以具有迭代能力，算力密度进一步增加，从而为产品竞争力提供了技术保障。
40.为了更好地理解本技术的技术方案和技术效果，下面结合附图对具体的实施例进行详细描述。请参见图1、图2和图3，其中，图1为本技术实施例提供的一种硬盘安装框架的应用状态示意图，图2为图1中所示框体的结构示意图，图3为图2中的a向视图。
41.该框体10包括连接器插装口11、第一过风开口12和第二过风开口13，三者均沿第一方向x贯通开设。如图1所示，框体10可固定设置在机箱20上，图中仅示出了机箱20的底板，以清楚示意的主体结构及连接关系。本实施方案中，该框体10用于插拨安装硬盘(图中未示出)，基于框体10的结构承载能力，第一过风开口12和第二过风开口13的通流面积可根据需要配置，以合理提升前侧风道的进风量。换言之，在框体10的迎风面内，第一过风开口12和第二过风开口13可开设较大尺寸，同时能够承受硬盘插拨产生的应力。
42.这里，定义“第一方向x”为空间内与框体10的迎风面相交的方向，以前侧进风、后侧出风的服务器机箱20为例，“第一方向x”即为沿前后延伸形成的方向；同时，定义“第二方向y”和“第三方向z”，分别为位于框体10的迎风面内的两个方向，以面向机箱前侧的视角为基准，“第二方向y”为沿左右延伸形成的方向，“第三方向z”为沿上下延伸形成的方向。应当理解，上述方位词的使用对于本技术请求保护的硬盘安装框架并未构成实质性限制。
43.本实施方案中，沿第二方向y，多个连接器插装口11间隔设置，相邻两个连接器插装口11之间分别设置第一过风开口12；沿第三方向z，多个第二过风开口13位于连接器插装口11和第一过风开口12的上方，且沿第二方向y顺次设置。在其他具体实现中，第二过风开口13也可以配置在与连接器插装口11和第一过风开口12的z向相邻侧的下方。
44.其中，每个连接器插装口11中可固定设置有连接器模组30，以用于插装硬盘。请一并参见图4和图5，其中，图4为本技术实施例提供的一种连接器模组的示意图，图5为图4中所示连接器模组的另一角度示意图。
45.该连接器模组30包括连接器外罩31，该连接器外罩31上固定设置有接线端子，也即用于硬盘侧接头适配的硬盘连接器母头端子32，通过螺纹紧固件可将连接器外罩31固定在框体10上。
46.其中，每个连接器插装口11旁侧的框体10本体上，对应开设有两个第一安装孔111，如图3所示，沿第二方向y，两个安装孔111分别配置在相应连接器插装口11的两侧，且两者在第三方向z上交错布置。相应地，连接器外罩31上设置有两个安装座311，结合图4和图5所示，沿第二方向y，两个安装座311分别配置在连接器外罩31的两侧，且两者同样在第三方向z上交错布置。每个安装座311上开设有第二安装孔3111。
47.组装时，连接器模组30插装于连接器插装口11中，连接器外罩31上的第二安装孔3111与框体10上的第一安装孔111对中后，即可利用螺纹紧固件将连接器外罩31与框体10固定。由此，可将各连接器模组30依次固定在框体10上。
48.可以理解的是，在其他具体实现中，连接器模组30也可以采用卡合结构与框体10进行组装，同样能够建立可拆卸的连接关系，方便后续运维操作。
49.此外，各连接器模组30的连接器外罩也可以为一体成型，整体组装固定在框体10上，具有更好的承载强度，满足插拨应力要求。
50.请一并参见图6，该图示出了各连接器模组30与框体10的装配关系示意图。组装完成后，连接器外罩31位于框体10的一侧，硬盘连接器母头端子32的插拨接口位于框体10另一侧，以与配置在硬盘上的硬盘连接器公头端子对接适配。同时，本实施方案中，连接器模组30上还设置有信号传输接口，以通过线缆实现相应的连接。具体地，连接器模组30上的信号传输接口可以包括第一连接接口和第二连接接口，其中第一连接接口为高速信号接口，第二连接接口为低速信号接口和电源信号接口。
51.这里，连接器插装口11沿第一方向x贯通开设在框体10上，对于连接器插装口11用于插装连接器模组30的匹配功能，该连接器插装口也可以采用非贯通的结构配置(图中未示出)。也就是说，在其他具体实现中，该连接器插装口可以为盲插口形态，连接器模组30组装后，硬盘连接器母头端子32的插拨接口位于与连接器外罩31位于框体10的同侧。需要说明的是，相较于连接器外罩31和硬盘连接器母头端子32的插拨接口，分别位于框体10两侧的实施方案，图6所示结构配置更加方便进行硬盘插拨操作，以及信号线缆的走线布置。
52.再如图1所示，其中，高速信号接口基于配置有第一连接器33的高速线缆34，与服务器主板(图中未示出)上的适配连接器传输连接，高速线缆34的一端通过连接器外罩31的出线开口312连接至硬盘连接器母头端子32，也即硬盘连接器母头端子32的第一连接接口，高速线缆34的另一端与第一连接器33连接；每个连接器模组通过一根高速线缆34连接至该第一连接器33，该高速线缆34包括多个线芯，例如但不限于通信用差分线等线芯；这里，基于相同制造成本，采用高速线缆进行信号传输可获得良好的信号传输能力，相较于硬盘背板的损耗，可使得高速信号支持能力更强；例如但不限于，该第一连接器33可以连接至主板的xcede连接器，符合pcie5.0设备对si(signal integrality，信号完整性)的趋势性要求。其中，低速信号接口和电源信号接口可以基于第二连接器35构建，该第二连接器35可以通过相邻位置处的电路板与服务器主板连接，以利用空间内电路板实现低速信号和电源信号的传输，结构简单易于实现，例如但不限于，该第二连接器可以通过风扇板(图中未示出)建立低速信号和/或电源信号的传输连接。
53.这样，硬盘与连接器模组30之间的插拨连接，实现了无硬盘背板建立硬盘信号连接。当然，在其他具体实现中，第二连接器35可以通过线缆与服务器主板实现低速信号和电源信号的传输，相较于通过电路板进行相应连接的方式，可减小信号损耗，同样地，每个连接器模组通过一根低速电源线缆(图中未示出)连接至主板，低速电源线缆包括多个线芯34连接，例如但不限于，用于复位、在位、时钟、识别及数据传输，以及5伏、12伏电源线等线芯。
54.同时，设置在相邻两个连接器插装口11之间的第一过风开口12，可在相邻两个硬盘之间形成散热气流风道。请一并参见图7，该图为图6的b向视图。
55.基于框体10上的第一过风开口12，可增大进气风量，有效提升整机散热能力；同时，硬盘的两侧表面均可与散热气流接触换热，对于硬盘提供了良好的散热效果。另外，辅以配置在上方的第二过风开口13，可进一步增大进气风量。
56.需要说明的是，第二过风开口13的开口尺寸可根据实际机箱高度进行确定，而非
局限于图中所示的尺寸比例。在其他具体实现中，对于小尺寸机箱，也可以采用不配置第二过风开口的框体，也就是说，框体上仅开设位于相邻两个连接器插装口之间的第一过风开口。
57.进一步地，为了提高硬盘插拨操作的稳定性，本实施方案中，连接器插装口11的在第三方向z上相对的两个内壁面上，分别设置有限位凹部112；请一并参见图3、图4、图5和图6。
58.其中，两个限位凹部112沿第一方向延伸形成，且与相应连接器模组30的硬盘连接器母头端子32相适配。具体地，硬盘连接器母头端子32的在第三方向z上的两侧端沿321，分别置于相应侧的限位凹部112中，并在限位凹部112的约束下保持稳定的姿态。插拨操作时，可避免硬盘连接器母头端子32晃动或变形，影响硬盘组装关系的可靠性。在其他具体实现中，连接器外罩的本体也可部分插装置于限位凹部中，同样可在限位凹部的约束下保持稳定的姿态。
59.当然，在其他具体实现中，限位凹部112也可以配置在连接器插装口11的另一侧壁上(图中未示出)，只要能够形成对硬盘连接器母头端子32的限位，达成避免插拨作用力的影响均可。
60.为了充分利用框体10的迎风面提高散热气流的过风量，本实施方案中，第一过风开口12与相邻一侧的连接器插装口11连通，与其连通的连接器插装口11另一侧为框体10的本体结构。在具体实现中，整体可以呈镂空状框架结构，在满足承载强度要求的基础上，增大实际通流面积。这里，框体10可以采用具有一定刚度和强度的材料制成，得以在插拔受力时抵抗变形并保持良好的承载能力，例如但不限于采用铝制框体。
61.对于框体10与机箱之间的可靠固定，本实施方案中的框体10包括第一安装部14和第二安装部15，沿第三方向z，第一安装部14和第二安装部15分别位于框体10的两侧边沿。再如图1和图2所示，其中，第一安装部14用于与机箱20的底板固定连接，第二安装部15用于与机箱20的顶板(图中未示出)固定连接，且两者均为沿第二方向y间隔设置的多个。
62.这里，第一安装部14和第二安装部15与机箱之间的固定连接，包括相应安装部通过螺纹紧固件直接固定在机箱上情形，还包括相应安装部通过过渡连接构件或结构(图中未示出)间接固定在机箱上的情形。
63.在具体实现中，第一安装部14和第二安装部15的设置数量，需要满足框体10的可靠固定。在其他具体实现中，还可以采用仅配置第一安装部14的方式，将框体10固定在机箱上的实现方案。
64.前述实施例所描述的框体10，其连接器插装口11沿第二方向y依次间隔设置，换言之，多个硬盘组装后大致呈等间距布置。在其他具体实现中，框体10也可采用其他排列方式布置连接器插装口。请一并参见图8、图9和图10，其中，本技术实施例提供的另一种硬盘安装框架的装配关系示意图，图9为图8中所示框体的结构示意图，图10为图9中的c向视图。为了清楚示明本实施方案与前述实施例的区别或联系，相同功能的构成或结构在图中以相同标记进行示意。
65.本实施方案中，框体10a包括连接器插装口11、第一过风开口12、第二过风开口13和第三过风开口16，且三者均沿第一方向x贯通开设。
66.图中所示，四个连接器插装口11分为两组，且沿第二方向y分别位于框体10a的两
侧。如图所示，第一过风开口12位于每侧的两个连接器插装口11之间，多个第三过风开口16位于两组连接器插装口11之间，以进一步增加过风流量。沿第三方向z，多个第二过风开口13位于连接器插装口11、第一过风开口12和第三过风开口16的上方，且沿第二方向依次间隔设置。
67.其中，多个第三过风开口16阵列排布在两组连接器插装口11之间，通过阵列排布形成的镂空结构增加框体10a自体承载强度，同时提供了更大的通流面积，并且通流孔聚集可以进一步减小风阻，提高进风量，满足高密以及集群服务器的散热需求。可以理解的是，第三过风开口16的排布方式可以根据总体设计要求进行确定，而非局限于图中所示的结构形式。
68.在其他具体实现中，多个连接器插装口11可以分别其他复数组，且每组连接器插装口11也可以为其他复数个。每组中相邻的两个连接器插装口11之间设置有第一过风开口12，且该第一过风开口12可以与邻接的连接器插装口11相连通；同时，沿第二方向y，相邻两组第三过风开口16之间开设有第三过风开口16，以满足不同应用场景的使用需要。
69.本实施方案中，框体10a的其他构成及连接关系与前述实施例相同，故不再赘述。
70.另外，各连接器模组30通过高速线缆34进行高速信号传输，为了保证机箱内有序布线，连接器模组可以提供相应的结构布置。请一并参见图11和图12，其中，图11为本技术实施例提供的另一种连接器模组的示意图，图12为图11中所示连接器模组的组装关系示意图。为了清楚示明本实施方案与前述实施例的区别或联系，相同功能的构成或结构在图中以相同标记进行示意。
71.本实施方案中，连接器模组30a的连接器外罩31a包括遮挡部313，该遮挡部313位于连接器外罩31a的出线开口312旁侧，且配置在沿第一方向x远离安装座311的位置处；也就是说，遮挡部313与安装座311之间具有间距，以连接器模组30a组装在框体10上后形成对高速线缆34的约束。这样，相应走线得以有序布置。
72.进一步地，为了避免该遮挡部313产生影响散热气流的风阻，本实施方案中，遮挡部313上开设有沿第一方向x贯通的开口3131，以便气流通过。在约束线缆布置的同时，能够规避产生不必要的风阻，为整体散热性能的提升提供技术保障。
73.前述实施例所描述的硬盘安装框架，可广泛应用于风冷高密计算设备的硬盘固定，特别是用于位于散热风道路径上的硬盘的组装固定，以及兼顾承载能力及通流面积，例如但不限于，超级计算机、hpc(high performance computing，高性能计算机群),密集计算型服务器等应用场景。
74.本技术实施例还提供了一种计算设备，该计算设备包括机箱和设置在机箱内的多个硬盘，至少一个硬盘采用图1至图12描述的框体及其关联连接结构。这里，该计算设备为风冷散热设备。
75.在具体应用中，该计算设备可以为前述服务器，也可以为向企业或服务提供商核心网络提供入口点的包括电路板的边缘设备(edge device)，例如但不限于，路由器、路由交换机、iad(综合接入设备，integrated access device)、多路复用器，以及各种城域网(man)和广域网(wan)接入设备。此外，计算设备也可以为个人电脑(personal computer，pc)。
76.应当理解，相应计算设备的其他功能构成非本技术的核心发明点所在，且上述功
能构成可以采用现有技术实现，故本文不再赘述。
77.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。