CN103702546A - 一种变频器及其散热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变频器及其散热方法。该变频器包括相互扣合的上壳体和下壳体，下壳体中具有容纳空间、并开设有进风口和出风口，容纳空间的沿气流流通路径上形成有散热风道，变频器还包括容纳在容纳空间中的散热器，散热器位于散热风道上，散热器包括多个平行设置的散热片，每相邻两个散热片之间形成间隙，每个散热片的至少一个外表面上设置有多个用于增大散热片散热面积的风槽，每个风槽沿所述外表面水平贯穿且每个风槽的贯穿路径均与散热风道中的气流流向相平行；间隙和风槽用于在气流作用下将散热片上的热量从出风口处排出。本发明提供的该变频器具有良好的散热性能。

Description

一种变频器及其散热方法

技术领域

本发明涉及一种变频器，尤其涉及一种散热性能良好的变频器及其散热方法。

背景技术

变频器是现有技术中常用的电源器件。在变频器中含有大量的功率器件，如母线电容、整流桥、滤波器等等。在对变频器进行结构设计时，要基于各功率器件自身的性能来综合考虑各器件之间的影响、系统的通风散热性能、结构的合理紧凑性以及安装维护等诸多因素，从而得到性能指标最佳的变频器。

但是，现有技术中的各种变频器的散热性能也是影响变频器使用寿命的重要指标。通常因为散热性能较弱而导致变频器中各种电子元器件的可靠性和使用寿命都受到严重的影响。

发明内容

本发明针对现有技术中的变频器散热性能较差的缺陷，提供了一种散热性能良好的变频器及其散热方法。

本发明提供的变频器包括相互扣合的上壳体和下壳体，所述下壳体中具有容纳空间，所述下壳体具有进风口和出风口，所述容纳空间的沿气流流通路径上形成有散热风道，所述变频器还包括容纳在所述容纳空间中的散热器，所述散热器位于所述散热风道上，所述散热器包括多个平行设置的散热片，每相邻两个所述散热片之间形成间隙，每个散热片的至少一个外表面上设置有多个用于增大散热片散热面积的风槽，每个所述风槽沿所述外表面水平贯穿且每个所述风槽的贯穿路径均与所述散热风道中的气流流向相平行；所述间隙和风槽用于在气流作用下将所述散热片上的热量从出风口处排出。

上述的变频器中，所述进风口和所述出风口分别开设在所述下壳体相对应的两侧上。

上述的变频器中，所述散热风道包括沿气流流通路径依次分布的散热区域和排风区域，所述散热器位于散热区域，所述散热区域还包括安装在散热器的下方与所述下壳体的底壁之间的阻挡板，所述阻挡板用于使散热区域中的气流在经过所述散热器的下方时形成紊流。

上述的变频器中，所述阻挡板包括与所述下壳体固定连接的固定部以及沿所述固定部的边缘朝向所述散热器一侧倾斜延伸形成的阻挡部。

上述的变频器中，所述阻挡部倾斜延伸的延伸方向相对所述下壳体的底壁的水平面形成夹角，所述夹角的角度为大于0°小于90°。

上述的变频器中，排风区域位于散热区域和所述出风口之间，所述排风区域的纵截面积大于所述散热器的纵截面积。

上述的变频器中，所述排风区域上设置有用于增加气流流动速度的风机，风机固定在出风口处。

上述的变频器中，所述散热风道中沿所述流通路径上还设置有用于容纳至少一个电容器件的收容区域，所述收容区域位于所述进风口和所述散热区域之间。

上述的变频器中，所述下壳体还包括固定连接在所述下壳体顶部的风道内板，所述风道内板与所述下壳体围成部分所述散热风道，所述风道内板中开设有安装孔，所述安装孔用于卡装所述散热器。

本发明还提供一种散热器的散热方法，包括以下步骤：

S1：将上壳体与下壳体相互扣合，在包括有容纳空间的下壳体的相对两侧上分别开设进风口和出风口，使所述进风口和所述出风口相对设置，使在所述容纳空间中气流的流通路径上形成散热风道；

S2、在所述散热风道中依次安装散热器和风机，所述风机安装在所述出风口处，所述散热器具有多个平行且间隔设置散热片，每相邻两个所述散热片之间形成间隙，所述散热片的至少一外表面上开设有多个沿所述外表面水平贯穿的风槽且每个所述风槽的贯穿路径均与所述散热风道中的气流流向相平行；

S3、打开所述风机，空气从所述进风口进入所述散热风道的散热器上，并经所述间隙和风槽后进入到所述出风口处将热量排出。

实施本发明的有益效果在于：在变频器内部的散热片的表面上开设多个沿所述外表面水平贯穿的风槽且每个所述风槽的贯穿路径均与所述散热风道中的气流流向相平行。由于风槽贯穿整个外表面且平行于气流的流向，此类结构增大了散热面积，使得散热器与冷空气的接触面积增大从而提高了换热速度，增强了散热能力。

进一步地，在散热器的下方倾斜设置一阻挡板，从而实现了对流经散热器的气流增加紊流以便增强散热片与气流的换热系数，从而进一步提高散热器的散热能力。

进一步地，将电容器件置于散热风道中，并使其位于进风口与散热器之间，从而使得气流流经电容器件时对其进行快速的散热。

进一步地，风机处的排风区域的面积也大于散热区域的面积，从而使得风机产生的气流流动面积大于散热翅片的面积，以便其产生的气流中心流沿散热片的更不流动，实现快速的热交换，增大导热效率及粘流系数。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明提供的变频器的较佳实施例的结构示意图；

图2为图1的爆炸图；

图3为图1的剖视图；

图4为图2中散热器的结构示意图；

图5为图4中A处的局部放大图；

图6为图2中下壳体的结构示意图。

具体实施方式

为了克服现有技术中变频器散热效果差引起的变频器内温度过高使内部元器件容易损坏的缺陷，本发明的创新点在于：将变频器内部的散热片的表面开设多个沿所述外表面水平贯穿的风槽且每个所述风槽的贯穿路径均与所述散热风道中的气流流向相平行。由于风槽贯穿整个外表面且平行于气流的流向，这样增大了散热面积，使得散热器与冷空气的接触面积增大从而提高了换热速度，增强了散热能力。此外，风机处的排风区域的面积也大于散热区域的面积，加速了风速在内部的流动，解决了现有技术散热效果差的问题。

参考图1至图3，本发明提供的较佳实施例的变频器。该变频器大致呈长方体形，以其长度方向为横向、高度方向为竖向、宽度方向为纵向。该变频器包括相互扣合的上壳体100和下壳体600以及设于上壳体100与下壳体600围合空间内的第一电路板300及功率器件400。电路板300以螺纹连接、插接等方式安装在功率器件400的顶部。功率器件400包括多个电容器件420以及发热元件410。多个电容器件420固定在发热元件410的部分下表面上，发热元件410中未固定有该多个电容器件420的部分下表面与散热器500相贴合以便将热量热传导至散热器500上。该实施例中，电容器件420为多个，为直流母线电容，其呈圆柱状，多个电容器件420呈矩阵式排列。下壳体600中具有容纳空间670。该下壳体600具有进风口631和出风口660。该容纳空间670中沿气流从进风口631流向出风口660的流通路径上形成有散热风道610。具体地，参考图6并参阅图1至图3，下壳体600呈长方体形，包括一对第一侧壁671、可拆卸地连接在一对第一侧壁671的底部之间的底壁620以及连接在一对第一侧壁671的同一侧端部之间的第二侧壁630，同时，第二侧壁630也与底壁620连接。在本实施例中的可拆卸地连接主要包括卡合、螺纹连接等连接方式。优选地，该一对第一侧壁671与底壁620相互垂直连接，同样地，该一对第一侧壁671与第二侧壁630之间相互垂直连接。该底壁620、一对第一侧壁671以及第二侧壁630围合成带有开口部（未标号）的一容纳空间670。该开口部用作散热风道610的出风口660。该第二侧壁630与开口部相对设置。在第二侧壁630上开设进风口631。进风口631与散热风道610相连通。进风口631与出风口660相对设置。在本实施例中，多个电容器件420容纳于所述容纳空间670中，以便于该多个电容器件420进行散热。

参考图4以及图5，在本实施例中，该变频器还包括散热器500，该散热器500容纳在该容纳空间670中。该变频器500位于该散热风道610上。散热器500呈立方体状，包括安装座510以及固定连接在安装座510下表面（按图示方位的上、下、左、右）上的多个散热片520。安装座510大致呈平板状，安装座510的上表面开设有多个用于与功率器件400相连接的通孔（未标号）。安装座510通过与功率器件400的发热元件410相连接以实现散热器500容纳空间670中的固定。多个散热片520平行设置在安装座510上。每个散热片520沿从进风口631到出风口660的方向延伸。每两个相邻的散热片520之间形成有间隙。每个散热片520的至少一个表面上设有多个用于增加散热片520的散热面积的风槽5203，每个风槽5203沿散热片520的外表面水平贯穿且每个所述风槽5203的贯穿路径均与所述散热风道610中的气流流向相平行。所述间隙和风槽5203用于在气流作用下将所述散热片520上的热量从出风口660处排出。优选地，在每个散热片520的两个表面上开设多对该风槽5203，每对风槽5203均沿散热片520的相应的外表面上沿相对方向凹陷形成。每个风槽5203凹陷的深度可根据需增大的散热面积而定。在散热片520的至少一外表面上开设多个沿所述外表面水平贯穿的风槽5203且每个所述风槽5203的贯穿路径均与所述散热风道610中的气流流向相平行，由于风槽5203贯穿整个外表面且平行于气流的流向，设计成此类结构可以增大散热面积，使得散热器500与冷空气的接触面积增大从而提高了换热速度，增强了散热能力。该多个风槽5203沿竖直方向平行排列在散热片520的每一表面上，且间隔设置。优选地，多个风槽5203采用等间距设置。这种等间距设置的结构可以使得散热片520上的各个位置散热均匀。

参考图3及图6中，该散热风道610包括沿气流的流通路径依次分布的散热区域650和排风区域（未标号）。其中，散热器500位于散热区域650中。散热区域650还包括安装在散热器500与下壳体600的底壁620之间的阻挡板700。阻挡板700用于使散热区域650中的气流在经过所述散热器500的下方时形成紊流。该阻挡板700与散热器500之间相隔一定距离以形成供气流流通的间隙。所述阻挡板700包括与所述下壳体600的底壁固定连接的固定部701以及沿所述固定部的边缘朝向靠近散热器500一侧倾斜延伸形成的阻挡部702。在本实施例中，固定部701以螺纹连接的方式固定安装在下壳体600的底壁620上。该固定部701呈平板状，沿纵向延伸至贯穿整个底壁620，且与底壁620平行设置。阻挡部702沿固定部701的边缘朝向散热器500的一侧倾斜延伸，该阻挡部702的延伸方向相对底壁620的水平面构成一夹角，该夹角的角度为大于0°但小于90°，优选为30°到60°，以增加紊流的强度。

排风区域位于散热区域650和出风口660之间。排风区域的纵截面积大于所述散热器500的纵截面积。排风区域上设置有用于增加散热风道610中的气流流动速度的风机800，风机800通过风机盖810固定在出风口660处。风机盖810以螺纹连接的方式固定在下壳体600的开口部上，从而防止风机800的脱出。为了使散热风道610中的带有热量的空气迅速流出，较佳将风机盖810设计成栅条状，形成多个供带有热量的空气流出的出口。变频器散热时，该风机800从进风口631处吸入冷空气使冷空气沿散热风道610中流动，流经散热器500后带走散热器500的热量，然后由出风口处流出。排风区域即在风机800的作用下产生的气流流动的面积，因此，排风区域的纵截面积大于所述散热片520的纵截面积也可以理解为风机800的高度大于散热片520的高度。此类结构中，风机800产生的气流流动面积大于散热片520的散热面积，从而使得风机800产生的冷空气流的中心流流经散热片520的根部以形成热交换，从而增大导热效率，实现高效的换热。

参考图6，所述散热风道610中沿所述流通路径上还设置有用于容纳至少一个电容器件420的收容区域640，所述收容区域640位于所述进风口631和所述散热区域650之间。容纳空间670设计成此类结构便于在组装时使电容器件420位于进风口631之后、散热器500之前，从而实现电容器件420的散热。在本实施例中，在收容区域640中固定设置有与电容器件420数量相同的、用于卡装所述电容器件420的安装架641，每个安装架641对应安装一个电容器件420，且形状与电容器件420的形状相适配。该多个安装架641相互之间通过焊接、粘接等方式连接成一个整体，再将该整体以焊接、粘接等方式固定在下壳体600上。采用此类结构，可以使多个电容器件420相互分隔开并稳定地容纳在收容区域640中。

在本实施例中，在下壳体600的顶部与散热区域650相对应的位置处设置有风道内板651，该风道内板651以焊接、粘接等方式固定在下壳体600上。该风道内板651与下壳体600围成部分散热风道610。风道内板651上开设有安装孔652，该安装孔652用于卡装该散热器500，具体将安装座510卡装在该安装孔652中，从而使散热器500稳定地容纳在该散热区域650中，较佳为悬置在散热区域650中。为了实现卡装，该安装孔652与安装座510的形状相适配。

在本实施例中，上壳体100包括本体130、与该本体130螺纹连接的上盖120以及插装在本体130顶部的并与电路板300连接的操作界面110。此类结构中，通过操作界面实现人机交互信息的输入与输出，方便对变频器参数的调整。

本发明还提供了一种该散热器的散热方法，包括以下步骤：

S1：将上壳体100与下壳体600相互扣合，两者扣合形成的围合空间中安装电路板300和功率器件400。在包括有容纳空间670的下壳体600的对应侧壁上开设进风口631和出风口660，使所述进风口631和所述出风口660相对应设置，使在所述容纳空间670的气流流通路径上形成散热风道610；

S2、在所述散热风道610中依次安装散热器500和风机800，所述风机800安装在所述出风口660处。风机800安装处形成排风区域，使该排风区域的纵截面积大于散热器500的纵截面积。所述散热器500具有多个平行且间隔设置散热片520，所述散热片520的至少一外表面上开设多个沿所述外表面水平贯穿的风槽5203且每个所述风槽5203的贯穿路径均与所述散热风道610中的气流流向相平行。

S3、打开所述风机800，将外部环境中的冷空气从进风口631抽入到散热风道610中并形成气流，冷空气流首先流经容纳在散热风道610的收容区域640中的多个电容器件420，并与此类电容器件420进行热交换，将热量带入冷空气流中；再流入散热区域650中，与该容纳在该散热区域650中的散热器500进行热交换，此时，冷空气流与每个散热片520进行热交换，并经每相邻两散热片520之间的间隙和每一风槽503后进入到所述出风口660处将热量排出。

由于散热片520的表面上有多个与散热风道610中的气流流向相平行的风槽5203，从而增加了散热片520与冷空气的接触面积，提高了散热能力。同时该散热器500的下方还设置有阻挡板700，从而使得冷空气流在流经散热器500的下方时出现紊流，进一步增强了散热器500的热交换能力，提高散热器500的散热能力。最终，散热风道610中的气流带着热交换时产生的热量经出风口660流出。

综上所述，在变频器内部的散热片的表面上开设多个沿所述外表面水平贯穿的风槽且每个所述风槽的贯穿路径均与所述散热风道中的气流流向相平行。由于风槽贯穿整个外表面且平行于气流的流向，这样增大了散热面积，使得散热器与冷空气的接触面积增大从而提高了换热速度，增强了散热能力。进一步地，在散热器的下方倾斜设置一阻挡板，从而实现了对流经散热器的气流增加紊流以便增强散热片与气流的换热系数，从而进一步提高散热器的散热能力。将电容器件置于散热风道中，并使其位于进风口与散热器之间，从而使得气流流经电容器件时对其进行快速的散热。风机处的排风区域的面积也大于散热区域的面积，从而使得风机产生的气流流动面积大于散热器的面积，以便其产生的气流中心流沿散热片的根部流动，实现快速的热交换，增大导热效率及粘流系数。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种变频器，包括相互扣合的上壳体（100）和下壳体（600），所述下壳体（600）中具有容纳空间（670），所述下壳体（600）开设有进风口（631）和出风口（660），所述容纳空间（670）沿气流的流通路径上形成有散热风道（610），所述散热器（500）位于所述散热风道（610）上；所述变频器还包括容纳在所述容纳空间（670）中的散热器（500），所述散热器（500）包括多个平行设置的散热片（520），每相邻两个所述散热片（520）之间形成间隙，其特征在于，每个散热片（520）的至少一个外表面上设置有多个用于增大所述散热片（520）散热面积的风槽（5203），每个所述风槽（5203）沿所述外表面水平贯穿且每个所述风槽（5203）的贯穿路径均与所述散热风道（610）中的气流流向相平行；所述间隙和风槽（5203）用于在气流作用下将所述散热片（520）上的热量从出风口（660）处排出。

2.根据权利要求1所述的变频器，其特征在于，所述进风口（631）和所述出风口（660）分别开设在所述下壳体（600）相对应的两侧上。

3.根据权利要求2所述的变频器，其特征在于，所述散热风道（610）包括沿所述流通路径依次分布的散热区域（650）和排风区域，所述散热器（500）位于所述散热区域（650），所述散热区域（650）还包括安装在散热器（500）下方与所述下壳体（600）的底壁（620）之间的阻挡板（700），所述阻挡板（700）用于使散热区域（650）中的气流在经过所述散热器（500）的下方时形成紊流。

4.根据权利要求3所述的变频器，其特征在于，所述阻挡板（700）包括与所述下壳体（600）固定连接的固定部（701）以及沿所述固定部（701）的边缘朝向所述散热器（500）一侧倾斜延伸形成的阻挡部（702）。

5.根据权利要求4所述的变频器，其特征在于，所述阻挡部（702）倾斜延伸的延伸方向相对所述下壳体（600）的底壁（620）的水平面形成夹角，所述夹角的角度为大于0°小于90°。

6.根据权利要求5所述的变频器，其特征在于，所述排风区域位于散热区域（650）和所述出风口（660）之间，所述排风区域的纵截面积大于所述散热器（500）的纵截面积。

7.根据权利要求6所述的变频器，其特征在于，所述排风区域上设置有用于增加所述散热风道（610）中的气流流动速度的风机（800），所述风机（800）固定在所述出风口（660）处。

8.根据权利要求7所述的变频器，其特征在于，所述散热风道（610）中沿所述流通路径上还设置有用于容纳至少一个电容器件（420）的收容区域（640），所述收容区域（640）位于所述进风口（631）和所述散热区域（650）之间。

9.根据权利要求8所述的变频器，其特征在于，所述下壳体（600）还包括固定连接在所述下壳体（600）顶部的风道内板（651），所述风道内板（651）与所述下壳体（600）围成部分所述散热风道（610），所述风道内板（651）中开设有安装孔（652），所述安装孔（652）用于卡装所述散热器（500）。

10.一种散热器的散热方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将上壳体（100）与下壳体（600）相互扣合，在具有容纳空间（670）的下壳体（600）的相对两侧上分别开设有进风口（631）和出风口（660），使所述进风口（631）和所述出风口（660）相对设置，使在所述容纳空间（670）中气流的流通路径上形成散热风道（610）；

S2、在所述散热风道中依次安装散热器（500）和风机（800），所述风机（800）安装在所述出风口（660）处，所述散热器（500）具有多个平行且间隔设置的散热片（520），每相邻两个所述散热片（520）之间形成间隙，所述散热片（520）的至少一外表面上开设有多个沿所述散热片（520）的外表面水平贯穿的风槽（5203）且每个所述风槽（5203）的贯穿路径均与所述散热风道（610）中的气流流向相平行；

S3、打开所述风机（800），空气从所述进风口（631）进入所述散热风道（610）的散热器（500）上，并流经所述间隙和风槽（5203）后进入到所述出风口（660）处将热量排出。

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