CN1040726A - 变换设备 - Google Patents

Abstract

一种高可靠的变换设备，它能有效地冷却变换设备的主电路部分和逻辑部分，并降低从主电路部分到逻辑部分的电磁干扰以防止逻辑部分的误动作。它还能有效地冷却平滑电容器，以延长平滑电容器的寿命。

Description

本发明涉及一种变换设备，该变换设备在机箱中具有一个成为热源的主电路部分、一个逻辑部分以及低热阻元件，例如，平滑电容器;更具体地说，涉及一种适合于改进封闭或全封闭结构可靠性的实际安装结构。

变换设备通常由一主电路部分和一逻辑部分所构成。在一般的变换设备中，如同以前在第61-153499号日本实用新型登记公开中所披露的那样，主电路部分和逻辑部分是包含在唯一的一个机箱内的。为了实现用空气冷却，产生大量热的主电路部分直接安装在散热片上。逻辑部分虽然只产生极少的热，但对热的抵抗能力却较差，因此需要降低周围的空气温度。在逻辑部分和主电路部分装在一个机箱内的场合下，环绕着逻辑部分的空气被主电路部分散发出的大量的热所加热，导致逻辑部分温度上升。为了阻止逻辑部分的温度上升到超过它的允许温度，主电路部分设置有大尺寸的散热片或安装有冷却风扇，从而提高冷却能力，以减少主电路部分的热。具有开关功能的主电路部分很可能成为逻辑部分的干扰源。为了防止此电磁干扰，在主电路部分和逻辑部分之间有一空间并外加设置一电磁屏蔽板，从而防止了逻辑部分因干扰而引起的误动作。

因为在主电路部分和逻辑部分之间没有特别为热隔离采用屏蔽，所以被产生大量热的主电路部分的元件所加热了的空气通过设置在主电路部分和逻辑部分间的电磁屏蔽板与机箱内壁之间流入逻辑部分，导致逻辑部分周围空气温度的增加。由主电路部分所加热的空气将加热电磁屏蔽板。为了改进磁屏蔽效果而用铁皮制成的电磁屏蔽板是良好的热导体，这大概会使逻辑部分侧的温度升高。在上述主电路部分和逻辑部分容纳在一个机箱内的变换设备中，存在着对来自主电路部分的热抵抗能力差的逻辑部分周围空气温度上升的问题。此外，需要提供足够的空间和在主电路部分与逻辑部分间设置阻止电磁干扰用的电磁屏蔽板。这对设备的小型化是不利的。

此外，一般的设备，如第60-151186号日本实用新型登记中所述的那样，包括容纳在一个机箱内的一些发热部件（例如开关元件）以及一个平滑电容器;并且在平滑电容器端部的上面设置有一块装有开关元件的控制电路的印刷电路板。此外，没有提供冷却平滑电容器的措施，也没有为控制电路在万一因平滑电容器过流而引起破裂时提供保护措施。在第61-47699和61-67994号日本实用新型登记中披露了一种平滑电容器的冷却结构。

本发明的一个目的是提供一种高可靠的变换设备，它能有效地冷却变换设备的主电路部分和逻辑部分，并保护逻辑部分免受主电路部分热的影响，从而防止了它们的失效和误动作。

本发明的另一个目的是提供一种高可靠的变换设备，它能有效地冷却变换设备的主电路部分和逻辑部分，并降低从主电路部分到逻辑部分的电磁干扰，以防止逻辑部分的误动作。

本发明进一步的目的是提供一种高可靠的变换设备，它能有效地冷却平滑电容器，以延长平滑电容器的寿命。

上述那些目的的达到是通过使变换设备包括有：一个含有发热元件的主电路部分、一个离开主电路部分而设置的逻辑部分、一个设置在主电路部分和逻辑部分之间的屏蔽部件以及一个冷却主电路部分的冷却装置;上述主电路部分和逻辑部分分别装在由屏蔽部件隔开的独立的室内。

在本发明的一个较佳实施方案中，屏蔽部件是作为主电路部分和逻辑部分之间的冷却剂通道而提供的。

在另一个较佳实施方案中，在屏蔽部件底端有一个空气入口，在其顶部有一个空气排出口，以致外界空气可以流入冷却剂通路。

此外，在由一个包含有发热元件的主电路部分、一个离开主电路部分而设置的逻辑部分、一个设置在主电路部分和逻辑部分之间的热屏蔽部件以及一个具有致冷剂通道（其中有冷却主电路部分的致冷剂流过）的冷却装置所组成的变换器设备中，在热屏蔽部件侧的逻辑部分上设置有一个磁屏蔽部件。

在此较佳实施方案中，在热屏蔽部件和磁屏蔽部件之间设置有一空气层。

通过使变换设备包括一个包含有发热元件的主电路部分、一个离开主电路部分设置的逻辑部分、一个设置在主电路部分和逻辑部分之间的屏蔽部件以及一个具有致冷剂通道（其中有冷却主电路部分的冷却剂流过）的冷却装置，能够达到上述那些目的;主电路部分具有一平滑电容器，而平滑电容器局部地设置在冷却剂通道中。

在此较佳实施方案中，上述冷却装置具有一些冷却叶片，叶片的弯曲部分制成可将致冷剂导向平滑电容器的形状。根据本发明，用一种导电材料制成的屏蔽板去屏蔽来自主电路部分的电磁干扰，从而有效地改进了抗干扰能力。

因为在低的允许温度工作的逻辑部分不再受来自主电路部分的热的影响，所以能阻止很可能是由热引起的逻辑部分的故障和误动作。

此外，根据包括有热屏蔽部件和电磁屏蔽部件组合的本发明的较佳实施方案，有可能阻断到逻辑部分的振动的通路，从而防止了由振动造成的逻辑部分故障，于是增强了它的可靠性。

冷却装置将开关元件冷却，防止该处的温度上升。至少电容器的一部分被冷却装置所冷却，所以电容器本身温度的上升可以变小，从而防止了电容器中电介质的损坏。屏蔽装置起着防止从破裂电容器中喷射出的物质粘附在逻辑部分的印刷电路板上或将它损伤。

图1是根据本发明第一实施方案的变换设备构造的透视部件分解图;

图2至4是分别示出根据此实施方案的屏蔽板构造的平面图、侧视图、和侧视剖面图;

图5是示出电缆穿过处屏蔽板的部分构造的剖面图;

图6是安装好的屏蔽板的透视部件分解图;

图7是示出此实施方案的变换设备构造的侧视剖面图;

图8是示出此实施方案中气流的侧视剖面图;

图9是示出此实施方案的电路结构的电路图;

图10、11和12分别为示出根据本发明第一实施方案的变换设备构造的透视图、侧视剖面图和底视图;

图13和14分别为示出此实施方案中电容器构形的平面图和侧视图;

图15是示出本发明第二实施方案中变换设备构造的侧视剖面图;

图16至18分别是示出根据此实施方案的屏蔽板构造的平面图、侧视图和侧视剖面图;

图19是示出根据本发明第三实施方案的变换设备的侧视图;

图20至22分别为示出此实施方案中屏蔽板构造的平面图、侧视图和侧视剖面图;

图23是示出本发明第四实施方案中变换设备构造的侧视剖面图;

图24至26分别为示出此实施方案的屏蔽板构造的平面图、侧视图和侧视剖面图;

图27是示出本发明第五实施方案中变换设备构造的侧视剖面图;

图28至30分别为示出此实施方案的屏蔽板构造的平面图、侧视图和侧视剖面图;

图31是示出本发明第六实施方案中变换设备构造的侧视剖面图;

图32和33分别为示出本发明第七实施方案中变换设备构造的侧视剖面图和底视图;

图34是示出根据此实施方案的变换设备中电路构成的方框图;

图35至37分别为示出本发明第八实施方案中变换设备的构造的平面图、侧视剖面图和底视图;

图38和39分别为示出本发明第九实施方案中变换设备的局部剖开前视图和底视图;

图40和41分别为示出本发明第十实施方案的变换设备的局部剖开前视图和底视图;

图42和43分别为示出本发明第十一实施方案的变换设备的局部剖开前视图和底视图;

图44是示出根据本发明第十二实施方案的变换设备构造的纵向侧视图;

图45是此实施方案的局部剖开前视图;

图46至48分别为示出本发明第十三至十五实施方案中变换设备构造的纵向侧视图。

后文将参照图1至43描述根据本发明的变换设备的示范性实施例。

首先，将参照图1至14描述本发明的第一实施方案。

此变换设备由一些基本部件所组成，基本部件包括由一个整流器106、一个平滑电容器103以及一个作为控制元件的开关元件104组成的主电路部分4以及一个控制主电路部分4的逻辑部分5。整流器106的输入侧连接到交流电源111（此实施例中为三相交流电源）而它的输出侧连接到平滑电容器103和开关元件104的输入侧。在此实施例中，平滑电容器103包括一对并联连接的电容器103a和103b。开关元件104的输出侧连接到负载M，比如，一个电动机。逻辑部分5通过电缆12连接到主电路部分4，并控制开关元件，同时检测开关元件104输入侧的电压和电流。整流器106的输入侧连接到冷却风扇6。

在此实施方案中，为了减小造成空气在主电路部分和逻辑部分之间流动的间隙，在它们之间使用了一块屏蔽板7，而且屏蔽板7的主电路侧和逻辑部分侧分别由绝缘材料9和铁皮8所构成，使屏蔽板7具有热隔离和磁屏蔽的功能。此外在两部分间形成一作为冷却剂通道的风道，空气在其中流过，以增强热隔离的效果。因此主电路部分4和逻辑部分5分别设置在独立的室内。此实施方案的变换设备具有图9中所示的电路结构，它包括具体地示于图1中的一个作为第一机箱的机箱1、一个作为第二机箱的盖子2、作为冷却装置的散热片3、一个不但是干扰源而且是发热体的主电路部分4、一个离开主电路部分设置的逻辑部分5、一个冷却风扇6以及一块屏蔽由主电路部分产生的热和电磁干扰的风道型屏蔽板7。逻辑部分5和主电路部分4用电缆12相连。在冷却叶片3之间形成冷却剂通道，作为冷却剂的空气在其中流动。风道型屏蔽板7的细节示于图2至4中。在图1、7和8中，未示出平滑电容器103。图2、3和4分别示出风道型屏蔽板7的平面图、侧视图和A-A′剖面图。此实施例中的风道型屏蔽板7具有这样一种构造，即用一热隔离和电绝缘材料9包封住具有屏蔽从主电路部分4发出的电磁干扰功能的导电材料8，并且在较低部分两侧均有一空气入口7a，在较高部分有一空气排出口7b，以及在导电材料8和绝缘材料9之间的风道7c被设计成外面的空气向屏蔽板里面流动。还有，在此实施方案中，风道型屏蔽板起着第二冷却剂通道的作用。导电材料8被绝缘材料9所包封，以致不与机箱接触，并保护在屏蔽板正面的逻辑部分5不受电磁干扰的影响。

在屏蔽板7的较低部分附近设置有一个用以连接电源和负载的端子16。在风道型屏蔽板7内还有一个缺口部分7d，供安装连接逻辑部分5和主要电路部分4的电缆12之用。

在此实施方案中，为了防止从主电路部分漏出的热流经风道型屏蔽板7的缺口部分7d和机箱1之间进入逻辑部分4，设置有一个分作为封闭装置的电缆夹持器11，电缆12固定于其中，然后将夹持器11固定在机箱1后面。如图5中所示，夹持器11有着让电缆12通过的最小必需间隙量，所以当主电路部分4和逻辑部分5装入机箱1时，空气几乎不通过这些部分和机箱1的壁，从而阻止了热从主电路部分4进入逻辑部分5。

能迅速地完成电缆12的安装，首先将它固定于机箱1，随后将风道型屏蔽板7装到机箱1上。这样，如图6所示，可以很容易地完成电缆12的定位，并从而高效地完成电缆的安装工作。在此实施方案中，逻辑部分5装在印刷电路板5a上，用垫圈5b将印刷电路板5a与风道型蔽板7离开一特定距离。在屏蔽板7和逻辑部分5之间也形成一空气层，从而进一步改进了热隔离效果。

下面将叙述风道型屏蔽板7的作用。在主电路部分4处产生的所有热的50～60%，将通过散热片3和冷却风扇6散发出去。然而，剩下的50～40%则将释放入机箱内，导致变换设备内部温度上升。与此同时，处于同一机箱内的逻辑部分5将暴露在从机箱内的主电路来的热（热空气）之中。此时，逻辑部分5处的温度超过逻辑部分5本身的温度。然而，设置在主电路部分4和逻辑部分5之间的风道型屏蔽板7完全将主电路部分4和逻辑部分5之间的空间完全分隔开了，并且还在主电路侧使用了热隔离材料9，主电路部分4的热能在此处被挡住。此外，因为外部空气流入在风道型屏蔽板7内所形成的风道7c内，导电材料8被外部空气所冷却，导电材料8保持在低温下。还因为在逻辑部分5侧的热能通过导电材料8发散掉，所以逻辑部分5将被冷却，从而使逻辑部分5处保持在低得多的温度下。由于这些优点，本发明这一实施方案具有下述效果。

逻辑部分5有着比主电路部分4更低的可允许温度，因此逻辑部分5处的温度的上升应当是由于它本身所产生的热。因此，逻辑部分5将不受从主电路部分4来的热的影响。于是，能根据主电路部分4的可容许温度来减小散热片3的尺寸。此外，因为风道式屏蔽板7的导电材料8能阻止来自主电路部分4的电磁干扰，所以可以减小逻辑部分5与主电路部分4之间的间隙。如上所述，此实施方案对设备（例如，变换设备）的小型化以及抗干扰的改进是有效的。此外，有可能防止逻辑部分的故障和误动作，从而增强了可靠性。

变换设备须经最大为0.5G（取决于它所处位置）的外部振动。在变换设备内也存在着产生振动的部件，例如，风扇、电磁接触器等等。同时，含有印刷电路板的逻辑电路5包括一个电解电容器、一个变压器，等等，它们在受到过度的振动时，在最坏的情况下会跌落下来。防止这种情况的理想方法是采用一种没有共振点的抗振动风道型屏蔽板7来防护逻辑部分5的印刷电路板5a。在此实施方案中，风道型屏蔽板7几乎不受压力和振动的影响，这是因为它的叠层结构，这种结构由两块薄板组成，一块是导电材料（钢）板8，一块是由聚碳酸酯树脂、聚丁烯树脂或同类物制成的绝缘材料板9。

此外，如果发生来自逻辑部分5或主电路部分4的谐波噪声，屏蔽板7将不起振，因此可降低噪声。

在如图7中所示那样安装好屏蔽板7和逻辑部分5后，逻辑部分5覆盖以盖子2，主电路部分4和逻辑部分5与外界分隔开。所以，此变换设备起着全封闭式变换设备的作用。在盖子2上装有一个控制部分2a，它设置在形成于盖子2中的凹陷部分。为了提供一个全封闭型变换设备，变换设备可以这样来构成，即变换设备的内部与外界要隔开。

通常，在使用变换设备时，机箱1固定在控制面板的设备安装板15上。如图8中所示，经常以风扇6在下面的方式装在设备安装板15上。在此状态下，一股强迫的空气流从风扇6流过，进入机箱1和设备安装板15之间的空间，去冷却散热片3。在风道型屏蔽板7的风道7c内，外面的空气从空气入口7a流向空气排出口7b。因此，在风道7c内有低温空气流过，阻止了热从主电路部分4传导到逻辑部分5，同时冷却导电材料8，以散去从逻辑部分5所产生的热。

下面将描述根据此实施方案的平滑电容器冷却结构。

在此实施方案的变换设备中，如图10中所示，下机箱1中装有散热片3、平滑电容器103、整流器106、产生热的开关元件104以及冷却风扇6。平滑电容器103是这样安装的，即穿过下机箱1，伸出到冷却叶片3一侧，使它的一部分设置在冷却剂通道内。

根据此实施方案，散热片3和下机箱1是用铝整体模铸的。在平滑电容器103和开关元件104的上面设置有作为屏蔽装置的屏蔽板7。此外，在屏蔽板7以上设置有带逻辑部分5的印刷电路板5a。在印刷电路板5a以上是上机箱2。上机箱2上装有一块操作面板2a。在此实施方案中，变换设备内部被分隔开，从上面进入第一室、第二室和靠近屏蔽板7的第三室，到达下机箱1的底部1a。为了防止异物从外界进入以及防止人体直接触到带电部分，第一和第二室具有全封闭结构。如图11中所示，机箱1的底面1a位于离下机箱1下端这样一个特定距离，即当变换设备装在控制面板（未示出）上时，控制面板的设备安装板15（图11）与底面1a之间的空间将起冷却剂通道的作用。下机箱底面1a的位置1aa处装开关元件104，位置1ac处装冷却风扇6，两个位置离下机箱下端的距离不同。位置1aa和1ac之间有一倾斜面1ab，以致从冷却风扇6来的空气平滑地流入开关元件安装部分1aa。在开关元件安装部分1aa处，下机箱的下端面与底面1a之间的距离是小的，这是为了获得设计的冷却能力而试图加快空气流速才这样做的。底面1a上有一用来安装电容器103的孔1b。在此实施方案中，如图9中所示，用两个并联连接的电容器来增加电容器103的容量，由于此孔1b是8字型的。为安全起见，孔1b和电容器103a和103b之间的间隙用一种填料（未示出）来封闭。冷却叶片3装在装有开关元件104的底表面1a的反面，即装在旁边装有冷却风扇6的一面。在此实施方案中，如图12中所示，当装有开关元件104和整流器件106时，散热片3主要设置在这些元件产生大量热之处。在开关元件104下，设置有大量散热片3，它们在开关元件安装面1aa的长度方向（图12中的横向）上具有同样的长度。为了获得特定总冷却表面积，这些散热片以特定的间距安排。散热片3a中位于靠近电容器103的那些散热片有着这样成形的弯曲部分3c，即允许从冷却风扇6来的空气的一部分流向电容器103。弯曲部分3c主要位于开关元件104的上游一侧。在整流器件106下，也设置有散热片3b。因为与开关元件104相比，整流器106产生的热较少，所以散热片较短。此外，因为联系到来自冷却风扇6的空气流，散热片3b位于电容器一边103的下游一侧，来自散热片3b的热会受到从加热电容器103来的热量的影响。

在此实施方案中，在曲折位置处设置有散热片的隘口3d，使在散热片间有平滑的空气流。

通过用冷却风扇6去冷却散热片3，能够散去在开关元件104处产生的总热量的50～60%。剩下的50～40%的热留在机箱内，导致设备内部空气温度的上升。因此，如果平滑电容器103是装于同一机箱内，将暴露于从主电路部分4散发入机箱内的热空气中，再由它本身所产生的热加热到过高的温度。然而，因为平滑电容器103部分地穿过机箱1，并装在冷却通道内，所以有可能减小主电路部分的热影响，从而控制温度的上升。

在本发明的这一实施方案中，如图13和14中所示，电容器103包括并联连接的电容器103a和103b。电容器103的电路图是如图9中所示那样的。在图9中，数号111是一个三相交流电源，而M代表负载。两电容器103a和103b用带条113束紧成一体，它们的同极性端103c用连接带115相连。带条113有四条腿111b，每条腿上有一个安装孔113a，带条113用螺钉113c和螺母113d紧紧地捆束在电容器103a和103b上。这样在电容器103a和103b处产生的热能通过带条113的腿113b传导到下机箱1的底面1a。可拆成两个的电容器比同样容量的一个电容器有着较大的表面积，因此具有较高的冷却效率。

在此实施方案中，比开关元件104有着较低可容许温度的平滑电容器103a和103b的温度随它们自身热量的增加而增加，而且将几乎不受开关元件104的影响。因为冷却风扇6能同时将电容器103a和103b两者冷却，所以这些元件的温升可进一步下降。因此，没有必要提供特殊措施去冷却平滑电容器103。此外，因为不必要为减小热量而去增加平滑电容器103的容量，所以能采用相应于变换设备电流值的电容器，而且变换设备本身的尺寸可做得更小。此外，因为能保持低的温升，所以有可能防止平滑电容器电介质的损坏。还有，在此实施方案中，电容器103a和103b为铝电解电容器，并且有设置在电容器外壳103e开口处的封口部件103d上的引线端子103c。这种类型的电解电容器通常装有一个作为封口部件的防爆阀，以防止万一过流时发生爆炸。用于此实施方案中的电容器103a和103b也设置有作为封口部件103d的防爆阀（未图示出）。在此实施方案中，屏蔽板7设置在电容器103装有引线端子103的封口部件103d与印刷电路板5a之间，所以，万一防爆阀工作，印刷电路板5a和逻辑部分5可得到保护，免受损伤。而且，屏蔽板7在主电路一面，那就是面对着电容器103引线端子103c的一面，是由绝缘材料9制成的，因此，即使防爆阀工作，也能防止连接引线端子103c的连接条115的带电部分与铁板8接触，从而改进了安全性。

后文将参照各种类型的实施方案描述屏蔽板的构造和平滑电容器的冷却结构。

本发明的第二实施方案将参照图15至18予以阐明。

如图15中所示，此实施方案给出了一个使用风道型屏蔽板27的实例，它的构造是能让空气从风扇6强迫流入风道。

根据此实施方案，如图16中所示，风道型屏蔽板27在其下部两侧具有空气入口27a，在其顶部有一空气出口27b，以及在其底部有一与风扇6相通的进气口27e。在屏蔽板的一侧还开有一个让电缆12通过的缺口27d。因此，不但能借助于自然对流，而且能通过冷却风扇6，从风道27c吸入空气流，并且有可能对导电材料8一侧的逻辑部分进行有效的冷却。其它构造与第一实施方案的相同。

本发明的第三实施例将参考图19到22得到解释。如图19所示，这个实施例是利用风道型屏蔽板37的一个例子，它利用了由冷却风扇6所产生的高速风的文杜里喷管效应（Venturi    Effect）。在此实施例中，变换设备是如此构成的，以致于它能把风道屏蔽板37内的空气通过侧路37f的开口37e（文杜里喷管效应）送到散热片3的空气出口一边，以及藉助于侧路37f作为连接风道屏蔽板37的空气出口37b附近和散热片3之间的空间，而由于高速风，在此空间处的气压低于风道屏蔽板37的内部37c处的气压，使得空气平滑地流出，而从冷却风扇6吹出的空气以高速流过上述散热片3。因此，外界的空气被强制性地送入空气入口37a，更为有效地冷却了在导电材料8一边的逻辑部分5。

如图20所示，在风道型屏蔽板37的边上开了缺口37d来安置电缆12。

其余的结构与第一实施例相同。

下面将参考图23到26描述本发明的第四实施例。

如图23和26所示，本发明的变换设备是如此构成的，它利用热绝缘材料和充满其中的空气，也就是利用室47c、热绝缘材料49和片状导电材料8形成的屏蔽板47组成的多层结构来实现热绝缘，在热绝缘材料中没有空气的流动，但有空气在其中间。因为本实施例中的屏蔽板47不要求外界空气进入来冷却，容纳它的机箱1的结构可以得到简化。

如图24所示，在此实施例中，屏蔽板47也有一个用来放置电缆的缺口47d。

其余的结构与第一实施例的结构相同。

本发明的第五实施例将参考图27到图30加以描述。

这个实施例是第四实施例的进一步简化方案。

如图30所示，这个实施例的屏蔽板57仅包括热绝缘材料59和导电材料8，并且当主电路部分不产生什么热量时能象图27所示那样使用。由于这个屏蔽板薄，变换设备的尺寸能做得十分小。

在上述实施例中，使用屏蔽板的逻辑部分几乎不受到热和电磁干扰的影响，因此也不需要大的空间。此外，由于主电路部分散热片只需要冷却本身这一部分而与逻辑部分的温度无关。因而，逻辑部分的尺寸能够大大地减小。更进而，逻辑电路将几乎不受来自主电路元件的空气温度升高的影响，使得逻辑电路元件保持较低的温升。

本发明的第六实施例将参考图31加以描述。

在第一至第五实施例中已描述了一些实例，在这些实例中，在主电路部分和逻辑部分之间的间隙完全被屏蔽板所封闭。然而，如图31所示，在第六实施例中，主电路部分和逻辑电路部分之间的间隙在变换装置的底部并没有被屏蔽板67完全封闭。这是因为，在主电路部分加热的空气向上流动，变换设备上部（空气出口67b一边）的空气的温度上升，而当空气流向底部（空气入口67a一边）时，空气温度变低，如果间隙61作为联系部分置于底部，热空气将不流到逻辑部分中去。

由逻辑部分5一边来的空气通过间隙61流向主电路部分4一边，即低温空气被提供到主电路部分4一边，从而改进了冷却主电路部分4的效果。其余的结构与第一实施例相同。

除了在上述实施例中以强制冷却方式冷却翼片3而外，本发明能类似地适用于小型变换装置，其中，主电路部分产生很少热量，因而能以自然冷却方式冷却翼片。

在根据上述实施例的变换设备中，希望近于垂直地安装屏蔽板，以利用流过屏蔽板内的空气来获得足够的冷却效果。

本发明不仅适用于全封闭的变换设备，也适用于开放变换设备。

下面将描述平滑电容器冷却结构的各种实施例。

本发明的第七实施例将参考图32到34加以解释。

如图34所示，在此实施例中利用了一个平滑电容器。一个平滑电容器103水平地安装在下机箱121中，它部分地暴露于类似第一实施例的冷却空气通路中。在本实施例中，电容器103也有较好的冷却效果。

在此实施例中，开关元件104安装在下机箱121的安装表面121aa上，其安装表面121aa类似于第一实施例与下机箱121的底部离开一个确定的距离。在开关元件安装表面121aa的长度方向（图33中的水平方向）上安装有长度近于相同的散热片3a，这些散热片有着朝向冷却风扇安装表面121ac的倾斜表面121ab，这样，由冷却风扇6来的空气将平滑地流入。靠近电容器103的散热片有一个弯曲部分3c，这部分是如此成形的，以致它平滑地引导空气流到电容器103。电容器103的安装部分121b以从下机箱121的底部到冷却风扇安装表面121ac的特定距离平行于下机箱121的底部延伸，并且进而向着下机箱的底部垂直地延伸。在到达下机箱的底部之后，安装部分121b沿着下机箱的底部延伸一个确定的长度。向着下机箱底部垂直延伸的部分121ba（分隔墙）有一个电容器安装孔（未示出），而电容器103通过这个安装孔安装。电容器103以其外壳的头部（与引线103c相对的一边）对着冷却风扇6的方式来安装。有着引线端子103c的部分为垂直延伸部分121ba所覆盖，而部分121bb沿着底部延伸一个特定的距离，使电容器103能得到冷却，也防止了充电部分暴露在外，改进了安全。在电容器103、开关元件104和整流器106以上安装有屏蔽板7。而在屏蔽板7之上安装了装有逻辑部分5的印刷电路板5a。在此实施例中，在与印刷电路板5a不同的方向上，设置电容器103的封口元件103d，因而，如果封口元件103d的防爆阀（未示出）已工作，就能有效地防止从电容器103渗漏出的电解液粘附于印刷电路板5a上，以及防止对印刷电路板5a的伤害。更进而，即使电容器的高度（由上述外壳头部到引线端子孔的尺寸）大于下机箱121的高度，此装置也能保持较低的总高度。

本发明的第八实施例将参考图35到37加以描述。

根据此实施例，平滑电容器103以固定在屏蔽板130上的直立部分130a来屏蔽，因而能使变换设备小型化。

在此实施例中，下机箱131的底部表面131包括开关元件安装表面131aa、冷却风扇安装表面131ac，以及在这些表面之间形成的倾斜表面131ab。散热片3安装在开关元件安装表面上，散热片3包括冷却开关元件104用的散热片3a和冷却整流器106用的散热片3b。如图37所示，散热片3b比散热片3a短。在空气流出的一边（图37的上部）有一个安装孔131b，用来安装电容器103。在设有散热片3的底部131a的背面安装了开关元件104和整流器106。在开关元件104和整流器106之上（图36的左边）有屏蔽板130和印刷电路板138，在印刷电路板上安装有逻辑部分5。在此实施例中，印刷电路板138和屏蔽板130按字母L形状构成，其中形成了直立部分（隔墙）130a。电容器103是如此安装的，即外壳的头部（与封口部件103d相对的一边）穿过散热片一边上的安装孔而定位，而引线端子部分103c位于屏蔽板130的L形之内。在此实施例中，直立部分130a位于带有引线端子103c的封口部件103d和印刷电路板138之间，因而把这两者分隔开。所以，即使电容器103的防爆阀（未示出）工作，也有可能防止电介液粘附到印刷电路板138上。在此实施例中，屏蔽板130在靠近主电路一边由绝缘材料130c制成，而在靠近逻辑部分一边由铁板130b制成。根据本实施例，如果电容器比较高，变换设备的高度仍能较低。在此实施例中仍然有一个如第七实施例中的平滑电容器103。

下面将参考图38和39描述本发明的第九实施例。本实施例是第一实施例的第一个变化，其中，在冷却空气通路中的电容器103a和103b的突出部分以良好导热材料制成的电容器罩142罩住，以实现电容器的有效冷却和保护。电容器罩142可以由良好导热的金属，比如铝，或混入填料（比如二氧化硅）的环氧树脂制成。当使用铝电容器罩142时，可以使用冲压材料，截面如图39所示。电容器罩能够以铝冲压工序很容易地制造出来。本实施例的其余部分的结构与第一实施例相同。

本发明的第十实施例将参考图40和41加以描述，这一实施例是第九实施例改动的实例，其中，电容器罩152是如此构成，以致它能罩住侧面和底部表面。除了第九实施例的效果而外，也能保护电容器的底部。

本实施例的电容器罩152也由具有良好导热性能的材料制成。罩152是由金属（例如铝）或具有高导热率的树脂，比如混入填料（例如二氧化硅）的树脂制成。当使用铝时，这种有着底面的电容器罩是用铸铝工艺或铝板拉伸工艺制造的。本实施例的其余部分与第一实施例相同。

本发明的第十一实施例将参考图42和43加以描述。在此实施例中，电容器罩162由一种材料（例如形状记忆合金）制成，它的形状随温度而改变，使得在高温下它与电容器可靠地接触，以确保加强冷却效果。

在第一实施例中，电容器103用了一个大容量电容器。在此实施例中，下机箱1有一个在底部1a上的圆形电容器安装孔1b，孔中插入电容器103的头部。在电容器103安装好之后，电容器罩162如图42和43所示的围绕电容器103的头部安装。电容器罩162由例如形状记忆合金制成，并设计成使它与电容器103的外周边在高温下可靠地接触，以使热量自电容器103良好地传出。根据此实施例，改善了高温下电容器的冷却效果。

虽然对本发明在变换设备中的实用例子作了描述，应当明白，变换设备的应用不仅限于这些例子，本发明也可适用于包括相同结构元件的其它电子设备。

此外，在第七、九、十和十一实施例中使用了如同第一实施例中的屏蔽板7。然而，应当注意到，并不局限于上述情况，在第二到第五实施例中所用的屏蔽板也可根据条件来使用，比如根据在主电路中产生的热量以及变换设备的外部尺寸来使用。也可根据条件象第六实施例中那样，可以在变换设备的底部一边设置沟通主电路一边和逻辑部分一边之间的联系部分。

下面，将参考图44和45对本发明的第十二实施例加以描述。

在图44和45中，数号4表示主电路部分，它有一个气密封闭的机箱1。在此机箱1中有把交流电变成直流电的电源整流器106、把来自电源整流器106的直流电源输出加以平滑的平滑电容器103、把直流电源变换成交流电源的电源变换器104、电流检测传感器206、电阻器207和电容器208。电源整流器106和电源变换器104的每一个都带有半导体开关元件，比如整流二极管或晶体管或晶闸管。数号5是逻辑部分，它和主电路部分4隔开置于气密机箱2中。此机箱2中安装了控制板5a，以实现对变换器设备的各种控制以及对电源整流器206和电源变换器104的开关元件的开关方式的控制。操作部分2a被接到控制面板5a。这个控制面板5a用信号线（未示出）联到主电路部分4的电源整流器106和功率变换器104。数号213代表冷却剂通道，用于逻辑部分5和主电路部分4之间的冷却流体。在此冷却剂通道213中装有散热片3。在冷却剂通道213的下部装有风扇6。

在此实施例中产生热的来源是主电路部分4中的电源整流器106和电源变换器104。在这些变换器106和104产生的热量通到散热片3，并进而由风扇6送来的空气带到冷却剂通道213中。控制面板5a处逻辑部分5所产生的热量通过在机箱2中自然对流送到冷却剂通道213一边，并由风扇6送来的空气带走。因此，如上所述，在主电路部分处4的热源能被有效地冷却，同时在主电路部分4产生的热量由送入冷却剂通道213的空气带走，将不让热量进入逻辑部分5。

在本发明的实施例中，希望散热片3与机箱1的一部分组成整体，并希望产生大量热的部件直接固定在这部分。把主电路部分4的零部件靠近散热片3的根部来固定会使主电路部分4的散热加速。

在冷却剂通道213的输入或者说风扇6一边的温度低于出口一边的温度。因此，希望把允许温度低的平滑电容器103和产生热量但允许温度低的晶体管置于通道213的输入一边。类似地，如果可能，也希望把在控制面板5a上的允许温度低的部件置于通道的空气输入一边。

下面将参考图46描述本发明的第十三实施例。

在此实施例中，在散热片3之间设置有把散热片3那部分中的空气流导向散热片3根部一边的导块216，因而增强了散热片3的冷却效果。散热片3根部处的温度高，而在顶端部分与空气温度的差别不大。增加在散热片3根部流过的空气是很有可能的。把在散热片3顶部处流过的空气导向根部使在散热片3根部的空气速度增加，从而改进了热传递。此外，降低散热片3根部的空气温度增加了空气与散热片3之间的温差，从而改进了热传递性能，并有利于散热片3的小型化。

本发明的第十四实施例将参考图47加以描述。

在此实施例中，在散热片3的顶部设置有隔板217，在逻辑部分5和隔板217之间提供了一个空间。当冷却空气流向出口时，它的温度上升。在冷却空气体积很小时，出口处的空气温度将增高相当多。当加热的空气沿着逻辑部分一边的壁表面流过的，隔板217防止热量由加热了的空气传向逻辑部分5。在隔板217和逻辑部分5之间，来自风扇6的空气可以部分通过，或者不是主动地流过而是靠自然对流流过。于是，主电路部分4和逻辑部分5能够完全分隔开以达到阻止热传递的目的。

下面将参考图48描述本发明的第十五实施例。

这个实施例提供了一种水冷变换设备，其中，冷却剂通道是一个水冷却器218，以允许在其中流过冷却剂。主电路部分4的元部件安装在水冷却器218的壁表面上，而逻辑部分5位于冷却剂通道之外的相对位置处。采用这种实施方案能够改进冷却性能并使散热部分减小相当多。水冷却器218借助于供流管218a和返流管218b与热交换器219相连接。因此，被热交换器219冷却的冷却剂通过供流管218a送入，而同时，在水冷却器218中加热了的冷却剂通过返流管218b返回到热交换器219来冷却。

Claims (28)

1、一种变换设备，它包括：

一个包括有发热元件的主电路部分：

一个离开所述主电路部分设置的逻辑部分；

一个设置在所述主电路部分和所述逻辑部分之间的屏蔽部件；以及

一个冷却所述主电路部分的冷却装置；

所述主电路部分和所述逻辑部分是这样构成的，以致它们借助于所述屏蔽部件能被分别设置在单独的室内。

2、一种如权利要求1中所述的变换设备，其中，所述屏蔽部件被设置成在所述主电路部分和所述逻辑部分之间的冷却剂通道。

3、一种如权利要求2中所述的变换设备，其中，所述屏蔽部件在其底部设有一个空气入口，而在其顶部设有一个空气出口，所述屏蔽部件被制作成使外部空气能流入所述冷却剂通道的形式。

4、一种如权利要求3中所述的变换设备，其中，在所述屏蔽部件下部两侧均设有所述空气入口，而在所述屏蔽部件的上端设有所述空气出口。

5、一种如权利要求2中所述的变换设备，其中，所述冷却剂通道在靠近所述主电路部分一边具有一些散热片。

6、一种如权利要求5中所述的变换设备，其中，所述散热片设有导向装置，引导冷却剂通道内的空气流朝向所述主电路部分流动。

7、一种如权利要求2中所述的变换设备，其中，所述冷却剂通道设有一块屏蔽来自所述散热片的热的隔板。

8、一种如权利要求2中所述的变换设备，其中，所述冷却剂通道内部被制成使冷却剂能在其中流动的形式。

9、一种如权利要求2中所述的变换设备，它还包括：一个将所述主电路部分与外界分隔开的第一机箱以及一个将所述逻辑部分与外界分隔开的第二机箱，其中，所述屏蔽部件被设置在所述第一机箱与所述第二机箱之间。

10、一种变换设备，它包括：

一个包括发热元件的主电路部分;

一个离开所述主电路部分设置的逻辑部分;

一个设置在在所述主电路部分和所述逻辑部分之间的屏蔽部件;以及

一个具有冷却剂通道的冷却装置，在所述冷却剂通道内有冷却剂流过，去冷却所述主电路部分;

所述屏蔽部件被至少作为所述冷却剂通道的一部分来构成，用以将所述主电路部分对所述逻辑部分进行热隔离。

11、一种变换设备，它包括：

一个包括发热元件的主电路部分;

一个离开所述主电路部分设置的逻辑部分;

一个设置在所述主电路部分与所述逻辑部分之间的屏蔽部件;以及

一个具有致冷却剂通道的冷却装置，在所述冷却剂通道内有冷却剂流过，去冷却所述主电路部分;

所述冷却剂通道被至少作为在所述主电路部分和所述逻辑部分之间的热屏蔽部件的一部分来设置，用以将所述主电路部分对所述逻辑部分进行热隔离。

12、一种如权利要求10或11中所述的变换设备，其中，在所述冷却剂通道靠近所述主电路部分一边设置有一些散热片。

13、一种如权利要求12中所述的变换设备，其中，所述散热片设置有导向装置，引导在所述冷却剂通道内的空气朝向所述主电路部分流动。

14、一种如权利要求10或11中所述的变换设备，其中，所述冷却剂通道设置有一块屏蔽从所述散热片来的热的隔板。

15、一种如权利要求10或11中所述的变换设备，其中，所述冷却剂通道被制成使冷却剂能在其中流过的形式。

16、一种变换设备，它包括：

一个包括有发热元件的主电路部分;

一个离开所述主电路部分设置的逻辑部分;

一个设置在所述主电路部分和所述逻辑部分之间的屏蔽部件;以及

一个具有冷却剂通道的冷却装置，在所述冷却剂通道中有致冷剂流过，去冷却所述主电路部分;

所述屏蔽部件被作为第二冷却剂通道来制成，用以将所述主电路部分对所述逻辑部分进行热隔离。

17、一种变换设备，它包括：

一个包括发热元件的主电路部分;

一个离开所述主电路部分设置的逻辑部分;

一个设置在所述主电路部分和所述逻辑部分之间的屏蔽部件;以及

一个具有冷却剂通道的冷却装置，在所述冷却剂通道中有冷却剂流过，去冷却所述主电路部分;

所述主电路部分和所述逻辑部分被分别设置在单独的室内，而所述屏蔽部件被作为第二冷却剂通道来制成，用以将所述主电路部分对所述逻辑部分进行热隔离。

18、一种如权利要求16或17中所述的变换设备，其中，在所述热屏蔽部件底部设置有一个空气入口，而在其顶部设置有一个空气出口，以致外部空气能流入所述第二冷却剂通道。

19、一种如权利要求18中所述的变换设备，其中，所述空气入口设置在所述热屏蔽部件下部两侧，而所述空气出口设置在所述热屏蔽部件的上端。

20、一种如权利要求16或17中所述变换设备，其中，所述热隔离部件被制作成使来自所述冷却剂通道的空气流的一个支流能流入所述第二冷却剂通道。

21、一种如权利要求16或17中所述的变换设备，其中，所述热屏蔽部件具有一条将所述第二冷却剂通道连接到所述冷却剂通道的联系通道，所述联系通道被制作成可将来自所述第二冷却剂通道的空气导入所述冷却剂通道的形式。

22、一种变换设备，它包括：

一个包括发热元件的主电路部分;

一个离开所述主电路部分设置的逻辑部分;

一个设置在所述主电路部分和所述逻辑部分之间的屏蔽部件;以及

一个具有冷却剂通道的冷却装置，在所述冷却剂通道内有冷却剂流过，去冷却所述主电路部分;

其改进之处包括在所述热屏蔽部件的靠近逻辑部分一侧设置有一个磁屏蔽部件。

23、一个如权利要求22中所述的变换设备，其中，在所述热屏蔽部件和所述磁屏蔽部件之间设置有一层空气。

24、一种如权利要求22中所述的变换设备，其中，所述磁屏蔽部件直接设置在所述热屏蔽部件上。

25、一种变换设备，它包括：

一个包括散热元件的主电路部分;

一个离开所述主电路部分设置的逻辑部分;

一个设置在所述主电路部分和所述屏蔽部分之间的屏蔽部件;以及

一个具有冷却剂通道的冷却装置，在所述冷却剂通道内，有冷却剂流过，去冷却所述主电路部分;

所述主电路部分具有一个平滑电容器，所述平滑电容的一部分被设置在所述冷却剂通道内。

26、一种如权利要求25中所述的变换设备，其中，所述冷却装置具有带弯曲部分的冷却片，所述弯曲部分制成可将所述冷却剂引导至所述平滑电容器的形状。

27、一种变换设备，它包括：

一个包括发热元件的主电路部分;

一个离开所述主电路部分设置的逻辑部分;

一个设置在所述主电路部分和所述逻辑部分之间的屏蔽部件;以及

一个具有冷却剂通道的冷却装置，在所述冷却装置中有冷却剂流过，去冷却所述主电路部分;

所述主电路部分和所述逻辑部分被分别设置在由所述屏蔽部件分隔开的单独的室内，所述屏蔽部件在其下部的两侧均有空气入口，在其上端有一空气出口，以致外界空气能流入，所述屏蔽部件被作为在所述主电路部分和所述逻辑部分之间的第二冷却剂通道来设置;一个磁屏蔽部件被设置在所述屏蔽部件的靠近所述逻辑部分一侧。

28、一种如权利要求27中所述的变换设备，其中，所述主电路部分具有一个部分设置在所述冷却剂通道内的平滑电容器，

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