CN107069485A - 智能汇流箱的风冷散热结构 - Google Patents

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汤惠崴
左刚强
邱庆恕
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    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/56—Cooling; Ventilation
    • H—ELECTRICITY
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    • H02B1/26—Casings; Parts thereof or accessories therefor
    • H02B1/46—Boxes; Parts thereof or accessories therefor

Abstract

本发明公开了一种智能汇流箱的风冷散热结构，包括壳体和设置壳体上侧的至少一台风扇；其中，壳体包括间隔且平行于智能汇流箱门板内侧面设置并固定的基板和自基板的上边边沿和两侧侧边边沿分别向智能汇流箱门板方向延伸形成的上延伸边、左侧延伸边和右侧延伸边，使壳体和智能汇流箱箱门板之间形成一条内循环风道；风扇安装在基板上侧；该智能汇流箱的风冷散热结构通过风扇将汇流箱内的热空气抽风汇集到汇流箱门板的内循环风道钣金件内，进而提高汇流箱门板与外界空气之间自然冷却热交换的效率，从温升测试数据得出，更换内循环风道钣金件后，汇流箱内电器元件温升值平均降低了4.9K，有效提高了散热效果。

Description

智能汇流箱的风冷散热结构
技术领域
本发明涉及风冷散热结构技术领域，特别涉及一种智能汇流箱的风冷散热结构。
背景技术
现有技术的智能汇流箱只有在箱体上安装IGBT或者电感散热器，但是箱体内部的其它电气元件，比如EMI电路板，滤波模块，主控制电路板，24V开关电源等，发出的热量都会传至汇流箱箱体的内部空间，内部空间的积聚的热量由于无法进行有效散热，造成汇流箱箱体内部空气温度和电气元件表面温度极大的升高，导致智能汇流箱内电气元件在超出安全范围内的温度条件下工作，对电气元件损害极大，使用寿命也相应减少。另外，由于智能汇流箱工作环境为户外，工作环境温度为-25℃-+55℃，相对湿度≤95％，海拔高度≤2000m，根据国家标准，智能汇流箱应满足防护等级IP65的要求，以防止出现自然雨水对产品和材料的破坏，包括腐蚀、褪色、变形、强度下降、发霉等，特别是电器产品因雨水造成短路而极易酿成火灾，因此也不能通过在箱体上开设与外界连通的空气流通孔实现对箱体内部空间的降温。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够有效提高了散热效果的智能汇流箱的风冷散热结构。
为此，本发明技术方案如下：
一种智能汇流箱的风冷散热结构，包括壳体和设置所述壳体上侧的至少一台风扇；其中，所述壳体包括间隔且平行于智能汇流箱门板内侧面设置并固定的基板和自所述基板的上边边沿和两侧侧边边沿分别向智能汇流箱门板方向延伸形成的上延伸边、左侧延伸边和右侧延伸边；
所述上延伸边、所述左侧延伸边和所述右侧延伸边均垂直于所述基板设置，且各延伸边均抵在所述智能汇流箱门板的内侧面上，使壳体和智能汇流箱箱门板之间形成一条内循环风道；
所述基板上侧向外侧凸起形成有凸起部，使所述基板上侧凸起部的内侧面至所述智能汇流箱门板内侧面的间隔距离大于所述基板下侧至所述智能汇流箱门板内侧面的间隔距离，使内循环风道上部汇聚更多空气，避免热空气自壳体底部倒流入内循环风道内；
所述风扇安装在所述基板上侧凸起部处，用于将智能汇流箱箱体内的热空气抽风汇集到汇流箱门板的内循环风道中，与智能汇流箱门板外侧环境进行热交换，进而降低箱体内的温度。
优选，自所述基板的上边边沿和两侧侧边边沿均向外侧延伸并各形成有一条与所述基板共面的安装板，在每条所述安装板上开设有3～5个均布的固定螺孔。使该智能汇流箱的风冷散热结构在安装时，通过焊接在智能汇流箱内侧门板上的与固定螺孔位置一一对应的螺母柱进行安装固定；其采用可拆卸结构，方便维护人员后期维护和维修，操作简单。
优选，所述基板上侧凸起部的内侧面至所述智能汇流箱门板内侧面的间隔距离为61mm；所述基板下侧至所述智能汇流箱门板内侧面的距离为11mm。
优选，所述壳体采用厚度为1～1.5mm的热镀锌板钣金加工而成；其采用热镀锌板薄板制成不仅自身重量轻，而且考虑到壳体厚度过大也容易积聚过多热量，难以消散问题，且成本低。
优选，在所述上延伸边、所述左侧延伸边和所述右侧延伸边与所述智能汇流箱门板的内侧面相接触的端面上设置有密封条。
与现有技术相比，该智能汇流箱的风冷散热结构通过风扇将汇流箱内的热空气抽风汇集到汇流箱门板的内循环风道钣金件内，进而提高汇流箱门板与外界空气之间自然冷却热交换的效率，从温升测试数据得出，更换内循环风道钣金件后，汇流箱内电器元件温升值平均降低了4.9K，有效提高了散热效果。
附图说明
图1为本发明的智能汇流箱的风冷散热结构安装在智能汇流箱门板内侧的结构示意图；
图2为安装有本发明的智能汇流箱的风冷散热结构的侧面结构剖视图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
实施例
如图1～2所示，该智能汇流箱的风冷散热结构包括壳体4和设置壳体4上侧的两台风扇5；其中，
壳体4包括间隔且平行于智能汇流箱门板内侧面设置并固定的基板和自基板的上边边沿和两侧侧边边沿分别向智能汇流箱门板方向延伸形成的上延伸边、左侧延伸边和右侧延伸边；
具体地，智能汇流箱的门板1的尺寸为长×宽＝950×700mm，其内侧板面边沿处设置有密封条2，上部邻近两侧边沿处各设置有一个钣金支架3；为使该智能汇流箱的风冷散热结构尺寸尽量做大，因此，所述基板的横向长度为814mm，竖向长度为573mm，使其刚好固定在门板内侧面上时，位于两个钣金支架3之间；
基板上侧向外侧凸起形成有凸起部，使基板上侧凸起部的内侧面至智能汇流箱门板内侧面的间隔距离为61mm；基板下侧至智能汇流箱门板内侧面的距离为11mm；其中，所述的上延伸边、左侧延伸边和右侧延伸边均垂直于基板设置，且各延伸边的延伸宽度分别为61mm、11mm和11mm，使壳体4倒扣在智能汇流箱的门板1内侧时，各延伸边的边沿端面均抵在智能汇流箱门板的内侧面上，形成密封隔挡，构成一个内循环风道；
在所述的上延伸边、左侧延伸边和右侧延伸边与所述智能汇流箱门板的内侧面相接触的端面上各粘固有一个与门板内侧接触端面的长度一致的密封条；具体地，所述密封条选用耐温橡胶密封条。
两台风扇5均布安装在基板上侧凸起部处；具体地，两台风扇5位于同一水平线上，且间隔距离为231mm；两台风扇5分别与智能汇流箱箱体内的主控制电路板用线连接，实现箱体内部各元器件工作同时向风扇5进行供电，持续进行工作；
自基板的上边边沿和两侧侧边边沿均向外侧延伸并各形成有一条与基板共面的安装板7，其延伸宽度分别为14mm、12mm和12mm；其中，基板的上边边沿形成的安装板7上开设有4个均布的固定螺孔6，两侧侧边边沿形成的安装板7上开设有3个均布的固定螺孔6；该智能汇流箱的风冷散热结构在进行安装时，首先在智能汇流箱门板内侧面板上焊接有与固定螺孔6数量和位置均一一对应的10个螺母柱，螺母柱的长度与安装板7至汇流箱门板内侧的间隔距离相适应；然后将壳体4扣装在门板内侧面板上，并保持固定螺孔6和门板上焊接的10个螺母柱一一对应后，在每个固定螺孔6和对应的螺母柱内装有紧固螺母，使该智能汇流箱的风冷散热结构与智能汇流箱门板连接固定。
其中，基板、三条延伸边和安装板均采用厚度为1mm的热镀锌板钣金加工而成。
如图2所示，在智能汇流箱启动运行中，风扇5运行抽风，使汇流箱内热空气通过风扇5汇集到门板和智能汇流箱的风冷散热结构的壳体1构成的内循环风道内，汇流箱内热空气的温度会传送到汇流箱门板1上，汇流箱门板1的温度升高，汇流箱门板1与外界空气形成温差，汇流箱门板1通过与外界空气形成热交换，由于内循环风道只有下方留有开口部，因此经过交换后的冷空气通过下方开口部重新回到汇流箱内，形成空气气流循环，使汇流箱内热空气的热量得到有效散发，提高了汇流箱门板与外界空气之间自然冷却热交换的效率。
进一步对加装有上述实施例的风冷散热结构的智能汇流箱的热交换的效率进行实验测试。
具体实验方法为：首先选择实验所处环境为室温，并保证具有与室外环境相同的通风和散热。然后，在智能汇流箱内用热电耦线粘贴在所需采集温度的一些测试点上(具体分布的测试点位置详见下表1)；另一边连接在测试仪器(温升测试仪)接线端，开始进行测试；开始进行测试时，保证智能汇流箱输入电压为额定电压，流经电流为额定电流，之后再对智能汇流箱所布置的测试点进行温升测试，对温度进行测量的时间周期为8个小时(即智能汇流箱按照额定电压电流运行8小时以上)，当对比温度变化率不足1℃/h时，此时的温升已趋于稳定，停止实验，记录测试仪器给出的温升数据。
由于温升值不随实验测试环境温度的变化而变化，因此，本实验的测试环境温度为13.3℃，测试出温升值后进一步推算55℃(根据行业标准《CGC1GF002：2010》的规定，智能汇流箱的工作温度上限为55℃)环境温度下智能汇流箱满功率运行温度值。
实验测试结果如下表1所示。
表1：
从表1中的对比实验测试结果中可以看出，增加智能汇流箱的风冷散热结构后，汇流箱内部温度计及其各电器元件温升值平均降低了4.9K，可见该风冷散热结构能够有效提高散热效果。
另外，根据行业标准《CGC1GF002：2010》内关于温度的规定，智能汇流箱内空气温度应于小于内部元器件标准工作温度，当外界温度为55℃时，智能汇流箱内的空气温度不应超过85℃。根据表1测得的结果，其中的第11～12项以及第18～24项测试对象为汇流箱内不同部位的环境温度。未安装该风冷散热结构时，汇流箱内局部环境温度位于85℃这一临界值附件，甚至略超过85℃，容易造成内部部分元器件在此环境温度下长时间工作会降低工作寿命时间和效率；当加装该风冷散热结构后，能够明显看出汇流箱内不同部位的环境温度均远低于85℃这一临界值，即使个别情况下，即室外环境温度超过55℃或者室外环境空气流通极小导致箱体内局部环境升高1～2℃，也能够满足低于85℃，保证了智能汇流箱内部各元器件工作的稳定性。

Claims (5)

1.一种智能汇流箱的风冷散热结构，其特征在于，包括壳体(4)和设置所述壳体(4)上侧的至少一台风扇(5)；其中，
所述壳体(4)包括间隔且平行于智能汇流箱门板内侧面设置并固定的基板和自所述基板的上边边沿和两侧侧边边沿分别向智能汇流箱门板方向延伸形成的上延伸边、左侧延伸边和右侧延伸边；
所述基板上侧向外侧凸起形成有凸起部，使所述基板上侧凸起部的内侧面至所述智能汇流箱门板内侧面的间隔距离大于所述基板下侧至所述智能汇流箱门板内侧面的间隔距离；
所述上延伸边、所述左侧延伸边和所述右侧延伸边均垂直于所述基板设置，且各延伸边均抵在所述智能汇流箱门板的内侧面上；
所述风扇(5)安装在所述基板上侧凸起部处。
2.根据权利要求1所述的智能汇流箱的风冷散热结构，其特征在于，自所述基板的上边边沿和两侧侧边边沿均向外侧延伸并各形成有一条与所述基板共面的安装板(7)，在每条所述安装板(7)上开设有3～5个均布的固定螺孔(6)。
3.根据权利要求1所述的智能汇流箱的风冷散热结构，其特征在于，所述基板上侧凸起部的内侧面至所述智能汇流箱门板内侧面的间隔距离为61mm；所述基板下侧至所述智能汇流箱门板内侧面的间隔距离为11mm。
4.根据权利要求1所述的智能汇流箱的风冷散热结构，其特征在于，所述壳体(4)采用厚度为1～1.5mm的热镀锌板钣金加工而成。
5.根据权利要求1所述的智能汇流箱的风冷散热结构，其特征在于，在所述上延伸边、所述左侧延伸边和所述右侧延伸边与所述智能汇流箱门板的内侧面相接触的端面上设置有密封条。
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