CN107924746B - 电子设备和电力变换装置 - Google Patents

Abstract

散热器(7A)设置于电路基板(10)的上部，风洞(8)设置于散热器的上部，从在散热器的散热器空气取入口和风洞的风洞空气取入口处安装的风扇(9A)送入外部的冷却空气。而且，从风洞的风洞空气吹出口(29)吹出的冷却空气与安装于电路基板的磁性部件(14)接触。

Description

电子设备和电力变换装置

技术领域

本发明涉及一种在壳体中收纳有对磁性部件进行冷却的装置的电子设备和电力变换装置。

背景技术

作为在壳体中收纳有对发热的电子部件进行冷却的装置的电子设备，例如已知专利文献1。

专利文献1的装置在壳体中收纳有风扇、散热器、设置于与散热器相分别的空间的风路(在专利文献1中记载为第一风路)，从风扇送出的空气的一部分通过该散热器，从风扇送出的空气通过该风路。

而且，在专利文献1的装置中，固定于散热器的壁的发热的半导体设备被冷却，并且作为发热的磁性部件的电抗器被流过风路的空气所冷却。

专利文献1：日本专利第5661055号公报

发明内容

发明要解决的问题

另外，专利文献1的装置在壳体的内部设置多个分隔板来将散热器和风路形成在相分别的空间，在小型化和制造成本的方面存在问题。

另外，当散热器从半导体设备夺取热时，存在以下担忧：与散热器相邻的风路的空气的温度变高，电抗器的冷却效果下降。

因此，本发明的目的在于提供一种能够在实现小型化和制造成本的降低的同时提高磁性部件的冷却效率的电子设备和电力变换装置。

用于解决问题的方案

为了达到上述目的，本发明的一个方式所涉及的电子设备具备：电路基板，其安装有包括磁性部件等发热电子部件在内的多个电子部件；筒状的散热器，在该散热器的散热器通风路的一端形成有散热器空气取入口，在该散热器的散热器通风路的另一端形成有散热器空气吹出口；筒状的风洞，其由热导率比所述散热器的热导率小的材料形成，在该风洞的风洞通风路的一端形成有风洞空气取入口，在该风洞的风洞通风路的另一端形成有风洞空气吹出口；风扇；以及壳体，其收容有多个电子部件、电路基板、散热器、风洞以及风扇，其中，散热器设置于电路基板的上部，风洞设置于散热器的上部，从在散热器的散热器空气取入口和风洞的风洞空气取入口处安装的风扇送入外部的冷却空气，从风洞的风洞空气吹出口吹出的冷却空气与安装于电路基板的磁性部件接触，从散热器的散热器空气吹出口吹出的冷却空气与第一发热电子部件接触，所述第一发热电子部件安装于电路基板的与磁性部件的位置不同的位置。

另外，本发明的一个方式所涉及的电力变换装置是具备上述的电子设备、将直流电力变换为交流电力的装置。

发明的效果

根据本发明所涉及的电子设备和电力变换装置，能够在实现小型化和制造成本的降低的同时提高磁性部件的冷却效率。

附图说明

图1是表示本发明所涉及的第一实施方式的电力变换装置的概要的立体图。

图2是在第一实施方式的电力变换装置中去除壳体、并且在风洞的风洞空气吹出口处仅示出磁性部件的内部线圈和外部线圈的立体图。

图3是表示将构成第一实施方式的电力变换装置的风洞从散热器的上部去除的构造的立体图。

图4是表示将构成第一实施方式的电力变换装置的风扇从散热器和风洞去除的构造的立体图。

图5是表示构成第一实施方式的电力变换装置的风洞的立体图。

图6是表示构成第一实施方式的电力变换装置的风洞的背面侧的立体图。

图7是表示构成第一实施方式的电力变换装置的磁性部件(变压器)的构造的图。

图8是表示在第一实施方式的电力变换装置中收纳于壳体的安装有电子部件的电路基板、散热器、风洞、风扇的配置的图。

具体实施方式

接着，参照附图来说明本发明的第一实施方式。在下面的附图的记载中，对相同或类似的部分标注相同或类似的标记。其中，应该注意的是，附图是示意性的，厚度与平面尺寸的关系、各层的厚度的比率等与实际不同。因而，应该参酌下面的说明来判断具体的厚度、尺寸。另外，在附图相互之间也包括彼此的尺寸的关系、比率不同的部分，这是理所当然的。

另外，下面示出的第一实施方式用于例示用于使本发明的技术思想具体化的装置、方法，本发明的技术思想并不是将结构部件的材质、形状、构造、配置等确定为下述的材质、形状、构造、配置等。本发明的技术思想能够在权利要求书中记载的权利要求所规定的技术范围内追加各种变更。

下面，参照图1至图8来说明本发明所涉及的具备冷却装置的电力变换装置的第一实施方式。

如图1所示，该电力变换装置1是被用作DC/AC转换器的装置，具有长方体形状的壳体2。

壳体2包括俯视呈长方形的金属制的机壳3和金属制的盖体4，该机壳3是有底箱形状，该盖体4堵塞机壳3的上部开口和一侧部。

在机壳3的短边侧的一方的侧壁的大致整个区域形成有大量的通风孔5。

盖体4包括顶板4a以及从顶板4a的长边方向的一侧呈直角地弯曲的长方形状的侧板4b，在侧板4b的沿长边方向相离的两个区域形成有多个通风孔6a、6b。

在壳体2(机壳3)的内部内置有电力变换控制单元，当向控制连接器(未图示)输入控制信号时，输入到输入连接器(未图示)的直流电力被电力变换控制单元从直流变换为交流后从输出连接器(未图示)作为交流电力输出。

如图1和图2所示，在壳体2的内部收纳有电力变换控制单元、2台散热器7A、7B、风洞8以及2台风扇9A、9B。

如图2和图3所示，电力变换控制单元构成为具有电路基板10、电抗器11、第一电解电容器12、第二电解电容器13、变压器14、扼流线圈15、16以及多个半导体设备(例如MOS-FET)21等控制部件。此外，在图2中，仅记载了构成变压器14的初级线圈14d和次级线圈14e。

电路基板10呈比机壳3的底部的平面形状小的长方形状，通过螺栓紧固来固定在形成于机壳3的底部的上表面的支承台(未图示)上。

而且，在该电路基板10上安装有上述的电抗器11、第一电解电容器12、第二电解电容器13、变压器14、扼流线圈15、16以及多个半导体设备21等电子部件，并且固定有散热器7A、7B。

一方的散热器7A是热导率大的、例如通过对贵的铝、铝合金进行挤出成型来形成的构件，如图2和图4所示，通过对长边方向的两端部进行切削加工，来在长边方向的一端形成散热器空气取入口17(参照图4)，在长边方向的另一端形成散热器空气吹出口18(参照图2)。

如图4所示，在一方的散热器7A的散热器空气取入口17至散热器空气吹出口18之间，借助多个翅片19来平行地形成有多个通风路20。

如图3所示，在一方的散热器7A的上部形成有用于载置风洞8的平坦且长方形状的载置面22，在载置面22的一部分形成有用于保持风洞8的保持用狭缝22a、22b。

如图3和图4所示，散热器侧壁23从载置面22的一方的长边上升，该散热器侧壁23的上部形成为向载置面22侧弯曲，由此在散热器侧壁23的内壁形成嵌合凹部23a。

另外，如图4所示，在散热器侧壁23的散热器空气取入口17侧的端面形成有螺纹孔24。

在此，一方的风扇9A的吹出口被设定得比一方的散热器7A的散热器空气取入口17大，一方的风扇9A的吹出口的一部分在图3所示的标记9a的部分处开口(图4的标记9a所示的部位)。

如图5和图6所示，风洞8由热导率比一方的散热器7A的热导率小的材料、例如合成树脂形成。而且，风洞8具备：第一筒部26，其呈四方形状，开有风洞空气取入口25，载于散热器7的载置面22；以及第二筒部30，其形成为与第一筒部26连续呈筒形状扩大的状态，设置有在彼此相向的开口缘部形成有凹部27、28的风洞空气吹出口29。

如图6所示，在第一筒部26，在与一方的散热器7A的载置面22抵接的面形成有保持用凸部31a、31b，并且在第一筒部26的风洞空气取入口25的一部分形成有嵌合凸部25a，该嵌合凸部25a嵌入到散热器侧壁23的嵌合凹部23a。

另外，在风洞空气取入口25的端面形成有螺纹孔32。

而且，如图4所示，使风洞8的第一筒部26载置于一方的散热器7A的载置面22。此时，将风洞8的保持用凸部31a、31b插入到载置面22的保持用狭缝22a、22b，将嵌合凸部25a嵌入到散热器侧壁23的嵌合凹部23a。由此，成为风洞8的第一筒部26被保持于一方的散热器7A的载置面22的状态，成为风洞空气取入口25在散热器空气取入口17的上部开口的状态。

在像这样在一方的散热器7A的载置面22保持有风洞8的第一筒部26的状态下，将一方的风扇9A用的固定螺丝(未图示)拧入风洞8的螺纹孔32和散热器侧壁23的螺纹孔24，由此一方的散热器7A将风洞8和一方的风扇9A固定。

而且，如图4所示，风洞8的风洞空气吹出口29位于一方的散热器7A的散热器空气吹出口18的上方，在风洞空气吹出口29之前配置有安装于电路基板10的变压器14(在图2中，仅记载了构成变压器14的初级线圈14d和次级线圈14e)。

如图7所示，变压器14具备上部芯14a、下部芯14b、圆筒形状的卷绕筒14c、初级线圈14d以及次级线圈14e。

初级线圈14d卷绕于卷绕筒14c的外周，在初级线圈14d的外周卷上绝缘带14f之后，在初级线圈14d的外周卷绕次级线圈14e。然后，设置于上部芯14a的凸部14a1和设置于下部芯14b的凸部14b1从上下嵌入到沿着卷绕筒14c的轴形成的嵌合孔14c1，由此形成变压器14。

在此，相对于次级线圈14e在内侧卷绕于卷绕筒14c的初级线圈14d被卷绕在卷绕筒14c的上部，从风洞空气吹出口29吹出的冷风直接与初级线圈14d接触。

另外，如图7所示，在变压器14的整个上表面配置有导热片33，当利用盖体4来堵塞壳体2的机壳3的开口部时，该导热片33以面接触状态与盖体4的顶板4a抵接。

此外，另一方的散热器7B也为与一方的散热器7A大致同样的构造，在长边方向的一端形成的散热器空气取入口34处固定有另一方的风扇9B。

而且，安装于电路基板10的电子部件、例如多个半导体设备21以与一方的散热器7A及另一方的散热器7B的侧壁接触的状态安装于电路基板10。

电抗器11、扼流线圈15、16安装于电路基板10的另一方的散热器7B的散热器空气吹出口35附近的位置。

第二电解电容器13安装于电路基板10的一方的散热器7A的散热器空气吹出口18的前方的位置。

并且，第一电解电容器12安装于电路基板10的一方的风扇9A的吹出口的一部分开口的位置9a附近的位置。

此外，本发明所涉及的散热器与一方的散热器7A对应，本发明所涉及的散热器通风路与通风路20对应，本发明所涉及的风扇与一方的风扇9A对应，本发明所涉及的磁性部件与变压器14对应，本发明所涉及的内部线圈与初级线圈14d对应，本发明所涉及的第一发热部件与第二电解电容器13对应，本发明所涉及的第二发热电子部件与第一电解电容器12对应，本发明所涉及的风洞保持部与插入到载置面22的保持用狭缝22a、22b的风洞8的保持用凸部31a、31b以及与散热器侧壁23的嵌合凹部23a嵌合的嵌合凸部25a对应。

接着，参照图8来说明该第一实施方式的电力变换装置1的动作。

在本实施方式的电力变换装置1中，当向控制连接器输入控制信号时，输入到输入连接器的直流电力被电力变换控制单元变换为交流，从输出连接器作为交流电力而输出。

此时，机壳3内的电力变换控制单元等控制部件发热，特别是多个半导体设备21、变压器14、扼流线圈15、16的自发热变高。

在该电力变换装置1中，当2台风扇9A、9B驱动时，从壳体2的通风孔6a、6b取入到2台散热器7A、7B的散热器空气取入口17、34的外部的冷却从散热器空气吹出口18、35吹出。

冷却空气在散热器7A、7B的内部流动，由此散热器7A、7B的温度逐渐下降，以与散热器7A、7B的侧壁接触的状态安装于电路基板10的半导体设备21被逐渐冷却。

冷却空气从一方的散热器7A的散热器空气吹出口18吹出，由此冷却空气在散热器空气吹出口18的前方与安装于电路基板10的第二电解电容器13接触。

另外，冷却空气从另一方的散热器7B的散热器空气吹出口35吹出，由此冷却空气在散热器空气吹出口35的附近与安装于电路基板10的电抗器11、扼流线圈15、16接触。

在此，一方的风扇9A的吹出口被设定成比一方的散热器7A的散热器空气取入口17大，从一方的风扇9A的吹出口的一部分开口的位置9a直接向第一电解电容器12吹送冷却空气。

另外，从风洞空气取入口25连接于一方的风扇9A的风洞8对变压器14吹出冷却空气。

此时，相对于变压器14的次级线圈14e配置于内侧的初级线圈14d的自发热高，但是从风洞8的风洞空气吹出口29吹出的冷却空气被直接吹送到初级线圈14d，因此初级线圈14d被逐渐冷却。

另外，配置于变压器14的上表面的导热片33以面接触状态与壳体2的盖体4的顶板4a抵接，在变压器14中产生的热经由导热片33被散出到壳体2。

接着，说明第一实施方式的电力变换装置1的效果。

从一方的风扇9A送出的冷却空气从由热导率比一方的散热器7A的热导率小的材料形成的风洞8的风洞空气吹出口29吹出后与变压器14直接接触，因此能够不受到一方的散热器7A的热的影响，高效地冷却变压器14。

另外，变压器14的初级线圈14d与风洞8的风洞空气吹出口29接近地配置，使冷却空气直接与初级线圈14d接触，由此能够提高变压器14的冷却效率。

另外，变压器14的上表面隔着导热片33来与壳体2的盖体4(顶板4a)接触，因此能够将在变压器14中产生的热经由导热片33散出到壳体2，能够进一步提高变压器14的冷却效率。

一方的风扇9A的吹出口被设定得比一方的散热器7A的散热器空气取入口17大，能够利用从一方的风扇9A的吹出口的一部分开口的位置9a吹出的冷却空气来高效地冷却第一电解电容器12。

另外，使风洞8的第一筒部26载置于一方的散热器7A的载置面22，将风洞8的保持用凸部31a、31b插入到载置面22的保持用狭缝22a、22b，并且将嵌合凸部25a嵌入到散热器侧壁23的嵌合凹部23a，由此能够将风洞8的第一筒部26容易地保持于一方的散热器7A的载置面22。而且，将一方的风扇9A用的固定螺丝拧入到风洞8的螺纹孔32和散热器侧壁23的螺纹孔24，就能够将风洞8和一方的风扇9A固定于一方的散热器7A，因此能够削减将风洞8安装于一方的散热器7时的安装强度和安装部件的数量，同时容易地进行电力变换装置1的组装。

并且，一方的风扇9A仅由一方的散热器7A支承，因此能够进一步削减安装部件的数量并容易地组装。

附图标记说明

1：电力变换装置；2：壳体；3：机壳；4：盖体；4a：顶板；4b、4c：侧板；5：通风孔；6a、6b：通风孔；7A、7B：散热器；8：风洞；9A、9B：风扇；9a：风扇的吹出口的一部分；10：电路基板；11：电抗器；12：第一电解电容器；13：第二电解电容器；14：变压器；14a：上部芯；14b：下部芯；14c：卷绕筒；14d：初级线圈；14e：次级线圈；14f：绝缘带；14a1：凸部；14b1：凸部；14c1：嵌合孔；15、16：扼流线圈；17：散热器空气取入口；18：散热器空气吹出口；19：翅片；20：通风路；21：半导体设备；22：载置面；22a、22b：保持用狭缝；23：散热器侧壁；23a：嵌合凹部；24：螺纹孔；25：风洞空气取入口；26：第一筒部；27、28：凹部；29：风洞空气吹出口；30：第二筒部；31：卡合凸部；32：螺纹孔；33：导热片。

Claims (9)

1.一种电子设备，其特征在于，具备：

电路基板，其安装有包括发热电子部件在内的多个电子部件，所述发热电子部件包括磁性部件；

筒状的散热器，在该散热器的散热器通风路的一端形成有散热器空气取入口，在该散热器的所述散热器通风路的另一端形成有散热器空气吹出口；

筒状的风洞，其由热导率比所述散热器的热导率小的材料形成，在该风洞的风洞通风路的一端形成有风洞空气取入口，在该风洞的所述风洞通风路的另一端形成有风洞空气吹出口；

风扇；以及

壳体，其收容有所述多个电子部件、所述电路基板、所述散热器、所述风洞以及所述风扇，

其中，所述散热器设置于所述电路基板的上部，

所述风洞设置于所述散热器的上部，

从在所述散热器的所述散热器空气取入口和所述风洞的所述风洞空气取入口处安装的所述风扇送入外部的冷却空气，

从所述风洞的所述风洞空气吹出口吹出的冷却空气与安装于所述电路基板的所述磁性部件接触，

从所述散热器的所述散热器空气吹出口吹出的冷却空气与第一发热电子部件接触，所述第一发热电子部件安装于所述电路基板的与所述磁性部件的位置不同的位置。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，

所述磁性部件具备圆筒形状的卷绕筒、卷绕于所述卷绕筒的初级线圈和次级线圈以及将所述卷绕筒从轴向两端保持的芯，

所述初级线圈和所述次级线圈中的一方为卷绕于所述卷绕筒侧的内部线圈，所述初级线圈和所述次级线圈中的另一方为卷绕于所述内部线圈的外侧的外部线圈，

所述内部线圈卷绕于所述卷绕筒的上部，接近所述风洞空气吹出口。

3.根据权利要求2所述的电子设备，其特征在于，

在所述磁性部件的所述芯的上表面与所述壳体的同该上表面抵接的盖体之间配置有导热片。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电子设备，其特征在于，

所述风扇的风扇吹出口被设定得比所述散热器的所述散热器空气取入口大，

从未被所述散热器空气取入口覆盖的所述风扇吹出口的一部分送出的冷却空气与第二发热电子部件接触，所述第二发热电子部件安装于所述电路基板的、所述散热器的所述散热器空气取入口附近的位置。

5.根据权利要求1～3中的任一项所述的电子设备，其特征在于，

所述风洞通过风洞保持部来保持着设置于所述散热器的上部的状态，

在所述散热器的所述散热器空气取入口和所述风洞的所述风洞空气取入口处分别借助固定螺丝来固定有所述风扇。

6.根据权利要求4所述的电子设备，其特征在于，

所述风洞通过风洞保持部来保持着设置于所述散热器的上部的状态，

在所述散热器的所述散热器空气取入口和所述风洞的所述风洞空气取入口处分别借助固定螺丝来固定有所述风扇。

7.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于，

所述风扇借助所述散热器空气取入口固定于所述散热器，由此仅利用所述散热器来支承所述风扇。

8.根据权利要求6所述的电子设备，其特征在于，

所述风扇借助所述散热器空气取入口固定于所述散热器，由此仅利用所述散热器来支承所述风扇。

9.一种电力变换装置，其特征在于，具备根据权利要求1～8中的任一项所述的电子设备，将直流电力变换为交流电力。