CN111465289A - 模块柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机柜散热的技术领域，提出了一种模块柜，将机柜的内部空间通过隔板分隔出相对密闭的主防护区域和相对开放的次防护区域，主防护区域用于放置若干模组中的高防护需求模组，且主防护区域内部上下贯穿设置独立的第一风道和第二风道，第一风道和第二风道的进风口均与机柜内部下方的次防护区域连通，第一风道和第二风道的出风口均与机柜的顶部区域连通，机柜内部由下至上进行抽风散热。本发明的模块柜结合模组的防护等级、发热量大小、体积重量等多方面因素设置分区隔离、独立散热的机制，提高了机柜整体的散热效果和防护效果，机柜内部结构紧凑、便于维修，能够满足多种户外使用环境的要求。

Description

模块柜

技术领域

本发明涉及机柜散热的技术领域，更具体地说，是涉及一种模块柜。

背景技术

通常情况下，逆变器都安装在机柜中，由机柜提供安装结构并提供防护功能，逆变器在运行过程中会产生大量的热量，因此，为提高逆变系统的可靠性，延长使用寿命，机柜内部需要兼顾器件防护和散热功能，机柜内部空间的结构布局显得尤为重要。现有的逆变机柜内部布局，常见的有开放式散热设计，也有封闭式的散热设计，开放式散热机柜防护性能低，影响内部关键器件的使用寿命，其使用场合具有局限性；而封闭式的散热设计虽然防护性能提高，但是往往散热效果也会受到影响，同时由于封闭式的设计也会给内部器件的维修带来诸多不便，因此，如何同时提高逆变器机柜内部的防护性能和散热性能成为需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模块柜，旨在解决现有技术中，逆变器机柜内部布局不合理导致防护性能和散热性能差，影响关键器件使用寿命的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种模块柜，包括用于放置若干模组的机柜，其特征在于，所述机柜的内部空间通过隔板分隔出相对密闭的主防护区域和相对开放的次防护区域，所述主防护区域用于放置所述若干模组中的高防护需求模组，且所述主防护区域内部上下贯穿设置独立的第一风道和第二风道，所述第一风道和所述第二风道的进风口均与所述机柜内部下方的所述次防护区域连通，所述第一风道和所述第二风道的出风口均与所述机柜的顶部区域连通，所述机柜内部由下至上进行抽风散热。

进一步地，所述机柜包括并排设置的第一机柜和第二机柜，所述主防护区域包括高热区域、第一低热区域和第二低热区域，分别用于放置所述高防护需求模组中的逆变模组、第一低发热模组和第二低发热模组，所述逆变模组与所述第二低发热模组上下设置于所述第二机柜内，所述第一低发热模组设置于所述逆变模组相对的所述第一机柜内，所述第一风道上下贯穿设置于所述第一低热区域内，且所述第一风道的侧壁与所述机柜的边板之间留有进风空间，所述第一风道的两侧设置所述第一低发热模组，所述第二风道上下贯穿设置于所述高热区域内。

进一步地，所述第二风道的进风口与所述逆变模组之间留有畅通的藏风空间。

进一步地，所述机柜外部设置热交换机，所述热交换机的冷风出风口设置于所述第二低热区域下方，所述热交换机的热风进风口设置于所述第二低热区域内中上部，所述第二低热区域通过所述热交换机进行散热。

进一步地，所述第一机柜内部下方的所述次防护区域内，设置所述若干模组中的电抗模块，所述电抗模块贴靠所述第一机柜和所述第二机柜之间的立柱，且所述第一风道的正投影面积与所述电抗模块的正投影面积交叠，所述电抗模块通过所述第一风道进行散热。

进一步地，所述顶部区域内设置用于抽风的风机，对应于所述第一风道出风口的位置设置第一风机，对应于所述第二风道出风口的位置设置第二风机，所述第一低热区域内还设置扰流风机，所述扰流风机的出风口朝向所述高热区域和所述第二低热区域，所述扰流风机配合所述热交换机进行散热。

进一步地，所述第二风道包括三个风道单元，三个所述风道单元在所述高热区域内并排间隔设置，所述逆变模组中的三个逆变单元分别通过三个所述风道单元进行散热。

进一步地，所述隔板包括绝缘隔板、钣金件以及边板，所述第一机柜内用于隔出所述第一低热区域的所述隔板为绝缘隔板，所述第二机柜内用于隔出所述高热区域和所述第二低热区域的所述隔板为相互垂直的第一钣金件和第二钣金件，所述第一钣金件平行于所述绝缘隔板，且通过倾斜的连接板与所述绝缘隔板进行密封连接，所述绝缘隔板、所述第一钣金件、所述第二钣金件以及所述边板共同围合成所述主防护区域。

进一步地，所述第一风道垂直于所述绝缘隔板，且所述第一风道的进风口固定连接于所述绝缘隔板上，所述绝缘隔板上开设有用于电性连通的若干导通孔，若干所述导通孔两侧分别固定连接铜排。

本发明提供的模块柜的有益效果在于：与现有技术相比，本发明的模块柜，将机柜的内部空间通过隔板分隔出相对密闭的主防护区域和相对开放的次防护区域，主防护区域用于放置若干模组中的高防护需求模组，且主防护区域内部上下贯穿设置独立的第一风道和第二风道，第一风道和第二风道的进风口均与机柜内部下方的次防护区域连通，第一风道和第二风道的出风口均与机柜的顶部区域连通，机柜内部由下至上进行抽风散热。本发明的模块柜结合模组的防护等级等多方面因素设置分区隔离、独立散热的机制，提高了机柜整体的散热效果和防护效果，能够满足多种户外使用环境的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，在附图中：

图1是本发明模块柜的侧面结构示意图；

图2是图1所示实施例模块柜正常工作时内部风路走向平面示意图；

图3是图1所示实施例中第一风道及与其连接的隔板示意图；

图4是图1所示实施例中第一风道与第二风道的俯视示意图；

附图标记说明：

1、机柜；11、第一机柜；12、第二机柜；2、主防护区域；21、第一低热区域；22、高热区域；23、第二低热区域；24、第一风道；25、第二风道；251、风道单元；3、隔板；31、绝缘隔板；311、铜排；32、第一钣金件；33、第二钣金件；34、连接板；4、热交换机；5、逆变模组；6、第一低发热模组；7、第二低发热模组；8、电抗模块；9、风机；91、第一风机；92、第二风机；10、扰流风机。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的实例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图的实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“连通”等术语应做广义理解，例如，可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，还可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参照附图说明本发明的优选实施方式：

如图1至图3所示，本实施例中，模块柜包括机柜1和机柜1内部的若干模组，机柜1内部的空间通过隔板3分隔出相对密闭的主防护区域2和相对开放的次防护区域，主防护区域2用于放置若干模组中的高防护需求模组，主防护区域2以外放的次防护区域用于放置若干模组中的低防护需求模组，在主防护区域2内部，上下贯穿设置独立的第一风道24和第二风道25，第一风道24和第二风道25的进风口均与所述机柜1内部下方的所述次防护区域连通，所述第一风道24和所述第二风道25的出风口均与所述机柜1的顶部区域连通，机柜1内部由下至上进行抽风散热。第一风道24和第二风道25的进风口均与机柜1内部下方的次防护区域连通，第一风道24和第二风道25的出风口均与机柜1的顶部区域连通，机柜1内部由下至上进行抽风散热。

上述实施例中的模块柜，通过隔板3将机柜1内部的空间进行分区隔离，将具有高防护要求的模组与其它防护要求低的模组分区隔开设置，并通过独立的第一风道24和第二风道25进行独立散热，同时兼顾到其它低防护等级的区域的散热，能够确保机柜1内部在具有高防护性能的基础上，同时具备良好的散热效果。

如图1、图2和图3所示，本实施例中，优选地，上述机柜1由并排设置的第一机柜11和第二机柜12组合而成，第一机柜11和第二机柜12之间有用于支撑的立柱。第一机柜11和第二机柜12组合成用于放置若干模块的机柜内部空间，通过隔板3分隔出的相对密闭的主防护区域2与相关部件的连接处均做密封处理，如采用密封胶条等方式进行密封，主防护区域2内部设置有高防护需求的若干高防护需求模组。根据高防护需求模组的发热量大小不同，将主防护区域2内部区分出高热区域22、第一低热区域21和第二低热区域23，分别用于放置高防护需求模组中的逆变模组5、第一低发热模组6和第二低发热模组7，即逆变模组5设置在高热区域22内，第一低发热模组6设置在第一低热区域21内，第二低发热模组7设置在第二低热区域23内。

优选地，逆变模组5与第二低发热模组7上下设置于第二机柜12内，即在第二机柜12内部，逆变模组5设置于第二低发热模组7的上方，第一低发热模组6设置于逆变模组5相对的第一机柜11内，第一风道24上下贯穿设置于第一低热区域21内，且第一风道24的侧壁与机柜1的侧边板之间留有进风空间，第一风道24的两侧设置第一低发热模组6，第二风道25上下贯穿设置于高热区域22内。

第一风道24上下贯穿设置于第一低热区域21内，可以理解为第一风道24在第一机柜11内部的竖直方向直立设置，相对于第一机柜11的底部垂直。第二风道25上下贯穿设置于高热区域22内，可以理解为第二风道25在第二机柜12内部的竖直方向直立设置，相对于第二机柜12的底部垂直，贯穿设置的风道更有利于机柜内部的热量排出。

如图2、图4所示，优选地，第一风道24的横截面呈长方形，长方形的长边由第一低热区域21所在的第一机柜11的前部空间延伸至后部空间，第一风道24的侧壁与机柜1的侧边板之间留有进风空间，以供主防护区域2内部的气流流通。第一风道24的长边两侧主要设置防护要求高但发热量较低的模组，如低发热直流模组，包括直流隔离开关、电容母排模块等。第二风道25上下贯穿设置于高热区域22内，主要用于对防护要求高且发热量高的逆变模组5进行独立散热。第二风道25与第一风道24的进风口共用机柜1下部的进风区域，但两个进风口错开设计，相对独立。经过第二风道25的冷风带走逆变模组5发出的热量，从而对逆变模组5进行散热。

在另一实施例中，第二风道25的进风口与逆变模组5之间留有畅通的藏风空间，即第二风道25的进风口与逆变模组5之间留有一定的距离，此距离内不设置任何模组，可使得冷风无障碍地通过，上述藏风空间一方面可防止冷风吹向逆变模组5时产生回流，另一方面使得冷风由第二机柜12底部向上流动进入第二风道25后，有足够的藏风空间，更利于逆变模组5的散热。

如图1所示，本实施例中，在第一机柜11内部，第一低热区域21下方的次防护区域内设置若干模组中的电抗模块8，电抗模块8贴靠第一机柜11和第二机柜12之间的立柱，且第一风道24的正投影面积与电抗模块8的正投影面积交叠，电抗模块8通过第一风道24进行散热。电抗模块8一般为体积较大重量较重的模块，其发热量通常很大，但防护要求不高，因此综合以上考虑，不需要将电抗模块8放入相对密闭的主防护区域2内，而将电抗模块8放置于第一低热区域21下方的次防护区域内，即第一机柜11的最底部，将电抗模块8靠近第一机柜11和第二机柜12之间的立柱设置，可合理利用整个机柜1的承重结构，增加电抗模块8在机柜1内部的稳定性。第一风道24的正投影面积与电抗模块8的正投影面积交叠，可确保对电抗模块8有良好的散热效果，此处，以电抗模块8设置于第一风道24进风口的正下方散热效果最佳，如此，冷风流经电抗模块8带走热量，再通过第一风道24排出机柜1，而第一风道24两侧的第一低发热模组6通常发热量很低，可通过自然冷却进行散热。

如图1所示，在另一实施例中，机柜1外部设置热交换机4，热交换机4的冷风出风口设置于第二低热区域23下方，热交换机4的热风进风口设置于第二低热区域23中上部，第二低热区域23通过热交换机4进行散热。第二低发热模组7通常可包括交流接触器模块等发热量较低的模块，优选地，热交换机4设置于第二低热区域23对应的第二机柜12的外部，第二低热区域23内的交流接触器模块可设置于第二机柜12内的最底部，且靠近热交换机4设置，交流接触器模块主要通过热交换机4进行散热。

上述热交换机4设置于第二机柜12的外部，且冷风出风口设置于第二低热区域23下方，热交换机4的热风进风口设置于第二低热区域23中上部，由于第二低热区域23放置的交流接触器模块发热量很低，因此，冷风通过交流接触器模块后温度上升幅度很小，冷风继续上升，可对逆变模组5的外部安装器件，如IGBT、电容等器件起到散热作用，即逆变模组5一方面通过第二风道25进行散热，一方面可通过热交换机4进行辅助散热，确保了发热量高的逆变模组5能够进行有效散热。同时，热交换机4作为辅助散热的器件，可以在第一风道24和第二风道25独立散热的基础上，进一步增强整个主防护区域2内部的散热效果。

当然，根据实际情况，也可以在机柜1外部的其它区域增设热交换机，此处不作唯一限制。

如图1所示，本实施例中，在机柜1的顶部区域内，设置用于抽风的风机9，优选地，对应于第一风道24出风口的位置和第二风道25出风口的位置各自设置第一风机91和第二风机92，第一风机91主要用于对第一风道24所在的一侧的第一机柜11进行抽风散热，第二风机92主要对第二风道25所在一侧的第二机柜12进行抽风散热，优选地，第二风机92包括多个风机，做冗余设计，确保散热的可靠性。优选地，第一机柜11和第二机柜12的柜体上分别开设有进风口百叶窗和出风口百叶窗。第一风机91和第二风机92正常运行时，冷风由进风口百叶窗进入机柜1内部，由机柜1底部向上流动，并分别经第一风道24和第二风道25到达机柜1的顶部区域，再分别从机柜1顶部的左侧出风口百叶窗和右侧出风口百叶窗排出。

第一风机91和第二风机92分别独立地对第一机柜11和第二机柜12进行抽风散热，使得机柜1内部主要器件的散热相互独立而彼此不会干扰。

如图1所示，优选地，在另一实施例中，第一低热区域21内还设置用于加快散热的扰流风机10，扰流风机10的出风口朝向高热区域22和第二低热区域23，可配合热交换机4对主防护区域2内部进行辅助散热。优选地，扰流风机10设置于第一风道24的一侧，扰流风机10的出风口正对电容母排模块设置，来自扰流风机10的风，经过电容母排模块后可通过热交换机4进行循环散热，以此保证对电容母排模块能够进行充分的散热。与此同时，低发热直流模组中发热量很低的直流隔离开关等器件，可以借助扰流风机10与热交换机4的配合进行热交换散热。

在另一实施例中，第一风道24的风道壁可采用热传导性能良好的钣金件，在极端情况下，若低发热直流模组中发热量很低的直流隔离开关等器件温度高于第一风道24中流经的热风温度时，第一风道24的风道壁内外形成温差，直流隔离开关等器件可通过第一风道24进行热交换散热。

如图4所示，本实施例中，第二风道25包括三个风道单元251，三个风道单元251相互独立，且在高热区域22内并排间隔设置，若将逆变模组5所在的一侧视为机柜1的前侧，相对应的低发热直流模组所在的一侧视为机柜1的后侧，则三个风道单元251在高热区域22内左右并排间隔设置；且风道单元251的侧壁与第二机柜的边板之间均留有一定的空隙，以供主防护区域2内部气流流通。逆变模组5中的三个逆变单元分别通过三个独立的风道单元251进行散热。

如图3所示，在另一实施例中，隔板3包括绝缘隔板31、第一钣金件32、第二钣金件33以及机柜的边板，第一机柜11内用于隔出第一低热区域21的隔板为绝缘隔板31，第二机柜12内用于隔出高热区域22和第二低热区域23的隔板为相互垂直的第一钣金件32和第二钣金件33，第一风道24的进风口固定连接的隔板为绝缘隔板31，绝缘隔板31一方面能够实现电气绝缘，另一方面具有较好的热隔离效果。与第二风道25的进风口连接的隔板为第一钣金件32，第一钣金件32具有良好的承重能力。第一钣金件32平行于绝缘隔板31，且第一钣金件32的位置低于绝缘隔板31，二者通过倾斜的连接板34进行密封连接，倾斜的连接板34的一端连接第一机柜11内的绝缘隔板31，另一端连接第二机柜12内的第一钣金件32，具体的连接方式可以为通过螺钉或者铆钉的方式连接，且进行密封处理，当然，也可以通过其它方式进行连接，此处不作唯一限定。第二钣金件33的一端与第一钣金件32垂直连接，另一端与第二机柜12的底部垂直连接。绝缘隔板31、第一钣金件32、第二钣金件33以及边板共同围合成主防护区域2。

根据机柜1内部电气绝缘的要求、热隔离效果的要求以及模组承重的要求等，可灵活选用绝缘隔板31和钣金件。

第一机柜11和第二机柜12并排拼装，中间设立支撑立柱，增强了机柜1整体的强度；绝缘隔板31以及机柜1内部的相关模组借助支撑立柱进行固定安装，一方面使得机柜1内部结构更加紧凑，增强了机柜1整体的承重性和稳定性，另外，并排设置的两个机柜为主防护区域2的分隔提供了框架结构，在确保机柜1具有良好的稳定性能的前提下，同时满足良好的防护性能和散热性能的要求。

优选地，第一风道24的进风口与出风口、第二风道25的进风口与出风口均固定连接于相应位置的隔板3上，且连接处均进行密封处理，以提高主防护区域2的防护效果。

如图4所示，本实施例中，在绝缘隔板31上开设有用于电性连通的若干导通孔，若干导通孔两侧分别固定连接铜排311，优选地，两侧的铜排311通过螺钉连接，且进行密封处理。两侧铜排311的设置即实现了导通孔的电性连通，又方便安装和拆卸。

本发明的模块柜，各风机正常运行时，机柜1内部的风路走向如图2所示，其中，双箭头表示第一风机91和第二风机92抽风工作时的风路走向，单箭头表示热交换机4循环散热的风路走向。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种模块柜，包括用于放置若干模组的机柜，其特征在于，所述机柜的内部空间通过隔板分隔出相对密闭的主防护区域和相对开放的次防护区域，所述主防护区域用于放置所述若干模组中的高防护需求模组，且所述主防护区域内部上下贯穿设置独立的第一风道和第二风道，所述第一风道和所述第二风道的进风口均与所述机柜内部下方的所述次防护区域连通，所述第一风道和所述第二风道的出风口均与所述机柜的顶部区域连通，所述机柜内部由下至上进行抽风散热。

2.如权利要求1所述的模块柜，其特征在于，所述机柜包括并排设置的第一机柜和第二机柜，所述主防护区域包括高热区域、第一低热区域和第二低热区域，分别用于放置所述高防护需求模组中的逆变模组、第一低发热模组和第二低发热模组，所述逆变模组与所述第二低发热模组上下设置于所述第二机柜内，所述第一低发热模组设置于所述逆变模组相对的所述第一机柜内，所述第一风道上下贯穿设置于所述第一低热区域内，且所述第一风道的侧壁与所述机柜的边板之间留有进风空间，所述第一风道的两侧设置所述第一低发热模组，所述第二风道上下贯穿设置于所述高热区域内。

3.如权利要求2所述的模块柜，其特征在于，所述第二风道的进风口与所述逆变模组之间留有畅通的藏风空间。

4.如权利要求3所述的模块柜，其特征在于，所述机柜外部设置热交换机，所述热交换机的冷风出风口设置于所述第二低热区域下方，所述热交换机的热风进风口设置于所述第二低热区域内中上部，所述第二低热区域通过所述热交换机进行散热。

5.如权利要求4所述的模块柜，其特征在于，所述第一机柜内部下方的所述次防护区域内，设置所述若干模组中的电抗模块，所述电抗模块贴靠所述第一机柜和所述第二机柜之间的立柱，且所述第一风道的正投影面积与所述电抗模块的正投影面积交叠，所述电抗模块通过所述第一风道进行散热。

6.如权利要求5所述的模块柜，其特征在于，所述顶部区域内设置用于抽风的风机，对应于所述第一风道出风口的位置设置第一风机，对应于所述第二风道出风口的位置设置第二风机，所述第一低热区域内还设置扰流风机，所述扰流风机的出风口朝向所述高热区域和所述第二低热区域，所述扰流风机配合所述热交换机进行散热。

7.如权利要求6所述的模块柜，其特征在于，所述第二风道包括三个风道单元，三个所述风道单元在所述高热区域内并排间隔设置，所述逆变模组中的三个逆变单元分别通过三个所述风道单元进行散热。

8.如权利要求2至7任意一项所述的模块柜，其特征在于，所述隔板包括绝缘隔板、钣金件以及边板，所述第一机柜内用于隔出所述第一低热区域的所述隔板为绝缘隔板，所述第二机柜内用于隔出所述高热区域和所述第二低热区域的所述隔板为相互垂直的第一钣金件和第二钣金件，所述第一钣金件平行于所述绝缘隔板，且通过倾斜的连接板与所述绝缘隔板进行密封连接，所述绝缘隔板、所述第一钣金件、所述第二钣金件以及所述边板共同围合成所述主防护区域。

9.如权利要求8所述的模块柜，其特征在于，所述第一风道垂直于所述绝缘隔板，且所述第一风道的进风口固定连接于所述绝缘隔板上，所述绝缘隔板上开设有用于电性连通的若干导通孔，若干所述导通孔两侧分别固定连接铜排。

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