CN112351658A - 风冷散热器、包含其的电控箱及其散热控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种风冷散热器、包含其的电控箱及其散热控制方法。其中，所述风冷散热器包括：底板以及设置在底板上的多个肋片；底板在使用时设置在待散热对象上，从而将待散热对象的热量传递至各肋片进行散热；各肋片均与底板活动连接，使得各肋片能够相对底板运动从而加快散热速度。上述方案中，在常规的风冷散热器的基础上，将其主要包括的底板以及设置在底板上的多个肋片之间的连接结构由固定连接改为活动连接，从而使得肋片能够相对底板运动，加快与周围空气的换热，因此，通过上述方案能够增强风冷散热器的散热能力，使其更能满足用户需求，也即，能够解决现有技术中面临的风冷散热装置的散热量不能满足需求的问题。

Description

风冷散热器、包含其的电控箱及其散热控制方法

技术领域

本申请涉及风冷散热技术领域，尤其涉及一种风冷散热器、包含其的电控箱及其散热控制方法。

背景技术

目前，各种用电设备或机组都会设置控制主板以对设备或机组的工作状态进行控制，比如，在多功能热水机组中，需要设置控制主板以控制和驱动各组件工作。而控制主板工作时，其包含的大量电子元器件会持续发热，当外界环境温度较高时，这些热量非常不利于控制主板以及整个设备或机组的正常、稳定工作；对于大功率设备而言，发热带来的负面效果尤为明显。

现有技术中主要通过风冷和水(或冷媒)冷两种方式进行散热，其中风冷散热的成本较低、适用性好，实际应用非常广泛，但散热量有时不能满足实际需求；水冷散热虽然散热效果更好，但成本高，且水冷散热装置所占据的空间大，因此适用性差。

发明内容

本申请提供一种风冷散热器、包含其的电控箱及其散热控制方法，以解决相关技术中风冷散热装置的散热量不能满足需求的问题。

本申请的上述目的是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本申请实施例提供一种风冷散热器，其包括：

底板以及设置在所述底板上的多个肋片；

所述底板在使用时设置在待散热对象上，从而将所述待散热对象的热量传递至各所述肋片进行散热；

各所述肋片均与所述底板活动连接，使得各所述肋片能够相对所述底板运动从而加快散热速度。

可选的，所述肋片与所述底板的连接结构为：所述底板包括凹面为圆弧面的凹槽，所述肋片的一端包括凸面为圆弧面的凸起，所述凸起嵌于所述凹槽内，从而所述肋片能够相对所述底板摆动。

可选的，所述风冷散热器还包括：动力组件；

所述动力组件与各所述肋片相连接，用于提供所述肋片运动的动力。

可选的，所述风冷散热器还包括：控制器；

所述控制器与所述动力组件相连接，用于控制所述动力组件的工作状态。

可选的，所述动力组件包括：电机和连杆组件；

所述连杆组件用于将所述电机工作时产生的动力传递至各所述肋片，以带动各所述肋片摆动。

可选的，各所述肋片的侧棱上均包括连杆固定结构；

所述连杆组件包括相互活动连接第一连杆和第二连杆，所述第一连杆用于与所述电机的轴相连接，所述第二连杆用于通过各所述连杆固定结构与各所述肋片相连接。

可选的，所述第一连杆和所述第二连杆通过销钉活动连接。

可选的，各所述肋片摆动过程中，与所述底板的同一侧形成的夹角的最大值为θ1，最小值为θ2；其中θ1为90°，θ2大于0°。

可选的，当各所述肋片处于静止状态时，与所述底板的同一侧形成的所述夹角为所述θ2。

第二方面，本申请实施例还提供一种设置有上述的风冷散热器的电控箱，其中，所述电控箱为所述待散热对象，所述电控箱包括壳体和设置在所述壳体内部的控制主板；

所述底板设置在所述壳体的外部，所述控制器设置于所述控制主板上。

可选的，所述壳体外部还设置有第一温度传感器，用于检测环境温度；所述控制主板上还设置有第二温度传感器，用于检测控制主板温度；所述第一温度传感器和所述第二温度传感器均与所述控制器相连接；

所述控制器具体用于，根据所述环境温度和所述控制主板温度，控制所述电机的启停，以及通过调节所述电机的转速进而调节各所述肋片的摆动速度。

可选的，所述电控箱为多功能热水机组的电控箱。

第三方面，本申请实施例还提供一种风冷散热器的散热控制方法，其中，所述风冷散热器为上述的风冷散热器，且所述风冷散热器设置于多功能热水机组的电控箱，所述方法包括：

获取所述多功能热水机组当前的工作模式；所述多功能热水机组的工作模式包括制冷模式和制热模式；

若所述当前的工作模式为制热模式，控制所述电机不运行；

若所述当前的工作模式为制冷模式，获取所述环境温度和所述控制主板温度，基于所述环境温度和所述控制主板温度计算所述电机的目标转速，并控制所述电机以所述目标转速运行。

本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本申请的实施例提供的技术方案中，在常规的风冷散热器的基础上，将其主要包括的底板以及设置在底板上的多个肋片之间的连接结构由固定连接改为活动连接，从而使得肋片能够相对底板运动，加快与周围空气的换热，因此，通过上述方案能够增强风冷散热器的散热能力，使其更能满足用户需求，也即，能够解决现有技术中面临的风冷散热装置的散热量不能满足需求的问题。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1为本申请实施例示出的一种风冷散热器的结构示意图；

图2为本申请实施例示出的一种风冷散热器的肋片与底板的连接结构示意图；

图3为本申请实施例示出的风冷散热器的肋片的一种摆动位置示意图；

图4为本申请实施例示出的风冷散热器的肋片的另一种摆动位置示意图；

图5为本申请实施例示出的风冷散热器相对待散热的电控箱的设置关系示意图，其中，图5右侧部分为电机与连杆组件部分的局部放大图；

图6为本申请实施例示出的一种散热控制方法的流程示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例

参照图1图1为本申请实施例示出的一种风冷散热器的结构示意图。如图1所示，该风冷散热器至少包括：

底板1以及设置在底板1上的多个肋片2；底板1在使用时设置在待散热对象上，从而将待散热对象的热量传递至各肋片2进行散热；各肋片2均与底板1活动连接，使得各肋片2能够相对底板1运动从而加快散热速度。其中，各肋片2优选为在底板1上均匀设置，也即任意相邻的两个肋片2的间距(简称片距)相等。

需要说明的是，相对常规的风冷散热器，本实施例的风冷散热器的基本散热原理与常规的风冷散热器一致，也即：底板1和肋片2(也被称为翅片或鳍片)采用导热良好的材料制成，底板1与待散热对象直接相接触，将热量传导至各肋片2以通过肋片2增大散热面积，从而将热量散至空气中。虽然增加肋片2的数量或增大每个肋片2的面积可以增强散热效果，但是，肋片2数量或面积不能无限制增加，因此，本申请通过将肋片2与底板1的连接结构设置为可运动结构来增强其散热效果，也即，通过使肋片2运动来加快其与周围空气的换热。

通过上述方案，在常规的风冷散热器的基础上，将其主要包括的底板1以及设置在底板1上的多个肋片2之间的连接结构由固定连接改为活动连接，从而使得肋片2能够相对底板1运动，加快与周围空气的换热，因此，通过上述方案能够增强风冷散热器的散热能力，使其更能满足用户需求，也即，能够解决现有技术中面临的风冷散热装置的散热量不能满足需求的问题。

更具体的，一些实施例中，如图2所示，肋片2与底板1的连接结构为：底板1包括凹面为圆弧面的凹槽11，肋片2的一端包括凸面为圆弧面的凸起21，凸起21嵌于凹槽11内，从而肋片2能够相对底板1摆动。

此外，在具体实施中，所述风冷散热器中还包括与各肋片2相连接的动力组件，用于提供肋片2运动的动力；以及还包括与动力组件相连接的控制器，用于控制动力组件的工作状态。也即，通过控制器控制动力组件开始以及停止产生动力，动力组件产生的动力用于驱动肋片2运动。

更进一步的，一些实施例中，如图3所示，动力组件包括电机3和连杆组件，电机3用于通电工作时产生动力，连杆组件将电机3工作时产生的动力传递至各肋片2，以带动各肋片2摆动。

在此基础上，为了方便连杆组件与各肋片2相连接，如图1所示，各肋片2的侧棱上均设置连杆固定结构22，用于提供与连杆组件相连接的连接点；

并且，连杆组件包括相互活动连接第一连杆41和第二连杆42，第一连杆41用于与电机3的轴相连接，第二连杆42用于通过各连杆固定结构22与各肋片2相连接。

更具体的，电机3的轴上套设连接件(图中未示出)，第一连杆41的一端(记为第一连杆41的第一端)与该连接件相连接，从而电机3的轴旋转时，第一连杆41的第一端随之做圆周运动(圆心与电机3的轴重合)，进而第一连杆41的与第二连杆42相连接的一端(记为第一连杆41的第二端)带动第二连杆42运动。其中，第一连杆41的第二端连接至第二连杆42的中部，第二连杆42与各肋片2上的连杆固定结构22通过销钉等方式相连接。并且，第一连杆41与第二连杆42之间可以通过销钉等方式活动连接。如此设置，当电机3通电启动时，通过第一连杆41和第二连杆42即可将动力传递至各肋片2，使各肋片2同步摆动。并且，电机3的转速越大，则肋片2的摆动速度越大，散热效果越好。

此外，考虑到在电机3以相同的转速运行时，肋片2的摆动幅度越大，则摆动周期越长，摆动速度越小，相当于电机3实际的工作效率越低，因此，肋片2摆动过程中的摆动幅度不宜过大，并且，当肋片2摆动幅度越大，则摆动过程内，能够接触到的空气越多(造成的空气流动效果越明显)，散热效果越好，因此，摆动幅度也不宜过小。

基于此，如图3和图4所示，可以将肋片2的摆动幅度设置为：肋片2摆动过程中，与底板1的同一侧(图3和图4中为肋片2的右侧)形成的夹角的最大值为θ1，最小值为θ2；其中θ1为90°，θ2大于0°，θ2可以根据如下计算公式得到：

式中，cos^-1为反余弦函数，L1为肋片2高度，L2为电机3轴的最大行程，也即当连杆组件转到极限位置时的水平距离(或者可以理解为第一连杆41的第一端所做圆周运动的圆的直径)。

此外，在很多场景下，待散热对象是如图5所示的包括壳体5和设置在壳体5内部的控制主板6(或称为IPM驱动板等)的电控箱(或称为电器盒)，其中壳体5的作用包括为内部的控制主板6提供防尘防水的环境等，而控制主板6(包含工作时发热的元器件)用于控制设备或机组的运行，在这种场景下，应用上述风冷散热器时，可以将底板1和电机3设置在壳体5的外部，例如通过螺钉连接等方式将底板1紧密固定在电控箱的壳体5上(必要时可以按照图5所示，将底板1嵌于壳体5外部的凹槽内，从而进一步加快热传递)，并且可以将控制器设置于电控箱内部的控制主板6上，且控制器可以与控制主板6上原有的控制模块相连接，从而达到设计紧凑的效果，避免控制器额外占据被控设备(指电控箱的控制对象)内部的空间。此外，电机3可以通过继电器31接入电控箱内部的控制器，由控制器根据运行条件给出信号，并通过继电器控制电机3的运行。

进一步的，在待散热对象为电控箱的基础上，关于控制器对电机3运行状态进行控制，一种可行的实施方式是：

壳体5外部还设置有第一温度传感器(未图示)，用于检测环境温度；控制主板6上还设置有第二温度传感器(未图示)，用于检测控制主板温度，且第一温度传感器和第二温度传感器均与控制器相连接；控制器具体用于，根据环境温度和控制主板温度，控制电机3的启停，以及通过调节电机3的转速进而调节各肋片2的摆动速度。

也就是说，通过第一温度传感器检测环境温度，通过第二温度传感器检测作为主要发热部件的控制主板6的温度，进而根据环境温度和控制主板温度控制电机3的工作状态。更具体的，当外部环境温度较低时，通过静止状态的肋片2即可满足散热需求，因此可以不启动电机3，而当外部环境温度较高，静止状态的肋片2不能满足散热需求时，可以启动电机3使肋片2摆动从而加快散热。并且，控制主板温度和环境温度之差越大，则需要的肋片2的摆动速度越大，相应的，电机3轴的角速度越大(电机3转速越大)。

当然，应当理解的是，以上所述的根据环境温度和控制主板温度控制电机3的工作状态的方法仅是示例性的，实际上，在对控制精度要求不高的情况下，也可以仅基于环境温度和控制主板温度二者之一来控制电机3的工作状态，或者，也可以通过其他因素(例如待散热对象的持续运行时间等)控制电机3的工作状态，对此不进行限制。

此外，由于电机3运行需要消耗电能，因此在实际应用时上述风冷散热器更适用于大功率设备或机组中(此时电机的能耗占比较低)，以多功能热水机组的电控箱为例，本申请还提供一种风冷散热器的散热控制方法，该方法基于热水机组的工作模式以及上述的温度参数对相应风冷散热器进行散热控制。其中，多功能热水机组的工作模式至少包括制热模式(对应制热功能)和制冷模式(对应制冷功能)。

参照图6，图6为本申请实施例示出的一种风冷散热器的散热控制方法的流程示意图。如图6所示，该流程至少包括：

S601：获取所述多功能热水机组当前的工作模式；

S602：若所述当前的工作模式为制热模式，控制所述电机不运行；

S603：若所述当前的工作模式为制冷模式，获取所述环境温度和所述控制主板温度，基于所述环境温度和所述控制主板温度计算所述电机的目标转速，并控制所述电机以所述目标转速运行。

具体的，当环境温度较低，机组制热运行时，可以将电机轴转动到可将肋片摆动角度调节趋近于图4所示的θ2处，从而降低散热量(在环温极低的制热工况下，电控箱需要保温(降低凝露风险)，以便使机组运行更稳定，因此要降低散热)。当环境温度较高，机组制冷运行时，控制主板产生热量较大，可控制电机轴以不同角速度转动，从而控制肋片摆动在θ1～θ2之间，以达到加强散热目的。

其中，当机组制冷运行时，电机轴行程L范围为0～L2，肋片摆动方程式如下：

L＝L2*(α*t+ε)

式中，α为电机实际运行角速度，范围为(0～ω)，其中角速度为0时，肋片热阻最大，角速度为ω时，散热能力最大，t为时间，ε为电机初始相位。

α的计算公式如下：

式中，γ为电机额定转速，T0为控制主板温度，Te为环境温度。

而当机组制热运行时，如前文所述的原因，需要降低散热量，因此，电机不启动，电机处于初始相位ε时，要求肋片刚好处于最小角度θ2处，则初始相位ε需满足：

ε＝n*π/2

n＝2π/β

式中，n＝0、1、2、3……，β为压缩机额定转速。

通过上述方案，当上述风冷散热器应用于对多功能热水机组的电控箱(电器盒)进行散热时，通过综合考虑控制主板温度与环境温条件以及机组正在实施的模式，设计对应的控制策略，可以实现控制主板的全范围适应能力。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (13)

1.一种风冷散热器，其特征在于，包括：

底板以及设置在所述底板上的多个肋片；

所述底板在使用时设置在待散热对象上，从而将所述待散热对象的热量传递至各所述肋片进行散热；

各所述肋片均与所述底板活动连接，使得各所述肋片能够相对所述底板运动从而加快散热速度。

2.根据权利要求1任一项所述的风冷散热器，其特征在于，所述肋片与所述底板的连接结构为：所述底板包括凹面为圆弧面的凹槽，所述肋片的一端包括凸面为圆弧面的凸起，所述凸起嵌于所述凹槽内，从而所述肋片能够相对所述底板摆动。

3.根据权利要求2所述的风冷散热器，其特征在于，还包括：动力组件；

所述动力组件与各所述肋片相连接，用于提供所述肋片运动的动力。

4.根据权利要求3所述的风冷散热器，其特征在于，还包括：控制器；

所述控制器与所述动力组件相连接，用于控制所述动力组件的工作状态。

5.根据权利要求3所述的风冷散热器，其特征在于，所述动力组件包括：电机和连杆组件；

所述连杆组件用于将所述电机工作时产生的动力传递至各所述肋片，以带动各所述肋片摆动。

6.根据权利要求5所述的风冷散热器，其特征在于，各所述肋片的侧棱上均包括连杆固定结构；

所述连杆组件包括相互活动连接第一连杆和第二连杆，所述第一连杆用于与所述电机的轴相连接，所述第二连杆用于通过各所述连杆固定结构与各所述肋片相连接。

7.根据权利要求6所述的风冷散热器，其特征在于，所述第一连杆和所述第二连杆通过销钉活动连接。

8.根据权利要求2-7任一项所述的风冷散热器，其特征在于，各所述肋片摆动过程中，与所述底板的同一侧形成的夹角的最大值为θ1，最小值为θ2；其中θ1为90°，θ2大于0°。

9.根据权利要求8所述的风冷散热器，其特征在于，当各所述肋片处于静止状态时，与所述底板的同一侧形成的所述夹角为所述θ2。

10.一种电控箱，其特征在于，所述电控箱设置有如权利要求6-9任一项所述的风冷散热器，所述电控箱为所述待散热对象，所述电控箱包括壳体和设置在所述壳体内部的控制主板；

所述底板设置在所述壳体的外部，所述控制器设置于所述控制主板上。

11.根据权利要求10所述的电控箱，其特征在于，所述壳体外部还设置有第一温度传感器，用于检测环境温度；所述控制主板上还设置有第二温度传感器，用于检测控制主板温度；所述第一温度传感器和所述第二温度传感器均与所述控制器相连接；

所述控制器具体用于，根据所述环境温度和所述控制主板温度，控制所述电机的启停，以及通过调节所述电机的转速进而调节各所述肋片的摆动速度。

12.根据权利要求11所述的电控箱，其特征在于，所述电控箱为多功能热水机组的电控箱。

13.一种风冷散热器的散热控制方法，其特征在于，所述风冷散热器为如权利要求6-9任一项所述的风冷散热器，且所述风冷散热器设置于如权利要求12所述的电控箱，所述方法包括：

获取所述多功能热水机组当前的工作模式；所述多功能热水机组的工作模式包括制冷模式和制热模式；

若所述当前的工作模式为制热模式，控制所述电机不运行；

若所述当前的工作模式为制冷模式，获取所述环境温度和所述控制主板温度，基于所述环境温度和所述控制主板温度计算所述电机的目标转速，并控制所述电机以所述目标转速运行。

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