CN116437624A

CN116437624A - 机械封壳

Info

Publication number: CN116437624A
Application number: CN202310026300.6A
Authority: CN
Inventors: 佘煦; V·K·维纳科塔; 廖旭强; D·K·潘亚; V·L·邦达帕利; S·阿迪哈特拉
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2022-01-11
Filing date: 2023-01-09
Publication date: 2023-07-14
Also published as: EP4210442A1; US20230225091A1

Abstract

公开一种用于功率变换器的机械封壳。在一些实施例中，机械封壳包括：基部；第一隔室，其构造成用于接收一个或多个电子装置；以及第二隔室，其构造成用于接收磁性装置，第二隔室由从基部的底表面突出的腔形成。

Description

机械封壳

技术领域

本发明大体上涉及机械封壳，且更特别地涉及用于功率变换器的机械封壳。

背景技术

功率变换器有时可要求高的侵入防护(IP)等级以及空气冷却的热管理。另外，可需要具有磁性构件的变换器来延展操作电压范围。这些独特的要求可在设计高密度机械封装方面造成挑战。

发明内容

本公开内容的方面涉及用于制造和组装用于功率变换器的机械封壳的方法、设备和/或系统。

在一些实施例中，提供用于功率变换器的机械封壳。在一些实施例中，机械封壳包括：基部；第一隔室，其构造成用于接收一个或多个电子装置；以及第二隔室，其构造成用于接收磁性装置，第二隔室由从基部的底表面突出的腔形成。

在一些实施例中，机械封壳包括一个或多个冷却系统。一个或多个冷却系统包括：第一冷却系统，其可操作地连接到第一隔室的外表面，第一冷却系统构造成用于冷却第一隔室；以及第二冷却系统，其可操作地连接到第二隔室的外表面，第二冷却系统构造成用于冷却第二隔室。

在一些实施例中，一个或多个冷却系统包括一个或多个冷却翅片。

在一些实施例中，第一冷却系统包括第一组冷却翅片且第二冷却系统包括第二组冷却翅片，且其中，第一组冷却翅片和第二组冷却翅片具有不同的定向。

在一些实施例中，第一组翅片的定向垂直于第二组翅片。

在一些实施例中，第一组冷却翅片从基部的底表面的外侧突出。

在一些实施例中，第二组冷却翅片从腔的外壁突出。

在一些实施例中，机械封壳包括风扇，该风扇构造成驱动空气通过一个或多个冷却系统。提供用于制造用于功率变换器的机械封壳的方法。在一些实施例中，方法包括：提供基部；提供用于接收一个或多个电子装置的第一隔室；以及提供用于接收磁性装置的第二隔室，第二隔室由从基部的底表面突出的腔形成。

在一些实施例中，方法包括提供一个或多个冷却系统。一个或多个冷却系统包括：第一冷却系统，其可操作地连接到第一隔室的外表面，第一冷却系统构造成用于冷却第一隔室；以及第二冷却系统，其可操作地连接到第二隔室的外表面，第二冷却系统构造成用于冷却第二隔室。

在一些实施例中，方法包括提供用于驱动空气通过一个或多个冷却系统的风扇。

在一些实施例中，磁性装置是预罐装的。

提供用于组装用于功率变换器的机械封壳的方法。方法包括：提供基部；提供用于接收一个或多个电子装置的第一隔室；提供用于接收磁性装置的第二隔室，第二隔室由从基部的底表面突出的腔形成；预罐装磁性装置；使预罐装的磁性装置放置在腔中；以及在第一隔室中组装一个或多个电子装置。

通过本发明的详细描述和附于此的图，本发明的各个其它方面、特征和优点将是清晰明了的。还要理解的是，前述大体的描述和以下详细描述两者是示例且不限制本发明的范围。

附图说明

图1是根据一个或多个实施例的功率变换器的示例的透视侧视图。

图2是根据一个或多个实施例的示例性功率变换器的分解视图。

图3是根据一个或多个实施例的封壳的示例的透视图。

图4示出根据一个或多个实施例的使磁性装置放置在壳体中的示例性组装，该壳体可放置在封壳内。

图5A-D是根据一个或多个实施例的示例性封壳的透视图。

图6示出根据一个或多个实施例的示出用于组装机械封壳的方法的示例的流程图。

具体实施方式

在以下描述中，出于解释的目的，阐述许多特定细节以便提供对本发明的实施例的透彻理解。然而，将由本领域技术人员所了解的是，本发明的实施例可在没有这些特定细节或具有等同布置的情况下实施。在其它情况下，众所周知的结构和装置以框图形式示出，以便避免使本发明的实施例不必要地难理解。

本文中公开一种用于功率变换器的封壳。大体上，功率变换器可包括电子和磁性装置。在一些实施例中，为满足高的侵入防护(IP)等级，功率变换器可要求高密度机械封壳。大体上，IP等级要求(磁性装置、用户或环境的)相对于灰尘、颗粒、水或其它要素的一定程度的防护。本文中公开一种高密度机械封壳，其构造成用于容纳一个或多个电子和磁性装置，同时满足高的IP等级。例如，封壳可构造成满足IP67的要求(不透灰尘且可浸没在一米的水中达至多30分钟)。那就是说，封壳可构造成用于满足关于其它IP等级的要求。在一些实施例中，封壳可构造成散发(例如，由电子和磁性装置所生成的)热量并为功率变换器提供冷却。在一些实施例中，封壳可包括一个或多个隔室。例如，第一隔室可构造成用于容纳一个或多个电子装置(例如，半导体装置)，且第二隔室可构造成用于容纳磁性装置。在一些实施例中，封壳可包括一组或多组冷却系统，该一组或多组冷却系统用于冷却其中容纳电子装置和磁性装置的隔室。在一些实施例中，一个或多个冷却系统可包括用于冷却电子装置的第一组冷却翅片。第一组冷却系统可构造成从第一隔室的底侧延展。在一些实施例中，一个或多个冷却系统可包括用于冷却磁性装置的第二组翅片。在一些实施例中，第二组翅片可从第二隔室的外侧延展。在一些实施例中，第一组翅片和第二组翅片具有不同的定向。

在一些实施例中，一个或多个风扇可用于驱动空气通过冷却翅片。例如，在一些实施例中，一个或多个风扇可附接到封壳的后侧(例如，邻近于电子装置隔室)。在一些实施例中，一个或多个风扇可构造成驱动气流通过到第一组翅片和第二组翅片。从而冷却两个隔室。

图1是根据一个或多个实施例的功率变换器100的透视图。功率变换器100可包括封壳110。封壳110包括构造成容纳一个或多个电子装置的第一隔室112。封壳110包括构造成容纳磁性装置的第二隔室113。隔室112包括构造成用于冷却第二隔室113的第一组翅片182。第一组翅片182和第二组翅片186具有不同的定向(例如，一组翅片可视为竖直的，且另一组翅片可视为水平的)。

图2是根据一个或多个实施例的功率变换器200的分解视图。在一些实施例中，功率变换器200可包括封壳210。封壳210可构造成接收功率变换器的一个或多个构件。在一些实施例中，功率变换器200可包括印刷电路板组件220、电磁装置230、覆盖物260、风扇270或其它构件。

图3是根据一个或多个实施例的封壳310的透视图。在一些实施例中，封壳310可包括一个或多个侧壁320，以及基部330。在一些实施例中，侧壁320可构造成包绕基部330。在一些实施例中，侧壁320可连接到基部330的一个或多个侧部(或边缘)。侧壁320可构造成从基部330朝封壳310的顶侧312延展以形成封壳的内部空间340。在一些实施例中，侧壁320可从基部330朝封壳310的底侧314(与顶侧312相反)延展。

在一些实施例中，侧壁320可包括多个连接空间325，其构造成用于接收连接部件以使覆盖物连接到封壳310。在一些实施例中，连接空间325可呈孔、突片(tab)、套筒、壳或用于接收连接部件的其它连接空间的形式。连接空间325可(例如，整体地)形成在壁320中，或可通过其它连接手段(胶合、焊接、旋拧等)来连结到壁325。图2示出构造成用于覆盖封壳210的覆盖物260的示例。覆盖物260可包括一个或多个连接空间265，其构造成用于接收连接部件(例如，螺栓、螺状物、销等)以使覆盖物260连接到封壳210。在一些实施例中，一个或多个连接空间265可构造成与封壳的一个或多个连接空间325对准(以便于由连接空间325接收连接部件)。在一些实施例中，覆盖物的连接空间265可呈孔的形式(或者构造成用于接收连接部件或便于覆盖物与封壳的连接的其它形式)。

返回到图3，在一些实施例中，封壳的内部空间340由基部330和侧壁320限定。内部空间340可构造成用于接收一个或多个电子构件。容纳电子构件的内部空间340的区域可形成封壳的第一隔室(如图1中示出的)。图2示出印刷电路板组件(PCBA)220的示例。在一些实施例中，PCBA 220可包括控制板222、功率板224、绝缘栅双极晶体管组件(IGBT)226或其它电子构件。

返回到图3，在一些实施例中，基部330可包括腔350。腔350可构造成容纳磁性装置(例如，图2中示出的磁性装置230)。腔350从基部330的底表面向下突出。在一些实施例中，腔350可包括一个或多个侧壁352，以及底表面353。侧壁352可连接到底表面353的一个或多个侧部(或边缘)。侧壁352可构造成从底表面353朝封壳310的顶侧312延展以形成腔350。

要注意，腔350的上文示例仅出于说明性的目的，且不意在限制。对于本领域技术人员来说将清晰明了的是，可使用其它的腔形状、尺寸、位置或腔的其它特性。例如，在一些实施例中，腔350可基于功率变换器的总体架构来形成(例如，呈一形状、几何结构、尺寸或位置以适应(accommodate)电磁装置或功率变换器的其它构件)。

在一些实施例中，罐装胶可用于部分地填充腔350。罐装胶可设置在腔350的底表面353上。磁性装置可设置在罐装胶上，且在侧壁352与磁性装置之间的间隙可用罐装胶完全填充而没有任何间隙，以使磁性装置稳定在腔350内。这是为保证金属封壳与罐装物的连接性，以用于从磁性装置到封壳的热传递。要注意，如对于本领域技术人员来说将清晰明了的是，可用于使磁性装置稳定在腔350内的罐装胶的量可取决于腔350和/或电磁装置的尺寸或形状。

在一些实施例中，磁性装置可在放置于腔350中之前预罐装。图4示出根据一个或多个实施例的使磁性装置放置在壳体432中的示例性组装，该壳体432可放置在封壳410内。在一些实施例中，磁性装置430可为电感器或变压器。在一些实施例中，装置430可预罐装在壳体432内，该壳体432具有一个或多个销钉434，其构造成使装置430支承在封壳410的腔450内。在一些实施例中，壳体432可构造成满足高的IP等级。例如，在一些实施例中，壳体432可具有67的IP等级(IP67)。根据一个或多个实施例，壳体432可构造成用于其它的IP等级。在一些实施例中，覆盖物436可用于使磁性装置430密封在腔450中。

图5A-D示出根据一个或多个实施例的封壳510的多个视图。在一些实施例中，封壳510可包括一个或多个冷却系统。一个或多个冷却系统可包括设置(或可操作地连接到)在封壳的外侧上以有助于热量散发的一组或多组翅片。在一些实施例中，一组或多组翅片可从基部530的基部外表面532延展，与封壳510的内部空间(这里未示出)相反。在一些实施例中，封壳510可包括第一组翅片582，其设置在基部外侧532的部分534上，与容纳印刷电路板(放置在第一隔室上)的内部空间的部分相反。在一些实施例中，第一组翅片582可从基部530的外侧532的部分534竖直地延展。在一些实施例中，第一组翅片582可放置在侧壁520的部分522之间。第一组翅片582的该构造可有助于散发功率变换器的热量，尤其是来自印刷电路板的热量。

在一些实施例中，封壳510可包括第二组翅片586。在一些实施例中，第二组翅片586可设置在封壳腔550的侧壁的外表面558上(或从其突出)(例如，放置在第二隔室的一个或多个侧部上)。在一些实施例中，第二组翅片586可从腔550的两侧水平地延展。第二组翅片586可有助于散发来自功率变换器的热量，尤其是来自电磁装置的热量。在一些实施例中，第一组翅片582和第二组翅片586设置(或组装)于基部530的外表面532，使得第一组翅片垂直于第二组翅片。在一些实施例中，一个或多个风扇(例如，图2中示出的风扇270)可放置在第一组翅片582前方。一个或多个风扇可构造成驱动空气横跨第一组翅片582。结果，由一个或多个风扇引起的气流还可受驱动横跨冷却腔550的第二组翅片586。风扇的IP等级应满足与系统相同的要求。

图6示出根据一个或多个实施例的示出用于组装机械封壳的方法600的示例的流程图。在方法600的操作602处，可提供封壳基部。在一些实施例中，基部可与基部330(在图3中示出并在本文中描述)相同或类似。

在方法600的操作604处，可提供第一隔室。在一些实施例中，第一隔室可构造成用于接收一个或多个电子装置。在一些实施例中，第一隔室可与内部空间340(在图3中示出并在本文中描述)相同或类似。

在方法600的操作606处，可提供用于接收磁性装置的第二隔室。在一些实施例中，第二隔室可由从基部的底表面突出的腔形成。在一些实施例中，第二隔室可与腔350(在图3中示出并在本文中描述)相同或类似。

在方法600的操作608处，磁性装置可放置在第二隔室中。在一些实施例中，磁性装置可在放置于腔中之前预罐装。在一些实施例中，磁性装置可与磁性装置430(在图4中示出并在本文中描述)相同或类似。

在方法600的操作610处，可在第一隔室中组装一个或多个电子装置。在一些实施例中，电子装置可与电子装置220(在图2中示出并在本文中描述)相同或类似。

应理解的是，描述和图不意在使本发明限于所公开的特定形式，而相反地，意图是覆盖落在如由所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同物和备选方案。本发明的各个方面的另外的修改和备选实施例对于考虑到该描述的本领域技术人员来说将是清晰明了的。因此，该描述和图要被解释为仅是说明性的，且是出于向本领域技术人员教导执行本发明的大体方式的目的。要理解的是，本文中示出和描述的本发明的形式要当作是实施例的示例。要素和材料可替代本文中示出和描述的那些，零件和过程可颠倒或省略，且本发明的某些特征可独立地使用，其对于在受益于本发明的该描述之后的本领域技术人员来说全都将是清晰明了的那样。可在本文中描述的要素中进行改变，而不脱离如以下权利要求书中描述的本发明的精神和范围。本文中使用的标题仅出于组织的目的，且不意在用于限制描述的范围。

如在该申请各处所使用的，词语“可”以容许的意义(即，意指具有可能)使用，而不是以强制性的意义(即，意指必须)使用。词语“包括(include)”、“包括(including)”和“包括(includes)”等意指包括但不限于。如在该申请各处所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数的所指对象(referent)，除非内容另外明确地指示。因此，例如，尽管使用其它的用语和短语(诸如“一个或多个”)来用于一个或多个要素，对“一个要素”或“一要素”的引用包括两个或更多个要素的组合。用语“或”是非排他的(即，包含“和”和“或”两者)，除非另外指示。描述条件关系的用语，例如“响应于X，Y”、“在X时，Y”、“如果X，则Y”、“当X时，Y”等，包含其中前件是必要的因果条件、前件是充分的因果条件或者前件是后件的促成性因果条件的因果关系，例如“在条件Y得到时，状态X发生”泛指(generic)“只在Y时，X发生”和“在Y和Z时，X发生”。此类条件关系不限于结果紧接在前件得到之后，因为一些结果可延迟，且在条件语句中，前件与其后件连接，例如，前件与后件发生的可能性相关。此外，除非另外指示，一个值或动作“基于”另一条件或值的语句包含其中条件或值是唯一因素的实例以及其中条件或值是多个因素之中的一个因素的实例两者。除非另外指示，某集合的“每个”实例具有某性质的语句不应解读成排除其中较大集合的一些另外相同或类似的成员不具有该性质的情况，即，每个不必要意指每一个。

Claims

1.一种用于功率变换器的机械封壳，所述封壳包括：

基部；

第一隔室，所述第一隔室构造成用于接收一个或多个电子装置；以及

第二隔室，所述第二隔室构造成用于接收磁性装置，所述第二隔室由从所述基部的底表面突出的腔形成。

2.根据权利要求1所述的机械封壳，还包括：

一个或多个冷却系统，所述一个或多个冷却系统包括：

第一冷却系统，其可操作地连接到所述第一隔室的外表面，所述第一冷却系统构造成用于冷却所述第一隔室；以及

第二冷却系统，其可操作地连接到所述第二隔室的外表面，所述第二冷却系统构造成用于冷却所述第二隔室。

3.根据权利要求2所述的机械封壳，其中，所述一个或多个冷却系统包括一个或多个冷却翅片。

4.根据权利要求2所述的机械封壳，其中，所述第一冷却系统包括第一组冷却翅片且所述第二冷却系统包括第二组冷却翅片，且其中，所述第一组冷却翅片和所述第二组冷却翅片具有不同的定向。

5.根据权利要求4所述的机械封壳，其中，第一组翅片的定向垂直于第二组翅片。

6.根据权利要求4所述的机械封壳，其中，所述第一组冷却翅片从所述基部的底表面的外侧突出。

7.根据权利要求4所述的机械封壳，其中，所述第二组冷却翅片从所述腔的外壁突出。

8.根据权利要求2所述的机械封壳，还包括风扇，所述风扇构造成驱动空气通过所述一个或多个冷却系统。

9.一种用于制造用于功率变换器的机械封壳的方法，所述方法包括：

提供基部；

提供用于接收一个或多个电子装置的第一隔室；以及

提供用于接收磁性装置的第二隔室，所述第二隔室由从所述基部的底表面突出的腔形成。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

提供一个或多个冷却系统，所述一个或多个冷却系统包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述一个或多个冷却系统包括一个或多个冷却翅片。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述第一冷却系统包括第一组冷却翅片且所述第二冷却系统包括第二组冷却翅片，且其中，所述第一组冷却翅片和所述第二组冷却翅片具有不同的定向。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，第一组翅片的定向垂直于第二组翅片。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一组冷却翅片从所述基部的底表面的外侧突出。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第二组冷却翅片从所述腔的外壁突出。

16.根据权利要求10所述的方法，还包括：

提供用于驱动空气通过所述一个或多个冷却系统的风扇。

17.根据权利要求9所述的方法，其中，所述磁性装置是预罐装的。

18.一种用于组装用于功率变换器的机械封壳的方法，所述方法包括：

提供基部；

提供用于接收一个或多个电子装置的第一隔室；

提供用于接收磁性装置的第二隔室，所述第二隔室由从所述基部的底表面突出的腔形成；

预罐装所述磁性装置；

使预罐装的磁性装置放置在所述腔中；

用额外的罐装材料填充腔的其余间隙；以及

在所述第一隔室中组装所述一个或多个电子装置。