CN201185539Y - 一种动力装置电器单元的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种动力装置电器单元的冷却系统及方法，特征是液泵、电器单元液冷腔、散热器通过液流管道顺次连接构成液冷回路；发动机风扇与散热器相对布置；初级滤网、电器单元气冷腔、空气滤清器与发动机顺次连接构成气冷通路。发动机驱动液泵使冷却液在液冷回路中循环流动，同时风扇吹拂散热器带走冷却液中的热量，实现对电器单元的液冷；与此同步，发动机进气时的活塞泵吸作用将外界的冷空气从初级滤网吸入气冷通路，在流过电器单元气冷腔时吸收电器单元和液冷腔表面的热量，然后进入发动机气缸参加燃烧。本实用新型利用气液联合冷却系统，可进一步增强对发热电器单元的冷却效果，改善其工作环境，提高工作效率。

Description

一种动力装置电器单元的冷却系统

技术领域

本实用新型涉及一种动力装置电器单元的冷却系统，具体地说是一种由发动机驱动的动力装置的电器单元的气液联合冷却系统。

背景技术：

由发动机驱动的动力装置，尤其是使用变频器进行电能控制的动力装置，其电器单元在工作中会产生较多的热量，因此必须对其进行有效的冷却。

现有技术一般采用两种冷却方式，一种是循环水冷却，包括水泵、循环水道、电器单元水冷腔、散热器等，水泵对冷却水加压，使之通过电器单元水冷腔内的导热底板带走热量，然后流经散热器使冷却水温下降，再重新进入水泵，如此反复，属于闭式循环；另一种是空气冷却，包括冷却风扇、导风通道、电器单元散热片等，风扇将外界的冷空气引入导风通道，吹过电器单元的散热片带走热量，属于开路式冷却。

上述技术通常被二择其一，使用在不同的场合。在现有技术中，上述电器单元一般都具有一块电路板，电路板的一侧安装或焊接各种电器元件，另一侧与一块与电路板绝缘的导热底板制成一体，导热底板背离电器元件的一侧设置冷却水腔或散热片，电器元件工作时产生的热量通过导热底板传向冷却水腔或散热片，被冷却水或冷却风带走。但是实际上，电器元件的表面也是热量发散的一个途径，关于这一点，似乎被人忽视了。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述技术的不足之处，提供一种动力装置电器单元的冷却系统，利用气液联合冷却，可进一步增强对发热电器单元的冷却效果，改善其工作环境，提高工作效率。

本实用新型的主要解决方案是这样实现的：

本实用新型一种动力装置电器单元的冷却系统，包括电器单元、电器单元液冷腔、液泵、散热器、电器单元气冷腔、初级滤网、发动机、发动机风扇、发动机空气滤清器等，电器单元及电器单元液冷腔被电器单元气冷腔所包围。将液泵、电器单元液冷腔、散热器通过液流管道顺次循环连接构成电器单元的液冷回路；将初级滤网、电器单元气冷腔、发动机空气滤清器、发动机顺次连接构成电器单元的气冷通路；液冷回路与气冷通路共同构成动力装置电器单元的气液联合冷却系统。

本实用新型一种动力装置电器单元的冷却系统，采用气冷与液冷并联运行的冷却方法，其工作步骤分别为：

1、液冷：

a、用发动机驱动液泵，使冷却液循环不断地流动，流经电器单元液冷腔的冷却液吸收电器单元所散发的热量；

b、将电器单元液冷腔流出的吸收热量后温度上升的冷却液导入散热器；

c、利用发动机风扇吹拂散热器带走冷却液中的热量使之降温；

d、温度下降后的冷却液重新回到液泵参加下一次循环。

2、气冷：

a、利用发动机运转时活塞的泵吸作用，将冷空气从初级滤网吸入电器单元气冷腔；

b、经过过滤的冷空气吹过电器单元和电器单元液冷腔的外表面带走热量；

c、流出气冷腔的空气进入发动机空气滤清器再次过滤；

d、来自空气滤清器的空气进入发动机气缸参加燃烧；

e、燃烧废气排出气缸。

上述液冷与气冷两种冷却模式随着发动机的运转同时发生。

所述液冷的工作介质可以是水，也可以是油。

所述动力装置可以是变频发电机组，也可以是混合动力车辆。

本实用新型与已有技术相比具有以下优点：

充分利用发动机工作时活塞的吸气作用，在不另外增加风扇的前提下对正在经受液冷的动力装置电器单元再实施空气冷却，能进一步改善电器单元的工作环境，降低工作温度，提高工作效能，同时还能避免因加装风扇所带来的附加功率损耗，具有明显的节能效果；初级滤网能够保证电器单元表面的清洁，避免由于污物附着引发的电器故障及霉变。

附图说明

图1是本实用新型的工作原理示意图。

图2是本实用新型的电器单元气冷腔包容电器单元及其液冷腔的立体示意图。

图3是图2的纵向剖面示意图。

图4是将图3中电器单元气冷腔拆除以后电器单元液冷腔的K向视图。

图5是图4中的A-A剖视图。

图6是图4中的B-B剖视图。

图1～图6所示：包括电器单元1，液泵2，电器单元液冷腔3，散热器4，初级滤网5，电器单元气冷腔6，空气滤清器7，发动机8，风扇9，螺栓10，螺母11，冷却水入口301，冷却水出口302，液冷腔顶面303，液冷腔底面304，隔板305，挂耳306，液冷通道307，箱体601，箱门602，门锁603，冷却空气出口604，密封圈605，支座606。

具体实施方式

如图1所示，在一种动力装置电器单元的冷却系统中，电器单元1同时处在两条冷却路线上，受到气、液两种模式的联合冷却。

在液冷循环路线上，液泵2、电器单元液冷腔3、散热器4三者之间通过液流管道顺次循环连接构成液冷回路，发动机风扇9与散热器4相对布置。

系统工作时，液泵2对冷却液加压，使之在回路中不断的循环流动，当冷却液经过电器单元液冷腔3时，与电器单元1之间发生热交换，冷却液接受了电器单元1所散发的热量，温度升高，随后流过散热器4，散热器4的散热翼片随之发生温升，此时，发动机驱动的风扇9不停地向散热器4吹风，温度较低的冷风在与温度较高的散热器翼片发生热交换后，携带热量排出到大气中，于是，散热器4中的冷却液温度下降，被冷却了的冷却液再次进入液泵2，从而开始下一个冷却循环，如此周而复始持续工作。

在气冷循环路线上，初级滤网5、电器单元气冷腔6、空气滤清器7、发动机8诸单元之间通过气流通道顺次连接构成气冷通路。

系统工作时，发动机活塞下行的泵吸作用将外界的冷空气从初级滤网5吸入电器单元气冷腔6，在这里吹过电器单元1和电器单元液冷腔3表面，由于外界冷空气的温度低于电器单元液冷腔3的表面温度(发动机风扇9吹向散热器4的风携带着发动机8表面散发的热量，温度高于外界的冷空气，由此决定了电器单元液冷腔3的表面温度必定高于直接从外界吸入的冷空气)，故在其通过电器单元气冷腔6时，能够对电器单元1和电器单元液冷腔3的外表面进一步实施冷却，冷空气流出电器单元气冷腔6后，通过发动机的空气滤清器7进入发动机8的气缸参加燃烧反应，随后变为燃烧废气排出。

上述液冷循环回路和气冷循环通路一起，构成了动力装置电器单元的气液联合冷却系统；液冷与气冷两种冷却模式随着发动机开始运转同时发生。

图2～图6为本实用新型的一个具体实施例。

在图2的透视图中，电器单元1和电器单元液冷腔3被电器单元气冷腔6所包围，电器单元气冷腔6具有一个箱体601，箱体601在正对电器单元1的一侧有一个带有铰链和门锁603的箱门602，箱体601的上方设有一个冷却空气出口604，作为气冷介质空气入口的初级滤网5集成在箱体601的底部(见图3)，与电器单元液冷腔3相通的冷却水入口301和冷却水出口302分别穿过箱体601侧壁所开的孔伸出到箱体601之外，穿出部位还设有密封圈605起到气密封作用，箱门602周边与箱体601结合处设有密封条(图中未画出)，能保证箱门602被门锁603锁闭时不漏气。这样，冷却空气只能从初级滤网5吸入，从冷却空气出口604排出，保证了冷却空气按照合适的方向流过电器单元1和电器单元液冷腔3的表面对它们实施有效的冷却，同时初级滤网5的设置还确保了电器单元气冷腔6内部的清洁。

由图3、图4可见，电器单元1和电器单元液冷腔3结为一体，液冷腔底面304的四角处分别设有挂耳306，其上开有螺栓孔，箱体601与箱门602相对的平面上焊接有支座606，支座606的数量及位置与前述诸挂耳306相对应，四组螺栓10、螺母11及弹簧垫圈将所述挂耳306和支座606一一对应予以固定，支座606的高度使得液冷腔底面304和箱体601之间留有适当的间隙，箱门602与电器单元1之间也留有适当的间隙。图3显示了气冷循环的工作情况，冷空气从设在电器单元气冷腔6底部的初级滤网5吸入向上流动，扫过电器单元1和电器单元液冷腔3的表面带走热量，经气冷腔出气口604流出。图4显示了液冷循环时的工作情况，冷却液从电器单元液冷腔3下部的冷却液入口301进入液冷腔的液冷通道307，经过多次转折后从冷却液出口302流出。因液冷腔顶面303与电器单元1之间以密切贴合的方式接触，电器单元1产生的热量很容易传入液冷腔顶面303，故该接触侧温度较高，又因液冷腔顶面303背离前述接触侧的另一面与冷却液直接接触，故温度较低，这样，在液冷腔顶面303中存在着很大的温度梯度，电器单元1产生的热量得以源源不断地传向冷却液，从而不使其自身温度过高。电器单元液冷腔3内被隔板305分隔成曲折布置的液冷通道307，这种曲折布置方式即能缩小流道截面，加快流速，又能使冷却液在转换流动方向的过程中产生强烈的湍流，促进换热，这都有利于改善热量的传递效果。而曲折的液流通道布置方式还引导冷却液以大致相同的流速通过电器单元液冷腔3的各个角落，使冷却更为充分。

图5显示的A-A剖面对电器单元液冷腔3的所有各条隔板305均实施了剖切，同时还显示了挂耳306上的螺栓孔。隔板305与液冷腔顶面303垂直相交，形成了类似于梳状散热片的结构，热量从液冷腔顶面303流入隔板305使冷却液接触热源的面积加大，促进了热交换。隔板305还大大加强了液冷腔顶面303的刚度，有利于提高其抗变形能力，保证了液冷腔顶面303与电器单元1接触表面的密切贴合，从而实现接触面具有较小的热阻。很重要的是，与电器单元液冷腔3其它部位的构造相比，液冷腔顶面303具有更大的厚度，这使得该部分的热容量和热流通面积更大，内部热传导能力更强，从而使其各处温度差得以减小，具有较大的抗热变形能力。

在图6中，B-B剖面通过液冷流道307的转折部分，可看到未被剖到的部分隔板305的端面。

Claims (3)

1、一种动力装置电器单元的冷却系统，包括电器单元(1)、液泵(2)、散热器(4)、发动机(8)，发动机风扇(9)与散热器(4)相对布置，其特征是：液泵(2)、电器单元液冷腔(3)、散热器(4)通过液流管道顺次循环连接构成电器单元(1)的液冷回路；初级滤网(5)、电器单元气冷腔(6)、空气滤清器(7)、发动机(8)顺次连接构成电器单元(1)的气冷通路；所述电器单元(1)及电器单元液冷腔(3)被电器单元气冷腔(6)所包围；所述液冷回路与气冷通路并联，共同构成动力装置电器单元的气液联合冷却系统。

2、根据权利要求1所述的一种动力装置电器单元的冷却系统，其特征是：所述液冷回路中的工作介质是水或油。

3、根据权利要求1所述的一种动力装置电器单元的冷却系统，其特征是：所述动力装置是变频发电机组或混合动力车辆。

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