CN203104252U - 新型散热结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种新型散热结构，包括多个安装板、第一功率模块、第二功率模块、第一散热器以及第二散热器，其中：所述多个安装板围合成具有进风口和出风口的风道；所述第一散热器和第二散热器分别固定在不同安装板的内侧且所述第一散热器和第二散热器的翅片顺着所述风道的方向设置；所述第一功率模块位于固定所述第一散热器的安装板的外侧且该第一功率模块的背部贴于第一散热器的基板；所述第二功率模块位于固定第二散热器的安装板的外侧且该第二功率模块的背部贴于第二散热器的基板。本实用新型通过将不同功率模块布置在位于风道不同侧壁的不同散热器，可以针对不同的发热量和温升要求，对散热器分别独立优化设计，从而改善散热效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及散热结构领域，更具体地说，涉及一种具有风道的新型散热结构。
背景技术
变频器（Variable-frequency Drive，VFD）是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。它首先将交流电变为直流电，然后用电子元件对直流电进行开关变为交流电。变频器一般由整流电路、直流中间电路、逆变电路、控制电路等几大部分构成，其中整流电路和逆变电路中的功率元件在运行过程中将产生大量的热，若不及时散热将严重影响变频器的性能及使用寿命。
现有的变频器主要通过以下结构实现散热：在设有开口的箱体通过隔板将箱体分隔为上下两层，在隔板上方的箱体内安装有整流模块、逆变模块及各种线路板(PCB)，在隔板下方的箱体的两端设有进风口及出风口并在该部分箱体内安装有风扇及散热器。
上述变频器的散热结构中，风扇与散热器及进、出风口构成下风道。在该散热结构中，外部空气在风扇的作用下经进风口进入箱体的下层对散热器进行强迫风冷，并通过出风口排出箱体外。
由此可知，现有的变频器散热风道结构中，整流模块和逆变模块一般位于箱体内部的同一层，或者在散热风道内同一块散热器上。由于整流和逆变模块的发热量大小不同，对各发热功率器件温升的要求各异，现有的散热风道结构散热效果差，需要较大的风扇或者散热器，才能达到对器件冷却的需求，从而变频器的功率密度和可靠性也受到一定的限制。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述散热结构的散热效率不高的问题，提供一种新型散热结构。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案是，提供一种新型散热结构，包括多个安装板、第一功率模块、第二功率模块、第一散热器以及第二散热器，其中：所述多个安装板围合成具有进风口和出风口的风道；所述第一散热器和第二散热器分别固定在不同安装板的内侧且所述第一散热器和第二散热器的翅片顺着所述风道的方向设置；所述第一功率模块位于固定所述第一散热器的安装板的外侧且该第一功率模块的背部贴于第一散热器的基板；所述第二功率模块位于固定第二散热器的安装板的外侧且该第二功率模块的背部贴于第二散热器的基板。
在本实用新型所述的新型散热结构中，所述第一功率模块集成有变频器的逆变部分功率器件，所述第二功率模块集成有变频器的整流部分功率器件；所述第二散热器至所述风道的进风口的距离小于所述第一散热器至所述风道的进风口的距离。
在本实用新型所述的新型散热结构中，所述固定第一散热器的安装板与固定第二散热器的安装板相对设置，所述风道内设有挡风斜板且该挡风斜板包括第一部分，该第一部分由第二散热器的基板位于风道出风口一侧斜向延伸到第一散热器的翅片端部。
在本实用新型所述的新型散热结构中，所述挡风斜板还包括平行于第二散热器的基板的第二部分，所述挡风斜板的第二部分由第一部分向风道的出风口延伸形成且该第二部分的顶端至风道的出风口的距离小于或等于第一散热器的顶部至风道的出风口的距离。
在本实用新型所述的新型散热结构中，所述第一散热器和第二散热器的结构满足以下的一个或多个特征：所述第一散热器的基板的厚度大于第二散热器的基板的厚度；所述第一散热器的翅片的高度大于所述第二散热器的翅片的高度；所述第一散热器的长度大于第二散热器的长度；所述第一散热器的翅片的厚度大于所述第二散热器的翅片的厚度；所述第一散热器的翅片的间隙小于所述第二散热器的翅片的间隙。
在本实用新型所述的新型散热结构中，所述风道的两端进风口和出风口分别设有防尘滤网。
在本实用新型所述的新型散热结构中，所述安装板上还固定有电容板，所述电容板位于风道外且该电容板上的电容器的至少一部分位于风道内；所述电容板与第一功率模块位于同一安装板。
在本实用新型所述的新型散热结构中，所述安装板的外侧还固定有直流中间电路，所述第一功率模块和第二功率模块分别与直流中间电路电连接。
在本实用新型所述的新型散热结构中，所述安装板的外侧还固定有控制电路，所述第一功率模块和第二功率模块分别与控制电路电连接。
在本实用新型所述的新型散热结构中，所述风道的进风口或出风口设有散热风扇。
实施本实用新型的新型散热结构具有以下有益效果：通过将不同功率模块布置在分别位于风道不同侧壁的不同散热器，可以针对不同的发热量和温升要求，对散热器分别独立优化设计，从而改善散热风道的散热效果，提高变频器的功率密度和可靠性，降低总体散热方案的成本。本实用新型还统筹分配流经这不同散热器的空气流量，充分利用散热风道内的空气流量，进一步提高散热效率。
附图说明
图1是本实用新型的新型散热结构实施例的示意图。
图2是图1中散热结构的剖面图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1、2所示，是本实用新型的新型散热结构实施例的示意图。本实施例中的新型散热结构包括多个安装板11、第一功率模块14、第二功率模块15、第一散热器12以及第二散热器13。上述多个安装板11围合成具有进风口和出风口的风道（该风道具有烟囱形结构，本实施例中进风口位于下方）。第一散热器12和第二散热器13分别固定在不同的安装板11的内侧（即风道内），且该第一散热器12和第二散热器13的基板121、131分别贴附在各自的安装板11上（对应的安装板上分别具有通孔）。第一散热器12和第二散热器13的翅片122、132顺着风道的方向设置。第一功率模块14位于固定第一散热器12的安装板11的外侧且该第一功率模块14的背部贴于第一散热器12的基板121。第二功率模块15位于固定第二散热器13的安装板11的外侧且该第二功率模块15的背部贴于第二散热器13的基板131。
本实施例中，由同一板材弯折形成的位于不同平面的部分视为不同安装板11，即风道的每一侧壁视为一个安装板。
特别地，上述固定第一散热器12的安装板与固定第二散热器13的安装板相对设置，即该两个安装板构成风道的相对的侧壁，且第一散热器12的翅片122平行于第二散热器13的翅片132。
本实用新型针对设备中不同的功率器件的不同发热量，以及各自对温升的要求，分别独立设置不同的散热器。对于发热量大、温升相对较高的功率模块的散热器（例如变频器中逆变模块的散热器），可以增加散热器基板的厚度，增加散热翅片的高度，增加散热器的长度，增加散热翅片的厚度，减小散热翅片之间的间隙（增加散热翅片的数目）等。而对于发热量小、温升相对较低的功率模块的散热器（例如变频器中整流模块的散热器），可以减小散热器基板的厚度，减小散热翅片的高度，减小散热器的长度，减小散热翅片的厚度，增加散热翅片之间的间隙（减少散热翅片的数目）等。
在上述新型散热结构应用于变频器中时，第一功率模块14可集成变频器的逆变部分功率器件，第二功率模块15可集成变频器的整流部分功率器件，即第二功率模块15正常工作时的发热量小于第一功率模块14正常工作时的发热量。此时，第一散热器12和第二散热器13的结构满足以下的一个或多个特征：第一散热器12的基板121的厚度大于第二散热器13的基板131的厚度；第一散热器12的翅片122的高度大于第二散热器13的翅片132的高度；第一散热器12的长度大于第二散热器13的长度；第一散热器12的翅片122的厚度大于第二散热器13的翅片132的厚度；第一散热器12的翅片122的间隙小于第二散热器13的翅片132的间隙。
在实际应用中，可通过改变不同散热器在风道空气流动方向的相对位置，提高散热效果。具体地，可使第二散热器13至风道的进风口的距离小于第一散热器12至风道的进风口的距离，即发热量较小的功率模块对应的散热器更靠近风道的进风口。此外，还可在风道内设置挡风斜板且该挡风斜板包括第一部分171，该第一部分171由第二散热器13的基板131位于风道的出风口一侧斜向延伸到第一散热器12的翅片122端部。上述挡风斜板还可包括平行于第一散热器12的基板121的第二部分172，该第二部分172由第一部分向风道的出风口延伸形成且该第二部分的顶端至风道的出风口的距离小于或等于第一散热器12的顶部至风道的出风口的距离。
挡风斜板的第一部分171与图2中的水平方向的夹角θ（即第一部分171的倾斜度），可以根据第一散热器12和第二散热器13之间的相对位置及风量分配的需要而优化设计。如果要增大第二散热器13的流动阻力，增加流向第一散热器12的风量，可使挡风斜板第一部分171与图2中的水平方向的夹角θ减小；反之亦然。
通过将不同散热器在风道空气流动方向的相对位置错开，将发热量小、温升相对较低的功率模块的散热器（例如整流模块的散热器）置于靠近风道进风口的位置，而将发热量大、温升相对较高的功率模块的散热器（例如逆变模块的散热器）置于相对远离风道进风口的位置，然后在温升较低的功率模块的散热器的出风口位置设置挡风斜板（如图2），把流经该散热器的空气导向温升较高的功率模块的散热器，同时增加温升较低的功率模块的散热器的空气流动阻力，使分配给温升较高的功率模块的散热器的空气流量增加，强化其空气对流散热效果。
在本实用新型的新型散热结构中，不同散热器的尺寸参数以及挡风斜板的倾斜度等，可以通过热仿真软件或者实际样机热测试来优化确定，而前者（热仿真计算）成本低、设计周期短，推荐采用这种优化方法。
为了避免灰尘进入风道并堵塞风道，影响散热效率，可在上述风道的两端开口处（即进风口和出风口）分别设置防尘滤网。
此外，上述风道还可包括固定有电容器的电容板16，该电容板16位于安装板11的外侧且该电容板16上的电容器的至少一部分位于风道内，从而电容器产生的热量也可通过风道排出。特别地，为提高功率密度，上述电容板16可与第一功率模块14位于风道的同一侧壁。
设备（例如变频器）的其他部分电路，例如直流中间电路、接线端子、控制电路等，也可设置在其中一个安装板11的外侧。为便于接线，直流中间电路、接线端子、控制电路可设于与第一功率模块14和第二功率模块15不同的安装板上，从而方便第一功率模块14和第二功率模块15分别电连接直流中间电路。
此外，为进一步提高散热效率，可在上述的通用模块化变频器的风道的一个开口处（进风口或出风口）设置散热风扇。
在实际应用中，还可根据功率模块的数量和散热要求，在更多的安装板11上设置更多的散热器。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种新型散热结构，其特征在于：包括多个安装板、第一功率模块、第二功率模块、第一散热器以及第二散热器，其中：所述多个安装板围合成具有进风口和出风口的风道；所述第一散热器和第二散热器分别固定在不同安装板的内侧且所述第一散热器和第二散热器的翅片顺着所述风道的方向设置；所述第一功率模块位于固定所述第一散热器的安装板的外侧且该第一功率模块的背部贴于第一散热器的基板；所述第二功率模块位于固定第二散热器的安装板的外侧且该第二功率模块的背部贴于第二散热器的基板。
2.根据权利要求1所述的新型散热结构，其特征在于：所述第一功率模块集成有变频器的逆变部分功率器件，所述第二功率模块集成有变频器的整流部分功率器件；所述第二散热器至所述风道的进风口的距离小于所述第一散热器至所述风道的进风口的距离。
3.根据权利要求2所述的新型散热结构，其特征在于：所述固定第一散热器的安装板与固定第二散热器的安装板相对设置，所述风道内设有挡风斜板且该挡风斜板包括第一部分，该第一部分由第二散热器的基板位于风道出风口一侧斜向延伸到第一散热器的翅片端部。
4.根据权利要求3所述的新型散热结构，其特征在于：所述挡风斜板还包括平行于第二散热器的基板的第二部分，所述挡风斜板的第二部分由第一部分向风道的出风口延伸形成且该第二部分的顶端至风道的出风口的距离小于或等于第一散热器的顶部至风道的出风口的距离。
5.根据权利要求2所述的新型散热结构，其特征在于：所述第一散热器和第二散热器的结构满足以下的一个或多个特征：所述第一散热器的基板的厚度大于第二散热器的基板的厚度；所述第一散热器的翅片的高度大于所述第二散热器的翅片的高度；所述第一散热器的长度大于第二散热器的长度；所述第一散热器的翅片的厚度大于所述第二散热器的翅片的厚度；所述第一散热器的翅片的间隙小于所述第二散热器的翅片的间隙。
6.根据权利要求1或2所述的新型散热结构，其特征在于：所述风道的两端进风口和出风口分别设有防尘滤网。
7.根据权利要求1或2所述的新型散热结构，其特征在于：所述安装板上还固定有电容板，所述电容板位于风道外且该电容板上的电容器的至少一部分位于风道内；所述电容板与第一功率模块位于同一安装板。
8.根据权利要求1或2所述的新型散热结构，其特征在于：所述安装板的外侧还固定有直流中间电路，所述第一功率模块和第二功率模块分别与直流中间电路电连接。
9.根据权利要求8所述的新型散热结构，其特征在于：所述安装板的外侧还固定有控制电路，所述第一功率模块和第二功率模块分别与控制电路电连接。
10.根据权利要求1或2所述的新型散热结构，其特征在于：所述风道的进风口或出风口设有散热风扇。
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