CN209949457U - Ptc电加热器 - Google Patents

Abstract

本申请涉及加热器技术领域，具体而言，涉及一种PTC电加热器，其包括自上而下依次设置的上盖、控制箱、介质箱和下盖；上盖与控制箱合围形成控制腔，控制腔内设置有控制组件；介质箱的顶部和底部均设有开口，中部设置有隔板，隔板与控制箱之间形成介质腔，下盖与隔板之间形成加热腔，加热腔内设置有加热组件；隔板向介质腔内形成有多个并排设置的凸起，凸起之间以及介质箱侧壁与凸起之间均形成有流道，流道两侧的凸起和/或侧壁上形成有多个第一筋条。通过简单的结构布局，利用介质腔将控制组件与加热组件隔离开，并且通过设置第一筋条增加流道内的紊流，介质腔中流动的介质源源不断地将热量带走，使得控制组件的温度和介质腔中介质的温度接近。

Description

PTC电加热器

技术领域

本申请涉及加热器技术领域，具体而言，涉及一种PTC电加热器。

背景技术

PTC(Positive Temperature Coefficient)加热器即为PTC发热器。由于PTC加热器具有启动速度快、温度控制性好、工作可靠性理想、节能和使用寿命长等特点，因而被广泛用作制造各类电热器具如空调器、取暖器、干衣机、洗碗机、热水器、食品加工机、加热式地板清洁机等的电加热元件，甚至还作为诸如限流器、过滤保护器、过载保护器、消磁控制器、启动控制器之类的控制与保护装置的重要部件。现阶段，PTC加热器在经常配置于新能源电动汽车上，用于电池热管理和空调取暖。

现有技术的PTC电加热器在使用过程中不能有效降低电路板等结构的表面温度，电路控制板长期置于温度较高的环境中，电子元件寿命大大缩短，甚至失效，降低了PTC电加热器的产品寿命和使用有效期。

实用新型内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本技术方案提供了一种PTC电加热器。

根据本申请实施例的一种PTC电加热器，其包括自上而下依次设置的上盖、控制箱、介质箱和下盖；

所述控制箱顶部开口，所述上盖与控制箱合围形成控制腔，所述控制腔内设置有控制组件；

所述介质箱的顶部和底部均设有开口，中部设置有隔板，所述隔板与所述控制箱之间形成介质腔，所述下盖与所述隔板之间形成加热腔，所述加热腔内设置有加热组件；

所述隔板向所述介质腔内形成有多个并排设置的凸起，所述凸起与凸起之间以及所述介质箱侧壁与凸起之间均形成有流道，所述流道两侧的凸起和/或侧壁上形成有多个第一筋条。

进一步的，PTC电加热器还包括汇流板和接插件，所述加热组件包括多个PTC电加热芯，每个所述PTC电加热芯的正极端子和负极端子匹配插接在汇流板上，所述接插件的两端分别与所述控制组件和所述汇流板插接，实现所述汇流板与所述控制组件的电性连接。

进一步的，所述介质箱上设置有连通所述控制腔和所述加热腔的连接孔，所述接插件设置在所述连接孔内。

进一步的，所述控制组件包括PCB电路板和与所述PCB电路板连接的IGBT模块，所述PCB电路板平行于所述控制箱的底板。

进一步的，所述控制箱上设置有分别与所述PCB电路板连接的搭铁柱、高压接插件和低压接插件。

进一步的，所述凸起内形成有空腔，所述空腔连通于加热腔，所述加热组件匹配安装于所述空腔内。

进一步的，所述控制箱的底板背离所述介质腔的一侧设置有散热块，所述IGBT模块贴覆设置在所述散热块上。

进一步的，所述介质箱上设置有分别于所述介质腔连通的进液口和出液口。

进一步的，所述第一筋条的延伸方向垂直于所述进液口或出液口的轴向。

在上述技术方案提供的PTC电加热器的结构中，控制箱底板和介质箱组成了介质腔，将控制组件置于介质腔的上方，加热组件置于介质腔的下方，有效解决了电加热器的控制组件温度过高问题，并且介质腔中流道两侧的凸起和介质箱的侧壁上都设置有第一筋条，可以改变液体介质的流动轨迹，增加介质的紊流，可以使得PTC电加热器的控制组件和介质之间的热交换率大大提升，进一步提升散热效率。相比于其他电加热器，通过简单的结构布局，利用介质腔将控制组件与加热组件隔离开，并且通过设置第一筋条增加流道内的紊流，通过热交换，介质腔中流动的介质源源不断地将热量带走，使得控制组件的温度和介质腔中介质的温度接近。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示意性的给出了本申请电加热器的爆炸结构图；

图2示意性的给出了本申请电加热器的立体结构图；

图3示意性的给出了本申请电加热器中散热结构的内部结构图；

图4示意性的给出了本申请电加热器中散热组件与介质箱的连接关系图；

图5示意性的给出了本申请电加热器的剖视图(其一)；

图6示意性的给出了本申请电加热器的剖视图(其二)；

图7示意性的给出了本申请电加热器的介质箱的立体结构图；

图8示意性的给出了本申请电加热器的介质箱的俯视结构图；

图9示意性的给出了本申请电加热器的电路结构的爆炸结构图；

图10示意性的给出了本申请电加热器的电路结构的组装关系图；

图11示意性的给出了本申请电加热器的电路结构的剖视图；

图12示意性的给出了本申请电加热器的汇流板与加热组件的组装关系图；

图13示意性的给出了本申请电加热器的汇流板与加热组件的爆炸结构图；

图14示意性的给出了本申请电加热器的电路结构的汇流板和绝缘底壳的结构图；以及

图15为图13中圆圈部分的局部放大图。

图中：

1、PCB电路板；2、介质腔；3、加热组件；4、控制箱；5、密封圈；6、介质箱；6-1、第一侧壁；6-2、第二侧壁；6-3、第三侧壁； 6-4、第四侧壁；7、进出液口；7-1、进液口；7-2、出液口；8、第一筋条；9、凸起；10、压块；11、硅胶垫；12、IGBT模块；13、散热块；14、汇流板；14-1、主体部分；14-2、凸出部分；15、绝缘底壳； 16、正极端子；17、负极端子；18、接插件；19、上盖；20、绝缘上盖；21、下盖；22、第一段；23、搭铁柱；24、低压接插件；25、高压接插件；26、安装孔；27、隔板；28、第二筋条；29、连接孔；30、第二段；31、第一接线孔；32、第二接线孔；33、第三接线孔；34、通孔；35、凹槽；36、格挡板。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列单元的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些产品或设备固有的其单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“内”、“中”、“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。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“设置”、“连接”、“固定”应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图1-15并结合实施例来详细说明本申请。

如图1和2所示，给出了本申请实施例提供的PTC电加热器的立体结构图和爆炸结构图，其包括自上而下依次设置的上盖19、控制箱 4、介质箱6和下盖21；控制箱4顶部开口，上盖19与控制箱4合围形成控制腔，控制腔内设置有控制组件；介质箱6的顶部和底部均设有开口，中部设置有隔板27，隔板27与控制箱4之间形成介质腔2，下盖21与隔板27之间形成加热腔，加热腔内设置有加热组件3；隔板 27向介质腔2内形成有多个并排设置的凸起9，凸起9与凸起9之间以及介质箱6侧壁与凸起9之间均形成有流道，流道两侧的凸起9或侧壁上形成有多个第一筋条8。

上述实施例提供的电加热器的结构中，控制箱4底板和介质箱6 组成了介质腔2，将控制组件置于介质腔2的上方，加热组件3置于介质腔2的下方，有效解决了电加热器的控制组件温度过高问题，并且介质腔2中流道两侧的凸起9和介质箱6的侧壁上都设置有第一筋条 8，可以改变液体介质的流动轨迹，增加介质的紊流，可以使得PTC 电加热器的控制组件和介质之间的热交换率大大提升，进一步提升散热效率。相比于其他电加热器，通过简单的结构布局，利用介质腔2 将控制组件与加热组件3隔离开，并且通过设置第一筋条8增加流道内的紊流，通过热交换，介质腔2中流动的介质源源不断地将热量带走，使得控制组件的温度和介质腔2中介质的温度接近。

其中，上盖19、控制箱4、介质箱6和下盖21作为PTC电加热器的外壳主体结构，相互之间可以紧密连接，连接方式包括但不限于卡接、螺接、焊接、过盈配合及其结合，如图1所示，可以在各结构单元上设置安装孔26，通过螺钉穿过安装孔26进行紧固连接。

如图1和2所示，控制箱4上设置有分别与PCB电路板1连接的搭铁柱23、高压接插件25和低压接插件24。其中高压接插件25用于与高压器件连接，低压接插件24用于与低压器件连接。

本申请中利用介质腔2将控制组件与加热组件3隔离开，下面将通过图3-6来具体说明详细的技术方案，如图3-6所示，电加热器包括控制箱4、介质箱6、控制组件和加热组件3，介质箱6的顶部设置开口，控制箱4的底板与开口匹配连接，控制箱4与介质箱6合围形成介质腔2，介质腔2的底部(即隔板27)向介质腔2内凹陷形成多个凸起9，凸起9内形成有空腔；加热组件3匹配安装于空腔内；控制箱 4的底部位于介质腔2的一侧形成有凹槽35，凸起9顶端伸入凹槽35 且与凹槽35的之间形成有间隙；控制组件设置在控制箱4内。凹槽35 的设置可以增加介质腔2内介质沿着控制箱4底部流动的紊流强度，可以使得控制箱4和介质之间的热交换率大大提升，从而提高控制箱4 内的控制组件的散热效率，凸起9顶端伸入凹槽35且与凹槽35的之间形成有间隙的设置方式可以保证凸起9与控制箱4之间形成有介质流动通道，保证介质的流动速度，提供换热效率。

如图5和6所示，加热组件3、凸起9和凹槽35一一对应设置有多组，连续设置的凹槽35结构可以进一步增强介质的紊流强度，提高换热效率。

如图所示，控制组件包括PCB电路板1和与PCB电路板1连接的 IGBT模块12，PCB电路板1平行于控制箱4的底板且与控制箱4的底板间隙设置。PCB电路板1与控制箱4的底板间隙设置，可以保护 PCB电路板1的元器件避免受压，而且可以起到一定的绝缘作用，PCB 电路板1平行于控制箱4的底板可以提供较大的散热面积，提高散热效率。

IGBT模块12是由IGBT(绝缘栅双极型晶体管芯片)与FWD(续流二极管芯片)通过特定的电路桥接封装而成的模块化半导体产品，由于IGBT模块12在工作过程要产生功率损耗即内损耗，从而引起发热，温度上升，容易引起器件电或热的不稳定而导致器件失效。为了进一步提高IGBT模块12的散热，如图3、5和6所示，控制箱4的底板背离介质腔2的一侧设置有散热块13，IGBT模块12贴覆设置在散热块13上。具体的，IGBT模块12通过压块10压紧在散热块13上，压块10与IGBT模块12之间设置有硅胶垫11，硅胶垫11一方面起到绝缘作用，另一方面可以防止IGBT模块12被压坏。介质箱6上分别设置有与介质腔2连通的进出液口7，具体为进液口7-1和出液口7-2，优选的，IGBT模块12和散热块13设置在控制箱4靠近进液口7-1的一侧。由于进液口7-1出的介质温度会更低一些，更加利于IGBT模块 12的散热。

优选的，进液口7-1的轴向与第一筋条8的延伸方向垂直，可以最大程度的制造紊流。

为了实现介质腔2的密封，如图3和图5所示，控制箱4的底板与介质箱6之间设置有密封圈5。

为了实现良好的散热效果，本申请实施例中的介质箱6和控制箱4 的材质为导热性优良的材料，例如金属等，包括但不限于铝合金。

如图3-6所示，凸起9在介质腔2底部至控制箱4底板的方向上外壁周长渐缩，空腔在介质腔2底部至控制箱4底板的方向上截面渐缩。上小下大的椎体结构设计可以增大凸起9的表面积，增加热交换面积，并且腔体成锥形结构，可以方便散热组件的插入与组装，实现腔体与散热组件的匹配连接。需要说明的是，加热组件3包括PTC发热芯， PTC发热芯设置为多个，分别设置与每个凸起9的空腔内。

在本申请提供的实施方式中，为了增强介质腔2内介质的紊流强度，对介质箱6的结构进行了改进，在流道两侧设置了第一筋条8，图 7和图8给出了具体的实施方式。

如图7和8所示，给出了用于PTC电加热器的介质箱6结构，其包括介质箱6，介质箱6内部形成有介质腔2，介质腔2的底部(即隔板27)向介质腔2内形成有多个并排设置的凸起9，凸起9与凸起9 之间以及介质箱6侧壁与凸起9之间均形成有流道，流道两侧的凸起9 和/或侧壁上形成有多个第一筋条8。优选的，流道两侧的第一筋条8 交错设置。交错设置是第一筋条8使得介质在流道内蜿蜒流动，进一步增强了紊流，提高了热交换效果。

如图所示，介质箱6的形状优选为立方体结构，包括依次设置的第一侧壁6-1、第二侧壁6-2、第二侧壁6-3和第四侧壁6-4，凸起9呈长条状且平行于介质箱6的第一侧壁6-1和第二侧壁6-3，介质箱6垂直于凸起9的第二侧壁6-2和/或第四侧壁6-4上设置有进液口7-1和出液口7-2。当进液口7-1和出液口7-2设置在同一侧壁上时，进液口7-1 和出液口7-2设置在同一侧壁的两端，如此设置介质会从进液口7-1处环绕凸起9周围的流道汇集至出液口7-2处；当进液口7-1和出液口 7-2设置在不同侧壁上时，进液口7-1和出液口7-2成斜对角设置，延长介质在介质腔2内的流道行程和时间，进行充分的热交换，避免介质进入介质腔2后以直线方式进入出液口7-2排出。

如图7和8所示，为了进一步优化介质的流动线路，长条状凸起9 的端部与第二侧壁6-2或第四侧壁6-4之间设置有格挡板36，格挡板 36用于将其两侧的介质分隔，在平行于第二侧壁6-2的方向上，相邻的两格挡板36分别连接不同的侧壁和不同的凸起9，该设置方式可以保证介质可以沿着流道蛇形流动。

具体的，如图8所示，凸起9设置为七个，自第一侧壁6-1至第二侧壁6-3的方向上，第二个凸起9与第二侧壁6-2之间、第四个凸起9 与第四侧壁6-4之间、第六个凸起9与第二侧壁6-2之间设置有格挡板 36，进液口7-1和出液口7-2均设置在第二侧壁6-2上，进液口7-1正对第一个凸起9，出液口7-2正对第七个凸起9。优选的，凸起9在介质腔2内均布，第一筋条8在凸起9或介质箱6的侧壁上均布。

在一些实施例中，第二侧壁6-2与第四侧壁6-4上设置有多个第二筋条28，第二筋条28正对两凸起9之间的流道，第二筋条28一方面可以增加沿着第二侧壁6-2和第四侧壁6-4流动的介质的温流，另一方面可以对流道内流出的介质起到分流作用。

在上述实施方式提供的介质箱6结构中，使得PTC电加热器的加热组件3和介质之间的热交换率大大提升，极大的增加了PTC加热组件3的制热功率，相同目标功率值所需要的PTC加热组件3的数量大大减少，提升了PTC加热组件3的资源利用率，也减小了PTC电加热器的体积。另一方面，也同样增强了介质腔2上方的控制组件与介质之间的热交换，提高了控制组件的散热效果。

现有技术的PTC电加热器内部走线方式为导线连接，导线连接的方式使得加热器内部走线混乱，导线之间相互间的干扰影响电磁兼容性EMC的稳定性；而且导线线皮之间的摩擦容易导致线芯外露，致电路短路，产生安全隐患。在本申请提供的电加热器中，为了解决上述技术问题，如图9-15所示，PTC电加热器还包括汇流板14和接插件 18，加热组件3包括多个PTC电加热芯，每个PTC电加热芯的正极端子16和负极端子17匹配插接在汇流板14上，接插件18的两端分别与控制组件和汇流板14插接，实现汇流板14与PCB电路板1的电性连接。如图7和8所示，介质箱6上设置有连通控制腔和加热腔的连接孔29，接插件18设置在连接孔29内。

具体的，如图所示，PTC电加热器包括介质箱6、加热组件3、PCB 电路板1、汇流板14、绝缘底壳15和接插件18，加热组件3包括多个 PTC电加热芯，电加热芯分别设置在介质腔2的下方，每个PTC电加热芯的一端均设置设有正极端子16和负极端子17，正极端子16和负极端子17匹配插接在汇流板14上；绝缘底壳15设置汇流板14与PTC 电加热芯之间；PCB电路板1设置在介质箱6的上方，接插件18的两端分别与PCB电路板1和汇流板14插接，实现汇流板14与PCB电路板1的电性连接。

如图14所示，汇流板14设置有与正极端子16相对应的第一接线孔31和与正极端子16相对应的第二接线孔32，接插件18的两端分别设置有插接端子，汇流板14还设置有与接插件18一端的插接端子相对应的第三接线孔33。通过端子与接线口之间的插接实现电流的导通。优选的，正极端子16与第一接线孔31之间、负极端子17与第二接线孔32之间、插接端子与第三接线孔33之间匹配插接后均通过锡焊固定。

上述的实施方式中通过汇流板14和接插件18代替了导向实现了 PCB电路板1与加热组件3之间的电连接，避免了导线连接的方式使得加热器内部走线混乱，导线之间相互间的干扰影响EMC的稳定性的问题。然而，汇流板14与隔板27或者汇流板14与加热组件3之间会存在接触短路问题，绝缘底壳15的设置可以解决该问题，设置在汇流板14与加热组件3之间起到良好的绝缘效果。具体的，绝缘底壳15 与汇流板14的形状相同，且绝缘底壳15上对应于第一接线孔31、第二接线孔32和第三接线孔33的位置形成有通孔34。

如图15所示，正极端子16和负极端子17均为台阶结构，台阶结构包括第一段22和第二段30，第一段22与第二段30的一侧平齐且第一段22的宽度大于第二段30的宽度，通孔34与第一段22相匹配，第一接线孔31和第二接线孔32分别与第二段30相匹配，第一段22 的高度与绝缘底壳15的厚度相同。第一段22可以起到与绝缘底壳15 匹配连接，起到限位固定作用，并且可以用于汇流板14插接的限位。

如图14所示，汇流板14包括主体部分14-1和凸出部分14-2，主体部分14-1和凸出部分14-2组成凸字形结构，主体部分14-1贴覆在 PTC电加热芯上且正极端子16和负极端子17插接在主体部分14-1上，接插件18插接在凸出部分14-2上，凸出部分14-2和接插件18设置在介质箱6的一侧，汇流板14、接插件18和PCB电路板1依次连接形成U字形结构。

如图1所示，PTC电加热器还包括与绝缘底壳15扣合连接的绝缘上盖20，汇流板14设置在绝缘底壳15和绝缘上盖20之间。绝缘上盖20可以用于汇流板14另一面与外界的绝缘。绝缘底壳15和绝缘上盖 20的材质优选为橡胶或塑胶。

需要说明的是，本申请PTC电加热器的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的，均可以参照现有技术中PTC电加热器的结构，在此不再详细描述。

本说明书中部分实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种PTC电加热器，其特征在于，包括自上而下依次设置的上盖、控制箱、介质箱和下盖；

所述控制箱顶部开口，所述上盖与控制箱合围形成控制腔，所述控制腔内设置有控制组件；

所述介质箱的顶部和底部均设有开口，中部设置有隔板，所述隔板与所述控制箱之间形成介质腔，所述下盖与所述隔板之间形成加热腔，所述加热腔内设置有加热组件；

所述隔板向所述介质腔内形成有多个并排设置的凸起，所述凸起与凸起之间以及所述介质箱侧壁与凸起之间均形成有流道，所述流道两侧的凸起和/或侧壁上形成有多个第一筋条。

2.根据权利要求1所述的PTC电加热器，其特征在于，还包括汇流板和接插件，所述加热组件包括多个PTC电加热芯，每个所述PTC电加热芯的正极端子和负极端子匹配插接在汇流板上，所述接插件的两端分别与所述控制组件和所述汇流板插接，实现所述汇流板与所述控制组件的电性连接。

3.根据权利要求2所述的PTC电加热器，其特征在于，所述介质箱上设置有连通所述控制腔和所述加热腔的连接孔，所述接插件设置在所述连接孔内。

4.根据权利要求1所述的PTC电加热器，其特征在于，所述控制组件包括PCB电路板和与所述PCB电路板连接的IGBT模块，所述PCB电路板平行于所述控制箱的底板。

5.根据权利要求4所述的PTC电加热器，其特征在于，所述控制箱上设置有分别与所述PCB电路板连接的搭铁柱、高压接插件和低压接插件。

6.根据权利要求1所述的PTC电加热器，其特征在于，所述凸起内形成有空腔，所述空腔连通于加热腔，所述加热组件匹配安装于所述空腔内。

7.根据权利要求4所述的PTC电加热器，其特征在于，所述控制箱的底板背离所述介质腔的一侧设置有散热块，所述IGBT模块贴覆设置在所述散热块上。

8.根据权利要求1所述的PTC电加热器，其特征在于，所述介质箱上设置有分别于所述介质腔连通的进液口和出液口。

9.根据权利要求8所述的PTC电加热器，其特征在于，所述第一筋条的延伸方向垂直于所述进液口或出液口的轴向。

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