CN210129816U - 变换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种变换器，涉及电器箱体散热的技术领域，该变换器包括壳体，壳体内相邻设置有电器模块和散热模块；电器模块具有第一通风道，散热模块具有第二通风道，第一通风道及第二通风道并排设置；电器模块包括功率器件，功率器件布置于所述第一通风道。通过本实用新型，缓解了常规设计中的变换器存在的散热效果不佳、散热结构布局不合理等技术问题。

Description

变换器

技术领域

本实用新型涉及电器箱体散热技术领域，尤其涉及一种变换器。

背景技术

电器设备通常包括箱体以及设于箱体内的诸多电器元件，电器元件根据功率不同可划分为大功率器件和小功率器件。在电器设备正常运行时，大功率器件会产生较大的热量，在箱体的封闭环境下，热量不易散发出去，致使箱体内的温度较高，长此以往，对电器设备造成一定的威害。

为了实现散热的效果，电器元件通常设有散热结构，比如电压变换器功率器件的散热结构，通常散热结构布置在电路箱的各个地方，散热结构占用空间大；在考虑散热的同时还需要考虑散热结构的安装固定、安规隔离和冷凝等问题。由此，既要考虑电器元件的散热效果，又要考虑散热结构的布置，会给电路设计和电路箱结构设计造成很大的困扰。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种变换器，以缓解常规设计的变换器中存在的散热效果不佳、散热结构布局不合理等技术问题。

本实用新型提供的一种变换器，包括壳体，壳体内相邻设置有电器模块和散热模块；电器模块具有第一通风道，散热模块具有第二通风道，第一通风道及第二通风道并排设置；电器模块包括功率器件，功率器件布置于第一通风道。

进一步的，电器模块还包括固定于壳体内的第一电路板；功率器件间隔布置于第一电路板，并在第一电路板上形成用于通风对流的第一通风道。

进一步的，电器模块还包括非功率器件以及固定于壳体内的第一电路板；非功率器件间隔布置于第一电路板，并在第一电路板上形成用于通风对流的第一通风道，功率器件布置于由非功率器件形成的第一通风道内。

进一步的，布置于第一电路板的非功率器件至少包括电容器。

进一步的，布置于第一通风道中的功率器件至少包括变压器。

进一步的，电器模块中一部分的功率器件连接于散热模块。

进一步的，连接于散热模块的功率器件包括二极管、MOS管、整流桥中的至少一种。

进一步的，散热模块朝向电器模块的一侧连接有导热板，连于散热模块的功率器件连接于导热板。

进一步的，导热板采用铝合金材质。

进一步的，电器模块包括第二电路板；第二电路板与散热模块共同围设在第一通风道的相对的两侧。

进一步的，第二电路板立设在第一电路板。

进一步的，第二电路板上布置有逻辑电路。

进一步的，散热模块包括第一板和多块第二板；多块第二板层叠间隔设置，多块第二板均固定于第一板背离第一通风道的一侧；相邻两块第二板以及第一板之间围成第二通风道。

进一步的，壳体具有进风口和出风口，变换器还包括风机，风机用于驱使气流依次在进风口、第一通风道、出风口流动；和/或，风机用于驱使气流依次在进风口、第二通风道、出风口流动。

进一步的，风机设置于进风口和/或出风口处。

进一步的，风机为两组，进风口也为两个；一组风机设在第一通风道的进风端且与一个进风口相对，另一组风机设在第二通风道的进风端且与另一个进风口相对。

进一步的，出风口设置为蜂窝状。

本实用新型提供的一种变换器，包括壳体，壳体内相邻设置有电器模块和散热模块；电器模块具有第一通风道，散热模块具有第二通风道，第一通风道及第二通风道并排设置；电器模块包括功率器件，功率器件布置于第一通风道。本实用新型提供的变换器通过相互独立设置的第一通风道和第二通风道协同作用向外疏导热量，提高了散热效率，有效缓解了变换器由于散热不良而影响其可靠性以及使用寿命的问题。并且，相比于现有技术中电路箱的散热结构设置在各个地方，本实用新型提供的变换器中的散热模块位于壳体内的一侧，体积较小，不会占用电器模块的布局空间；进一步的，散热模块与电器模块分离，散热模块的固定安装、安规隔离、冷凝等方面均无需过多地考虑对电器模块的影响，减少了电器模块的设计和电路箱(壳体)的结构设计过程中的设计困扰，提高了设计效率。

综上，本实用新型提供的变换器，既具有良好的散热性能，保证变换器的正常运行，又不会给电路设计和电路箱(壳体)结构设计造成困扰，降低了设计难度，提高了设计效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的变换器的第一视角图；

图2为本实用新型实施例提供的变换器的第二视角图；

图3为本实用新型实施例提供的变换器内部结构的第一视角图；

图4为本实用新型实施例提供的变换器内部结构的第二视角图。

图标：

100-壳体；110-进风口；120-出风口；130-外罩；140-底板；200-电器模块；210-第一电路板；220-第二电路板；230-功率器件；240-非功率器件；300-散热模块；310-第一板；320-第二板；400-风机；500-导热板；a-第一通风道；b-第二通风道。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

现有技术中，一些电器设备在运行时其内部的大功率器件会产生大量的热，不易从电器设备散发出去，使电器设备内部温度相对较高，长此以往，对电器设备的正常使用造成一定的威害。

针对上述情况，常规的变换器为了解决散热问题，将散热结构布置在电路箱的各个地方，从而造成散热结构空间占用较大；同时，散热结构的布置比较分散，散热结构的安装固定、安规隔离及冷凝等方面也存在问题。由此，既要考虑变换器的散热性能又要考虑散热结构的布置，会给电路设计和电路箱结构设计造成很大的困扰。

为了缓解上述问题，本实用新型实施例提供一种散热效果较好且布局合理的变换器，通过良好的散热效果使变换器内温度维持在合理范围之内，以此确保变换器以及采用该变换器的充电站的正常运行；并且，通过电器模块和散热模块设置位置的布局，提升散热模块布局的合理性，减少了散热模块的布局给电路设计和电路箱结构设计造成的困扰。

本实施例提供的一种变换器，如图3、图4所示，包括壳体100，壳体100内相邻设置有电器模块200和散热模块300；电器模块200具有第一通风道a，散热模块300具有第二通风道b，第一通风道a及第二通风道b并排设置；电器模块200包括功率器件230，功率器件230布置于第一通风道a。

本实用新型提供的变换器通过相互独立设置的第一通风道a和第二通风道b协同作用向外疏导热量，提高了散热效率，有效缓解了变换器由于散热不良影响其可靠性以及使用寿命的问题。并且，相比于现有技术中电路箱的散热结构设置在各个地方，本实用新型提供的变换器中的散热模块300位于壳体100内的一侧，体积较小，不会占用电器模块200的布局空间；进一步的，散热模块300与电器模块200分离，散热模块300的固定安装、安规隔离、冷凝等方面均无需过多地考虑对电器模块200的影响，减少了电器模块200的设计和电路箱(壳体100)的结构设计过程中的设计困扰，提高了设计效率。

需要说明的是，上述的变换器可以是电压变换器，还可以是电流变换器、功率变换器等，具体类型不受限制。当上述变换器为电压变换器时，其包括逻辑电路、高压滤波器、转换电路、变压器、整流电路、低压滤波器等电器元件。其中，转换电路和整流电路中均存在大功率、高发热的器件，如，包括二极管、MOS管、整流桥、变压器等；以上大功率、高发热的器件需要进行良好的通风、散热。高压滤波器、低压滤波器以及转换电路中的小功率、低发热的器件的具体布置区域可根据实际情况而定，考虑到这些小功率、低发热器件同样会散发少量的热量，也可以布置在通风、散热良好的区域，如，电容器等器件也可以布置在通风、散热良好的区域。逻辑电路本身散发的热量很少，则可以适当布置在通风、散热效果一般的区域。当然，上述各种电路中电器元件的布局方式并不限定，只要能够满足良好的通风、散热、合理的布局要求即可。

上述的壳体100包括底板140和外罩130，如图1、图2所示，底板140用于安装一些电器元件，外罩130扣装在底板140上，各种电器元件封装在底板140和外罩130组成的腔体内。壳体100具有进风口110和出风口120，第一通风道a具有进风端和出风端，第二通风道b也具有进风端和出风端；第一通风道a的进风端、第二通风道b的进风端均与壳体100的进风口110连通；第一通风道a的出风端、第二通风道b的出风端均与壳体100的出风口120连通。

为了加快第一通风道a以及第二通风道b内的空气流速，提升变换器的通风散热效率，本实施例中变换器还包括风机400，具体请参考图3、图4，风机400用于驱使气流依次在进风口110、第一通风道a、出风口120流动；和/或，风机400用于驱使气流依次在进风口110、第二通风道b、出风口120流动。本实施例中的风机400可以在进风口110处与出风口120处择一设置，或者在进风口110和出风口120处同时设置。当然，从散热角度考虑，同时在进风口110处和出风口120处设置风机400的散热效果最好，进风口110处的风机400向变换器内部吹风，出风口120处的风机400将变换器内的气流向外排放，以此使空气流动速度更快，提升散热效果。然而，从散热效果、安装、成本等方面综合考虑，只在进风口110处设置风机400较为理想，该方式既能减少风机400的数量，降低成本，降低安装麻烦，又能将变换器内部的热量直接吹出到外界，相比于将风机400安装在出风口120处，通风散热效率更高。

基于上述的变换器内设置第一通风道a和第二通风道b两条通风道，为了更好地将空气吹入到第一通风道a和第二通风道b中，本实施例中在壳体100上开设有两个进风口110，在两个进风口110处分别对应安装风机400。其中一个风机400设在第一通风道a的进风端且与一个进风口110相对，启动时，风机400直接将外界空气吹入到第一通风道a中；另一个风机400设在第二通风道b的进风端且与一个进风口110相对，启动时，风机400直接将空气吹入到第二通风道b中。通过两个风机400分别提升第一通风道a和第二通风道b的通风速度，提升了变换器的散热效率。

需要说明的是，在实际安装时，变换器呈竖直设置，即，第一通风道a和第二通风道b并排沿上下方向设置，进风口110位于底端，出风口120位于顶端且开口朝上。由此，不可避免地从出风口120进入一些杂质、零件等。一旦变换器内进入杂质、零件，如果是金属器件，可能会影响变换器内部电器元件的正常工作以及变换器乃至整个设备的正常运行。杂质、零件等一旦进入变换器内部还会将其内部的第一通风道a、第二通风道b堵塞，影响变换器的通风散热。同时，当风机400设置在进风口110处位于变换器的底部时，杂质、零件进入后会下落，如果下落到风机400内，会损坏风机400，影响变换器的通风散热以及结构稳定性。

为了缓解上述问题，本实施例中将出风口120设计呈蜂窝状，该蜂窝状的出风口120具有孔位密集、孔径相对较小、通风性良好等特点。蜂窝状的出风口相当于在出风口120处布置了一层网，该层网既能够阻挡杂质、零件等进入变换器内部，又不会影响出风口120的出风量，从而，有效地解决上述问题。综合考虑上述情况，本实施例中孔位可以采用正六边形，且正六边形的内切圆直径不大于M3(M3的含义可参考螺栓或螺钉)，从而能够有效阻挡类似M3螺栓或螺钉大小的杂质、零件等进入变换器。应理解，孔位还可以采用其他形状，如圆形等。

上面已经介绍了壳体100以及第一通风道a、第二通风道b、风机400之间的结构位置关系，接下来介绍第一通风道a、第二通风道b的形成。

为了对多种电器元件进行安装、连接，电器模块200还包括固定于壳体100内的第一电路板210。具体请参考图3、图4，第一电路板210通过紧固件(螺栓、螺钉等)固定安装在壳体100的底板140上。

进一步的，一部分功率器件230间隔排布在第一电路板210上，并在第一电路板210上形成用于通风对流的第一通风道a。即，相邻设置的功率器件230之间具有一定的空间，这些空间被功率器件230和第一电路板210共同包围，由此，这些空间共同组成了第一通风道a。当空气在第一通风道a内流动时，将空间内的热量携带走，对位于第一通风道a内的电器元件起到散热作用。

进一步的，电器模块200还包括非功率器件240，非功率器件240间隔布置于第一电路板210，并在第一电路板210上形成用于通风对流的第一通风道a，功率器件230布置于由非功率器件240形成的第一通风道a内。具体的，相邻设置的非功率器件240之间具有一定的空间，这些空间被非功率器件240和第一电路板210共同包围，由此，这些空间共同组成了第一通风道a。当空气在这些空间组成的第一通风道a内流动时，将空间内的热量携带走，对位于第一通风道a内的电器元件起到散热作用。上述方式也可以理解为非功率器件240和功率器件230间隔排布在第一电路板210上，功率器件230与功率器件230之间具有一定的空间，功率器件230与非功率器件240之间具有一定的空间，非功率器件240与非功率器件240之间具有一定的空间，由此，这些空间被功率器件230、非功率器件240和第一电路板210共同包围，这些空间共同组成了第一通风道a。当空气在这些空间组成的第一通风道a内流动时，会将空间内的热量携带走，对位于第一通风道a内的电器元件起到散热作用。

此处需要说明的是，无论是上述一部分非功率器件240和第一电路板210组成第一通风道a，或者一部分功率器件230和第一电路板210组成的第一通风道a，功率器件230均设置于第一通风道a中，并且，空气在第一通风道a中流动时均能够将此处的功率器件230散发的大量热量携带走，进而对功率器件230起到良好的散热作用。

上面已经介绍了第一通风道a和第二通风道b的形成，接下来介绍电器模块200以及散热模块300内具体的结构布局。

首先介绍电器模块200的结构布局。

由于功率器件230种类与数量均较多且功率器件230作为主要发热源，因此功率器件230的位置布局非常重要。在本实施例中，这些功率器件230的布局位置虽然有所不同，但是功率器件230的散热方式主要包括两种，一种是通过第一通风道a通风散热，另一种是通过散热模块300传导散热。

一种布局方式为将一部分功率器件230直接布置在第一通风道a中靠近中部的位置。当空气在第一通风道a中流动时，直接将该部分功率器件230散发的热量携带走，起到直接散热的作用。此时，该部分功率器件230的主要散热方式为通过第一通风道a通风散热。

另一种布局方式为一部分功率器件230位于第一通风道a内且直接连接在散热模块300上。由于散热模块300具有良好的吸热、导热性能，功率器件230散发的热量直接传递给散热模块300，散热模块300吸收的的热量通过第二通风道b散发到外界。此时，该部分功率器件230主要散热方式为第一通风道a通风散热以及散热模块300中的第二通风道b通风散热。

上述两种布局方式均能够对布置在第一通风道a的功率器件230起到良好地散热作用，提高变换器的散热效果，使变换器内的温度维持在合理范围内，保证变换器的正常运行。

为了合理布局电器模块200的各个电器元件，以将电器元件围设在一个空间内，以及为了更好实现电器模块200的通风散热效果，本实施例中，电器模块200包括第二电路板220；第二电路板220与散热模块300共同围设在第一通风道a的相对的两侧。第二电路板220与第一电路板210呈夹角设置，即，第二电路板220立设在第一电路板210上。由此，进入电器模块200的空气在电器模块200内流动时，两侧分别受到散热模块300和第二电路板220的阻挡，从而促使空气在电器模块200的各个电器元件周围流动，在一定程度上提升了电器模块200的通风散热效果。进一步的，为了使第一通风道a内布置的电器元件布置的位置更加规范，本实施例中可以将第二电路板220垂直设置在第一电路板210上。

此处需要说明的是，由于变换器在控制过程中需要做出逻辑判定，由此，本实施例中的变换器包括逻辑电路，基于逻辑电路中的电器元件散热较少，同时考虑到逻辑电路中各个电器元件的安装、布局等因素，本实施例中可以将逻辑电路布置在第二电路板220上。具体的，逻辑电路布置在第二电路板220朝向散热模块300的一侧面上，还可以布置在第二电路板220背离散热模块300的一侧面上。由于逻辑电路散热较少，而功率器件230发热较多，为了缓解功率器件230向逻辑电路传热的问题，本实施例中优选地，将逻辑电路布置在第二电路板220背离散热模块300的一侧面上。另外，关于逻辑电路所包括的电器元件、各个电器元件之间如何连接，以及逻辑电路的工作原理均可以参考现有技术，此处不做详细阐述。

接下来结合具体的功率器件230来对功率器件230的布局位置进行说明。

电器模块200中一部分的功率器件230连接于散热模块300。具体的，布置于第一通风道a中的功率器件至少包括变压器。本实施例中，将发热严重的变压器布置在第一通风道a中且该变压器的一侧与散热模块300连接，具体如图3、图4所示，第一通风道a中流动的冷空气从该变压器的周围流过，一方面能够将该变压器周围的热空气携带走，另一方面，冷空气还能够与该变压器之间发生热交换(热传递、热传导、热辐射等)，以吸收该变压器内的热量，并从出风口120排出。同时，该变压器的一侧与散热模块300连接，热量传递给散热模块300，通过散热模块300的第二通风道b进行散热，提高了该变压器的散热效率。

如图3所示，还有一部分功率器件230固定连接在散热模块300朝向电器模块200的一侧。其中，该部分功率器件230包括二极管、MOS管(Metal Oxide Semiconductor，金属-氧化物-半导体场效应晶体管)、整流桥中的至少一种。这些功率器件230成排地安装在散热模块300上，在变换器工作过程中，这些功率器件230散发的部分热量传递给散热模块300，通过散热模块300的第二通风道b向外疏导，以对这些功率器件230起到散热作用。这些功率器件230散发的另一部分热量会随着第一通风道a内的空气流动排出。

接下来介绍散热模块300的结构布局。

由于位于第一通风道a的功率器件230的热量一部分可以通过散热模块300散热，因此提升功率器件230向散热模块300的传热效率就非常关键。本实施例中，在散热模块300上安装具有良好导热性能的导热板500(具体为板状结构)，功率器件230成排的连接安装在导热板500面向电器模块200的一侧。由于功率器件230与导热板500紧密贴合，能够将产生的热量快速传递给导热板500，导热板500再将热量传递给散热模块300，热量最终通过第二通风道b排出到外界。在上述过程中，导热板500起到了导热、传热作用，能够将功率器件230上的热量快速导入到散热模块300，从而降低了功率器件230的温度。进一步的，综合考虑导热性能、变换器的整体质量、整体强度、制造成本等因素，本实施例中导热板500可以采用铝合金材质，当然，并不仅限于该种材质，其他具有上述特点的材质同样可以，此处不受限制。

上述的散热模块300可以是散热片，具体结构请参考图4，该散热模块300包括一块第一板310和多块第二板320，多块第二板320层叠间隔设置，多块第二板320均固定于第一板310背离第一通风道a的一侧；相邻两块第二板320以及第一板310之间围成第二通风道b。由图4可知，第一板310为竖板，立于靠近电器模块200的一侧，电器模块200的一些功率器件230固定安装在第一板310朝向电器模块200的一侧(还有一部分的功率器件230可以安装在导热板500上)，第二板320为横板，多块第二板320固定连接于第一板310的背离电器模块200的侧面上，并且，每相邻两块第二板320之间存有间隙，使得相邻两块第二板320与第一板310之间共同围成用于通风散热的第二通风道b。由此，进入壳体100内的一部分空气会从这些间隙中流动，以达到对散热模块300通风散热的效果。综合考虑到散热模块300的导热、散热性能，成本等因素，本实施例中，第一板310和第二板320可以均采用铝合金材质。

本实施例提供的变换器，如图1-图4所示，其具体的通风散热原理如下：

变换器运行过程中，风机400启动，外界空气在风机400的驱动作用下从进风口110进入壳体100内部，随后，一部分空气进入第一通风道a，另一部分进入第二通风道b，随着空气在第一通风道a和第二通风道b内流动，功率器件230和非功率器件240所散发的热量一部分经过第一通风道a随着空气流动，另一部分热量被散热模块300吸收并经过第二通风道b随着空气流动，最终热量随着空气从出风口120排出到外界，从而实现了变换器的通风散热的效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种变换器，包括壳体，其特征在于，所述壳体内相邻设置有电器模块和散热模块；

所述电器模块具有第一通风道，所述散热模块具有第二通风道，所述第一通风道及所述第二通风道并排设置；

所述电器模块包括功率器件，所述功率器件布置于所述第一通风道。

2.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述电器模块还包括固定于所述壳体内的第一电路板；

所述功率器件间隔布置于所述第一电路板，并在所述第一电路板上形成用于通风对流的所述第一通风道。

3.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述电器模块还包括非功率器件以及固定于所述壳体内的第一电路板；

所述非功率器件间隔布置于所述第一电路板，并在所述第一电路板上形成用于通风对流的所述第一通风道，所述功率器件布置于由所述非功率器件形成的所述第一通风道内。

4.根据权利要求1-3任一项所述的变换器，其特征在于，所述电器模块中一部分的所述功率器件连接于所述散热模块。

5.根据权利要求2或3所述的变换器，其特征在于，所述电器模块包括第二电路板；

所述第二电路板与所述散热模块共同围设在所述第一通风道的相对的两侧。

6.根据权利要求5所述的变换器，其特征在于，所述第二电路板立设在所述第一电路板。

7.根据权利要求6所述的变换器，其特征在于，所述第二电路板上布置有逻辑电路。

8.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述散热模块包括第一板和多块第二板；多块所述第二板层叠间隔设置，多块所述第二板均固定于所述第一板背离第一通风道的一侧；相邻两块所述第二板以及所述第一板之间围成所述第二通风道。

9.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于，所述壳体具有进风口和出风口，所述变换器还包括风机，所述风机用于驱使气流依次在所述进风口、所述第一通风道、所述出风口流动；

和/或，所述风机用于驱使气流依次在所述进风口、所述第二通风道、所述出风口流动。

10.根据权利要求9所述的变换器，其特征在于，所述风机为两组，所述进风口也为两个；一组风机设在所述第一通风道的进风端且与一个进风口相对，另一组风机设在所述第二通风道的进风端且与另一个进风口相对。

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