CN212785185U - 功率单元的散热系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种功率单元的散热系统。其中,该散热系统包括:功率单元机箱外部散热装置中的散热器外部风道的开口分别设置于功率单元机箱相对的两个外表面;功率单元机箱外部散热装置中的电容外部风道的开口分别设置于功率单元机箱相对的两个外表面和侧面;功率单元机箱内部散热装置中的散热器、散热器风道、电容风道,以及与散热器连接的至少两个部件,通过散热器风道将与散热器,以及与散热器连接的至少两个部件和外界进行热交换;通过电容风道将电容的温度与外界进行热交换。本实用新型解决了由于现有技术在对功率单元的风道设计和散热器设计无法满足功率单元的散热需求的技术问题。

Description

功率单元的散热系统
技术领域
本实用新型涉及电气技术应用领域,具体而言,涉及一种功率单元的散热系统。
背景技术
功率单元作为级联型中压变频器产品的核心部件,功率单元的风道设计、散热器设计对核心部件的散热、性能有着至关重要的影响。
相关技术中,在对功率单元的散热系统进行设计的过程中,由于业务需求的不同,导致功率单元的风道设计、散热器设计仍无法满足实际散热需求。
针对上述由于现有技术在对功率单元的风道设计和散热器设计无法满足功率单元的散热需求的问题,目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容
本实用新型实施例提供了一种功率单元的散热系统,以至少解决由于现有技术在对功率单元的风道设计和散热器设计无法满足功率单元的散热需求的技术问题。
根据本实用新型实施例的一个方面,提供了一种功率单元的散热系统,包括:功率单元机箱外部散热装置和功率单元机箱内部散热装置,其中,功率单元机箱外部散热装置,设置于功率单元机箱的外表面,功率单元机箱外部散热装置包括:散热器外部风道和电容外部风道,其中,散热器外部风道的开口分别设置于功率单元机箱相对的两个外表面,用于将散热器的温度与外界进行热交换;电容外部风道的开口分别设置于功率单元机箱相对的两个外表面和侧面,用于将电容的温度与外界进行热交换;功率单元机箱内部散热装置与功率单元机箱外部散热装置相对应设置,其中,功率单元机箱内部散热装置包括:散热器、散热器风道、电容风道,以及与散热器连接的至少两个部件,通过散热器风道将与散热器,以及与散热器连接的至少两个部件和外界进行热交换;通过电容风道将电容的温度与外界进行热交换。
可选的,散热器外部风道的开口包括:散热器前进风口和散热器后出风口,其中,散热器前进风口设置于功率单元机箱的第一面,散热器后出风口设置于功率单元机箱的第二面,第一面与第二面相对设置。
可选的,电容外部风道的开口包括:电容前进风口、电容后出风口和电容侧进风口,其中,电容前进风口与散热器前进风口位于第一面,电容前进风口位于散热器前进风口的下方;电容后出风口与散热器后出风口位于第二面,电容后出风口位于散热器后出风口的下方;电容侧进风口位于功率单元机箱的第三面,第三面分别与第一面和第二面相接。
进一步地,可选的,电容前进风口包括第一进风口和第二进风口,其中,第一进风口位于第二进风口的上方。
可选的,功率单元机箱外部散热装置还包括:输出铜排堵板和旁路铜排堵板,其中,输出铜排堵板与电容前进风口和散热器前进风口位于第一面,输出铜排堵板与散热器前进风口的位置水平,输出铜排堵板位于电容前进风口的上方;旁路铜排堵板与电容后出风口和散热器后出风口位于第二面,旁路铜排堵板与散热器后出风口的位置水平,旁路铜排堵板位于电容后出风口的上方;输出铜排堵板和旁路铜排堵板所在位置处分别设置有对应的开孔,输出铜排堵板和旁路铜排堵板用于封堵开孔。
可选的,功率单元机箱内部散热装置中电容安装于功率单元机箱内的下部,散热器安装于功率单元机箱内的上部,散热器与电容之间设置有与散热器连接的至少两个部件;其中,分别设置散热器风道和电容风道。
进一步地,可选的,至少两个部件包括:晶体管组和整流桥组,其中,晶体管组安装于散热器的前端,整流桥组与晶体管组相邻设置,安装于散热器的后端。
可选的,晶体管组包括:第一晶体管和第二晶体管,其中,第一晶体管和第二晶体管上下并列安装于散热器的前端。
进一步地,可选的,整流桥组包括:第一整流桥、第二整流桥和第三整流桥,其中,第一整流桥、第二整流桥和第三整流桥上下并列安装于散热器的前端,整流桥组与晶体管组相邻设置,安装于散热器的后端。
可选的,散热器包括:散热齿,其中,位于晶体管组处的散热齿排列密集度,大于位于整流桥组处的散热齿排列密集度。
在本实用新型实施例中,通过功率单元机箱外部散热装置和功率单元机箱内部散热装置,其中,功率单元机箱外部散热装置,设置于功率单元机箱的外表面,功率单元机箱外部散热装置包括:散热器外部风道和电容外部风道,其中,散热器外部风道的开口分别设置于功率单元机箱相对的两个外表面,用于将散热器的温度与外界进行热交换;电容外部风道的开口分别设置于功率单元机箱相对的两个外表面和侧面,用于将电容的温度与外界进行热交换;功率单元机箱内部散热装置与功率单元机箱外部散热装置相对应设置,其中,功率单元机箱内部散热装置包括:散热器、散热器风道、电容风道,以及与散热器连接的至少两个部件,通过散热器风道将与散热器,以及与散热器连接的至少两个部件和外界进行热交换;通过电容风道将电容的温度与外界进行热交换,达到了有效满足功率单元散热需求的目的,从而实现了提升功率单元的散热效率的技术效果,进而解决了由于现有技术在对功率单元的风道设计和散热器设计无法满足功率单元的散热需求的技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,构成本申请的一部分,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
图1是根据本实用新型实施例的功率单元的散热系统的示意图;
图2是根据本实用新型实施例的功率单元的散热系统中功率单元机箱外部散热装置的示意图;
图3是根据本实用新型实施例的功率单元的散热系统中功率单元机箱内部散热装置的示意图;
图4是根据本实用新型实施例的功率单元的散热系统中散热器的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案,下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型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实用新型一部分的实施例,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,都应当属于本实用新型保护的范围。
根据本实用新型实施例,提供了一种功率单元的散热系统的实施例,图1是根据本实用新型实施例的功率单元的散热系统的示意图,如图1所示,本申请实施例提供的功率单元的散热系统包括:
功率单元机箱外部散热装置12(图1中未示出)和功率单元机箱内部散热装置 14(图1中未示出),其中,功率单元机箱外部散热装置12,设置于功率单元机箱1的外表面,功率单元机箱外部散热装置12包括:散热器外部风道121和电容外部风道 122,其中,散热器外部风道121的开口分别设置于功率单元机箱1相对的两个外表面,用于将散热器的温度与外界进行热交换;电容外部风道122的开口分别设置于功率单元机箱1相对的两个外表面和侧面,用于将电容的温度与外界进行热交换;功率单元机箱内部散热装置14与功率单元机箱外部散热装置12相对应设置,其中,功率单元机箱内部散热装置14包括:散热器、散热器风道、电容风道,以及与散热器连接的至少两个部件,通过散热器风道将与散热器,以及与散热器连接的至少两个部件和外界进行热交换;通过电容风道将电容的温度与外界进行热交换。
具体的,本申请实施例提供的功率单元的散热系统中如图1所示,其中,散热器外部风道121的开口和电容外部风道122开口分布于功率单元机箱1外表面,散热器外部风道121的开口中的进风口与电容外部风道122开口中的部分进风口位于同一侧,散热器外部风道121的开口中的出风口与电容外部风道122开口中的出风口位于同一侧,此外电容外部风道122开口中的进风口还位于功率单元机箱1外表面中的侧面。其中,上述进风口与出风口的位置相对设置,从而保障散热器外部风道121和电容外部风道122的正常通风。
功率单元机箱内部散热装置14与功率单元机箱外部散热装置12相应设置,即,根据功率单元机箱外部散热装置12中各部件的位置对功率单元机箱1的内部进行设置。其中,功率单元机箱内部散热装置14内的散热器、散热器风道、电容风道,以及与散热器连接的至少两个部件在图1中均未示出,需要说明的是在功率单元机箱内部散热装置14中散热器风道和电容风道分别设置,即,散热器风道和电容风道各为独立风道,进出风互不影响,从而保证散热器的散热效率。
综上,图2是根据本实用新型实施例的功率单元的散热系统中功率单元机箱外部散热装置的示意图,如图2所示,本申请实施例提供的功率单元机箱外部散热装置12 具体如下:
可选的,散热器外部风道121的开口包括:散热器前进风口1211和散热器后出风口1212,其中,散热器前进风口1211设置于功率单元机箱1的第一面,散热器后出风口1212设置于功率单元机箱1的第二面,第一面与第二面相对设置。
进一步地,可选的,散热器前进风口1211的形状包括:系列长条孔。
可选的,散热器后出风口1212的形状包括:通孔。
可选的,电容外部风道122的开口包括:电容前进风口1221、电容后出风口1222 和电容侧进风口1223,其中,电容前进风口1221与散热器前进风口1211位于第一面,电容前进风口1221位于散热器前进风口1211的下方;电容后出风口1222与散热器后出风口1212位于第二面,电容后出风口1222位于散热器后出风口1212的下方;电容侧进风口1223位于功率单元机箱1的第三面,第三面分别与第一面和第二面相接。
进一步地,可选的,电容前进风口1221包括第一进风口和第二进风口,其中,第一进风口位于第二进风口的上方。
可选的,第一进风口与输入铜排的开口共用同一开口;第二进风口的形状包括:系列长条孔。
可选的,电容后出风口1222的形状包括:系列长条孔。
可选的,功率单元机箱外部散热装置12还包括:输出铜排堵板123和旁路铜排堵板124,其中,输出铜排堵板123与电容前进风口1221和散热器前进风口1211位于第一面,输出铜排堵板123与散热器前进风口1211的位置水平,输出铜排堵板123 位于电容前进风口1221的上方;旁路铜排堵板124与电容后出风口1222和散热器后出风口1212位于第二面,旁路铜排堵板124与散热器后出风口1212的位置水平,旁路铜排堵板124位于电容后出风口1222的上方;输出铜排堵板123和旁路铜排堵板 124所在位置处分别设置有对应的开孔,输出铜排堵板123和旁路铜排堵板124用于封堵开孔。
具体的,如图2所示,散热器前进风口1211开系列长条孔,散热器后出风口1212 直接开通孔。电容前进风口1221分为上下两部分,上部(即,本申请实施例中的第一进风口)和输入铜排开口共用,下部(即,本申请实施例中的第二进风口)开系列长条孔;电容后出风口1222开系列长条孔,同时在侧面增加局部进风口(即,本申请实施中的电容侧进风口1223),位置根据热仿真结果确定,从而保证多个电容温度均匀。前面输出铜排123以及后面旁路铜排124的开孔由于不参与风道散热,故使用堵板堵上,防止漏风。
此外,图3是根据本实用新型实施例的功率单元的散热系统中功率单元机箱内部散热装置的示意图,如图3所示,本申请实施例提供的功率单元机箱内部散热装置14 具体如下:
可选的,功率单元机箱内部散热装置14中电容141安装于功率单元机箱1内的下部,散热器142安装于功率单元机箱1内的上部,散热器142与电容141之间设置有与散热器142连接的至少两个部件143;其中,分别设置散热器风道和电容风道。
进一步地,可选的,至少两个部件143包括:晶体管组1431和整流桥组1432,其中,晶体管组1431安装于散热器142的前端,整流桥组1432与晶体管组1431相邻设置,安装于散热器142的后端。
可选的,晶体管组1431包括:第一晶体管和第二晶体管,其中,第一晶体管和第二晶体管上下并列安装于散热器的前端。
进一步地,可选的,整流桥组1432包括:第一整流桥、第二整流桥和第三整流桥,其中,第一整流桥、第二整流桥和第三整流桥上下并列安装于散热器的前端,整流桥组与晶体管组相邻设置,安装于散热器的后端。
具体的,如图3所示,母线电容(即本申请实施例中的电容141)安装在功率单元机箱1内的下部,散热器142安装在功率单元机箱1内的上部。两个晶体管(即本申请实施例中的第一晶体管和第二晶体管)(在本申请实施例中的晶体管组以IGBT为例进行说明,即,图3中晶体管组1431标记为IGBT,Insulated Gate Bipolar Trans istor,IGBT,绝缘栅双极型晶体管)上下并列安装在散热器142前端,三个整流桥(即,本申请实施例中的整流桥组1432)上下并列安装在散热器142后端。散热器和电容各为独立风道,进出风互不影响,从而保证散热器的散热效率。
可选的,散热器142包括:散热齿1421,其中,位于晶体管组1431处的散热齿 1421排列密集度,大于位于整流桥组1432处的散热齿1421排列密集度。
具体的,图4是根据本实用新型实施例的功率单元的散热系统中散热器的示意图,如图4所示,IGBT安装在散热器142前部(即图中标记的A部),整流桥安装在散热器142后部(即图中标记的B部)。由于此功率单元中IGBT功耗远大于整流桥,为减小散热器风阻,使得IGBT温度达成目标,故将散热齿设计成前密后疏型。从而使得前密后疏型相比前后一致型,IGBT温度有明显下降,同时整流桥温度也达标。此种结构可以更大的提升功率密度。
在本实用新型实施例中,通过功率单元机箱外部散热装置和功率单元机箱内部散热装置,其中,功率单元机箱外部散热装置,设置于功率单元机箱的外表面,功率单元机箱外部散热装置包括:散热器外部风道和电容外部风道,其中,散热器外部风道的开口分别设置于功率单元机箱相对的两个外表面,用于将散热器的温度与外界进行热交换;电容外部风道的开口分别设置于功率单元机箱相对的两个外表面和侧面,用于将电容的温度与外界进行热交换;功率单元机箱内部散热装置与功率单元机箱外部散热装置相对应设置,其中,功率单元机箱内部散热装置包括:散热器、散热器风道、电容风道,以及与散热器连接的至少两个部件,通过散热器风道将与散热器,以及与散热器连接的至少两个部件和外界进行热交换;通过电容风道将电容的温度与外界进行热交换,达到了有效满足功率单元散热需求的目的,从而实现了提升功率单元的散热效率的技术效果,进而解决了由于现有技术在对功率单元的风道设计和散热器设计无法满足功率单元的散热需求的技术问题。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种功率单元的散热系统,其特征在于,包括:
功率单元机箱外部散热装置和功率单元机箱内部散热装置,其中,
所述功率单元机箱外部散热装置,设置于功率单元机箱的外表面,所述功率单元机箱外部散热装置包括:散热器外部风道和电容外部风道,其中,所述散热器外部风道的开口分别设置于所述功率单元机箱相对的两个外表面,用于将散热器的温度与外界进行热交换;所述电容外部风道的开口分别设置于所述功率单元机箱相对的两个外表面和侧面,用于将电容的温度与外界进行热交换;
所述功率单元机箱内部散热装置与所述功率单元机箱外部散热装置相对应设置,其中,所述功率单元机箱内部散热装置包括:散热器、散热器风道、电容风道,以及与所述散热器连接的至少两个部件,通过所述散热器风道将与所述散热器,以及与所述散热器连接的至少两个部件和外界进行热交换;通过所述电容风道将电容的温度与外界进行热交换。
2.根据权利要求1所述的功率单元的散热系统,其特征在于,所述散热器外部风道的开口包括:散热器前进风口和散热器后出风口,其中,
所述散热器前进风口设置于所述功率单元机箱的第一面,所述散热器后出风口设置于所述功率单元机箱的第二面,所述第一面与所述第二面相对设置。
3.根据权利要求2所述的功率单元的散热系统,其特征在于,所述电容外部风道的开口包括:电容前进风口、电容后出风口和电容侧进风口,其中,
所述电容前进风口与所述散热器前进风口位于所述第一面,所述电容前进风口位于所述散热器前进风口的下方;
所述电容后出风口与所述散热器后出风口位于所述第二面,所述电容后出风口位于所述散热器后出风口的下方;
所述电容侧进风口位于所述功率单元机箱的第三面,所述第三面分别与所述第一面和所述第二面相接。
4.根据权利要求3所述的功率单元的散热系统,其特征在于,所述电容前进风口包括第一进风口和第二进风口,其中,所述第一进风口位于所述第二进风口的上方。
5.根据权利要求3所述的功率单元的散热系统,其特征在于,所述功率单元机箱外部散热装置还包括:输出铜排堵板和旁路铜排堵板,其中,
所述输出铜排堵板与所述电容前进风口和所述散热器前进风口位于所述第一面,所述输出铜排堵板与所述散热器前进风口的位置水平,所述输出铜排堵板位于所述电容前进风口的上方;
所述旁路铜排堵板与所述电容后出风口和所述散热器后出风口位于所述第二面,所述旁路铜排堵板与所述散热器后出风口的位置水平,所述旁路铜排堵板位于所述电容后出风口的上方;
所述输出铜排堵板和所述旁路铜排堵板所在位置处分别设置有对应的开孔,所述输出铜排堵板和所述旁路铜排堵板用于封堵所述开孔。
6.根据权利要求1所述的功率单元的散热系统,其特征在于,所述功率单元机箱内部散热装置中所述电容安装于功率单元机箱内的下部,所述散热器安装于所述功率单元机箱内的上部,所述散热器与所述电容之间设置有与所述散热器连接的至少两个部件;其中,分别设置所述散热器风道和所述电容风道。
7.根据权利要求6所述的功率单元的散热系统,其特征在于,所述至少两个部件包括:晶体管组和整流桥组,其中,所述晶体管组安装于所述散热器的前端,所述整流桥组与所述晶体管组相邻设置,安装于所述散热器的后端。
8.根据权利要求7所述的功率单元的散热系统,其特征在于,所述晶体管组包括:第一晶体管和第二晶体管,其中,所述第一晶体管和所述第二晶体管上下并列安装于所述散热器的前端。
9.根据权利要求8所述的功率单元的散热系统,其特征在于,所述整流桥组包括:第一整流桥、第二整流桥和第三整流桥,其中,所述第一整流桥、所述第二整流桥和所述第三整流桥上下并列安装于所述散热器的前端。
10.根据权利要求9所述的功率单元的散热系统,其特征在于,所述散热器包括:散热齿,其中,位于所述晶体管组处的散热齿排列密集度,大于位于所述整流桥组处的散热齿排列密集度。
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