CN217445673U - 一种磁性元件散热装置及功率变换器机柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种磁性元件散热装置及功率变换器机柜，该磁性元件散热装置及功率变换器机柜包括：设置于密封腔室内的散热片；所述散热片具有相对设置的第一表面和第二表面，第一表面上设置有磁性元件，第二表面贴设于密封腔室的内壁上；所述散热片内部具有封闭的散热管路，所述散热管路内填充有导热介质；其中，所述密封腔室的壁体为导热材质。本实用新型能够有效地将密封腔室内的磁性元件工作时产生的热量排出，同时满足密封腔室内的防水要求。

Description

一种磁性元件散热装置及功率变换器机柜

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，具体涉及一种磁性元件散热装置及功率变换器机柜。

背景技术

在功率变换器中，磁性元件(变压器、电感器等)由于需要满足防水要求，一般设置在功率变换器机柜内的密封腔室中，与此同时，由于磁性元件在功率变换器工作的过程中会散发热量，因此需要对磁性元件进行散热处理。在现有技术中采用的散热方法通常为在密封腔室中安装空调，从而将磁性元件工作产生的热量排出至密封腔室外，然而，空调在工作过程中可能发生液冷源泄露或冷凝积水，导致密封腔室无法满足防水要求；此外，空调安装也相对复杂，成本也较高。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型提供一种磁性元件散热装置及功率变换器机柜，能够有效地将密封腔室内的磁性元件工作时产生的热量排出，同时满足密封腔室内的防水要求。

本实用新型所采用的技术方案具体如下：

本实用新型提供一种磁性元件散热装置，所述磁性元件散热装置至少包括：

设置于密封腔室内的散热片；

所述散热片具有相对设置的第一表面和第二表面，第一表面上设置有磁性元件，第二表面贴设于密封腔室的内壁上；所述散热片内部具有封闭的散热管路，所述散热管路内填充有导热介质；所述密封腔室的壁体为导热材质。

可选地，所述磁性元件除贴设于所述散热片以外的表面上还设置有隔热材料。

更可选地，所述散热片为均温板。

本实用新型还提供一种功率变换器机柜，所述功率变换器机柜至少包括：柜体、设置于所述柜体内部的密封腔室、散热腔室、散热风道，以及上述磁性元件散热装置；

所述散热风道和所述散热腔室均与所述密封腔室隔开，所述散热风道与所述散热腔室相连通。

可选地，所述散热片设置于围成所述密封腔室的柜体内壁上。

可选地，所述柜体内设置有第一隔板及第二隔板，所述第一隔板将所述柜体内除散热风道以外的部分分隔为密封腔室及散热腔室，所述第二隔板将所述柜体内的密封腔室与所述散热风道隔开。

更可选地，所述散热片设置于所述第一隔板或所述第一隔板的延伸部上，所述第一隔板的延伸部位于所述密封腔室内。

更可选地，所述第一隔板上设置有第一散热窗口，所述第一散热窗口内嵌设有散热器，所述散热器包括散热基板及设置于所述散热基板的第一表面上的散热翅片，所述散热基板嵌设于所述第一散热窗口内，所述散热翅片经所述第一散热窗口延伸至所述散热腔室内。

更可选地，所述功率变换器机柜内部设置有功率器件模组，所述功率器件模组设置于所述散热基板的第二表面上，所述散热基板的第一表面和第二表面相对设置。

更可选地，所述散热片与所述散热基板相邻设置，且所述散热片延伸并覆盖所述散热基板除所述功率器件模组覆盖面之外的至少部分表面。

如上所述，本实用新型的磁性元件散热装置及功率变换器机柜至少具备如下有益效果：

1)本实用新型的磁性元件贴设于位于密封腔室壁体的散热片上，磁性元件通过该散热片的快速导热特性将工作时产生的热量传输至密封腔室的壁体上，再将该热量传输至整个柜体，通过柜体自然散热。当散热片设置在密封腔室与散热腔室之间的壁体(隔板)上时，可将热量快速传导至机柜散热腔室，再由机柜散热腔室内的空气流带走，进一步提高散热效率。

2)本实用新型的散热片延伸并覆盖散热基板除功率器件模组覆盖面之外的至少部分表面，由此，磁性元件产生的热量能够进一步通过散热基板传输至散热腔室内，由散热腔室将热量排出柜体外。

3)本实用新型的磁性元件除贴设于散热片之外的表面上还包裹有隔热材料，该隔热材料能够避免磁性元件将热量散发至密封腔室，进而避免密封腔室内温度过高对其他功率器件产生不利影响。

附图说明

图1为本实用新型的功率变换器机柜打开后面柜门的后视图。

图2为本实用新型的功率变换器机柜打开后面柜门的后侧视图。

图3为本实用新型的功率变换器机柜打开前面柜门的正视图。

图4为本实用新型的功率变换器机柜打开前面柜门的正侧视图。

图5为本实用新型的磁性元件散热装置及功率器件模组的正视图。

图6为本实用新型的磁性元件散热装置及功率器件模组的正侧视图。

附图标记列表：

1 功率变换器机柜

11 密封腔室

12 散热腔室

1211 第一面板

1212 第二面板

1213 第三面板

1213-1 第一散热窗口

122-1 散热腔室的左侧壁

123 散热孔

13 散热风道

131 第二隔板

132 散热口

14 散热器

141 散热基板

142 散热翅片

15 功率器件模组

161 电感器

162 变压器

171 第一散热片

172 第二散热片

180 风扇

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

须知，本实用新型实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，虽图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量及比例可随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本申请可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本申请所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

实施例一

本实施例提供一种磁性元件散热装置，所述磁性元件散热装置至少包括：设置于密封腔室内的散热片。

所述散热片具有相对设置的第一表面和第二表面，第一表面上设置有磁性元件，第二表面贴设于密封腔室的内壁上。

具体地，所述散热片内部具有封闭的散热管路，所述散热管路内填充有导热介质，通过位于磁性元件处的液态导热介质吸收其工作时产生的热量后相变汽化蒸发，将热量快速传递至所述散热片的整个表面，进而加速散热。放热完成的汽态导热介质相变为液态导热介质并回流至磁性元件处，如此反复以完成磁性元件的散热过程。

更具体地，在本实施例中，所述散热片为均温板，能将热量传导至整个面板，进而实现快速散热。在实际使用中，任意能基于热传导技术实现传热的散热片均适用于本实用新型，具体结构在此不一一赘述。

具体地，所述密封腔室的壁体为导热材质，包括但不限于金属，具有较好的导热性能，能够将散热片传导的热量快速传导至整个机柜的柜体上，并通过机柜的柜体自然散热。任意能实现热传导的材质均适用，不以本实施例为限。

具体地，所述磁性元件包括但不限于变压器、电感器，所述磁性元件贴设于所述散热片上，通过所述散热片的快速导热特性，将所述磁性元件工作时产生的热量经由所述散热片迅速传导至所述密封腔室的壁体上，从而通过所述密封腔室的壁体自然散热；在保护磁性元件的同时确保磁性元件良好的散热。作为另一示例，所述磁性元件除贴设于所述散热片以外的表面上还设置有隔热材料(包括但不限于FR4等级的隔热材料)，以此使得所述磁性元件工作产生的热量(例如线圈产生的热量)均能够通过所述散热片传递出密封腔室，从而减少所述磁性元件向所述密封腔室内部散发热量，避免所述密封腔室内部环境温度升高导致对IGBT等功率器件的工作条件产生不利影响。

实施例二

如图1所示，本实施例提供一种功率变换器机柜1，用于对功率变换器机柜内的磁性元件进行快速散热，同时满足磁性元件及其他功率器件的防水要求。所述功率变换器机柜1包括：柜体、设置于所述柜体内部的密封腔室11、散热腔室12、散热风道13，以及实施例一的磁性元件散热装置(散热片贴设于密封腔室的内壁上，所述密封腔室的壁体为导热材质)。

如图1所示，所述柜体内设置有第一隔板及第二隔板131，所述第一隔板将所述功率变换器机柜1内除所述散热风道13以外的部分分隔为所述密封腔室11及所述散热腔室12，第二隔板131将所述功率变换器机柜1内的所述密封腔室11与所述散热风道13隔开，所述散热风道13与所述散热腔室12相连通。

需要说明的是，所述柜体是指所述功率变换器机柜1的外壳，包括前面板、后面板、左侧面板、右侧面板、顶部面板及底部面板。所述密封腔室的壁体是指围成密封腔室的柜体及隔板；以下散热腔室及散热风道的壁体含义相同，在此不一一赘述。

除围成所述密封腔室11、所述散热风道13之外的柜体及所述第一隔板围成所述散热腔室12。具体地，如图2及图3，散热腔室12呈长方体状，是由所述第一隔板及部分柜体围成的空间；其中，所述第一隔板包括第一面板1211，第二面板1212及第三面板1213；所述第一面板1211位于所述散热腔室12的底部且与所述柜体的底部面板平行，该第一面板1211形成为散热腔室12底面；所述第二面板1212与第一面板1211垂直并且与所述柜体的两侧面板平行，且所述第二面板1212及与其对应平行的所述柜体的左侧面板形成为散热腔室12的左侧面和右侧面；所述第三面板1213与所述第一面板1211垂直并且与所述柜体的前面板平行，所述第三面板1213距离所述柜体的前面板一定距离；该第三面板1213及与其对应平行的所述柜体的后面板形成为散热腔室12的前面和后面；由此，上述三个面板、所述柜体的后面板及左侧面板构成了呈长方体状的散热腔室12。

在可选实施例中，所述第一隔板还包括第四面板(图中未示出)，该第四面板平行于所述柜体的后面板且距离所述柜体的后面板一定距离，并且与所述第一面板1211、所述第二面板1212、所述第三面板1213及所述柜体的左侧面板配合围成所述散热腔室12，此时，第四面板形成为散热腔室12的后面。

需要说明的是，如图3所示，在本实施例中，所述第三面板1213除形成散热腔室外，还沿第三面板1213的本体向所述密封腔室11内部延伸有延伸部。

如图2或图4，围成所述散热腔室12的柜体上设置有散热孔123。该散热孔123具体设置在散热腔室的后壁(图中未示出)和/或所述散热腔室12的左侧壁122-1上，由此，外界大量冷却气(外界空气)能够通过所述散热孔123进入至所述散热腔室12内，加速散热腔室12内的散热。进一步地，所述散热孔123分布于散热腔室12的后壁及散热腔室12的左侧壁122-1的中下部，以便于外界冷却气由散热腔室12的中下部进入，促使冷却风能够带走所述散热腔室12中的所有热量，避免出现冷热气流分层造成的散热不完全现象。

如图1，所述第二隔板131与所述柜体的顶部面板配合，以在柜体的顶部形成所述散热风道13。所述散热腔室12与所述散热风道13相连通。

具体地，如图2，所述散热风道13的侧壁上还设置有散热口132，该散热口132与外界连通，用于所述散热风道13的散热。由于所述散热风道13位于所述散热腔室12的上部，且所述散热腔室12与所述散热风道13相连通，所述散热腔室12内的热量能够在大量冷空气输入的状况下流入至上部的所述散热风道13内，由所述散热风道13上的所述散热口132排出。作为示例，所述散热风道13内连通散热腔室12的部分还设置有风扇180，该风扇180用于加速吸收散热腔室12内的热量更进一步加速了散热腔室12内的空气流通，有效的提高了功率变换器机柜的散热。

所述功率变换器机柜1除所述散热腔室12、所述散热风道13之外的部分形成所述密封腔室11。具体地，如图1，所述第一隔板及所述第二隔板131将除所述散热风道12、所述散热腔室12以外的部分隔离出一个密封的空间，形成所述密封腔室11。并且，由于通过所述第一隔板和所述第二隔板131将所述密封腔室11分别与所述散热腔室12及所述散热风道13相隔离，能够防止在机柜处于恶劣环境时，由所述散热孔123或所述散热口132射入的水流流入密封腔室，进而造成电路问题，防护性能好(本实施例中的机柜防护等级可以达到IP56)。

如图1所示，所述功率变换器机柜1内还设置有散热器14。如图1-图3所示，所述散热器14包括散热基板141及散热翅片142，所述散热基板141具有相对设置的第一表面和第二表面。所述散热翅片142设置于散热基板141的第一表面上，所述散热基板141和所述散热翅片142一体成型；或者所述散热基板141上设置有沟槽，所述散热翅片142插设于沟槽中。进一步地，所述散热基板141和/或所述散热翅片142内部具有封闭的散热管路，散热管路内填充有导热介质，所述散热基板141及所述散热翅片142可采用任意热传导传技术实现传热，在此不一一赘述。如图3所示，所述第一隔板的第三面板1213上设置有第一散热窗口1213-1，所述散热基板141嵌设于所述第一散热窗口1213-1内，如图2及图6所示，位于散热基板141的第一表面上的所述散热翅片142经所述第一散热窗口1213-1延伸至所述散热腔室12内。

如图1所示，所述功率变换器机柜1内设置有功率器件模组15。如图3所示，所述功率器件模组15位于所述密封腔室11的内部(以实现其与外部的隔离)，且贴置于所述散热基板141的第二表面上。所述功率器件模组15的热量能够借助所述散热基板141传输至所述散热翅片142，而由于所述散热翅片142位于所述散热腔室12内，因而传输至所述散热翅片142的热量能够被经由流入所述散热腔室12内的冷空气带至所述散热风道13后排出机柜，从而能够实现所述功率器件模组15的快速散热。

如图1所示，所述散热片设置于所述围成所述密封腔室11的柜体内壁上，或者设置于所述第一隔板上，设置于所述散热片第一表面上的磁性元件通过该散热片的快速导热特性将工作时产生的热量传输至所述密封腔室11的壁体上，进而实现自然散热。在本实施例中，包括第一散热片171及第二散热片172，其中，如图1所示，所述第一散热片171位于所述密封腔室11内，且贴置于所述第二面板1212上，所述第二面板1212介于所述密封腔室11与所述散热腔室12之间，所述磁性元件工作时磁芯产生的热量可以经由所述第一散热片171以及所述第二面板1212快速传导至所述散热腔室12，再由所述散热腔室12内的空气流带走。如图3及图5所示，所述第二散热片172贴置于所述第三面板1213的延伸部上，所述第二散热片172与所述散热基板141相邻设置，且如图6所示，所述第二散热片172延伸并覆盖所述散热基板141除所述功率器件模组15覆盖面之外的至少部分表面，由此贴设于所述第二散热片172上的磁性元件产生的热量能够通过所述第二散热片172传导至所述散热基板141，并由所述散热基板141传导至所述散热腔室12内的散热翅片142，由所述散热腔室12内的冷空气带出至所述散热风道13内，实现进一步散热。

需要说明的是，所述散热片可设置于所述密封腔室11的任意内壁上，且所述散热片贴置于所述密封腔室11与所述散热腔室12之间的隔板上时，所述散热片也可以延伸并覆盖所述散热基板141，不以本实施例为限。

如图1所示，所述功率器件模组15及磁性元件组成功率变换器。在本实施例中，如图1、图3、图5-图6所示，所述磁性元件包括变压器162及电感器161，所述变压器162通过所述第二散热片172设置于所述第三面板1213的延伸部上，所述电感器161通过所述第一散热片171贴设于所述第二面板1212上。

需要说明的是，除本实施例中所述的密封腔室11位于功率变换器机柜1内部以外，本实施例中所述的密封腔室11也可以作为单独密封机柜或者位于其他结构的功率变换器机柜内，同样地，只要满足密封腔室11为封闭设置，且密封腔室11的壁体为导热材质，通过散热片设置于该密封腔室11壁体上的磁性元件就可以通过散热片将热量传导至密封腔室11的壁体上，通过壁体自然散热。

作为本发明的一种实现方式，为了避免磁性元件工作时产生的热量排至密封腔室11内，导致密封腔室11内温度过高对其他功率器件造成的影响。本实施例中的磁性元件除贴设于散热片17的表面上还包裹有隔热材料。该隔热材料包括但不限于玻璃纤维板。

综上，本实用新型中的磁性元件贴设于密封腔室的内壁上，一方面能够通过密封腔室的壁体自然散热，另一方面还能通过功率变换器机柜内的散热基板将热量传导至散热腔室内，由散热腔室内的冷空气将该热量带入至散热风道内，通过散热口进行散热。由于其无需通过空调散热，避免了发生液冷源泄露或冷凝积水的可能，并且，本实用新型中的密封腔室为密封空间，进而还能满足密封腔室内其他功率器件的防水要求。由此，本实用新型所述的磁性元件散热装置能够快速有效的将位于密封腔室内的磁性元件产生的热量排出，同时还能满足密封腔室内其他功率器件的防水要求，因此，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种磁性元件散热装置，其特征在于，所述磁性元件散热装置至少包括：

设置于密封腔室内的散热片；

所述散热片具有相对设置的第一表面和第二表面，第一表面上设置有磁性元件，第二表面贴设于密封腔室的内壁上；所述散热片内部具有封闭的散热管路，所述散热管路内填充有导热介质；所述密封腔室的壁体为导热材质。

2.根据权利要求1所述的磁性元件散热装置，其特征在于，所述磁性元件除贴设于所述散热片以外的表面上还设置有隔热材料。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的磁性元件散热装置，其特征在于，所述散热片为均温板。

4.一种功率变换器机柜，其特征在于，所述功率变换器机柜至少包括：

柜体、设置于所述柜体内部的密封腔室、散热腔室、散热风道，以及如权利要求1-3任意一项所述的磁性元件散热装置；

所述散热风道和所述散热腔室均与所述密封腔室隔开，所述散热风道与所述散热腔室相连通。

5.根据权利要求4所述的功率变换器机柜，其特征在于，所述散热片设置于围成所述密封腔室的柜体内壁上。

6.根据权利要求4所述的功率变换器机柜，其特征在于，所述柜体内设置有第一隔板及第二隔板，所述第一隔板将所述柜体内除散热风道以外的部分分隔为密封腔室及散热腔室，所述第二隔板将所述柜体内的密封腔室与所述散热风道隔开。

7.根据权利要求6所述的功率变换器机柜，其特征在于，所述散热片设置于所述第一隔板或所述第一隔板的延伸部上，所述第一隔板的延伸部位于所述密封腔室内。

8.根据权利要求6所述的功率变换器机柜，其特征在于，所述第一隔板上设置有第一散热窗口，所述第一散热窗口内嵌设有散热器，所述散热器包括散热基板及设置于所述散热基板的第一表面上的散热翅片，所述散热基板嵌设于所述第一散热窗口内，所述散热翅片经所述第一散热窗口延伸至所述散热腔室内。

9.根据权利要求8所述的功率变换器机柜，其特征在于，所述功率变换器机柜内部设置有功率器件模组，所述功率器件模组设置于所述散热基板的第二表面上，所述散热基板的第一表面和第二表面相对设置。

10.根据权利要求9所述的功率变换器机柜，其特征在于，所述散热片与所述散热基板相邻设置，且所述散热片延伸并覆盖所述散热基板除所述功率器件模组覆盖面之外的至少部分表面。

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