CN217721840U - 一种液冷逆变器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种液冷逆变器，包括：壳体，内部具有可容纳逆变器元件和冷却液的密闭的冷却腔；散热单元，用于加快冷却液的散热；压力控制单元，包括气囊和充气阀，所述气囊延伸至所述冷却腔内，所述充气阀与所述气囊连接，用于实现所述气囊的充气和放气。通过液冷方式将电气元件温度控制在合理范围内，同时避免灰尘及湿度干扰，提高了逆变器的使用寿命，有效确保逆变器的可靠性及稳定性。同时，本方案还设置了包括气囊和充气阀的压力控制单元，通过充气阀可以控制气囊内部的压力，通过气囊吸收冷却液热胀冷缩而引起壳体内部的压力变化，避免壳体压力异常而影响冷却装置的稳定。

Description

一种液冷逆变器

技术领域

本申请涉及电器散热的技术领域，尤其涉及一种液冷逆变器。

背景技术

逆变器电路由一些电子器件构成，电力电子器件作为电力电子设备的核心组件，其工作时会不可避免的产生各种损耗，包括导通损耗和开关断损耗等，进而引起器件发热。如不及时将器件产生的热量散发到周围环境中，过高的运行温度会对逆变器正常工作和设备的可靠运行造成严重影响。随着电力电子技术的进步，逆变器的功率等级不断提高，同时设备向着小型化、紧凑化的方向发展，使得逆变器电子器件热量集中、散热面积小的特点日益突出，造成了电子器件的面热流密度不断增大，对散热要求越来越高。

传统的逆变器以空气为介质，靠自然冷却与强制风冷两种方式进行散热，会有灰尘进入到电气元件中，而且当逆变器湿度大并且结露时，会造成短路。当逆变器的功率设备比较大时，产生热量较多，冷却装置采用空气强制对流冷却，空气的比热小，散热效率低，当超过一定的温度后，逆变器会产生故障，甚致引发火灾，大大影响了逆变器的稳定性、安全性。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于：提供一种液冷逆变器，其能够解决现有技术中存在的上述问题。

为达上述目的，本申请采用以下技术方案：

一种液冷逆变器，包括：

壳体，内部具有可容纳逆变器元件和冷却液的密闭的冷却腔；

散热单元，用于加快冷却液的散热；

压力控制单元，包括气囊和充气阀，所述气囊延伸至所述冷却腔内，所述充气阀与所述气囊连接，用于实现所述气囊的充气和放气。

可选的，所述壳体的侧壁设有气囊安装口，所述气囊的充气口与所述气囊安装口密封连接，所述充气阀和所述气囊的充气口密封连接，所述充气阀位于所述冷却腔外。

可选的，所述壳体包括壳体本体和端盖，所述壳体本体具有检修口，所述端盖可拆卸安装于所述壳体上，通过所述端盖盖合所述检修口。

可选的，所述检修口设置于所述壳体本体的一侧。

可选的，所述端盖中设有接线柱，通过所述接线柱实现外部线路与所述冷却腔中的所述逆变器元件的电气连接。

可选的，所述散热单元包括设置于所述壳体外壁的散热翅片。

可选的，所述散热单元包括散热风扇，通过所述散热风扇加快所述壳体表面空气的流动，从而加快散热。

可选的，所述散热单元包括散热器、进液管和回液管，所述进液管的两端分别连接所述散热器的进液端以及所述壳体，所述回液管的两端分别连接所述散热器的出液端以及所述壳体，通过所述进液管和所述回液管的输送实现所述壳体和所述散热器之间的冷却液循环，通过所述散热器加快所述冷却液的散热。

可选的，所述散热单元还包括循环泵，所述循环泵设置于所述进液管或所述回液管中。

可选的，所述冷却腔内顶部设有喷淋板，所述回液管延伸至所述冷却腔内与所述喷淋板连接，所述进液管与所述壳体的底部连接。

本申请的有益效果为：本实用新型提供了一种液冷逆变器，依靠液体工质的比热容大，导热效果相比空气效果要好的特点，把逆变器元件浸泡到液体中，通过冷却液吸收工作产热，散热单元加快冷却液的散热，从而有效避免电气元件的局部热点，将电气元件温度控制在合理范围内，同时避免灰尘及湿度干扰，提高了逆变器的使用寿命，有效确保逆变器的可靠性及稳定性。

同时，为避免由于冷却液热胀冷缩的原因导致壳体内部压力异常，本方案还设置了包括气囊和充气阀的压力控制单元，通过充气阀可以控制气囊内部的压力，通过气囊吸收冷却液热胀冷缩而引起壳体内部的压力变化，避免壳体压力异常而影响冷却装置的稳定。

附图说明

下面根据附图和实施例对本申请作进一步详细说明。

图1为本申请实施例所述液冷逆变器一种实施方式的结构示意图；

图2为图1的所述液冷逆变器的壳体的侧视示意图；

图3为本申请实施例所述液冷逆变器另一种实施方式的结构示意图；

图4为本申请实施例所述液冷逆变器再一种实施方式的结构示意图；

图5为本申请实施例所述液冷逆变器再一种实施方式的结构示意图。

图中：

1、壳体；11、壳体本体；12、端盖；13、排液口；14、接线柱；15、冷却腔；2、压力控制单元；21、气囊；22、充气阀；31、散热翅片；32、散热风扇；33、散热器；34、进液管；35、回液管；36、循环泵；37、过滤器；38、风机；39、喷淋板；4、逆变器元件。

具体实施方式

为使本申请解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面对本申请实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1-5所示，本实施例提供一种液冷逆变器，包括：

壳体1，内部具有可容纳逆变器元件4和冷却液的密闭的冷却腔15；其中，逆变器元件4即为实现逆变器功能的电气元件，其为现有技术，本说明不再赘述；

散热单元，用于加快冷却液的散热；

压力控制单元2，包括气囊21和充气阀22，所述气囊21延伸至所述冷却腔15内，所述充气阀22与所述气囊21连接，用于实现所述气囊21的充气和放气。

具体的，在冷却腔15中利用冷却液对逆变器元件4的冷却方式，可以采用浸没冷却或喷淋冷却。浸没冷却形式下，在冷却腔15充满冷却液，将逆变器元件4完全浸没于冷却液中，从而实现对逆变器的全方位冷却；在喷淋冷却形式下，在逆变器元件4上方设置喷淋器，通过喷淋器持续向逆变器元件4喷淋冷却液，同样实现对逆变器的全方位冷却。

为避免冷却液外泄，需确保本申请的壳体1具有优秀的密封性能，而由于冷却液热胀冷缩的影响，容易导致壳体1内压力过高或压力过低，具体的，由冷却液热胀冷缩引起的压力过高或过低存在以下危害：

在浸没冷却形式下，当冷却液受热膨胀时，会导致壳体1内部压力过大，对密封处要求较高，存在爆箱风险；当冷却液遇冷收缩时，可能导致内部液面高度不足，无法完全浸没逆变器，故本方案设置压力控制单元2用以控制内部压力。

在喷淋冷却形式下，当冷却液受热膨胀时，会导致壳体1内部压力过大，对密封处要求较高，存在爆箱风险；当冷却液遇冷收缩，导致内部压力过低时，会导致喷淋装置的泵送系统泵送乏力，导致冷却液流动缓慢，故本方案设置压力控制单元2用以控制内部压力。

在本实施例设置的压力控制单元2中，包括气囊21和充气阀22，当冷却液受热膨胀时，可通过充气阀22对气囊21排气，使其压力下降收缩，进而降低壳体1内部压力；当冷却液遇冷收缩时，可通过充气阀22对气囊21充气，使其压力增大膨胀，进而增大壳体1内部压力。

综上，在本实施例的液冷逆变器中，依靠液体工质的比热容大，导热效果相比空气效果要好的特点，把逆变器元件4浸泡到液体中，通过冷却液吸收工作产热，散热单元加快冷却液的散热，从而有效避免电气元件的局部热点，将电气元件温度控制在合理范围内，同时避免灰尘及湿度干扰，提高了逆变器元件4的使用寿命，有效确保逆变器的可靠性及稳定性。

同时，为避免由于冷却液热胀冷缩的原因导致壳体1内部压力异常，本方案还设置了包括气囊21和充气阀22的压力控制单元2，通过充气阀22可以控制气囊21内部的压力，通过气囊21吸收冷却液热胀冷缩而引起壳体1内部的压力变化，避免壳体1压力异常而影响冷却装置的稳定。

关于气囊21的安装，所述壳体1的侧壁设有气囊安装口，所述气囊21的充气口与所述气囊安装口密封连接，所述充气阀22和所述气囊21的充气口密封连接，所述充气阀22位于所述冷却腔15外。

如此，气囊21位于壳体1内，且固定于壳体1的一侧，充气阀22位于壳体1外，可方便工作人员的充放气工作。

进一步的，在壳体1侧壁设置与气囊21连接的压力检测器，如此可方便工作人员监测气囊21内部压力。

参照图1，所述壳体1包括壳体本体11和端盖12，所述壳体本体11具有检修口，所述端盖12可拆卸安装于所述壳体1上，通过所述端盖12盖合所述检修口。

如此，在安装和检修时，可打开端盖12，从检修口将逆变器元件4安装至壳体本体11内部，或从检修口对内部的逆变器元件4进行检修工作。其中，在打开端盖12前，需将壳体1内部的冷却液排空，故，在壳体1的一侧或底部设置有排液口13，通过排液口13可将冷却液排出。

为确保端盖12盖合的密封性能，在壳体本体11或端盖12上设置有密封圈，盖合时密封圈压缩在壳体本体11和端盖12之间，以实现端盖12的密封安装。

优选的，所述检修口设置于所述壳体本体11的一侧。将检修口设置在壳体本体11的一侧，可方便对逆变器元件4的安装和检修作业。

为实现内外电性导通，所述端盖12中设有接线柱14，通过所述接线柱14实现外部线路与所述冷却腔15中的所述逆变器元件4的电气连接。

具体的，接线柱14贯通端盖12，接线柱14的内侧端与内部的逆变器元件4连接，外侧端与外部线路连接，从而实现逆变器元件4与外部线路的连接。

关于散热单元的形式，作为本实施例的其中一种实施方式，参照图1-2，所述散热单元包括设置于所述壳体1外壁的散热翅片31。

具体的，此方式适用于浸没冷却形式，冷却液充满壳体1内部冷却腔，冷却液吸热升温后，将热量传到至壳体1壁面，通过设置在壳体1外壁的散热翅片31可增大散热面积，进而加快壳体1的散热效率。

作为本实施例的另一种实施方式，参照图3，所述散热单元包括散热风扇32，通过所述散热风扇32加快所述壳体1表面空气的流动，从而加快散热。

同样，此方式适用于浸没冷却形式，冷却液充满壳体1内部冷却腔，冷却液吸热升温后，将热量传到至壳体1壁面，通过散热风扇32加快壳体1表面空气的流动，进而加快其散热效率。

作为本实施例的再一种实施方式，参照图4-5，所述散热单元包括散热器33、进液管34和回液管35，所述进液管34的两端分别连接所述散热器33的进液端以及所述壳体1，所述回液管35的两端分别连接所述散热器33的出液端以及所述壳体1，通过所述进液管34和所述回液管35的输送实现所述壳体1和所述散热器33之间的冷却液循环，通过所述散热器33加快所述冷却液的散热。

具体的，此方式适用于浸没和喷淋冷却形式，经过散热器33降温的冷却液通过回液管35输送至壳体1中，壳体1中的冷却液再通过进液管34输送至散热器33中进行散热，如此实现了持续对冷却液的散热。

为驱动冷却液的循环，所述散热单元还包括循环泵36，所述循环泵36设置于所述进液管34或所述回液管35中。

同时，在进液管34或回液管35中还设置有过滤器37用以过滤冷却液中的杂质，在散热器33一侧设置有风机38用以加快散热器33的散热。

在浸没冷却形式中，进液管34连接壳体1的上端部，回液管35连接壳体1的下端部，冷却液在壳体1内部自下而上流动，以确保壳体1内部冷却液的充盈。

在喷淋冷却形式中，所述冷却腔15内顶部设有喷淋板39，所述回液管35延伸至所述冷却腔15内与所述喷淋板39连接，所述进液管34与所述壳体1的底部连接。

其中，喷淋板39内部具有匀液腔，朝向冷却液15的一侧具有喷孔，进液管34向喷淋板39内部注入冷却液15，冷却液从喷孔喷出，以实现向逆变器元件4持续喷淋冷却液。

于本文的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、等方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”，仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

以上结合具体实施例描述了本申请的技术原理。这些描述只是为了解释本申请的原理，而不能以任何方式解释为对本申请保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本申请的其它具体实施方式，这些方式都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种液冷逆变器，其特征在于，包括：

壳体(1)，内部具有可容纳逆变器元件(4)和冷却液的密闭的冷却腔(15)；

散热单元，用于加快冷却液的散热；

压力控制单元(2)，包括气囊(21)和充气阀(22)，所述气囊(21)延伸至所述冷却腔(15)内，所述充气阀(22)与所述气囊(21)连接，用于实现所述气囊(21)的充气和放气。

2.根据权利要求1所述的液冷逆变器，其特征在于，所述壳体(1)的侧壁设有气囊安装口，所述气囊(21)的充气口与所述气囊安装口密封连接，所述充气阀(22)和所述气囊(21)的充气口密封连接，所述充气阀(22)位于所述冷却腔(15)外。

3.根据权利要求2所述的液冷逆变器，其特征在于，所述壳体(1)包括壳体本体(11)和端盖(12)，所述壳体本体(11)具有检修口，所述端盖(12)可拆卸安装于所述壳体(1)上，通过所述端盖(12)盖合所述检修口。

4.根据权利要求3所述的液冷逆变器，其特征在于，所述检修口设置于所述壳体本体(11)的一侧。

5.根据权利要求4所述的液冷逆变器，其特征在于，所述端盖(12)中设有接线柱(14)，通过所述接线柱(14)实现外部线路与所述冷却腔(15)中的所述逆变器元件(4)的电气连接。

6.根据权利要求1所述的液冷逆变器，其特征在于，所述散热单元包括设置于所述壳体(1)外壁的散热翅片(31)。

7.根据权利要求1或6所述的液冷逆变器，其特征在于，所述散热单元包括散热风扇(32)，通过所述散热风扇(32)加快所述壳体(1)表面空气的流动，从而加快散热。

8.根据权利要求1所述的液冷逆变器，其特征在于，所述散热单元包括散热器(33)、进液管(34)和回液管(35)，所述进液管(34)的两端分别连接所述散热器(33)的进液端以及所述壳体(1)，所述回液管(35)的两端分别连接所述散热器(33)的出液端以及所述壳体(1)，通过所述进液管(34)和所述回液管(35)的输送实现所述壳体(1)和所述散热器(33)之间的冷却液循环，通过所述散热器(33)加快所述冷却液的散热。

9.根据权利要求8所述的液冷逆变器，其特征在于，所述散热单元还包括循环泵(36)，所述循环泵(36)设置于所述进液管(34)或所述回液管(35)中。

10.根据权利要求9所述的液冷逆变器，其特征在于，所述冷却腔(15)内顶部设有喷淋板(39)，所述回液管(35)延伸至所述冷却腔(15)内与所述喷淋板(39)连接，所述进液管(34)与所述壳体(1)的底部连接。

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