CN218071320U - 变频器及立式离心泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种变频器及立式离心泵，涉及变频控制和非变容式泵技术领域。变频器中的变压器、电抗器、接触器和直流输出端位于壳体内腔的前端，变压器和电抗器左右并列设置，直流输出端位于变压器的上方。变压器和电抗器之间还设有竖直的散热组件，它包括底座、安装架和风扇。离心泵包括所述变频器，还包括泵体和变频电机。本实用新型在增加直流输出端的前提下，提高了前端变压器和电抗器部分的散热效果，同时还优化了变频器内部铜排的结构，在保证电气间隙的前提下减小了左右方向的宽度尺寸。

Description

变频器及立式离心泵

技术领域

本实用新型涉及变频控制技术领域和非变容式泵技术领域，具体涉及一种变频器，还涉及一种立式离心泵。

背景技术

立式离心泵通常使用变频电机拖动。例如授权公告号为CN202468344U的中国实用新型专利所公开的结构：一种立式高速多级泵，包括电机、平衡机构和泵体，泵体与电机同轴，泵体在电机下部。电机为变频电机，电机上方设有电磁装置。该装置使用变频电机，可以很方便地改变泵的工况点，还使得泵的机组效率大大提高。

变频器是立式离心泵系统的核心部件，其内部元件电压高、电流大，必须保证一定的散热效果。公告号为CN217790156U的中国实用新型专利提出了一种前中后三段式的布局结构，发热量较大的电容器、交流输入部分、交流输出部分位于后端，中间是发热量不容忽视且面积较大的逆变器和整流桥，前端为变压器、电抗器和接触器，同时在后端布置离心风机，并在逆变器和整流桥的下方设置散热器，离心风机吹出的气流依次经过电容器和散热器，将中间和后端的热量带走。这种结构虽然解决了大部分元件的散热问题，但也存在一定的缺陷：

1、前端变压器和电抗器的热量难以散发出去，尤其是后端与中间的热量被气流吹送到前端之后，前端很容易出现积热的问题。

2、前后走向的铜排数量较多，为了保证铜排之间的安全距离，必须拓宽装置的宽度。

3、难以进一步布置用于外接制动单元的直流输出端。直流输出端的理想位置是靠近整流桥的前端处，但是这会加剧前端的积热问题。如果布置在后端，一方面受到空间的约束必须加大装置的厚度或宽度，另一方面必须增加两组纵向铜排来连接整流桥，导致纵向布置的铜排数量进一步增加，宽度进一步增大。

实用新型内容

本实用新型提出了一种变频器及立式离心泵，其目的是：在增加直流输出端的前提下，提高变压器和电抗器部分的散热效果，同时优化变频器内部铜排的结构，在保证安全距离的前提下减小左右方向的宽度尺寸。

本实用新型技术方案如下：

一种变频器，包括壳体，壳体内设置有通过铜排相互连接的交流输入端、变压器、整流桥、电抗器、接触器、电容器、逆变器和交流输出端；还包括与整流桥相连接的直流输出端；

变压器、电抗器、接触器和直流输出端位于壳体内腔的前端；变压器和电抗器左右并列设置，直流输出端位于变压器的上方，接触器位于变压器的后侧；

变压器和电抗器之间还设有竖直的散热组件，它包括底座、安装架和风扇；底座相对于壳体固定设置，底部设有朝上的卡槽；安装架为倒L型，竖直部分的下端与卡槽相配合，上端的水平部分与底座可拆卸连接；风扇安装在安装架的竖直部分上；所述壳体左右侧板的前端还分别设有第一散热口；

整流桥、逆变器、电容器从前向后依次排列，交流输入端和交流输出端左右并列设置于壳体内腔的后端、且位于电容器的上方；纵向连接接触器与电容器的第五铜排位于逆变器和整流桥的外侧且中部具有竖直折弯段。

作为所述变频器的进一步改进：所述直流输出端包括直流输出正极和直流输出负极；

交流输入端通过三组前后走向的第一铜排与整流桥的输入端相连接；整流桥输出端的P极通过第二铜排与电抗器的输入端相连接，电抗器的输出端通过第三铜排与接触器的一端相连接，第三铜排还通过第四铜排与直流输出正极相连接，接触器的另一端通过所述第五铜排与电容器的正极相连接，整流桥输出端的N极连接有第六铜排，第六铜排通过第七铜排与直流输出负极相连接，第六铜排还通过第八铜排与电容器的负极相连接；电容器的正极和负极分别与逆变器的输入端相连接，逆变器的输出端通过三组前后走向设置的第九铜排与交流输出端相连接。

作为所述变频器的进一步改进：所述第二铜排包括依次连接的第一连接体、第二连接体、第三连接体、第四连接体和第五连接体；

所述第一连接体为水平设置、与电抗器的输入端固定连接；第二连接体、第三连接体和第四连接体均位于同一个竖直面内，第二连接体和第四连接体均为上下走向布置，第三连接体为前后走向布置；第五连接体为左右走向水平布置，第五连接体作为整流桥的P极汇流铜排、其底部与整流桥上各P极连接端分别连接；

所述第六铜排为左右走向水平布置，第六铜排作为整流桥的N极汇流铜排、其底部与整流桥上各N极连接端分别连接。

作为所述变频器的进一步改进：所述第五连接体的底部还设置有U型槽状的绝缘构件。

作为所述变频器的进一步改进：所述第五铜排包括依次连接的第六连接体、第七连接体和第八连接体；所述第六连接体和第八连接体均为水平设置，分别与接触器的另一端和电容器的正极固定连接；所述第七连接体为竖直设置的U型体，其两端的顶部分别与第六连接体和第八连接体垂直相接；所述第七连接体即为所述竖直折弯段。

作为所述变频器的进一步改进：所述第八铜排为前后走向设置，且穿过逆变器正上方。

作为所述变频器的进一步改进：壳体内部设有水平状的中间隔板组件；所述底座、交流输入端、变压器、整流桥、电抗器、接触器、电容器、逆变器和交流输出端均安装在中间隔板组件上；

所述中间隔板组件的后端还安装有离心风机，离心风机的出气口向前；所述交流输入端通过变压器与离心风机相连接；

中间隔板组件的底部还安装有散热器，散热器的位置与逆变器以及整流桥的位置相对应。

作为所述变频器的进一步改进：壳体的前侧板上还设有第二散热口。

本实用新型还提供了一种立式离心泵，包括泵体和变频电机，所述变频电机竖直设置，变频电机向下伸出的输出轴与泵体顶部的主轴相连接；还包括所述的变频器，变频器的交流输出端与所述变频电机电连接。

相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

（1）本实用新型的变频器将直流输出端布置在距离整流桥较近的壳体前端，位于变压器的上方，同时在变压器与电抗器之间增加散热组件，利用竖直的风扇为直流输出端、变压器和电抗器进行横向散热，可以在不增加宽度尺寸的前提下将前端的热量快速从侧方散发出去。同时，风扇安装在L型安装架上，拆装更加方便。

（2）位于最左侧和最右侧的第二铜排和第五铜排均采用竖直折弯结构，在保证与相邻的铜排之间具有一定安全距离的前提下，减小了左右方向占用的空间，缩小了设备的宽度。

（3）整流桥的输出端设有两组横向设置的汇流铜排，既实现了P极和N极的汇流连接，也便于与纵向布置的铜排在任意位置进行连接，降低了铜排布置的难度。

（4）整流桥的P极汇流铜排下方还设有U型的绝缘构件，可以降低两组汇流铜排之间的干扰。

附图说明

图1为变频器的结构示意图，图中隐藏了壳体顶部的前半部分以及前侧板的上半部分；

图2为变频器的内部结构示意图；

图3为第五铜排的结构示意图；

图4为图2中A部分的局部放大图；

图5为变频器内部前端的结构示意图；

图6为变频器内部主要部件的布局示意图，图中隐藏了铜排；

图7为散热组件与对应的中间隔板组件部分的爆炸图；

图8为散热组件与对应的中间隔板组件部分的侧视图；

图9为变频器主要元件之间的连接关系示意图；

图10为立式离心泵的结构示意图。

图中：

1、壳体；2、直流输出负极；3、变压器；4、直流输出正极；5、散热组件；6、电抗器；7、第一铜排；8、第八铜排；9、交流输入端；10、交流输出端；11、第九铜排；12、离心风机；13、电容器；14、第五铜排；15、逆变器；16、散热器；17、整流桥；18、接触器；19、第七铜排；20、第四铜排；21、第三铜排；22、第二铜排；23、绝缘构件；24、第六铜排；101、第一散热口；102、第二散热口；103、第三散热口；501、风扇；502、安装架；503、底座；5031、卡槽；1401、第六连接体；1402、第七连接体；1403、第八连接体；2201、第一连接体；2202、第二连接体；2203、第三连接体；2204、第四连接体；2205、第五连接体；200、变频电机；300、泵体。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案：

如图1、图2、图4、图5、图6所示，一种变频器，包括壳体1，壳体1内设置有通过铜排相互连接的交流输入端9、变压器3、整流桥17、电抗器6、接触器18、电容器13、逆变器15和交流输出端10，还包括与整流桥17相连接的直流输出端。所述直流输出端包括直流输出正极4和直流输出负极2。

壳体1内部还设有水平状的中间隔板组件。所述底座503、交流输入端9、变压器3、整流桥17、电抗器6、接触器18、电容器13、逆变器15和交流输出端10均安装在中间隔板组件上。

所述变频器采用前、中、后三段式布局结构：变压器3、电抗器6、接触器18和直流输出端位于壳体1内腔的前端；其中，变压器3和电抗器6左右并列设置，直流输出端位于变压器3的上方，接触器18位于变压器3的后侧。整流桥17和逆变器15位于中部、从前向后依次排列。电容器13、交流输入端9和交流输出端10位于壳体1内腔的后端，交流输入端9和交流输出端10左右并列设置、且位于电容器13的上方。

如图1、图2、图4、图5、图6、图9所示，内部元件之间的相互连接关系为：交流输入端9通过三组前后走向的第一铜排7与整流桥17的输入端相连接。整流桥17输出端的P极通过第二铜排22与电抗器6的输入端相连接。电抗器6的输出端通过第三铜排21与接触器18的一端相连接，第三铜排21还通过第四铜排20与直流输出正极4相连接。接触器18的另一端通过所述第五铜排14与电容器13的正极相连接。整流桥17输出端的N极连接有第六铜排24。第六铜排24通过第七铜排19与直流输出负极2相连接，第六铜排24还通过第八铜排8与电容器13的负极相连接，所述第八铜排8为前后走向设置，且穿过逆变器15正上方。电容器13的正极和负极分别与逆变器15的输入端相连接。逆变器15的输出端通过三组前后走向设置的第九铜排11与交流输出端10相连接。

如图5所示，进一步的，所述第二铜排22采用异形折弯结构，它包括依次连接的第一连接体2201、第二连接体2202、第三连接体2203、第四连接体2204和第五连接体2205。所述第一连接体2201为水平设置、与电抗器6的输入端固定连接。第二连接体2202、第三连接体2203和第四连接体2204均位于同一个竖直面内、呈Z字型排列，第二连接体2202和第四连接体2204均为上下走向布置，第三连接体2203为前后走向布置。第二连接体2202的上端与第一连接体2201的外端垂直相接。第五连接体2205为左右走向水平布置，第四连接体2204的下端与第五连接体2205的外端垂直相接。由于第二连接体2202、第三连接体2203和第四连接体2204都位于外侧的竖直面内，因此既可以拉大与第八铜排8之间的距离，同时也不会占据左右方向的空间尺寸。

进一步的，上述第五连接体2205作为整流桥17的P极汇流铜排、其底部与整流桥17上各P极连接端分别连接。

进一步的，所述第六铜排24为左右走向水平布置，第六铜排24作为整流桥17的N极汇流铜排、其底部与整流桥17上各N极连接端分别连接。

整流桥17输出端两组汇流铜排结构，既实现了P极和N极的汇流连接，也便于与纵向布置的其它铜排在任意位置进行连接，降低了铜排布置的难度。

优选的，所述第五连接体2205的底部还设置有U型槽状的绝缘构件23，降低两组汇流铜排之间的干扰。所述绝缘构件23的材质为绝缘纸，底部开设有与用连接P极连接端的方形孔。

如图2和图3所示，纵向连接接触器18与电容器13的第五铜排14位于逆变器15和整流桥17的外侧且中部具有竖直折弯段。具体的，所述第五铜排14包括依次连接的第六连接体1401、第七连接体1402和第八连接体1403。所述第六连接体1401和第八连接体1403均为水平设置，分别与接触器18的另一端和电容器13的正极固定连接。所述第七连接体1402为竖直设置的U型体，其两端的顶部分别与第六连接体1401和第八连接体1403垂直相接。第七连接体1402作为竖直折弯段，既可以保证与相邻的第九铜排11之间的安全距离，也避免占用左右方向上的空间，相对于传统的平铺式结构有效缩小了设备的宽度。

进一步的，所述壳体1中还设有开关电源和控制模块（图中未示）。所述交流输入端9与开关电源的输入端相连接，开关电源的输出端与控制模块相连接，为控制模块提供24V直流电。控制模块用于控制接触器18、逆变器15等模块工作。

变频器的工作原理如下：

由交流输入端9输入的交流电先经过整流桥17变为直流电，直流电的正极（P极）经过用于限制短路电流的电抗器6后，与直流电的负极（N极）分别连接到直流输出正极4和交流输出负极，为外部的制动单元供电。同时，经过电抗器6的直流电正极和直接输出的直流电负极在经过用于储能和滤波的电容器13后，由逆变器15转变为指定频率的交流电，最后从交流输出端10输出。

散热方面：

所述中间隔板组件的后端还安装有离心风机12，离心风机12的出气口向前。所述交流输入端9通过变压器3与离心风机12相连接，为离心风机12供电。中间隔板组件的底部还安装有散热器16，散热器16的位置与逆变器15以及整流桥17的位置相对应。

进一步的，壳体1的前侧板上还设有第二散热口102。所述壳体1的左右侧板的后端还分别设有第三散热口103。壳体1的后侧板还开设有进气口（图中未示）。

离心风机12吹送出来的气流先经过发热量较大的电容器13，然后经过位于逆变器15和整流桥17底部的散热器16，最后从壳体1前侧输出、带走热量。

为了避免壳体1内部前端出现积热的问题，及时将变压器3、电抗器6和直流输出端部分产生的热量散发出去，本变频器在变压器3和电抗器6之间还设有竖直的散热组件5。如图4、图7、图8所示，散热组件5包括底座503、安装架502和风扇501。底座503通过螺钉安装在中间隔板组件上，底部设有两组朝上的卡槽5031。安装架502为倒L型，竖直部分的下端与卡槽5031相配合，上端的水平部分则与底座503通过螺钉进行可拆卸连接。风扇501安装在安装架502的竖直部分上，与安装架502上的通孔位置相对应。需要更换风扇501时，先卸下安装架502上端的螺钉，然后将安装架502与风扇501一同取出，维护更加方便。所述壳体1左右侧板的前端还分别设有第一散热口101，分别用于进气和出气。

散热组件5及第一散热口101的布置，充分利用了变压器3和电抗器6之间的狭小空间，不仅不会增大设备的横向尺寸，而且因为设备的横向尺寸较短，更便于气流的流通，可显著提升前端的散热效果。

本实用新型还提供了一种立式离心泵，如图10所示，它包括泵体300和变频电机200，所述变频电机200竖直设置，变频电机200向下伸出的输出轴与泵体300顶部的主轴相连接。所述立式离心泵还包括前述变频器，变频器的交流输出端10与所述变频电机200电连接，控制变频电机200按指定的转速转动。

Claims (9)

1.一种变频器，包括壳体（1），壳体（1）内设置有通过铜排相互连接的交流输入端（9）、变压器（3）、整流桥（17）、电抗器（6）、接触器（18）、电容器（13）、逆变器（15）和交流输出端（10），其特征在于：还包括与整流桥（17）相连接的直流输出端；

变压器（3）、电抗器（6）、接触器（18）和直流输出端位于壳体（1）内腔的前端；变压器（3）和电抗器（6）左右并列设置，直流输出端位于变压器（3）的上方，接触器（18）位于变压器（3）的后侧；

变压器（3）和电抗器（6）之间还设有竖直的散热组件（5），它包括底座（503）、安装架（502）和风扇（501）；底座（503）相对于壳体（1）固定设置，底部设有朝上的卡槽（5031）；安装架（502）为倒L型，竖直部分的下端与卡槽（5031）相配合，上端的水平部分与底座（503）可拆卸连接；风扇（501）安装在安装架（502）的竖直部分上；所述壳体（1）左右侧板的前端还分别设有第一散热口（101）；

整流桥（17）、逆变器（15）、电容器（13）从前向后依次排列，交流输入端（9）和交流输出端（10）左右并列设置于壳体（1）内腔的后端、且位于电容器（13）的上方；纵向连接接触器（18）与电容器（13）的第五铜排（14）位于逆变器（15）和整流桥（17）的外侧且中部具有竖直折弯段。

2.如权利要求1所述的变频器，其特征在于：所述直流输出端包括直流输出正极（4）和直流输出负极（2）；

交流输入端（9）通过三组前后走向的第一铜排（7）与整流桥（17）的输入端相连接；整流桥（17）输出端的P极通过第二铜排（22）与电抗器（6）的输入端相连接，电抗器（6）的输出端通过第三铜排（21）与接触器（18）的一端相连接，第三铜排（21）还通过第四铜排（20）与直流输出正极（4）相连接，接触器（18）的另一端通过所述第五铜排（14）与电容器（13）的正极相连接，整流桥（17）输出端的N极连接有第六铜排（24），第六铜排（24）通过第七铜排（19）与直流输出负极（2）相连接，第六铜排（24）还通过第八铜排（8）与电容器（13）的负极相连接；电容器（13）的正极和负极分别与逆变器（15）的输入端相连接，逆变器（15）的输出端通过三组前后走向设置的第九铜排（11）与交流输出端（10）相连接。

3.如权利要求2所述的变频器，其特征在于：所述第二铜排（22）包括依次连接的第一连接体（2201）、第二连接体（2202）、第三连接体（2203）、第四连接体（2204）和第五连接体（2205）；

所述第一连接体（2201）为水平设置、与电抗器（6）的输入端固定连接；第二连接体（2202）、第三连接体（2203）和第四连接体（2204）均位于同一个竖直面内，第二连接体（2202）和第四连接体（2204）均为上下走向布置，第三连接体（2203）为前后走向布置；第五连接体（2205）为左右走向水平布置，第五连接体（2205）作为整流桥（17）的P极汇流铜排、其底部与整流桥（17）上各P极连接端分别连接；

所述第六铜排（24）为左右走向水平布置，第六铜排（24）作为整流桥（17）的N极汇流铜排、其底部与整流桥（17）上各N极连接端分别连接。

4.如权利要求3所述的变频器，其特征在于：所述第五连接体（2205）的底部还设置有U型槽状的绝缘构件（23）。

5.如权利要求2所述的变频器，其特征在于：所述第五铜排（14）包括依次连接的第六连接体（1401）、第七连接体（1402）和第八连接体（1403）；所述第六连接体（1401）和第八连接体（1403）均为水平设置，分别与接触器（18）的另一端和电容器（13）的正极固定连接；所述第七连接体（1402）为竖直设置的U型体，其两端的顶部分别与第六连接体（1401）和第八连接体（1403）垂直相接；所述第七连接体（1402）即为所述竖直折弯段。

6.如权利要求2所述的变频器，其特征在于：所述第八铜排（8）为前后走向设置，且穿过逆变器（15）正上方。

7.如权利要求1所述的变频器，其特征在于：壳体（1）内部设有水平状的中间隔板组件；所述底座（503）、交流输入端（9）、变压器（3）、整流桥（17）、电抗器（6）、接触器（18）、电容器（13）、逆变器（15）和交流输出端（10）均安装在中间隔板组件上；

所述中间隔板组件的后端还安装有离心风机（12），离心风机（12）的出气口向前；所述交流输入端（9）通过变压器（3）与离心风机（12）相连接；

中间隔板组件的底部还安装有散热器（16），散热器（16）的位置与逆变器（15）以及整流桥（17）的位置相对应。

8.如权利要求1所述的变频器，其特征在于：壳体（1）的前侧板上还设有第二散热口（102）。

9.一种立式离心泵，包括泵体（300）和变频电机（200），所述变频电机（200）竖直设置，变频电机（200）向下伸出的输出轴与泵体（300）顶部的主轴相连接，其特征在于：还包括如权利要求1所述的变频器，变频器的交流输出端（10）与所述变频电机（200）电连接。

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