CN220457787U - 散热机构及变流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种散热机构及变流器。其中，散热机构至少部分设置在容纳腔内，包括：第一水风换热组件，第一水风换热组件设置在容纳腔内，包括第一水风换热器，用于吸收容纳腔的热量；水冷组件，水冷组件设置在容纳腔内，与第一水风换热组件连接，用于为设置在其部分表面上的功率器件散热；第二水风换热组件，第二水风换热组件至少部分设置在容纳腔外部，包括第二水风换热器，分别与第一水风换热组件和水冷组件连接，第二水风换热组件对冷却液进行散热；管路组件，用于连接第一水风换热组件、水冷组件、第二水风换热组件以形成冷却液的循环路径。变流器包括该散热机构。通过上述设置，散热机构的体积大幅减小，变流器的换热效率更高。

Description

散热机构及变流器

技术领域

本实用新型涉及变流器技术领域，尤其涉及一种散热机构及变流器。

背景技术

目前的大功率变流器，对于主功率器件的散热，大多是使主功率器件接触风冷散热器进行直接风冷散热，对于内部其它发热器件，则使用空空换热器或空调等设备进行散热，这些方案存在散热效率低、功率密度低的问题。另外也有使用水冷板加上水风换热器和空空换热器的方案，但是该方案中，散热机构所占空间较大、成本较高。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种散热效率更高的散热机构及包括该散热机构的变流器。

基于上述目的，本实用新型提供了一种散热机构，至少部分设置在容纳腔内，包括：

第一水风换热组件，第一水风换热组件设置在容纳腔内，包括第一水风换热器，用于吸收容纳腔的热量；

水冷组件，水冷组件设置在容纳腔内，包括水冷板，用于为设置在其部分表面上的功率器件散热；

第二水风换热组件，第二水风换热组件至少部分设置在容纳腔外部，包括第二水风换热器，第二水风换热组件用于对冷却液进行散热；

管路组件，用于连接第一水风换热组件、水冷组件、第二水风换热组件以形成冷却液的循环路径。

进一步的，散热机构工作时，冷却液依照以下流向：冷却液自水冷组件依次流经第二水风换热器和第一水风换热器后回流至水冷组件。冷却液在水冷组件处吸收功率器件的热量，并流至第二水风换热器进行散热，散热后的冷却液流至第一水风换热器，吸收容纳腔内的热量，并回流至水冷组件。

进一步的，第一水风换热组件还包括风扇，风扇靠近第一水风换热器设置，容纳腔内的空气被风扇吸入第一水风换热器，被第一水风换热器中的冷却液冷却，并重新进入容纳腔。

进一步的，水冷组件还包括用于储存冷却液的水箱，水冷板与水箱一体成型。

进一步的，水冷组件还包括用于储存冷却液的水箱，水冷板通过管路组件分别与第一水风换热组件、第二水风换热组件以及水箱连接。

进一步的，还包括设置在冷却液循环路径上的水泵，用于泵送冷却液。

本申请还提供一种变流器，包括如上所述的散热机构，变流器还包括：

柜体，柜体设置有容纳空间；

多个功率器件，功率器件设置在容纳空间内；

散热机构至少部分设置在容纳空间内，为功率器件散热。

进一步的，变流器还包括隔板，隔板将容纳空间分隔为第一腔体和第二腔体，第一腔体为密封的容纳腔；第一水风换热组件以及水冷组件至少部分设置在第一腔体内，第二水风换热组件至少部分设置在第二腔体内。

进一步的，第二腔体外的柜体上设置有进风口和出风口，第二水风换热组件靠近进风口设置，第二腔体内还设置有靠近出风口的风机，风机将空气从进风口吸入第二腔体，冷却第二水风换热组件中的冷却液后，再将空气从出风口排出第二腔体。

进一步的，进风口设置在柜体的侧面，出风口设置在与进风口相对的另一侧面或柜体的底部。

进一步的，第二腔体还包括发热器件安装空间，用于安装发热器件，发热器件安装空间设置在靠近第二水风换热组件处。

本实用新型提供了一种散热机构及变流器。通过设置第一水风换热组件吸收第一腔体的热量，并设置水冷组件直接吸收功率器件的热量，再通过第二水风换热组件对冷却液进行散热，大幅提高了变流器的散热效率。且通过两个水风换热组件进行散热，减小了散热机构所需体积。

附图说明

图1是根据本实用新型提供的散热机构的结构示意图；

图2是根据本实用新型提供的第一水风换热组件的结构示意图；

图3是根据本实用新型提供的水冷组件的结构示意图；

图4是根据本实用新型提供的变流器的结构示意图；

图5是根据本实用新型提供的变流器的剖视图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述，但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

图1示出了一种散热机构100，散热机构100至少部分设置在容纳腔(图未示)内。该散热机构100包括第一水风换热组件11、第二水风换热组件12、水冷组件13以及管路组件14。散热机构100用于对功率器件200进行散热。

其中，第一水风换热组件11设置在容纳腔内，第一水风换热组件11用于吸收容纳腔的热量。

水冷组件13设置在所述容纳腔内，为设置在其部分表面上功率器件200散热。

第二水风换热组件12设置在容纳腔外部，散热机构100内流有冷却液，第二水风换热组件12用于对冷却液散热。

管路组件14用于连接第一水风换热组件11、水冷组件13以及第二水风换热组件12以形成冷却液的循环路径。管路组件14包括若干管路连接件141，管路连接件141包括管路1411以及用于与其他组件连接的管路接头1412。

功率器件200设置在水冷组件13上，功率器件200例如直接通过螺丝锁付在水冷组件13上，功率器件200一般为IGBT、二极管、晶闸管等，也可以为大电阻、电容、电抗器等。

通过上述设置，散热机构100同时对容纳腔以及功率器件200进行降温，提高了散热机构100对功率器件200的散热效率。同时，通过将第一水风换热组件11以及功率器件200设置在容纳腔内，并将第二水风换热组件12单独设置，可避免外部灰尘等进入容纳腔内，造成功率器件200的损坏。同时，将所有热量统一由第二水风换热组件12进行换热，使得散热机构100的散热较为集中，提高了散热机构100的散热效率，降低了散热机构100的体积。

作为一种可能的实现方式，散热机构100工作时，冷却液依照以下流向：冷却液自水冷组件13依次流经第二水风换热组件12和第一水风换热组件11后回流至水冷组件13。冷却液在水冷组件13处吸收功率器件200的热量，并流至第二水风换热组件12进行散热，散热后的冷却液流至第一水风换热组件11，吸收容纳腔内的热量，并回流至水冷组件13。

通过上述设置，可保证经第二水风换热组件12冷却的冷却液在不被水冷组件13加热的情况下进入第一水风换热组件11，以使第一水风换热组件11对容纳腔的散热效果更好。

作为一种可能的实现方式，散热机构100还包括用于输送冷却液的水泵15，水泵15设置在冷却液循环路径上的任意位置，图1中以水泵15设置在第一水风换热组件11和第二水风换热组件12之间为例说明，水泵15通过管路连接件141连接至第一水风换热组件11和第二水风换热组件12，冷却液在水冷组件13处吸收功率器件200的热量，并流至第二水风换热组件12进行散热，散热后的冷却液回流至水泵15，然后经水泵15后，流至第一水风换热组件11，吸收容纳腔内的热量，并回流至水冷组件13。

如图2所示，作为一种可能的实现方式，第一水风换热组件11包括风扇112和第一水风换热器111，第一水风换热器111包括内部流道、风侧翅片、集水器等，风扇112靠近第一水风换热器111设置，容纳腔内的空气被风扇112吸入第一水风换热器111，经过第一水风换热器111冷却后，再由风扇112排入容纳腔，空气中的热量由冷却液吸收并带出容纳腔，通过使用风扇112加快容纳腔内的散热循环，使得第一水风换热组件11对容纳腔的散热效率更高。类似的，第二水风换热组件12也包括第二水风换热器。

如图3所示，作为一种可选的实现方式，水冷组件13包括水冷板131和用于储存冷却液的水箱132，水冷板131与水箱132一体成型，水冷板131与功率器件200机械连接。

通过上述设置，水冷组件13的集成化程度更高，所占空间更小，安装更加方便。

作为另一种可选的实现方式，水冷组件13包括分别独立设置的水冷板131和水箱132，水冷板131与功率器件200机械连接，水冷板131通过管路组件14分别与第一水风换热组件11、第二水风换热组件12以及水箱132连接。

通过上述设置，水冷组件13安装的灵活性更高。同时，用户可根据容量需求，选择对应的水箱132，提高了水冷组件13的实用性。

如图4和图5所示，本申请还提供一种变流器300，该变流器300包括上述散热机构100。为了清楚的说明本申请的技术方案，以图3中示出的前、后、左、右、上、下方向作为本实施例中变流器300的前、后、左、右、上、下方向。

具体的，变流器300还包括柜体16和多个功率器件200。其中，柜体16内设置有容纳空间101，功率器件200和散热机构100设置在容纳空间101中，散热机构100用于对功率器件200散热。

作为一种可能的实现方式，变流器300还包括隔板17，隔板17设置在柜体16中，将容纳空间101分隔为第一腔体1011和第二腔体1012，以使第一腔体1011形成密封的容纳腔。第一腔体1011可以设置在第二腔体1012上侧，也可以与第二容纳腔互为左右设置。第一水风换热组件11、水冷组件13以及功率器件200至少部分设置在第一腔体1011内，第二水风换热组件12和水泵15至少部分设置在第二腔体1012内。具体的，隔板17可设置为一块或多块，第二水风换热组件12可通过管路1411穿过隔板17分别与第一水风换热组件11以及水冷组件13连接。

通过上述设置，可避免第二腔体1012内的灰尘等进入第一腔体1011，以对第一腔体1011内的功率器件200进行保护，防止功率器件200损坏。

如图4所示，作为一种可能的实现方式，第二腔体1012外的柜体16上设置有进风口161和出风口162，第二腔体1012内设置有用于吸入空气的风机18，第二水风换热组件12靠近进风口161设置，风机18靠近出风口162设置，其将空气从进风口161吸入第二腔体1012，冷却第二水风换热组件12中的冷却液后，再将空气从出风口162排出第二腔体1012。

具体的，风机18可以为离心风机18，如图3中所示，进风口161与出风口162分别设置在柜体16的两个相对的侧面。

通过上述设置，第二水风换热组件12的换热风道更短、风阻更低，进一步提高了变流器300的换热效率。

可以理解的，根据实际需求，风机18也可以为轴流风机18，根据轴流风机18的布置方式，出风口162可以设置在与风机18的转轴垂直的柜体16的侧面或是底部。

如图5所示，作为一种可能的实现方式，变流器300还包括发热器件安装空间19，发热器件安装空间19用于安装除功率器件200外的其它发热器件，例如电抗器、变压器等发热器件，发热器件安装空间19可以设置在第二腔体1012中，例如发热器件安装空间19设置在靠近第二水风换热组件12处，实现风量的最大利用。

通过上述设置，空气可通过进风口161流入第二腔体1012内，对第二腔体1012内的发热器件进行降温，使得变流器300的空间利用率以及换热效率更高。

作为一种可能的实现方式，水冷组件13包括水冷板131和用于储存冷却液的水箱132，水冷板131与水箱132一体成型，水冷板131与功率器件200机械连接，水冷板131通过管路连接件141分别与第一水风换热组件11以及第二水风换热组件12连接。

通过上述设置，水冷组件13的集成化程度更高，所占空间更小，安装更加方便。

作为另一种可能的实现方式，水冷组件13包括分别独立设置水冷板131和水箱132，水箱132独立设置在容纳空间101内，水冷板131与功率器件200连接，水冷板131通过管路连接件141分别与第一水风换热组件11、第二水风换热组件12以及水箱132连接。

通过上述设置，当第一腔体1011内的空间不足或是有其它装配需求时，可将水箱132设置在容纳空间101内的其它位置，从而使水冷组件13安装的灵活性更高。同时，用户可根据容量需求，选择对应的水箱132，提高了水冷组件13的实用性。

综上，本申请通过设置第一水风换热组件11吸收第一腔体1011的热量，并设置水冷组件13吸收功率器件200的热量，再通过第二水风换热组件12对冷却液进行散热，提高了变流器300的散热效率。且通过水风换热组件对变流器300进行散热，减小了散热机构100所需体积，降低了散热成本，同时能够达到对内部功率器件200的高防护，减少柜体16体积的目的，提高变流器300的功率密度。

尽管为示例目的，已经公开了本实用新型的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本实用新型的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。

Claims (11)

1.一种散热机构，至少部分设置在容纳腔内，其特征在于，包括：

第一水风换热组件，所述第一水风换热组件设置在所述容纳腔内，包括第一水风换热器，用于吸收所述容纳腔的热量；

水冷组件，所述水冷组件设置在所述容纳腔内，包括水冷板，用于为设置在其部分表面上的功率器件散热；

第二水风换热组件，所述第二水风换热组件至少部分设置在所述容纳腔外部，包括第二水风换热器，所述第二水风换热组件用于对冷却液进行散热；

管路组件，用于连接所述第一水风换热组件、水冷组件、第二水风换热组件以形成所述冷却液的循环路径。

2.如权利要求1所述的散热机构，其特征在于，

所述散热机构工作时，所述冷却液依照以下流向：所述冷却液自所述水冷组件依次流经第二水风换热器和第一水风换热器后回流至所述水冷组件，所述冷却液在所述水冷组件处吸收所述功率器件的热量，并流至所述第二水风换热器进行散热，散热后的冷却液流至所述第一水风换热器，吸收所述容纳腔内的热量，并回流至所述水冷组件。

3.如权利要求1所述的散热机构，其特征在于，所述第一水风换热组件还包括风扇，所述风扇靠近所述第一水风换热器设置，所述容纳腔内的空气被所述风扇吸入所述第一水风换热器，被所述第一水风换热器中的冷却液冷却，并重新进入所述容纳腔。

4.如权利要求1所述的散热机构，其特征在于，所述水冷组件还包括用于储存所述冷却液的水箱，所述水冷板与所述水箱一体成型。

5.如权利要求1所述的散热机构，其特征在于，所述水冷组件还包括用于储存所述冷却液的水箱，所述水冷板通过所述管路组件分别与所述第一水风换热组件、所述第二水风换热组件以及所述水箱连接。

6.如权利要求1所述的散热机构，其特征在于，还包括设置在冷却液循环路径上的水泵，用于泵送所述冷却液。

7.一种变流器，其特征在于，包括如权利要求1～6任一项所述的散热机构，所述变流器还包括：

柜体，所述柜体设置有容纳空间；

多个所述功率器件，所述功率器件设置在所述容纳空间内；

所述散热机构至少部分设置在所述容纳空间内，为所述功率器件散热。

8.如权利要求7所述的变流器，其特征在于，所述变流器还包括隔板，所述隔板将所述容纳空间分隔为第一腔体和第二腔体，所述第一腔体为密封的容纳腔；所述第一水风换热组件以及所述水冷组件至少部分设置在所述第一腔体内，所述第二水风换热组件至少部分设置在所述第二腔体内。

9.如权利要求8所述的变流器，其特征在于，所述第二腔体外的所述柜体上设置有进风口和出风口，所述第二水风换热组件靠近所述进风口设置，所述第二腔体内还设置有靠近所述出风口的风机，所述风机将空气从所述进风口吸入所述第二腔体，冷却所述第二水风换热组件中的冷却液后，再将空气从所述出风口排出所述第二腔体。

10.如权利要求9所述的变流器，其特征在于，所述进风口设置在所述柜体的侧面，所述出风口设置在与所述进风口相对的另一侧面或柜体的底部。

11.如权利要求8所述的变流器，其特征在于，所述第二腔体还包括发热器件安装空间，用于安装发热器件，所述发热器件安装空间设置在靠近所述第二水风换热组件处。