CN103747660B - 中低速磁悬浮列车稳定工作的悬浮控制器散热***及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及中低速磁悬浮列车稳定工作的悬浮控制器散热***及应用，包括一箱体，所述箱体为一由顶面、底面、左右侧面及前后端面相互连接形成的封闭式箱体，其中，前端面和右侧面设置有容纳电器件的凹槽，所述前端面的凹槽内固定设置有电源和滤波器，所述右侧面的凹槽内固定设置有电抗器，右侧面还设置有多个出线孔，左侧面设置有与箱体相贯通的IGBT密封安装架，在安装架内设置有IGBT，左侧面还设置有多个连接螺孔。本发明散热***的箱体结构简单实用，加工工艺容易，制造成本低，散热效果明显，具有良好的使用效果和经济价值。

Description

中低速磁悬浮列车稳定工作的悬浮控制器散热***及应用

技术领域

本发明涉及一种适用于中低速磁悬浮列车稳定工作的悬浮控制器散热***及应用，属于悬浮控制器附属设备技术领域。

背景技术

目前，中低速磁悬浮列车悬浮控制器一般由箱体和IGBT、电抗器和滤波器等电器件组成，其中IGBT等电器件主要由主电路和驱动电路组成，由于悬浮控制器内的电器元件均为精密器件，对环境的清洁度要求很高，所以主电路和驱动电路的电器元件需要在密封的环境下工作。但是，主电路和驱动电路等电器元件在工作时会产生大量的能量损耗，这些损耗几乎全部转变为热能,使电器元件处于一个密闭的高温环境下工作，当温度超过一定范围后,会影响电器元件的正常工作，甚至造成电器件的损坏。所以，对悬浮控制器的密封环境进行散热是亟待解决的问题，再者，现有装置有的设计为固定一体式外壳，虽然可以很好地保持电器工作环境的清洁度，但是不利于安装拆卸，无法及时的开箱检修电路或更换电器件；有的装置设计为易于拆卸和检修的结构，但却无法避免灰尘的进入进而影响电器件的使用寿命。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种适用于中低速磁悬浮列车稳定工作的悬浮控制器散热***。

本发明还提供一种上述适用于中低速磁悬浮列车稳定工作的悬浮控制器散热***的应用。

本发明的技术方案如下：

一种适用于中低速磁悬浮列车稳定工作的悬浮控制器散热***，包括一箱体，所述箱体为一由顶面、底面、左右侧面及前后端面相互连接形成的封闭式箱体，其中，前端面和右侧面设置有容纳电器件的凹槽，所述前端面的凹槽内固定设置有电源和滤波器，所述右侧面的凹槽内固定设置有电抗器，右侧面还设置有多个出线孔，左侧面设置有与箱体相贯通的IGBT密封安装架，在安装架内设置有IGBT，左侧面还设置有多个连接螺孔。

根据本发明，优选的，所述前端面的凹槽内设置有电源口，所述电源通过电源口与箱体内的电器件电连接，电源与箱体的接触面上设置有隔热层，电源通过螺栓与箱体固定相连；所述电源包括一带凹腔的外壳和接线端子，所述的外壳为底端敞口的壳体，在外壳的底端设置有固定底板，固定底板的边缘向外延伸至壳体底面边缘外侧形成固定底板外沿，所述的接线端子设置在固定底板上，在固定底板外沿边缘设置有多个缺口，缺口均布在固定底板外沿边缘，所述的固定底板通过缺口连接在箱体的外部，在所述外壳的上表面上和侧表面上设置有散热翅片。

此设计的好处在于，隔热层可以有效阻挡电源自身产生的热量传输到箱体内，避免箱体内的温度过高影响箱内电器件的正常工作，电源表面设置的散热翅片也可以将电源本身产生的热量散发出去。

根据本发明，优选的，所述前端面的凹槽内设置有两个滤波器，滤波器与箱体的接触面上设置有隔热层，滤波器通过螺栓与箱体固定相连；所述滤波器包括一带凹腔的外壳和引脚，所述的外壳为底端敞口的壳体，在外壳的底端设置有固定底板，固定底板的边缘向外延伸至壳体底面边缘外侧形成固定底板外沿，所述的引脚从固定底板上穿出，在固定底板外沿上设置贯穿固定底板外沿的螺栓孔，所述的固定底板通过螺栓孔固定连接在箱体的外部。

根据本发明，优选的，所述右侧面的凹槽内设置有两个电抗器，电抗器与箱体的接触面上设置有隔热层，电抗器通过螺栓与箱体固定相连；所述电抗器包括一带凹腔的外壳和出线孔，在外壳的底端设置有正方形板状结构，正方形板状结构与箱体外表面固定连接，电抗器电缆线通过出线孔穿过箱体凹槽内的电抗器接线口实现电抗器与箱体内电器件的电连接，所述正方形板状结构的四个边角处设置有四个圆柱形的支柱，支柱的中心设置为含有内螺纹的盲孔，电抗器通过箱体外表面设置的安装孔与盲孔螺栓连接。

根据本发明，优选的，所述IGBT固定连接有散热片，所述散热片上设置有六个处于同一垂直面上的连接柱；所述安装架的端面设置为向外延伸的凸缘，所述凸缘与散热片的接触面上设置有密封胶条，左侧面的内表面上设置有隔热层。此设计的好处在于，将IGBT与箱体内的电器件分开设置，可以有效减少IGBT产生的热量与箱体内部的热交换，同时在接触面设置的密封胶条有效地阻挡了灰尘的进入，将IGBT安装在安装架内时，六个处于同一垂直面上的连接柱与箱体左侧面上的连接螺孔相配合连接，散热片与箱体之间留有一定的空隙，IGBT产生的热量也能够从空隙中向四周散发，增加了IGBT散热的途径。

根据本发明，优选的，所述顶面的内表面上设置有半导体制冷片，半导体制冷片上设置有散热风扇。此设计的好处在于，半导体制冷片的冷端可以将箱体内的热量传送到外界，增加箱体内的散热效果，降低箱体内的温度，控制电器件工作环境的温度在一个合理的范围内，确保电器件的正常工作。

根据本发明，优选的，所述顶面与箱体通过螺栓固定连接，顶面与箱体的接触面设置有密封胶条。此设计的目的在于，增加箱体的密封性，保持电器件工作环境的清洁度。

根据本发明，优选的，所述箱体底面的四个边角处设置有安装座，安装座上设置有安装孔。

一种上述适用于中低速磁悬浮列车稳定工作的悬浮控制器散热***的应用，使用过程如下：

(1)启动所述散热***电源开关；

(2)在所述散热***内容纳安装的各个电器件在工作过程中产生热量，电源产生的热量通过散热片散发出去，同时电源与箱体之间的隔热层阻挡热量向箱体内传输；滤波器与箱体之间的隔热层阻挡热量向箱体内传输；电抗器与箱体之间的隔热层阻挡热量向箱体内传输；

(3)安装架内的IGBT产生的热量通过散热片散发，散热片通过连接柱与箱体隔开一定的空隙，IGBT产生的热量也能够从空隙中向四周散发，同时箱体左侧的内表面上设置的隔热层阻挡了IGBT产生的热量向箱体内传输；

(4)箱体内电器件在工作中产生的热量通过顶面内表面上设置的半导体制冷片传输到外界；

(5)箱体与其他电器件的接触面以及连接处设置的密封胶条，阻挡箱体外的灰尘进入箱体内。

本发明的有益效果在于：

1.原有的外壳普遍存在密封性差，防尘效果不好的问题，影响了IGBT等电器元件的工作性能；改进后的箱体实现了高度的全密封结构，有效避免了灰尘的进入，保持了箱体内部电器元件工作环境的洁净度。

2.本发明散热***的箱体将一些电源、滤波器、电抗器和IGBT电器件设置在箱体之外，避免所有电器件处于一个密闭的工作环境中，减少箱体内的热量源；散热***多处采用了隔热层的设计，可以很好地避免了各电器件之间的热交换，减少了热量在箱体周围的聚集，增加了多方面的散热途径；同时本散热***具备易拆卸、易检修和易更换等优点，方便使用。

3.本发明散热***的箱体结构简单实用，加工工艺容易，制造成本低，散热效果明显，具有良好的使用效果和经济价值。

附图说明

图1为本发明箱体的前端面的结构示意图。

图2为本发明箱体的右侧面的结构示意图。

图3为本发明箱体的左侧面的结构示意图。

图4、图5为本发明箱体的立体结构示意图。

图6为滤波器的结构示意图。

图7为滤波器的后视结构示意图。

图8为滤波器的侧视结构示意图。

图9为电抗器结构示意图，其中，a图为主视图，b图为右视图，c图为立体图。

图10为电源的结构示意图。

图11为电源的后视结构示意图。

图12为IGBT散热片结构示意图，其中，a图为正面视图，b图为后面视图，c图为侧面视图。

其中：1、电源口，2、固定螺栓孔，3、滤波器接线口，4、安装架，5、前端面凹槽，6、出线孔，7、固定螺栓孔，8、右侧面凹槽，9、电抗器接线口，10、接线螺孔，11、滤波器外壳，12、滤波器固定底板，13、螺栓孔，14、引脚，15、IGBT，16、连接柱，31、电抗器外壳，32、正方形板状结构，33、支柱，34、出线孔，41、外壳，42、固定底板，43、接线端子，44、缺口，45、散热翅片，46、固定底板外沿。

具体实施方式

结合附图，通过具体实施例对本发明作进一步的阐述，但不限于此。

实施例1：

如图1至图11所示，一种适用于中低速磁悬浮列车稳定工作的悬浮控制器散热***，包括一箱体，箱体为一由顶面、底面、左右侧面及前后端面相互连接形成的封闭式箱体，箱体底面的四个边角处设置有安装座，其中，前端面和右侧面设置有容纳电器件的凹槽，前端面的凹槽5内固定设置有电源和滤波器，右侧面的凹槽8内固定设置有电抗器，右侧面还设置有6个出线孔6，左侧面设置有与箱体相贯通的IGBT密封安装架4，左侧面还设置有6个连接螺孔10。

前端面的凹槽5内设置有电源口1，电源通过电源口1与箱体内的电器件电连接，电源与箱体的接触面上设置有隔热层，所述电源包括一带凹腔的外壳41和接线端子43，外壳41为底端敞口的壳体，在外壳的底端设置有固定底板42，固定底板的边缘向外延伸至壳体底面边缘外侧形成固定底板外沿46，接线端子43设置在固定底板42上，接线端子43通过电源口1与箱体内的电器件实现电连接，在固定底板外沿边缘设置有10个缺口44，缺口44均布在固定底板外沿边缘，所述的固定底板42通过缺口44使用螺栓连接在箱体的外部；在所述外壳41的上表面上和侧表面上设置有散热翅片45。

前端面的凹槽5内设置有两个滤波器，滤波器与箱体的接触面上设置有隔热层，滤波器通过螺栓与箱体固定相连，滤波器包括一带凹腔的外壳11和引脚14，外壳11为底端敞口的壳体，在外壳的底端设置有固定底板12，固定底板12的边缘向外延伸至壳体底面边缘外侧形成固定底板外沿，所述的引脚14从固定底板12上穿出通过滤波器接线口3与箱体内的电器件实现电连接，在固定底板外沿上设置贯穿固定底板的外沿的螺栓孔13，所述的固定底板通过螺栓孔连接在箱体的外部。

右侧面的凹槽8内设置有两个电抗器，电抗器与箱体的接触面上设置有隔热层，电抗器通过螺栓与箱体固定相连；电抗器包括一带凹腔的外壳31和出线孔34，在外壳的底端设置有正方形板状结构32，正方形板状结构32与箱体外表面固定连接，电抗器通过出线孔34穿过右侧面的凹槽8内的电抗器接线口9实现电抗器与箱体内电器件的电连接，正方形板状结构32的四个边角处设置有四个圆柱形的支柱33，支柱33的中心设置为含有内螺纹的盲孔，电抗器通过箱体外表面设置的安装孔与支柱33螺栓连接。

IGBT固定连接有散热片，所述散热片上设置有六个处于同一垂直面上的连接柱16，六个处于同一垂直面上的连接柱16与箱体左侧面上的连接螺孔10相配合连接，；安装架4的端面设置为向外延伸的凸缘，凸缘与散热片的接触面上设置有密封胶条，IGBT设置在安装架内，左侧面的内表面上设置有隔热层。顶面的内表面设置有隔热层，内表面上设置有半导体制冷片，半导体制冷片上设置有散热风扇。顶面与箱体通过螺栓固定连接，顶面与箱体的接触面设置有密封胶条。

实施例2：

适用于中低速磁悬浮列车稳定工作的悬浮控制器散热***的应用，使用过程如下：

(1)启动所述散热***电源开关；

(2)在所述散热***内容纳安装的各个电器件在工作过程中产生热量，电源产生的热量通过散热片散发出去，同时电源与箱体之间的隔热层阻挡热量向箱体内传输；滤波器与箱体之间的隔热层阻挡热量向箱体内传输；电抗器与箱体之间的隔热层阻挡热量向箱体内传输；

(3)安装架内的IGBT产生的热量通过散热片散发，散热片通过连接柱与箱体隔开一定的空隙，IGBT产生的热量也能够从空隙中向四周散发，同时箱体左侧的内表面上设置的隔热层阻挡了IGBT产生的热量向箱体内传输；

(4)箱体内电器件在工作中产生的热量通过顶面内表面上设置的半导体制冷片传输到外界；

(5)箱体与其他电器件的接触面以及连接处设置的密封胶条，阻挡箱体外的灰尘进入箱体内。

对比例：

本发明适用于中低速磁悬浮列车稳定工作的悬浮控制器散热***，在悬浮控制器工作的过程中，分别对散热***在改进前后箱体内的温度做了测试对比，参见表1，以工作环境温度为20℃为例：

表1：对散热***在改进前后箱体内的温度测试对比表

从表1中可以看出，改进后的散热***，有效避免了高温下电器元件无法正常工作的问题，改进前的散热***温度在60-70℃之间；改进后的散热***温度可以保持在35-45℃之间；当进一步优选改进后：顶面内表面设置有半导体制冷片后，散热***的温度基本与环境温度相同，大大降低了箱内的温度，有效解决了IGBT等电器元件在高温下无法正常工作的问题。

Claims (9)

1.中低速磁悬浮列车稳定工作的悬浮控制器散热***，其特征在于，包括一箱体，所述箱体为一由顶面、底面、左右侧面及前后端面相互连接形成的封闭式箱体，其中，前端面和右侧面设置有容纳电器件的凹槽，所述前端面的凹槽内固定设置有电源和滤波器，所述右侧面的凹槽内固定设置有电抗器，右侧面还设置有多个出线孔，左侧面设置有与箱体相贯通的IGBT密封安装架，在安装架内设置有IGBT，左侧面还设置有多个连接螺孔，电源与箱体的接触面上设置有隔热层，滤波器与箱体的接触面上设置有隔热层，电抗器与箱体的接触面上设置有隔热层，安装架的左侧面的内表面上设置有隔热层。

2.如权利要求1所述的中低速磁悬浮列车稳定工作的悬浮控制器散热***，其特征在于，所述前端面的凹槽内设置有电源口，所述电源通过电源口与箱体内的电器件电连接，电源通过螺栓与箱体固定相连；所述电源包括一带凹腔的外壳和接线端子，所述的外壳为底端敞口的壳体，在外壳的底端设置有固定底板，固定底板的边缘向外延伸至壳体底面边缘外侧形成固定底板外沿，所述的接线端子设置在固定底板上，在固定底板外沿边缘设置有多个缺口，缺口均布在固定底板外沿边缘，所述的固定底板通过缺口连接在箱体的外部，在所述外壳的上表面上和侧表面上设置有散热翅片。

3.如权利要求1所述的中低速磁悬浮列车稳定工作的悬浮控制器散热***，其特征在于，所述前端面的凹槽内设置有两个滤波器，滤波器通过螺栓与箱体固定相连；所述滤波器包括一带凹腔的外壳和引脚，所述的外壳为底端敞口的壳体，在外壳的底端设置有固定底板，固定底板的边缘向外延伸至壳体底面边缘外侧形成固定底板外沿，所述的引脚从固定底板上穿出，在固定底板外沿上设置贯穿固定底板外沿的螺栓孔，所述的固定底板通过螺栓孔固定连接在箱体的外部。

4.如权利要求1所述的中低速磁悬浮列车稳定工作的悬浮控制器散热***，其特征在于，所述右侧面的凹槽内设置有两个电抗器，电抗器通过螺栓与箱体固定相连；所述电抗器包括一带凹腔的外壳和出线孔，在外壳的底端设置有正方形板状结构，正方形板状结构与箱体外表面固定连接，电抗器电缆线通过出线孔穿过箱体外表面的孔实现电抗器与箱体内电器件的电连接，所述正方形板状结构的四个边角处设置有四个圆柱形的支柱，支柱的中心设置为含有内螺纹的盲孔，电抗器通过箱体外表面设置的安装孔与盲孔螺栓连接。

5.如权利要求1所述的中低速磁悬浮列车稳定工作的悬浮控制器散热***，其特征在于，所述IGBT固定连接有散热片，所述散热片上设置有六个处于同一垂直面上的连接柱；所述安装架的端面设置为向外延伸的凸缘，所述凸缘与散热片的接触面上设置有密封胶条。

6.如权利要求1所述的中低速磁悬浮列车稳定工作的悬浮控制器散热***，其特征在于，所述顶面的内表面设置有隔热层，内表面上设置有半导体制冷片，半导体制冷片上设置有散热风扇。

7.如权利要求1所述的中低速磁悬浮列车稳定工作的悬浮控制器散热***，其特征在于，所述顶面与箱体通过螺栓固定连接，顶面与箱体的接触面设置有密封胶条。

8.如权利要求1所述的中低速磁悬浮列车稳定工作的悬浮控制器散热***，其特征在于，所述箱体底面的四个边角处设置有安装座，安装座上设置有安装孔。

9.如权利要求1-8任一项所述的中低速磁悬浮列车稳定工作的悬浮控制器散热***的应用，使用过程如下：

(1)启动所述散热***电源开关；

(2)在所述散热***内容纳安装的各个电器件在工作过程中产生热量，电源产生的热量通过散热片散发出去，同时电源与箱体之间的隔热层阻挡热量向箱体内传输；滤波器与箱体之间的隔热层阻挡热量向箱体内传输；电抗器与箱体之间的隔热层阻挡热量向箱体内传输；

(3)安装架内的IGBT产生的热量通过散热片散发，散热片通过连接柱与箱体隔开一定的空隙，IGBT产生的热量也能够从空隙中向四周散发，同时箱体左侧的内表面上设置的隔热层阻挡了IGBT产生的热量向箱体内传输；

(4)箱体内电器件在工作中产生的热量通过顶面内表面上设置的半导体制冷片传输到外界；

(5)箱体与其他电器件的接触面以及连接处设置的密封胶条，阻挡箱体外的灰尘进入箱体内。