CN104883033B - 壳体散热装置及带有壳体散热装置的变频器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种壳体散热装置及带有壳体散热装置的变频器，该壳体散热装置包含用于容纳电路元器件的壳体、设置在所述壳体内的散热器本体、设置在壳体内夹紧散热器本体的夹紧机构、设置在壳体内对夹紧机构施压使夹紧机构带动散热器本体压向壳体壳壁的压紧机构；其中，压紧机构在对夹紧机构施压时，压紧机构的一端抵住夹紧机构，另一端抵住与壳体被压侧对称的一侧壳壁。同现有技术相比，在装配时，可通过夹紧机构夹紧散热器本体，而由压紧机构对夹紧机构进行施压，使夹紧机构带动散热器本体压向壳体一侧的壳壁，从而使得散热器本体能够紧贴在变频器壳体的内部壳壁上，以此保证散热器本体与壳体之间不会产生间隙，进而提高变频器的散热性能。

Description

壳体散热装置及带有壳体散热装置的变频器

技术领域

本发明涉及一种散热装置，特别涉及一种壳体散热装置及带有壳体散热装置的变频器。

背景技术

变频器，作为一种改变电机工作电源频率的方式来控制交流电动机的电力控制设备，经常应用于变频技术与微电子技术领域。

但目前，随着变频器应用领域日益广阔，工程上对变频器的尺寸、形状要求也越来越多。而圆筒型的变频器又作为涉及深井、海底潜水泵领域的专用变频器，并且为了降低圆筒型变频器的功率，以及节约圆筒型变频器的生产成本和体积，通常在其内部不采用风扇冷却，而是采用自然冷却或者外界介质(比如水等)进行冷却。这就要求承载模块等发热元器件的载体—散热器，紧贴与变频器壳体的圆筒壳壁上。

而现有的技术方案，无外乎两种：第一种为散热器与圆筒壳壁之间采用过盈连接，而第二种为采用转接装置对散热器与圆筒壳壁进行连接。其中，当散热器与壳壁采用过盈联接时，会导致两者不可拆卸，壳内可操作空间小。而在采用转接装置时，由于散热器与壳管壁之间会产生间隙，不能紧贴管壁，从而导致散热效果不好，并且在采用转接装置连接散热器时，由于转接装置不能正面操作，需从壳体的内部进行安装，由此会造成操作不方便的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种壳体散热装置及带有壳体散热装置的变频器，以使得散热器能够紧贴在变频器的壳体上，提高变频器的散热效果。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种壳体散热装置，包含用于容纳电路元器件的壳体，且所述壳体为密封的，所述壳体散热装置还包含：设置在所述壳体内的散热器本体、设置在所述壳体内夹紧所述散热器本体的夹紧机构、设置在所述壳体内对所述夹紧机构施压使所述夹紧机构带动所述散热器本体压向所述壳体壳壁的压紧机构；

其中，所述壳体与所述散热器本体接触的一侧壳壁为所述壳体的被压侧，且所述压紧机构在对所述夹紧机构施压时，所述压紧机构的一端抵住所述夹紧机构，另一端抵住与所述壳体被压侧对称的一侧壳壁。

另外，本发明的实施方式还提供了一种所述变频器，该变频器包含如上所述的壳体散热装置；其中，所述壳体散热装置的壳体构成所述变频器的外壳，而所述电路元器件包含设置在所述壳体内的电感、电容和功率元件。

本发明的实施方式相对于现有技术而言，由于在变频器的壳体内设有夹紧机构和压紧机构，且在装配时，可通过夹紧机构夹紧散热器本体，而由压紧机构对夹紧机构进行施压，使夹紧机构带动散热器本体压向壳体一侧的壳壁，从而使得散热器本体能够紧贴在变频器壳体的内部壳壁上，以此保证散热器本体与壳体之间不会产生间隙，进而提高变频器的散热性能。

进一步的，所述夹紧机构包含：分别对称设置在所述散热器本体两侧并与所述散热器本体紧固连接的固定板、分别设置在所述散热器本体两侧并与所述散热器本体两侧的固定板紧固连接的承托件，所述承托件承托所述压紧机构；其中，所述承托件设置在所述固定板的外侧，且所述承托件的上表面为承受所述压紧机构向下作用力的受压面。

而所述压紧机构包含：分别对称设置在所述散热器本体两侧并抵在所述承托件受压面上的压块、分别对称设置在所述散热器本体两侧用于连接所述压块和所述固定板的锁紧件；其中，所述承托件受压面的根部到顶部逐渐向上倾斜，并与所述壳体被压侧对称的一侧壳壁构成用于放置所述压块的滑道，而所述压块抵住所述受压面的一侧构成与所述受压面相互契合的斜面。由于夹紧机构是由设置在散热器本体两侧的固定板以及与每侧固定板连接的承托件组成，而压紧机构是由对称设置在散热器本体两侧的压块和用于将压块锁紧在固定板上的锁紧件组成，且承托件的受压面的根部到顶部逐渐向上倾斜，并与壳体被压侧对称的一侧壳壁构成用于放置压块的滑道，而压块抵住承托件受压面的一侧为一个与受压面相互契合的斜面。在实际装配的过程中，可将压块沿着承托件的受压面滑入滑道内，通过抵住与壳体被压侧对称的一侧壳壁来对承托件和固定板施加向下的作用力，以此将散热器本体紧紧压在壳体被压侧的一侧壳壁上。

进一步的，所述承托件的受压面采用直线轨道与所述压块滑动连接。通过直线轨道可方便压块的滑入，可对压块在滑入滑道时提供导向作用。并且通过直线轨道还可限制压块在承托件上的纵向位置，以保证压块只能沿着直线轨道的长度方向进行滑动，提高压块在对承托件施压时的可靠性。

进一步的，所述承托件有部分朝向所述固定板的一侧延伸，且延伸部分向所述壳体被压侧的一侧弯折构成与所述固定板紧固连接的弯折部。通过弯折部可增大承托件与固定板紧固连接时的接触面积，从而提高两者连接时的强度，确保固定板与承托件不会因压力过大，而导致两者的连接处出现断裂的现象。

进一步的，所述承托件的底部形成用于支撑所述承托件的支撑部，且所述支撑部的一端连接所述弯折部，另一端连接所述承托件。通过在承托件的底部设置一个支撑部可对承托件进行支撑，避免承托件应受压过大而出现断裂的现象。

进一步的，所述锁紧件为依次穿过所述压块和所述固定板的调节螺钉；其中，所述调节螺钉与所述固定板采用螺纹连接，且所述调节螺钉的根部抵在所述压块的外侧，而所述压块与所述调节螺钉的连接处开设能够被所述调节螺钉穿过的腰型孔。从而在实际的应用过程中，可旋转调节螺钉，通过调节螺钉的根部带动压块，使压块能够在调节螺钉的带动下沿着承托件的受压面不断的上升，并且可通过正转或反转调节螺钉来加大或减小压块对承托件的压力，以使得压块对承托件的压力是可调的，从而保证散热器本体在贴合住壳体被压侧的一侧壳壁时，散热器本体对壳体的压力不会过大或过小，以保证散热器本体的散热效率，提高变频器在工作时的可靠性。

进一步的，所述压块和所述固定板上还设有用于所述电路元器件走线的穿线孔。通过穿线孔可使得安装在壳体内的电路元器件的走线更为简单，从而简化了电路元器件在走线时的电路设计，进一步提高变频器在工作时的可靠性。

进一步的，所述散热器本体压向所述壳体壳壁的一侧还设有导热垫片。通过导热垫片可进一步提高散热器本体的热传导性能，使整个散热器本体具有更好的散热性能。

附图说明

图1为本发明第一实施方式的壳体散热装置的结构示意图；

图2为本发明第二实施方式的壳体散热装置的结构示意图；

图3为本发明第三实施方式的壳体散热装置的结构示意图；

图4为本发明第三实施方式的调节螺钉在锁紧压块时的力的分解示意图；

图5为本发明第四实施方式的变频器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种壳体散热装置，如图1所示，包含用于容纳电路元器件的壳体1，且该壳体1为密封的。

另外，本实施方式的壳体散热装置还包含：设置在壳体1内的散热器本体2、设置在壳体1内用于夹紧散热器本体2的夹紧机构、设置在壳体1内对夹紧机构施压使夹紧机构带动散热器本体2压向壳体1一侧壳壁的压紧机构。

其中，壳体1与散热器本体2接触的一侧壳壁为壳体1的被压侧1-1，且压紧机构在对夹紧机构施压时，压紧机构的一端抵住夹紧机构，而另一端抵住与壳体被压侧1-1对称的一侧壳壁。

通过上述内容不难发现，由于在变频器的壳体1内设有夹紧机构和压紧机构，且在装配时，可通过夹紧机构夹紧散热器本体2，而由压紧机构对夹紧机构进行施压，使夹紧机构带动散热器本体2压向壳体1的一侧壳壁，从而使得散热器本体2能够紧贴在壳体1的壳壁上，以此保证散热器本体2与壳体1之间不会产生间隙，进而提高散热器的散热性能。

具体的说，在本实施方式中，夹紧机构包含：分别对称设置在散热器本体2的两侧并与散热器本体2紧固连接的固定板3-1、分别设置在散热器本体2的两侧并与散热器本体2两侧的固定板3-1紧固连接的承托件3-2，且该承托件2用于承托压紧机构。其中，承托件3-2设置在固定板3-1的外侧，且承托件2的上表面为承受压紧机构向下作用力的受压面。

另外，在本实施方式中，压紧机构包含：分别对称设置在散热器本体2的两侧并抵在承托件受压面上的压块4-1、分别对称设置在散热器本体2的两侧用于连接压块4-1和固定板3-1的锁紧件(图中未标示)。其中，受压面的根部到顶部逐渐向上倾斜，并与壳体1被压侧对称的一侧壳壁(即为图1中壳体1底部的壳壁)构成用于放置压块4-1的滑道，而压块4-1抵住受压面的一侧构成与受压面相互契合的斜面。

在实际的装配过程中，可先将压块4-1沿着承托件3-2的受压面滑入由承托件3-2与壳体1被压侧对称的一侧壳壁构成的滑道内，直至将压块4-1的上表面抵住壳体1顶部的壳壁，通过壳体1顶部的壳壁对压块4-1施加反向的作用力，从而使得压块4-1对承托件3-2受压面的压力能够逐渐的增大，以使得固定板3-1能够带动散热器本体2牢牢的紧贴住壳体1被压侧的壳壁(即壳体1底部的壳壁)，然后在通过锁紧件将压块4-1与固定板3-1一同锁紧，以使得压块4-1能够维持在当前的状态，保证散热器本体2与壳体1的壳壁之间不会产生间隙，使散热器本体2的散热性能可以达到最优。

另外，值得一提的是，在本实施方式中，压块4-1和固定板3-1上还分别设有穿线孔5。通过穿线孔5可使得壳体1内的电路元器件在走线时更为简单，以此简化壳体1内电路元器件在走线时的电路设计，从而进一步提高电路元器件在工作时的可靠性。

并且，需要说明的是，在本实施方式中，设置在壳体1内的电路元器件可包含电感、电容、等各种的功率元件，而具体可根据实际组装的产品进行选择，例如变压器、变频器等，而在本实施方式中不对电路元器件的具体类型进行限定。

并且，散热器本体压向壳体1壳壁的一侧还设有导热垫片6。通过导热垫片6可进一步提高散热器本体2的热传导性能，使散热器具有更好的散热性能。

本发明的第二实施方式涉及一种壳体散热装置，第二实施方式是在第一实施方式的基础上做了进一步改进，其主要改进在于：如图2所示，在本实施方式中，承托件3-2的受压面与压块4-1之间采用直线轨道滑动连接(图中未标示)。通过直线轨道可方便压块4-1的滑入，可对压块4-1在滑入滑道内时提供导向作用，并且在压块4-1滑入滑道后可由直线轨道限制压块4-1在承托件3-2上的纵向位置，以保证压块4-1只能沿着直线轨道的长度方向进行滑动，提高压块4-1在对承托件3-2施压时的可靠性，防止压块4-1被挤出至滑道外的现象。

另外，值得一提的是，在本实施方式中，如图2所示，承托件3-2有部分朝向固定板3-1的一侧延伸，且延伸部分向壳体1被压侧的一侧弯折构成与固定板3-1紧固连接的弯折部3-3。通过弯折部3-3可增大承托件3-2与固定板3-1在紧固连接时的接触面积，从而提高两者在连接时的强度，确保固定板3-1与承托件3-2不会因压力过大，导致两者的连接处出现断裂的现象。

并且，需要说明的是，为了简化承托件3-2、固定板3-1和散热器本体2之间的连接结构并确保三者紧固连接后的可靠性，可只采用一个连接件8将承托件3-2、固定板3-1和散热器本体2一同锁紧固定，以保证承托件3-2、固定板3-1和散热器本体2之间连接后的紧固性。并且，在本实施方式中，连接件可采用螺钉或者螺栓，或者也可采用其他的锁紧件，而在此不再进行详细阐述。

本发明的第三实施方式涉及一种壳体散热装置，第三实施方式是在第一或第二实施方式的基础上做了进一步改进，其主要改进在于：如图3所示，在本实施方式中，锁紧件可采用调节螺钉4-2，由调节螺钉4-2依次穿过压块4-1和固定板3-1，对压块4-1和固定板3-1进行紧固连接。其中，调节螺钉4-2与固定板3-1之间采用螺纹连接，且调节螺钉4-2的根部为一个可转动的并抵在压块4-1外侧的可转动部。

通过上述内容不难发现，由于压块4-1与固定板3-1之间是通过调节螺钉4-2紧固锁紧的，在实际应用的过程中，可通过正转或反转调节螺钉4-2来加大或减小压块4-1对承托件3-2的压力，从而使得压块4-1对承托件3-2的压力是可调的，保证散热器本体2在贴合住壳体1被压侧的壳壁时，散热器本体2对壳体1的压力不会过大或过小，以保证散热器本体2的散热效率。

具体的说，如图3所示，在本实施方式中，可预先在压块4-1上开设一个能够被调节螺钉4-2的螺纹段穿过的连接孔4-3，且该连接孔4-3为一个腰型孔，而在固定板3-1上开设一个与腰型连接孔4-3相对设置的螺纹孔3-4。在实际应用的过程中，可正向转动调节螺钉4-2，通过调节螺钉4-2的根部带动压块4-1，使压块4-1能够沿着承托件3-2的受压面不断的上升，而调节螺钉4-2可在与压块4-1上的腰型连接孔4-3的配合下，使其位置保持水平不变，直至压块4-1被推动至抵住壳体1顶部的壳壁，即可完成压块4-1的锁紧固定。并且，由于固定板3-1上的孔是与调节螺钉4-2连接的螺纹孔，所以在不旋转调节螺钉4-2时，可通过调节螺钉4-2螺纹段与螺纹孔3-4之间相互的自锁力，保证压块4-1的当前位置保持不变，如此时继续正向转动调节螺钉4-2，即可增大压块4-1分别与承托件3-2和壳体1顶部壳壁之间的锁紧力，并且由于壳体1的顶部为一个固定侧，所以在增大压块4-1与壳体1顶部壳壁的锁紧力时，壳体1顶部的壳壁还会对压块4-1产生一个反向向下的作用力。由此即可得出，当调节螺钉4-2正向旋转的圈数越多，壳体1顶部的壳壁对压块4-1的反向作用力也就越大，以此就使得固定板3-1带动散热器本体2压向壳体1被压侧壳壁上的力就越大。工作人员可根据实际的使用需求对调节螺钉4-2的正反转进行调节，以使得散热器本体2与壳体1被压侧壳壁的贴服效果能够达到最优。

例如，本实施方式的壳体散热装置，可选用直径为70mm的圆筒作为壳体1，且圆筒壳体1的外部介质为水。散热器本体2的底部用于抵住壳体被压侧的壳壁为圆弧型的结构，并与圆筒壳体的圆心重合，且散热器本体2的直径为69mm，而固定板3-1的直径为65mm，承托件3-2受压面的倾斜角与压块4-1底部斜面的倾斜角一致均为15°。

另外，在本实施方式中，散热器本体2可选用铝制材质，且散热器本体2的上表面用于安装电路元器件，且该表面的粗糙度要求为1.6。在装配时，可将电路元器件直接焊装在基板上，并将焊装有电路元器件的基板直接锁紧在散热器本体2的上表面。

另外，在本实施方式中，调节螺钉4-2可采用M4螺钉，并在穿过压块4-1的腰型连接孔4-3后，拧入固定板4-1的螺纹孔3-4内。而导热垫片6可贴在散热器本体2的底部，并随散热器本体2一同装入壳体1中。

在装配时，假设用T＝1.1N·M的力矩拧紧调节螺钉4-2，根据公式T＝0.2Fd；其中，d为转动调节螺钉4-2所需要的力臂长度。求得压力F大致为1375N。调节螺钉4-2的锁紧力按平行斜面和垂直力F方向分解，如图4所示，求得F压＝368N。按照1.1N·M的力矩拧紧调节螺钉4-2，使散热器本体2对壳体被压侧的壳壁约有36.8kg的下压力。

通过实验证明，当壳体1的外部介质温度为20°时，散热器本体2完全被锁紧，并完全贴紧壳体1的被压侧的壳壁，测得内部电路元器件的温度，最高为37.6°，说明散热器本体2在完全贴合住壳体1壳壁的情况下温升才17.6°。而当壳体1的外部介质温度为32.8°，温升同样很低。

由此不难发现，散热器本体2的散热性能与调节螺钉4-2在拧紧时的力矩大小有关，工作人员可根据实际的使用需求对调节螺钉4-2的正反转进行调节，以使得散热器本体2的散热效果能够达到最优。

另外，值得一提的是，为了提高调节螺钉4-2的锁紧力，还可在调节螺钉4-2的端部套设一个与调节螺钉4-2螺纹连接的螺母(图中未标示)，且该螺母可在调节螺钉4-2的正反转调节完毕后对其进行锁紧。

并且，需要说明的是，在本实施方式中，锁紧件仅以调节螺钉4-2为例进行说明，而在实际应用的过程中，锁紧件还可采用气缸、液压缸来代替，通过气缸或液压缸推动压块4-1，使压块4-1沿着承托件3-2的受压面逐渐上升，并在完成压块4-1的位置调节后，将气缸或液压缸保持在当前的状态，以使压块4-1有足够的压力压向承托件3-2的受压面，保证散热器本体2能够紧贴在壳体1被压侧的壳壁上，以使安装在壳体1内的电路元器件达到最优的散热效果。

本发明的第四实施方式涉及一种变频器，该变频器包含如第一、第二和第三实施方式所述的壳体散热装置。其中，如图5所示，壳体散热装置的壳体1构成本实施方式变频器的外壳，而电路元器件包含设置在壳体1内的电感7-1、电容7-2和功率元件7-3。其中，电感7-1和电容7-2分别设置在壳体1的两侧，而功率元件7-3设置在散热器本体2的上表面。

通过上述内容不难发现，由于在变频器的外壳内设有夹紧机构和压紧机构，并在装配时，可通过夹紧机构夹紧散热器本体2，而由压紧机构对夹紧机构进行施压，使夹紧机构带动散热器本体压向变频器外壳被压侧的一侧壳壁，从而使得散热器本体2能够紧贴在变频器外壳被压侧的一侧壳壁上，以保证散热器本体2与壳体1之间不会产生间隙，进而提高变频器的散热性能。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (8)

1.一种壳体散热装置，包含用于容纳电路元器件的壳体，且所述壳体为密封的，其特征在于：所述壳体散热装置还包含：设置在所述壳体内的散热器本体、设置在所述壳体内夹紧所述散热器本体的夹紧机构、设置在所述壳体内对所述夹紧机构施压使所述夹紧机构带动所述散热器本体压向所述壳体壳壁的压紧机构；

其中，所述壳体与所述散热器本体接触的一侧壳壁为所述壳体的被压侧，且所述压紧机构在对所述夹紧机构施压时，所述压紧机构的一端抵住所述夹紧机构，另一端抵住与所述壳体被压侧对称的一侧壳壁；

所述夹紧机构包含：分别对称设置在所述散热器本体两侧并与所述散热器本体紧固连接的固定板、分别设置在所述散热器本体两侧并与所述散热器本体两侧的固定板紧固连接的承托件，所述承托件承托所述压紧机构；

其中，所述承托件设置在所述固定板的外侧，且所述承托件的上表面为承受所述压紧机构向下作用力的受压面；

所述压紧机构包含：分别对称设置在所述散热器本体两侧并抵在所述承托件受压面上的压块、分别对称设置在所述散热器本体两侧用于连接所述压块和所述固定板的锁紧件；

其中，所述承托件受压面的根部到顶部逐渐向上倾斜，并与所述壳体被压侧对称的一侧壳壁构成用于放置所述压块的滑道，而所述压块抵住所述承托件受压面的一侧构成与所述受压面相互契合的斜面。

2.根据权利要求1所述的壳体散热装置，其特征在于：所述承托件的受压面采用直线轨道与所述压块滑动连接。

3.根据权利要求1所述的壳体散热装置，其特征在于：所述承托件有部分朝向所述固定板的一侧延伸，且延伸部分向所述壳体被压侧的一侧弯折构成与所述固定板紧固连接的弯折部。

4.根据权利要求3所述的壳体散热装置，其特征在于：所述承托件的底部形成用于支撑所述承托件的支撑部，且所述支撑部的一端连接所述弯折部，另一端连接所述承托件。

5.根据权利要求1所述的壳体散热装置，其特征在于：所述锁紧件为依次穿过所述压块和所述固定板的调节螺钉；

其中，所述调节螺钉与所述固定板采用螺纹连接，且所述调节螺钉的根部抵在所述压块的外侧，而所述压块与所述调节螺钉的连接处开设能够被所述调节螺钉穿过的腰型孔。

6.根据权利要求1所述的壳体散热装置，其特征在于：所述压块和所述固定板上还设有用于所述电路元器件走线的穿线孔。

7.根据权利要求1所述的壳体散热装置，其特征在于：所述散热器本体压向所述壳体壳壁的一侧还设有导热垫片。

8.一种变频器，其特征在于：所述变频器包含如权利要求1至7中任意一项所述的壳体散热装置；

其中，所述壳体散热装置的壳体构成所述变频器的外壳，而所述电路元器件包含设置在所述壳体内的电感、电容和功率元件。