CN116418066A - 充电器 - Google Patents

Abstract

一种充电器，包括：壳体，形成有进风口和出风口；风扇，设置在所述壳体内，用于产生从所述进风口进入且从所述出风口流出的散热气流；电路板组件，至少包括发热元件，在通电时产生热量；所述壳体内还形成有一用于所述散热气流流通的散热通道，所述散热通道包括第一通道和第二通道；所述发热元件至少部分位于所述第二通道内；所述第一通道的靠近所述进风口的第一端口的截面积大于所述第二通道的截面积，以使流经所述第一通道的散热气流能够加速通过所述第二通道。采用以上方案可以提供一种散热效果好、体积紧凑的输出功率大的充电器。

Description

充电器

技术领域

本发明涉及一种充电器，具体涉及一种大功率充电器。

背景技术

随着微电子机械的发展，越来越多的电子元器件被封装于更小的空间里。这就导致了电子器件的热耗越来越大而封装尺寸却越来越小，因此单位面积上的热流密度越来越大，而单位体积上的热流量也越来越大。热量若无法即时的散走会引起其温度越来越高。研究和实际应用表明，过半的电子设备失效是由温度过高引起的。因此电子产品较高的稳定性需要良好的散热手段来保证。有效的散热措施是保证电子产品安全、稳定、可靠性工作的前提。

尤其是对于应用于电动工具领域内的大功率充电器而言更是如此，因为电动工具为了持续工作其所使用的电池包的容量较大，因此为之充电的大功率充电器在充电时其内部的发热量相当可观，如果不能及时地将产生的热量散热出去，将会导致大功率充电器中的一些重要的电子元件失效，从而使得充电器损坏，甚至损毁电池包，带来安全隐患。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提供一种散热效率高且结构紧凑的具有大功率输出功能的充电器。

为实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种充电器，用于给电池包充电，包括：壳体，形成有进风口和出风口；风扇，设置在所述壳体内，用于产生从所述进风口进入且从所述出风口流出的冷却气流；电路板组件，至少包括在通电时产生热量的发热元件；所述壳体内还形成有一用于所述冷却气流流通的散热通道，所述散热通道至少包括依次连通的第一通道和第二通道；所述发热元件至少部分位于所述第二通道内；所述第一通道的靠近所述进风口的第一端口的截面积大于所述第二通道的截面积，以使流经所述第一通道的散热气流能够加速通过所述第二通道。

进一步，所述第一通道还包括远离所述进风口的第二端口，所述第一端口的截面积大于所述第二端口的截面积。

进一步，所述风扇设置在所述进风口和所述第一通道的所述第二端口之间。

进一步，所述散热通道还包括与所述第二通道连通的第三通道；所述散热气流依次流经所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道；

进一步，所述第三通道包括远离所述出风口的第三端口和靠近所述出风口的第四端口；所述第四端口与所述出风口相对设置。

进一步，所述第三通道的所述第四端口的截面积大于所述第三通道的所述第三端口的截面积。

进一步，所述第一通道的所述第一端口的截面积大于或等于所述第三通道的所述第四端口的截面积。

进一步，所述充电器还包括设置在所述壳体内的导流板，所述导流板可拆卸地连接至所述壳体。

进一步，所述导流板与所述壳体形成所述散热通道，用于对流进所述壳体内部的所述冷却气流的流通方向进行导向。

进一步，所述风扇具有靠近所述进风口的风扇进风口和远离所述进风口的风扇出风口；从所述风扇出风口流出的冷却气流近乎全部地从所述散热通道流出。

进一步，所述风扇包括沿径向分布的风扇外框以将所述风扇固定安装至所述壳体。

进一步，所述风扇外框的外侧包裹有减震材料。

进一步，所述风扇的扇叶直径与所述风扇进风口与所述进风口之间的距离的比值大于或等于6。

进一步，所述电路板组件包括：电路板，设有印刷电路；散热件，与所述发热元件构成导热连接，用于耗散所述发热元件所产生的热量。

进一步，所述发热元件为功率半导体器件或变压器；所述发热元件在所述充电器工作过程中产生的热量大于0.1kwh。

进一步，所述充电器的输出功率大于或等于1200W，且小于或等于1600W。

本发明提供一种充电器，在壳体内形成有一用于气流流通的散热通道，散热通道至少包括第一通道和第二通道，第一通道具有靠近壳体进风口的第一端口和远离进风口的第二端口，从风扇流出的气流11第一端口进入第一通道后流出第二端口并进入第二通道。设置第二通道的截面积小于第一通道的第一端口的截面积，以使得流经第一端口的气流能够加速通过第二通道，从而提供充电器的整机的散热效率。

附图说明

图1是作为具体实施例之一的充电器的结构图；

图2是图1中的充电器的结构***图；

图3是图1中的充电器的剖视图；

图4是风扇在充电器中的位置关系的示意图；

图5是风扇的局部***图；

图6是作为实施例的充电器的使用状态示意图；

图7是图1中的充电器的另一视角的结构图；

图8是图1中的充电器的又一视角的结构图；

图9是充电器的绕线部的结构图；

图10是充电器的充电装置的具体结构图；

图11是图10中的充电端子的剖面图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

如图1所示的作为本发明的一个优选实施例充电器100，该充电器100能够为电池包进行充电。上述的电池包可以为一些手持式电动工具，如电钻、角磨等提供电能，当然，也可以为大型的电动工具，例如智能割草机等园林工具。本实施例中的充电器100具有较大的输出功率，特别适用于为一些大型的电动工具的电池包提供充电功能。事实上，本发明的教导可适用于任何类型的为电池包充电的充电器。

如图1至图3所示，充电器100包括由上壳体11、下壳体12、左壳体13以及右边壳体14组装构成的壳体10。其中，左壳体13上设置有用于气流流通的进风口15。右壳体14上设置有用于气流流通的出风口16。气流能够从壳体10上的进风口15流进壳体10且从壳体10上的出风口16流出壳体。在另一些实施例中，壳体可以由上壳体和下壳体沿上下方向组装构成，可以理解为原先单独设置的左、右壳体分别部分地与上壳体或下壳体一体成型。当然，壳体也可以由左壳体和右壳体沿左右方向组装构成，可以理解为，可以理解为原先单独设置的上、下壳体分别部分地与左壳体或右壳体一体成型。另外需要说明的是，本发明中的壳体10的具体组成部分并不能作为对本发明的限制。

壳体10形成有一容纳空间(图未示)，上述的容纳空间内设置有用于产生冷却气流的风扇20以及用于实现充电器100的充电功能的电路板组件30。其中，风扇20优选地设置在进风口15附近，以将壳体10外的空气通过进风口15抽进壳体10内从而产生冷却气流。电路板组件30包括电路板31和设置在电路板31上的发热元件32和与发热元件32构成导热连接的散热件33。

电路板31上设有印刷电路，其用于连接诸如电阻、电容以及相应的半导体元件以实现充电器100的功能。发热元件32在其通电时会产生热量，具体而言，其发热量大于等于0.1kwh，其与电路板31构成导电连接。在充电器100中，可以设有多个不同类别以及不同规格的发热元件32，更具体而言，发热元件32可以是功率半导体器件或者变压器，比如场效应管等，它们可以通过设有焊脚焊接至电路板31上。

散热件33与发热元件32构成导热连接，以将发热元件32在通电时产生的热量传递出去。在一些实施例中，散热件33可以以散热板形式实现，其可以是一整块板也可以是多块分离的板，但是由于分离的板之间导热被断绝，无法实现最优的散热效果。参见图3所示，散热件33的至少一部分与多个发热元件32的表面接触，利用热传导的原理将多个发热元件32产生的热量传导至其自身后在冷却气流的作用下散发出去。通常情况下，为了加强散热件33的散热效果，散热件33与多个发热元件32的接触的表面被设计成板状结构，以求与它们之间最大的接触面积。同时，将散热件33的一端设置为梳状，以求最大的散热面积。散热件33可以设置在充电器100的壳体10的内部，当然可以露出壳体10的作为壳体10的一部分实现散热功能。需要说明的是，本实施例中的散热件33的作用是将多个发热元件32产生的热量通过自身良好的导热性能传递至空气中，至于上述介绍的散热件33本身的材质以及形状均不能作为对本发明的限制，本领域的技术人员应该根据实际的情况具体设置。

充电器100还包括可拆卸地设置在壳体10内的导流板17，用于对流进壳体10内部的冷却气流的流通方向进行导向以提高充电器100的散热效率。具体地，导流板17设置在壳体10所形成的容纳空间内并且与上壳体11可拆卸地连接。参见图3所示，导流板17与上壳体11固定安装后与下壳体12以及部分的上壳体11构成用于冷却气流流通的散热通道40。其中，图3中的箭头方向为冷却气流的流通方向。需要说明的是，本实施例中的导流板17通过组装能够与上壳体11可拆卸地连接，这样设计的好处在于有利于后期的维修，如降低维修成本。另一方面，可以根据散热需求较为灵活地调整散热通道，满足不同的散热需求。当然，导流板17也可以设置为与壳体10一体成型，此处并不做限制。导流板17优选地设置为与壳体10相同的材料，如塑料。当然，导流板17也可以设置为其他具有良好的导热性能的材料，本发明中对导流板17的材质并不做限制。

参见图3所示，本实施例中的散热通道40包括依次连通的第一通道41、第二通道42以及第三通道43。当充电器100开始工作时，风扇20启动，壳体10外的空气从进风口15进入壳体10内，流经风扇20后依次通过第一通道41、第二通道42以及第三通道43后从出风口16流出，从而构成对壳体10内的空间进行散热的冷却气流。具体而言，第一通道41具有靠近进风口15设置的第一端口411和远离进风口15设置的第二端口412。风扇20具有靠近进风口15设置的风扇进风口21和远离进风口15设置的风扇出风口22。风扇出风口22与第一通道41的第一端口411相对设置，且风扇出风口22的截面积与第一端口411的截面积大致相同。进一步地，为了提高充电器100的散热效率，优选地设置第一通道41的第一端口411的截面积大于第二端口412的截面积，以使冷却气流能够在第一通道41内逐渐加速，进一步地能够加速通过第二通道42。可以理解的是，第一通道41为喇叭口状。其中，第二通道42的截面积大致保持不变且与第一通道41的第二端口412大致相同。进一步地，为了提高充电器100的散热效果，散热通道40被设置为相对封闭的空间，上述的相对封闭是指除了第一端口411和第四端口432之外，不存在其他的气流能够流通的进风口或者出风口。将散热通道40设置为相对封闭的的好处在于，从风扇出风口22流出的冷却气流进入第一通道41后，由于第一通道41为喇叭状，能够使得气流在第一通道41的压强逐渐增大，并加速流过第二通道42，快速地将电路板组件30所产生的热量带出壳体10外。本实施例中的风扇20与第一通道41从左向右依次设置。需要说明的是，风扇20也可以部分地设置在第一通道41内，最重要的是保证从风扇出风口22流出的冷却气流能够近乎全部地流进散热通道40。因此，风扇20可以设置在第一通道41的左侧或者与第一通道41部分重叠。

当然，风扇20还可以设置在出风口16的附近。当充电器100开始工作时风扇20启动，壳体10外的空气在风扇20的作用下，从进风口15进入壳体10后，依次通过第一通道41、第二通道42以及第三通道43，再流经风扇20，最后从出风口16流出。冷却气流从进风口15进入壳体10后直接进入散热通道40。由于第一通道41的第一端口411的截面积大于第二端口412的截面积，冷却气流在第一通道41内逐渐加速以快速流过第二通道42，带走电路板组件30上的热量。

上述的实施例中，电路板组件30至少部分地设置在第二通道42内。进一步地，发热元件32以及与发热元件32构成导热连接的散热件33同样至少部分地设置在第二通道32内。冷却气流从进风口15进入壳体10后经过风扇20流经第一通道41后进入第二通道42，带走至少部分设置在第二通道42内的电路板组件30上的热量，再流经第三通道43，最后从出风口16流出壳体10。具体而言，第三通道43具有远离出风口16设置的第三端口431和靠近出风口16设置的第四端口432。其中，第三端口431的截面积与第二通道42的截面积大致相同，第四端口432的截面积大于第三端口431的截面积，进一步地，第四端口432的截面积小于或等于第一端口411的截面积。本实施例中，风扇出风口22的截面积与第二通道42的截面积的比值大于等于1且小于等于2。具体而言，风扇出风口22的截面积与第二通道42的截面积的比值为1.4。其中，风扇出风口22的截面积定义为以风扇20的扇叶为半径的圆的面积。

本实施例中的充电器100特别适用于为大型电动工具的电池包提供充电功能，或者为具有大容量的电池包提供充电功能。本实施例中的充电器的输出功率范围为1200W至1600W。可以理解，充电器100具有较大的输出功率，电路板组件30在通电时必然会产生较多的热量，因而用于产生冷却气流的风扇20必然具有较大的转速以产生大风量，从而带来影响较大的噪音。具体而言，当本实施例中的充电器100的输出功率能高达1600W，为了能够较好地进行散热以保证充电器能够正常且安全地给电池包进行充电，优选地风扇20的扇叶的直径为120mm，风扇20的转速大于等于2000rpm且小于等于3000rpm。当风扇20高速旋转时，空气从进风口15进入壳体10内后，空气的高速流动会在附近的壳体内壁以及扇叶上产生较大的噪音，从而影响用户的体验感。

在一些实施例中，参见图4和图5所示，风扇20包括沿风扇20的径向分布的风扇外框23，用于将风扇20固定安装至壳体10。风扇外框23的外侧包裹有减震材料25，如橡胶、泡沫等。当风扇20快速旋转，特别是气流快速撞击在风扇20上时，减震材料的存在能够一定程度上减少风扇20自身的振动，从而实现降噪的效果。

在一些实施例中，参见图1和图2所示，充电器100还包括设置左壳体13上的多个第二进风口151以及设置在右壳体14上的第二出风口161。具体而言，多个第二进风口151分别设置在进风口15的上方以及下方，第二出风口161设置在出风口16的上方。参见图3所示，气流分别从进风口15以及第二进风口151进入壳体10后，汇总通过风扇10的风扇进风口21后进入散热通道40。按上述设计的进风结构，在很大程度上能够避免冷却气流流进壳体10后未流进风扇进风口21前的无导向地流动，从而与壳体30的内壁摩擦而产生较大的噪音。

本实施例中，风扇进风口21在左右方向上与壳体内壁15a的距离为L1，壳体内壁15a与进风口15相对设置。风扇20的扇叶24的直径为D1，当扇叶直径D1与距离L1的比值大于或等于6时，充电器100在工作时产生的噪音最小。需要说明的是，上述的比值关系较为合适地适用于只设置一个风扇的情况下。在另一些实施例中，风扇20被设置为多个，此时本领域的技术人员需要根据实际情况进行合理的设置距离L1，上述的距离L1可以通过仿真获得，也可以通过多次试验数据获取一个较为合适的距离L1，使得充电器100在工作时具有较小地噪声干扰。进一步地，本实施例中，风扇进风口21在前后方向上与进风口15的距离为L1，L1被设置为大于或等于15mm，扇叶24的直径D1设置为80mm，风扇出风口22在前后方向上与电路板31的距离为L2，L2被设置为大于或等于10mm。按此设计的充电器100，特别是在具有大功率输出功能的充电器，能够保证结构紧凑且噪音小，具有较好的散热效果和用户体验感，使得充电器100在工作过程中，能够将整体噪音控制在风扇自有噪音的基础上不超过10dB的范围内。

在一些实施例中，参见图6至图9所示，充电器100可用于为多种电动工具充电，如骑乘式割草机200。骑乘式割草机200具有电池包210以及用于充电的工具接口220。充电器100还包括充电装置50、用于收纳充电装置50的收纳组件60以及电源线缆70。具体地，电源线缆70用于接收如市电等外部电源以为电动工具进行充电。充电装置50优选地采用充电枪的形式通过充电线缆52与充电器100内的电路板组件电性连接。收纳组件60作为挂枪部件以避免充电装置50随意放置造成损坏。充电装置50与电动工具的工具接口220电性连接以将经转换后的电源线缆70接入的电能传输至电动工具充电。充电器100还可通过收纳组件50固定安装在墙体上。充电器100的壳体10与墙体72形成一用于收纳电源线缆70或者充电线缆52的绕线部71。具体而言，绕线部71具有一个能够容纳线缆的容纳空间71a。在一些特殊的充电工况下，电源线缆70或充电线缆52的长度较长，当充电器100安装悬挂在墙体上的时，过长的线缆会落在地面上容易绊倒用户并且也会影响美观。用户可以将过长的线缆沿绕线部71环绕在充电器100上并设置在容纳空间71a内。

在一些实施例中，参见图10所示，充电装置50还包括充电端子51和握持部54，以及设置在充电端子51上的密封圈53。当用户需要对电动工具进行充电时，可以握持住充电装置50的握持部54进行插电操作。具体地，为了使得用户在握持充电装置50时具有较好的手感，设置握持部54的延伸方向与充电端子51的延伸方向的夹角α的取值范围为140°至160°。进一步地，设置握持部54的延伸方向与充电端子51的延伸方向的夹角α的取值为153°。当充电器100的充电端子51***电动工具的工具接口220时，设置在握持部54和充电端子51之间的密封圈53能够较好地将充电端子51密封在电动工具的工具接口220中以防止在淋雨等工况下水分进入充电端子51内从而带来安全隐患。

参见图11所示，充电端子51包括设置在胶壳511内的充电连接片512。具体而言，充电端子51采用弹片式结构，电流承受能力强且接触良好，同时在充电过程中具有防脱落的效果。具体而言，当充电端子51***电动工具的工具接口220时，工具接口中的工具连接片221与充电连接片512在外力的作用下发生弹性形变后相互卡接以避免在充电过程中充电端子51脱离至电动工具的工具接口220，从而意外结束充电，影响用户的使用。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (16)

1.一种充电器，包括：

壳体，形成有进风口和出风口；

风扇，设置在所述壳体内，用于产生从所述进风口进入且从所述出风口流出的冷却气流；

电路板组件，至少包括在通电时产生热量的发热元件；

所述壳体内还形成有一用于所述冷却气流流通的散热通道，所述散热通道至少包括依次连通的第一通道和第二通道；

其中，

所述发热元件至少部分位于所述第二通道内；

所述第一通道的靠近所述进风口的第一端口的截面积大于所述第二通道的截面积，以使流经所述第一通道的散热气流能够加速通过所述第二通道。

2.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，

所述第一通道还包括远离所述进风口的第二端口，所述第一端口的截面积大于所述第二端口的截面积。

3.根据权利要求2所述的充电器，其特征在于，

所述风扇设置在所述进风口和所述第一通道的所述第二端口之间。

4.根据权利要求2所述的充电器，其特征在于，

所述散热通道还包括与所述第二通道连通的第三通道；

所述散热气流依次流经所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道。

5.根据权利要求4所述的充电器，其特征在于，

所述第三通道包括远离所述出风口的第三端口和靠近所述出风口的第四端口；所述第四端口与所述出风口相对设置。

6.根据权利要求5所述的充电器，其特征在于，

所述第三通道的所述第四端口的截面积大于所述第三通道的所述第三端口的截面积。

7.根据权利要求5所述的充电器，其特征在于，

所述第一通道的所述第一端口的截面积大于或等于所述第三通道的所述第四端口的截面积。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的充电器，其特征在于，所述充电器还包括设置在所述壳体内的导流板，所述导流板可拆卸地连接至所述壳体。

9.根据权利要求8所述的充电器，其特征在于，

所述导流板与所述壳体形成所述散热通道，用于对流进所述壳体内部的所述冷却气流的流通方向进行导向。

10.根据权利要求9所述的充电器，其特征在于，

所述风扇具有靠近所述进风口的风扇进风口和远离所述进风口的风扇出风口；从所述风扇出风口流出的冷却气流近乎全部地从所述散热通道流出。

11.根据权利要求1-10中任意一项所述的充电器，其特征在于，

所述风扇包括沿径向分布的风扇外框以将所述风扇固定安装至所述壳体。

12.根据权利要求11所述的充电器，其特征在于，

所述风扇外框的外侧包裹有减震材料。

13.根据权利要求12所述的充电器，其特征在于，

所述风扇的扇叶直径与所述风扇进风口与所述进风口之间的距离的比值大于或等于6。

14.根据权利要求1所述的充电器，其特征在于，

所述电路板组件包括：

电路板，设有印刷电路；

散热件，与所述发热元件构成导热连接，用于耗散所述发热元件所产生的热量。

15.根据权利要求14所述的充电器，其特征在于，

所述发热元件为功率半导体器件或变压器；

所述发热元件在所述充电器工作过程中产生的热量大于0.1kwh。

16.根据权利要求14所述的充电器，其特征在于，

所述充电器的输出功率大于或等于1200W，且小于或等于1600W。

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