CN202721595U - 多面布局的变频器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多面布局的变频器，包括：散热器，其具有多个散热片；至少两个金属安装板，每个所述金属安装板的一个侧面安装在所述散热器上；多个功率模块，所述多个功率模块安装于所述金属安装板的与所述散热器相反的另一侧面；其特征在于，所述金属安装板中的至少两个的所述另一侧面安装有所述多个功率模块。本实用新型的多面布局的变频器采用功率模块多面布局散热，优化了变频器功率模块的散热效率。

Description

多面布局的变频器

技术领域

本实用新型涉及一种多面布局的变频器，尤其涉及变频器的核心器件，即功率模块的多面布局。

背景技术

变频器设备中都包含有IGBT(绝缘栅双极型晶体管)模块和整流桥模块等功率模块，并且通常有两个以上的IGBT模块和整流桥模块。这些功率模块在工作时，往往由于功率的损耗会产生大量的热，而热量的积蓄不仅会导致这些功率模块寿命缩短，更会导致变频器产品特性不稳定。为了解决散热问题，通常的变频器都会将IGBT模块和整流桥模块安装于散热器上。

图1A示出了传统的单面布局的变频器11。散热器12通过其基板安装在金属安装板13的一个侧面上，同时流桥模块141和IGBT模块142安装在同一金属安装板13的另一个侧面上。除进、出风口外，散热器12的四周被金属安装板13以及三个侧板封闭，形成四周密闭的筒形通风通道，并在通风通道上端的上方加装抽风风扇来进行散热。如图1B所示，在抽风风扇的作用下，冷气流从通风通道的下端进入，依次经过散热器12上对应的整流桥模块141散热区和IGBT模块142散热区，最后由抽风风扇从通风通道的上端排出。

如上所述，传统的变频器的功率模块布局一般都采用单面布局，在同一安装平面采用一套或者多套散热器进行散热，在功率模块很多的情况下，功率模块采用并联后再串联方式布局。

传统变频器的单面布局从散热来讲并不利于散热。因为每个功率模块都是一个热源，在进风口到出风口的通风通道上为串联形式，那么，在风通风通道的下部热源散发出的热量进入其上部，导致通风通道的上部的散热效率降低，即冷空气从通风通道的下端进入，经过串联的热源，空气温度逐渐升高，在通风通道最上端所处的环境温度就比理论上的环境温度要高出很多，从而降低了通风通道上端的散热效率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于优化变频器功率模块的散热效率，采用热源多面布局散热。

本实用新型提供了一种多面布局的变频器，包括：散热器，其具有多个散热片；至少两个金属安装板，每个所述金属安装板的一个侧面安装在所述散热器上；多个功率模块，所述多个功率模块安装于所述金属安装板的与所述散热器相反的另一侧面；其特征在于，所述金属安装板中的至少两个的所述另一侧面安装有所述多个功率模块。

根据本实用新型的可行实施方式，所述多个功率模块包括多个第一功率模块和多个第二功率模块，所述多个第一功率模块和所述多个第二功率模块以上下位置关系安装于所述金属安装板的所述另一侧面上。

根据本实用新型的可行实施方式，并联后的所述多个第一功率模块与并联后的所述多个第二功率模块串联，所述多个第一功率模块与所述多个第二功率模块对齐或错开。

根据本实用新型的可行实施方式，所述第一功率模块为整流桥模块，所述第二功率模块为IGBT模块，反之亦然。

根据本实用新型的可行实施方式，所述散热器和所述金属安装板组成了散热用的通风通道。

根据本实用新型的可行实施方式，在所述通风通道的上端上方设有抽风风扇，和/或在所述通风通道的下端下方设有吹风风扇。

根据本实用新型的可行实施方式，在有两个或更多所述散热器的情况下，所述散热器彼此之间有间隙或彼此接触。

根据本实用新型的可行实施方式，所述散热器完全对齐或者彼此部分地偏移。

根据本实用新型的可行实施方式，所述散热器彼此相同或不同。

根据本实用新型的可行实施方式，所述散热器上的电气通过例如铜排或者软导线等的导线来连接。

根据本实用新型的多面布局的变频器的有益技术效果是：

一、将产生热量的功率模块分别安装在多个安装平面上，有效分散了热量的积聚。

二、使用多个散热器对多个安装平面上的功率模块进行散热，从而有效提高了对功率模块的散热效率。

三、将功率模块分成多面布局，使热空气流不会在通风通道途径上累加，从而提高了上部功率模块的散热效率。

四、可以相应地使通风通道缩短，使空气流的压力损失减小，从而增大了风量、提高了散热效率。

附图说明

下面，将结合附图更详细地描述本实用新型，通过该详细的描述，本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型的特征和优点。附图包括：

图1A是传统的单面布局的变频器的立体图；

图1B是传统的单面布局的变频器的侧视图，其中示出了空气在通风通道中的流动；

图2A是根据本实用新型的双面布局的变频器的前面布局的立体图；

图2B是根据本实用新型的双面布局的变频器的后面布局的立体图；

图2C是根据本实用新型的双面布局的变频器的侧视图，其中示出了空气在通风通道中的流动；

图3A是根据本实用新型的双面布局的变频器的前面布局的正视图；

图3B是根据本实用新型的双面布局的变频器的侧视图；

图3C是根据本实用新型的双面布局的变频器的后面布局的正视图；

图3D是根据本实用新型的双面布局的变频器的仰视图。

具体实施方式

在下文中，为了清楚起见，描述了具有两个散热器的双面布局的变频器，但是显然，根据本实用新型的多面布局的变频器的散热器数目可以不为两个。

请首先参阅图2A、2B，它们分别示出了根据本实用新型的双面布局的变频器1的前面布局和后边布局的立体图。双面布局的变频器1具有前、后两个散热器2、2’。前、后两个散热器2、2’分别包括许多彼此平行的散热片21、21’。

如图2A所示，前散热器2通过其基板安装在前金属安装板3的后侧面32上。前金属安装板3的前侧面为前安装平面31，前安装平面31用于安装功率模块。前金属安装板3的右侧(即图2A中右侧)还具有与其成一体的侧板33。

如图2B所示，散热器2’通过其基板安装在后金属安装板3’的前侧面上。后金属安装板3’的后侧面为后安装平面31’，后安装平面31’同样用于安装功率模块。后金属安装板3’的右侧(即图2B中右侧)也具有与其成一体的侧板33’。

当然，侧板33、33’还可以是分别设置在前、后金属安装板3、3’上的单独构件。

通过这种方式，与前述传统的单面布局的变频器11仅具有一个安装平面相比，本实用新型的前、后双面布局的变频器1具有前、后两个安装平面31、31’以用于安装产生热量的功率模块。

如图2A、2B所示，前金属安装板3及侧板33和前散热器2的散热片21共同形成了一半封闭通风通道。该半封闭通风通道除了在上下端开口外，还在前散热器2的后侧敞开。同样，后金属安装板3’及侧板33’和后散热器2’的散热片21’共同形成了另一半封闭通风通道。该另一半封闭通风通道除了在上下端开口外，还在后散热器2’的前侧敞开。

前、后两个散热器2、2’被彼此相对设置，即，前、后两个散热器2、2’的散热片21、21’彼此面对，并且通过金属框架将前、后两个散热器2、2’固定。前、后两个散热器2、2’上的铜排通过铜排或者软电线来连接。

如图所示，前金属安装板3及侧板33和前散热器2的散热片21以及后金属安装板3’及侧板33’和后散热器2’的散热片21’共同形成了筒形通风通道。该筒形通风通道可以使空气流过，以对安装在前、后两个安装平面31、31’上的功率模块进行散热。

请继续参阅图2A、2B所示，在筒形通风通道的上端开口上方设有抽风风扇5。抽风风扇5安装于变频器1的壳体(图中未示出)上或以其他适当方式设置在变频器1内。在本实用新型的实施例中，在前、后两个散热器2、2’每个的上方设置一排抽风风扇5，每排有四个抽风风扇5。因此，形成了在前、后两个散热器2、2’上方的前、后两排、共八个抽风风扇5。当然，抽风风扇5的个数和排列方式也可以根据设计需要来决定。在该抽风风扇5的作用下，冷空气自筒形通风通道的下端开口进入该通风通道，流经安装在前、后两个安装平面31、31’上的功率模块后流出通风通道的上端开口。

在其它的可能实施例中，该抽风风扇5也可以改为设置于前、后两个散热器2、2’每个的下方的前、后两排吹风风扇。

请继续参阅图2A、3A所示，示出了本实用新型的双面布局的变频器1的前安装平面31的正视图。功率模块被安装在前安装平面31上。功率模块包括至少一个第一功率模块41和至少一个第二功率模块42。

在如图所示的实施例中，第一功率模块41设置在第二功率模块42的下方。多个第一功率模块41在垂直于散热片21的横向方向上间隔开并且彼此并联，而且多个第二功率模块42也在垂直于散热片21的横向方向上间隔开并且彼此并联。并联后的该多个第一功率模块41和并联后的多个该第二功率模块42然后在平行于散热片21的纵向方向上串联。

在本实施例中，第一功率模块41为整流桥模块，第二功率模块42为IGBT模块。当然，在其它的可能实施例中，第一功率模块41可以为IGBT模块，而第二功率模块42可以为整流桥模块。另外，在图中虽然示出了六个IGBT模块和九个整流桥模块，应理解，变频器的功率模块的种类以及不同种类的功率模块的个数可以根据具体设计和需要来决定。

请继续参阅图2B、3C所示，示出了本实用新型的双面布局变频器1的后散热器2’的后安装平面31’的正视图。功率模块被安装在后安装平面31’上。与前述的前安装平面31相同，第一功率模块41’与第二功率模块42’呈上下位置关系设置，多个在横向方向上并联的第一功率模块41’与多个在横向方向上并联的第二功率模块42’在纵向方向上串联。

应理解，虽然在图示的实施例中示出了功率模块在后安装平面31’上的设置与在前安装平面31上的设置完全相同，但是，功率模块在前、后安装平面31、31’上的个数以及排列方式可以根据具体设计和需要而不同。

请继续参阅图3B，该图示出了本实用新型的双面布局变频器1的前、后散热器2、2’的侧视图。其示出了侧板33以及后散热器2’的散热片21’和后安装平面31’，以及呈上下位置关系分别设置在前、后安装平面31、31’上的第一功率模块41、41’与第二功率模块42、42’。

请继续参阅图3D，该图示出了本实用新型的双面布局变频器1的前、后散热器2、2’的仰视图。其示出了前、后散热器2、2’的彼此面对设置的散热片21、21’，以及分别设置在前、后安装平面31、31’上的第一功率模块41、41’与第二功率模块42、42’。

下面请继续参阅图2C所示，在本实用新型的双面布局变频器1的使用中，在抽风风扇5的风力作用下，自前、后散热器2、2’共同形成的筒形通风通道的下端开口有大量的冷空气流入，首先经过散热器2、2’下部以及分别安装在前、后安装平面31、31’下部的第一功率模块41、41’的散热区，并对它们进行散热。其后，在该冷空气在温度上有一定升高后，空气流在抽风风扇5的作用下继续经过分别安装在前、后安装平面31、31’上部的第二功率模块42的散热区以及散热器2、2’上部，并它们进行散热。最后热空气流由设置在筒形通风通道上端开口上方的抽风风扇5排出。

很明显，与传统的单面布局的变频器11相比，根据本实用新型的变频器1采用了双面布局，即变频器的功率模块分别被安装在前、后两个安装平面31、31’上，这样的双面布局至少具有以下优势：

首先，在使用相同数量的功率模块的情况下，所有的功率模块可以分别被安装在两个安装平面31、31’上，这样在前述实施例中，在每个安装表面上的功率模块的数量是采用传统的单面布局的功率模块的数量的二分之一。因此有效分散了产生热量的功率模块，进而有效分散了热量的积聚。

其次，本实用新型的双面布局变频器1使用前、后两散热器2、2’对前、后两个安装平面的功率模块进行散热，从而有效提高了对功率模块的散热效率。

再者，从通风通道的布局来讲，将功率模块分成前、后两面布局，这实际等效于把热源并联起来，那么热空气流就不会在通风通道途径上累加，不会提高通风通道上部功率模块的环境温度，从而提高上部功率模块的散热效率。

最后，由于在每个安装表面上的功率模块的数量大大减少，则可以相应地使通风通道缩短。而从流体力学来讲，通风通道越短，空气流的压力损失也越小。再根据风扇的静压流量曲线(P-Q曲线)可知，压力损失越小，风量就越大，从而散热效率也就越大。

以上描述了本实用新型的双面布局变频器的具体实施例。显然，本实用新型可以多种实施方式实施，而不局限于上述实施例。

虽然上面描述了两个完全相同的散热器，但是，该两个对置的散热器并非必须完全相同，例如，其中一个散热器的散热片在尺寸上可以与另一个散热器的不同，或者两个散热器具有不同数量的散热片。

该两个对置的散热器还可以并非如上述的实施例那样完全对齐，例如，一个散热器可以根据需要与另一个散热器在横向方向或纵向方向上偏移。

另外，如图3B和3D所示，前、后两个散热器2、2’之间有一定间隙，该间隙的好处在于，在抽风风扇的作用下，新的较冷空气自该间隙进入，以一定的速度冲击原来在通风通道内的空气流，从而形成紊流，使第二功率模块42的散热区与空气流的热交换效率提高，进而使第二功率模块42的降温效果更佳。当然，也可以根据需要，使得前、后两个散热器2、2’之间没有任何间隙。

除此之外，虽然在上述实施例中，前、后安装平面31、31’上各具有一排第一功率模块41、41’与一排第二功率模块42、42’，但是可以根据需要设置多排第一功率模块41、41’或多排第二功率模块41、41’，在此情况下，可以使上下排功率模块在纵向上彼此错开，以使产生的热量均匀，更易于通风通道内的空气流的散热。

综上所述，本实用新型的多面布局变频器，使用上述方式达成了本实用新型的目的，优化了变频器功率模块的散热效率。

在上下文中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”仅是用来参照附图描述实施例，而并非将本文中公开的实施例限制于特定方位。

虽然这里参考具体的实施方式对本实用新型进行了描述，但是本实用新型的范围并不局限于所披露的细节。在不偏离本实用新型的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。

Claims (10)

1.一种多面布局的变频器，包括：

散热器，其具有多个散热片；

至少两个金属安装板，每个所述金属安装板的一个侧面安装在所述散热器上；

多个功率模块，所述多个功率模块安装于所述金属安装板的与所述散热器相反的另一侧面；

其特征在于，

所述金属安装板中的至少两个的所述另一侧面安装有所述多个功率模块。

2.如权利要求1所述的变频器，其特征在于，所述多个功率模块包括多个第一功率模块和多个第二功率模块，所述多个第一功率模块和所述多个第二功率模块以上下位置关系安装于所述金属安装板的所述另一侧面上。

3.如权利要求2所述的变频器，其特征在于，并联后的所述多个第一功率模块与并联后的所述多个第二功率模块串联，所述多个第一功率模块与所述多个第二功率模块对齐或错开。

4.如权利要求2-3之一所述的变频器，其特征在于，所述第一功率模块为整流桥模块，所述第二功率模块为IGBT模块，反之亦然。

5.如权利要求1-3之一所述的变频器，其特征在于，所述散热器和所述金属安装板组成了散热用的通风通道。

6.如权利要求5所述的变频器，其特征在于，在所述通风通道的上端上方设有抽风风扇，和/或在所述通风通道的下端下方设有吹风风扇。 

7.如权利要求1所述的变频器，其特征在于，在有两个或更多所述散热器的情况下，所述散热器彼此之间有间隙或彼此接触。

8.如权利要求7所述的变频器，其特征在于，所述散热器完全对齐或者彼此部分地偏移。

9.如权利要求7或8所述的变频器，其特征在于，所述散热器彼此相同或不同。

10.如权利要求7或8所述的变频器，其特征在于，所述散热器上的电气通过导线来连接。 

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