CN210867482U - 集装箱变频器水冷散热装置 - Google Patents

Abstract

一种集装箱变频器水冷散热装置，安装在集装箱的箱体中，箱体中安装有变频器的功率器件，包括散热器和散热板；散热板的表面上设有散热管，功率器件上安装多个散热单元，每个散热单元包括自下而上依次设置的多个散热板，同一散热单元中散热板上的散热管依次串连，散热单元均并联在第一连接管与第二连接管之间；散热管水平设置的多个横向管段两两相互贴靠。集装箱变频器水冷散热装置的散热板上安装散热管，使散热管内冷却液吸收散热板上热量的同时，能够将热量散发到箱体内的空气中，进而被风机送出，加快散热速度，同时降低冷却液温度，降低散热器对冷却液降温散热的难度，提高散热效率。

Description

集装箱变频器水冷散热装置

技术领域

本实用新型属于变电设备领域，尤其涉及一种集装箱变频器水冷散热装置。

背景技术

变频器是对电机进行变频调速的电力控制设备，而矿用电机需要配备大功率的变频器。由于一些工况要求，大功率的变频器需要经常进行运输，更换工作场地，将其安装在集装箱中进行转运，是一种较为常见的方式。

安装在集装箱中的大功率变频器，由于其发热量巨大，需要在集装箱中安装水冷散热装置对变频器进行散热降温。现有水冷散热装置需要配备冷却水箱，增加循环的冷却液总量，从而将热量均匀分散，防止冷却液工作温度过高，才能保证水冷散热的效果。然而大功率变频器的尺寸较大，冷却水箱的体积也较大，集装箱内的空间有限，冷却水箱无法装入到集装箱内，则需要单独配置，需要与集装箱变频器一同运输，使集装箱变频器的使用带来不便。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有集装箱变频器的水冷散热装置需要单独配备冷却水箱的问题，提出一种散热效率高、结构简单的集装箱变频器水冷散热装置。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种集装箱变频器水冷散热装置，安装在集装箱的箱体中，箱体中安装有变频器的功率器件，包括散热器和散热板；

所述散热器设置在箱体的后端，并安装有风机，所述箱体后端的端板上设置有散热口；

所述功率器件位于散热器的前侧，所述散热板安装在功率器件一侧的侧壁上，并与箱体对应一侧的侧板之间设有间隔空间；

所述散热板的表面上设有散热管，所述散热管自下而上呈蛇形排布，一端通过第一连接管与散热器的回液口相连，另一端通过第二连接管与散热器的出液口相连，所述第二连接管上安装循环泵；

所述功率器件上安装多个散热单元，每个散热单元包括自下而上依次设置的多个散热板，同一散热单元中散热板上的散热管依次串连，所述散热单元均并联在所述第一连接管与第二连接管之间；

所述散热管水平设置的多个横向管段两两相互贴靠，以使散热管呈齿口朝向前侧的梳齿状。

作为优选，同一散热单元中相邻散热板的散热管之间通过连通管相连，所述连通管两端均连接在对应散热管端部上横向管段的后端。

作为优选，所述功率器件与散热器之间设有流通空间。

作为优选，所述回液口位于散热器的顶端，所述出液口位于散热器的底端。

作为优选，所述循环泵位于散热器的下方。

作为优选，位于散热单元顶部的散热管顶端与第一连接管相连，位于散热单元底部的散热管底端与第二连接管相连。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：

1、集装箱变频器水冷散热装置的散热板上安装散热管，使散热管内冷却液吸收散热板上热量的同时，能够将热量散发到箱体内的空气中，进而被风机送出，加快功率器件的散热速度，同时降低循环中的冷却液温度，降低散热器对冷却液降温散热的难度，使风机无须高速运转，寿命延长，使冷却液能够快速的再次循环，回到散热管中对功率器件进行散热，提高散热效率。

2、散热板设置多个，能够分布在功率器件的各个位置上，提高水冷散热的分布面积，加快功率器件的散热速度。散热板通过串连组成散热单元，两个连接管通过一个散热单元相连通，散热单元中散热管串连形成的管路长度较小，使冷却液由一个连接管通过散热管流到另一个连接管的过程中，流动路程较短，蛇形排布的散热管对冷却液流动的阻力影响较小，保证冷却液流动的流畅性，从而保证冷却液循环的效率，进而保证水冷散热的效率。散热单元之间并联，保证冷却液能够流过全部的散热板，水冷散热分布范围较大，同时保证连接管之间的散热管对冷却液的阻力较小。

3、蛇形排布的散热管，通过水平部分两两相靠，呈梳齿状，使沿散热板表面流动的气流，能够流到散热管形成的导槽中，然后越过一段竖直部分即可流过散热管，并且气流进入导槽能够增加气流的集中度以及流动速度，使气流更加容易越过散热管，使散热管对空气的阻拦作用较小，保证了散热板表面空气流动的流畅性，使气流顺畅流向风机并排出到箱体外，提高散热效率。由于梳齿状的散热管对气流的阻力较小，使散热单元并联多个后，气流横向流动时能够较为容易的越过多个散热单元，在避免增加冷却液流动阻力的同时，保证了散热板表面空气的流畅性，使水冷和空冷都具有较高的冷却效率。

4、连通管连接散热管横向管段的后端，使散热单元的散热管串联后，管路整体仍呈梳齿状，保持对气流的低阻力，保证气流流动的流畅性，热量能够迅速随着气流排出，保证散热效率。

5、设置的流通空间使风机能够直接将该空间中的空气排出，迅速产生负压，使散热板表面的空气能够在负压作用下迅速流动向风机，增强风机对功率器件表面气流的吸引力，从而加快带有热量的气流排出，提高散热效率。

6、散热器的回液口和出液口分别位于顶端和底端，使冷却液在散热器内的竖向流动距离最大化，延长冷却液在散热器内流动的时间，使风机的气流能够充分的对散热器内的冷却液进行降温散热，保证离开散热器的冷却液温度降低至较低的水平，提高散热效果。

7、循环泵位于散热器下方，从而使其自身运行产生的热量能够上升到散热器上，并随着风机的气流送出到箱体外，使循环泵也能够受到较好的散热，从而保证循环泵的使用寿命。

8、第一连接管和第二连接管分别连接散热单元中串连后散热管的顶端和底端，使冷却液由散热单元底端进入，顶端流出，散热管内不易留存气泡，气泡容易在其自身浮力以及冷却液的推动下上浮，避免气泡滞留在散热管内占据管内空间，保证冷却液充满散热管，使冷却液能够充分的与散热管管壁接触，进行热交换，从而高效的带走散热板的热量，保证水冷散热的效率。

附图说明

图1为本实用新型集装箱变频器水冷散热装置安装在箱体内且打开一侧侧板时的立体结构图一；

图2为本实用新型集装箱变频器水冷散热装置安装在箱体内且打开一侧侧板时的立体结构图二；

以上各图中：1、箱体；11、散热口；2、功率器件；3、散热器；4、散热板；5、风机； 61、间隔空间；62、流通空间；7、散热管；71、横向管段；81、第一连接管；82、第二连接管；9、循环泵；10、连通管；A、散热单元。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至2所示，本实用新型提供一种集装箱变频器水冷散热装置，安装在集装箱的箱体1中，箱体1中安装有变频器的功率器件2，水冷散热装置对功率器件2进行散热降温，保证其运行稳定。

水冷散热装置包括散热器3和散热板4。

散热器3设置在箱体1的后端，从而靠近箱体1后端的端板。箱体1后端的端板上设置有散热口11，散热器3上安装风机5，以便使气流吹过散热器3，将散热器3上的热量通过散热口11送出到箱体1外，以便对散热器3内容纳的冷却液进行降温散热。

功率器件2位于散热器3的前侧，散热板4安装在功率器件2一侧的侧壁上，并与箱体 1对应一侧的侧板之间设有间隔空间61。

散热板4的表面上设有散热管7，以便冷却液流过散热板4，将功率器件2传递给散热板 4的热量带走。散热管7自下而上呈蛇形排布，使冷却液沿散热管7流动时，先向前/向后流动一端距离，再转向并向后/向前流动一端距离，使散热管7在散热板4的前后方向上充分覆盖，冷却液在散热板4上的流动范围大，能够充分将散热板4上的热量带走。

散热管7一端通过第一连接管81与散热器3的回液口41相连，另一端通过第二连接管 82与散热器3的出液口42相连，第二连接管82上安装循环泵9，用于为冷却液的流动提供动力。

功率器件2上安装多个散热单元A，每个散热单元A包括自下而上依次设置的多个散热板4，同一散热单元A中散热板4上的散热管7依次串连。

散热单元A均并联在第一连接管81与第二连接管82之间。

散热器3中空且呈格栅状，是一种能够将冷却液与空气进行热交换的现有设备，其结构本身并非本申请发明点。

散热器3中的冷却液，通过出液口42进入到第二连接管82中，由循环泵9泵送到各个散热单元A。

同一散热单元A中的散热管7依次串连，构成散热总管。送到散热单元A的冷却液由散热总管一端流入，并沿着散热总管流动，依次流过各个散热板4后，由散热总管另一端流出，进入第一连接管81中，并由第一连接管81流回到散热器3中。

冷却液流经散热板4时，带走散热板4上的热量，即将功率器件2传递给散热板4的任亮带走，从而实现对功率器件2进行降温冷却。

流回到散热器3中的冷却液，由于吸收热量后温度较高，需要进行降温散热，才能再次循环并送入散热单元A。

散热器3中的冷却液将热量散发至散热器3周围的空气中，风机产生的气流迅速将散热器3周围的空气通过散热口11送出到箱体1外，实现散热器3中冷却液的降温散热。

由于散热管7在散热板4的表面上，在散热管7内流动的冷却液中热量，一部分能够散发到间隔空间61内的空气中。在风机5的吸引下，间隔空间61中的空气流向风机5，并被风机5通过散热口11送出到箱体1，加快功率器件2的散热，使流回到散热器3中的冷却液温度降低，减轻风机5对散热器3的降温散热压力，降低风机5的转速，提高风机5的寿命。

散热板4位于功率器件2的一侧，使功率器件2的后表面面向风机5，功率器件2后表面散发出的热量能够直接被风机5送出到箱体1外，能够一定程度的提高功率器件2的散热速度。

由于风机5的吸引，使间隔空间61内的部分空气沿着散热板4表面流动，流过散热管7。

散热管7水平设置的多个横向管段71两两相互贴靠，以使散热管7呈齿口朝向前侧的梳齿状。

空气流过梳齿状的散热管7时，先进入未贴靠在一起的两个相邻横向管段71之间形成的齿槽中，使空气在齿槽中集中和加速，从而较为容易的越过位于齿槽后端散热管7的竖直管段，使散热管7对气流的阻挡作用较弱，梳齿状的散热管7能够保证空气顺畅的向后流动，并被风机送出箱体1。

由于散热单元A并联多个，梳齿状的散热管7对气流的阻挡作用弱，使气流自后向前流过多个散热单元时，散热管7都不会对气流形成较大的阻碍，保证空气流动的流畅性。

为了使散热单元A中散热管7串连而成的散热总管也呈梳齿状，降低对气流的阻力，同一散热单元A中相邻散热板4的散热管7之间通过连通管10相连，连通管10两端均连接在对应散热管7端部上横向管段71的后端。

即相邻的两个散热管7，上方的散热管7底端为横向管段，该横向管段的后端与连通管10顶端相连；下方的散热管7顶端为横向管段，该横向管段的后端与连通管10的底端相连。

通过连通管10的连接，相邻两个散热管7端部的横向管段之间形成齿槽，连通管10呈竖向设置，位于该齿槽后侧。

为了增强风扇5对箱体1内气流的吸引作用，功率器件2与散热器3之间设有流通空间 62，风扇5能够直接将流通空间62中的空气送出到箱体1外，从而在流通空间62中产生负压。

负压使间隔空间61中的空气更快的流向流通空间62，从而被风扇5送出到箱体1外，加快了散热速度，保证回流到散热器3中的冷却液温度较低，减轻风机5工作压力，使空冷和水冷都能够对功率器件产生较好的散热作用。

为了充分对散热器3内的冷却液进行降温冷却，回液口41位于散热器3的顶端，出液口 42位于散热器3的底端，使冷却液内在散热器3内能够由顶端流动至底端，流动的路程最大化，延长冷却液在散热器3内流动的时间，充分散发热量至散热器3外空气中，保证流出散热器3的冷却液温度降至较低的水平，以便再次循环回到散热单元A中。

为了保证循环泵9运行的稳定性，循环泵9位于散热器3的下方，其工作产生的热量容易上升至散热器3周围，从而被风扇5产生的气流吹出到箱体1外，间接的加快循环泵9的散热，避免循环泵9高温损坏。

为了保证冷却液的散热效率，位于散热单元A顶部的散热管7顶端与第一连接管81相连，位于散热单元A底部的散热管7底端与第二连接管82相连，即使散热单元中散热管7依次串连而成的散热总管，散热总管顶端连接第一连接管81，底端连接第二连接管82。

第二连接管82将冷却液由散热总管底端送入，使冷却液向上流动，然后由第一连接管 81流出，使冷却液能够将散热总管内的气泡推出，避免气泡留存在散热总管内，占据散热总管内空间，从而保证冷却液能够与散热总管的管壁充分接触并进行热交换，保证水冷散热效率。

Claims (6)

1.一种集装箱变频器水冷散热装置，安装在集装箱的箱体(1)中，箱体(1)中安装有变频器的功率器件(2)，其特征在于，包括散热器(3)和散热板(4)；

所述散热器(3)设置在箱体(1)的后端，并安装有风机(5)，所述箱体(1)后端的端板上设置有散热口(11)；

所述功率器件(2)位于散热器(3)的前侧，所述散热板(4)安装在功率器件(2)一侧的侧壁上，并与箱体(1)对应一侧的侧板之间设有间隔空间(61)；

所述散热板(4)的表面上设有散热管(7)，所述散热管(7)自下而上呈蛇形排布，一端通过第一连接管(81)与散热器(3)的回液口(41)相连，另一端通过第二连接管(82)与散热器(3)的出液口(42)相连，所述第二连接管(82)上安装循环泵(9)；

所述功率器件(2)上安装多个散热单元(A)，每个散热单元(A)包括自下而上依次设置的多个散热板(4)，同一散热单元(A)中散热板(4)上的散热管(7)依次串连，所述散热单元(A)均并联在所述第一连接管(81)与第二连接管(82)之间；

所述散热管(7)水平设置的多个横向管段(71)两两相互贴靠，以使散热管(7)呈齿口朝向前侧的梳齿状。

2.根据权利要求1所述的集装箱变频器水冷散热装置，其特征在于，同一散热单元(A)中相邻散热板(4)的散热管(7)之间通过连通管(10)相连，所述连通管(10)两端均连接在对应散热管(7)端部上横向管段(71)的后端。

3.根据权利要求1所述的集装箱变频器水冷散热装置，其特征在于，所述功率器件(2)与散热器(3)之间设有流通空间(62)。

4.根据权利要求1所述的集装箱变频器水冷散热装置，其特征在于，所述回液口(41)位于散热器(3)的顶端，所述出液口(42)位于散热器(3)的底端。

5.根据权利要求1所述的集装箱变频器水冷散热装置，其特征在于，所述循环泵(9)位于散热器(3)的下方。

6.根据权利要求1所述的集装箱变频器水冷散热装置，其特征在于，位于散热单元(A)顶部的散热管(7)顶端与第一连接管(81)相连，位于散热单元(A)底部的散热管(7)底端与第二连接管(82)相连。

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