电子装置及电动机变频器的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种电子装置，包括：电路板，具有安装于其上的至少一个第一发热元件和至少一个第二发热元件；连接于至少一个第一发热元件上的散热器；朝向散热器的风扇；和设置在风扇和散热器之间的气流导引构件，用于将该风扇吹出的冷空气分别导向散热器和至少一个第二发热元件。该电子装置还可以包括：将至少一个第二发热元件的主体部分与该电路板隔开的分隔构件，从而避免导向至少一个第二发热元件的冷空气吹向该电路板；将至少一个第一发热元件与该电路板上的其它元件隔开的支架，从而使该两者之间热绝缘；以及引导来自风扇的气流的导流栅，使更多的气流通过散热器上与至少一个第一发热元件对应的区域。
【专利说明】电子装置及电动机变频器
[0001]本申请是名称为“电子装置及电动机变频器”、申请号为“200610165941.6”、申请日为“2006年12月11日”的发明专利申请的分案申请。
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种电子装置以及用于控制电动机转速的电动机变频器，特别是对电动机变频器的冷却方式的改进，可以对电路板上的发热元件进行有效隔离和冷却，从而使其降低温升，避免冷却空气中的杂质对电路板上其他元件的污染。这样的电动机变频器可以是交流(AC)或直流(DC)电动机变频器。
【背景技术】
[0003]图1为现有技术的非密封式强制冷却变频器的示意图。如图1所示，传统电动机变频器利用风扇201将冷空气吹向散热器202，并同时吹向电路板内的各元件，空气中杂质的吹入到电路板内，污染内部的元器件、管脚和焊盘，从而使电路板内各元件容易出现短路或受损的潜在危险。同时电路板内的各元件之间的安全距离，取决于电路板可能受到污染的程度，污染程度越大，所需要的安全距离也越大，这样不利于减小变频器的尺寸。
[0004]图2为现有技术将的主发热元件和部分次发热元件强制冷却而其它次发热元件自然冷却的变频器的示意图。如图2所示，传统的电动机变频器一般采用通过风扇强制冷却与通过散热孔自然冷却相结合的冷却方式，即功率元件例如绝缘栅双极晶体管(IGBT)通过散热器202和风扇201强制冷却，而次发热元件自然冷却或有少量的风吹到电容器111和线圈等。这样，如果元器件的散热不佳可能引起元器件的寿命降低，从而造成整个产品电动机变频器的寿命变短。
[0005]在现有技术的变频器中，主发热元件与电路板上其他元件之间、散热器与电路板之间没有采取有效的隔热措施，主发热元件和散热器的热传导仍可使电路板上的其他元件处于高温下工作。
[0006]另外，IGBT与散热器和电路板之间要进行对准连接，这一般是通过电路板、散热器及IGBT上的对准孔连接的。然而，在组装工艺中，IGBT —般先通过导热硅胶粘贴到散热器的背板上，再压在电路板上。而IGBT在散热器上的粘贴很容易产生位置偏移和旋转，从而影响了 IGBT、散热器和电路板之间的对准。
[0007]因此有必要对电动机变频器的各发热元件进行有效散热，并且对发热元件和电路板上的其他元件之间进行热绝缘，从而提高产品的运行质量和使用寿命。并且对IGBT与散热器及电路板的对准定位问题也需要解决。
【发明内容】
[0008]因此，本发明针对上述问题，提供一种电子装置，包括:电路板，该电路板具有安装于其上的至少一个第一发热元件和至少一个第二发热元件；连接于所述至少一个第一发热元件上的散热器；以及朝向所述散热器的风扇。其中，该电子装置还具有气流导引构件，所述气流导引构件设置在所述风扇和所述散热器之间，用于将该风扇吹出的冷空气分别导向所述散热器和所述至少一个第二发热元件。
[0009]根据本发明的电子装置，还可以包括将所述至少一个第二发热元件的主体部分与该电路板隔开的分隔构件，从而避免导向所述至少一个第二发热元件的冷空气吹向该电路板。
[0010]根据本发明的电子装置，还可以包括所述至少一个第一发热元件的支架。
[0011]根据本发明的电子装置，还包括隔热构件，其将所述散热器与该电路板隔开。
[0012]根据本发明的电子装置，所述隔热构件与所述散热器的背板平行设置，并可相隔预定的距离，该散热器的背板对应于该隔热构件的部分上设置有隔热膜，所述隔热膜包括绝缘材料。
[0013]根据本发明的电子装置，其中该散热器限定第一气流通道，而该分隔构件可以限定第二气流通道，所述至少一个第二发热元件的所述主体部分位于该第二气流通道中，从而，导向所述至少一个第二发热元件的冷空气沿该第二气流通道穿过，并且冷却该至少一个第二发热元件的所述主体部分。
[0014]根据本发明的电子装置，其中所述气流导引构件与所述第二气流通道可以构造成流线形，以消除涡流。
[0015]根据本发明的电子装置，其中所述第二气流通道具有邻近所述气流导引构件的进气孔和将气流引向电子装置外部的出气孔。
[0016]根据本发明的电子装置，其中所述分隔构件由绝缘材料形成。
[0017]根据本发明的电子装置，其中所述气流导引构件、所述分隔构件、所述隔热构件和所述支架可以由相同的绝缘材料一体形成。
[0018]根据本发明的电子装置，其中在该分隔构件上还设有导电构件，以消除电磁干扰。其中所述导电构件可以是由不同于散热器的金属材料形成，或者可以是在形成在所述分隔构件的至少一部分上的导电膜层。
[0019]根据本发明的电子装置，其中所述散热器可以是鳍状的，并包括多片大致平行延伸的鳍板，以在各个鳍板之间限定第一气流通道，该第一气流通道包括邻近所述风扇的进气端和将气流弓I出到该电子装置外部的出气端。
[0020]根据本发明的电子装置，其中所述散热器在其进气端的背板上可以设置有进气孔，并且在其出气端的背板上可以设置有出气孔；或者所述散热器的进气端的背板与所述隔热构件之间可以相隔预定的距离以形成进气缝隙，并且在所述散热器的出气端的背板与所述隔热构件之间相隔预定的距离以形成出气缝隙，从而对该散热器与该隔热构件之间的空间进行冷却。
[0021]根据本发明的电子装置，其中所述风扇与所述进气端之间隔开预定的距离，以减小风阻。
[0022]根据本发明的电子装置，还包括与所述分隔构件相配合的金属片，其一方面作为防电磁元件，另一方面与所述分隔构件限定第二气流通道，使所述至少一个第二发热元件的所述主体部分位于该第二气流通道中，从而导向所述至少一个第二发热元件的冷空气沿该气流通道穿过。
[0023]根据本发明的电子装置，还包括设置在所述风扇和所述散热器上与该至少一个第一发热元件对应的区域之间的导流栅，该导流栅引导来自风扇的气流吹向所述散热器，并分配该气流使其更多地通过所述第一气流通道中与该至少一个第一发热元件对应的区域，来提高所述散热器的散热效果。
[0024]根据本发明的电子装置，其中该电子装置是电动机驱动用的变频器，所述至少一个第一发热元件可以包括绝缘栅双极晶体管，还可以包括金属氧化物半导体场效应晶体管；所述至少一个第二发热元件可以包括至少一个电容器，还可以包括线圈。
[0025]本发明还提供一种电动机驱动变频器，包括:电路板，其上安装有作为主发热元件的IGBT模块和至少一个次发热元件，该次发热元件的主体部分从该电路板突伸；可与该IGBT模块热接触的散热器；风扇；气流导引构件，其设置在所述风扇和所述散热器之间，将来自该风扇的冷空气分别导向所述散热器和所述至少一个次发热元件；以及分隔构件，其将所述至少一个次发热元件的主体部分的至少一部分与所述电路板隔开，从而避免导向所述至少一个次发热元件的气流吹向该电路板。
[0026]根据本发明的变频器，还可以包括所述IGBT模块的支架，该支架具有围绕所述IGBT模块的侧壁板。
[0027]根据本发明的变频器，还可以包括该隔热构件，其将所述散热器与该电路板隔开。
[0028]根据本发明的变频器，所述隔热构件与所述散热器的背板可以平行设置，并可以相隔预定的距离，所述散热器的背板上可以设置有隔热膜，所述隔热膜包括绝缘材料。
[0029]根据本发明的变频器，其中该散热器限定第一气流通道，而该分隔构件可以限定第二气流通道，所述至少一个次发热元件的主体部分的至少一部分位于该第二气流通道中。
[0030]根据本发明的变频器，其中所述第二气流通道具有邻近所述气流导引构件的进气孔和将气流引向该变频器外部的出气孔。
[0031]根据本发明的变频器，其中所述气流导引构件和分隔构件可以由绝缘材料一体形成。
[0032]根据本发明的变频器，还可以包括与所述分隔构件相配的金属片，其一方面作为防电磁元件，另一方面与所述分隔构件限定第二气流通道，所述至少一个次发热元件的主体部分的至少一部分位于该第二气流通道中。
[0033]根据本发明的变频器，其中所述IGBT模块可以包括至少一个IGBT，还可以包括金属氧化物半导体场效应晶体管；所述至少一个次发热元件可以包括至少一个电容器，还可以包括线圈。
[0034]根据本发明的变频器，其中该金属片上可以设有与该电容器相对应的开孔，以将电容器的顶部露出，避免该金属片与该电容器之间造成短路。
[0035]根据本发明的变频器，其中该散热器可以由铝挤压成型或者由铝铸造成型。
[0036]根据本发明的变频器，其中所述散热器可以是鳍状的，并且可以包括多片大致平行延伸的鳍板，以在各个鳍板之间限定所述第一气流通道，该第一气流通道包括邻近所述风扇的进气端和将气流引出到该电动机驱动变频器外部的出气端。
[0037]根据本发明的变频器，其中所述散热器在其进气端的背板上可以设置有进气孔，并且在其出气端的背板上可以设置有出气孔，或者所述散热器的进气端的背板与所述隔热构件之间设置有进气缝隙，并且在其出气端的背板与隔热构件之间设置有出气缝隙，从而使所述散热器和所述隔热构件之间的空间形成气流通道。
[0038]根据本发明的变频器，还可以包括设置在所述风扇和所述散热器上与该IGBT模块对应的区域之间的导流栅，该导流栅导引来自所述风扇的气流吹向所述散热器，并分配该气流使其更多地通过所述第一气流通道上与该IGBT模块对应的区域。
[0039]根据本发明的变频器，其中所述风扇与所述进气端之间隔开预定的距离，以减小风阻。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]通过以下结合附图对实施例的描述，本发明的上述和/或其他方面和优点将变得更清楚，并更容易理解，其中:
[0041]图1为现有技术非密封式强制冷却变频器的示意图；
[0042]图2为现有技术将主发热元件和部分次发热元件强制冷却而其它次发热元件自然冷却的变频器的示意图；
[0043]图3表示根据本发明第一实施例的电子装置的示意图；
[0044]图4表示本发明第一实施例的变频器的分解透视图；
[0045]图5表示本发明第一实施例的变频器的组装图；
[0046]图6表示根据本发明第二实施例的电子装置的示意图；
[0047]图7A是本发明第三实施例的变频器支架的下视图；
[0048]图7B是本发明第三实施例的变频器支架的上视图；
[0049]图8A为展示本发明第四实施例的变频器散热器和隔热构件之间关系的分解透视图；
[0050]图8B为本发明第四实施例的变频器的侧视图；
[0051]图9为本发明第五实施例的带有导流栅的变频器结构的侧视图；
[0052]图1OA为本发明第六实施例的带有气流导引构件、分隔构件、隔热构件、支架226和导流栅250的变频器结构的分解透视图；和
[0053]图1OB为图1OA的倒置后视分解透视图。
【具体实施方式】
[0054]下面将根据优选实施例对本发明进行更加详细的说明。在所有附图中，相同的元件以相同的标号指代。这些附图和相关的描述仅仅是说明性的而非限制性的。另外，上下文中多处提及的“另一个实施例”并非一定指代同一个实施例。
[0055]〈第一实施例〉
[0056]本发明的第一实施例以用于电动机驱动的变频器为例来予以说明。图3表示根据本发明第一实施例的电子装置的示意图。参见图3，电路板100上安装有至少一个第一发热元件110，例如包括多个绝缘栅双极晶体管(IGBT)和金属氧化物半导体场效应晶体管构成的IGBT模块，该模块可以只有一个IGBT，或者还可以是分别封装的多个IGBT，或者还可以包括其他的功能性元件如金属氧化物半导体场效应晶体管等。该至少一个第一发热元件110连接于散热器202，以受到冷却。散热器202可以由铝挤出或铸造形成。电路板100上还安装有第二发热元件，例如图3所示的多个电容器111a、Illb及线圈112。该电容器例如为圆柱形的电解电容器。电路板100上还可以安装有子电路板101，线圈112可以安装在子电路板101上。然而，本发明不限于此，线圈112还可以安装在电路板100上。
[0057]再参见图3，风扇201安装在邻近散热器202的一端，以向散热器202提供冷空气，以对连接于散热器202的IGBT模块110进行冷却。本发明的电子装置具有气流导引构件211a、211b和211c，来自风扇201的气流通过气流导引构件211a、211b和211c分别吹向散热器202、电容器111a、Illb及线圈112。这里，IGBT模块110是主发热元件(下称第一发热元件)，而电容器IllaUllb及线圈112是次发热元件(下称第二发热元件)，因而气流导引构件211a、211b和211c将气流的大部分分配给散热器202，其他部分分配给电容器111a、Illb及线圈112。分配给散热器202的气流由散热器202的进气端203a进入散热器202，并由散热器202的出气端203b排出。分配给电容器IllaUllb及线圈112的气流经由进气孔212a流向电容器IllaUllb及线圈112，并由出气孔212b排出电子装置。
[0058]参见图3，在风扇201与散热器202的进气端203a之间具有一个间隙D，此间隙D可有效地减小来自风扇201的气流阻力。同时，间隙D使得在风扇201与散热器202的进气端203a之间设置气流导引构件211a、211b和211c易于实现，并且使气流导引构件211a、211b和211c有效引导和分配气流。
[0059]图4表示本发明第一实施例的变频器200的分解透视图，而图5表示本发明第一实施例的变频器200的组装图。下面参见图4和图5详细地描述变频器200。
[0060]参见图4和5，本发明的变频器200包括:风扇201，用于为变频器200提供冷空气；第二气流通道210，用于冷却至少一个第二发热元件；第一气流通道240，用于冷却至少一个第一发热兀件；和气流导引构件211a、211b和211c,介于风扇201和第二气流通道210与第一气流通道240之间，用于将风扇201吹来的冷空气分别分配给第二气流通道210和第一气流通道240。
[0061]如图4所示，风扇201具有基本上为正方形截面的长方体外形，可装卸地安装在变频器的外壳(未示出)上，以便需要更换风扇时可以方便地予以更换，从而确保变频器有效地进行强制冷却，并且变频器的寿命不受风扇寿命的影响，通过更换风扇等于相对延长变频器的寿命。风扇201的排风容量可以大于或至少等于散发至少一个第一发热元件110和至少一个第二发热元件IllaUllb和112产生热量所需的风量。
[0062]参见图4，本发明第一实施例的第二气流通道210优选由两体形成，其一是由绝缘体例如聚合物形成的下体220，该第二气流通道210的下体220是用于电动机驱动的变频器的分隔构件的一部分，以使第二发热元件IllaUllb和112的主体部分或其至少一部分与电路板密闭地分隔开来；其二是由例如金属片形成的上体230，该第二气流通道210的上体230同时兼作用于电动机驱动的变频器的导电构件，以便使变频器电接地，从而消除电磁干扰。
[0063]参见图4，上体230具有基本上为“L”型截面的金属片通过例如冲压形成。该“L”型截面的上体230与下体220组装后具有基本上为长方体的箱体，并且通过形成在下体220和上体230上的连接件如卡、扣等结合起来。然而，本发明不限于此，例如第二气流通道210的内侧表面可以设计成从进风口 212a到排风口 212b的流线形的曲线形状，来减小气流阻力提高散热效率。
[0064]参见图4，第二气流通道210在对应于辅风道354出口端的侧面位置上具有进风口212a。风扇201吹向辅风道354中的气流通过进风口 212a进入第二气流通道210中。第二气流通道210在进风口 212a所在侧面的另一端部形成有排风口 212b。排风口 212b把流经第二气流通道210的气流和流经散热器202的气流汇聚一起，通过外壳上的排风口排到外面。作为选择，排风口也可以设置在第二气流通道210的另一个侧面上，把流经第二气流通道210的气流和流经散热器202的气流分别排到外面。
[0065]参见图4，第二气流通道210在对应于如电容器Illa和Illb的上下底板的位置上，下体220和上体230都形成有彼此对应的开口 221a和230a、221b和230b，开口 221a和230a、221b和230b的形状和大小对应于电容器Illa和Illb的截面的形状和大小，以便电容器Illa和Illb的一部分通过开口 221a和230a、221b和230b突伸到第二气流通道210之中，突伸到第二气流通道210之中的电容器Illa和Illb的一部分，其高度优选大于或至少等于电容器Illa和Illb总高度的50%。换句话说，第二气流通道210的高度优选大于电容器Illa和Illb高度的50%，并且使第二气流通道210的顶面和电容器Illa和Illb的顶面设置成在相同的平面上，以保证电容器Illa和Illb有50%以上的侧面置于第二气流通道210的有效冷却区域之中。电容器Illa和Illb装配到开口 221a和230a中后，下体220和电容器11 Ia和11 Ib之间可以采取密封处理，例如使用密封垫，以避免第二气流通道210中的气流杂质流进电容器Illa和Illb所在的电路板中，因此避免由此造成的对电路板上其他元件的污染和损坏。电容器Illa和Illb通过开口 230a和230b突出到与上体230的上表面在一个平面上，通过绝缘粘合剂如环氧树脂固定以避免电容器Illa和Illb与上表面产生短路。电容器Illa和Illb也可以不突伸到上体230的上表面，此时突伸到下体220以上的部分完全容放在第二气流通道210之中，而不需要在上体230上的电容器11 Ia和11 Ib对应位置开口。甚至电容器11 Ia和11 Ib可以只将其顶面突伸到第二气流通道210之中，也可以取得一定的散热功效。
[0066]如图5所示，第二气流通道210在对应于如线圈112的侧壁上形成有开口 222。线圈112容放在线圈罩375中，并且以线圈罩375为绝缘层机/电连接到电路板上。线圈罩375具有侧壁，故而形成一端开放的线圈罩。因为开口 222的形状和大小可以对应于线圈罩375开放端的形状和大小，所以在线圈罩375与第二气流通道210的开口 222密封连接后，线圈罩内腔成为第二气流通道210的一部分。线圈112产生的热量经由开口 222与第二气流通道210中流经的气流进行热交换，并经过排气口 212b排放到外面。然而，本发明不限于此，例如线圈112可以从子电路板101突出到第二气流通道210中，而减少线圈罩375件等，并且线圈112也可以设置在电路板100上，通过分隔构件220上的对应部分的开口突伸到第二气流通道210中。
[0067]参见图4，由金属形成的第二气流通道210的上体230通过在其适当的位置延伸出来的多个侧臂223a与散热器202和多个电路板接地端电连接，作为变频器的导电构件，实现整个变频器的接地，以消除电磁干扰。在由聚合物形成的第二气流通道210的下体220上，也形成有多个侧臂223b与由金属形成的第二气流通道210的上体230的多个侧臂223a相对应。当上述的下体和上体220和230组装后，各对应的侧臂223a和223b彼此结合，以增强用于接地的多个侧臂的机械强度。
[0068]参见图4，导引构件211邻近风扇201的排风端设置。导引构件211包括侧导引构件211a、211c和主导引构件211b。侧导引构件211a和211c所围成的基本上为梯形流道的入风端与风扇201的排风端相对应，侧导引构件211a与主导引构件211b所围成的主风道355的出口端与散热器202的入风端相对应，侧导引构件211c与主导引构件211b所围成的辅风道354的出口端对应于第二气流通道210的进风口 212a。
[0069]导引构件211a、211b和211c的作用至少为，形成从风扇201到散热器202的主风道355 ;形成从风扇201到第二气流通道210的辅风道354 ;使得不同大小的主风道355和辅风道354实现流体光滑表面，从而减少气体漩涡所造成的能量损耗。
[0070]主导引构件211b设置的位置和角度直接影响分配到主风道355和辅风道354中的气流量和辅风道354气流的方向。优选主导引构件211b的进风端设置成紧密接触风扇201的排风端，并且他们的接触线(或条形面)把风扇201的排风端端面分成主风道355对应区和辅风道354对应区，且主风道355对应区和辅风道354对应区的面积比基本上等于主风道355所需风量和辅风道354所需风量的比。优选主导引构件211b的出风端设置成对应于散热器202靠近次发热元件的一个边翅的端面，并且使辅风道354基本上对应于该至少一个电容器Illa和111b。主导引构件211b优选成形为具有流线型截面，并且使其双侧面具有流体光滑的表面。在本发明的优选实施例中，主导引构件211b和侧导引构件211a和211c由聚合物一体形成。由聚合物形成的导引构件211a、211b和211c与第二气流通道210的下体220可以以相同的材料一体形成。作为选择，导引构件211a、211b和211c也可以单独形成，或者导引构件211a、211b和211c中的主导引构件211b可以单独形成，再通过例如粘合剂连接到侧导引构件211a上或散热器202的侧壁端面上。
[0071]如图5所不,第一气流通道240为由散热器202和外壳(未不出)形成的封闭的气流通道。散热器可以为由铝挤压或铸造成型的鳍状。然而，本发明不限于此，例如散热器可以为适于形成强制冷却气流风道的任何形状。散热器202包括多片大致平行延伸的鳍板，以在各个鳍板之间限定第一气流通道240，该第一气流通道240包括邻近所述风扇的进气端203a和将气流引出到该电子装置外部的出气端203b。
[0072]该电动机变频器200的至少一个第一发热元件例如IGBT模块110通过例如导热硅胶设置成紧密接触散热器202的背面，以便散热器202可以在风扇201的强制冷却下保证该至少一个第一发热元件的散热。
[0073]〈第二实施例〉
[0074]本发明的第二实施例除了分隔构件220和导电构件230外具有与第一实施例基本相同的结构。因此，下面主要描述第二实施例的分隔构件220和导电构件230，而省略对其他部件的描述。
[0075]图6表示根据本发明第二实施例的电子装置的示意图。
[0076]参见图6，本发明的第二实施例中，分隔构件220形成为具有长方形的箱体形状，与第一实施例中的第二气流通道的形状大体相同。因此，该分隔构件220具有两个功能，其一个功能为将电路板100和101上的至少一个第二发热元件的主体部分或该主体部分的至少一部分与该电路板100和101上的其他元件分隔开来；其另一个功能为限定该电子装置的第二气流通道，而不是第一实施例中由分隔构件220和导电构件230共同限定第二气流通道，使电子装置的至少一个第二发热元件例如电容器Illa和Illb及线圈112或他们的至少一部分突伸到该第二气流通道之中。这样，达到对至少一个第二发热元件冷却的目的，同时又确保冷却空气不能流进电路板100和101，以防止冷却空气中的杂质对电路板100和101上的其他元件的污染和由此造成的短路事故。
[0077]参见图6，本发明的第二实施例中，导电构件230由金属片形成为可以实现适合变频器电接地的任何形状，设置在分隔构件220上。作为选择，导电构件230可以例如通过在分隔构件220的至少部分上涂敷金属膜228来形成。
[0078]〈第三实施例〉
[0079]本发明的第三实施例除了至少一个第一发热元件的支架和隔离构件外具有与第一实施例和第二实施例基本相同的结构。因此，下面主要描述第三实施例的支架，而省略对其他部件的描述。
[0080]图7A是本发明第三实施例的支架226和隔热构件224的下视图，而图7B是本发明第三实施例的支架226和隔热构件224的上视图。
[0081]参见图7A和7B，隔热构件224可以与分隔构件220 —体形成，即分隔构件220在散热器202的一侧向下弯折延伸，形成隔热构件224的侧壁224a，继之再水平延伸，形成对应于散热器202底面的隔热构件224。该隔热构件224设置在散热器202和电路板100之间，使散热器202和电路板100之间形成热绝缘，来阻止散热器202的热量散发到电路板100上，从而进一步保护电路板100。
[0082]参见图7A，在隔热构件224中对应于至少一个第一发热元件110例如IGBT的位置上形成开口 225，该开口 225的形状对应于至少一个第一发热元件110的形状，其截面积略大于至少一个第一发热元件110的截面积，以便至少一个第一发热元件110通过该开口与散热器202接触。
[0083]再参见图7B，在该开口 225的周边，从隔热构件向下突伸一高度，该高度基本上等于至少一个第一发热元件110的厚度，来形成至少一个第一发热元件110的支架226。该支架226优选具有对应于至少一个第一发热元件110的方型截面，但本发明不限于此，也可具有圆形或多边形等截面形状。该支架226与散热器202的背板结合后，限定了至少一个第一发热元件110的安装位置，于是在安装过程中有利于第一发热元件110的定位。而且，该支架226将第一发热元件110例如IGBT模块和电路板100上的其他元件，特别是对热敏感元件进行热绝缘，使第一发热元件110例如IGBT模块周围的电路板上的其他元件进一步得到保护。该支架226的设置还可以防止第一发热元件110局部短路或爆炸对其周围元件的影响。根据电路板100的结构不同，该支架226还可以根据需要形成不完全隔离形式，SP对应于对热敏感元件的位置设置支架226的侧壁，而其他位置可以不设置支架226的侧壁。根据该电子装置隔热的实际需要，该支架226可以单体形成，还可以与隔热构件224整体形成，甚至如上所述该支架226、隔热构件224和分隔构件220 —体形成。
[0084]在一个优选实施例中，不形成隔热构件224，而形成支架226。在此，该支架226可以与分隔构件220分开形成或一体形成。该支架226可包括围绕该IGBT模块110的侧壁板，以起到如下效果:与周围元件热绝缘；对IGBT模块定位；防止IGBT模块爆炸造成的对其他元件的损伤。
[0085]在另一个优选实施例中，不形成支架226而形成隔热构件224，该隔热构件224具有与散热器202的背板平行延伸的结构，并且在对应于IGBT模块110的位置设置开口，以便IGBT模块110由此开口与散热器202形成热接触。
[0086]〈第四实施例〉
[0087]本发明的第四实施例除了隔热构件的设置方式外具有与第三实施例基本相同的结构。因此，下面主要描述第四实施例的隔热构件的设置方式及相关的结构变化，而省略对其他部件的描述。
[0088]图8A为展示本发明第四实施例的变频器散热器202和隔热构件224之间关系的分解透视图，而图8B为本发明第四实施例的变频器的侧视图。
[0089]如图8A和图8B所示，本发明第四实施例的变频器上，散热器202和隔热构件224基本上为平行设置，其间相距预定的距离。因此，散热器202的背板和隔热构件224之间限定了一个空间。该空间是很好的隔热层，在散热器202和电路板100之间又形成了一个隔热层，从而避免散热器的热量传递到电路板101上的对热敏感元件，保护了电路板100。然而，该空间的空气不及时与变频器之外的空气进行热交换，就不能最终起到隔热的作用。因此，为了解决这一问题，本发明的变频器散热器202上，其进口端203a开有进气孔204a，而其出口端203b开有出气孔204b。这样，通过该进气孔204a，将来自风扇201的气流部分地引入该隔热空间，经过热交换后再通过该出气孔204b排出变频器，使进气孔204a、散热器202与隔热构件224之间的空间和出气孔204b形成一个气流通道。在本发明的另一个实施例中，进气孔204a和出气孔204b可以分别用散热器202进口端203a的背板与隔热构件224之间形成的缝隙和散热器202出口端203b的背板与隔热构件224之间形成的缝隙来替代。就是说，本发明对上述进气孔204a和出气孔204b的结构不加以限定，只要他们分别可以起到进气和出气的作用。
[0090]本发明优选在散热器对应于隔热构件的背板上设置有隔热膜(未图示)，从而进一步减少散热器202向电路板100传导热量。该隔热膜例如包括绝缘材料。
[0091]〈第五实施例〉
[0092]本发明的第五实施例除了增加导流栅外具有与上述的第一至第四实施例基本相同的结构。因此，下面主要描述第五实施例的导流栅，而省略对其他部件的描述。
[0093]图9为本发明第五实施例的带有导流栅的变频器结构的侧视图。
[0094]参见图9，本发明的变频器上，在风扇201和散热器202之间设置有导流栅250。该导流栅250上包括设置其上的栅板，以引导来自风扇的气流吹向散热器202，栅板设置角度的变化可以调节经过其的气流方向，从而可以分配该气流使其更多地通过第一气流风道中的热量集中区，即IGBT模块所对应的区域。该导流栅250可以由绝缘材料制造，优选由与气流导引构件211a、211b和211c相同的材料形成，并且优选与气流导引构件211a、211b和211c —体形成。
[0095]作为选择，该导流栅250可以设置在风扇201和IGBT模块之间的散热器202鳍板之间，采用插入式的导流片插入散热器202的鳍板之间，使通过导流片的气流对应于IGBT模块所在位置。
[0096]〈第六实施例〉
[0097]本发明的第六实施例具有上述的第一至第五实施例的主要特征。因此，下面将主要描述这些主要特征的组合，而省略对其他部件的描述。
[0098]图1OA为本发明第六实施例的带有气流导引构件211、分隔构件220、隔热构件224、支架226和导流栅250的变频器结构的分解透视图，而图1OB为图1OA的倒置后视分解透视图。
[0099]参照图1OA和图10B，本发明第六实施例的变频器包括:电路板100，其上具有作为主发热元件的IGBT模块110和作为次发热元件的电容器111 ;子电路板101，其上具有作为又一次发热元件的线圈112，子电路板101与电路板100基本上垂直设置；散热器202，其设置在IGBT模块110上；风扇201，其对应于散热器202的进气端设置在变频器的壳体(未图示)上；气流导引构件211、分隔构件220、隔热构件224和支架226，他们可以用相同的绝缘材料例如通过注塑一体形成；以及导流栅250，其导引来自风扇201的气流更多地吹向散热器上对应于IGBT模块的位置。
[0100]在气流导引构件211、分隔构件220、隔热构件224和支架226中，气流导引构件211设置在风扇201和散热器202之间靠近电容器111的一侧，来导引来自风扇201的气流分别分配给散热器202和电容器111及线圈112，分隔构件220设置在电路板100上方，将电容器111的主体部分和电路板上其他元件隔开；隔热构件224设置在电路板100和散热器202之间，使电路板100和散热器202之间热绝缘；支架226设置在电路板100和散热器202之间对应于IGBT模块110的位置，用于限定IGBT模块110的安装位置，使IGBT模块110和电路板100上的其他元件热绝缘，并且防止IGBT模块110爆炸导致对其他元件的损坏。
[0101]本实施例的变频器还包括由金属材料形成的导电构件230，导电构件230和分隔构件220结合后形成封闭的前述的第二气流通道，该导电构件230同时兼作变频器的电接地构件，以防电磁干扰。
[0102]该变频器还包括将子电路板101和线圈112隔开的线圈罩375，线圈112容放在线圈罩375中，再固定在子电路板101上。线圈罩375与上述第二气流通道连接后成为第二气流通道的一部分，使线圈112置于该第二气流通道之中而受到冷却。
[0103]该变频器的散热器202的背板上对应于隔热构件224的位置设有隔热膜(未图示)，并且散热器202和隔热构件224之间相隔预定的距离。在散热器202的两端分别设有进气孔204a和出气孔204b，通过该进气孔204a将来自风扇201的气流引入散热器202和隔热构件224之间的空间，并且通过出气孔204b排出变频器。因此形成散热器202和隔热构件224之间的空间的冷却风道，来防止散热器的热量散发到电路板上。
[0104]本发明的变频器的隔离和冷却装置不仅可以适用于变频器的隔离和冷却，而且也适用于发热元件为两个或两个以上的任何电子装置。
[0105]本发明的优选实施例可以与本发明的另一个实施例和选择性实施例中的任意一个进行组合而形成本发明新的实施例，均属本发明的范围。
[0106]本发明所属【技术领域】中的普通技术人员，在不脱离本发明精神和范围的情况下，可作各种的改变和替换。因此，本发明的保护范围当以权利要求及其等同特征所界定者为准。
【权利要求】
1.一种电子装置，包括: 电路板，该电路板上安装有至少一个第一发热元件及至少一个电容器； 安装在所述电路板上的线圈； 与所述第一发热元件相连接的散热器； 及朝向所述散热器的风扇； 气流导引构件，所述气流导引构件设置在所述散热器与所述风扇之间；所述气流导引构件将来自所述风扇的气流分别导向所述散热器和所述至少一个电容器及所述线圈； 分隔构件，所述分隔构件将所述至少一个电容器的至少一部分及所述线圈的至少一部分与所述电路板及所述子电路板密闭地分隔开来； 所述散热器限定第一气流通道； 所述分隔构件限定第二气流通道，所述至少一个电容器的主体部分及所述线圈的至少一部分位于该第二气流通道中，从而，导向所述至少一个电容器和所述线圈的气流沿该第二气流通道穿过，以冷却所述至少一个电容器和所述线圈； 所述气流导引构件与所述分隔构件由绝缘材料一体形成。
2.如权利要求1所述的电子装置，其中所述分隔构件形成有对应于所述至少一个电容器的电容器开口，所述至少一个电容器的至少一部分通过所述电容器开口凸伸到所述第二气流通道中。
3.如权利要求1所述的电子装置，其中所述线圈容放在线圈罩中，所述线圈罩内腔形成所述第二气流通道的一部分。
4.如权利要求3所述的电子装置，其中所述分隔构件在对应于所述线圈的侧壁上形成有线圈开口，所述线圈开口的形状和大小对应于所述线圈罩开放端的形状和大小，使得所述线圈罩与所述线圈开口密封连接。
5.如权利要求1所述的电子装置，其中所述电路板上安装有子电路板，所述线圈安装在所述子电路板上。
6.如权利要求1所述的电子装置，其中所述气流导引构件与所述第二气流通道构造成流线形，以消除涡流。
7.如权利要求1所述的电子装置，其中所述第二气流通道具有邻近所述气流导引构件的进气孔和将气流引向电子装置外部的出气孔，通过所述气流导引构件分配给所述至少一个电容器及所述线圈的气流经由所述进气孔流向所述至少一个电容器及所述线圈，并由所述出气孔排出所述电子装置。
8.如权利要求1所述的电子装置，其中还包括所述至少一个第一发热元件的支架。
9.如权利要求8所述的电子装置，其中还包括隔热构件，其将所述散热器与该电路板隔开。
10.如权利要求9所述的电子装置，其中所述隔热构件与该散热器的背板平行设置，并相隔预定的距离。
11.如权利要求10所述的电子装置，其中所述散热器的背板在对应于该隔热构件的面上设置有隔热膜。
12.如权利要求9所述的电子装置，其中所述气流导引构件、所述分隔构件、所述隔热构件和所述支架由相同的绝缘材料一体形成。
13.如权利要求1所述的电子装置，其中所述散热器是鳍状的，并包括多片大致平行延伸的鳍板，以在各个鳍板之间限定第一气流通道，该第一气流通道包括邻近所述风扇的进气端和将气流弓I出到该电子装置外部的出气端。
14.如权利要求13所述的电子装置，其中所述风扇与所述进气端之间隔开预定的间隙，以减小风阻；所述气流导引构件设置在所述间隙处。
15.如权利要求10所述的电子装置，其中所述散热器在其进气端的背板上设置有进气孔，并在其出气端的背板上设置有出气孔，从而使所述散热器和所述隔热构件之间的空间形成气流通道。
16.如权利要求1所述的电子装置，其中还包括与所述分隔构件相配合的金属片，其一方面作为防电磁元件，另一方面与所述分隔构件限定第二气流通道。
17.如权利要求1所述的电子装置，其中还包括设置在所述风扇和所述散热器之间的导流栅，该导流栅导引来自该风扇的气流吹向所述散热器，并且分配该气流使其更多地通过所述第一气流通道中与该至少一个第一发热元件对应的区域。
18.如权利要求1所述的电子装置，其中所述散热器由铝挤压成型。
19.如权利要求1至18的任意一项所述的电子装置，其中该电子装置是电动机驱动用的变频器，所述至少一个第一发热元件包括至少一个绝缘栅双极晶体管或者金属氧化物半导体场效应晶体管。
【文档编号】H05K7/20GK104242781SQ201410245143
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2006年12月11日 优先权日:2006年12月11日
【发明者】郑里 申请人:丹佛斯传动有限公司