一体化四象限变频器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种一体化四象限变频器。该一体化四象限变频器包括变压器(7)、功率单元(3)、控制器(2)以及电感器(4)，所述一体化四象限变频器还包括柜体(1)，所述变压器(7)、功率单元(3)、控制器(2)以及电感器(4)均位于所述柜体(1)中，并通过设置在所述柜体(1)中的分隔板相互隔开。本实用新型通过将变压器、功率单元、控制器以及电感器布置在同一个柜体中，减小了四象限变频器的体积和占地面积，解决了分离机柜复杂的组装布线问题。
【专利说明】-体化四象限变频器
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及中压变频器【技术领域】，尤其涉及一种一体化四象限变频器。
【背景技术】
[0002] 四象限中压变频器一般用于对位能性负载或制动要求高的场合。四象限中压变频 器利用电力电子器件的通断作用将工频电源转换成为另一种频率的电能，并直接供给中压 电机使用。四象限中压变频器可以实现能量的正向流动，即从电网流动到负载；也可以实现 能量的反向流动，即从负载流动到电网。
[0003] 四象限变频器需要在模块输入前端增加电感器，电感器的主要功能是电流滤波。 由于电感器的尺寸较大，数量较多，所以变频器需要较大的柜体体积。且目前市场上的许多 中压变频器由多个独立的柜体组成，占地面积大，在包装、运输过程中往往需要拆线分柜， 到现场安装时再拼柜接线，增加了装卸工作量。 实用新型内容
[0004] 鉴于上述缺陷，本实用新型提供了一种可以减少四象限变频器柜的占地面积和体 积的一体化四象限变频器。
[0005] 本实用新型提供一种一体化四象限变频器，包括变压器、功率单元、控制器以及电 感器，所述一体化四象限变频器还包括柜体，所述变压器、功率单元、控制器以及电感器均 位于所述柜体中，并通过设置在所述柜体中的分隔板相互隔开。
[0006] 上述的一体化四象限变频器中，所述柜体底座和安装在所述底座上的框架，所述 分隔板包括与所述框架的横截面垂直设置的一对第一分隔板和与所述框架的横截面平行 设置的第二分隔板；
[0007] 所述一对第一分隔板和第二分隔板将所述柜体分隔成相互独立的用于容纳所述 功率单元的功率柜、用于容纳所述变压器的变压器柜、用于容纳所述控制器的控制柜以及 用于容纳所述电感器的电感柜。
[0008] 上述的一体化四象限变频器中，所述功率柜与所述变压器柜并列设置在所述柜体 的前、后侧并由所述第二分隔板隔开，所述控制柜与所述电感柜背向设置在所述柜体的左、 右侧，并分别由一对所述第一分隔板与所述功率柜和变压器柜相隔开。
[0009] 上述的一体化四象限变频器中，所述一体化四象限变频器还包括所述一体化四象 限变频器还包括用于对所述变压器散热的第一风机，所述变压器柜的顶部开设有用于安装 所述第一风机的第一安装孔。
[0010] 上述的一体化四象限变频器中，所述柜体包括用于密闭所述功率柜的功率单元柜 门，所述功率单元柜门上开设有第一进风口，所述第二分隔板上开设有与所述第一进风口 对应的第一通风孔，所述第一通风孔、第一进风口以及第一安装孔构成用于对所述功率单 元散热的第一散热风道。
[0011] 上述的一体化四象限变频器中，所述功率单元为多个，所述多个功率单元在所述 功率柜中沿垂直所述底座的方向分层设置，每相邻两层所述功率单元之间通过第一风隔板 相隔开，所述多个功率单元均位于所述第一散热风道中。
[0012] 上述的一体化四象限变频器中，所述柜体还包括用于密闭所述变压器柜的变压器 柜门，所述变压器柜门上开设有第二进风口；所述第二进风口、第一安装孔构成用于对所述 变压器散热的第三散热风道，所述第三散热风道与所述第一散热风道通过所述第一通风孔 相连通。
[0013] 上述的一体化四象限变频器中，所述变压器柜中水平设置有第二风隔板，所述第 二风隔板用于使每个所述第二进风口和第一通风孔流入的空气经所述变压器后流动至所 述第一风机。
[0014] 上述的一体化四象限变频器中，所述一体化四象限变频器还包括用于对所述电感 器散热的第二风机，所述电感柜的顶部开设有用于安装所述第二风机的第二安装孔；
[0015] 所述柜体还包括用于密闭所述电感柜的电感器柜门，所述电感器柜门上开设有第 三进风口，所述第三进风口与所述第二安装孔构成用于对所述电感器进行散热的第二散热 风道；
[0016] 所述第二散热风道与所述第一散热风道和第三散热风道相隔开。
[0017] 上述的一体化四象限变频器中，所述电感器包括多层电感器单元，所述多层电感 器单元沿垂直所述底座的方向分层设置在所述电感柜中，每相邻两层所述电感器单元之间 通过第三风隔板相隔开，且所述多层电感器单元均位于所述第二散热风道中。
[0018] 实施本实用新型的有益效果在于：本实用新型通过将变压器、功率单元、控制器以 及电感器布置在同一个柜体中，减小了四象限变频器的体积和占地面积，解决了分离机柜 复杂的组装布线问题。同时，变压器、功率单元的散热风道相连通，但均与电感器的散热风 道相隔开，从而避免了相互之间散热时产生影响，提高了散热效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
[0020] 图1为本发明较佳实施例提供的一体化四象限变频器的透视图；
[0021] 图2为图1的反方向的透视图；
[0022] 图3为图1中功率柜及变压器柜的侧视图；
[0023] 图4为图1中电感柜的爆炸图；
[0024] 图5为图4中电感柜（去掉电感器柜门）的透视图。
【具体实施方式】
[0025] 本说明书中的水平方向为图1所示的X方向，纵向为图1所示的Y方向，坚向为图 1所示的Z方向；前、后、左、右分别为图1所示的立体图的前、后、左、右方向。
[0026] 参考图1至图5,该一体化四象限变频器包括柜体1、控制器2、功率单元3、电感器 4、变压器7、第一风机5、第二风机6以及分隔板。控制器2、功率单元3、电感器4、变压器7 均容纳在柜体1中，并由分隔板相互隔开。第一风机5、第二风机6均设置在柜体1的顶部， 用于对变压器7、功率单元3以及电感器4进行散热。通过将变压器7、功率单元3、控制器 2以及电感器4布置在同一个柜体1中，减小了四象限变频器的体积和占地面积，解决了分 离机柜复杂的组装布线问题。
[0027] 柜体1大致呈长方体形，包括底座111、框架112、变压器柜门114、功率单元柜门 120、电感器柜门、控制器柜门（未示出）、侧板（未示出）和柜顶113。分隔板包括安装在 底座111的上方并位于柜体1左、右两侧，且与框架112中沿水平方向的横截面相垂直的一 对第一分隔板（未标号）和安装在底座111的上方并位于柜体1中间，且与框架112中沿 水平方向的横截面相平行的第二分隔板117。一对第一分隔板和第二分隔板117将柜体1 分隔成完全独立的用于容纳功率单元3的功率柜12、用于容纳变压器7的变压器柜14、用 于容纳控制器2的控制柜11以及用于容纳电感器4的电感柜13。在本实施例中，功率柜 12和变压器柜14并列设置在柜体1的前、后侧，控制柜11和电感柜13背向设置在柜体1 的左、右两侧。在其他的实施例中，功率柜12、变压器柜14、控制柜11和电感柜13的位置 可以互换。
[0028] 控制器2、功率单元3、电感器4和变压器7均位于底座111的上方，底座111用于 对整个四象限变频器起支撑作用，并且使得叉车能方便地移动四象限变频器。框架112位 于底座111的上方且呈长方体状，在框架112的左右两个侧面以及左后侧面上都具有侧板。 在框架112的最上面具有柜顶113,柜顶113可以为盖设在框架112顶部的整块平板或者 由多块平板拼接而成，柜顶113的上面具有第一风机5和第二风机6。具体地，变压器柜14 的顶部开设有第一安装孔，用于安装第一风机5。电感柜13的顶部开设有第二安装孔500， 用于安装第二风机6。控制器2的前侧具有用于密封控制柜11的控制器柜门，功率单元3 的前侧具有用于密封功率柜12的功率单元柜门120,变压器7的后侧具有用于密封变压器 柜14的变压器柜门114。用于密封电感柜13的电感器柜门包括电感器前柜门121和电感 器后柜门122,电感器4的前后两侧分别具有电感器前柜门121和电感器后柜门122。
[0029] 右侧底座111、右侧框架112、右侧柜顶113、右侧板、右侧第一分隔板以及电感器 前柜门121、电感器后柜门122构成了密封的电感柜13。
[0030] 变压器柜门114、后侧柜顶113、后侧框架112、后侧底座111、第二分隔板117以及 位于左、右两侧的一对第一分隔板构成了密封的变压器柜14。
[0031] 功率单元柜门120、前侧柜顶113、前侧框架112、前侧底座111、第二分隔板117、以 及位于左、右两侧的一对第一分隔板构成了密封的功率柜12。
[0032] 控制器柜门、左侧板、左侧第一分隔板、左后侧板、左侧框架112、左侧柜顶113以 及左侧底座111构成了密封的控制柜11。
[0033] 第一风机5安装在变压器柜14对应的柜顶113上，用于对变压器7进行散热。第 二风机6安装在电感柜13对应的柜顶113上，用于对电感器4进行散热。在本实施例中， 为了能够充分地对变压器7和功率单元3进行散热，则设置两个或更多个第一风机5。
[0034] 功率单元3位于变压器7的前侧。功率单元3与变压器7之间设有第二分隔板 117。图3仅示出了 3个功率单元3,沿垂直底座111的方向分成3层设置在功率柜12中， 相邻的两层之间设置有第一风隔板118。在其他的实施例中，功率单元3的数量可以根据所 需要的输出功率的大小调节。第一风隔板118水平设置，并与功率柜12的左、右、前、后侧 紧密连接，从而将功率柜12分隔成相互独立的三个容纳区以便分别容纳单层功率单元3。 功率单元柜门120上与每层功率单元3水平对应的位置处均设有第一通风窗300 (即第一 进风口），同时第二分隔板117上与每层功率单元3水平对应的位置处开设有第一通风孔， 第一通风孔与变压器柜14相连通，进而与第一风机5相连通。第一通风窗300、第一通风孔 以及第一安装孔构成了第一散热风道，用于对功率单元3进行散热。
[0035] 当第一风机5工作时，外界的冷空气经第一通风窗300进入功率柜12中并对功率 单元3进行散热，之后进入变压器柜14中对变压器7进行散热，散热后的热空气经第一风 机5排出（具体空气按图示箭头方向流动）。本领域技术人员应该了解，第一通风窗300、 第一通风孔的数量、大小和形状可以是任意可选方案的数量、大小和形状。此外，第一通风 窗300上还可以带有滤网，从而防止灰尘或杂物进入功率单元3中，对其造成污染。
[0036] 变压器7位于功率单元3的后侧，并通过第二分隔板117与功率单元3相隔开。变 压器7包括铁芯71以及包覆在铁芯71外部的线圈72。铁芯71的轴线垂直于水平方向。 变压器柜14中水平设置有第二风隔板115,第二风隔板115与变压器柜14的左、右、后侧 紧密连接，并与前侧（即第二分隔板117)之间形成间隙。第二风隔板115中开设有用于安 装变压器7的第三安装孔。具体地，变压器7插置在第三安装孔中以固定。本实施例中，第 二风隔板115的数量为两个，相互平行设置且间隔设置在变压器柜14中。变压器柜门114 的底部开设有第二通风窗200 (即第二进风口）。第二通风窗200的数量、大小和形状可以 是任意可选方案的数量、大小和形状。此外，第二通风窗200上还可以带有滤网，从而防止 灰尘或杂物进入变压器7中，对其造成污染。变压器柜14中还设置有导向板116。导向板 116设置在变压器7与第二分隔板117之间，且位于最下层功率单元3对应的第一通风孔的 上方，用于将从最下层功率单元3流出的空气引导至变压器7的底部，从而进一步加强对变 压器7的散热。第二风隔板115用于使第二进风口以及第一通风孔流入的空气经变压器7 后流动至第一风机5。
[0037] 当第一风机5工作时，外界的冷空气经第一通风窗300、第二通风窗200分别进入 功率柜12、变压器柜14中，并对功率单元3、变压器7进行散热，对功率单元3散热后的空 气通过第一通风孔进入变压器柜14中，由于第二风隔板115以及导向板116的阻挡作用， 从第二通风窗200和功率单元3中流入的空气均从铁芯71与线圈72之间的间隙以及线圈 72与第二风隔板115之间的间隙中流出，后通过柜顶113上方的第一安装孔后再经第一风 机5排出（具体空气按图示箭头方向流动）。此时，第二通风窗200和第一安装孔构成了变 压器7的第三散热风道，且该第三散热风道与第一散热风道相连通。在本实施例中，功率单 元3和变压器7共用同一风机，从而节省了风机的数量。
[0038] 电感器4容纳在电感柜13中。电感柜13对应的柜顶113上开设有第二安装孔 500,用于安装第二风机6。第二风机6用于对电感器4进行散热。
[0039] 图4和图5示出了 24个电感器单元，分成3层，沿垂直底座111的方向设置在电 感柜13中，每层8个电感器单元。可以理解的是，电感器单元的数量可以根据电流滤波的 需求来调节。电感柜13中设置有用于安装每层电感器单元的安装架，安装架沿柜体1的纵 向延伸至电感柜13的前、后两侧并通过固定件固定至左、右两侧的框架112上。每个安装 架包括一对相对且间隔设置的纵梁123,每个纵梁123呈U型截面，其U型开口处相对设置。 每个纵梁123的侧壁上间隔设置有多个承载台125,用于固定电感器单元。每个电感器单元 横跨并固定在相对设置在一对纵梁123上的一对承载台125上。电感柜13中还设置有第三 风隔板124,第三风隔板124设置在一对纵梁123底部之间，用于将纵梁123底部之间的间 隙密封。第三风隔板124沿纵向延伸，与纵梁123沿纵向的长度相同。第三风隔板124与 一对纵梁123以及横跨在纵梁123上的多个电感器单元构成流动通道。电感器前柜门121、 电感器后柜门122上与每层电感器单元水平对应的位置上分别开设有第三通风窗400 (即 第三进风口）和第四通风窗600。第三通风窗400、第四通风窗600均与流动通道相连通。 在其他的实施例中，也可以不开设第四通风窗600。
[0040] 当第二风机6工作时，外界的冷空气经第三通风窗400、第四通风窗600进入电感 柜13中，后经每层流动通道向上流入电感器单元从而对每个电感器单元进行散热，散热后 的热空气经电感器单元的左、右两侧流动至第二安装孔500中，并经第二风机6排出。此时， 第三通风窗400、第四通风窗600、流动通道、第二安装孔500构成了用于对电感器4散热的 第二散热风道。该第二散热风道独立于第一散热风道和第三散热风道。
[0041] 本实用新型通过将变压器、功率单元、控制器以及电感器布置在同一个柜体中，减 小了四象限变频器的体积和占地面积，解决了分离机柜复杂的组装布线问题。同时，变压 器、功率单元的散热风道相连通，但与电感器的散热风道相隔开，从而避免了相互之间散热 时产生影响，降低散热效率。
[0042] 应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换， 而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。
【权利要求】
1. 一种一体化四象限变频器，包括变压器（7)、功率单元（3)、控制器⑵以及电感 器（4)，其特征在于，所述一体化四象限变频器还包括柜体（1)，所述变压器（7)、功率单元 (3)、控制器（2)以及电感器（4)均位于所述柜体（1)中，并通过设置在所述柜体（1)中的 分隔板相互隔开。
2. 根据权利要求1所述的一体化四象限变频器，其特征在于，所述柜体（1)包括底 座（111)和安装在所述底座（111)上的框架（112)，所述分隔板包括与所述框架（112)的 横截面垂直设置的一对第一分隔板和与所述框架（112)的横截面平行设置的第二分隔板 (117)； 所述一对第一分隔板和第二分隔板（117)将所述柜体（1)分隔成相互独立的用于容纳 所述功率单元（3)的功率柜（12)、用于容纳所述变压器（7)的变压器柜（14)、用于容纳所 述控制器（2)的控制柜（11)以及用于容纳所述电感器（4)的电感柜（13)。
3. 根据权利要求2所述的一体化四象限变频器，其特征在于，所述功率柜（12)与所述 变压器柜（14)并列设置在所述柜体（1)的前、后侧并由所述第二分隔板（117)隔开，所述 控制柜（11)与所述电感柜（13)背向设置在所述柜体（1)的左、右侧，并分别由一对所述第 一分隔板与所述功率柜（12)和变压器柜（14)相隔开。
4. 根据权利要求3所述的一体化四象限变频器，其特征在于，所述一体化四象限变频 器还包括用于对所述变压器（7)散热的第一风机（5)，所述变压器柜（14)的顶部开设有用 于安装所述第一风机（5)的第一安装孔。
5. 根据权利要求4所述的一体化四象限变频器，其特征在于，所述柜体（1)包括用于 密闭所述功率柜（12)的功率单元柜门（120)，所述功率单元柜门（120)上开设有第一进风 口，所述第二分隔板（117)上开设有与所述第一进风口对应的第一通风孔，所述第一通风 孔、第一进风口以及所述第一安装孔构成用于对所述功率单元（3)散热的第一散热风道。
6. 根据权利要求5所述的一体化四象限变频器，其特征在于，所述功率单元（3)为多 个，所述多个功率单元（3)在所述功率柜（12)中沿垂直所述底座（111)的方向分层设置， 每相邻两层所述功率单元（3)之间通过第一风隔板（118)相隔开，所述多个功率单元（3) 均位于所述第一散热风道中。
7. 根据权利要求6所述的一体化四象限变频器，其特征在于，所述柜体（1)还包括用于 密闭所述变压器柜（14)的变压器柜门（114)，所述变压器柜门（114)上开设有第二进风口， 所述第二进风口和第一安装孔构成用于对所述变压器（7)散热的第三散热风道；所述第三 散热风道与所述第一散热风道通过所述第一通风孔相连通。
8. 根据权利要求7所述的一体化四象限变频器，其特征在于，所述变压器柜（14)中水 平设置有第二风隔板（115)，所述第二风隔板（115)用于使所述第二进风口和第一通风孔 流入的空气经所述变压器（7)后流动至所述第一风机（5)。
9. 根据权利要求8所述的一体化四象限变频器，其特征在于，所述一体化四象限变频 器还包括用于对所述电感器（4)散热的第二风机（6)，所述电感柜（13)的顶部开设有用于 安装所述第二风机（6)的第二安装孔（500); 所述柜体（1)还包括用于密闭所述电感柜（13)的电感器柜门，所述电感器柜门上开设 有第三进风口，所述第三进风口与所述第二安装孔（500)构成用于对所述电感器（4)进行 散热的第二散热风道； 所述第二散热风道与所述第一散热风道和第三散热风道相隔开。
10.根据权利要求9所述的一体化四象限变频器，其特征在于，所述电感器（4)包括多 层电感器单元，所述多层电感器单元沿垂直所述底座（111)的方向分层设置在所述电感柜 (13)中，每相邻两层所述电感器单元之间通过第三风隔板（124)相隔开，且所述多层电感 器单元均位于所述第二散热风道中。
【文档编号】H05K7/20GK203896174SQ201420288679
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】王飞, 吴强, 王顺旗 申请人:艾默生网络能源有限公司