电子装置及电动机变频器的制作方法

专利名称：电子装置及电动机变频器的制作方法
技术领域：
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P争低温升，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：
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。
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。
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。
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。
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踏4反上的其他元件之间进行热绝纟彖，从而^是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
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。 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。
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。
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引出到该电子装置外部的出气端。
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。
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。
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^f兹元件，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。
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。
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，还可以包括线圏。
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踏板。
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1GBT模块的侧壁板。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 气端的背板与所速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。
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 1GBT模块对应的区域。
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。


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
图1为现有技术非密封式强制冷却变频器的示意图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3表示根据本发明第一实施例的电子装置的示意图4表示本发明第一实施例的变频器的分解透视图5表示本发明第一实施例的变频器的组装图6表示根据本发明第二实施例的电子装置的示意图7A是本发明第三实施例的变频器支架的下视图7B是本发明第三实施例的变频器支架的上视图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8B为本发明第四实施例的变频器的侧视图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10A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；和图10B为图10A的倒置后视分解透视图。
具体实施例方式
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。
〈第一实施例〉
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1GBT，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llla、lllb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。
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lla、 lllb 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llla、 lllb及线圏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llla、 111b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llla、 lllb及线圈112的气流经由进气孔212a流向电容器 llla、 111b及线圈112,并由出气孔212b排出电子装置。
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可有效地減小来自风扇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。
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。
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元件；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。
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IIO和至少一个第二发热元 件llla、 lllb和112产生热量所需的风量。
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llla、 lllb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，从而消除电磁千扰。
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。
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。
参见图4,第二气流通道210在对应于如电容器llla和lllb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 Ula和lllb的截面的形状和大小，以便电容器llla和lllb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llla和lllb的一部分，其高度优选大于或至 少等于电容器llla和lllb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llla和lllb高度的50%,并且使第二气流通道210的 顶面和电容器llla和lllb的顶面"i殳置成在相同的平面上，以保i正电容器llla 和lllb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llla和lllb装配到开口 221a和230a中后，下体220和电容器llla和 nib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llla和lllb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llla和lllb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llla和lllb与上表面产生短路。电容器llla和lllb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llla和lllb对 应位置开口。甚至电容器llla和lllb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。
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。线圏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圏罩。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，例如线圏112可以从子电路板101突出到第二气流通道210中， 而减少线圏罩375件等，并且线圈112也可以设置在电路板IOO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。
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。
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21 la和21 lc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。
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，从而减少气体璇涡 所造成的能量损耗。
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llla和lllb。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211 b和侧导引构件211 a和211 c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。
如图5所示，第一气流通道240为由散热器202和外壳(未示出)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4舌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。
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。
〈第二实施例〉
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。
图6表示根据本发明第二实施例的电子装置的示意图。
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llla和lllb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IOO和101上的其他元件的污染和由此造成
的短路事故。
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。
〈第三实施例〉
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。
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。
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IOO上，从而进一步保 护电路板100。
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。
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IIO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 IIO的方型截面，但本发明不限于此，也可具有圓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IIO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IOO上的其他元件， 特别是对热^: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IIO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，即对应于对热敏感 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 一体形成。
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。
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。
〈第四实施例〉
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。
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。
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IOO。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。
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。
〈第五实施例〉
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。
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。 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21 la、 211b 和21 lc —体形成。
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。 〈第六实施例〉
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。
图10A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10B 为图IOA的倒置后视分解透视图。
参照图IOA和图IOB，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圏112,子电路板101与 电路板IOO基本上垂直设置；散热器202,其设置在IGBT模块IIO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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
2、 如权利要求1所述的电子装置，还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。
3、 如权利要求2所述的电子装置，还包括所述至少一个第一发热元件 的支架。
4、 如权利要求3所述的电子装置，还包括隔热构件，其将所述散热器 与该电路板隔开。
5、 如权利要求4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。
6、 如权利要求5所述的电子装置，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。
7、 如权利要求6所述的电子装置，所述隔热膜包括绝缘材料。
8、 如权利要求2所述的电子装置，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。
9、 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。
10、 如权利要求8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。
11、 如权利要求2所述的电子装置，其中所述分隔构件由绝缘材料形成。
12、 如权利要求2所述的电子装置，其中所述气流导引构件与所述分隔构件由相同的绝缘材料一体形成。
13、 如权利要求3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。
14、 如权利要求11所述的电子装置，其中在该分隔构件上还设有导电 构件，以消除电磁干扰。
15、 如权利要求14所述的电子装置，其中所述导电构件是由不同于散 热器的金属材料形成。
16、 如权利要求15所述的电子装置，其中所述导电构件是在形成在所 述分隔构件的至少一部分上的导电膜层。
17、 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引出到该电子装置外部的出气端。
18、 如权利要求17所述的电子装置，其中所述风扇与所述进气端之间 隔开预定的距离，以减小风阻。
19、 如权利要求5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。
20、 如权利要求5所述的电子装置，其中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，并在其出气端的背板与所述隔热构件之 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。
21、 如权利要求2所述的电子装置，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。
22、 如权利要求21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。
23、 如权利要求1所述的电子装置，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。
24、 如权利要求1至23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，所述至少 一个第二发热元件包括至少 一个电容器。
25、 如权利要求24所述的电子装置，其中所述至少一个第一发热元件 还包括金属氧化物半导体场效应晶体管；而所述至少一个第二发热元件还包 括线圈。
26、 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绝缘栅双极晶体管模块和至少一 个次发热元件，该次发热元件的主体部分从该电路板突伸； 散热器，其可与该绝缘栅双极晶体管模块热接触，和 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。
27、 如权利要求26所述的电动机驱动变频器，还包括所述绝缘栅双极 晶体管模块的支架，该支架具有围绕该绝缘栅双极晶体管模块的侧壁板。
28、 如权利要求27所述的电动机驱动变频器，还包括隔热构件，其将 所述散热器与该电路板隔开。
29、 如权利要求28所述的电动机驱动变频器，所述隔热构件与所述散 热器的背板平行设置，并相隔预定的距离。
30、 如权利要求28所述的电动机驱动变频器，所述散热器的背板上设 置有隔热膜。
31、 如权利要求30所述的电动机驱动变频器，所述隔热膜包括绝缘材料。
32、 如权利要求26所述的电动机驱动变频器，其中该散热器限定第一 气流通道，而该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。
33、 如权利要求32所述的电动机驱动变频器，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。
34、 如权利要求26所述的电动机驱动变频器，其中所述气流导引构件 和分隔构件由绝缘材料形成，并且一体成型。
35、 如权利要求26所述的电动机驱动变频器，还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。
36、 如权利要求26所述的电动机驱动变频器，其中所述绝缘栅双极晶 体管模块包括至少一个绝缘栅双极晶体管，所述至少一个次发热元件包括至 少一个电容器。
37、 如权利要求26所述的电动机驱动变频器，其中所述绝缘栅双极晶 体管模块包括至少一个绝缘栅双极晶体管和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包括至少一个电容器和线圈。
38、 如权利要求35至37的任意一项所述的电动机驱动变频器，其中该 金属片上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。
39、 如权利要求26所述的电动机驱动变频器，其中该散热器由铝挤压 成型。
40、 如权利要求26所述的电动机驱动变频器，其中该散热器由铝铸造成型。
41、 如权利要求40所述的电动机驱动变频器，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。
42、 如权利要求29所述的电动机驱动变频器，其中所述散热器在其进 气端的背板上设置有进气孔，并且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。
43、 如权利要求29所述的电动机驱动变频器，其中所述散热器的进气 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。
44、 如权利要求26至43的任一项所述的电动机驱动变频器，还包括设 置在所述风扇和所述散热器上与所述绝缘栅双极晶体管模块对应的区域之 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由散热器的鳍板限定的第一气流通道中的与该绝缘栅 双极晶体管模块对应的区域。
45、 如权利要求40所述的电动机驱动变频器，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。
46、 如权利要求26至31的任一项所述的电动机驱动变频器，还包括 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；导流栅，其设置在所述风扇和所述散热器上与所述绝缘栅双极晶体管模 块对应的区域之间，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由散热器的鳍板限定的第 一气流通道中的与该 绝缘栅双极晶体管模块对应的区域。
全文摘要
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。
文档编号H02P27/04GK101202529SQ20061016594
公开日2008年6月18日 申请日期2006年12月11日 优先权日2006年12月11日
发明者里 郑 申请人:丹佛斯传动有限公司