一种独立风道结构的变频器的制作方法

本实用新型属于变频器结构技术及制造领域，尤其涉及一种独立风道结构的变频器。

背景技术：

变频器(Variable-frequency Drive，VFD)，也称为变频驱动器或驱动控制器，或译作Inverter。变频器是可调速驱动系统的一种，是应用变频驱动技术改变交流电动机工作电压的频率和幅度，以平滑控制交流电动机速度及转矩。变频器的应用范围很广，从小型家电到大型的矿场研磨机及压缩机都有应用。使用变频器能显著提升能源效率，因此得到越来越广泛的应用，尤其在中国制造 2025的背景下，变频器势必会有更好的发展。

变频器的应用环境通常比较恶劣，在潮湿、灰尘的环境下，电路板易受到腐蚀或积尘造成短路等问题，因此保护电路板是变频器性能的一项重要指标。风道的设计及装配工艺便是其中的关键因素。

变频器中需要重点防护的是IGBT和高器件(如电容等)。

现有的技术方案中，IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体)的布局有两种：一种是IGBT贴在散热器的顶面，一种是IGBT贴在散热器的侧面。其中IGBT贴在散热器的顶面时，有如下问题点：1、固定IGBT和整流桥需要在PCB上开出螺丝孔，减小了PCB的面积，变相增大PCB的尺寸，进而影响整机尺寸；2、IGBT和整流桥放置集中，不利于整机散热。而当IGBT 贴在侧面时，如何做到与电容等高器件所在的风道隔离是行业的难题。

高器件的布局也有两种方案：一种是把高器件(如电容)锡焊在PCB顶面，其下用塑胶与风道隔离。此种方式防护效果较好，可以形成独立风道，但是会增加整机的高度(深度)尺寸，浪费材料和空间。

另一种是把高器件放在PCB底面，将器件置于风道中，采用挡风片隔离，此方式防护效果差，不能达到完全独立风道，在较为恶劣的环境仍然会有粉尘或水汽通过隔离间隙进入电路板上。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种独立风道结构的变频器，旨在解决现有的变频器结构在防护IGBT和高器件中无法保证风道独立的前提下节省整体的尺寸和空间的问题。

本实用新型是这样解决的：一种独立风道结构的变频器，包括底壳组件和可拆卸连接在所述底壳组件上的骨架件，所述骨架件上连接有散热器、PCB板、功率组件和单管IGBT模组，所述骨架件将所述底壳组件分割成多个独立的空间，且所述散热器位于一个单独的空间内，所述PCB板、所述功率组件和所述单管IGBT模组中的一个、两个或三个位于一个单独的空间内，所述底壳组件内还连接有风扇组件，所述风扇组件所在的空间与所述散热器所在的空间连通。

进一步地，所述骨架件包括相互连接的第一连接板和第二连接板，所述第一连接板和第二连接板呈T型连接，所述第一连接板盖设在所述底壳组件上，所述第二连接板竖直连接在所述底壳组件内并将所述底壳组件分为左腔体和右腔体。

进一步地，所述第二连接板两端分别向外延伸有第一延伸件和第二延伸件，所述底壳组件的内壁上对应所述第一延伸件设有第一滑槽，并对应所述第二延伸件设有第二滑槽，所述第二连接板的顶端还凸设有连接凸台，所述底壳组件底部对应所述连接凸台设有连接凹槽。

进一步地，所述功率组件包括连接在所述第一连接板上的制动单管、整流桥和电容件，所述制动单管和所述整流桥安装在所述第一连接板背离第二连接板的面上，所述电容件安装在所述第一连接板正对所述第二连接板的面上。

进一步地，所述散热器和所述电容件分别位于所述左腔体和所述右腔体内，且所述散热器连接在所述第二连接板上。

进一步地，所述第一连接板上设有容置所述制动单管的第一槽组件和容置所述整流桥的第二槽组件，所述第一槽组件和所述第二槽组件位于所述散热器的上方。

进一步地，所述PCB板连接在所述第一连接板上，所述制动单管和所述整流桥位于所述PCB板的下方，且所述制动单管和所述整流桥均电连接所述PCB 板。

进一步地，所述单管IGBT模组连接在所述第二连接板背离所述散热器的侧面上，所述单管IGBT模组包括多个可穿过所述第一连接板电连接在所述 PCB板上的管脚。

进一步地，所述散热器包括横板和与所述横板连接的竖板，以及连接在所述横板和所述竖板之间的多个散热翅片，多个所述散热翅片相互平行，且任一所述散热翅片与所述横板之间的夹角为30°-35°。

进一步地，所述横板连接所述第一连接板，所述竖板连接所述第二连接板，且所述竖板上端还垂直向外延伸有便于定位的定位台，所述第一连接板上对应所述定位台设有定位槽。

本实用新型提供的独立风道结构的变频器相对于现有的技术具有的技术效果为：通过将骨架件的设置，可以保证多个部件的定位连接，并且该骨架件将底壳组件分割成多个独立的空间，同时连接在骨架件上的散热器、PCB板、功率组件和单管IGBT模组分别位于不同的空间内，进而可以保证与风扇组件连通的散热组件与其他需要密封的部件隔开，这样便于底壳组件内空间的合理运用。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的变频器的底壳组件中盒体的结构立体图。

图2是本实用新型实施例提供的变频器的底壳组件中盒体的结构俯视图。

图3是本实用新型实施例提供的变频器中的散热器的结构图。

图4是本实用新型实施例提供的变频器中骨架件沿一个方向上的立体视图。

图5是本实用新型实施例提供的变频器中骨架件沿另一个一个方向上的立体视图。

图6是本实用新型实施例提供的变频器中骨架件的左视图。

图7是本实用新型实施例提供的装配工艺中散热器与骨架件的连接图。

图8是本实用新型实施例提供的装配工艺中继续往骨架件上装配制动单管和整流器的连接图。

图9是本实用新型实施例提供的装配工艺中继续往骨架件上装配PCB板的连接图。

图10是本实用新型实施例提供的装配工艺中继续往骨架件上装配单管 IGBT模组的连接图。

图11是本实用新型实施例提供的装配工艺中继续往骨架件上装配电容件的连接图。

图12是本实用新型实施例提供的装配工艺中将骨架件与底壳组件装配的连接图

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

还需要说明的是，本实用新型实施例中的左、右、上、下等方位用语，仅是互为相对概念或是以产品的正常使用状态为参考的，而不应该认为是具有限制性的。

请参照附图1至图12所示，在本实用新型实施例中，提供一种独立风道结构的变频器，包括底壳组件10和可拆卸连接在该底壳组件10上的骨架件30，该骨架件30上连接有散热器20、PCB板70、功率组件和单管IGBT模组80，该骨架件30连接在底壳组件10内后将该底壳组件10分割成多个独立的空间，并且该散热器20、该PCB板70和该功率组件及该单管IGBT模组80位于不同的空间内，尤其是散热器20与其他不与外界接触的PCB板70、功率组件和单管IGBT模组80位于不同的空间内，该底壳组件10内还连接有风扇组件108，该风扇组件108所在的空间与该散热器20所在的空间连通；也即该散热器20 通过风扇组件108进行强制换热，其他部件进行自然散热，这样设计可以保证换热风道的独立，同时骨架件30本身的结构特性使得底壳组件10的空间合理利用。

以上设计的独立风道结构的变频器，通过将骨架件30的设置，可以保证多个部件的定位连接，并且该骨架件30将底壳组件10分割成多个独立的空间，同时连接在骨架件30上的散热器20、PCB板70、功率组件和单管IGBT模组 80分别位于不同的空间内，进而可以保证与风扇组件108连通的散热组件与其他需要密封的部件隔开，这样便于底壳组件10内空间的合理运用。

在本实施例中，如图1和图2所示，该底壳组件10包括上端开口的盒体 101，该盒体101内空间被骨架件30分为第一腔体1011、第二腔体1012和第三腔体1013，其中第一腔体1011为风扇组件108的连接腔，该第二腔体1012 用于将散热器20与其他用电部件隔开，并且该第一腔体1011和第二腔体1012 连通，该第三腔体1013用于连接尺寸较大的部件，如电容件90等。

如图1和图12所示，该第一腔体1011的底壁上凸设有多个用于定位连接风扇组件108的火箭头结构1083，同时第一腔体1011的侧壁上设有用于安放风扇转接线的卡槽结构1085，此外在第一腔体1011的侧壁上还设有用于实现风扇组件108完全和稳定固定的定位筋1084，该风扇组件108包括连接在第一腔体1011内的风扇电机1081和盖设在该第一腔体1011断面上的风扇盖1082。

此外，如图1所示，该第二腔体1012的腔体壁上还设有与散热器20和风扇组件108配合的第一散热栅格105，该第三腔体1013上设有便于电容件90 等高部件自然散热的第二散热栅格106

具体地，如图4至图6所示，在本实用新型实施例中，该骨架件30包括相互连接的第一连接板301和第二连接板302，该第一连接板301和第二连接板 302呈T型连接，其中第一连接板301呈水平设置，该第二连接板302呈竖直设置，该骨架件30连接在底壳组件10上时，该第一连接板301盖设在该底壳组件10上，同时该第二连接板302竖直连接在该底壳组件10内并将该底壳组件10分为左腔体和右腔体，该左腔体对应上述的第二腔体1012，该右腔体对应上述的第三腔体1013。

在本实施例中，该第一连接板301盖设在盒体101的开口上，并且该第一连接板301上设有卡扣件303，该盒体101的盒体101壁上对应该卡扣件303 设有卡槽107，通过卡扣件303和卡槽107的配合完成骨架件30与底壳组件10 的连接。

该第二连接板302竖直连接在盒体101内，并形成第二腔体1012和第三腔体1013的一个共同腔壁

在本实用新型实施例中，如图4所示，该第二连接板302两端分别向外延伸有第一延伸件3021和第二延伸件3022，该第一延伸件3021和第二延伸件 3022均优选为沿其对应的端面垂直向外延伸，该底壳组件10的内壁上对应该第一延伸件3021设有第一滑槽103，并对应该第二延伸件3022设有第二滑槽 104，同时在该第二连接板302的顶端还凸设有连接凸台3023，该顶端尤指背离第一连接板301的末端，该底壳组件10底部对应该连接凸台3023设有连接凹槽102。

在本实施例中，该第一延伸件3021和第一滑槽103过渡配合，该第二延伸件3022和第二滑槽104过渡配合，该连接凸台3023和连接凹槽102过渡配合；经过上述几个部件的过渡配合，使得第二腔体1012和第三腔体1013经第二连接板302完全隔开，进而避免了风扇组件108将空气中的水分和灰尘吹入到第三腔体1013内，从而实现了风道的完全独立。

具体地，如图8所示，在本实用新型实施例中，该功率组件包括连接在该第一连接板301上的制动单管40、整流桥50和电容件90，该制动单管40和该整流桥50安装在该第一连接板301背离第二连接板302的面上，该电容件90 安装在该第一连接板301正对该第二连接板302的面上。

在本实施例中，该第一连接板301正对第二连接板302的面为第一背面，与第一背面相对应的为第一正面，该制动单管40和该整流桥50连接在第一正面上，该电容件90的连接在该第一背面上；并且对应的该散热器20连接在第二腔体1012，也即左腔体内，该电容件90连接在第三腔体1013，也即右腔体内。

在本实施例中，如图3所示，该散热器20优选包括横板201和竖板202，该横板201和竖板202呈“L”型连接，并且该横板201和竖板202之间还设有散热翅片203，多条散热翅片203相互平行，并且任一散热翅片203与横板 201之间的夹角优选为30°-35°，本实施例中优选为32°，这样设计在保证横板201和竖板202之间有最多的翅片，散热表面积最大的同时，避免了翅片过长带来的模具内应力大的问题，方便散热器20的挤出成型。

在本实施例，该竖板202贴合连接在第二连接板302上，该横板201上端面抵接在第一连接板301的下表面上，并且该竖板202上端还垂直向外延伸有定位台204，该第一连接板301上对应该定位台204设有定位槽3015，该定位台204设置既用作散热器20与骨架件30装配时的定位，又可以避免横板201 和竖板202过渡处的尖角在热处理时变形、开裂。

具体地，如图8所示，在本实用新型实施例中，该第一连接板301上设有容置该制动单管40的第一槽组件3011和容置该整流桥50的第二槽组件3012，该第一槽组件3011和该第二槽组件3012位于该散热器20的上方。

在本实施例中，如图8所示，该制动单管40包括单管本体401和连接在单管本体401上的第一管脚402，该第一管脚402数量优选为三个，该第一槽组件3011包括第一通槽30111和连接在第一通槽30111的一端并用于保护第一管脚402，同时防止第一管脚402安装时歪斜及增强各相位之间的电气隔离的第一保护槽30112，该单管本体401通过第一通槽30111连接在散热器20的横板 201上，与此同时，该第一通槽30111的槽壁上还设有用于应对单管本体401 尺寸公差带来安装松动问题的第一定位片。

在本实施例中，如图8所示，该整流桥50包括整流本体和连接在整流本体 501上的第二管脚502，该第二管脚502的数量优选为四个，该第二槽组件3012 包括第二通槽和连接在第二通槽的一端并用于保护第二管脚502，同时防止第二管脚502安装时歪斜及增强各相位之间的电气隔离的第二保护槽，该整流本体501通过第二通槽连接在散热器20的横板201上，与此同时，该第二通槽的槽壁上还设有用于应对整流本体501尺寸公差带来安装松动问题的第二定位片。

在本实施例中，如图8所示，该第一连接板301的第一正面上还设置有用于安装感温探头60的异形通孔3013和连接在异形通孔3013的孔壁上并用于固定感温探头60连接线的卡扣3014。

在本实施例中，该第一管脚402和第二管脚502均竖直向上。

具体地，如图9所示，在本实用新型实施例中，该PCB板70连接在该第一连接板301上，该制动单管40和该整流桥50位于该PCB板70的下方，且该制动单管40和该整流桥50均电连接该PCB板70。

在本实施例中，该PCB板70通过螺钉固定连接在第一连接板301上，并且该PCB板70上设有可供第一管脚402和第二管脚502穿过的第一管孔和第二管孔，该第一管脚402穿过第一管孔后焊接在PCB板70上完成制动单管40 与PCB板70的电连接，该第二管脚502穿过第二管孔后焊接在PCB板70上完成整流桥50与PCB板70的电连接。

具体地，如图10所示，在本实用新型实施例中，该单管IGBT模组80连接在该第二连接板302背离该散热器20的侧面上，该单管IGBT模组80包括多个可穿过该第一连接板301电连接在该PCB板70上的第三管脚8011。

在本实施例中，该单管IGBT模组80包括多个IGBT单管801和将该IGBT 单管801固定在散热器20上的压条件802，每一该IGBT单管801上设置有三个第三管脚8011，并且该IGBT单管801的数量优选为六个，也即该第三管脚 8011的数量为十八个，多个该IGBT单管801并列排布，也即十八个该第三管脚8011呈直线设置，该PCB板70上对应该第三管脚8011设置有第三管孔，该第三管脚8011穿过该第三管脚8011后焊接在PCB板70上完成单管IGBT 模组80与PCB板70的电连接。

在本实施例中，该第二连接板302上设置有便于IGBT单管801连接在散热器20的竖板202上的开口3024，该第三管脚8011通过第一连接板301上设置的定位槽3015穿过该第一连接板301后继续穿过该第三管孔。

在本实施例中，如图11所示，该电容件90包括电容板901和连接在电容板901下表面上的多个电容单元902，该电容板901上表面上设有正电极凸台 903和负电极凸台904，该第一连接板301上对应该正电极凸台903和负电极凸台904设有两个过孔3016，该正电极凸台903和负电极凸台904通过该过孔3016 后电连接在PCB板70上，该电容板901抵接连接在第一连接板301的第一背面上。

本实用新型还提供一种用于装配该独立风道结构的变频器的装配工艺，其包括以下步骤：

S1、将该散热器20固定在该骨架件30上；

在本实施例中，将该散热器20通过螺钉和螺钉孔对应后固定在骨架件30 的第二连接板302上，并且在散热器20的横板201上对应制动单管40的位置连接矽胶布，同时在该矽胶布2011上涂覆加强散热的导热硅胶。

S2、将该功率组件中的制动单管40和整流桥50安装在骨架件30上，并且该制动单管40和该散热器20之间通过涂覆有导热硅胶的矽胶布2011连接；

在本实施例中，由于风扇组件108的风机线需要连接到PCB板70上，故而本步骤中还包括连接风机线的延长线1085，该延长线1085限位卡接在第一连接板301上。

安装完风机线的延长线1085，然后再将感温探头60通过螺钉穿过异形通孔3013固定在散热器20上。

接着安装制动单管40，先将单管本体401通过第一定位片连接在第一通槽 30111上，这个过程中保证第一管脚402连接在第一保护槽30112内，同时该单管本体401下端面连接在涂覆有导热硅胶的矽胶布2011上，进而可以通过散热器20将制动单管40上的热量快速散发。

最后安装整流桥50，这个步骤中，整流本体501对应好第二通槽、第二管脚502对应好第二保护槽后，通过螺钉将整流桥50固定在散热器20的横板201 上。

S3、将PCB板70连接在该骨架件30上，且保证该制动单管40和该整流桥50上的管脚穿过并连接在该PCB板70上；

在本实施例中，通过螺钉和螺纹孔的配合将PCB板70固定在第二连接板 302上，这个过程中，需要定位连接第一管脚402和第一管孔，以及第二管脚 502和第二管孔。

S4、将该单管IGBT模组80上的多个IGBT单管801经涂覆有导热硅胶的矽胶布连接在散热器20上，并保证该IGBT单管801上的管脚穿过并连接在该 PCB板70上；

在本实施例中，先将涂覆有导热硅脂的矽胶布通过第二连接板302上的开口3024贴附于散热器20的竖板202上，然后将一个IGBT单管801的第三管脚8011沿第一连接板301上的定位槽3015向上推，使得第三管脚8011的上端穿过PCB板70上的第三管孔，然后逐一安装其他的IGBT单管801，最后用压条件802将多个IGBT单管801固定在散热器20的竖板202上。

S5、将功率模块中的电容件90的正负极穿过该骨架件30连接在该PCB板 70上；

在本实施例中，在电容件90安装之前，将第一管脚402、第二管脚502和第三管脚8011穿过PCB板70的部分通过锡焊连接在PCB板70上；功率组件组装完毕，变频器除电容件90外的主回路基本完成。此时可以进行功率组件的外部检视与检测，也即可以查看和检验各管脚锡焊是否符合要求，有无漏焊、虚焊、焊接不良等现象。同时可透过PCB板70与骨架件30的第一连接板301 之间的空隙查看是否有杂物进入等。

上述步骤完成之后，将电容件90上的电容板901抵接在第一连接板301 上，然后正电极凸台903和负电极凸台904穿过第一连接板301上对应设置的开孔电连接在PCB板70上，从而完成电容件90的连接，这个过程中，电容单元902的数量为多个，且并列连接在电容板901上，多个电容单元902竖直放置于第三腔体1013内，从而保证了尺寸较大器件的合理布置，从而使得底壳组价内的空间的利用率更高，进而保证在各个元器件尺寸确定的前提下，整个变频器的尺寸更小

S6、将上述组装好后的部件放入到底壳组件10上，然后安装风扇组件108。

在本实施例中，连接好各个部件的骨架件30，通过第二连接板302上的第一延伸件3021和第二延伸件3022与盒体101上的第一滑槽103和第二滑槽104 的配合二完成骨架件30与底壳组件10的连接。

在本实施例中，风扇组件108通过第一腔体1011上的火箭头结构1083进行定位，同时风扇组件108沿着定位筋1084定位移动连接在第一腔体1011内，最后将风扇组件108中的风机的连接线与第一连接板301上的风机线的延长线 1085连接，从而完成风扇组件108的连接。

以上设计的装配工艺，以骨架件30为核心，现在骨架件30上以一定的顺序连接各个部件，然后将连接好的整个组件连接到底壳组件10内，在这个过程中各个部件连接时的操作空间大，进而可以减少操作误差，同时先完成步骤S3 中PCB板70的安装，然后完成步骤S4中单管IGBT模组80的安装，可以保证PCB板70连接时不用同时对准制动单管40、所述整流桥50和多个IGBT单管801上的所有管脚，而是将多个管脚有序地分批连接，从而大大降低了工艺操作的难度，提高了装配效率。

同时，这样的装配工艺使得风扇组件108所在的第一腔体1011与散热器 20所在的第二腔体1012连通，进而风扇组件108运转时可以加速散热器20的散热，从而快速带走制动单管40和IGBT单管801上的热量，保证功率组件的持续运转；电容件90连接在第三腔体1013内，一方面高效利用空间，另一方面第三腔体1013的腔壁上设置的第二散热栅格106保证了第三腔体1013的正常热对流的同时还避免了外部灰尘进入到第三腔体1013内，从而也不会有强制气流压入，进而第三腔体1013内外气压均衡，粉尘进入的电容区的几率大大减少，也降低了整机故障的几率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。