本发明涉及电气化控制，特别涉及一种控制柜。
背景技术：
随着经济社会的发展，变频器作为一种节能设备被广泛应用于各行各业，并且不同行业和不同应用领域对变频器使用环境的要求也不一致。如矿山行业要求变频器能在灰尘聚集和腐蚀性较强的环境中使用，空调行业要求变频器能在户外多尘多雨的环境中使用。恶劣且多变的使用环境要求变频器既具有防尘功能又要具有防水功能，这就要求变频器或者控制柜的防护等级系统能达到ip44防护等级以上。防护等级(ingressprotection，简称“ip”)是由两个数字所组成(如：ip××等级标准)，第1个数字表示固体防护等级，防止灰尘等外物侵入的等级，第2个数字表示液体防护等级，是防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高；例如，ip44防护等级表示：第一个4表示，防止直径大于1mm的线或片状物或者直径超过1mm的固体；第二个4表示，防溅或者任何方向溅水应无有害影响。
变频器或控制柜在达到ip44的防护等级的同时，还需要变频器或者控制柜的散热性能稳定、可靠。发明人发现现有技术中至少存在如下问题：目前在使用的变频控制柜的进出风口采用了内外双层结构，其中，双层中间为夹层空腔，这种结构一方面风阻大，不利于散热，另一方面也不能达到ip44的高防护等级。有的变频器采用分层处理，对散热器层不做防护，而使用ip44防护等级的散热风扇；电子元器件层采用密闭腔体设计，但是密闭腔体中的元器件温升较高，对寿命不利。有的控制柜采用了高防护等级的处理，但是，变频器工作时将变频器单元的热风直接排到控制柜内，影响柜内其他元器件的使用寿命。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种控制柜，使得控制柜既具有高等级的防护，又能实现稳定的散热性能，从而提高控制柜的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种控制柜，包括：柜体和变频器单元；柜体包括柜体本体和柜门，该柜体本体的前部与该柜门可拆卸连接，该柜体本体的背部表面的上方位置设置有第一出风口，该第一出风口安装用于防水和防尘的第一防护装置，其中，该柜体本体的背部与该柜体本体的前部平行相对，该柜体本体的背部表面的上方位置为该柜体本体的背部表面靠近该柜体本体顶部的位置；变频器单元放置在该柜体本体的内部，变频器单元包括第一风扇和壳体，在壳体内的第一表面的上方位置设置风扇口，风扇口所在位置用于安装该第一风扇，第一表面与柜体本体的背部表面贴合且该第一风扇镶嵌于第一出风口，其中，第一表面的上方位置为该第一表面靠近该壳体的顶部位置。
本发明实施方式相对于现有技术而言，通过在控制柜的柜体本体的背部表面设置第一出风口，从而确保了在该控制柜中的热量通过第一出风口排出，另外，第一出风口安装用于防水和防尘的第一防护装置，第一防护装置确保了该控制柜在正常散热的同时还能防水和防尘，从而保护了控制柜中的设备在外界环境恶劣的情况下也能正常工作，实现了稳定的散热性能。另外，由于变频器单元为控制柜内热量产生的主要单元，在变频器内部设置有第一风扇，第一风扇安装在壳体内的第一表面的上方位置的风扇口位置，且第一表面与该柜体本体的背部表面贴合且第一风扇镶嵌于第一出风口，使得第一风扇将柜体本体内的热量通过第一出风口排出控制柜，从而确保了柜体内产生的热量不会影响控制柜内的其他器件，实现了控制柜高效的散热功能，从而提高控制柜的使用寿命。
另外，变频器单元还包括：分隔板、整流散热单元、逆变散热单元和电解电容单元；分隔板、整流散热单元、逆变散热单元和电解电容单元设置在变频器单元的壳体内；分隔板，用于将变频器单元的壳体内所在空间分隔为变频器单元前端区域和变频器单元后端区域，变频器单元前端区域放置电解电容单元，变频器单元后端区域放置整流散热单元、逆变散热单元，且整流散热单元和逆变散热单元固定于分隔板上。在变频器单元中，整流散热单元以及逆变散热单元为变频器单元中的主要散热单元，通过分隔板，将电解电容单元与整流散热单元以及逆变散热单元隔开，使得整流散热单元以及逆变散热单元产生的热量不会对电解电容单元产生影响，确保了电解电容单元正常的散热，进一步的增强了控制柜的散热功能。
另外，变频器单元的壳体底部设置第一通风口和第二通风口；第一通风口位于变频器单元前端区域，第二通风口位于变频器单元后端区域。通过设置第一通风口和第二通风口，使得通过第一通风口和第二通风口配合分隔板实现了合理的风量分配，提高控制柜的散热效率。
另外，变频器单元还包括：电抗器；电抗器放置在变频器单元前端区域，且正对第一通风口。由于电抗器产生的热量小，将电抗器放置在变频器单元前端区域，通过第一通风口散热，有效的利用第一通风口对变频器进行散热，进一步提高了控制柜的散热性能。
另外，控制柜还包括：主控单元；主控单元所在位置与变频器单元的第一侧面相距第一预设距离；柜体本体的第二侧面设置第二出风口，第二出风口安装第二防护装置，其中，第一侧面与第二侧面相对。主控单元所在位置与变频器的第一侧面相距第一预设距离，使得变频器单元产生的热量不会影响主控单元，同理，主控单元产生的热量也不会影响变频器单元，另外，主控单元产生的热量通过柜体本体的第二侧面的第二出风口排出该控制柜。
另外，第一防护装置包括：第一风扇罩、第一空气过滤棉、钣金和防水密封垫圈；第一空气过滤棉安装在第一风扇罩内部，第一风扇罩固定于钣金上，钣金固定于该柜体本体的第一出风口位置，该防水密封垫圈位于钣金和柜体本体之间。第一风扇罩用于保护第一风扇，第一空气过滤棉用于防水，另外第一风扇罩固定于钣金上，钣金固定于该柜体本体的第一出风口位置，确保了第一风扇罩在柜体本体上安装的牢固性，不易脱落，同时，使用防水密封垫圈，进一步确保了柜体外的水不易流进第一风扇罩而影响柜体本体内的器件。
另外，第二防护装置，包括：散热风扇、第二风扇罩、第二空气过滤棉；第二空气过滤棉安装在第二风扇罩内部，散热风扇安装在所述第二风扇罩上；第二风扇罩固定于柜体本体的所述第二出风口位置。第二风扇罩保护散热风扇，第二空气过滤棉用于防水以及防尘。
另外，柜体本体的底部设置第一进风口，第一进风口安装第三防护装置，第三防护装置包括第一百叶窗、第二百叶窗和第三空气过滤棉；第三空气过滤棉安装在第一百叶窗和第二百叶窗之间，第一百叶窗和第二百叶窗为可拆卸连接。第三空气过滤棉用于防水，同时，第三空气过滤棉安装在第一百叶窗和第二百叶窗之间，确保了第一进风口的通风量，且防止从第一进风口进入水，第一百叶窗和第二百叶窗采用可拆卸连接，使得可以随时更换第三空气过滤棉，在第一百叶窗或第二百叶窗发生损坏时，可灵活的更换，而无需将第三防护装置整体更换，节省了使用成本。
另外，变频器单元的底部与柜体本体的底部相距第二预设距离，变频器单元的前部与柜体本体的前部相距第三预设距离。第二预设距离以及第三预设距离，使得主控单元的热量通过第一进风口和第二通风口快速排出柜体本体。
另外，柜体本体的顶部设置拉环，用于控制柜悬挂安装。拉环的设置，使得控制柜采用悬挂的安装方式，方便第一进风口的进风，以及第二通风口排风。
附图说明
图1是根据本发明第一实施方式中一种控制柜的整体结构示意图；
图2是根据本发明第一实施方式中一种控制柜的背面的立体结构示意图；
图3是根据本发明第一实施方式中一种控制柜中第一风扇安装的结构示意图；
图4是根据本发明第一实施方式中一种控制柜的第一防护装置的结构示意图；
图5是根据本发明第一实施方式中一种控制柜的第二防护装置的结构示意图；
图6是根据本发明第一实施方式中一种控制柜的第二防护装置a-a剖面的结构示意图；
图7是根据本发明第一实施方式中一种控制柜的第三防护装置的结构示意图；
图8是根据本发明第二实施方式中一种控制柜的变频器单元的结构示意图；
图9是根据本发明第二实施方式中一种控制柜的变频器单元的底部俯视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种控制柜。如图1至图3中所示，控制柜包括：柜体10和变频器单元20。如图2所示，柜体10包括柜体本体101和柜门102，该柜体本体101的前部与该柜门102可拆卸连接，该柜体本体101的背部表面1011的上方位置设置有第一出风口，该第一出风口安装用于防水和防尘的第一防护装置1013，其中，该柜体本体101的背部与该柜体本体101的前部平行相对，该柜体本体101的背部表面1011的上方位置为该柜体本体101的背部表面1011靠近该柜体本体101顶部的位置。
具体的说，柜体本体101的前部如图1(未画出柜体本体的外壳，外壳请参见图2)中所示，为垂直于水平面且面向前方的部位，柜体本体101为长方体的形状，柜体本体101除去前部没有外壳外，其余的面都有外壳，为保护柜体本体101内的器件，且方便随时更换柜体本体101内的器件，在柜体本体101的前部安装柜门，柜门102与柜体本体101的前部可拆卸连接。柜体本体101的前部与背部平行相对，在该柜体本体101的背部表面1011的上方位置设置第一出风口，该第一出风口安装用于防水和防尘的第一防护装置1013。第一出风口的形状与第一防护装置1013的形状相同，如图2中所示的防护装置，为长方形的形状，其中，第一防护装置1013可以是防雨百叶窗，防雨百叶窗不仅能有效地阻止雨水打进柜体本体101内，而且在整个百叶窗的迎风面不会形成水帘，从而保证正常的通风要求。
变频器单元20放置在该柜体本体101的内部，变频器单元20包括第一风扇201和壳体，在壳体内的第一表面203的上方位置设置风扇口，风扇口所在位置用于安装该第一风扇201，第一表面203与柜体本体101的背部表面贴合且该第一风扇201镶嵌于第一出风口，其中，第一表面203的上方位置为该第一表面203靠近该壳体的顶部位置。
具体的说，变频器单元20的形状与该控制柜的形状大致相同且变频器单元20小于柜体本体101，以便变频器单元20可以放置在柜体本体101的内部。第一表面203与柜体本体101的背部表面1011贴合，即变频器单元20的第一表面203与柜体本体101的背部表面1011无间隙。需要说明的是，在第一表面203开设的风扇口的形状与第一风扇201的形状相同，风扇口的大小不易过大，便于第一风扇201的安装即可。第一风扇201的个数可以是一个或者2个以上，本实施方式中，不限制第一风扇201的个数，本实施方式中以4个第一风扇为例进行说明。风扇口的数目与第一风扇的个数相同，4个第一风扇排列成一排依次安装在对应的风扇口处位置，如图3中第一风扇所示的排列方式，图3为变频器单元20安装第一风扇的部分结构示意图。
值得一提的是，第一风扇201水平排列的方式设置，第一出风口的面积应当可以大于所有第一风扇201的面积，例如，假设一个第一风扇的面积为a平方厘米，变频器单元20的壳体内安装4个第一风扇，那么，第一出风口的面积为4a平方厘米以及大于4a平方厘米。
第一风扇201镶嵌于第一出风口，第一风扇201将变频器单元20中产生的热量直接通过第一出风口排出柜体本体10，从而保证了变频器单元20中产生的热量不会影响柜体本体内的其他器件，避免了其他器件因温度过高而损害的可能，从而增强了控制柜的使用寿命。
一个可能的实施方式，第一防护装置1013包括：第一风扇罩10131、第一空气过滤棉10132、钣金10133和防水密封垫圈10134。第一空气过滤棉10132安装在第一风扇罩10131内部，第一风扇罩10131固定于钣金10133上，钣金10133固定于柜体本体101的第一出风口位置，防水密封垫圈10134位于钣金10132和柜体本体101之间。具体的结构如图4所示。
具体的说，如图4中所示，第一风扇罩10131的个数可以为1个，或者2个以上，其中，第一风扇罩10131的个数与第一风扇201的个数相同，一个第一风扇罩10131可以完全罩住一个第一风扇201，从而保护第一风扇201不易被损害。同时，在第一风扇罩10131内部安装第一空气过滤棉10132，防止潮湿空气中的水进入控制柜内，保持控制柜内的干燥环境。钣金10133利用螺钉固定在柜体本体101上。防水密封垫圈10134如图4中的b-b剖面图所示，位于钣金10133与柜体本体101之间，防止柜体本体上的水通过钣金流入控制柜内。
一个可能的实施方式中，控制柜还包括：主控单元30；主控单元30所在位置与变频器单元20的第一侧面204相距第一预设距离；柜体本体101的第二侧面1014设置第二出风口，第二出风口安装第二防护装置1016，其中，第一侧面204与第二侧面1014相对。
具体的说，如图1以及图2所示，主控单元30与变频器单元20的第一侧面204相距第一预设距离，第一预设距离可根据实际需要自行设置，例如，第一预设距离为10厘米或20厘米以上。与第一侧面204平行相对的柜体本体101的侧面为第二侧面1014，可以在第二侧面1014的上方位置设置第二出风口，第二出风口安装用于防水和防尘的第二防护装置1016，第二防护装置1016可以为防雨百叶窗，防止雨水的飞溅。第二防护装置1016可以直接镶嵌在第二出风口的位置。
一个可能的实施方式中，如图5至图6所示，第二防护装置1016包括：散热风扇10161、第二风扇罩10162、第二空气过滤棉10163；第二空气过滤棉10163安装在第二风扇罩10162内部，散热风扇10161安装在第二风扇罩10162上；第二风扇罩10162固定于柜体本体101的第二出风口置。
具体的说，如图5至图6中所示，图5为第二风扇罩10162与散热风扇10161组装后的示意图，第二风扇罩10162与散热风扇10161通过螺钉锁紧，确保散热风扇在工作状态下的安全性。如图6所示，在第二风扇罩10162内部安装第二空气过滤棉10163，用于防止飞溅的水、潮湿空气中的湿气以及用于防尘。另外，第二风扇罩10162还保护散热风扇10161，防止雨水的飞溅，防止水的进入，同时也保护散热风扇10161不易被损坏。图6为散热风扇的示意图，图6中的a-a剖面示意图，图6中可以看到第二空气过滤棉10163与第二风扇罩10162的安装位置，第二空气过滤棉10163紧贴第二风扇罩10162内部表面，以防止雨水、灰尘的进入。
一个可能的实施方式中，柜体本体101的底部设置第一进风口，第一进风口安装第三防护装置10171，第三防护装置10171包括：第一百叶窗:101711、第二百叶窗101712和第三空气过滤棉101713；第三空气过滤棉101713安装在第一百叶窗101711和第二百叶窗101712之间，第一百叶窗101711和第二百叶窗101712为可拆卸连接。
具体的说，第一进风口设置在柜体本体101的底部，与变频器单元20的底部平行相对，同时，第一进风口的大小可以大于变频器单元20的底部的面积大小，如图1中所示。第三防护放置10171的示意图为图7所示，在第一百叶窗101711和第二百叶窗101712之间放置第三空气过滤棉101713，第一百叶窗101711和第二百叶窗101713的通过螺钉锁紧，且第一百叶窗101711和第二百叶窗101713的形状和大小相等。第三防护装置10171通过螺钉固定于第一进风口的位置。
值得一提的是，变频器单元20的底部与柜体本体101的底部相距第二预设距离，变频器单元20的前部与柜体本体101的前部相距第三预设距离。变频器单元20的底部与柜体本体101的底部相距第二预设距离，方便第一进风口进风，变频器单元20的前部与柜体本体101的前部相距第三预设距离，方便第一进风口进风，同时也能有助于变频器单元20壳体的散热。其中，第二预设距离小于第三预设距离，例如，第三预设距离可以为100至120毫米，则第二预设距离为70毫米。
此外，柜体本体101的顶部设置拉环40，用于控制柜悬挂安装。如图1中所示，在柜体本体101的顶部的四个角分别设置一个拉环40，以便控制柜在悬挂安装；同时，悬挂安装便于第一进风口进风。
相对于现有技术而言，本实施方式提供的控制柜，通过在控制柜的柜体本体的背部表面设置第一出风口，从而确保了在该控制柜中的热量通过第一出风口排出，另外，第一出风口安装用于防水和防尘的第一防护装置，第一防护装置确保了该控制柜的在正常散热的同时还能防水和防尘，从而保护了控制柜中的设备在外界环境恶劣的情况下也能正常工作，实现了稳定的散热性能。另外，由于变频器单元为控制柜内热量产生的主要单元，在变频器内部设置有第一风扇，第一风扇安装在壳体内的第一表面的上方位置的风扇口位置，且第一表面与该柜体本体的背部表面贴合且第一风扇镶嵌于第一出风口，使得第一风扇将柜体本体内的热量通过第一出风口排出控制柜，从而确保了柜体内产生的热量不会影响控制柜内的其他器件，实现了控制柜高效的散热功能，从而提高控制柜的使用寿命。
本发明的第二实施方式涉及一种控制柜。第二实施方式是第一实施方式的进一步改进，主要改进之处在于：在本发明第二实施方式中，变频器单元20还包括：分隔板204、整流散热单元205、逆变散热单元206和电解电容单元207。具体的结构如图8所示。
分隔板204、整流散热单元205、逆变散热单元206和电解电容单元207设置在变频器单元20的壳体内；分隔板204用于将变频器单元20的壳体内所在空间分隔为变频器单元前端区域208和变频器单元后端区域209，变频器单元前端区域208放置电解电容单元207，变频器单元后端区域209放置整流散热单元205、逆变散热单元206，且整流散热单元205和逆变散热单元206固定于分隔板204上。
具体的说，分隔板204应当具有不导热的特性，防止整流散热单元205、逆变散热单元206散发的热量影响电解电容单元。在变频器单元20正常放置在柜体本体101内时，分隔板204将变频器单元20的壳体内所在空间分隔为前后两个区域，在变频器单元前端区域208内放置了电解电容单元207，如图9中所示。其中电解电容单元207包括：电解电容以及电解电容支架，电解电容安装在电解电容支架上。整流散热单元205包括：整流单元和散热器，整流单元安装在散热器上，散热器固定在分隔板204上。逆变散热单元206包括：逆变单元和散热器，逆变单元安装在散热器上，散热器固定在分隔板204上。
一个可能的实施方式中，变频器单元20的壳体底部设置第一通风口2021和第二通风口2022；第一通风口2021位于变频器单元前端区域208，第二通风口2022位于变频器单元后端区域209。
具体的说，第一通风口2021和第二通风口2022通过分隔板204分隔开，通过第一通风口2021进风与第一风扇201配合使用，有助于位于变频器单元前端区域的器件散热；通过第二通风口2022进风，与第一风扇201配合使用，有助于位于变频器单元后端区域的器件散热。第一通风口2021和第二通风口2022的位置如图9中所示，图9为变频器单元20底部俯视图。通过第一通风口2021和第二通风口2022实现了风量的合理配置。
值得一提的是，变频器单元20还包括：电抗器230；电抗器230放置在变频器单元前端区域208，且正对第一通风口2021。电抗器230也会产生热量，将电抗器230放置在变频器单元前端区域208。变频器内散热的过程为：第一通风口2021和第二通风口2022分别进风，第一风扇安装在变频器单元20的壳体内的背部表面的上方位置，通过第一风扇，带动风的流动，从而实现对变频器前端区域208和变频器后端区域209的散热。
本实施方式中提供的控制柜，通过在变频器单元中设置分隔板，隔离整流散热单元和逆变散热单元散发的热量，避免了整流散热单元和逆变散热单元散发的热量使电解电容单元中的电解电容温度升高，从而提升了电解电容单元的使用寿命。另外，整流散热单元和逆变散热单元分离设置，避免了逆变单元和整流单元发热量之间的直接叠加，影响散热效果。同时配合第一通风口和第二通风口，实现了风量的合理配置；另外，由于变频器单元为主要的散热单元，散热效果高，而电抗器产生的热量远远小于整流单元以及逆变单元产生的热量，因此，将电抗器直接放置在变频器单元内，可以有效的利用变频器单元的散热装置，提高了整个控制柜的散热效果。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。