变频器的制作方法

本实用新型涉及到电器设备技术领域，尤其涉及到一种变频器。

背景技术：

变频器(Variable-frequency Drive，VFD)是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率的方式来控制交流电动机的电力控制设备。变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。变频器靠内部IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)模组的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。随着工业自动化程度的不断提高，变频器得到了非常广泛的应用。

但是现有技术中，变频器与其他电器模块组装成设备使用时，如何简化组装设备结构、并降低组装设备的占用空间是一个需要考虑的问题。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种变频器，用以减少变频器在应用时占用的空间，便于组装设备的小型化发展。

本实用新型提供了一种变频器，包括散热板以及变频器模块，所述变频器模块包括基板以及设置在所述基板上的电气元件，所述电气元件至少包括绝缘栅双极晶体管模组和多个电容器，所述散热板上具有至少两个安装区域，其中的一个安装区域设置有所述变频器模块，其他安装区域为设置其他电器模块的安装区域。

在上述实施中，采用在变频器的散热板上设置至少两个安装区域，从而使得变频器在与其他电器模块组装成设备时，其他的电器模块可以安装在变频器的散热板上，从而减少组装设备采用的散热板个数，简化了组装设备结构，并降低了组装设备的占用空间。

在其中的一个技术方案中，所述其他电器模块包括为所述变频器和/或其他直流用电电器供电的直流转直流转换器。

在其中的一个技术方案中，所述基板与所述散热板固定连接，且所述绝缘栅双极晶体管模组设置在所述基板朝向所述散热板的一面并与所述散热板接触。

此外，所述多个电容器设置在所述基板背离所述绝缘栅双极晶体管模组的一面。通过采用将占用空间较大的电容器设置在背离所述散热板的一面，合理的将不同电气元件分配在基板的两侧，从而降低了散热板与基板之间的空间。

在另一个技术方案中，所述变频器模块还包括导热板，所述导热板与所述散热板固定连接，所述基板与所述导热板固定连接，且所述绝缘栅双极晶体管模组设置在所述基板朝向所述导热板的一面并与所述导热板接触。所述多个电容器设置在所述基板背离所述绝缘栅双极晶体管模组的一面。通过设置的导热板提高散热效果。

在一个优选的方案中，所述导热板上还设置有至少一个拆卸孔，其中，所述拆卸孔具有螺纹孔，所述拆卸孔的螺纹孔用于旋入将所述导热板与所述散热板顶开的拆卸螺钉。通过设置的拆卸孔，方便了导热板与散热板之间的拆卸。

在一个优选的方案中，所述拆卸孔为阶梯孔，且孔径较小的孔形成为所述拆卸孔的螺纹孔。通过采用阶梯孔的方式，保证了拆卸螺钉的旋入深度，进而保证了拆卸时的可靠性。

在一个具体的方案中，所述拆卸孔的螺纹孔和连接所述导热板与所述散热板之间的螺纹连接件对应的螺纹孔直径相同。方便了导热板的加工。

在一个具体的方案中，所述散热板为电机的外壳。通过将电机的外壳作为散热板，进一步的整合了电器模块，减少组装设备的占用空间。

在另一个具体的方案中，所述散热板为液冷散热板；或所述板状的散热板上设置有散热翅片。即可以通过不同的散热实行实现散热效果。

在另一个具体的方案中，所述其他电器模块包括上位机控制模块。通过将上位机控制模块设置在散热板上，进一步的提高了电器模块之间的整合度，减少组装设备的占用空间。

在另一个具体的方案中，所述上位机控制模块与所述变频器模块之间通过控制器局域网络总线信号连接。

附图说明

图1为本实用新型一实施例提供的变频器的结构框图；

图2为本实用新型另一实施例提供的变频器的结构框图；

图3为本实用新型一实施例提供的变频器模块的侧视图；

图4为本实用新型另一实施例提供的变频器模块的侧视图；

图5为本实用新型另一实施例提供的变频器模块的俯视图；

图6为本实用新型另一实施例提供的变频器的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的散热板的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的另一种散热板的结构示意图。

附图标记：

10-散热板 11-第一安装区域 12-第二安装区域

13-第三安装区域 14-板状结构 15-散热管

16-散热翅片 20-变频器模块 21-基板

22-导热板 221-拆卸孔 222-通孔 23-电容器

24-绝缘栅双极晶体管模组 30-上位机控制模块

40-电机 50-蓄电池 60-直流转直流转换器

具体实施方式

在现有技术中，变频器与其他电器模块组装成设备使用时，各自分别作为单独的装置使用，而且为了保证每个装置以及整个设备的正常运行，每个装置都需要采用散热装置进行散热处理，这就造成了组装设备结构复杂、占用较大空间等问题。在本实用新型实施例中，在变频器的散热板上设置多个安装区域，除了可以为变频器进行散热，还可以将其他电器模块安装在变频器的散热板上，使各个装置共享一个散热板，从而达到简化组装设备结构，减小组装设备占用空间，降低组装设备成本以及简化组装设备散热系统的目的。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型不同实施例提供的变频器中，在变频器的散热板上设置多个安装区域，除了变频器模块的安装区域外，其他安装区域为设置其他电器模块的安装区域，也就是说组装设备中的多个装置可以共用一个散热板。下面用两个具体实施例进行详细说明。一并参考图1及图2，图1及图2示出了本实用新型不同实施例提供的变频器的结构示意图。

由图1及图2可以看出，本实施例提供的变频器至少包括一个散热板10 以及变频器模块20，其中，该散热板10上具有至少两个安装区域，如图1所示，散热板10上设置的两个安装区域分别为第一安装区域11及第二安装区域 12，如图2所示，散热板10上设置了三个安装区域，分别为第一安装区域11、第二安装区域12及第三安装区域13。其中，变频器中的变频器模块20(inverter，简称INV)安装在第一安装区域11，其他的区域可以用于安装其他的电器模块，从而使得变频器与其他电器模块组装成设备时，其他的电器模块可以整合到变频器上，并与变频器模块20共用一个散热板10，从而减少组装成设备时散热板使用的个数，进而减少设备占用的空间。

继续参考图1，在一个具体的方案中，第二安装区域12可以为设置变频器和/或其他直流用电电器供电的直流转直流(DC/DC)转换器60的安装区域，即在组装设备中需要使用DC/DC转换器时，该DC/DC转换器60可以直接安装在第二安装区域12上，并与变频器模块20共用一个散热板10。

在具体使用时，如图1所示，变频器模块20一端与蓄电池50连接，另一连接交流负载，DC/DC转换器60一端与蓄电池50连接，另一端与直流负载连接，并且在具体使用时，变频器模块20根据交流负载的要求，将蓄电池50输出的直流电转换为交流负载所需电压与频率的交流电，同理，DC/DC转换器 60根据直流负载的要求，将蓄电池50输出的直流电转换为直流负载所需的直流电流。

继续参考图2，在另一个具体的实施方案中，其他电器模块包括上位机控制模块30。散热板10上设置有第三安装区域13，该第三安装区域13为上位机控制模块30安装区域，在变频器中包含有上位机控制模块30时，该上位机控制模块30固定安装在第三安装区域13，并且该上位机控制模块30与变频器模块20之间通过控制器局域网络(Controller Area Network，简称CAN)总线信号连接，或者上位机控制模块30与变频器模块20之间也可以采用无线通信的方式，在具体设置时，可以根据实际的需要而定。此外，在具体设置时，上位机控制模块30可以采用单片机、PLC或工控电脑等常见的控制装置。在图 2所示的实施例中，变频器模块20与DC/DC转换器60的应用与图1所示的相同，在此不再详细赘述。

应当理解的是，在上述实施例中，虽然列举了图1及图2两种不同的变频器实施例，但在本申请实施例中的散热板10中的安装区域不仅限于上述图1 及图2所示的两个及三个安装区域，还可以根据实际的情况设置其他个数的安装区域，如五个、六个等等不同个数的安装区域。并且安装区域的排列也不仅限于上述图1及图2所示的排列方式，可以根据实际的需要以及电器模块的大小合理的在散热板10上设置安装区域。

在一个优选的实施方案中，如图6所示，当组装设备用于控制电机40时，由于电机外壳通常采用导热性能很好的材料制成，因此该散热板10可以形成在电机40的外壳上，即利用电机40的一部分外壳形成变频器以及其他电器模块的散热板，也就是说在电机40的一部分外壳上形成本实用新型实施例中所说的多个安装区域。从而更进一步的整合了组装设备的各个电器模块，减少组装设备占用的空间。图6所示为电机40的顶部外壳上形成安装区域，用于安装变频器模块20以及其他电器模块。如图6所示，为了保证散热，在电机40 的外壳上设置了散热结构，如图6中的电机40的首尾两端设置的散热翅片。这样，当组装设备用于控制电机40时，变频器的散热板10可以直接采用电机 40上的散热结构，即变频器中的其他部件可以直接安装在电机40的外壳上，如上述实施例中的变频器模块20，以及当变频器具有上位机控制模块30时，该上位机控制模块30也设置在电机40的外壳上。同理，上述实施例中所示的其他电器模块在整个在变频器的散热板10上时，该电器模块也固定在电机40 的外壳上。

在本实施例中，变频器模块20可以采用不同的结构，下面结合附图对其结构进行详细的说明。

如图3所示，在本实施例中，该变频器模块20包括基板21以及设置在基板21上的电气元件，且该电气元件至少包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)模组 24和多个电容器23(图中仅示意性绘制了一个电容器23)。即在本实用新型中，该变频器仅包含一个基板21以及设置在该基板21上的多个电气元件，在具体设置时，基板21直接与散热板10固定连接，在具体连接时，基板21与散热板10之间通过连接柱连接，从而使得基板21与散热板10之间形成用于安装电气元件的空间。此外，电容器23与IGBT模组24在具体设置时，电容器23 与IGBT模组24分列在基板21的两侧，其中，IGBT模组24设置在基板21 朝向散热板10的一面并与散热板10接触，在采用该方式时，IGBT模组24与散热板10直接接触，IGBT模组24产生的热量直接通过散热板10散发出去，提高了散热的效果。并且在具体设置时，多个电容器23设置在基板21背离 IGBT模组24的一面，即高度较高的电容器23设置在基板21上背离散热板 10的一面，从而降低了基板21与散热板10之间的间距，使得部件之间的结构紧凑，同时，基板21背离散热板10的一面高度空间没有限制，也便于高度较高的电容器23的设置。

如图4及图5所示，图4及图5示出了本实用新型实施例的另一个变频器模块20的结构。在本具体实施例中，该变频器模块20除了上述中的IGBT模组24和多个电容器23外，还设置了导热板22，具体的，基板21与导热板22 固定连接，导热板22与散热板10固定连接。并且在具体设置时，IGBT模组 24设置在基板21朝向导热板22的一面并与导热板22接触，多个电容设置在基板21背离IGBT模组24的一面。即在本实施例中，变频器模块20的结构与图2所示的结构相比，增加了一个导热板22，该导热板22与IGBT模组24 接触，并用于IGBT模组24产生的热量传递到散热板10上。

在具体设置时，为了保证导热板22与散热板10之间连接的稳定性以及导热的良好性，导热板22与散热板10之间通过导热胶与螺纹连接件固定连接，更具体的，首先在导热板22与散热板10相对的一面涂覆上导热胶，之后通过导热胶将导热板22与散热板10粘接在一起，并且，为了避免在散热时，导热胶受热失效，在导热板22与散热板10之间通过螺纹连接件紧固在一起，在采用该结构时，导热板22及散热板10上分别设置了与该螺纹连接件配合的通孔 222及螺纹孔。在具体设置时，该螺纹连接件可以为螺栓或者螺钉等常见的螺纹连接件。

更具体的，如图5所示，在俯视变频器模块20时，导热板22外延到基板 21的外侧，该通孔222设置在导热板22外延到基板21外部的部分。在采用该结构时，基板21不会挡到螺纹连接件，从而有足够的操作空间，工作人员可以方便的使用工具将导热板22与散热板10紧固到一起。更具体的，四个通过 222设置在导热板22的四个边角处。

此外，由于导热板22与散热板10之间采用导热胶与螺纹连接件连接，因此，在拆卸时，首先要将螺纹连接件拆卸下来，之后，再克服导热胶的粘接力将导热板22与散热板10分开，由于导热胶覆盖整个导热板22的一面，因此，在拆卸时，受限于操作空间以及施力点的限定，将导热板22与基板21分开时费时费力。为了将变频器模块20与散热板10拆分，在本实施例提供的一个具体的实施例中，还提供了至少一个拆卸孔221，该至少一个拆卸孔221设置在该导热板22上，具体的，如图5所示，该至少一个拆卸孔221设置在导热板 22外延到基板21外侧的部分。并且该拆卸孔221具有螺纹孔，用于旋入将导热板22与散热板10顶开的拆卸螺钉。且散热板10与该拆卸孔221对应的位置为实体结构，在具体拆卸时，将拆卸螺钉旋入到拆卸孔221的螺纹孔内，随着拆卸螺钉的旋入深度不断增加，拆卸螺钉抵压在散热板10上并且将导热板 22与散热板10撑开，即通过拆卸螺钉的旋紧力克服导热胶的粘接力将导热板 22与散热板10撑开。在具体设置时，为了方便受力均匀，同时，也为了方便拆卸导热板22与散热板10，该拆卸孔221的个数为多个，且多个拆卸孔221 环绕基板21设置，在拆卸时，多个拆卸螺钉逐次旋转，从而将导热板22与散热板10拆分开来。

一并参考图5，该拆卸孔221在具体设置时，采用阶梯孔的方式，具体的，该阶梯孔包括一个孔径较大的孔，以及一个孔径较小的孔，并且，该孔径较小的孔形成上述的拆卸孔221的螺纹孔。采用该方式时，使得采用长度较短的拆卸螺钉时，拆卸螺钉仍能够旋入足够的深度，保证将导热板22与散热板10撑开。应当注意的是，在本实施例中，该直径较小的孔的深度应该保证足够的深度，以保证拆卸螺钉旋入时，孔内壁上的螺纹能够提供足够的力来克服导热胶的粘接力。

作为一个优选的方案，在本实施例中，拆卸孔221的螺纹孔和连接所述导热板与所述散热板之间的螺纹连接件对应的螺纹孔直径相同。在采用该结构时，使得螺纹连接件的直径与拆卸螺钉的直径相同，即螺纹连接件可以旋入到拆卸孔221的螺纹孔内并与该螺纹孔配合，进而螺纹连接件可以作为拆卸螺钉来使用。具体的，在操作时，首先将螺纹连接件拆卸下来，之后，将螺纹连接件旋入到拆卸孔221的螺纹孔内作为拆卸螺钉将导热板22与散热板10撑开。通过上述描述可以看出，在拆卸时，无需使用额外的拆卸螺钉，从而减少了在拆卸时使用的工具，提高了在拆卸时的方便性。并且，拆卸下来的螺纹连接件可以稳定的保留在拆卸孔221内，避免了拆卸下来的螺纹连接件丢失。

针对本实施例中的散热板10可以采用不同散热原理的散热板，具体的，如图7所示，散热板10为液冷散热板；该液冷散热板包括一个板状结构14，以及设置在该板状结构14内的散热管15，继续参考图7，本实施例提供的散热管15盘旋设置在板状结构14内，从而增大了散热管15的面积，进而增大了其散热效果。该散热管15具有一个进水口以及一个出水口，且进水口及出水口与水泵及制冷装置形成一个循环通道，从而不断的将变频器件及其他电器模块产生的热量散发出去。或者该散热板10采用如图8所示的结构：板状的散热板10上设置有散热翅片16。即该散热板10为一个板状的实体金属板，并且该散热板10上设置了多个散热翅片16。从而通过散热翅片16增大与空气的接触面积，进而提高散热效果。通过上述具体的实施例可以看出，该散热板10 可以采用不同方式进行散热，但本实施例提供的散热板10不仅限于图7及图8 所示的具体的结构，其他能够散热的散热板10也可以应用到本实施例中。

通过上述实施例中描述可以看出，在本实施例中，通过采用变频器的散热板10设置不同的安装区域从而能够整合其他电器模块，以简化组装设备，便于组装设备的小型化发展。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。