一种风冷式功率单元的制作方法

1.本实用新型属于压变频器产品技术领域，具体涉及一种风冷式功率单元。


背景技术：

2.中压变频器以其突出的节电能力而得到了越来越广泛的应用，近年来容量10mva以第二的超大功率变频器需求也越来越多。而功率单元作为级联型中压变频器产品的核心部件，其尺寸大小、性能优劣对整机的尺寸、性能有着至关重要的影响。
3.对于超大功率变频器而言，设计的最大难度在于散热。目前变频器主要有液冷和风冷两种散热方式，液体冷却散热效果好，但是成本比较高；风冷式散热成本低，但冷却效果相对较差。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是提供一种冷却效果优良的风冷式功率单元。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案为：
6.一种风冷式功率单元，包括壳体、主控板、功率器件、第一散热器、第二散热器，所述功率器件安装在所述第一散热器、第二散热器上，所述壳体的内部空间分隔成相互独立的第一风道、第二风道和第三风道，所述第一散热器、第二散热器和主控板分别安装在所述第一风道、第二风道和第三风道内。
7.进一步地，所述第一风道和第二风道由多个隔板围设而成，所述第三风道由所述壳体围设而成。
8.进一步地，所述壳体上开设有与所述第一风道连通的第一进风口和第一出风口；所述壳体上开设有与所述第二风道连通的第二进风口和第二出风口；所述壳体上开设有与所述第三风道连通的第三进风口和第三出风口。
9.进一步地，所述主控板竖直安装在所述第三风道内。
10.进一步地，所述功率器件包括整流桥和igbt模块，所述整流桥安装在所述第一散热器、第二散热器两者其一上，所述igbt模块安装在所述第一散热器、第二散热器两者另一上。
11.进一步地，还包括电容组件，所述电容组件包括第一母线电容组和第二母线电容组，所述第一母线电容组和第二母线电容组分别安装在所述第一风道和第二风道内。
12.进一步地，还包括第一母线铜排和第二母线铜排，其中所述第一母线铜排的两端分别与所述整流桥和第一母线电容组连接在一起；所述第二母线铜排的两端分别与所述igbt模块和第二母线铜排连接在一起。
13.进一步地，还包括连接铜排，连接铜排的两端分别与所述第一母线电容组和第二母线电容组连接在一起。
14.进一步地，所述电容组件还包括吸收电容，吸收电容与所述igbt模块连接在一起。
15.进一步地，还包括输入铜排组件和输出铜排，所述输入铜排与所述整流桥电连接
在一起，所述输出铜排与所述igbt模块电连接在一起。
16.本实用新型的有益效果：
17.本实用新型的功率单元配备第一散热器和第二散热器至少两个散热器，至少两个散热器分层安装在第一风道和第二风道内，第一风道和第二风道相互独立，互不干涉。本实用新型的功率单元采用风冷式散热方案，通过散热器、风道和功率器件之间巧妙的布局设计，解决了超大功率变频器的散热问题。
附图说明
18.图1为本实用新型的风冷式功率单元在一个优选实施例中一个角度的立体结构示意图；
19.图2为本实用新型的风冷式功率单元在一个优选实施例中另一个角度的立体结构示意图；
20.图3为本实用新型的风冷式功率单元在一个优选实施例中内部布局结构示意图。
21.附图标记包括：
22.100—壳体
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110—前面板
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111—第一进风口
23.112—第二进风口
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113—第三进风口
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120—后面板
24.121—第一出风口
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122—第二出风口
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123—第三出风口
25.130—把手
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210—第一散热器
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220—第二散热器
26.310—第一风道
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320—第二风道
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330—第三风道
27.410—输入铜排组件
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411—a相输入铜排
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412—b相输入铜排
28.413—c相输入铜排
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420—熔断器
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510—输出铜排
29.520—光纤口
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600—主控板
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700—功率器件
30.710—整流桥
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720—igbt模块
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800—电容组件
31.810—第一母线电容组
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820—第二母线电容组
32.830—吸收电容
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850—连接铜排
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860—第一电容铜排
33.870—第二电容铜排
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910—第一母线铜排
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920—第二母线铜排
具体实施方式
34.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以第一结合附图及实施例，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。
35.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。
36.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
37.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
38.请参照图1-3，为本实用新型的一较佳实施例，该风冷式功率单元
39.一种风冷式功率单元，包括壳体100、主控板600、功率器件700第一散热器210、第二散热器220，所述功率器件700安装在所述第一散热器210、第二散热器220上，所述壳体100的内部空间分隔成相互独立的第一风道 310、第二风道320和第三风道330，所述第一散热器210、第二散热器220 和主控板600分别安装在所述第一风道310、第二风道320和第三风道330 内。
40.冷风进入该风冷式功率单元的壳体100后，进入第一风道310、第二风道320和第三风道330内，分别通过独立的第一风道310、第二风道320和第三风道330给功率器件700和主控板600降温，带走功率器件700和主控板600的热量，最后热风流出壳体100。该风冷式功率单元通过巧妙的器件结构布局和风道设计，可以充分带走各个器件的热量，达到较好的散热效果，解决了现有技术中风冷式散热效率低的问题。以下对各个组成部分分别作进一步详细介绍。
41.该功率单元主要包括壳体100、第一散热器210、第二散热器220、第一风道310、第二风道320、第三风道330、主控板600、功率器件700和电容组件800。
42.可以理解的是，在本实施例中，所述壳体100的内部空间并不仅局限于分隔成第一风道310、第二风道320和第三风道330这三个风道，还可以根据具体需要包括其它更多的风道。
43.如图1和图2所示，壳体100整体大致呈盒状，包括相对设置的前面板 110和后面板120。当然可以理解的是，壳体100还包括上面板、下面板以及左右侧面板，因上述几个面板与本技术发明点的关系并不密切，故在此不做过多阐述。前面板110、后面板120、上面板、下面板以及左右侧面板可以分别制造再固定连接在一起；也可以部分面板一体成型制造，再与其它面板组装在一起，例如前面板110、后面板120与下面板一体成型制造，再与上面板以及左右侧面板组装在一起。
44.其中，前面板110是该功率单元的正面，其下部开设有与所述第一风道 310的前端直接连通的第一进风口111；其上部开设有与所述上层风道320 的前端直接连通的第二进风口112；此外，前面板110上还开设有第三进风口113。后面板120是该功率单元的后面，其下部开设有与所述第一风道310 直接连通的下出风口121；其上部开设有与所述上层风道320直接连通的上出风口122；此外，后面板120上还开设有第三出风口123。
45.前面板110的下部布置有输入铜排组件410和熔断器420。其中，输入铜排组件410包括a相输入铜排411、b相输入铜排412和c相输入铜排413。其中，a相输入铜排411和c相输入铜排413上各装有一个熔断器420。如图1所示，a相输入铜排411、b相输入铜排412和c相输入铜排413安装在第三进风口113处，即a相输入铜排411、b相输入铜排412和c相输入铜排413与第三进风口113间隙配合，以用于进风。
46.前面板110的上部布置有输出铜排510和用于安装光纤的光纤口520。优选地，前面板110和后面板120上还固定安装有便于搬运的把手130。
47.如图3所示，壳体100内部空间分隔成独立的所述第一风道310、第二风道320以及
第三风道330。其中，所述第一风道310和第二风道320由多个隔板(图中未标号)围设而成，形成独立的、相对密闭的风道；第三风道 330由所述壳体100围设而成，即所述壳体100除了所述第一风道310和第二风道320以外的内部空间，均为所述第三风道330。
48.本技术中，相互独立的所述第一风道310和第二风道320上下相互叠放。本实施例中，所述第一风道310设置在下层，第二风道320设置在上层。当然可以理解的是，所述第一风道310和第二风道320的上下相对位置可以发生互换。
49.功率器件700包括整流桥710和igbt模块720。整流桥710和igbt模块720分别安装在所述第一散热器210和所述第二散热器220上。例如在本技术的一个实施例中，整流桥710安装在所述第一散热器210上，igbt模块720安装在所述第二散热器220上。在本技术的其它实施例中，整流桥710 和igbt模块720的安装位置也可以发生调换。
50.具体地，第一风道310内安装有所述第一散热器210，第二风道320内安装有所述第二散热器220。第一散热器210和第二散热器220均采用现有技术中常用的散热器，其具体结构在此不再赘述。
51.如图3所示，整流桥710的数量有三个，三个整流桥710左右并列安装在第一散热器210的上表面；igbt模块720的数量有两个，两个igbt模块 720左右并列安装在所述第二散热器220的上表面，整流桥710和igbt模块720的安装位置散热性能良好。
52.可以理解的是，本技术不限制整流桥710和igbt模块720的数量，其数量可以根据具体需要而定。在本技术的其它实施例中，整流桥710和igbt 模块720的上下位置对调，即整流桥710安装在第二风道320内，而igbt模块720安装在第一风道310内。
53.电容组件800包括内的第一母线电容组810、第二母线电容组820、吸收电容830和连接铜排850。其中，第一母线电容组810固定安装在所述第一风道310内，第二母线电容组820固定安装在所述第二风道320内。多个母线电容与第一电容铜排860连接在一起，形成第一母线电容组810。多个母线电容与第二电容铜排870连接在一起，形成第二母线电容组820。所述第一电容铜排860与第二电容铜排870通过至少一个连接铜排850并联，形成一个整体。
54.当冷空气在第一风道310、第二风道320流过时，可以将第一母线电容组810和第二母线电容组820产生的热量带走，为电容组件800降温散热。
55.其中，所述第一母线电容组810与第二母线电容组820之间通过连接铜排850电连接在一起。第一母线电容组810通过第一母线铜排910与所述整流桥710电连接在一起，第二母线电容组820通过第二母线铜排920与所述 igbt模块720电连接在一起。吸收电容830固定安装在所述igbt模块720 的直流输入端，减少了绑扎与固定结构。优选地，吸收电容830采用壳式吸收电容。
56.其中，如图3所示，整流桥710安装在第一风道310内，其交流端与输入铜排组件410电连接在一起，其直流端与第一母线电容组810电连接在一起，具体是通过第一母线铜排910与第一母线电容组810连接在一起。
57.如图3所示，igbt模块720安装在第二风道320内，其直流端与第二母线电容组820电连接在一起，具体是通过第二母线铜排920与第二母线电容组820连接在一起，更具体地是igbt模块720的直流端与第二母线铜排 920连接在一起。igbt模块720的另一端与输出铜排510电连接，电流经过 igbt模块720逆变后输出。
58.输入铜排组件410从第一风道310进入壳体100后a相输入铜排411、 b相输入铜排412和c相输入铜排413平行布置，通过转接板(图中未标号) 直接连接整流桥710的输入端，然后其输出端通过第一母线铜排910与后端第一母线电容组810连接在一起，后经过第二母线铜排920的输出端与igbt 模块720的输入端相连，这样设置既避免了与igbt模块720及输出铜排510 的干涉，又合理利用了壳体100内部空间。
59.主控板600用于控制整流桥710和igbt模块720等器件，如图3所示，在本实施例中主控板600竖立安装在第三风道330内。如此设置可以充分利用，壳体100内部空间，减少该风冷式功率单元的体积。
60.冷空气分别从位于前面板110上的第一进风口111和上进风口112进入第一风道310和第二风道320，分别先后吹过第一散热器210、第一母线电容 810和第二散热器220、第二母线电容组820，对整流桥710、第一母线电容组810和igbt模块720、第二母线电容组820进行充分地散热降温。
61.以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上可以作出许多变化，只要这些变化未脱离本实用新型的构思，均属于本实用新型的保护范围。