功率器件散热装置的制作方法

本发明涉及一种安装在电梯控制柜内的功率器件散热装置。

背景技术：

如图1所示，现有的具功率器件散热装置的电梯控制柜，其下部的进风口21和上部的出风口22都开设在控制柜20的后板20a上；散热器24按肋片朝内竖直安装；冷却风扇23位于散热器24的上方；功率器件25贴附在散热器24的背面。

显然，该散热装置在控制柜20内无法形成独立的风道，且整个风道的行程较长；再加上冷却风扇23的进风面一侧的风速较低，使整套装置的散热效果很差。为确保电梯控制柜内的温度不至于超出安全值，就必须采用更大尺寸的散热器24及更多数量的冷却风扇23，这不仅增加了成本，还使整个控制柜20的体积偏大。另外，柜后进出风的方式限制了控制柜20的安装位置，使其不能紧贴机房或者井道壁安装，给电梯的土建布置带来诸多不便。

如图2所示，现有的鼓风冷却方式，冷却风扇31位于装有功率器件33的散热器32的下方，且贴近散热器32的端面。这种冷却方式，冷空气经由冷却风扇31吹入散热器32的肋片之间，虽然使其获得了较高的速度，但因为流出冷却风扇31的气流呈涡流状，造成进入散热器32肋片间的气流不均匀分布，抑制了散热器32发挥最佳的散热效应。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种功率器件散热装置，它可以实现散热优良、成本低廉的发明目的，并使采用此装置的电梯控制柜实现薄型设计，便于土建布置。

为解决上述技术问题，本发明功率器件散热装置的技术解决方案为：

包括进风道11、出风道12，出风道12位于进风道11的上方，出风道12与进风道11之间设置有散热器14；进风道11的进风口11a和出风道12的出风口12a开设于控制柜10的前盖板10a上，出风口12a位于进风口11a的上方；进风道11的出口端设置有冷却风扇13，冷却风扇13通过导流板15连接所述散热器14；冷却风扇13的安装方式使其出风面朝上且出风面垂直于控制柜后板10b；散热器14的肋片14a朝着控制柜后板10b方向竖直安装；导流板15由若干矩形板状导流片按一定间隙排列而成；功率器件16直接贴附在散热器14的散热器基板14b的无肋片一侧。

在控制柜10的长度方向上，所述出风口12a与进风口11a之间的间距不超过散热器14与导流板15的总长度。

所述冷却风扇13是多台并列设置的轴流式冷却风扇。

所述散热器14为矩形直肋式。

所述散热器基板14b有肋片的一面14c，其在控制柜10内进深方向上的位置位于冷却风扇13的中线13b与远离控制柜后板侧的外沿13c之间。

所述控制柜前盖板10a上的进风口11a的综合通风效率是25％；所述控制柜前盖板10a上的出风口12a的综合通风效率是50％。

所述冷却风扇13的安装位置使其靠近控制柜后板侧的风扇外沿13a与控制柜后板10b之间的距离不超过5mm。

所述导流板15的安装位置使其与散热器肋片14a以及冷却风扇13的出风面正交。

所述功率器件16由整流桥模块、IPM模块及附属印板构成。

所述控制柜10外的冷空气由下部的进风口11a吸入后，通过冷却风扇13将其经导流板15吹向散热器14，冷空气吸收功率器件16所散发的热量成为热空气后，由上部的出风口12b排出控制柜10；冷却风扇13与散热器14之间的导流板15使吹入散热器肋片14a间的气流更加均匀。

本发明可以达到的技术效果是：

本发明拥有独立的风道，不受控制柜内其他发热元件的影响；本发明的进风口和出风口在控制柜长度方向上配置在散热器两侧，所形成的风道不受控制柜长度影响，行程短，气流沿程水头损失小；本发明的风扇与散热器之间的导流板能够使散热器肋片间的气流分布均匀；因此，本发明能够实现更理想的散热效果。

在不超过控制柜及其内部器件的允许温升下，本发明能够采用体积更小的散热器以及数量更少的风扇，在降低装置成本的同时，更利于控制柜的薄型设计。

本发明的进、出风口设置于控制柜的正面，使柜体可以不受限制的依墙(壁)布置，甚至可以置放于墙(壁)角处。所以，电梯在土建布置上获得更大的灵活性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1是现有技术具功率器件散热装置的电梯控制柜的示意图；

图2是现有技术鼓风冷却的示意图；

图3是本发明功率器件散热装置的示意图；

图4是本发明的正视图；

图5是本发明的立体图；

图6是本发明实施例的温度仿真曲线图；

图7是对比例(无导流板的功率散热装置)的温度仿真曲线图；

图8是本发明实施例的散热器中的风场仿真图；

图9是本发明对比例的散热器中的风场仿真图。

图中附图标记说明：

10为电梯控制柜，

10a为前盖板， 10b为控制柜后板，

11为进风道， 12为出风道，

11a为进风口， 12a为出风口，

11b为进风口上沿， 12b为出风口下沿，

13为冷却风扇， 14为散热器，

13a为靠近控制柜后板侧的风扇外沿，

13b为冷却风扇的中线，

13c为远离控制柜后板侧的风扇外沿，

14a为肋片， 14b为散热器基板，

14c为散热器基板有肋片的面，

15为导流板， 16为功率器件，

20为控制柜， 20a为控制柜的后板，

21为进风口， 22为出风口，

23为冷却风扇， 24为散热器，

25为功率器件，

31为冷却风扇， 32为散热器，

33为功率器件。

具体实施方式

如图3、图4所示，本发明功率器件散热装置，安装在电梯控制柜10内，包括进风道11、出风道12，出风道12位于进风道11的上方，出风道12与进风道11之间设置有散热器14；

进风道11的进风口11a和出风道12的出风口12a开设于控制柜10的前盖板10a上，出风口12a位于进风口11a的上方；

进风道11的出口端设置有冷却风扇13，冷却风扇13通过导流板15连接散热器14；

在控制柜10的长度方向上，出风口12a与进风口11a之间的间距(即进风口上沿11b与出风口下沿12b之间)不超过散热器14与导流板15的总长度；

冷却风扇13的安装方式使其出风面朝上且出风面垂直于控制柜后板10b；冷却风扇13 可以是两台并列设置的轴流式冷却风扇；

散热器14为矩形直肋式，散热器14的肋片14a朝着控制柜后板10b方向竖直安装；

导流板15由若干矩形板状导流片按一定间隙排列而成；

功率器件16直接贴附在散热器14的散热器基板14b的无肋片一侧。

散热器基板14b有肋片的一面14c，其在控制柜10内进深方向上的位置应限定在冷却风扇13的中线13b与远离控制柜后板侧的外沿13c之间。

当控制柜10的进深是140mm，控制柜前盖板10a上的进风口11a尺寸是180×71mm，其综合通风效率是25％；控制柜前盖板10a上的出风口12a尺寸是180×40mm，其综合通风效率是50％。

如图5所示，两台轴流式冷却风扇13的尺寸可以是80×80×38mm，转速4900rpm(转每分钟)，流量3.2×10^-2m³/s，风压1.5×10²Pa。

冷却风扇13的安装位置应使其靠近控制柜后板侧的风扇外沿13a与控制柜后板10b之间的距离不超过5mm。

如图5所示，矩形直肋式散热器14的尺寸可以是180×270×75mm，散热器基板14b的厚度13mm，肋片14a的高度62mm，共29片肋片。

如图5所示，导流板15共有6片扁平状导流片，单片尺寸是180×10mm；最上层导流片与散热器基板14b有肋片一侧的表面平齐，其余导流片按10mm间隙依次排列。

导流板15的安装位置，使其与散热器肋片14a以及冷却风扇13的出风面正交。

功率器件16由整流桥模块、IPM模块(智能功能模块)及附属印板构成，总发热功率约为550kW。

本发明整个装置的温度最高点P1(IPM模块下端面中央处)的稳态值约为79.8℃，如图6所示。

对比例：如取消导流板15，并放大矩形直肋式散热器14的尺寸至180×280×75mm，则在相同位置监测点处的温度稳态值约为83.8℃，如图7所示。

对比图6与图7，显然，本发明能够在使用更小尺寸散热器的前提下，获得更好的散热效果(相比对比例，可降温4℃左右)。

本发明的工作原理如下：

控制柜10外的冷空气由下部的进风口11a吸入后，通过冷却风扇13将其经导流板15吹向散热器14，冷空气吸收功率器件16所散发的热量成为热空气后，由上部的出风口12b排出控制柜10；冷却风扇13与散热器14之间的导流板15能够使吹入散热器肋片14a间的气流更加均匀。

本发明在控制柜10内形成一个完全独立的风道，能够获得更好的散热效果。

同时，根据仿真给出的散热器肋片间的风速矢量分布图(图8和图9)可以看出，本发明实施例中散热器肋片间气流分布的均匀程度远高于对比例。