散热装置和功率柜的制作方法

本实用新型涉及发热元件散热技术领域，更具体地说，涉及一种散热装置和功率柜。

背景技术：

在液冷变流器、逆变器等电子电力设备的功率柜中，磁性元件是主要热源之一，如何对磁性元件高效散热是一个难题。传统技术是直接采用水冷磁性元件，即在线包之间、线包与铁芯之间埋设液冷板。然而，因处理绝缘问题，导致热阻过大，液冷磁性元件的一部分热量不能被冷却介质带走，散热效率较低，导致机柜内的环境温度过高，使得整机的可靠性较差。

另外，液冷磁性元件的制造工艺复杂，导致成本较高。

综上所述，如何散热，以提高散热效率，从而提高整机可靠性，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种散热装置，以提高散热效率，提高整机可靠性。本实用新型的另一目的是提供一种具有上述散热装置的功率柜。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种散热装置，包括：发热元件，外套于所述发热元件的风道部件，填充在所述风道部件和所述发热元件之间的缝隙内的填充件，以及能够驱动气体流经所述发热元件的气流间隙并对所述气体进行冷却的换热组件。

优选地，所述风道部件和所述发热元件之间的缝隙包括至少两个子缝隙，所述填充件包括至少两个填充板，所述填充板与所述子缝隙一一对应。

优选地，所述换热组件和所述发热元件均与所述风道部件固定相连。

优选地，所述风道部件的端部设置有安装附件，所述安装附件包括：第一安装板，以及与所述第一安装板相连的第二安装板；其中，所述发热元件固定于所述第一安装板，所述换热组件固定于所述第二安装板。

优选地，所述第一安装板和所述第二安装板沿所述风道部件的高度方向依次分布，且所述第二安装板高于或低于所述第一安装板。

优选地，所述风道部件的筒体部分为绝热部件、和/或绝缘部件。

优选地，所述换热组件包括：能够冷却所述气体的换热器，能够驱动气体流经所述气流间隙的散热风扇；其中，所述散热风扇设置于所述换热器的一侧。

优选地，所述散热风扇具有转速检测功能。

本实用新型提供的散热装置，通过气体流经发热元件的气流间隙实现对发热元件进行风冷散热，且利用换热组件对气体进行冷却，较现有技术相比，有效提高了散热效率，从而提高了整机的可靠性；同时，采用风冷散热的发热元件成本低于采用水冷散热的发热元件，从而有效降低了成本。

同时，本实用新型提供的散热装置，通过设置填充件，该填充件填充在风道部件和发热元件之间的缝隙内，使尽可能多的气流从上述气流间隙中流过，进一步提高了散热效率。

基于上述提供的散热装置，本实用新型还提供了一种功率柜，该功率柜包括：柜体，设置于所述柜体内的散热装置；其中，所述散热装置为上述任一项所述的散热装置。

优选地，所述柜体内设置有隔板，所述隔板将所述柜体的柜腔分隔为相互隔离的第一腔体和第二腔体，且所述第一腔体和所述第二腔体均为密闭腔体；其中，所述散热装置位于所述第一腔体内，所述发热元件为磁性元件；所述第二腔体内设置有功率单元。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的散热装置的结构示意图；

图2为图1中散热装置的仰视图；

图3为本实用新型实施例提供的散热装置中风道部件的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的功率柜的结构示意图。

具体实施方式

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做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。

如图1-3所示，本实用新型实施例提供的散热装置包括：发热元件110，外套于发热元件110的风道部件130，以及能够驱动气体流经发热元件110的气流间隙111并对气体进行冷却的换热组件120。

可以理解的是，上述风道部件130呈筒状。具体地，上述发热元件110为磁性元件，磁性元件包括铁芯和设置于铁芯的绕组，该气流间隙111包括绕组之间的间隙、以及绕组与铁芯之间的间隙。该磁性元件是变压器或电抗器等具有类似用途的元件。当然，也可选择上述发热元件110为其他类型的元件，并不局限于此。

本实用新型提供的散热装置，通过气体流经发热元件110的气流间隙111实现对发热元件110进行风冷散热，且利用换热组件120对气体进行冷却，较现有技术相比，有效提高了散热效率，从而提高了整机的可靠性；同时，采用风冷散热的发热元件110的成本低于采用水冷散热的发热元件110的成本，从而有效降低了成本。

同时，本实用新型提供的散热装置，通过气体流经发热元件110的气流间隙111实现对发热元件110进行风冷散热，使得气流流经发热元件110的内部，充分增加了气流与发热元件110的接触面积，从而有效提高了散热效率。

为了进一步优化上述技术方案，上述散热装置还包括填充在风道部件130和发热元件110之间的缝隙内的填充件。这样，通过设置填充件，该填充件填充在风道部件130和发热元件110之间的缝隙内，使尽可能多的气流从上述气流间隙111中流过，进一步提高了散热效率。

在实际应用过程中，也存在气流经风道部件130和发热元件110之间的缝隙流经发热元件110，并不仅仅通过气流间隙111流经发热元件110。当然，当填充件将风道部件130和发热元件110之间的缝隙填满时，气体仅通过气流间隙111流经发热元件110。

上述填充件的具体结构和数目，根据实际需要进行设计。具体地，风道部件130和发热元件110之间的缝隙包括至少两个子缝隙，相应的，上述填充件包括至少两个填充板，填充板与子缝隙一一对应。进一步地，至少两个子缝隙的形状不同。上述子缝隙可为一个，也可两个以上。

优选，上述风道部件130和发热元件110之间的缝隙包括第一子缝隙和第二子缝隙，上述填充件包括第一填充板131和第二填充板132，其中，第一填充板131填充在第一子缝隙中，第二填充板132填充在第二子缝隙中。

上述第一填充板131与第一子缝隙一一对应，第二填充板132与第二子缝隙一一对应。

上述填充件可位于该缝隙的顶端、底端或中部，也可以填充整个缝隙。在实际应用过程中，根据实际需要进行选择，本实用新型实施例对此不做限定。

为了便于安装，上述换热组件120和发热元件110均与风道部件130固定相连。可以理解的是，换热组件120与风道部件130密封连接，以保证气流通过换热组件120。

当然，也可选择风道部件130和换热组件120均固定于发热元件110，并不局限于上述实施例。

对于具体地固定结构，根据实际需要进行设计。优选地，上述风道部件130的端部设置有安装附件133，该安装附件133包括：第一安装板1331，以及与第一安装板1331相连的第二安装板1332；其中，发热元件110固定于第一安装板1331，换热组件120固定于第二安装板1332。

为了简化安装，上述第一安装板1331和第二安装板1332沿风道部件130的高度方向依次分布，且第二安装板1332高于或低于第一安装板1331。具体地，第二安装板1332高于第一安装板1331时，换热组件120位于风道部件130的顶端；第二安装板1332低于第一安装板1331时，换热组件120位于风道部件130的底端。

在实际应用过程中，可选择发热元件110通过紧固件固定于第一安装板1331，换热组件120通过紧固件固定于第二安装板1332。对于紧固件的类型，根据实际需要进行选择，例如该紧固件为螺纹连接件。

为了便于固定，上述第一安装板1331呈环形，第二安装板1332包括两个并排设置的安装分板，安装分板呈条形。

当然，也可选择上述第一安装板1331和第二安装板1332为其他结构，并不局限于此。

优选地，上述风道部件130的筒体部分为绝热部件，即风道部件130的筒体部分为不导热部件，这样，防止了风道部件130内的发热元件110的热量通过风道部件130的筒体部分传递出来，避免了升高柜体210内的环境温度。

需要说明的是，风道部件130的筒体部分，是指外套于发热元件110的部分。具体地，当风道部件130设置有安装附件133时，安装附件133不是筒体部分。相应地，上述填充件也可为绝热部件。当然，也可选择整个风道部件130为绝热部件，并不局限于此。

对于上述风道部件130的材料，根据实际需要进行选择，本实用新型实施例对此不做限定。

优选地，上述风道部件130的筒体部分为绝缘部件，有效提高了安全系数。相应地，上述填充件也可为绝缘部件。进一步地，上述风道部件130的筒体部分的材料为非金属绝缘材料，当然，也可选择上述风道部件130的筒体部分的材料为其他绝缘材料，并不局限于此。

当然，也可选择整个风道部件130为绝缘部件，并不局限于上述实施例。

在实际应用过程中，优先选择上述风道部件130的筒体部分为绝热部件和绝缘部件，最大程度地提高了风道部件130的性能。

上述风道部件130的高度与发热元件110的高度可相等、也可不等。例如，上述风道部件130的高度小于或等于发热元件110的高度。为了避免发热元件110的热量扩散，优先选择上述风道部件130的高度略小于或等于发热元件110的高度。

对于上述风道部件130的形状，根据实际需要进行设计。为了设置填充件，优先选择上述风道部件130的横截面为矩形或其他多边形。当然，也可选择上述风道部件130的横截面呈圆形，并不局限于上述实施例。

对于上述换热组件120的具体结构，根据实际需要进行设计。优选地，上述换热组件120包括：能够冷却气体的换热器121，能够驱动气体流经气流间隙111的散热风扇122；其中，散热风扇122设置于换热器121的一侧。

具体地，上述换热器121具有供气流通过的气体通道以及供冷却介质流经的冷却通道，气流在流经气体通道时与冷却通道内的冷却介质进行换热，从而冷却气流。上述冷却介质为冷媒、冷却水或其他。上述冷却通道可由换热器121的内腔形成，也可通过冷却管形成。

当然，也可选择上述换热器121为其他结构，并不局限于此。

为了提高冷却效率，上述换热器121为气液换热器，即冷却介质在冷却气流之前为液体，冷却介质冷却气流之后为气体，即冷却介质存在相变，便于冷却介质吸热，从而提高了对气流的冷却效果。

为了便于气流排出，当换热器121位于发热元件110的顶端时，上述散热风扇122设置于换热器121的顶侧；当换热器121位于发热元件110的底端时，上述散热风扇122设置于换热器121的底侧。

当然，也可根据需要选择散热风扇122位于换热器121的其他位置，并不局限于此。

进一步地，上述散热风扇122具有转速检测功能。当散热风扇122发生损坏，通过转速检测功能，此故障能迅速被控制板检测到，待检测到故障时可通过停机实现保护，从而极大地提高了散热装置的可靠性。

基于上述实施例提供的散热装置，本实用新型实施例还提供了一种功率柜，如图4所示，该功率柜包括：柜体210，设置于柜体210内的散热装置100；其中，该散热装置100为上述实施例所述的散热装置。

由于上述实施例提供的散热装置具有上述技术效果，上述功率柜包括上述实施例提供的散热装置，则上述功率柜也具有相应的技术效果，本文不再赘述。

优选地，上述柜体210内设置有隔板220，隔板220将柜体210的柜腔分隔为相互隔离的第一腔体230和第二腔体240，且第一腔体230和第二腔体240均为密闭腔体；其中，散热装置100位于第一腔体230内。

由于上述第一腔体230为密闭腔体，则第一腔体230和散热装置100共同构成循环风道。

具体地，隔板220位于柜体210沿其高度方向的中部，第一腔体230位于第二腔体240的底部，此时，上述第一腔体230是通过功率柜的柜门、侧板、底板以及隔板220围城的密闭腔体；换热组件120位于风道部件130的顶端，散热风扇122位于换热器121的顶侧。

上述循环风道工作原理：当发热元件110上方的散热风扇122工作时，绝大部分冷空气进入发热元件110内部的气流间隙111，少量冷空气进入发热元件110与风道部件130之间的缝隙中，经过发热元件110加热后，达到发热元件110顶部形成热空气，热空气继续上行，经过换热器121时，热量进入换热器121中流动的冷却介质中，通过冷却介质将热量带出柜体210，热空气经散热风扇122抽出后变成冷空气，由于第一腔体230是密闭空间，冷空气再达到发热元件110下部吸入散热装置100的内部，如此往复循环。此散热方式的散热效率极高，可以达到与水冷发热元件加配备换热组件辅助散热相同的效果，但大幅度降低了成本；而且，循环风道设计，避免了形成死区，防止了局部温升过高；换热器121的换热能力得到充分利用，提高了散热效率。

上述结构中，将柜体210分隔成上下两个相互独立的腔体，结构更紧凑，散热效率更高。

进一步地，上述发热元件110为磁性元件；第二腔体240内设置有功率单元250。当然，也可采用其他方式布置功率柜内的元件，本实用新型实施例对此不做限定。

在实际应用过程中，也可选择隔板220以其他方式分隔柜体210的柜腔，例如，隔板220位于柜体210沿其宽度方向的中部等；也可选择隔板220至少为两个，将柜体210的柜腔分隔为多个腔体。本实用新型实施例对此不做限定。

上述实施例提供的功率柜，可根据实际需要应用于所需领域，例如风力发电或光伏发电等领域，本实用新型实施例对上述功率柜所应用的领域不做限定。

具体地，当上述功率柜应用于风力发电时，上述功率柜为风能变流器的部件；当上述功率柜应用于光伏发电时，上述功率柜为光伏逆变器的部件。当然，也可根据实际需要选择上述功率柜为其他装置的部件，并不局限于此。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。