專利名稱：多面布局的變頻器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多面布局的變頻器，尤其涉及變頻器的核心器件，即功率模塊的多面布局。
背景技術(shù)：
變頻器設(shè)備中都包含有IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)模塊和整流橋模塊等功率模塊，并且通常有兩個(gè)以上的IGBT模塊和整流橋模塊。這些功率模塊在工作時(shí)，往往由于功率的損耗會(huì)產(chǎn)生大量的熱，而熱量的積蓄不僅會(huì)導(dǎo)致這些功率模塊壽命縮短，更會(huì)導(dǎo)致變頻器產(chǎn)品特性不穩(wěn)定。為了解決散熱問題，通常的變頻器都會(huì)將IGBT模塊和整流橋模塊安裝于散熱器上。圖IA示出了傳統(tǒng)的單面布局的變頻器11。散熱器12通過其基板安裝在金屬安裝板13的一個(gè)側(cè)面上，同時(shí)流橋模塊141和IGBT模塊142安裝在同一金屬安裝板13的另一個(gè)側(cè)面上。除進(jìn)、出風(fēng)口外，散熱器12的四周被金屬安裝板13以及三個(gè)側(cè)板封閉，形成四周密閉的筒形通風(fēng)通道，并在通風(fēng)通道上端的上方加裝抽風(fēng)風(fēng)扇來進(jìn)行散熱。如圖IB所示，在抽風(fēng)風(fēng)扇的作用下，冷氣流從通風(fēng)通道的下端進(jìn)入，依次經(jīng)過散熱器12上對(duì)應(yīng)的整流橋模塊141散熱區(qū)和IGBT模塊142散熱區(qū)，最后由抽風(fēng)風(fēng)扇從通風(fēng)通道的上端排出。如上所述，傳統(tǒng)的變頻器的功率模塊布局一般都采用單面布局，在同一安裝平面采用一套或者多套散熱器進(jìn)行散熱，在功率模塊很多的情況下，功率模塊采用并聯(lián)后再串聯(lián)方式布局。傳統(tǒng)變頻器的單面布局從散熱來講并不利于散熱。因?yàn)槊總€(gè)功率模塊都是一個(gè)熱源，在進(jìn)風(fēng)口到出風(fēng)口的通風(fēng)通道上為串聯(lián)形式，那么，在風(fēng)通風(fēng)通道的下部熱源散發(fā)出的熱量進(jìn)入其上部，導(dǎo)致通風(fēng)通道的上部的散熱效率降低，即冷空氣從通風(fēng)通道的下端進(jìn)入，經(jīng)過串聯(lián)的熱源，空氣溫度逐漸升高，在通風(fēng)通道最上端所處的環(huán)境溫度就比理論上的環(huán)境溫度要高出很多，從而降低了通風(fēng)通道上端的散熱效率。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于優(yōu)化變頻器功率模塊的散熱效率，采用熱源多面布局散熱。本實(shí)用新型提供了一種多面布局的變頻器，包括散熱器，其具有多個(gè)散熱片；至少兩個(gè)金屬安裝板，每個(gè)所述金屬安裝板的一個(gè)側(cè)面安裝在所述散熱器上；多個(gè)功率模塊，所述多個(gè)功率模塊安裝于所述金屬安裝板的與所述散熱器相反的另一側(cè)面；其特征在于，所述金屬安裝板中的至少兩個(gè)的所述另一側(cè)面安裝有所述多個(gè)功率模塊。根據(jù)本實(shí)用新型的可行實(shí)施方式，所述多個(gè)功率模塊包括多個(gè)第一功率模塊和多個(gè)第二功率模塊，所述多個(gè)第一功率模塊和所述多個(gè)第二功率模塊以上下位置關(guān)系安裝于所述金屬安裝板的所述另一側(cè)面上。根據(jù)本實(shí)用新型的可行實(shí)施方式，并聯(lián)后的所述多個(gè)第一功率模塊與并聯(lián)后的所述多個(gè)第二功率模塊串聯(lián)，所述多個(gè)第一功率模塊與所述多個(gè)第二功率模塊對(duì)齊或錯(cuò)開。根據(jù)本實(shí)用新型的可行實(shí)施方式，所述第一功率模塊為整流橋模塊，所述第二功率模塊為IGBT模塊，反之亦然。根據(jù)本實(shí)用新型的可行實(shí)施方式，所述散熱器和所述金屬安裝板組成了散熱用的通風(fēng)通道。根據(jù)本實(shí)用新型的可行實(shí)施方式，在所述通風(fēng)通道的上端上方設(shè)有抽風(fēng)風(fēng)扇，和/或在所述通風(fēng)通道的下端下方設(shè)有吹風(fēng)風(fēng)扇。根據(jù)本實(shí)用新型的可行實(shí)施方式，在有兩個(gè)或更多所述散熱器的情況下，所述散熱器彼此之間有間隙或彼此接觸。根據(jù)本實(shí)用新型的可行實(shí)施方式，所述散熱器完全對(duì)齊或者彼此部分地偏移?！0015]根據(jù)本實(shí)用新型的可行實(shí)施方式，所述散熱器彼此相同或不同。根據(jù)本實(shí)用新型的可行實(shí)施方式，所述散熱器上的電氣通過例如銅排或者軟導(dǎo)線等的導(dǎo)線來連接。根據(jù)本實(shí)用新型的多面布局的變頻器的有益技術(shù)效果是一、將產(chǎn)生熱量的功率模塊分別安裝在多個(gè)安裝平面上，有效分散了熱量的積聚。二、使用多個(gè)散熱器對(duì)多個(gè)安裝平面上的功率模塊進(jìn)行散熱，從而有效提高了對(duì)功率模塊的散熱效率。三、將功率模塊分成多面布局，使熱空氣流不會(huì)在通風(fēng)通道途徑上累加，從而提高了上部功率模塊的散熱效率。四、可以相應(yīng)地使通風(fēng)通道縮短，使空氣流的壓力損失減小，從而增大了風(fēng)量、提高了散熱效率。

下面，將結(jié)合附圖更詳細(xì)地描述本實(shí)用新型，通過該詳細(xì)的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以更好地理解本實(shí)用新型的特征和優(yōu)點(diǎn)。附圖包括圖IA是傳統(tǒng)的單面布局的變頻器的立體圖；圖IB是傳統(tǒng)的單面布局的變頻器的側(cè)視圖，其中示出了空氣在通風(fēng)通道中的流動(dòng)；圖2A是根據(jù)本實(shí)用新型的雙面布局的變頻器的前面布局的立體圖；圖2B是根據(jù)本實(shí)用新型的雙面布局的變頻器的后面布局的立體圖；圖2C是根據(jù)本實(shí)用新型的雙面布局的變頻器的側(cè)視圖，其中示出了空氣在通風(fēng)通道中的流動(dòng)；圖3A是根據(jù)本實(shí)用新型的雙面布局的變頻器的前面布局的正視圖；圖3B是根據(jù)本實(shí)用新型的雙面布局的變頻器的側(cè)視圖；圖3C是根據(jù)本實(shí)用新型的雙面布局的變頻器的后面布局的正視圖；圖3D是根據(jù)本實(shí)用新型的雙面布局的變頻器的仰視圖。
具體實(shí)施方式
在下文中，為了清楚起見，描述了具有兩個(gè)散熱器的雙面布局的變頻器，但是顯然，根據(jù)本實(shí)用新型的多面布局的變頻器的散熱器數(shù)目可以不為兩個(gè)。請(qǐng)首先參閱圖2A、2B，它們分別示出了根據(jù)本實(shí)用新型的雙面布局的變頻器I的前面布局和后邊布局的立體圖。雙面布局的變頻器I具有前、后兩個(gè)散熱器2、2’。前、后兩個(gè)散熱器2、2’分別包括許多彼此平行的散熱片21、21’。如圖2A所示，前散熱器2通過其基板安裝在前金屬安裝板3的后側(cè)面32上。前金屬安裝板3的前側(cè)面為前安裝平面31，前安裝平面31用于安裝功率模塊。前金屬安裝板3的右側(cè)(即圖2A中右側(cè))還具有與其成一體的側(cè)板33。如圖2B所示，散熱器2’通過其基板安裝 在后金屬安裝板3’的前側(cè)面上。后金屬安裝板3’的后側(cè)面為后安裝平面31’，后安裝平面31’同樣用于安裝功率模塊。后金屬安裝板3’的右側(cè)(即圖2B中右側(cè))也具有與其成一體的側(cè)板33’。當(dāng)然，側(cè)板33、33’還可以是分別設(shè)置在前、后金屬安裝板3、3’上的單獨(dú)構(gòu)件。通過這種方式，與前述傳統(tǒng)的單面布局的變頻器11僅具有一個(gè)安裝平面相比，本實(shí)用新型的前、后雙面布局的變頻器I具有前、后兩個(gè)安裝平面31、31’以用于安裝產(chǎn)生熱量的功率模塊。如圖2A、2B所示，前金屬安裝板3及側(cè)板33和前散熱器2的散熱片21共同形成了一半封閉通風(fēng)通道。該半封閉通風(fēng)通道除了在上下端開口外，還在前散熱器2的后側(cè)敞開。同樣，后金屬安裝板3’及側(cè)板33’和后散熱器2’的散熱片21’共同形成了另一半封閉通風(fēng)通道。該另一半封閉通風(fēng)通道除了在上下端開口外，還在后散熱器2’的前側(cè)敞開。前、后兩個(gè)散熱器2、2’被彼此相對(duì)設(shè)置，即，前、后兩個(gè)散熱器2、2’的散熱片21、21’彼此面對(duì)，并且通過金屬框架將前、后兩個(gè)散熱器2、2’固定。前、后兩個(gè)散熱器2、2’上的銅排通過銅排或者軟電線來連接。如圖所示，前金屬安裝板3及側(cè)板33和前散熱器2的散熱片21以及后金屬安裝板3’及側(cè)板33’和后散熱器2’的散熱片21’共同形成了筒形通風(fēng)通道。該筒形通風(fēng)通道可以使空氣流過，以對(duì)安裝在前、后兩個(gè)安裝平面31、31’上的功率模塊進(jìn)行散熱。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2A、2B所示，在筒形通風(fēng)通道的上端開口上方設(shè)有抽風(fēng)風(fēng)扇5。抽風(fēng)風(fēng)扇5安裝于變頻器I的殼體(圖中未示出)上或以其他適當(dāng)方式設(shè)置在變頻器I內(nèi)。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，在前、后兩個(gè)散熱器2、2’每個(gè)的上方設(shè)置一排抽風(fēng)風(fēng)扇5，每排有四個(gè)抽風(fēng)風(fēng)扇5。因此，形成了在前、后兩個(gè)散熱器2、2’上方的前、后兩排、共八個(gè)抽風(fēng)風(fēng)扇
5。當(dāng)然，抽風(fēng)風(fēng)扇5的個(gè)數(shù)和排列方式也可以根據(jù)設(shè)計(jì)需要來決定。在該抽風(fēng)風(fēng)扇5的作用下，冷空氣自筒形通風(fēng)通道的下端開口進(jìn)入該通風(fēng)通道，流經(jīng)安裝在前、后兩個(gè)安裝平面31、31’上的功率模塊后流出通風(fēng)通道的上端開口。在其它的可能實(shí)施例中，該抽風(fēng)風(fēng)扇5也可以改為設(shè)置于前、后兩個(gè)散熱器2、2’每個(gè)的下方的前、后兩排吹風(fēng)風(fēng)扇。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2A、3A所示，示出了本實(shí)用新型的雙面布局的變頻器I的前安裝平面31的正視圖。功率模塊被安裝在前安裝平面31上。功率模塊包括至少一個(gè)第一功率模塊41和至少一個(gè)第二功率模塊42。在如圖所示的實(shí)施例中，第一功率模塊41設(shè)置在第二功率模塊42的下方。多個(gè)第一功率模塊41在垂直于散熱片21的橫向方向上間隔開并且彼此并聯(lián)，而且多個(gè)第二功率模塊42也在垂直于散熱片21的橫向方向上間隔開并且彼此并聯(lián)。并聯(lián)后的該多個(gè)第一功率模塊41和并聯(lián)后的多個(gè)該第二功率模塊42然后在平行于散熱片21的縱向方向上串聯(lián)。在本實(shí)施例中，第一功率模塊41為整流橋模塊，第二功率模塊42為IGBT模塊。當(dāng)然，在其它的可能實(shí)施例中，第一功率模塊41可以為IGBT模塊，而第二功率模塊42可以為整流橋模塊。另外，在圖中雖然示出了六個(gè)IGBT模塊和九個(gè)整流橋模塊，應(yīng)理解，變頻器的功率模塊的種類以及不同種類的功率模塊的個(gè)數(shù)可以根據(jù)具體設(shè)計(jì)和需要來決定。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2B、3C所示，示出了本實(shí)用新型的雙面布局變頻器I的后散熱器2’的后安裝平面31’的正視圖。功率模塊被安裝在后安裝平面31’上。與前述的前安裝平面31相同，第一功率模塊41’與第二功率模塊42’呈上下位置關(guān)系設(shè)置，多個(gè)在橫向方向上并聯(lián)的第一功率模塊41’與多個(gè)在橫向方向上并聯(lián)的第二功率模塊42’在縱向方向上串聯(lián)。應(yīng)理解，雖然在圖示的實(shí)施例中示出了功率模塊在后安裝平面31’上的設(shè)置與在前安裝平面31上的設(shè)置完全相同，但是，功率模塊在前、后安裝平面31、31’上的個(gè)數(shù)以及排列方式可以根據(jù)具體設(shè)計(jì)和需要而不同。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖3B，該圖示出了本實(shí)用新型的雙面布局變頻器I的前、后散熱器2、2’的側(cè)視圖。其示出了側(cè)板33以及后散熱器2’的散熱片21’和后安裝平面31’，以及呈上下位置關(guān)系分別設(shè)置在前、后安裝平面31、31’上的第一功率模塊41、41’與第二功率模塊 42、42’。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖3D，該圖示出了本實(shí)用新型的雙面布局變頻器I的前、后散熱器2、2’的仰視圖。其示出了前、后散熱器2、2’的彼此面對(duì)設(shè)置的散熱片21、21’，以及分別設(shè)置在前、后安裝平面31、31’上的第一功率模塊41、41’與第二功率模塊42、42’。下面請(qǐng)繼續(xù)參閱圖2C所示，在本實(shí)用新型的雙面布局變頻器I的使用中，在抽風(fēng)風(fēng)扇5的風(fēng)力作用下，自前、后散熱器2、2’共同形成的筒形通風(fēng)通道的下端開口有大量的冷空氣流入，首先經(jīng)過散熱器2、2’下部以及分別安裝在前、后安裝平面31、31’下部的第一功率模塊41、41’的散熱區(qū)，并對(duì)它們進(jìn)行散熱。其后，在該冷空氣在溫度上有一定升高后，空氣流在抽風(fēng)風(fēng)扇5的作用下繼續(xù)經(jīng)過分別安裝在前、后安裝平面31、31’上部的第二功率模塊42的散熱區(qū)以及散熱器2、2’上部，并它們進(jìn)行散熱。最后熱空氣流由設(shè)置在筒形通風(fēng)通道上端開口上方的抽風(fēng)風(fēng)扇5排出。很明顯，與傳統(tǒng)的單面布局的變頻器11相比，根據(jù)本實(shí)用新型的變頻器I采用了雙面布局，即變頻器的功率模塊分別被安裝在前、后兩個(gè)安裝平面31、31’上，這樣的雙面布局至少具有以下優(yōu)勢(shì)首先，在使用相同數(shù)量的功率模塊的情況下，所有的功率模塊可以分別被安裝在兩個(gè)安裝平面31、31’上，這樣在前述實(shí)施例中，在每個(gè)安裝表面上的功率模塊的數(shù)量是采用傳統(tǒng)的單面布局的功率模塊的數(shù)量的二分之一。因此有效分散了產(chǎn)生熱量的功率模塊，進(jìn)而有效分散了熱量的積聚。其次，本實(shí)用新型的雙面布局變頻器I使用前、后兩散熱器2、2’對(duì)前、后兩個(gè)安裝平面的功率模塊進(jìn)行散熱，從而有效提高了對(duì)功率模塊的散熱效率。再者，從通風(fēng)通道的布局來講，將功率模塊分成前、后兩面布局，這實(shí)際等效于把熱源并聯(lián)起來，那么熱空氣流就不會(huì)在通風(fēng)通道途徑上累加，不會(huì)提高通風(fēng)通道上部功率模塊的環(huán)境溫度，從而提高上部功率模塊的散熱效率。[0055]最后，由于在每個(gè)安裝表面上的功率模塊的數(shù)量大大減少，則可以相應(yīng)地使通風(fēng)通道縮短。而從流體力學(xué)來講，通風(fēng)通道越短，空氣流的壓力損失也越小。再根據(jù)風(fēng)扇的靜壓流量曲線(P-Q曲線)可知，壓力損失越小，風(fēng)量就越大，從而散熱效率也就越大。以上描述了本實(shí)用新型的雙面布局變頻器的具體實(shí)施例。顯然，本實(shí)用新型可以多種實(shí)施方式實(shí)施，而不局限于上述實(shí)施例。雖然上面描述了兩個(gè)完全相同的散熱器，但是，該兩個(gè)對(duì)置的散熱器并非必須完全相同，例如，其中一個(gè)散熱器的散熱片在尺寸上可以與另一個(gè)散熱器的不同，或者兩個(gè)散熱器具有不同數(shù)量的散熱片。該兩個(gè)對(duì)置的散熱器還可以并非如上述的實(shí)施例那樣完全對(duì)齊，例如，一個(gè)散熱器可以根據(jù)需要與另一個(gè)散熱器在橫向方向或縱向方向上偏移。另外，如圖3B和3D所示，前、后兩個(gè)散熱器2、2’之間有一定間隙，該間隙的好處在于，在抽風(fēng)風(fēng)扇的作用下，新的較冷空氣自該間隙進(jìn)入，以一定的速度沖擊原來在通風(fēng)通道內(nèi)的空氣流，從而形成紊流，使第二功率模塊42的散熱區(qū)與空氣流的熱交換效率提高，進(jìn)而使第二功率模塊42的降溫效果更佳。當(dāng)然，也可以根據(jù)需要，使得前、后兩個(gè)散熱器2、2’之間沒有任何間隙。除此之外，雖然在上述實(shí)施例中，前、后安裝平面31、31’上各具有一排第一功率模塊41、41’與一排第二功率模塊42、42’，但是可以根據(jù)需要設(shè)置多排第一功率模塊41、41’或多排第二功率模塊41、41’，在此情況下，可以使上下排功率模塊在縱向上彼此錯(cuò)開，以使產(chǎn)生的熱量均勻，更易于通風(fēng)通道內(nèi)的空氣流的散熱。綜上所述，本實(shí)用新型的多面布局變頻器，使用上述方式達(dá)成了本實(shí)用新型的目的，優(yōu)化了變頻器功率模塊的散熱效率。在上下文中，術(shù)語“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”僅是用來參照附圖描述實(shí)
施例，而并非將本文中公開的實(shí)施例限制于特定方位。雖然這里參考具體的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了描述，但是本實(shí)用新型的范圍并不局限于所披露的細(xì)節(jié)。在不偏離本實(shí)用新型的基本原理的情況下，可針對(duì)這些細(xì)節(jié)做出各種修改。
權(quán)利要求1.一種多面布局的變頻器，包括 散熱器，其具有多個(gè)散熱片； 至少兩個(gè)金屬安裝板，每個(gè)所述金屬安裝板的一個(gè)側(cè)面安裝在所述散熱器上； 多個(gè)功率模塊，所述多個(gè)功率模塊安裝于所述金屬安裝板的與所述散熱器相反的另一側(cè)面； 其特征在于， 所述金屬安裝板中的至少兩個(gè)的所述另一側(cè)面安裝有所述多個(gè)功率模塊。
2.如權(quán)利要求I所述的變頻器，其特征在于，所述多個(gè)功率模塊包括多個(gè)第一功率模塊和多個(gè)第二功率模塊，所述多個(gè)第一功率模塊和所述多個(gè)第二功率模塊以上下位置關(guān)系安裝于所述金屬安裝板的所述另一側(cè)面上。
3.如權(quán)利要求2所述的變頻器，其特征在于，并聯(lián)后的所述多個(gè)第一功率模塊與并聯(lián)后的所述多個(gè)第二功率模塊串聯(lián)，所述多個(gè)第一功率模塊與所述多個(gè)第二功率模塊對(duì)齊或錯(cuò)開。
4.如權(quán)利要求2-3之一所述的變頻器，其特征在于，所述第一功率模塊為整流橋模塊，所述第二功率模塊為IGBT模塊，反之亦然。
5.如權(quán)利要求1-3之一所述的變頻器，其特征在于，所述散熱器和所述金屬安裝板組成了散熱用的通風(fēng)通道。
6.如權(quán)利要求5所述的變頻器，其特征在于，在所述通風(fēng)通道的上端上方設(shè)有抽風(fēng)風(fēng)扇，和/或在所述通風(fēng)通道的下端下方設(shè)有吹風(fēng)風(fēng)扇。
7.如權(quán)利要求I所述的變頻器，其特征在于，在有兩個(gè)或更多所述散熱器的情況下，所述散熱器彼此之間有間隙或彼此接觸。
8.如權(quán)利要求7所述的變頻器，其特征在于，所述散熱器完全對(duì)齊或者彼此部分地偏移。
9.如權(quán)利要求7或8所述的變頻器，其特征在于，所述散熱器彼此相同或不同。
10.如權(quán)利要求7或8所述的變頻器，其特征在于，所述散熱器上的電氣通過導(dǎo)線來連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種多面布局的變頻器，包括散熱器，其具有多個(gè)散熱片；至少兩個(gè)金屬安裝板，每個(gè)所述金屬安裝板的一個(gè)側(cè)面安裝在所述散熱器上；多個(gè)功率模塊，所述多個(gè)功率模塊安裝于所述金屬安裝板的與所述散熱器相反的另一側(cè)面；其特征在于，所述金屬安裝板中的至少兩個(gè)的所述另一側(cè)面安裝有所述多個(gè)功率模塊。本實(shí)用新型的多面布局的變頻器采用功率模塊多面布局散熱，優(yōu)化了變頻器功率模塊的散熱效率。
文檔編號(hào)H02M1/00GK202721595SQ201220201788
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月4日
發(fā)明者鄭紫平, 歐康喜, 盛安嶺, 楊立崗 申請(qǐng)人:博世力士樂(西安)電子傳動(dòng)與控制有限公司