專利名稱：：一種變頻器蒸發(fā)冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種變頻器冷卻裝置，特別涉及采用蒸發(fā)冷卻自循環(huán)系統(tǒng)的變頻器冷卻裝置。
背景技術(shù)：
：目前，交流變頻調(diào)速技術(shù)因其優(yōu)越的調(diào)速性能和顯著的節(jié)能效果，成為現(xiàn)代電氣傳動的主要發(fā)展方向之一。隨著變頻器容量的增加，功率器件的發(fā)熱量也大大提高，而且在大容量變頻裝置中一般將輸入變壓器、濾波器、平波電抗器及輸出電抗器等放置于柜體內(nèi)部，這些器件及部件在工作時也將產(chǎn)生大量的熱量，導致整個變頻器中功率器件的工作環(huán)境溫度明顯升高，當環(huán)境溫度超過一定值時，功率器件將無法正常工作，甚至導致功率器件的損壞，所以在使用變頻器時，一般限制工作環(huán)境溫度不高于4(TC?，F(xiàn)在變頻器的冷卻方式主要有三種方式風冷、水冷、油冷。由于水冷、油冷存在工藝結(jié)構(gòu)復雜、安全性低，且對介質(zhì)要求高等問題，一般情況很少使用；而風冷就要求外界環(huán)境:海拔1000m以下、相對濕度小于95%或90%、無凝露，環(huán)境溫度要求低于4(TC;當海拔超過1000m或環(huán)境溫度高于4CTC時，變頻器必須降容使用。環(huán)境氣體為無腐蝕性、無塵埃、無引發(fā)火災及爆炸性的氣體。要保證這樣的工作環(huán)境，在一般的工業(yè)場合是很困難的，特別在需要大風量的情況下，也不現(xiàn)實。目前風冷大功率變頻器中，主要采用以下方法處理-較小功率變頻器采用密閉空間風冷降溫；而較大功率則需要在工作環(huán)境中加裝空調(diào)，以降低環(huán)境溫度，柜內(nèi)部的風機將環(huán)境中的空氣通過變頻器柜前或柜后抽入，通過冷卻風道，將發(fā)熱部件產(chǎn)生的熱量帶走。這種方式在中小功率變頻器中可以適用，但在大功率中，特別是在環(huán)境惡劣的情況時，如變頻器集中使用，外界溫度較高，就不能夠達到要求。造成需要滿負荷運行時，出現(xiàn)器件溫度過高，頻頻過熱保護的情況。
實用新型內(nèi)容為克服現(xiàn)有的風冷技術(shù)存在的缺點，本實用新型提出一種采用蒸發(fā)冷卻方式的變頻器裝置，使變頻器不受工作環(huán)境溫度的影響，在惡劣的工況下仍能夠安全可靠工作。本實用新型可以采用風冷與蒸發(fā)冷卻結(jié)合的方式，主要由風機、儲液箱體、出風通道、出氣管、回液管、冷凝器、變頻器組成。風機位于變頻器內(nèi)下部，主要用于為嵌入風道內(nèi)的電容器通風冷卻，同時在柜體內(nèi)部形成自然風冷卻輸入變壓器、濾波器、平波電抗器及輸出電抗器等變頻器外圍部件。儲液箱體位于風機上部，發(fā)熱部件固定在儲液箱體外壁，外圍部件的位置可以根據(jù)柜體內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行布置。本實用新型儲液箱體內(nèi)部灌入蒸發(fā)冷卻介質(zhì)，功率器件及其他發(fā)熱部件固定在儲液箱體的兩側(cè)載板上。箱體中部留有一通風管道，上下貫通，為位于下部的風機冷卻電容器后的熱風提供出風通道，同時箱體上裝有出氣管和回液管，并與冷凝器連接。本實用新型工作過程當變頻器工作時，功率器件發(fā)熱，功率器件基板通過儲液箱的載板將熱量傳導給箱體內(nèi)部的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)，介質(zhì)吸收熱量，溫度升高，當達到一定壓力下對應的飽和溫度時，開始沸騰，汽化吸熱，將熱量帶走，汽化后的介質(zhì)蒸汽沿出氣管向上浮升，在冷凝器中遇到通有冷卻水的冷凝管道，將熱量傳遞給冷卻水，同時介質(zhì)蒸汽被冷凝為液體，沿回液管回到冷卻箱體，周而復始，形成密閉自循環(huán)冷卻系統(tǒng)。冷卻風機提供的風沿著冷卻風道將電容器產(chǎn)生的熱量，通過儲液箱體上的出氣管排出。本實用新型儲液箱體的載板采用內(nèi)部帶肋的結(jié)構(gòu)，可以是斜肋、網(wǎng)肋、凹凸狀及他們的組合，這種載板結(jié)構(gòu)既增加了傳熱能力，又增加了載板承重能力。本實用新型冷凝器上設(shè)有進、出水口，上部裝有壓力表、排氣閥門。冷凝器可以設(shè)計在柜體內(nèi)部也可以放置在柜體外部。如果變頻器容量較小時，本實用新型也可以采用去掉風機的全蒸發(fā)冷卻方式，去除上述風機后，電容器的冷卻可以采用自然冷卻或?qū)⑵淝度氲秸舭l(fā)冷卻儲液箱體上，電容器產(chǎn)生的熱量，傳遞給儲液箱體內(nèi)部的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)。而輸入變壓器、濾波器、平波電抗器及輸出電抗器等外圍部件則靠自然冷卻。本實用新型所用的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)是具有高絕緣、低沸點、物化性能穩(wěn)定、滿足環(huán)保要求的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)。常溫下為液態(tài)，受熱到457(TC左右，吸熱蒸發(fā)，變?yōu)闅怏w。本實用新型具有明顯的優(yōu)點1、冷卻效率高。本發(fā)明使用低沸點、高絕緣、不燃燒、無毒、化學性能穩(wěn)定的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)，通過介質(zhì)的汽化潛熱將器件熱量帶走，保證了器件的基板溫度均勻、可調(diào)。在工作壓力為0mpa時，器件基板溫度在5(TC左右，遠遠低于限制的85°C;2、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高；介質(zhì)具有高絕緣，消除了現(xiàn)有水冷方式水泄漏造成的電擊穿等缺點，即是在風機故障的情況下仍能夠保證不損壞器件；3、對外界環(huán)境條件要求低。由于采用了蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)，器件的基板溫度基本不受外界環(huán)境的影響。以下結(jié)合附圖和具體實施方式進一步說明本實用新型。圖1是本實用新型具體實施方式之一風冷與蒸發(fā)冷卻相結(jié)合的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中10變頻器、20風機、30電容、40風道、50儲液箱體、60發(fā)熱部件、70蒸發(fā)冷卻介質(zhì)、80冷凝器、90變頻柜;圖2是圖1所示的儲液箱體50結(jié)構(gòu)示意圖，圖中501出氣管、502出風通道、503回液管、504載板；圖3是本實用新型具體實施方式之二采用完全蒸發(fā)冷卻方式的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中10變頻器、30電容、50儲液箱體、60發(fā)熱部件、70蒸發(fā)冷卻介質(zhì)、80冷凝器、90變頻柜；圖4為圖3所示的儲液箱體50結(jié)構(gòu)示意圖，圖中501出氣管、503回液管、504載板、505電容器箱；圖5為本實用新型實驗裝置進行額定工作試驗的測溫點布置圖，21-27為測溫點。具體實施方式圖l所示為本實用新型采用蒸發(fā)冷卻與風冷相結(jié)合的變頻器結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，本實用新型包括變頻器IO、風機20、風道40、儲液箱體50、冷凝器80。風機20位于變頻器10內(nèi)的下部，風機20的出風口，與風道40連接，變頻器10的電容30嵌入風道40內(nèi)部，電容30的熱量由強迫風冷卻之后，經(jīng)過上部的儲液箱體10中部的出風通道502，排出變頻柜卯。變頻器10的發(fā)熱部件60固定于儲液箱體50外表面，變頻器的其他外圍部件如輸入變壓器、濾波器、平波電抗器及輸出電抗器等，放置于變頻柜90內(nèi)部。具體位置可以根據(jù)內(nèi)部尺寸進行布置。圖2為儲液箱體50的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，儲液箱體50包括出氣管501、出風通道502、回液管503、載板504。出風通道502上下貫穿整個儲液箱體50，主要用于為下部風機20，風道40，冷卻電容30后的風量提供出風通道。出氣管501及回液管503可以通過軟管連接或法蘭硬連接，與位于頂部的冷凝器80的進氣管和出液管相連。整個儲液箱體50可以采用焊接或鑄造而成，載板504作為儲液箱體的兩個側(cè)面，與儲液箱體50的其他面焊接成密閉腔體。出氣管501、出風通道502以及回液管503在頂部的位置可以相互調(diào)換。發(fā)熱部件60通過固定螺栓緊壓在儲液箱體50的載板504上，當變頻器工作時，發(fā)熱部件60發(fā)熱，由其基板將熱量通過儲液箱體50的載板傳導給箱體內(nèi)部的蒸發(fā)冷卻介質(zhì)70，蒸發(fā)冷卻介質(zhì)70吸收熱量，溫度升高，當達到一定壓力下對應的飽和溫度時，開始沸騰，汽化吸熱，將熱量帶走，汽化后的介質(zhì)蒸汽沿出氣管501向上浮升，在冷凝器柳中遇到通有冷卻水的冷凝管道，將熱量傳遞給冷卻水，同時介質(zhì)蒸汽被冷凝為液體，沿回液管503回到冷卻箱體50,周而復始，形成密閉自循環(huán)冷卻系統(tǒng)。同時，風機20提供的冷卻風沿著風道40將電容器產(chǎn)生的熱量，通過儲液箱體50上的出風通道502排出。本實施例中，載板504外表面要求拋光、研磨，保證整個面的光潔度，而內(nèi)側(cè)面可以是光面也可以采用帶肋、凹凸等方式增加與液體接觸面積，提高換熱能力。圖3為本實用新型變頻器采用全蒸發(fā)冷卻結(jié)構(gòu)示意圖,這一實施方式去除了風機和風道,主要包括IO變頻器、30電容、50儲液箱體、60發(fā)熱部件、70蒸發(fā)冷卻介質(zhì)、80冷凝器、卯變頻柜。如圖3所示，去除了置于變頻器10內(nèi)的風機，電容30嵌入儲液箱體50內(nèi)，實現(xiàn)電容30的蒸發(fā)冷卻，其它部件的布置與圖l所示的實施方式相同。圖4為本實用新型實施例2中用儲液箱體50的結(jié)構(gòu)示意圖，包括501出氣管、503回液管、504載板、505電容器箱。電容器箱505用于嵌放電容30,電容器箱505位于儲液箱體50的下部，其它部件的布置與圖1所示的實施方式相同。本實施例去掉了風機，采用完全蒸發(fā)冷卻方式。電容30嵌入到儲液箱體20上的電容器箱505內(nèi)，電容30發(fā)出的熱量通過電容器箱505的壁傳遞給蒸發(fā)冷卻介質(zhì)70,達到冷卻的目的。發(fā)熱部件60的冷卻原理與圖1所示的實施方式相同。表1所列為對一臺容量為220kw變頻器進行額定工作試驗時測得的數(shù)據(jù)。測溫點21-27的布置如圖5所示，其中21\22\24\25\27點測定IGBT底部基板溫度、25點位置為其他發(fā)熱部件底部，26點為電容外壁。表l器件基板溫度<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>對比現(xiàn)有技術(shù)的強迫風冷變頻器，當環(huán)境溫度在35'C時，在額定工況時，基板溫度將達到7585'C，甚至影響器件的正常工作。權(quán)利要求1、一種變頻器蒸發(fā)冷卻裝置，包括變頻器[10]、儲液箱體[50]、冷凝器[80]、出氣管[501]、回液管[503]，儲液箱體[50]上的出氣管[501]、回液管[503]與冷凝器[80]連通，儲液箱體[50]內(nèi)部灌有蒸發(fā)冷卻介質(zhì)[70]，其特征在于還包括風機[20]和風道[40]，風機[20]位于變頻器[10]內(nèi)的下部，風機[20]的出風口與風道[40]連接，變頻器[10]的電容[30]嵌入風道[40]內(nèi)部；變頻器[10]的其他外圍部件放置于變頻柜[90]內(nèi)部；儲液箱體[50]包括出氣管[501]、出風通道[502]、回液管[503]、載板[504]；出風通道[502]上下貫穿整個儲液箱體[50]，出氣管[501]及回液管[503]通過軟管連接或法蘭硬連接，與位于頂部的冷凝器[80]的進氣管和出液管相連；載板[504]作為儲液箱體[50]的兩個側(cè)面，與儲液箱體[50]的其他面組成密閉腔體，發(fā)熱部件[60]通過固定螺栓緊壓在儲液箱體[50]的載板[504]上。2、一種變頻器蒸發(fā)冷卻裝置，包括變頻器[IO]、儲液箱體[50]、冷凝器[80]、出氣管[501]、回液管[503]，儲液箱體[50]上的出氣管[501]、回液管[503]與冷凝器[80]連通，儲液箱體[50]內(nèi)部灌有蒸發(fā)冷卻介質(zhì)[70]，其特征在于采用全蒸發(fā)冷卻方式的變頻器蒸發(fā)冷卻裝置中，儲液箱體[50]上嵌有電容器箱[505]，變頻器[10]的電容[30]嵌入電容器箱[505]內(nèi)；變頻器[IO〗的其他外圍部件放置于變頻柜[90]內(nèi)部；儲液箱體[50]包括出氣管[501]、出風通道[502]、回液管[503]、載板[504];出氣管[501]及回液管[503]通過軟管連接或法蘭硬連接，與位于頂部的冷凝器[80]的進氣管和出液管相連；載板[504]作為儲液箱體[50]的兩個側(cè)面，與儲液箱體[50]的其他面組成密閉腔體，發(fā)熱部件[60]通過固定螺栓緊壓在儲液箱體[50]的載板[504]上。專利摘要本實用新型涉及一種變頻器蒸發(fā)冷卻裝置，包括變頻器[10]、風機[20]、風道[40]、儲液箱體[50]、冷凝器[80]、出氣管[501]、回液管[503]。儲液箱體[50]上的出氣管[501]、回液管[503]與冷凝器[80]連通，儲液箱體[50]內(nèi)灌有蒸發(fā)冷卻介質(zhì)[70]。風機[20]位于變頻器[10]內(nèi)的下部，其出風口與風道[40]連接，變頻器[10]的電容[30]嵌入風道[40]內(nèi)部。變頻器的其他外圍部件放置于變頻柜[90]內(nèi)部；儲液箱體[50]包括出氣管[501]、出風通道[502]、回液管[503]、載板[504]，出風通道[502]上下貫穿整個儲液箱體[50]，變頻器[10]發(fā)熱部件[60]固定在儲液箱體[50]的載板[504]上，其熱量通過載板[504]傳遞給蒸發(fā)冷卻介質(zhì)[70]，依靠介質(zhì)的汽化潛熱冷卻。電容器[30]可以采用嵌入式結(jié)構(gòu)蒸發(fā)冷卻。文檔編號H05K7/20GK201004598SQ20062011900公開日2008年1月9日申請日期2006年7月17日優(yōu)先權(quán)日2006年7月17日發(fā)明者國建鴻,靜李,李振國,田新東,袁佳毅,顧國彪申請人:中國科學院電工研究所