一種煤礦用防爆變頻器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種煤礦用防爆變頻器，包括由殼體后板、殼體維護(hù)框體及門(mén)體組成的防爆殼體，所述防爆殼體內(nèi)設(shè)置整流功率單元，所述殼體后板上設(shè)置有部分伸入防爆殼體內(nèi)的散熱器基板，整流功率單元固定于散熱器基板上，所述散熱器基板的外部自散熱器基板向外延伸并列設(shè)置有多個(gè)散熱翅片，在各散熱翅片之間均設(shè)置有散熱間隙。使用壽命長(zhǎng)，散熱均勻，散熱效率高。本實(shí)用新型的一個(gè)散熱循環(huán)為：IGBT-導(dǎo)熱硅脂-基板-散熱翅片。傳遞環(huán)節(jié)少，因此傳遞的熱量衰減較少。熱量傳遞過(guò)程不存在氣液形態(tài)變化，因此傳熱迅速。紫銅散熱翅片導(dǎo)熱效率高，相同時(shí)間內(nèi)可以向空氣中傳遞更多熱量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種煤礦用防爆變頻器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種變頻器，特別涉及一種煤礦專(zhuān)用防爆變頻器。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著低壓交流變頻調(diào)速技術(shù)的日趨成熟和完善，通用變頻器得到了迅速?gòu)V泛的應(yīng)用。但是有的時(shí)候，由于工況的特殊性，通用變頻器則顯得捉襟見(jiàn)肘了，比如說(shuō):煤礦井下膠帶運(yùn)輸機(jī)、提升絞車(chē)、風(fēng)機(jī)、刮板運(yùn)輸機(jī)等需要調(diào)速的電機(jī)拖動(dòng)設(shè)備，以及化學(xué)廠的部分設(shè)備，就是其中一例。防爆變頻器就是為這些比較特殊的工況而研制的由于防爆變頻器具有防塵、防潮、防爆等優(yōu)點(diǎn)，它主要用于煤礦、石油天然氣、石油化工和化學(xué)工業(yè)。
[0003]礦用防爆變頻器的主要發(fā)熱單元是整流功率單元(IGBT)和逆變功率單元(IGBT)。整流功率單元與逆變功率單元使用相同的散熱裝置。
[0004]目前，礦用防爆變頻器的主要散熱裝置為熱管散熱器。根據(jù)不同功率等級(jí)變頻器的IGBT的發(fā)熱量來(lái)選擇對(duì)應(yīng)熱管散熱器的型號(hào)和數(shù)量。
[0005]傳統(tǒng)熱管散熱器與防爆變頻器的連接方式軸向圖如圖1所示，傳統(tǒng)熱管散熱器與IGBT的貼合關(guān)系如圖2所示。
[0006]圖1與圖2中，IGBT作為主要發(fā)熱元件，工作時(shí)產(chǎn)生大量熱量，熱量通過(guò)導(dǎo)熱硅脂傳遞至熱管散熱基板，再由基板傳遞給鑲嵌在基板內(nèi)的熱管，熱管內(nèi)的冷媒吸熱氣化，沿向上傾斜的管道上升同時(shí)通過(guò)散熱翅片散熱并上升至散熱翅片處，氣化的冷媒將熱量傳遞給散熱翅片，散熱溫度降低后的冷媒重新凝結(jié)成液體，在重力的作用下回流至基板內(nèi)，從而完成散熱。由于空氣自然流通及風(fēng)機(jī)做功，散熱翅片將熱量散發(fā)到空氣中，完成一次散熱循環(huán)。如需散熱量過(guò)大，可輔以風(fēng)機(jī)加大翅片周?chē)諝獾牧髁?，從而增大散熱效率?br> [0007]傳統(tǒng)變頻器的散熱方式是以上兩圖所示的熱管散熱，這種散熱方式簡(jiǎn)單有效，但同時(shí)伴隨著諸多問(wèn)題。
[0008]1.散熱效率低下。如上所述，一次散熱循環(huán)需要經(jīng)過(guò)IGBT-導(dǎo)熱硅脂-散熱基板-熱管-冷媒-液\氣\液轉(zhuǎn)換，才能將熱量傳遞給冷媒發(fā)散到空氣中，整個(gè)散熱過(guò)程環(huán)節(jié)多，不同環(huán)節(jié)熱阻不同導(dǎo)致散熱效率可以散發(fā)的熱量逐環(huán)節(jié)遞減，且冷媒需要經(jīng)過(guò)液化-氣化-液化三個(gè)階段，速度較慢，另外由于且冷媒比熱容相對(duì)較小，因此每次氣液轉(zhuǎn)換所能帶走的熱量不多導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)反應(yīng)速度不高，導(dǎo)致散熱效率低下。
[0009]2.散熱不均。熱管散熱主要通過(guò)經(jīng)過(guò)抽真空處理的熱管內(nèi)的冷媒的液-氣-液狀態(tài)變換散熱，所以熱管在熱管基板上的分布以及每根熱管內(nèi)冷媒的量，在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中的一致性很難把握，會(huì)導(dǎo)致熱管不同區(qū)域的散熱效率有差別，從而導(dǎo)致安裝在同一熱管上的不同的半導(dǎo)體功率器件散熱條件不同，會(huì)導(dǎo)致部分半導(dǎo)體功率器件工作不正常而產(chǎn)生故障。由于IGBT在散熱基板上分布不均，普通材質(zhì)的散熱基板無(wú)法將IGBT產(chǎn)生的熱量迅速擴(kuò)散到基板其他部分，導(dǎo)致IGBT周邊溫度過(guò)高，熱管無(wú)法充分散熱，其他部分溫度不高，熱管內(nèi)的冷媒吸收不到熱量，導(dǎo)致散熱不均。
[0010]3.管殼腐蝕。熱管內(nèi)的冷媒大部分為易氣化的液體(液氨等)，冷媒對(duì)熱管管壁有腐蝕性，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間工作后，使熱管管壁變薄甚至泄漏，熱管散熱器泄漏后基本失去散熱能力。
[0011]4.容易形成氣塞。由于冷媒在高溫下會(huì)與管壁進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，或冷媒在高溫下發(fā)生分解，生成不凝性氣體，不凝性氣體一直滯留在熱管上部翅片處，使氣化的冷媒無(wú)法與翅片完成熱交換，嚴(yán)重降低熱管散熱效率。
[0012]5.熱管散熱器體積龐大。為滿足散熱效率，熱管散熱器的散熱翅片之間間距比較大，需散熱量大時(shí)且需要另外加裝軸流式散熱風(fēng)機(jī)，使成本進(jìn)一步升高，體積更加龐大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、體積更小、散熱效率更高且不存在腐蝕及氣塞的煤礦用防爆變頻器。
[0014]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采取的技術(shù)方案是:一種煤礦用防爆變頻器，包括由殼體后板、殼體維護(hù)框體及門(mén)體組成的防爆殼體，所述防爆殼體內(nèi)設(shè)置整流功率單元，所述殼體后板上設(shè)置有部分伸入防爆殼體內(nèi)的散熱器基板，整流功率單元固定于散熱器基板上，所述散熱器基板的外部自散熱器基板向外延伸并列設(shè)置有多個(gè)散熱翅片，在各散熱翅片之間均設(shè)置有散熱間隙。
[0015]上述的煤礦用防爆變頻器，所述散熱翅片與散熱器基板一體成型設(shè)置。
[0016]上述的煤礦用防爆變頻器，所述散熱翅片沿散熱器基板的長(zhǎng)度方向垂直于散熱器基板向外延伸設(shè)置。
[0017]上述的煤礦用防爆變頻器，所述殼體后板上設(shè)置有增強(qiáng)散熱間隙內(nèi)空氣流動(dòng)的散熱風(fēng)機(jī)。
[0018]上述的煤礦用防爆變頻器，所述散熱風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口與散熱間隙平行設(shè)置。
[0019]上述的煤礦用防爆變頻器，所述整流功率單元設(shè)置有與散熱器基板固定連接的螺栓孔，在整流功率單元與散熱器基板之間設(shè)置有提高導(dǎo)熱效率的導(dǎo)熱硅脂層。
[0020]上述的煤礦用防爆變頻器，所述殼體后板周?chē)O(shè)置有與殼體維護(hù)框體固定連接的螺栓孔。
[0021]上述的煤礦用防爆變頻器，所述散熱器基板與散熱翅片采用紫銅材料制成。
[0022]本實(shí)用新型煤礦用防爆變頻器的優(yōu)點(diǎn)是:成本降低。熱管散熱器由于熱管需要使用耐腐蝕材料，以及散熱翅片加工難度高等原因，價(jià)格較高。紫銅散熱翅片式散熱器無(wú)需考慮冷媒與散熱器相容問(wèn)題，僅有紫銅及散熱翅片兩部分組成，因此加工難度低，且材料價(jià)格便宜。
[0023]I)使用壽命長(zhǎng)。由于不存在液體冷媒，因此不存在腐蝕問(wèn)題，散熱器使用壽命僅取決于抗形變能力。
[0024]2)散熱均勻。本實(shí)用新型的散熱基板采用紫銅材料，IGBT產(chǎn)生的熱量可迅速由投影面向基板四周迅速擴(kuò)散，單位長(zhǎng)度內(nèi)，紫銅材料的不同位置溫差小，因此IGBT產(chǎn)熱可以均勻地散發(fā)到散熱翅片上。
[0025]3)散熱效率高。本實(shí)用新型的一個(gè)散熱循環(huán)為:IGBT-導(dǎo)熱硅脂層_基板_散熱翅片。傳遞環(huán)節(jié)少，因此傳遞的熱量衰減較少。熱量傳遞過(guò)程不存在氣液形態(tài)變化，因此傳熱迅速。紫銅散熱翅片導(dǎo)熱效率高，相同時(shí)間內(nèi)可以向空氣中傳遞更多熱量。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為傳統(tǒng)熱管散熱器與防爆變頻器連接方式示意圖；
[0027]圖2為傳統(tǒng)熱管散熱器與IGBT的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4為本實(shí)用新型散熱器基板與散熱翅片相連接的結(jié)構(gòu)放大圖；
[0030]圖5為本實(shí)用新型散熱器基板、散熱翅片與IGBT的連接結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖6為圖5中I部分的局部結(jié)構(gòu)放大圖。

【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明；
[0033]如圖3、4、5、6所示，一種煤礦用防爆變頻器，包括由殼體后板1、殼體維護(hù)框體2及門(mén)體3組成的防爆殼體4，所述防爆殼體4內(nèi)設(shè)置整流功率單元5，所述殼體后板I上設(shè)置有部分伸入防爆殼體4內(nèi)的散熱器基板6，整流功率單元5固定于伸入防爆殼體4內(nèi)的散熱器基板6上,所述散熱器基板6的外部自散熱器基板6向外延伸并列設(shè)置有多個(gè)散熱翅片7，在各散熱翅片7之間均設(shè)置有散熱間隙8。
[0034]為提高散熱效果，增強(qiáng)熱傳遞效率，所述散熱翅片7與散熱器基板6—體成型設(shè)置，散熱器基板6與散熱翅片7采用散熱均勻的紫銅材料制成。所述散熱翅片7沿散熱器基板6的長(zhǎng)度方向垂直于散熱器基板6向外延伸設(shè)置，即各散熱翅片7均水平層疊設(shè)置,便于通風(fēng)，當(dāng)然，散熱翅片7也可以垂直于水平方向設(shè)置。為增強(qiáng)散熱效率，在所述殼體后板I上設(shè)置有增強(qiáng)散熱間隙8內(nèi)空氣流動(dòng)的散熱風(fēng)機(jī)9。為使得散熱翅片7能夠更快的將整流功率單元5所產(chǎn)生的熱量散發(fā)，散熱風(fēng)機(jī)9的出風(fēng)口與散熱間隙8平行設(shè)置。整流功率單元5設(shè)置有與散熱器基板6固定連接的螺栓孔，在整流功率單元5與散熱器基板6之間設(shè)置有提高導(dǎo)熱效率的導(dǎo)熱硅脂層。所述殼體后板I的周?chē)O(shè)置有與殼體維護(hù)框體2固定連接的螺栓孔10。散熱器基板6的周?chē)瑯釉O(shè)置有與殼體后板I固定連接的螺栓孔11，二者可通過(guò)螺栓常規(guī)可拆卸式連接。
[0035]本實(shí)用新型產(chǎn)品的散熱過(guò)程如下:IGBT運(yùn)行產(chǎn)熱后，由導(dǎo)熱硅脂層將熱量傳遞給紫銅散熱器基板6，散熱器基板6將熱量直接傳遞給散熱翅片7，在空氣自然流通和軸流式散熱風(fēng)機(jī)的作用下，將熱量散發(fā)到空氣中。
[0036]當(dāng)然，上述說(shuō)明并非是對(duì)本實(shí)用新型的限制，本實(shí)用新型也并不限于上述舉例，本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，作出的變化、改型、添加或替換，都應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種煤礦用防爆變頻器，包括由殼體后板、殼體維護(hù)框體及門(mén)體組成的防爆殼體，所述防爆殼體內(nèi)設(shè)置整流功率單元，其特征在于:所述殼體后板上設(shè)置有部分伸入防爆殼體內(nèi)的散熱器基板，整流功率單元固定于散熱器基板上，所述散熱器基板的外部自散熱器基板向外延伸并列設(shè)置有多個(gè)散熱翅片，在各散熱翅片之間均設(shè)置有散熱間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦用防爆變頻器，其特征是:所述散熱翅片與散熱器基板一體成型設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的煤礦用防爆變頻器，其特征是:所述散熱翅片沿散熱器基板的長(zhǎng)度方向垂直于散熱器基板向外延伸設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的煤礦用防爆變頻器，其特征是:所述殼體后板上設(shè)置有增強(qiáng)散熱間隙內(nèi)空氣流動(dòng)的散熱風(fēng)機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的煤礦用防爆變頻器，其特征是:所述散熱風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口與散熱間隙平行設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的煤礦用防爆變頻器，其特征是:所述整流功率單元設(shè)置有與散熱器基板固定連接的螺栓孔，在整流功率單元與散熱器基板之間設(shè)置有提高導(dǎo)熱效率的導(dǎo)熱硅脂層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的煤礦用防爆變頻器，其特征是:所述殼體后板周?chē)O(shè)置有與殼體維護(hù)框體固定連接的螺栓孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的煤礦用防爆變頻器，其特征是:所述散熱器基板與散熱翅片采用紫銅材料制成。
【文檔編號(hào)】H05K7/20GK204046397SQ201420421042
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】孫永亮, 呂洪章 申請(qǐng)人:青島威控電氣有限公司