一种功率电感和具有其的电力变换设备的制作方法

本技术涉及电力电子，特别是涉及一种功率电感和具有其的电力变换设备。

背景技术：

1、在新能源发电、电动汽车、工业变频等领域的电力变换设备（如逆变器、整流器、变频器等）中，功率电感是关键储能和滤波元件，其工作时会因线圈电阻和磁芯损耗而产生大量热量，是设备中仅次于功率半导体器件的主要热源。功率电感的可靠性和工作温度紧密相关，过高的温升会导致磁芯性能下降、线圈绝缘老化甚至烧毁，直接影响整个电力变换系统的稳定性和寿命。

2、对于防护等级要求较高的设备，常将功率电感置于密闭的散热风道内。现有技术通常采用以下方式为功率电感散热：将电感本体用导热灌封胶封装在一个壳体内，电感产生的热量通过灌封胶传导至壳体，再通过风冷散热或自然散热的方式将热量传递至外部环境，进而将电感产生的热量带走。

3、然而，随着设备功率密度的不断提升，电感的功率损耗也越来越大，这种传统的功率电感的散热方式热阻大，散热效率低，已经无法满足散热要求。特别是电感的两线圈之间区域，热量最为集中且难以向外传导，往往成为温度最高的“热点”，严重制约了电感功率密度的进一步提升。

4、因此，急需提供一种散热效率高、散热效果好的功率电感。

技术实现思路

1、本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种散热效率高、散热效果好的功率电感和电力变换设备，旨在解决上述技术问题。

2、本申请提供了一种功率电感，包括：具有蒸发端和冷凝端的均温板，具有内腔体的金属壳体，设置于所述内腔体的电感本体，以及散热器；所述壳体的一端设置有插孔，所述散热器设置于所述壳体的所述插孔所在端的外侧面，所述均温板的所述蒸发端从所述插孔插入所述内腔体并与所述电感本体之间具有电气间隙、所述冷凝端露于所述壳体外并紧贴所述散热器，所述内腔体用导热灌封胶灌封。

3、优选地，上述电感本体包括磁芯和绕设于所述磁芯上的两组线圈，所述均温板的所述蒸发端插于两组所述线圈之间的间隙中。

4、优选地，上述均温板为扁平板状结构，所述均温板的所述蒸发端插于两组所述线圈之间的中间位置处，所述均温板的板面与两组所述线圈的连线面垂直。

5、优选地，上述壳体的外表面上设置有多个散热肋片，所述散热肋片与所述功率电感所处环境的气流方向一致。

6、优选地，上述散热器的数量为两个，两所述散热器分别贴设于所述均温板的所述冷凝端的两侧表面。

7、优选地，上述散热器具有外部散热鳍片，所述鳍片与所述功率电感所处环境的气流方向平行。

8、优选地，上述均温板为l型结构，其中，所述蒸发端竖向设置，所述冷凝端横向设置。

9、另一优选地，上述均温板为t型结构，其中，所述蒸发端竖向设置，所述冷凝端横向设置。

10、优选地，上述均温板用环氧树脂胶或焊接方式密封固定在所述插孔；两所述散热器通过导热粘接胶或焊接的方式固定于所述均温板的两侧面；所述均温板内部设置有真空腔体，所述真空腔体内壁设有多孔毛细结构、并在所述毛细结构内充注有散热工质；所述壳体、所述均温板和两所述散热器的外表面均涂覆有防腐涂层。

11、本申请还提供了一种电力变换设备，包括：箱体、将所述箱体内部左右分割成功率腔体和散热腔体的隔板、设置于所述功率腔体内的功率模块、设置于所述散热腔体内的功率散热器和散热风机，所述功率模块和所述功率散热器分别贴设于所述隔板对应位置的左右两侧，所述箱体的所述散热腔体的前端设置有进风口、后端设置有出风口，所述散热风机设置于所述进风口和所述功率散热器之间，所述散热腔体的所述出风口和所述功率散热器之间设置有如上所述的功率电感。

12、本实用新型与现有技术相比具有以下优点：本实用新型的功率电感的内腔体用导热灌封胶灌封、在金属壳体上设置散热器，并将均温板插入金属壳体的内腔体，均温板可以根据需要设置在内腔体发热量大且集中的地方，可以极大降低热阻，提高本实用新型的功率电感的散热效率：现有技术的散热路径为“电感本体→导热灌封胶→金属壳体→ 空气”，路径长、热阻大。本实用新型新增了“电感本体热点 → 均温板（蒸发端）→ 均温板（冷凝端）→ 散热器 → 空气”这条基于相变传热原理的路径。均温板等效导热系数极高，远超过金属和导热灌封胶，从而显著增加了热源到外界的热传导的效率，大幅降低了整体热阻，使热量得以快速导出，散热效率高、散热效果好。

13、本实用新型的功率电感可以针对性解决核心热点问题，温升均匀：传统方式难以对发热量大且集中的热点进行有效散热。本实用新型将均温板的蒸发端直接到发热量大且集中的热点，实现了对功率电感“温度盲区”的精准、直接冷却，从根本上消除了散热瓶颈，有效降低了最高温度点，使电感整体温度场更加均匀，提升了可靠性。

14、本实用新型的功率电感允许更高的功率密度和更小的体积：由于散热能力得到革命性增强，在相同的温升限值下，本实用新型所描述的功率电感可以承受更大的工作电流（更高功率）。反之，在相同的功率等级下，电感可以设计得更紧凑（如减少线圈匝数以降低损耗），从而提高了整机的功率密度，顺应了电力电子设备小型化、轻量化的发展趋势。

15、本实用新型的功率电感的结构紧凑，可靠性高：均温板和散热器与电感金属壳体集成设计，结构坚固、紧凑，易于安装且不占用额外空间。

16、综上所述，本实用新型的功率电感彻底改变了传统功率电感的散热方式，通过低热阻的均温板直捣热源，实现了散热效率的质的飞跃，有效突破了高功率密度应用下电感的热管理瓶颈，具有极高的实用价值和商业前景。

17、本实用新型的电力变换设备充分利用散热腔体，因功率模块和功率散热器分别贴设于隔板对应位置的左右两侧，即可通过功率散热器给功率模块散热。在散热风机的吸力作用下，箱体外的冷空气从进风口进入散热腔体，先通过功率散热器，优先给发热量较大的功率模块散热；功率模块散热出来的风继续通过功率电感，通过功率电感的散热结构给功率电感散热，最后热风从出风口排出。这样可极大降低功率电感内部升温，甚至缩小电感线圈匝数，节省功率电感的系统成本。

1.一种功率电感，其特征在于，包括：具有蒸发端和冷凝端的均温板，具有内腔体的金属壳体，设置于所述内腔体的电感本体，以及散热器；所述壳体的一端设置有插孔，所述散热器设置于所述壳体的所述插孔所在端的外侧面，所述均温板的所述蒸发端从所述插孔插入所述内腔体并与所述电感本体之间具有电气间隙、所述冷凝端露于所述壳体外并紧贴所述散热器，所述内腔体用导热灌封胶灌封。

2.根据权利要求1所述的一种功率电感，其特征在于：所述电感本体包括磁芯和绕设于所述磁芯上的两组线圈，所述均温板的所述蒸发端插于两组所述线圈之间的间隙中。

3.根据权利要求2所述的一种功率电感，其特征在于：所述均温板为扁平板状结构，所述均温板的所述蒸发端插于两组所述线圈之间的中间位置处，所述均温板的板面与两组所述线圈的连线面垂直。

4.根据权利要求1所述的一种功率电感，其特征在于：所述壳体的外表面上设置有多个散热肋片，所述散热肋片与所述功率电感所处环境的气流方向一致。

5.根据权利要求1所述的一种功率电感，其特征在于：所述散热器的数量为两个，两所述散热器分别贴设于所述均温板的所述冷凝端的两侧表面。

6.根据权利要求5所述的一种功率电感，其特征在于：所述散热器具有外部散热鳍片，所述鳍片与所述功率电感所处环境的气流方向平行。

7.根据权利要求5所述的一种功率电感，其特征在于：所述均温板为l型结构，其中，所述蒸发端竖向设置，所述冷凝端横向设置。

8.根据权利要求5所述的一种功率电感，其特征在于：所述均温板为t型结构，其中，所述蒸发端竖向设置，所述冷凝端横向设置。

9.根据权利要求7或8所述的一种功率电感，其特征在于：所述均温板用环氧树脂胶或焊接方式密封固定在所述插孔；两所述散热器通过导热粘接胶或焊接的方式固定于所述均温板的两侧面；所述均温板内部设置有真空腔体，所述真空腔体内壁设有多孔毛细结构、并在所述毛细结构内充注有散热工质；所述壳体、所述均温板和两所述散热器的外表面均涂覆有防腐涂层。

10.一种电力变换设备，其特征在于，包括：箱体、将所述箱体内部左右分割成功率腔体和散热腔体的隔板、设置于所述功率腔体内的功率模块、设置于所述散热腔体内的功率散热器和散热风机，所述功率模块和所述功率散热器分别贴设于所述隔板对应位置的左右两侧，所述箱体的所述散热腔体的前端设置有进风口、后端设置有出风口，所述散热风机设置于所述进风口和所述功率散热器之间，所述散热腔体的所述出风口和所述功率散热器之间设置有如权利要求1至9任意一项所述的功率电感。