机芯冷却结构及变频器的制作方法

1.本技术属于变频设备技术领域，更具体地说，是涉及一种机芯冷却结构及变频器。


背景技术：

2.高压防爆变频器广泛应用于皮带机、提升机、绞车、猴车、乳化液泵等矿山设备。现有的高压防爆变频器包括三路机芯，各机芯中包括逆变模块和整流模块等，在机芯工作过程中，逆变模块、整流模块等都会发热，现有的水冷散热方案是分别设置多个冷却器对逆变模块、整流模块等散热部位进行水冷散热，其水路连接节点多，布局复杂，冷却器占用空间大，且成本较高，存在漏水的隐患。而且，在维修时需要将机柜的前后都打开，结构维护不便。


技术实现要素：

3.本技术实施例的目的在于提供一种机芯冷却结构，以解决现有技术中存在的高压防爆变频器中水路连接节点多，布局复杂，冷却器占用空间大，且成本较高的技术问题。
4.为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：提供一种机芯冷却结构，包括：
5.冷却板；以及，
6.机芯本体，具有设置于所述冷却板表面的强冷腔层、位于所述强冷腔层远离所述冷却板一侧的连接腔层和位于所述连接腔层远离所述冷却板一侧的弱冷腔层；所述强冷腔层安装有分别贴于所述冷却板表面的逆变模块和整流模块，所述连接腔层安装有用于连接所述逆变模块、所述整流模块和电抗组件的连接模块，所述弱冷腔层安装有与所述逆变模块和所述整流模块电连接的控制模块。
7.通过采用冷却板，可将机芯本体中的多个模块逐层安装在冷却板上，利用冷却板对发热量较大逆变模块和整流模块进行冷却，有利于简化逆变模块和整流模块的冷却结构，且便于逆变模块和整流模块的安装和维护；将连接模块设置在连接腔层，控制模块设置在弱冷腔层，能够充分利用强冷腔层上方的空间，并能够保障对连接模块和控制模块的冷却降温，取消单独的散热结构，有利于减少冷却管路连接节点数量，避免漏水，且能够使得机芯本体的布局腔层次分明，结构紧凑简单，提高空间利用率。
8.在一个实施例中，所述逆变模块的数量为三套，所述整流模块的数量为三套，所述连接模块的数量为三套；各套所述连接模块连接有一套所述逆变模块和一套所述整流模块，各所述逆变模块和各所述整流模块均与所述控制模块电连接。
9.通过采用上述技术手段，能够提高机芯的兼容性。
10.在一个实施例中，所述连接模块包括连接所述逆变模块与所述整流模块的模块叠层铜排和用于连接所述模块叠层铜排与所述电抗组件的母线叠层铜排，所述母线叠层铜排安装于所述模块叠层铜排远离所述冷却板的一侧。
11.通过采用上述技术手段，便于整流模块、逆变模块和母线电容的连接。
12.在一个实施例中，所述冷却板上安装有安装架，所述控制模块可拆卸安装于所述
安装架上。
13.通过采用上述技术手段，便于控制模块的安装。
14.在一个实施例中，所述安装架包括分别安装于所述冷却板两端的立架和可拆卸安装于所述立架上的支架组件，所述控制模块安装于所述支架组件上。
15.通过采用上述技术手段，能够方便支架组件与控制模块的拆卸，方便下侧结构的维护。
16.在一个实施例中，所述机芯本体还包括与所述逆变模块电连接的电源模块，所述支架组件包括与所述立架可拆卸连接的第一支架和与所述第一支架可拆卸连接的第二支架，所述第二支架位于所述第一支架远离所述冷却板的一侧，所述电源模块与所述第一支架可拆卸连接，所述控制模块与所述第二支架可拆卸连接。
17.通过采用上述技术手段，便于维护。
18.在一个实施例中，所述控制模块包括安装板、电源板、电阻板、光纤检测板、滤波板和控制板，所述安装板与所述安装架可拆卸连接，所述电源板、电阻板、光纤检测板、滤波板和控制板分别安装于所述安装板上。
19.通过采用上述技术手段，便于控制模块中各单元的安装。
20.在一个实施例中，所述冷却板为水冷板。
21.通过采用上述技术手段，能够通过循环水进行冷却。
22.本技术实施例还提供一种变频器，包括上述任一实施例中的机芯冷却结构。
23.通过采用上述技术手段，便于机芯本体的安装，能够减小管路节点，防止漏水，有利于提高变频器的安全性，且有利于机芯本体的散热。
24.在一个实施例中，所述变频器还包括机柜和安装于所述机柜底部的电抗组件，所述电抗组件与所述连接模块相连；所述机芯冷却结构安装于所述机柜中，且所述机芯冷却结构位于所述电抗组件的上侧。
25.通过采用上述技术手段，便于电抗组件的安装和移动。
附图说明
26.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，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技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本技术实施例提供的机芯冷却结构和电抗组件的立体结构示意图；
28.图2为图1中机芯冷却结构的立体结构示意图；
29.图3为图2中冷却板及强冷腔层的正视图；
30.图4为图2中冷却板的后视图；
31.图5为图2中冷却板、强冷腔层和连接腔层的主视图；
32.图6为图2中冷却板、强冷腔层、连接腔层和电源模块的立体结构示意图；
33.图7为图2中支架组件及电源模块的立体结构示意图。
34.其中，图中各附图标记：
35.10-冷却板；11-进水口；12-出水口；
36.20-机芯本体；20a-强冷腔层；20b-连接腔层；20c-弱冷腔层；21-逆变模块；22-整流模块；23-连接模块；231-模块叠层铜排；232-母线叠层铜排；24-电源模块；25-控制模块；251-电源板；252-电阻板；253-光纤检测板；254-滤波板；255-控制板；256-安装板；26-安装架；261-立架；262-支架组件；2621-第一支架；2622-第二支架；
37.30-电抗组件；31-电抗模块；32-母线电容；
38.40-支撑架；41-滚轮。
具体实施方式
39.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
40.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
41.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
42.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
43.请一并参阅图1至图3，现对本技术实施例提供的机芯冷却结构进行说明。机芯冷却结构包括冷却板10和机芯本体20，机芯本体20具有强冷腔层20a、连接腔层20b和弱冷腔层20c，强冷腔层20a设置于冷却板10表面，连接腔层20b位于强冷腔层20a远离冷却板10一侧，弱冷腔层20c位于连接腔层20b远离冷却板10一侧；强冷腔层20a安装有逆变模块21和整流模块22，逆变模块21和整流模块22分别贴于冷却板10表面；请一并参阅图5，连接腔层20b安装有连接模块23，连接模块23用于连接逆变模块21、整流模块22和电抗组件30，弱冷腔层20c安装有控制模块25，控制模块25与逆变模块21和整流模块22电连接。通过采用冷却板10，将机芯本体20中的多个模块逐层安装在冷却板10上，利用冷却板10对发热量较大逆变模块21和整流模块22进行冷却，有利于简化逆变模块21和整流模块22的冷却结构，且便于逆变模块21和整流模块22的安装和维护；将连接模块23设置在连接腔层20b，控制模块25设置在弱冷腔层20c，能够充分利用强冷腔层20a上方的空间，并能够保障对连接模块23和控制模块25的冷却降温，取消单独的散热结构，有利于减少冷却管路连接节点数量，避免漏水，且能够使得机芯本体20的布局腔层次分明，结构紧凑简单，提高空间利用率。另外，由于本体机芯20整体位于冷却板10的同一侧，这样可以由冷却板10的正面进行安装和拆卸，不需要前后移动，便于机芯本体20的维护。其中，腔层是指在散热板靠近机芯一侧具有一定厚度的区间，强冷和弱冷仅表示冷却效果相对较强或较弱。
44.可选地，逆变模块21和整流模块22可以是通过紧固件安装在冷却板10上，以使得
逆变模块21和整流模块22的表面与冷却板10表面贴紧，保障逆变模块21和整流模块22的散热。
45.在本技术的一个实施例中，请参阅图2、图3及图5，逆变模块21的数量为三套，整流模块22的数量为三套，连接模块23的数量为三套；各套连接模块23连接有一套逆变模块21和一套整流模块22，各逆变模块21和各整流模块22均与控制模块25电连接。这样能够形成三路机芯结构，实现多相变换，有利于增强机芯的兼容性，降低硬件成本。当然，在本技术的其它实施例中，也可以是采用单机芯结构。具体地，三套逆变模块21沿冷却板10的宽度方向布局，三套整流模块22沿冷却板10的宽度方向布局，逆变模块21和整流模块22分别位于冷却板10的两端，连接模块23沿冷却板10的宽度方向布局，这样能够使得逆变模块21、整流模块22和连接模块23排布整齐，结构紧凑，且便于电路连接。其中，三路机芯变频器的电路连接属于现有产品中的设计，这里不作赘述。
46.在本技术的一个实施例中，请参阅图1至图3，连接模块23包括模块叠层铜排231和母线叠层铜排232，模块叠层铜排231连接逆变模块21与整流模块22，母线叠层铜排232用于连接模块叠层铜排231与电抗组件30。通过模块叠层铜排231连接逆变模块21与整流模块22，便于电路的输入和输出，通过母线叠层铜排232连接电抗组件30，从而能够实现与电抗组件30中的母线电容32电连接。这样一方面能够方便逆变模块21、整流模块22和电抗组件30的电路连接，另一方面能够方便对模块叠层铜排231和母线叠层铜排232进行制冷，防止温度过高，损耗过大。
47.可选地，请一并参阅图6，母线叠层铜排232安装于模块叠层铜排231远离冷却板10的一侧，即，模块叠层铜排231位于连接腔层20b靠近冷却板10的一侧，母线叠层铜排232位于模块叠层铜排231远离冷却板10的一侧。这样能够减小逆变模块21和整流模块22之间的铜排长度，减小连接腔层20b占用的面积，以便与强冷腔层20a的面积相匹配，且有利于模块叠层铜排231的散热。
48.在本技术的一个实施例中，请参阅图1至图3，冷却板10上安装有安装架26，控制模块25可拆卸安装于安装架26上。这样便于定位控制模块25与冷却板10之间的距离，为强冷腔层20a和连接腔层20b留置足够的空间，既能够保障对控制模块25的冷却，又能避免控制模块25距离冷却板10过近，导致控制模块25易受潮锈蚀。控制模块25可拆卸，便于对控制模块25及其下层结构进行维护。
49.在本技术的一个实施例中，请参阅图2、图6及图7，安装架26包括两个立架261和支架组件262，两个立架261分别安装于冷却板10两端，支架组件262可拆卸安装于立架261上，控制模块25安装于支架组件262上，这样在控制模块25下层需要维护时，可将支架组件262拆卸下来，以避免支架组件262干扰下层的维护。可选地，控制模块25可以是通过螺钉连接于支架组件262上，支架组件262可以是通过螺钉连接于立架261上，以便于支架组件262和控制模块25的安装与拆卸。
50.在本技术的一个实施例中，请参阅图2、图6及图7，机芯本体20还包括与逆变模块21电连接的电源模块24；支架组件262包括第一支架2621和第二支架2622，第一支架2621与立架261可拆卸连接，第二支架2622与第一支架2621可拆卸连接，且第二支架2622位于第一支架2621远离冷却板10的一侧，电源模块24与第一支架2621可拆卸连接，控制模块25与第二支架2622可拆卸连接。这样能够便于分层安装电源模块24与控制模块25，以便于电源模
块24与逆变模块21进行连接。而且，这样既可以将控制模块25单独拆卸下来，也可以将控制模块25、电源模块24、第一支架2621和第二支架2622一起拆卸下来，方便对机芯本体20的维护，有利于缩短维护时间。将电源模块24安装于母线叠层铜排232与控制模块25之间，一方面便于电源模块24与逆变模块21进行连接，另一方面便于对电源模块24进行散热。
51.可选地，第一支架2621包括两个连接臂和若干横梁，两个连接臂并列设置，各连接臂的两端分别与两个立架261相连，各横梁的两端分别与两个连接臂相连。这样便于布置电源模块24的安装位置，且能够保障相邻腔层通风，以便于电源模块24的冷却。
52.可选地，第二支架2622包括两个支臂，两个支臂分别安装于处于两端的连接臂上。如此，可使得控制模块25布置在电源模块24的上方。
53.在本技术的一个实施例中，请参阅图2、图6及图7，控制模块25包括电源板251、电阻板252、光纤检测板253、滤波板254、控制板255和安装板256，安装板256与安装架26可拆卸连接，电源板251、电阻板252、光纤检测板253、滤波板254和控制板255安装于安装板256上。电源板251将控制板255与逆变模块21和整流模块22连接，电阻板252用于保护电路，光纤检测板253用于检测电路电流，其中，电源板251、电阻板252、光纤检测板253、滤波板254和控制板255的电路与现有技术相同。将电源板251、电阻板252、光纤检测板253、滤波板254和控制板255设置在弱冷腔层20c，便于线路设计和维护，方便调试安装，而且做到强弱电分离，降低干扰。具体地，安装板256与第二支架2622相连，如此，便于控制模块25整体的拆卸，以便于维护和安装。当然，本实施例中，电源板251、电阻板252、光纤检测板253、滤波板254和控制板255也可以是分层安装在安装板256上。具体地，安装板256的两端分别与两个支臂可拆卸连接，这样便于安装板256的安装与拆卸。
54.在本技术的一个实施例中，请参阅图2至图4，冷却板10为水冷板。通过采用水冷板，能够利用冷却水对机芯本体20进行水冷，以降低机芯本体20温度。可选地，水冷板远离机芯本体20的一侧设有进水口11和出水口12，如此，能够使得管路连接节点与机芯本体20位置被冷却板10隔开，避免漏水造成短路。当然，在本技术的其它实施例中，也可以是采用其它制冷介质进行冷却。
55.本技术实施例还提供一种变频器，包括上述任一实施例中的机芯冷却结构。通过采用上述机芯冷却结构，便于机芯本体20的安装，能够减小管路节点，防止漏水，有利于提高变频器的安全性，且有利于机芯本体的散热。
56.在本技术的一个实施例中，请参阅图1至图3，变频器还包括机柜和电抗组件30，电抗组件30安装于机柜底部，电抗组件30与连接模块23相连；机芯冷却结构安装于机柜中，且机芯冷却结构位于电抗组件30的上侧。这样一方面能够使得变频器的重心较低，保障变频器稳定，另一方面便于电抗组件30的安装和拆卸。
57.可选地，电抗组件30上可以设置吊装孔，以便于电抗组件30的安装和拆卸。
58.在本技术的一个实施例中，请参阅图1至图3，电抗组件30包括电抗模块31和与电抗模块31相连的母线电容32，母线电容32与连接模块23相连。具体地，机芯本体20可以是通过线缆连接母线电容32与电抗模块31，如此，能够实现柔性连接，以避免电抗组件30的位置移动后干扰电路连接。具体地，母线叠层铜排232与母线电容32相连。
59.可选地，变频器还包括支撑架40，电抗组件30安装于支撑架40上，支撑架40底部安装有多个滚轮41。如此，便于电抗组件30的移动，便于将电抗组件30从机柜中取出，方便对
变频器进行维护。
60.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。