一種動力裝置電器單元的冷卻系統的製作方法
2023-05-15 17:14:06 1
專利名稱：一種動力裝置電器單元的冷卻系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種動力裝置電器單元的冷卻系統，具體地說是一種由發動機驅動的動力裝置的電器單元的氣液聯合冷卻系統。
背景技術：
由發動機驅動的動力裝置，尤其是使用變頻器進行電能控制的動力裝置，其電器單元在工作中會產生較多的熱量，因此必須對其進行有效的冷卻。
現有技術一般採用兩種冷卻方式，一種是循環水冷卻，包括水泵、循環水道、電器單元水冷腔、散熱器等，水泵對冷卻水加壓，使之通過電器單元水冷腔內的導熱底板帶走熱量，然後流經散熱器使冷卻水溫下降，再重新進入水泵，如此反覆，屬於閉式循環；另一種是空氣冷卻，包括冷卻風扇、導風通道、電器單元散熱片等，風扇將外界的冷空氣引入導風通道，吹過電器單元的散熱片帶走熱量，屬於開路式冷卻。
上述技術通常被二擇其一，使用在不同的場合。在現有技術中，上述電器單元一般都具有一塊電路板，電路板的一側安裝或焊接各種電器元件，另一側與一塊與電路板絕緣的導熱底板製成一體，導熱底板背離電器元件的一側設置冷卻水腔或散熱片，電器元件工作時產生的熱量通過導熱底板傳向冷卻水腔或散熱片，被冷卻水或冷卻風帶走。但是實際上，電器元件的表面也是熱量發散的一個途徑，關於這一點，似乎被人忽視了。
發明內容
本發明的目的在於克服上述技術的不足之處，提供一種動力裝置電器單元的冷卻系統，利用氣液聯合冷卻，可進一步增強對發熱電器單元的冷卻效果，改善其工作環境，提高工作效率。
本發明的主要解決方案是這樣實現的 本發明一種動力裝置電器單元的冷卻系統，包括電器單元、電器單元液冷腔、液泵、散熱器、電器單元氣冷腔、初級濾網、發動機、發動機風扇、發動機空氣濾清器等，電器單元及電器單元液冷腔被電器單元氣冷腔所包圍。將液泵、電器單元液冷腔、散熱器通過液流管道順次循環連接構成電器單元的液冷迴路；將初級濾網、電器單元氣冷腔、發動機空氣濾清器、發動機順次連接構成電器單元的氣冷通路；液冷迴路與氣冷通路共同構成動力裝置電器單元的氣液聯合冷卻系統。
本發明一種動力裝置電器單元的冷卻系統，採用氣冷與液冷並聯運行的冷卻方法，其工作步驟分別為 1、液冷 a、用發動機驅動液泵，使冷卻液循環不斷地流動，流經電器單元液冷腔的冷卻液吸收電器單元所散發的熱量； b、將電器單元液冷腔流出的吸收熱量後溫度上升的冷卻液導入散熱器； c、利用發動機風扇吹拂散熱器帶走冷卻液中的熱量使之降溫； d、溫度下降後的冷卻液重新回到液泵參加下一次循環。
2、氣冷 a、利用發動機運轉時活塞的泵吸作用，將冷空氣從初級濾網吸入電器單元氣冷腔； b、經過過濾的冷空氣吹過電器單元和電器單元液冷腔的外表面帶走熱量； c、流出氣冷腔的空氣進入發動機空氣濾清器再次過濾； d、來自空氣濾清器的空氣進入發動機氣缸參加燃燒； e、燃燒廢氣排出氣缸。
上述液冷與氣冷兩種冷卻模式隨著發動機的運轉同時發生。
所述液冷的工作介質可以是水，也可以是油。
所述動力裝置可以是變頻發電機組，也可以是混合動力車輛。
本發明與已有技術相比具有以下優點 充分利用發動機工作時活塞的吸氣作用，在不另外增加風扇的前提下對正在經受液冷的動力裝置電器單元再實施空氣冷卻，能進一步改善電器單元的工作環境，降低工作溫度，提高工作效能，同時還能避免因加裝風扇所帶來的附加功率損耗，具有明顯的節能效果；初級濾網能夠保證電器單元表面的清潔，避免由於汙物附著引發的電器故障及黴變。
圖1是本發明的工作原理示意圖。
圖2是本發明的電器單元氣冷腔包容電器單元及其液冷腔的立體示意圖。
圖3是圖2的縱向剖面示意圖。
圖4是將圖3中電器單元氣冷腔拆除以後電器單元液冷腔的K向視圖。
圖5是圖4中的A-A剖視圖。
圖6是圖4中的B-B剖視圖。
圖1～圖6所示包括電器單元1，液泵2，電器單元液冷腔3，散熱器4，初級濾網5，電器單元氣冷腔6，空氣濾清器7，發動機8，風扇9，螺栓10，螺母11，冷卻水入口301，冷卻水出口302，液冷腔頂面303，液冷腔底面304，隔板305，掛耳306，液冷通道307，箱體601，箱門602，門鎖603，冷卻空氣出口604，密封圈605，支座606。
具體實施例方式 如圖1所示，在一種動力裝置電器單元的冷卻系統中，電器單元1同時處在兩條冷卻路線上，受到氣、液兩種模式的聯合冷卻。
在液冷循環路線上，液泵2、電器單元液冷腔3、散熱器4三者之間通過液流管道順次循環連接構成液冷迴路，發動機風扇9與散熱器4相對布置。
系統工作時，液泵2對冷卻液加壓，使之在迴路中不斷的循環流動，當冷卻液經過電器單元液冷腔3時，與電器單元1之間發生熱交換，冷卻液接受了電器單元1所散發的熱量，溫度升高，隨後流過散熱器4，散熱器4的散熱翼片隨之發生溫升，此時，發動機驅動的風扇9不停地向散熱器4吹風，溫度較低的冷風在與溫度較高的散熱器翼片發生熱交換後，攜帶熱量排出到大氣中，於是，散熱器4中的冷卻液溫度下降，被冷卻了的冷卻液再次進入液泵2，從而開始下一個冷卻循環，如此周而復始持續工作。
在氣冷循環路線上，初級濾網5、電器單元氣冷腔6、空氣濾清器7、發動機8諸單元之間通過氣流通道順次連接構成氣冷通路。
系統工作時，發動機活塞下行的泵吸作用將外界的冷空氣從初級濾網5吸入電器單元氣冷腔6，在這裡吹過電器單元1和電器單元液冷腔3表面，由於外界冷空氣的溫度低於電器單元液冷腔3的表面溫度(發動機風扇9吹向散熱器4的風攜帶著發動機8表面散發的熱量，溫度高於外界的冷空氣，由此決定了電器單元液冷腔3的表面溫度必定高於直接從外界吸入的冷空氣)，故在其通過電器單元氣冷腔6時，能夠對電器單元1和電器單元液冷腔3的外表面進一步實施冷卻，冷空氣流出電器單元氣冷腔6後，通過發動機的空氣濾清器7進入發動機8的氣缸參加燃燒反應，隨後變為燃燒廢氣排出。
上述液冷循環迴路和氣冷循環通路一起，構成了動力裝置電器單元的氣液聯合冷卻系統；液冷與氣冷兩種冷卻模式隨著發動機開始運轉同時發生。
圖2～圖6為本發明的一個具體實施例。
在圖2的透視圖中，電器單元1和電器單元液冷腔3被電器單元氣冷腔6所包圍，電器單元氣冷腔6具有一個箱體601，箱體601在正對電器單元1的一側有一個帶有鉸鏈和門鎖603的箱門602，箱體601的上方設有一個冷卻空氣出口604，作為氣冷介質空氣入口的初級濾網5集成在箱體601的底部(見圖3)，與電器單元液冷腔3相通的冷卻水入口301和冷卻水出口302分別穿過箱體601側壁所開的孔伸出到箱體601之外，穿出部位還設有密封圈605起到氣密封作用，箱門602周邊與箱體601結合處設有密封條(圖中未畫出)，能保證箱門602被門鎖603鎖閉時不漏氣。這樣，冷卻空氣只能從初級濾網5吸入，從冷卻空氣出口604排出，保證了冷卻空氣按照合適的方向流過電器單元1和電器單元液冷腔3的表面對它們實施有效的冷卻，同時初級濾網5的設置還確保了電器單元氣冷腔6內部的清潔。
由圖3、圖4可見，電器單元1和電器單元液冷腔3結為一體，液冷腔底面304的四角處分別設有掛耳306，其上開有螺栓孔，箱體601與箱門602相對的平面上焊接有支座606，支座606的數量及位置與前述諸掛耳306相對應，四組螺栓10、螺母11及彈簧墊圈將所述掛耳306和支座606一一對應予以固定，支座606的高度使得液冷腔底面304和箱體601之間留有適當的間隙，箱門602與電器單元1之間也留有適當的間隙。圖3顯示了氣冷循環的工作情況，冷空氣從設在電器單元氣冷腔6底部的初級濾網5吸入向上流動，掃過電器單元1和電器單元液冷腔3的表面帶走熱量，經氣冷腔出氣口604流出。圖4顯示了液冷循環時的工作情況，冷卻液從電器單元液冷腔3下部的冷卻液入口301進入液冷腔的液冷通道307，經過多次轉折後從冷卻液出口302流出。因液冷腔頂面303與電器單元1之間以密切貼合的方式接觸，電器單元1產生的熱量很容易傳入液冷腔頂面303，故該接觸側溫度較高，又因液冷腔頂面303背離前述接觸側的另一面與冷卻液直接接觸，故溫度較低，這樣，在液冷腔頂面303中存在著很大的溫度梯度，電器單元1產生的熱量得以源源不斷地傳向冷卻液，從而不使其自身溫度過高。電器單元液冷腔3內被隔板305分隔成曲折布置的液冷通道307，這種曲折布置方式即能縮小流道截面，加快流速，又能使冷卻液在轉換流動方向的過程中產生強烈的湍流，促進換熱，這都有利於改善熱量的傳遞效果。而曲折的液流通道布置方式還引導冷卻液以大致相同的流速通過電器單元液冷腔3的各個角落，使冷卻更為充分。
圖5顯示的A-A剖面對電器單元液冷腔3的所有各條隔板305均實施了剖切，同時還顯示了掛耳306上的螺栓孔。隔板305與液冷腔頂面303垂直相交，形成了類似於梳狀散熱片的結構，熱量從液冷腔頂面303流入隔板305使冷卻液接觸熱源的面積加大，促進了熱交換。隔板305還大大加強了液冷腔頂面303的剛度，有利於提高其抗變形能力，保證了液冷腔頂面303與電器單元1接觸表面的密切貼合，從而實現接觸面具有較小的熱阻。很重要的是，與電器單元液冷腔3其它部位的構造相比，液冷腔頂面303具有更大的厚度，這使得該部分的熱容量和熱流通面積更大，內部熱傳導能力更強，從而使其各處溫度差得以減小，具有較大的抗熱變形能力。
在圖6中，B-B剖面通過液冷流道307的轉折部分，可看到未被剖到的部分隔板305的端面。
權利要求
1、一種動力裝置電器單元的冷卻系統，包括電器單元(1)、液泵(2)、散熱器(4)、發動機(8)，發動機風扇(9)與散熱器(4)相對布置，其特徵是液泵(2)、電器單元液冷腔(3)、散熱器(4)通過液流管道順次循環連接構成電器單元(1)的液冷迴路；初級濾網(5)、電器單元氣冷腔(6)、空氣濾清器(7)、發動機(8)順次連接構成電器單元(1)的氣冷通路；所述電器單元(1)及電器單元液冷腔(3)被電器單元氣冷腔(6)所包圍；所述液冷迴路與氣冷通路並聯，共同構成動力裝置電器單元的氣液聯合冷卻系統。
2、根據權利要求1所述的一種動力裝置電器單元的冷卻系統，其特徵是所述液冷迴路中的工作介質是水或油。
3、根據權利要求1所述的一種動力裝置電器單元的冷卻系統，其特徵是所述動力裝置是變頻發電機組或混合動力車輛。
全文摘要
本發明涉及一種動力裝置電器單元的冷卻系統及方法，特徵是液泵、電器單元液冷腔、散熱器通過液流管道順次連接構成液冷迴路；發動機風扇與散熱器相對布置；初級濾網、電器單元氣冷腔、空氣濾清器與發動機順次連接構成氣冷通路。發動機驅動液泵使冷卻液在液冷迴路中循環流動，同時風扇吹拂散熱器帶走冷卻液中的熱量，實現對電器單元的液冷；與此同步，發動機進氣時的活塞泵吸作用將外界的冷空氣從初級濾網吸入氣冷通路，在流過電器單元氣冷腔時吸收電器單元和液冷腔表面的熱量，然後進入發動機氣缸參加燃燒。本發明利用氣液聯合冷卻系統，可進一步增強對發熱電器單元的冷卻效果，改善其工作環境，提高工作效率。
文檔編號H02M1/00GK101262756SQ20081002362
公開日2008年9月10日 申請日期2008年4月10日 優先權日2008年4月10日
發明者肖亨琳 申請人:無錫開普動力有限公司