一種煤礦用防爆變頻器專用散熱裝置製造方法
2023-04-25 03:02:06 1
一種煤礦用防爆變頻器專用散熱裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種煤礦用防爆變頻器專用散熱裝置，其特徵在於：包括一與防爆變頻器後板固定連接的散熱基板，所述散熱基板的表面其中一面自散熱基板的垂直方向向外延伸並列設置有多個散熱翅片，在各散熱翅片之間均設置有散熱間隙。本發明使用壽命長，散熱均勻，散熱效率高。本發明的一個散熱循環為：IGBT-導熱矽脂-基板-散熱翅片。傳遞環節少，因此傳遞的熱量衰減較少。熱量傳遞過程不存在氣液形態變化，因此傳熱迅速。紫銅散熱翅片導熱效率高，相同時間內可以向空氣中傳遞更多熱量。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種散熱裝置，尤其涉及一種煤礦用防爆變頻器專用散熱裝置。 一種煤礦用防爆變頻器專用散熱裝置
【背景技術】
[0002] 隨著低壓交流變頻調速技術的日趨成熟和完善，通用變頻器得到了迅速廣泛的應 用。但是有的時候，由於工況的特殊性，通用變頻器則顯得捉襟見肘了，比如說：煤礦井下膠 帶運輸機、提升絞車、風機、刮板運輸機等需要調速的電機拖動設備，以及化學廠的部分設 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製的由於防爆變頻器具有 防塵、防潮、防爆等優點，它主要用於煤礦、石油天然氣、石油化工和化學工業。
[0003] 礦用防爆變頻器的主要發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。根據不同功率等級變頻器 的IGBT的發熱量來選擇對應熱管散熱器的型號和數量。
[0005] 傳統熱管散熱器與防爆變頻器的連接方式軸向圖如圖1所示，傳統熱管散熱器與 IGBT的貼合關係如圖2所示。
[0006] 圖1與圖2中，IGBT作為主要發熱元件，工作時產生大量熱量，熱量通過導熱矽脂 傳遞至熱管散熱基板，再由基板傳遞給鑲嵌在基板內的熱管，熱管內的冷媒吸熱氣化，沿向 上傾斜的管道上升同時通過散熱翅片散熱並上升至散熱翅片處，氣化的冷媒將熱量傳遞給 散熱翅片，散熱溫度降低後的冷媒重新凝結成液體，在重力的作用下回流至基板內，從而完 成散熱。由於空氣自然流通及風機做功，散熱翅片將熱量散發到空氣中，完成一次散熱循 環。如需散熱量過大，可輔以風機加大翅片周圍空氣的流量，從而增大散熱效率。
[0007] 傳統變頻器的散熱方式是以上兩圖所示的熱管散熱，這種散熱方式簡單有效，但 同時伴隨著諸多問題。
[0008] 1.散熱效率低下。如上所述，一次散熱循環需要經過IGBT-導熱矽脂-散熱基 板-熱管-冷媒-液\氣\液轉換，才能將熱量傳遞給冷媒發散到空氣中，整個散熱過程 環節多，不同環節熱阻不同導致散熱效率可以散發的熱量逐環節遞減，且冷媒需要經過液 化-氣化-液化三個階段，速度較慢，另外由於且冷媒比熱容相對較小，因此每次氣液轉換 所能帶走的熱量不多導致整個系統反應速度不高，導致散熱效率低下。
[0009] 2.散熱不均。熱管散熱主要通過經過抽真空處理的熱管內的冷媒的液-氣-液狀 態變換散熱，所以熱管在熱管基板上的分布以及每根熱管內冷媒的量，在實際的生產過程 中的一致性很難把握，會導致熱管不同區域的散熱效率有差別，從而導致安裝在同一熱管 上的不同的半導體功率器件散熱條件不同，會導致部分半導體功率器件工作不正常而產生 故障。由於IGBT在散熱基板上分布不均，普通材質的散熱基板無法將IGBT產生的熱量迅 速擴散到基板其他部分，導致IGBT周邊溫度過高，熱管無法充分散熱，其他部分溫度不高， 熱管內的冷媒吸收不到熱量，導致散熱不均。
[0010] 3.管殼腐蝕。熱管內的冷媒大部分為易氣化的液體(液氨等)，冷媒對熱管管壁有 腐蝕性，經過長時間工作後，使熱管管壁變薄甚至洩漏，熱管散熱器洩漏後基本失去散熱能 力。
[0011] 4.容易形成氣塞。由於冷媒在高溫下會與管壁進行化學反應，或冷媒在高溫下發 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，使氣化的冷媒無法與翅 片完成熱交換，嚴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，需散熱量大時且需要另外加裝軸流式散熱風機，使成本進一步升高，體積更加龐大。
【發明內容】
[0013] 針對現有技術存在的不足，本發明所要解決的技術問題是，提供一種結構簡單、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專用散熱裝置。
[0014] 為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案是：一種煤礦用防爆變頻器專用 散熱裝置，其特徵在於：包括一與防爆變頻器後板固定連接的散熱基板，所述散熱基板的表 面其中一面自散熱基板的垂直方向向外延伸並列設置有多個散熱翅片，在各散熱翅片之間 均設置有散熱間隙。
[0015] 上述的煤礦用防爆變頻器專用散熱裝置，其特徵是：所述散熱翅片與散熱基板一 體成型設置。
[0016] 上述的煤礦用防爆變頻器專用散熱裝置，其特徵是：所述散熱翅片沿散熱基板的 長度方向垂直於散熱基板並向外延伸設置，散熱翅片的長度與散熱基板的長度相同。
[0017] 上述的煤礦用防爆變頻器專用散熱裝置，其特徵是：所述散熱基板與散熱翅片採 用紫銅材料製成。
[0018] 上述的煤礦用防爆變頻器專用散熱裝置，其特徵是：所述散熱間隙的寬度為 15mm ?20mm〇
[0019] 本發明煤礦用防爆變頻器專用散熱裝置的優點是：成本降低。熱管散熱器由於熱 管需要使用耐腐蝕材料，以及散熱翅片加工難度高等原因，價格較高。紫銅散熱翅片式散熱 器無需考慮冷媒與散熱器相容問題，僅有紫銅及散熱翅片兩部分組成，因此加工難度低，且 材料價格便宜。
[0020] 1)使用壽命長。由於不存在液體冷媒，因此不存在腐蝕問題，散熱器使用壽命僅取 決於抗形變能力。
[0021] 2)散熱均勻。本發明的散熱基板採用紫銅材料，IGBT產生的熱量可迅速由投影面 向基板四周迅速擴散，單位長度內，紫銅材料的不同位置溫差小，因此IGBT產熱可以均勻 地散發到散熱翅片上。
[0022] 3)散熱效率高。本發明的一個散熱循環為：IGBT-導熱矽脂-散熱基板-散熱翅 片。傳遞環節少，因此傳遞的熱量衰減較少。熱量傳遞過程不存在氣液形態變化，因此傳熱 迅速。紫銅散熱翅片導熱效率高，相同時間內可以向空氣中傳遞更多熱量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 圖1為傳統熱管散熱器的結構示意圖； 圖2為本發明的結構示意圖； 圖3為本發明散熱裝置與整流功率單元相連接的結構示意圖； 圖4為圖3中I部分的局部結構放大圖； 圖5為本發明散熱裝置與煤礦防爆變頻器的連接結構示意圖。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合附圖及具體實施例對本發明做進一步詳細說明； 如圖2、3、4、5所示，一種煤礦用防爆變頻器專用散熱裝置，包括一與防爆變頻器後板1 固定連接的散熱基板2,散熱基板2的周圍設置有與防爆變頻器後板1固定連接的螺栓孔 3,二者可通過螺栓常規可拆卸式連接。
[0025] 所述散熱基板2的表面其中一面自散熱基板2的垂直方向向外延伸並列設置有多 個散熱翅片4,在各散熱翅片4之間均設置有散熱間隙5。為提高散熱效果，增強熱傳遞效 率，所述散熱翅片4與散熱基板2 -體成型設置。同時，一體成型設置的結構，也能大大提 高該散熱裝置的使用壽命，防止散熱基板2與散熱翅片4變形而影響散熱效果，所述散熱翅 片4沿散熱基板2的長度方向垂直於散熱基板2並向外延伸設置，散熱翅片4的長度與散 熱基板2的長度相同。散熱基板2與散熱翅片4採用散熱均勻的紫銅材料製成。本實施例 中，作為最佳散熱效果，所述散熱間隙5的寬度優選為15mm?20_。整流功率單元6裝設 在散熱基板2上，在整流功率單元6與散熱基板2之間設置有提高導熱效率的導熱矽脂層。
[0026] 本發明產品的散熱過程如下：整流功率單元（IGBT) 6運行產熱後，由導熱矽脂層 將熱量傳遞給紫銅散熱基板2,散熱基板2將熱量直接傳遞給散熱翅片4,在空氣自然流通 和軸流式散熱風機的作用下，將熱量散發到空氣中。
[0027] 當然，上述說明並非是對本發明的限制，本發明也並不限於上述舉例，本【技術領域】 的普通技術人員，在本發明的實質範圍內，作出的變化、改型、添加或替換，都應屬於本發明 的保護範圍。
【權利要求】
1. 一種煤礦用防爆變頻器專用散熱裝置，其特徵在於：包括一與防爆變頻器後板固定 連接的散熱基板，所述散熱基板的表面其中一面自散熱基板的垂直方向向外延伸並列設置 有多個散熱翅片，在各散熱翅片之間均設置有散熱間隙。
2. 根據權利要求1所述的煤礦用防爆變頻器專用散熱裝置，其特徵是：所述散熱翅片 與散熱基板一體成型設置。
3. 根據權利要求2所述的煤礦用防爆變頻器專用散熱裝置，其特徵是：所述散熱翅片 沿散熱基板的長度方向垂直於散熱基板並向外延伸設置，散熱翅片的長度與散熱基板的長 度相問。
4. 根據權利要求3所述的煤礦用防爆變頻器專用散熱裝置，其特徵是：所述散熱基板 與散熱翅片採用紫銅材料製成。
5. 根據權利要求4所述的煤礦用防爆變頻器專用散熱裝置，其特徵是：所述散熱間隙 的寬度為15謹?2Ctam。
【文檔編號】H02M1/00GK104143900SQ201410364849
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】初升, 呂洪章 申請人:青島威控電氣有限公司