具有改進的散熱的電櫃的製作方法
2023-05-04 02:08:11 2
具有改進的散熱的電櫃的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種電櫃(1)，該電櫃(1)包括前部和後部，並被設計成用於接收電功能單元(2a)，所述電櫃(1)還包括分隔隔板(20)，分隔隔板(20)勾畫出：由位於機櫃的前部的第一空間(E1)形成的第一冷的熱區域；和由位於機櫃的後部的第二空間(E2)形成的第二熱的熱區域。電櫃(1)包括第一和第二空間E1、E2的溫度的冷卻和調節裝置，所述裝置包括：冷卻源(100)，定位成與第一空間(E1)接觸以對其進行冷卻；熱交換裝置(40)，使冷空氣能夠在第一空間(E1)與第二空間(E2)之間流動。
【專利說明】具有改進的散熱的電櫃
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有改進的散熱的電櫃。包括前部和後部的電櫃被設計成用於接收包括電設備的電功能單元。所述電櫃還包括勾畫第一冷的熱區域和第二熱的熱區域的分隔隔板。第一區域由位於電櫃的前部的第一空間形成，所述冷的區域被設計為用於接收不發熱或發熱極小的電設備或電設備的部分。第二熱區域由位於電櫃的後部的第二空間形成，所述冷的區域被設計成用於接收遭受溫度升高的設備或設備的部分。
【背景技術】
[0002]已知的是，將電設備單元安裝在固定到電櫃的後部的支撐框架上。然後，以傳統方式由前部向設備單元所在的後部進行冷卻。由於全部設備都安裝在電櫃背面的同一框架上，因此散熱量大的設備則與散熱量不多的設備混合。此外，對熱不很敏感且能夠在高溫下工作的設備因此與對熱極敏感的設備混合。此安裝類型包含有需要大功率的公共冷卻系統。因此，用於此安裝類型的使用能耗相當大，以確保提供冷卻空氣，但冷卻空氣不是全部安裝的設備都需要的。此外，冷卻產生系統或設備的功率越大，過濾系統堵塞的風險越大。
[0003]從文獻DE102009054011A1已知一種電櫃，提出一種對容納在電櫃中的電設備的冷卻進行改進的方案。該方案包括:
[0004]-將電櫃分隔成兩個空間，第一空間位於包括待冷卻的電設備的前部，第二空間位於後部，並包括來自外部的冷卻空氣的入口和能夠使該來自外部的冷卻空氣有效循環的通風系統，和
[0005]-在不同的電設備之間設置開口，從而使冷卻空氣能夠從第二空間流到第一空間，並能夠吹到全部的電設備。開口例如通過管道(trunking)延伸，以將空氣流送至十分接近待冷卻的電設備的區域。
[0006]在該方案中，電設備的所有部分一定會處於相同溫度，而不一定全部的電設備都需要相同的冷卻水平。此外，該方案不適於包括並置或固定到牆壁或框架上的電櫃(電櫃不能經由後部接近)的組裝安裝。
【發明內容】
[0007]因此，本發明的目的是消除現有技術的缺點，從而提出一種因熱源和消散系統的智能分布而具有優化的熱體系結構的電櫃。
[0008]根據本發明的電櫃包括第一空間和第二空間的溫度的冷卻和調節裝置。所述裝置包括:冷卻源，定位成與第一空間接觸以對其進行冷卻；以及熱交換裝置，允許冷空氣在第一空間與第二空間之間流動，從而用來自第一冷的熱區域的冷空氣冷卻第二熱的熱區域。
[0009]優選地，熱交換裝置位於分隔隔板上。
[0010]根據本發明的改進模式，熱交換裝置是主動的並被調節成使固定的設定點溫度的冷空氣轉移到第二空間中。
[0011]優選地，被調節的熱交換裝置包括連接到處理單元的至少一個受控的致動器，所述致動器被設計成使空氣流從第一空間循環至第二空間。
[0012]根據本發明的一個實施例，與第一空間接觸的冷卻源位於電櫃的面板上。
[0013]有利地，第一空間的容積是可調節的。
[0014]優選地，電櫃包括布置成用於接收電功能單元的固定裝置，所述單元形成所述分隔隔板。
[0015]優選地，電功能單元每個包括支撐若干電設備的支撐件。
[0016]優選地，電功能單元包括穿過分隔隔板以使第一部分布置成位於第一空間中且使第二部分位於第二空間中的電設備。
[0017]有利地，電設備的第二部分包括位於第二空間中的通風系統。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]其它優點和特點將從下面對本發明特定實施例的描述中變得更清楚明顯，這些實施例僅以非限制性示例的目的給出並在附圖中示出，附圖中:
[0019]-圖1表示根據本發明的第一優選實施例的電櫃的內部結構的側視圖；
[0020]-圖2表示根據圖1的電櫃的內部結構的正視圖；
[0021]-圖3表示根據圖1的電櫃的可選擇實施例的側視圖；
[0022]-圖4表示根據圖1的電櫃的另一可選擇實施例的側視圖；
[0023]-圖5表不根據圖1的電櫃的另一可選擇實施例的側視圖；
【具體實施方式】
[0024]本發明涉及電櫃I。電櫃I優選為矩形形狀。當然，圓柱形或具有圓形橫截面或不同形狀的橫截面的機櫃也能相當自然地想到。該原理還適用於保護殼由複雜形狀的設備框架形成的任何配電板。在說明書的其餘部分，將涉及矩形形狀的電櫃。電櫃因此包括前面板10、後面板11、頂面板12、底面板13以及兩個側面板。
[0025]電櫃I的前面板10例如包括通向機櫃內部的門。
[0026]本發明的電櫃I可以特別地進行緊密密封，例如依照IEC60529標準具有IP55防護等級。下面描述的散熱方案特別適於冷卻容納在此類型的緊密密封的電櫃中的電設備，但是必須要理解，其可以適於沒有緊密密封或具有不同的防護等級的外殼。
[0027]根據本發明的電櫃的內部包括位於第一空間El與第二空間E2之間的分隔隔板20，第一空間El位於電櫃I的前部，第二空間E2位於電櫃I的後部。分隔隔板20優選地平行於電櫃I的前面板10和後面板11。
[0028]根據本發明，由於存在分隔隔板20，電櫃I的內部容積被分成兩個不同的熱區域:
[0029]-由第一空間El形成的第一冷區域，其被設計為接收不發熱或發熱極少的電設備或設備的部分。而且，這些設備一般對熱敏感且在溫度被限制時傾向於以最優的方式工作。
[0030]-由第二空間E2形成的第二熱區域，其被設計成接收發熱的電設備或設備的部分。而且，這些設備一般具有低熱敏性且即使溫度更高也傾
[0031]向於以最優的方式工作。
[0032]優選地，第一空間El可以被調整，從而根據設備的安裝要求和熱應力來調節其容積。
[0033]根據本發明的優選實施例，電櫃包括第一和第二空間El、E2的溫度的冷卻調節裝置。該冷卻調節裝置被設計為:
[0034]-一方面設定並調節第一空間El內的第一工作溫度Tl ；
[0035]-另一方面設定並調節第二空間E2內的第二工作溫度T2。
[0036]第二工作溫度T2比第一工作溫度Tl更高。
[0037]根據本發明的優選實施例，冷卻調節裝置包括冷卻源100和被調節的熱交換裝置40。
[0038]冷卻源100定位成與第一空間El接觸以對其進行冷卻。與第一空間Ε 『接觸」是指:所述冷卻源100產生的冷空氣被設計成用於冷卻所述第一空間。
[0039]根據相對於電櫃的位置，冷卻源100布置成用於:
[0040]-從第一空間El抽出空氣，對該空氣進行冷卻，並將冷卻後的空氣注入第一空間中(圖1)，或
[0041]-從第二空間E2抽出空氣，對該空氣進行冷卻，並將冷卻後的空氣注入第一空間El中(圖5)。
[0042]根據圖1所示的第一示例性實施例，冷卻源100固定到電櫃的前面板10。例如，冷卻源100包括固定到機櫃的入口門上的空調單元。
[0043]根據本發明的另一實施例，冷卻源100，例如空調單元，緊固在電櫃的兩個側面板之一上。
[0044]根據圖5所示的本發明的另一實施例，冷卻源100，例如空調單元，緊固在電櫃的頂面板12上。這樣，待冷卻的空氣被從第二空間E2抽出，而冷卻後的空氣被注入第一空間El中。
[0045]根據未示出的第二示例性實施例，冷卻源100定位成接近第一空間E1，使得通風管道將所述冷卻源直接連接到由第一空間El形成的第一冷區域。
[0046]例如，冷卻源包括固定到機櫃的入口門上的空調單元。為了考慮電櫃的安裝要求，熱量排出可以經由機櫃的一個或更多個面板來進行。
[0047]根據本發明的該優選實施例，冷卻調節裝置包括熱交換裝置40。熱交換裝置40被設計成使冷空氣從第一空間El轉移到第二空間E2。作為操作示例，第一空間El的冷區域的第一工作溫度Tl被調節為35°C的溫度。熱區域藉助一個或更多個熱交換裝置40來冷卻。這些裝置能夠使熱區域確實需要的冷空氣得以轉移，以確保最關鍵的第二工作溫度T2 (最敏感的設備的溫度)例如在50°C。
[0048]根據本發明的第一改進模式，熱交換裝置40是主動的並被調節成使固定的設定點溫度的冷空氣轉移到第二空間E2中。被調節的熱交換裝置40優選包括連接到處理單元(未示出)的至少一個受控的致動器。處理單元被設計成根據在第二空間E2中測量到的第二工作溫度T2而作用於被調節的熱交換裝置40的致動器上。被調節的熱交換裝置40優選包括例如在熱區域的中間安裝在2/3高度處並連接到致動器的恆溫器。如果恆溫器測量到比設定點溫度(例如50°C )更高的第二工作溫度T2，則處理單元觸發致動器以使冷空氣轉移到熱區域。根據第一示例性實施例，致動器優選包括位於分隔隔板20上的風扇。根據另一示例性實施例，被調節的熱交換裝置40的致動器包括與被命令打開和/或關閉的旋轉開閉器相關聯的孔口。孔口和開閉器位於分隔隔板20上。開閉器有利地設計為在空間E2所在的一側使冷空氣流朝上，從而增強冷空氣流向熱區的傳送。它可以位於隔板20上的不同高度處，從而開始以優先方式對特定設備項進行冷卻。
[0049]根據本發明的第二改進模式，熱交換裝置40是被動的。被調節的交換裝置40包括位於隔板20上的至少一個校準開口。開口的大小根據存在於電櫃中的電設備的布局來校準。開口的大小還根據所述設備的運轉周期來校準。
[0050]根據本發明的優選的改進模式，第一和第二空間E1、E2之間的分隔隔板20包括若干可移除的功能單元2a、2b，所述功能單元2a、2b分別包括能夠固定到例如由兩個平行的垂直柱50、51形成的固定裝置上的合適的支撐件。根據該示例性實施例，這兩個垂直柱位於被稱為分隔平面P的平面中，該平面例如平行於電櫃I的前面板10和後面板11。根據本發明，每個功能單元的以可移除的方式固定在固定裝置上的支撐件呈現平行於分隔平面P的兩個表面:位於與第一空間El同一側的前表面以及位於與第二空間E2同一側的後表面。位於分隔平面P的水平處的一組功能單元2a、2b例如布置成形成分隔隔板20。
[0051]功能單元2a、2b以鄰近的方式定位在分隔平面P中以形成分隔隔板20。該分隔隔板可以天然絕熱或者通過外加隔熱而在第二空間E2中的設備消散的能量比第一空間El中消散的能量大很多時變得絕熱。還可以設置未支撐任何設備或元件的偽功能單元2d(圖1)，從而在電櫃I的整個高度上形成完全的分隔隔板20。當然，為了使兩個空間El、E2的容積改變，柱的、因此是分隔隔板的在深度方向上的位置可以調節。
[0052]功能單元可以特別是電功能單元2a、通風功能單元2b和/或冷卻功能單元(未示出)。考慮所要控制或監視的應用場合和不同的應力(特別是熱應力)，將這些功能單元結合在機櫃中。每個功能單元可以例如執行檢測和控制、通風或冷卻功能。電功能單元2a是指包括一個或更多個電設備的功能單元，例如斷路器、機電接觸器、電機饋送器、變速驅動器、起動電動機、濾波器或制動電阻器、自動控制部件如控制器、輸入輸出模塊和/或通信島(communicat1n island)。此類型的電設備例如根據它們的功能和/或它們的熱特性在電功能單元2a中集合在一起。
[0053]某些電功能單元2a包括電檢測/控制設備200，這些電檢測/控制設備200不包括內置散熱系統，但同時對溫度敏感。因此，如圖1中所示的，所述電設備於是被放置在第一空間El中。
[0054]另一些電功能單元可包括電力設備201，這些電力設備201有顯著發熱的傾向，因此必須被冷卻。
[0055]參照圖1，取決於用在電功能單元2a上的電設備的類型，若干布置是可能的。
[0056]某些電設備將完全位於第一空間El中，S卩，固定到電功能單元2a的支撐件的前表面上。這些存在於第一空間El中的電設備例如是檢測和控制設備200，如斷路器或機電接觸器、控制器等等。
[0057]某些電設備將僅位於第二空間E2中，S卩，固定到電功能單元2a的支撐件的後表面上。這些僅存在於第二空間E2中的電設備202例如是濾波電感器或制動電阻器、變壓器或其它無源元件。例如其它能夠散熱的系統、如電力分配系統安裝在區域E2中。
[0058]在功能單元上可以在兩個表面上安裝敏感性不同的設備，被設計成位於區域El或E2上。
[0059]某些電設備將能夠穿過它們的支撐件，從而呈現位於第一空間El中的第一部分和位於第二空間E2中的第二部分。這些部分地位於第一空間中且部分地位於第二空間E2中的電設備例如是變速驅動器、漸進起動機、電源、運動控制器、逆變器類型的能耗設備201。這些設備的監視部分位於前部，裝備有功率電晶體的功率部分位於後部。功率部分可以特別地包括整體式通風系統。
[0060]在未示出的特定構造中，開口分布在某些功能單元之間，從而使第一空間El與第二空間E2連通。因此，空氣流可以經由一個或更多個開口從冷區域流至熱區域。
[0061]以相反的方式，如圖4所示，開口可以設置在機櫃的頂部，以使空氣流通過熱交換裝置40(例如傳送風扇)產生的回流從熱區域流到冷區域。該風扇在熱的部分產生壓力，並且該開口能夠實現卸壓(受控的空氣循環)。
[0062]在圖5的實施例中，冷卻源100緊固在電櫃的頂面板12上，採用風扇方案從第二空間中抽出熱空氣，該空氣由冷卻源100冷卻並被注入第一空間中。
[0063]根據本發明的可選擇實施例，如圖3所示，電櫃I還包括位於第二空間E2中的在平行於分隔平面P的垂直平面中延伸的隔板C。該隔板C因此能夠將第二空間E2分成位於電櫃I的前部的第一子空間E20和位於電櫃I的後部的第二子空間E21。該隔板的位置在深度上是可調節的，從而能夠使兩個子空間E20、E21的容積改變。該隔板C固定在電櫃I的內部，以留出至少兩個通道P1、P2，從而能夠使空氣流在第一子空間E20與第二子空間E21之間循環。優選地，第一通道Pl形成在電櫃I的頂部，第二通道P2形成在電櫃的底部。隔板C包括位於與第二空間的第一子空間E20同一側的前表面Csl和位於與第二空間的第二子空間E21同一側的後表面Cs2。隔板C的位置在高度上也是可調節的，從而能夠使通道P1、P2的尺寸改變。
[0064]根據本發明的可選擇實施例，電櫃I可以在第二空間E2的部分上配備不同熱導率的材料。可以根據機櫃的外部溫度來進行選擇。隔板可包括熱交換翅片4，用於增大熱交換表面。作為示例，熱交換翅片因此可以位於機櫃I的後面板11上，在其外表面和/或內表面上。
[0065]根據本發明，上面所呈現的圖中所示的不同構造的電櫃I的不同特徵彼此可以容易地結合，以使容納在電櫃中的電設備適應於電櫃的環境和場合。
【權利要求】
1.一種電櫃(I)，包括前部和後部，並被設計成用於接收可移除的電功能單元(2a, 2b),每個電功能單元包括電設備(200，201，202),所述電櫃(I)還包括: -分隔隔板(20),勾畫出: -由位於機櫃的前部的第一空間(El)形成的第一冷的熱區域，所述冷的區域被設計成用於接收不發熱或發熱極少的電設備或電設備的部分，和 -由位於機櫃的後部的第二空間(E2)形成的第二熱的熱區域，所述熱的區域被設計成用於接收發熱的設備或設備的部分， 其特徵在於 -分隔隔板(20)包括可移除的功能單元(2a，2b)，並且 -電櫃(I)包括第一空間和第二空間E1、E2的溫度的冷卻和調節裝置，所述裝置包括: -冷卻源(100)，定位成與第一空間(El)接觸以對其進行冷卻； -熱交換裝置(40)，允許冷空氣在第一空間(El)與第二空間(E2)之間流動，從而用來自第一冷的熱區域的冷空氣冷卻第二熱的熱區域。
2.根據權利要求1的電櫃，其特徵在於，熱交換裝置(40)位於分隔隔板(20)上。
3.根據權利要求1或2的電櫃，其特徵在於，熱交換裝置(40)是主動的並被調節成使固定的設定點溫度的冷空氣轉移到第二空間(E2)中。
4.根據權利要求3的電櫃，其特徵在於，被調節的熱交換裝置(40)包括連接到處理單元的至少一個受控的致動器，所述致動器被設計成使空氣流從第一空間(El)循環至第二空間(E2)。
5.根據前述權利要求中任一項的電櫃，其特徵在於，與第一空間(El)接觸的冷卻源(100)位於電櫃⑴的一個表面上。
6.根據權利要求5的電櫃，其特徵在於，冷卻源(100)緊固在機櫃的頂面板(12)上。
7.根據前述權利要求中任一項的電櫃，其特徵在於，第一空間(El)的容積是可調節的。
8.根據前述權利要求中任一項的電櫃，其特徵在於，其包括布置成用於接收電功能單元的固定裝置，所述單元形成所述分隔隔板(20)。
9.根據前述權利要求中任一項的電櫃，其特徵在於，電功能單元(2a)每個包括支撐若干電設備(200, 201, 202)的支撐件。
10.根據前述權利要求中任一項的電櫃，其特徵在於，電功能單元(2a)包括穿過分隔隔板(20)以使第一部分布置成位於第一空間(El)中且使第二部分位於第二空間(E2)中的電設備(201)。
11.根據前述權利要求中任一項的電櫃，其特徵在於，電設備(201)的第二部分包括位於第二空間(E2)中的通風系統。
【文檔編號】H05K7/20GK104053339SQ201410086933
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月11日 優先權日:2013年3月12日
【發明者】A.阿格內奧, O.沃斯納, A.佩林, D.索克奎特, J.萊, P.萊普雷特裡 申請人:施耐德電器工業公司