[实用新型]基于热管散热系统的新型功率柜

说明书

技术领域

本实用新型涉及电器设备领域，特别是涉及基于热管散热技术的新型功率柜。

背景技术

众所周知，励磁功率柜的可控硅、二极管或绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，缩写为IGBT)等功率元件通常工作于大电流高电压的工况，单位时间发热量大，温升高，为确保功率元件安全可靠运行，必须对其散热冷却，保证其工作温度不超过允许范围。传统的解决方案都是采用实心铸铝(或铜)材散热器加强迫风冷方式，即依靠轴流或离心风机的高速旋转，促使大量冷热空气对流，以加速功率柜内外热交换，降低功率元件工作温度。强迫风冷方式要求风源清洁，不适应带粉尘较多的环境如火力发电厂、电解铝厂等。为了达到大量冷热空气对流，一般要求柜体采取密封风道形式设计，这导致对安装于风道内的功率元件检查维修困难，同时轴流或离心风机噪声大，其可靠性直接影响整个功率柜的散热可靠性。这些因素都对大功率励磁功率柜的安全稳定运行造成了不利影响。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种以热管散热器为核心的新型功率柜，以解决传统励磁功率柜散热方式的诸多缺点。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：包括柜体和装在柜体内的控制元件、功率元件及散热部件，其中散热部件为热管散热器，与功率元件装在一起。

本实用新型由于首次引入热管散热器，因此与现有技术相比具有以下主要优点：

其一.可提高柜内散热效率：

一是由于热管的有效导热系数可以做到0.02K/W，比同样直径实心铜铝散热器的导热系数大1000倍以上；二是由于热响应速度最快可达20s，比传统功率柜要快2-3倍；三是由于散热面积是同等质量传统散热器的2倍；因此可使柜内散热效率高达95％，是传统功率柜的2～3倍。

其二.可节省风机及其附加辅助设备：

在额定电流以下不需要风机即可安全运行，可使柜内平均温升控制为30℃以内。可简化结构，减轻重量，本柜同体积散热器的重量是传统功率柜的2/3。

其三.噪声可降低至20分贝，是传统功率柜散热方式的1/3。

其四.采用铜质热管散热器，使用寿命可延长至20年以上，而传统功率柜散热方式只有10年。

其五.可工作于带微粉尘的恶劣环境下。

附图说明

图1是本实用新型的主视图。

图2是图1的左视图。

图3是图1中热管散热器1的结构放大示意图。

图4是图3的左视图。

图中：1.热管散热器；2.吊装支架；3.顶板；4.眉头；5.移动立柱；6.侧横梁；7.散热器安装梁；8.阻容安装梁；9.前门；10.后门；11.走线槽；12.控制元件；13.电气元件分板；14.热管固定板；15.热管；16.散热片；17.螺柱；18.铜排；19螺栓；20.压紧调节螺栓；21.压接金属板；22.金属板；23.平行金属板。

具体实施方式

本实用新型提供的基于热管散热技术的新型功率柜，其结构如图1和图2所示：包括柜体和装在柜体内的控制元件12、功率元件及散热部件，其中散热部件为热管散热器1，与功率元件装在一起。

所述的热管散热器1的结构如图1、图3和图4所示：由热管15和散热片16组成，二者套连且焊接固定。热管15呈倾斜安装，其轴线与水平面的夹角为10-20度，一般可选用15度；这样便于工作物质放热后冷凝成液体从热管散热器1的左端(冷凝端)返回热管散热器1的右端(吸热端)，使可控硅、二极管或IGBT等发热元件及时降温而得到保护。散热片16的设计要充分考虑功率元件的散热需求，可通过改变合理选取散热片16的材料、设计散热片的结构增加或减小散热面积。热管散热器1可由铜制成，铜表面镀有锡，以防止生锈。热管15可市购，是一种新型的导热器件，其导热原理主要是利用工作流体的蒸发与冷凝来传递热量，由管壳、吸液芯和端盖三个部分组成；热管内部是接近真空的腔型结构，充有工作流体，两端分别为吸热端和冷凝端。

上述的功率元件(整流组件)为主要的发热源，所以紧贴热管散热器1的吸热端，可通过热管的金属夹具固定。金属夹具的主体由两块较大的平行金属板23构成，此平行金属板23通过与其正交的窄长压接金属板21将其下的一个端面非常平滑的半径较小的螺柱17和热管吸热端金属板22压接以及功率元件压接在一起，功率元件处于热管末端金属板22与某一平行金属板23之间。可通过调节两根压紧调节螺栓20将热管吸热端金属板22与可控硅紧紧压接程度。

下面结合附图对本实用新型作进一步说明，但不限定本实用新型。