專利名稱：變流控制器機(jī)箱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及變流器技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種變流控制器機(jī)箱。
背景技術(shù)：
變流器是將電源系統(tǒng)的電壓、頻率、相數(shù)和其他電量或特性發(fā)生變化的電器設(shè)備， 包括整流器(交流變直流，AC/DC)、逆變器(直流變交流，DC/AC)、交流變流器(交交變頻 器，AC/AC)和直流變流器(直流斬波器，DC Chopper)。變流器除主電路(分別為整流電 路、逆變電路、交流變換電路和直流變換電路)外，還需有控制功率開關(guān)元件通斷的觸發(fā)電 路(或稱驅(qū)動(dòng)電路)和實(shí)現(xiàn)對(duì)電能調(diào)節(jié)、控制的控制電路。現(xiàn)有用于軌道交通的變流器通 常是把上述各功能電路制作成獨(dú)立的功能單元模塊，例如整流單元模塊、功率單元模塊、斬 波單元模塊、電容濾波單元模塊、電抗器單元模塊、控制單元模塊等，固定在控制器箱體內(nèi) 部形成變流控制器器機(jī)箱。變流器是軌道交通裝備的“心臟”，即“動(dòng)力源”。按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，可以分為 輕軌車輛牽引變流器、地鐵牽引變流器、機(jī)車和城軌配套輔助變流器、客車電源變換裝置、 礦用機(jī)車變流器等。當(dāng)軌道交通車輛的變流器工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生功率損耗(熱量)，因此需要散熱，功耗越 大，散熱的容量越大。目前常用散熱器的設(shè)置方式如圖1所示，散熱器101以單位封裝形式， 在功率模塊102的對(duì)應(yīng)位置，通過螺栓103把接到變流器的箱體104上。變流器的散熱過 程為功率模塊102的功耗轉(zhuǎn)化的熱量，傳遞給變流控制器機(jī)箱的箱體104，再傳遞給散熱 器101。由于散熱中間環(huán)節(jié)過多，因此導(dǎo)致變流器大功率模塊散熱性能差，無法滿足散熱需 要。另外，由于現(xiàn)有技術(shù)提供的變流控制器機(jī)箱的箱體與箱蓋的結(jié)合，一般采用螺栓 把接的安裝方式，由于箱蓋的平整度難以保證，所以箱蓋與箱體之間難免會(huì)有縫隙。并且， 現(xiàn)有箱體一般是由幾個(gè)板塊焊接而成的焊接件，密封性差，很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求IP65的技術(shù) 性能。因此，現(xiàn)有技術(shù)提供的箱體很難保證內(nèi)部的變流器元件、電路不會(huì)受外界環(huán)境的干 擾。尤其是對(duì)于某些車型，變流控制器是需要放置在車廂的底部，在車輛運(yùn)行過程中難免受 很多惡劣天氣的影響或外界環(huán)境的影響，例如雨水、清洗水注、灰塵等。如果變流控制器箱 體的密封處理不好，這些雨水或灰塵勢(shì)必會(huì)通過縫隙進(jìn)入箱體內(nèi)部，造成對(duì)電路的干擾甚 至破壞電路，影響到控制器正常工作、甚至影響軌道車輛的安全運(yùn)行。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種變流控制器機(jī)箱，能夠提供更好的散 熱條件，增強(qiáng)變流控制器機(jī)箱的散熱效果。為了解決上述問題，本實(shí)用新型公開了一種變流控制器機(jī)箱，包括箱體和箱蓋，上 述箱體和箱蓋緊固連接形成密閉機(jī)箱，上述箱體設(shè)置一體鑄造成型的散熱器。優(yōu)選的，上述散熱器與上述箱體的底板一體鑄造成型。[0009]優(yōu)選的，上述散熱器具體包括散熱器基板和與上述散熱器基板垂直、彼此又相互 平行分布的數(shù)個(gè)翅片。優(yōu)選的，在上述箱體底板需要攻絲的位置，箱體底板外表面一側(cè)鑄造有圓柱形凸臺(tái)。優(yōu)選的，上述箱體的邊沿開設(shè)有凹槽，上述凹槽內(nèi)裝配有密封條。優(yōu)選的，上述凹槽為半圓形凹槽。優(yōu)選的，上述密封條為圓形橡膠條。優(yōu)選的，上述箱體與箱蓋的鎖緊部件裝配于上述密封條形成密封區(qū)域的外部。優(yōu)選的，上述翅片的寬度為3 5mm;翅片的高度為35 50mm ；翅片間的距離為 12 15mm ；上述散熱器基板厚度為6 12mm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型提供的變流控制器機(jī)箱的箱體與散熱器一體鑄造成型，使安裝在機(jī)箱 內(nèi)部的功率模塊的散熱面與散熱器直接接觸，并且增大了散熱器的散熱面積，有效提高了 散熱器的散熱效率。在本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式中，在箱體的邊沿開設(shè)有設(shè)置了密封條的凹槽，密 封條的設(shè)置使箱體和箱蓋的結(jié)合更加緊密，避免了縫隙的出現(xiàn)，有效阻止了外界環(huán)境中的 雨水、灰塵等物質(zhì)進(jìn)入變流控制器機(jī)箱的內(nèi)部，避免了變流器電器元件受外界環(huán)境的干擾， 保證了變流器的正常運(yùn)行，進(jìn)而加強(qiáng)了軌道車輛的行車安全。本實(shí)用新型的其他優(yōu)選實(shí)施方式還提供了散熱器的散熱翅片間距、厚度等重要指 標(biāo)的優(yōu)選尺寸，使用這些尺寸可以獲得最佳的散熱效果。

圖1是現(xiàn)有變流器的散熱器設(shè)置方式示意圖；圖2是本實(shí)用新型變流控制器機(jī)箱的分解示意圖；圖3是本實(shí)用新型變流控制器機(jī)箱組合后的示意圖；圖4是本實(shí)用新型變流控制器機(jī)箱的箱體實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)用新型變流控制器機(jī)箱的箱體實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本實(shí)用新型變流控制器機(jī)箱的散熱器的示意圖；圖7是本實(shí)用新型變流控制器機(jī)箱箱體實(shí)施例三的剖視圖；圖8為圖7的B-B剖視圖；圖9示出了本實(shí)用新型變流控制器機(jī)箱箱體實(shí)施例三的仰視圖；圖10是本實(shí)用新型變流控制器機(jī)箱的箱體與箱蓋結(jié)合的示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，
以下結(jié)合附圖和具 體實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。參照?qǐng)D2，示出了本實(shí)用新型變流控制器機(jī)箱的分解示意圖。如圖2所示，本實(shí)用 新型提供的變流控制器機(jī)箱包括箱體11、上箱蓋12、前箱蓋13、后箱蓋14以及散熱器15。 本實(shí)用新型實(shí)施例中，箱體11與散熱器15是一體鑄造成型的。對(duì)于箱體與散熱器的一體結(jié)構(gòu)將在下面的內(nèi)容中詳細(xì)描述。圖2所示的變流控制器機(jī)箱是一個(gè)空的機(jī)箱，在實(shí)際應(yīng)用中，將組成整流器的整 流單元模塊、功率單元模塊、斬波單元模塊、電容濾波單元模塊、電抗器單元模塊、控制單 元等模塊內(nèi)置于箱體11后，將上述各箱蓋與箱體緊固密封連接，便組裝成變流器的控制機(jī) 箱?？梢詰?yīng)用于軌道交通領(lǐng)域的輕軌車輛、地鐵、機(jī)車、客車、礦用機(jī)車等設(shè)備，并根據(jù)不同 車輛的需要，設(shè)置于車輛的不同位置，為軌道交通裝備提供動(dòng)力。圖3為變流控制器機(jī)箱組 合后的示意圖，上箱蓋12、前箱蓋13、后箱蓋14與箱體11扣合，外加螺栓把接，組裝成密閉 的變流控制器機(jī)箱。參照?qǐng)D4，示出了散熱器15與箱體11 一體鑄造成型結(jié)構(gòu)實(shí)施例一的示意圖。其 中，散熱器15具體包括散熱器基板152，即箱體11的底板；多組翅片151。其中，多個(gè)翅片 151垂直于散熱器基板152，并且彼此之間相互平行分布。為了提高散熱效果，本實(shí)施例散 熱器的翅片設(shè)置于整個(gè)箱體，即翅片151不僅設(shè)置于箱體11的底部，還設(shè)置與箱體11的側(cè)壁。這種整體設(shè)置散熱器翅片的設(shè)計(jì)，使散熱器的散熱面積最大化，有效增強(qiáng)了散熱 器的散熱效果。這是因?yàn)椋瑥睦碚撋戏治?，散熱效果是發(fā)熱源與散熱器的接觸面積成正比， 散熱面積越大散熱效果會(huì)越好。如果散熱單元僅僅局限在一定面積的小單元上，那么這種 散熱效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上把整個(gè)箱體都作為散熱器效果來的明顯。通常情況下，變流器的功率模塊設(shè)置于控制機(jī)箱的底部，對(duì)應(yīng)的，散熱器也設(shè)置于 控制機(jī)箱的底部。因此，本實(shí)用新型提供了一種散熱器與箱體底部一體鑄造成型的機(jī)箱，具 體參照?qǐng)D5所示的變流控制器機(jī)箱箱體實(shí)施例二的示意圖。散熱器25具體包括散熱器基板252，即箱體21的底板；多組翅片251。其中，每 條翅片251垂直于散熱器基板252，并且彼此之間相互平行分布。與圖4所示的散熱器的翅 片設(shè)置情況不同的是本實(shí)施例中，翅片251設(shè)置于箱體21的底部。此種設(shè)計(jì)，可以減少箱 體鑄造耗材，節(jié)省機(jī)箱的制造成本。需要說明的是，為了區(qū)分上述兩個(gè)實(shí)施例，對(duì)機(jī)箱的組成部件采用了不同的標(biāo)號(hào)， 就部件本身的結(jié)構(gòu)而言并無本質(zhì)區(qū)別。下面結(jié)合圖6，說明本實(shí)用新型變流控制器機(jī)箱底部散熱器的相關(guān)參數(shù)設(shè)置。本 實(shí)用新型中，技術(shù)人員經(jīng)過綜合因素的考慮，將散熱器基板152的厚度(即，箱體11的底板 厚度)H2設(shè)置為6 12mm ；散熱器翅片151的齒高Hl設(shè)置為35 50mm ；齒寬Ll設(shè)置為 3 5mm;齒間距L2設(shè)置為12 15mm?？紤]到自然冷卻時(shí)溫度邊界層較厚，如果翅片的齒 間距L2太小，兩個(gè)翅片的熱邊界層易交叉，影響翅片表面的對(duì)流。所以一般情況下，建議自 然冷卻的散熱器齒間距L2不小于12mm。上述參數(shù)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)散熱器齒高Hl不低于 IOmm的情況而言的。對(duì)于散熱器齒高Hl低于IOmm的情況，可按齒間距不小于1. 2倍齒高來確定散熱 器的齒間距，即L2彡1. 2H1。本實(shí)用新型實(shí)施例中，箱體底板即為散熱器的基板，根據(jù)散熱器的熱傳導(dǎo)公式Q = Δ T/ Δ L 公式(1)其中，Q為熱量，代表熱傳導(dǎo)過程中散熱器帶走的熱量；K為材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)值(Conductivity)，即散熱器材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)；[0044]固定材料的熱傳導(dǎo)系數(shù)是一個(gè)常數(shù)，不會(huì)發(fā)生變化，例如純銅的熱傳導(dǎo)系數(shù)值為 396. 4，鋁的熱傳導(dǎo)系數(shù)值為240。熱傳導(dǎo)系數(shù)值越高，代表該種材料的熱傳導(dǎo)性能越好，上 述銅的熱傳導(dǎo)性能要比鋁的好。A代表傳熱面的面積(或是兩物體的接觸面積)；Δ T代表散熱器兩端的溫度差；AL則代表散熱器兩端的距離，本實(shí)施例中，AL等于散熱器基板的厚度。由上述公式(1)可知，Δ L越小，即散熱器基板152的厚度Η2 (箱體底板的厚度) 越小，散熱器的傳熱性能越好。由于在變流控制器機(jī)箱內(nèi)部，一般采用在底板鉆孔攻絲的方式將功率模塊緊固在 箱體11上。倘若箱體底板的厚度太小，不滿足鉆孔攻絲厚度需要，則鉆孔攻絲后將破壞機(jī) 箱的密封性；但若底板過厚，則降低散熱器的散熱效率。為了解決該問題，本實(shí)用新型的另 一優(yōu)選實(shí)施例，在箱體的底部專門設(shè)置了用于底板鉆孔攻絲的凸臺(tái)。具體結(jié)構(gòu)參見圖7、圖 8和圖9所示。圖7示出了本實(shí)用新型變流控制器機(jī)箱箱體實(shí)施例三的剖視圖，圖8為圖7 的B-B剖視圖；圖9示出了箱體的仰視圖。箱體的底板152上設(shè)置有多個(gè)凸臺(tái)111，該凸臺(tái) 可以是圓柱形凸臺(tái)或方形凸臺(tái)，在此對(duì)凸臺(tái)的形狀不作限制。上述凸臺(tái)111可以設(shè)置箱體 底板的外側(cè)?？芍?，采用在箱體底板需要攻絲的位置鑄造出圓柱形凸臺(tái)的結(jié)構(gòu)，可以有效避免 安裝電氣元件時(shí)在底面鉆孔攻絲破壞機(jī)箱整體密封性的問題，很好地解決了攻絲的問題， 不僅滿足功率模塊的散熱面與散熱器基板直接接觸，增大散熱面積以增強(qiáng)散熱效果，而且， 散熱器基板的厚度也可以減小，進(jìn)一步增強(qiáng)散熱效果。另外，在本實(shí)用新型的變流控制器機(jī)箱的另一實(shí)施例中，箱體與箱蓋扣合的位置 設(shè)置有密封條，具體結(jié)構(gòu)參見圖10所示。箱體11的邊沿設(shè)有凹槽160，凹槽160內(nèi)部裝配密封條161。采用螺釘17等緊固 裝置將箱蓋12與箱體11緊固連接，使中間的密封條161壓縮，從而達(dá)到良好的密封效果。本實(shí)施例中，凹槽160可以是方型凹槽或半圓型凹槽，對(duì)應(yīng)的，上述密封條161可 以是方型密封條或圓型密封條。上述密封條161可以采用硅橡膠等彈性材料制成。本實(shí)施 例中，密封條161具體為直徑3. 5mm、壓縮量小于50%的硅橡膠密封條。在機(jī)箱箱體的周圍與箱蓋接觸的部分，都設(shè)置有凹槽和對(duì)應(yīng)的密封條進(jìn)行密封處 理，形成一個(gè)完整的密封區(qū)域。這里需要說明的是，螺釘17或其他鎖緊蓋裝配螺絲位于密 封區(qū)域的外部。這種在箱體和箱蓋之間設(shè)置密封條的結(jié)構(gòu)，當(dāng)采用螺栓把接的安裝方式后，可以 有效避免箱體、箱蓋之間出現(xiàn)縫隙，進(jìn)而避免外界的灰塵、雨水、清洗水柱等物質(zhì)進(jìn)入箱體 內(nèi)部，保證機(jī)箱內(nèi)部的電器元件不受干擾或損害，保障變流器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從而保證軌道車 輛的行車安全。此外，上述各實(shí)施例中，箱體與散熱器一體成型的結(jié)構(gòu)可以采用鋁、銅或硅鎂 鋁合金制成，考慮到導(dǎo)熱性能、生產(chǎn)成本以及重量等因素的影響，優(yōu)選采用鋁或鋁合金 6063 (Al-Mg-Si)材料制成。本說明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與 其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。
6[0058] 以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的一種變流控制器機(jī)箱，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用 了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助 理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型 的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解 為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
權(quán)利要求1.一種變流控制器機(jī)箱，包括箱體和箱蓋，所述箱體和箱蓋緊固連接形成密閉機(jī)箱，其 特征在于，所述箱體設(shè)置一體鑄造成型的散熱器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流控制器機(jī)箱，其特征在于，所述散熱器與所述箱體的底 板一體鑄造成型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的變流控制器機(jī)箱，其特征在于，所述散熱器具體包括散 熱器基板和與所述散熱器基板垂直、彼此又相互平行分布的數(shù)個(gè)翅片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流控制器機(jī)箱，其特征在于，在所述箱體底板需要攻絲的 位置，其外表面一側(cè)鑄造有圓柱形凸臺(tái)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變流控制器機(jī)箱，其特征在于，所述箱體的邊沿開設(shè)有凹槽， 所述凹槽內(nèi)裝配有密封條。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變流控制器機(jī)箱，其特征在于，所述凹槽為半圓形凹槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變流控制器機(jī)箱，其特征在于，所述密封條為圓形橡膠條。
8.根據(jù)權(quán)利要求5至7任一所述的變流控制器機(jī)箱，其特征在于，所述箱體與箱蓋的鎖 緊部件裝配于所述密封條形成密封區(qū)域的外部。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變流控制器機(jī)箱，其特征在于，所述翅片的寬度為3 5mm； 翅片的高度為35 50mm;翅片間的距離為12 15mm ；所述散熱器基板厚度為6 12mm。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種變流控制器機(jī)箱，包括箱體和箱蓋，所述箱體和箱蓋緊固連接形成密閉機(jī)箱，所述箱體上一體鑄造成型有散熱器。本實(shí)用新型提供的變流控制器機(jī)箱的箱體與散熱器一體鑄造成型，使安裝在機(jī)箱內(nèi)部的功率模塊的散熱面與散熱器直接接觸，并且增大了散熱器的散熱面積，有效提高了散熱器的散熱效率。
文檔編號(hào)H05K7/20GK201781407SQ201020276650
公開日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者孔東曉, 張可飛, 戴碧君 申請(qǐng)人:中國(guó)北車股份有限公司大連電力牽引研發(fā)中心