用于变频器的散热结构和变频器的制作方法

本发明涉及变频器技术领域，具体地，涉及一种用于变频器的散热结构和变频器。

背景技术：

目前，用于空调领域的变频器由于柜体中设有较多的电路发热模块而发热量较大，因此需要设置相应的散热结构以保证各模块的正常工作，从而保证变频器的工作可靠性。

而变频器的散热方式大多为风冷散热，即在变频器中设置风机和进出风口以将柜体中的热量快速排出机外，对于一些如igbt、二极管等发热量较大的元器件，还会设置专门的散热结构以提高散热效果，例如设置翅片式散热器以加快散热速度。

但由于风冷散热是基于与外界通风而实现的，当外界温度也较高时，其通风散热效果欠佳，不能保证电路发热模块的快速降温，变频器的可靠性难以保证。

技术实现要素：

针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了一种用于变频器的散热结构和变频器，能够进一步提升对变频器的散热效果，从而更能保证变频器的工作可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于变频器的散热结构，所述散热结构包括所述变频器中的电路发热模块和用于对所述电路发热模块进行散热的微通道散热器，所述微通道散热器包括微通道扁管，所述微通道扁管中设有用于供冷媒流通的多个扁管管道；

其中，所述微通道扁管还设有扁管散热接触平面，所述电路发热模块设有模块散热接触平面，所述扁管散热接触平面和所述模块散热接触平面之间形成直接接触传热和/或间接接触传热。

可选地，所述模块散热接触平面的外轮廓位于所述扁管散热接触平面的外轮廓内。

可选地，所述模块散热接触平面和所述扁管散热接触平面均为长方形平面，多个所述扁管管道沿所述扁管散热接触平面的长度方向延伸，所述模块散热接触平面的长度方向与所述扁管散热接触平面的长度方向相互垂直，所述模块散热接触平面的长度为l，所述扁管散热接触平面的宽度为w，满足：w≥l且90mm≤w≤200mm。

可选地，多个所述扁管管道沿所述扁管散热接触平面的宽度方向依次排列，所述扁管管道的横截面呈矩形形状并包括平行于所述扁管散热接触平面的管道平行侧边和垂直于所述扁管散热接触平面的管道垂直侧边；

其中，在沿所述扁管散热接触平面的宽度方向上，位于两端的两个所述扁管管道的所述管道垂直侧边之间的最大间距为w1，满足：w1≥90mm。

可选地，所述管道平行侧边包括相对靠近所述扁管散热接触平面的第一管道平行侧边和相对远离所述扁管散热接触平面的第二管道平行侧边，所述第一管道平行侧边与所述扁管散热接触平面之间的垂直间距为t1，满足：3mm≤t1≤15mm。

可选地，6mm≤t1≤15mm。

可选地，所述微通道扁管还设有平行于所述扁管散热接触平面的非散热接触平面，所述扁管管道设置在所述扁管散热接触平面和所述非散热接触平面之间，所述第二管道平行侧边与所述非散热接触平面之间的垂直间距为t2，满足：2mm≤t2≤4mm。

可选地，在沿所述扁管散热接触平面的宽度方向上，相邻的所述扁管管道的所述管道垂直侧边之间的最小间距为t3，满足：0.8mm≤t3≤1.7mm。

可选地，所述第一管道平行侧边和所述第二管道平行侧边的宽度均为x，满足：28mm≤w1/x≤45mm。

可选地，所述微通道散热器包括分别设置在所述扁管管道的两端的冷媒输入管和冷媒输出管，所述冷媒输入管的管壁上设有与多个所述扁管管道一一对应连通的多个冷媒喷射孔。

可选地，所述冷媒喷射孔为圆孔或方形孔，所述冷媒喷射孔的孔中心线与所述扁管管道的管道中心轴线相互重合。

可选地，所述电路发热模块包括安装在叠层母排上的igbt、电容和二极管，所述模块散热接触平面为所述叠层母排的母排板面。

此外，本发明还提供了一种采用上述的散热结构的变频器。

可选地，所述变频器包括柜体和设置在所述柜体中的所述电路发热模块和所述微通道散热器，所述电路发热模块的所述模块散热接触平面与所述微通道散热器的所述扁管散热接触平面直接接触安装。

可选地，所述变频器包括柜体、设置在所述柜体内的所述电路发热模块和设置在所述柜体外的所述微通道散热器，所述电路发热模块通过所述模块散热接触平面贴合安装在柜体壁的内壁面上，所述微通道散热器通过所述扁管散热接触平面贴合安装在所述柜体壁的外壁面上并与所述电路发热模块对位安装。

在本发明的用于变频器的散热结构中，开创性地采用微通道散热器对变频器中的电路发热模块进行散热，即通过微通道散热器的微通道扁管上的扁管散热接触平面和电路散热模块上的模块散热接触平面的直接接触或间接接触以实现换热。由于在微通道扁管中流通的冷媒较环境温度要低且换热面积更大，因此与传统的风冷散热方式相比，本发明的散热结构的散热效果更好，更能保证变频器在合适温度下可靠工作。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明的具体实施方式中的用于变频器的散热结构的结构示意图，此时电路发热模块直接安装在微通道扁管上。

图2为图1的散热结构中的微通道扁管的横截面示意图；

图3为图1的散热结构中的微通道散热器的结构示意图；

图4为现有技术中应用于空调蒸发器或冷凝器的微通道扁管的横截面示意图；

图5为现有技术中另一种微通道扁管的横截面示意图；

图6为本发明的具体实施方式中另一种用于变频器的散热结构的立体图；

图7为图6中的散热结构的结构爆炸图。

附图标记说明：

1电路发热模块2微通道扁管

3冷媒输入管4冷媒输出管

5辅助固定基板6主连接固定件

7副连接固定件8焊接螺母

11模块安装通孔21扁管散热接触平面

22非散热接触平面23扁管管道

24扁管主安装通孔25扁管副安装通孔

51基板主安装通孔52基板副安装通孔

53基板安装槽

231管道垂直侧边232第一管道平行侧边

233第二管道平行侧边531槽底壁

532槽侧壁

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明实施例中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。

下面将参考附图并结合示例性实施例来详细说明本发明。

本发明的示例性实施例提供了一种用于变频器的散热结构，如图1至图3所示，该散热结构包括设置在变频器中的电路发热模块1和用于对电路发热模块1进行散热的微通道散热器。该微通道散热器中设有微通道扁管2，微通道扁管2中设有用于供冷媒流通的多个扁管管道23。其中，微通道扁管2还设有扁管散热接触平面21，电路发热模块1设有模块散热接触平面，并且扁管散热接触平面21和模块散热接触平面之间可形成直接接触传热或间接接触传热，或者，在部分的电路发热模块1与微通道扁管2之间形成直接接触传热的同时，其余的电路发热模块1与微通道扁管2之间形成间接接触传热。

与现有技术相比，本示例性实施例的散热结构中开创性地采用微通道散热器对变频器中的电路发热模块1进行散热，通过利用微通道扁管2上的扁管散热接触平面21与电路散热模块1上的模块散热接触平面的直接接触或间接接触，并通过配合扁管管道23中不断流动的冷媒，可实现对电路发热模块1的快速散热。较之现有技术中的风冷散热等散热方式，本示例性实施例的散热结构中的冷媒温度较环境温度要低，并且换热面积较大，能够取到更好的散热效果，保证变频器始终在合适的温度范围内工作，从而提高其工作稳定性和可靠性。

为进一步提高散热效率，可将模块散热接触平面的外轮廓设置为位于扁管散热接触平面21的外轮廓内。换言之，在模块散热接触平面和扁管散热接触平面21的垂直投影上，扁管散热接触平面21完全覆盖模块散热接触平面，从而最大化两个平面之间的传热面积。并且在此结构下，电路发热模块1与微通道扁管2之间的装配稳定性更高。

需要说明的是，现有的微通道散热器主要应用在空调系统的蒸发器或冷凝器中。参照图4，该微通道散热器的微通道扁管的宽度w和厚度h均极小，因此强度较差，极易变形，无法进行机加工以保证其安装平面的平面度。

为克服上述强度差的结构缺陷，参照图5，一些厂家将微通道散热器的安装平面的壁厚由较小的厚度h增加到较大的厚度h。当壁厚增大后，即可以在安装平面上打螺纹孔。

然而，由于h的取值非常大，必然导致耗材量和加工量大大增加，从而导致生产成本也大大增加。此外，当壁厚过大时，微通道扁管的换热效率必然下降，从而降低其散热效率。

因此，在需要利用扁管散热接触平面21和模块散热接触平面直接接触传热的情况下，即电路散热模块1直接安装在微通道扁管2上的情况下，需要对微通道扁管2的强度等性能进行优化，因此要作出相应的参数设置，以下将作相关的解释说明。

首先需要保证电路发热模块1能够稳定装配在微通道扁管2上。例如，在一些实施例中，模块散热接触平面和扁管散热接触平面21均为长方形平面，多个扁管管道23沿扁管散热接触平面21的长度方向延伸，模块散热接触平面的长度方向与扁管散热接触平面21的长度方向相互垂直。其中，模块散热接触平面的长度为l，扁管散热接触平面21的宽度为w，综合考虑到电路发热模块1的结构尺寸以及上述装配稳定性的问题，w与l之间满足：满足：w≥l且90mm≤w≤200mm。

进一步地，多个扁管管道23沿扁管散热接触平面21的宽度方向依次排列，扁管管道23的横截面呈矩形形状并包括平行于扁管散热接触平面21的管道平行侧边和垂直于扁管散热接触平面21的管道垂直侧边231。在沿扁管散热接触平面21的宽度方向上，位于两端的两个扁管管道23的管道垂直侧边231之间的最大间距为w1。

在一些实施例中，安装在扁管散热接触平面21上的多个电路发热模块1的模块散热接触平面的长度不一，设多个模块散热接触平面的最大长度为l且最小长度为l1。从散热效果以及经济性考虑，w1的取值越接近模块散热接触平面的长度越好，即优选地将w1设置为与l相当，允许w1略小于l，但必须保证w1大于l1。基于此设计思想并综合实际情况考虑，将w1的取值范围设置为满足：w1≥90mm。

具体地，管道平行侧边包括相对靠近扁管散热接触平面21的第一管道平行侧边232和相对远离扁管散热接触平面21的第二管道平行侧边233，第一管道平行侧边232与扁管散热接触平面21之间的垂直间距为t1。为保证微通道扁管2具有适于平面度加工的加工强度以及安装强度，t1不能太小，而为了尽可能保证散热效率，t1不能太大，综合考虑，t1的取值范围优选满足：3mm≤t1≤15mm。而为了保证具有不同外形尺寸的电路发热模块1均能安装在同一扁管散热接触平面21上，t1的取值必须为相对最大值，以使得能够在微通道扁管2上打最深的螺纹孔以安装具有最大外形尺寸的电路发热模块1。

此外，微通道扁管2还设有平行于扁管散热接触平面21的非散热接触平面22，扁管管道23设置在扁管散热接触平面21和非散热接触平面22之间，第二管道平行侧边233与非散热接触平面22之间的垂直间距为t2。由于非散热接触平面22上无须安装电路发热模块1，也无须保证平面度，因此只要确保非散热接触平面22具有一定的耐压能力即可，在节省材料的前提下，t2的取值范围优选满足：2mm≤t2≤4mm。

进一步地，在沿扁管散热接触平面21的宽度方向上，相邻的扁管管道23的管道垂直侧边231之间的最小间距为t3。由上述可见，t1与t2的取值通常相差较大，因此在通过挤压成型而生产微通道扁管2的过程中，扁管管道23的连续性以及相邻的扁管管道23之间的筋位的连续性较难保证，即成型质量较差，可靠性较低。而通过合理设置t3的取值范围，能够保证微通道扁管2在极限耐压测试过程中的强度、保证扁管管道23在模具挤压成型过程中的完整性以及筋的连续性。

对于t3，其取值与扁管管道23的横截面总周长相关，当扁管管道23的横截面为如图所示的长方形时，其总周长为n*(x+y)*2，其中，x为第一管道平行侧边232或第二管道平行侧边233的宽度，y为管道垂直侧边231的长度，n为扁管管道23的个数。

对于t3以及n*(x+y)*2，二者的取值均越大越好，t3取值较大时，能够保证微通道扁管2在极限耐压测试过程中的强度、保证扁管管道23在模具挤压成型过程中的完整性以及筋的连续性。当n*(x+y)*2的取值较大时，在扁管管道23中流通的冷媒的换热面积较大，散热效率较高。

优选地，微通道散热器包括分别设置在扁管管道23的两端的冷媒输入管3和冷媒输出管4，冷媒输入管3的管壁上设有与多个扁管管道23一一对应连通的冷媒喷射孔。更优选地，冷媒喷射孔可设置为圆孔，便于加工成型。此外，冷媒喷射孔还可设置为方形孔或其他形状的通孔，冷媒喷射孔的孔中心线与所述扁管管道23的管道中心轴线相互重合。此时，需要考虑在各扁管管道23中的冷媒的分配均匀性，即冷媒输入管3和冷媒输出管4的直径φm越小，冷媒分配越均匀，微通道扁管2的散热能力也越好，由此可见，y的取值与φm相关，在选取好冷媒输入管3和冷媒输出管4后，y的取值随之确定，即y的取值是一定的。

在综合平衡微通道扁管2的散热效率、微通道扁管2在极限耐压测试过程中的强度、扁管管道23在模具挤压成型过程中的完整性、筋的连续性以及满足成本和装配强度要求的情况下，经性能模拟仿真以及模具流道仿真设计，并经过10次以上开模、多次改模以及大量的散热实验摸底测试，最终得出：当w1≥90mm、6mm≤t1≤15mm、2mm≤t2≤4mm时，0.8mm≤t3≤1.7mm，28mm≤w1/x≤45mm。

此外，本发明的示例性实施例还提供了另一种用于变频器的散热结构，如图6和图7所示，该散热结构无须过多地优化微通道扁管2的结构，即能避免出现扁管由于强度不足而变形或导致装配稳定性不足等问题。

具体地，该散热结构包括依次层叠设置的变频器中的电路发热模块1、微通道散热器和辅助固定基板5，微通道散热器包括微通道扁管2，电路发热模块1、微通道扁管2和辅助固定基板5分别设有模块安装通孔11、扁管主安装通孔24和基板主安装通孔51，散热结构还包括主连接固定件6。其中，主连接固定件6依次穿连模块安装通孔11、扁管主安装通孔24和基板主安装通孔51以紧固层叠设置的电路发热模块1、微通道散热器和辅助固定基板5。

由此可见，在本示例性实施例的散热结构中，只须在微通道散热器的微通道扁管2上加工出扁管主安装通孔24，并通过主连接固定件6的穿连以将其紧固在辅助固定基板5上，同时在主连接固定件6的穿连下，电路发热模块1与微通道扁管2之间稳定装配。因此，该散热结构对微通道扁管2的强度要求较低，从而无须将扁管中用于安装电路发热模块1的安装平面加厚，在降低安装成本的同时，既能保证扁管与电路发热模块1之间的散热效率，又能加强扁管与电路发热模块1之间的装配强度。

在一些实施例中，微通道扁管2还设有扁管副安装通孔25，辅助固定基板5还设有基板副安装通孔52，散热结构还包括副连接固定件7。其中，该副连接固定件7用于穿连扁管副安装通孔25和基板副安装通孔52以进一步加强微通道扁管2与辅助固定基板5之间的装配稳定性，从而进一步提高散热结构的可靠性。

需要说明的是，由于模块安装通孔11、扁管主安装通孔24、扁管副安装通孔25、基板主安装通孔51以及基板副安装通孔52均无须设置为螺纹孔，因此可极大地减小微通道扁管2的厚度，从而大大节省材料成本和加工成本。此外，由于微通道扁管2的厚度得以减小，在将微通道扁管2和冷媒输入管3以及冷媒输出管4放至钎焊炉焊接时，可以减小钎焊炉的功率，提高钎焊炉的运转速率。与此同时，可以将多个微通道散热器同时放入钎焊炉，有效提高钎焊炉的利用率，由于无需在特定的钎焊炉上进行焊接，可大大节省焊接成本。

为了确保微通道扁管2的扁管管道23中的冷媒正常流通以保证散热效率，扁管主安装通孔24和扁管副安装通孔25均避开扁管管道23设置，从而避免微通道扁管2中的散热结构与固定结构产生相互干涉，提高微通道扁管2的可靠性。

在一些实施例中，微通道扁管2呈长方体状并包括扁管长侧边和扁管短侧边，扁管主安装通孔24和扁管副安装通孔25分别沿微通道扁管2的长度方向依次间隔排列在扁管长侧边的毗邻区域，扁管副安装通孔25相对扁管主安装通孔24更靠近扁管长侧边。在此结构下，扁管主安装通孔24和扁管副安装通孔25均设置在微通道扁管2上的边缘位置，因此可留出足够多的面积以安装多个电路发热模块1，从而提高微通道扁管2的利用率。

基于上述结构，当变频器中设有多个电路发热模块1时，多个电路发热模块1沿微通道扁管2的长度方向依次排列安装，此时扁管副安装通孔25设置在电路发热模块1的外侧。

在一些实施例中，辅助固定基板5设有基板安装槽53，此时基板主安装通孔51和基板副安装通孔52均可设置在基板安装槽53的槽底壁531上。而微通道扁管2则安装在基板安装槽53中，并且微通道扁管2的沿宽度方向的两端分别抵接于基板安装槽53的槽侧壁532。换言之，辅助固定基板5中的基板安装槽53能够在与微通道扁管2紧固安装之前，先保证微通道扁管2的预定位，在利用主连接固定件6固定时，无须担心微通道扁管2发生偏移，从而降低安装难度，有效提升装配效率。

在上述结构下，微通道散热器的冷媒输入管3和冷媒输出管4均沿微通道扁管2的宽度方向延伸，并且冷媒输入管3和冷媒输出管4连接在微通道扁管2的沿长度方向的两端且位于基板安装槽53外，有利于简化辅助固定基板5的结构，即只需保证辅助固定基板5、微通道扁管2和电路发热模块1之间能够稳定装配即可，而无须根据冷媒输入管3和冷媒输出管4的具体结构来设计基板的形状。

同样地，可在冷媒输入管3的管壁上设置与多个扁管管道23一一对应连通的多个冷媒喷射孔，以保证在各扁管管道23中流通的冷媒的均匀性。进一步地，冷媒喷射孔可设置为圆孔，便于加工，或者，冷媒喷射孔还可以设置为方形孔或其他形状的通孔，冷媒喷射孔的孔中心线与扁管管道23的管道中心轴线相互重合。

为节省安装成本和降低安装难度，主连接固定件6和副连接固定件7均优选设置为螺栓组件。更优选地，该螺栓组件包括相互匹配螺接的螺栓和螺母，其中，该螺母为预先焊接在辅助固定基板5上的焊接螺母8，有利于进一步加强装配稳定性。

需要说明的是，本文中提及的电路发热模块1包括安装在叠层母排上的igbt、电容和二极管，或者也可以是变频器中的其他元器件。此时，上一个示例性实施例中的电路发热模块1的模块散热接触平面为该叠层母排的母排板面。

此外，本发明的示例性实施例还提供了一种采用上述的散热结构的变频器，该变频器具有可靠性和稳定性高且生产成本低等优点。

在一些实施例中，该变频器包括柜体和设置在柜体中的电路发热模块1和微通道散热器，电路发热模块1的模块散热接触平面与微通道散热器的扁管散热接触平面21直接接触安装,从而直接接触散热。

或者，在另一些实施例中，变频器包括柜体、设置在柜体内的电路发热模块1和设置在柜体外的微通道散热器。其中，电路发热模块1通过模块散热接触平面贴合安装在柜体壁的内壁面上，微通道散热器通过扁管散热接触平面21贴合安装在柜体壁的外壁面上并与电路发热模块1对位安装，从而间接接触散热。

以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。