一體化四象限變頻器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種一體化四象限變頻器。該一體化四象限變頻器包括變壓器(7)、功率單元(3)、控制器(2)以及電感器(4)，所述一體化四象限變頻器還包括柜體(1)，所述變壓器(7)、功率單元(3)、控制器(2)以及電感器(4)均位于所述柜體(1)中，并通過設置在所述柜體(1)中的分隔板相互隔開。本實用新型通過將變壓器、功率單元、控制器以及電感器布置在同一個柜體中，減小了四象限變頻器的體積和占地面積，解決了分離機柜復雜的組裝布線問題。
【專利說明】-體化四象限變頻器

【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及中壓變頻器【技術領域】，尤其涉及一種一體化四象限變頻器。

【背景技術】
[0002] 四象限中壓變頻器一般用于對位能性負載或制動要求高的場合。四象限中壓變頻 器利用電力電子器件的通斷作用將工頻電源轉換成為另一種頻率的電能，并直接供給中壓 電機使用。四象限中壓變頻器可以實現能量的正向流動，即從電網流動到負載；也可以實現 能量的反向流動，即從負載流動到電網。
[0003] 四象限變頻器需要在模塊輸入前端增加電感器，電感器的主要功能是電流濾波。 由于電感器的尺寸較大，數量較多，所以變頻器需要較大的柜體體積。且目前市場上的許多 中壓變頻器由多個獨立的柜體組成，占地面積大，在包裝、運輸過程中往往需要拆線分柜， 到現場安裝時再拼柜接線，增加了裝卸工作量。 實用新型內容
[0004] 鑒于上述缺陷，本實用新型提供了一種可以減少四象限變頻器柜的占地面積和體 積的一體化四象限變頻器。
[0005] 本實用新型提供一種一體化四象限變頻器，包括變壓器、功率單元、控制器以及電 感器，所述一體化四象限變頻器還包括柜體，所述變壓器、功率單元、控制器以及電感器均 位于所述柜體中，并通過設置在所述柜體中的分隔板相互隔開。
[0006] 上述的一體化四象限變頻器中，所述柜體底座和安裝在所述底座上的框架，所述 分隔板包括與所述框架的橫截面垂直設置的一對第一分隔板和與所述框架的橫截面平行 設置的第二分隔板；
[0007] 所述一對第一分隔板和第二分隔板將所述柜體分隔成相互獨立的用于容納所述 功率單元的功率柜、用于容納所述變壓器的變壓器柜、用于容納所述控制器的控制柜以及 用于容納所述電感器的電感柜。
[0008] 上述的一體化四象限變頻器中，所述功率柜與所述變壓器柜并列設置在所述柜體 的前、后側并由所述第二分隔板隔開，所述控制柜與所述電感柜背向設置在所述柜體的左、 右側，并分別由一對所述第一分隔板與所述功率柜和變壓器柜相隔開。
[0009] 上述的一體化四象限變頻器中，所述一體化四象限變頻器還包括所述一體化四象 限變頻器還包括用于對所述變壓器散熱的第一風機，所述變壓器柜的頂部開設有用于安裝 所述第一風機的第一安裝孔。
[0010] 上述的一體化四象限變頻器中，所述柜體包括用于密閉所述功率柜的功率單元柜 門，所述功率單元柜門上開設有第一進風口，所述第二分隔板上開設有與所述第一進風口 對應的第一通風孔，所述第一通風孔、第一進風口以及第一安裝孔構成用于對所述功率單 元散熱的第一散熱風道。
[0011] 上述的一體化四象限變頻器中，所述功率單元為多個，所述多個功率單元在所述 功率柜中沿垂直所述底座的方向分層設置，每相鄰兩層所述功率單元之間通過第一風隔板 相隔開，所述多個功率單元均位于所述第一散熱風道中。
[0012] 上述的一體化四象限變頻器中，所述柜體還包括用于密閉所述變壓器柜的變壓器 柜門，所述變壓器柜門上開設有第二進風口；所述第二進風口、第一安裝孔構成用于對所述 變壓器散熱的第三散熱風道，所述第三散熱風道與所述第一散熱風道通過所述第一通風孔 相連通。
[0013] 上述的一體化四象限變頻器中，所述變壓器柜中水平設置有第二風隔板，所述第 二風隔板用于使每個所述第二進風口和第一通風孔流入的空氣經所述變壓器后流動至所 述第一風機。
[0014] 上述的一體化四象限變頻器中，所述一體化四象限變頻器還包括用于對所述電感 器散熱的第二風機，所述電感柜的頂部開設有用于安裝所述第二風機的第二安裝孔；
[0015] 所述柜體還包括用于密閉所述電感柜的電感器柜門，所述電感器柜門上開設有第 三進風口，所述第三進風口與所述第二安裝孔構成用于對所述電感器進行散熱的第二散熱 風道；
[0016] 所述第二散熱風道與所述第一散熱風道和第三散熱風道相隔開。
[0017] 上述的一體化四象限變頻器中，所述電感器包括多層電感器單元，所述多層電感 器單元沿垂直所述底座的方向分層設置在所述電感柜中，每相鄰兩層所述電感器單元之間 通過第三風隔板相隔開，且所述多層電感器單元均位于所述第二散熱風道中。
[0018] 實施本實用新型的有益效果在于：本實用新型通過將變壓器、功率單元、控制器以 及電感器布置在同一個柜體中，減小了四象限變頻器的體積和占地面積，解決了分離機柜 復雜的組裝布線問題。同時，變壓器、功率單元的散熱風道相連通，但均與電感器的散熱風 道相隔開，從而避免了相互之間散熱時產生影響，提高了散熱效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 下面將結合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明，附圖中：
[0020] 圖1為本發明較佳實施例提供的一體化四象限變頻器的透視圖；
[0021] 圖2為圖1的反方向的透視圖；
[0022] 圖3為圖1中功率柜及變壓器柜的側視圖；
[0023] 圖4為圖1中電感柜的爆炸圖；
[0024] 圖5為圖4中電感柜（去掉電感器柜門）的透視圖。

【具體實施方式】
[0025] 本說明書中的水平方向為圖1所示的X方向，縱向為圖1所示的Y方向，堅向為圖 1所示的Z方向；前、后、左、右分別為圖1所示的立體圖的前、后、左、右方向。
[0026] 參考圖1至圖5,該一體化四象限變頻器包括柜體1、控制器2、功率單元3、電感器 4、變壓器7、第一風機5、第二風機6以及分隔板。控制器2、功率單元3、電感器4、變壓器7 均容納在柜體1中，并由分隔板相互隔開。第一風機5、第二風機6均設置在柜體1的頂部， 用于對變壓器7、功率單元3以及電感器4進行散熱。通過將變壓器7、功率單元3、控制器 2以及電感器4布置在同一個柜體1中，減小了四象限變頻器的體積和占地面積，解決了分 離機柜復雜的組裝布線問題。
[0027] 柜體1大致呈長方體形，包括底座111、框架112、變壓器柜門114、功率單元柜門 120、電感器柜門、控制器柜門（未示出）、側板（未示出）和柜頂113。分隔板包括安裝在 底座111的上方并位于柜體1左、右兩側，且與框架112中沿水平方向的橫截面相垂直的一 對第一分隔板（未標號）和安裝在底座111的上方并位于柜體1中間，且與框架112中沿 水平方向的橫截面相平行的第二分隔板117。一對第一分隔板和第二分隔板117將柜體1 分隔成完全獨立的用于容納功率單元3的功率柜12、用于容納變壓器7的變壓器柜14、用 于容納控制器2的控制柜11以及用于容納電感器4的電感柜13。在本實施例中，功率柜 12和變壓器柜14并列設置在柜體1的前、后側，控制柜11和電感柜13背向設置在柜體1 的左、右兩側。在其他的實施例中，功率柜12、變壓器柜14、控制柜11和電感柜13的位置 可以互換。
[0028] 控制器2、功率單元3、電感器4和變壓器7均位于底座111的上方，底座111用于 對整個四象限變頻器起支撐作用，并且使得叉車能方便地移動四象限變頻器。框架112位 于底座111的上方且呈長方體狀，在框架112的左右兩個側面以及左后側面上都具有側板。 在框架112的最上面具有柜頂113,柜頂113可以為蓋設在框架112頂部的整塊平板或者 由多塊平板拼接而成，柜頂113的上面具有第一風機5和第二風機6。具體地，變壓器柜14 的頂部開設有第一安裝孔，用于安裝第一風機5。電感柜13的頂部開設有第二安裝孔500， 用于安裝第二風機6。控制器2的前側具有用于密封控制柜11的控制器柜門，功率單元3 的前側具有用于密封功率柜12的功率單元柜門120,變壓器7的后側具有用于密封變壓器 柜14的變壓器柜門114。用于密封電感柜13的電感器柜門包括電感器前柜門121和電感 器后柜門122,電感器4的前后兩側分別具有電感器前柜門121和電感器后柜門122。
[0029] 右側底座111、右側框架112、右側柜頂113、右側板、右側第一分隔板以及電感器 前柜門121、電感器后柜門122構成了密封的電感柜13。
[0030] 變壓器柜門114、后側柜頂113、后側框架112、后側底座111、第二分隔板117以及 位于左、右兩側的一對第一分隔板構成了密封的變壓器柜14。
[0031] 功率單元柜門120、前側柜頂113、前側框架112、前側底座111、第二分隔板117、以 及位于左、右兩側的一對第一分隔板構成了密封的功率柜12。
[0032] 控制器柜門、左側板、左側第一分隔板、左后側板、左側框架112、左側柜頂113以 及左側底座111構成了密封的控制柜11。
[0033] 第一風機5安裝在變壓器柜14對應的柜頂113上，用于對變壓器7進行散熱。第 二風機6安裝在電感柜13對應的柜頂113上，用于對電感器4進行散熱。在本實施例中， 為了能夠充分地對變壓器7和功率單元3進行散熱，則設置兩個或更多個第一風機5。
[0034] 功率單元3位于變壓器7的前側。功率單元3與變壓器7之間設有第二分隔板 117。圖3僅示出了 3個功率單元3,沿垂直底座111的方向分成3層設置在功率柜12中， 相鄰的兩層之間設置有第一風隔板118。在其他的實施例中，功率單元3的數量可以根據所 需要的輸出功率的大小調節。第一風隔板118水平設置，并與功率柜12的左、右、前、后側 緊密連接，從而將功率柜12分隔成相互獨立的三個容納區以便分別容納單層功率單元3。 功率單元柜門120上與每層功率單元3水平對應的位置處均設有第一通風窗300 (即第一 進風口），同時第二分隔板117上與每層功率單元3水平對應的位置處開設有第一通風孔， 第一通風孔與變壓器柜14相連通，進而與第一風機5相連通。第一通風窗300、第一通風孔 以及第一安裝孔構成了第一散熱風道，用于對功率單元3進行散熱。
[0035] 當第一風機5工作時，外界的冷空氣經第一通風窗300進入功率柜12中并對功率 單元3進行散熱，之后進入變壓器柜14中對變壓器7進行散熱，散熱后的熱空氣經第一風 機5排出（具體空氣按圖示箭頭方向流動）。本領域技術人員應該了解，第一通風窗300、 第一通風孔的數量、大小和形狀可以是任意可選方案的數量、大小和形狀。此外，第一通風 窗300上還可以帶有濾網，從而防止灰塵或雜物進入功率單元3中，對其造成污染。
[0036] 變壓器7位于功率單元3的后側，并通過第二分隔板117與功率單元3相隔開。變 壓器7包括鐵芯71以及包覆在鐵芯71外部的線圈72。鐵芯71的軸線垂直于水平方向。 變壓器柜14中水平設置有第二風隔板115,第二風隔板115與變壓器柜14的左、右、后側 緊密連接，并與前側（即第二分隔板117)之間形成間隙。第二風隔板115中開設有用于安 裝變壓器7的第三安裝孔。具體地，變壓器7插置在第三安裝孔中以固定。本實施例中，第 二風隔板115的數量為兩個，相互平行設置且間隔設置在變壓器柜14中。變壓器柜門114 的底部開設有第二通風窗200 (即第二進風口）。第二通風窗200的數量、大小和形狀可以 是任意可選方案的數量、大小和形狀。此外，第二通風窗200上還可以帶有濾網，從而防止 灰塵或雜物進入變壓器7中，對其造成污染。變壓器柜14中還設置有導向板116。導向板 116設置在變壓器7與第二分隔板117之間，且位于最下層功率單元3對應的第一通風孔的 上方，用于將從最下層功率單元3流出的空氣引導至變壓器7的底部，從而進一步加強對變 壓器7的散熱。第二風隔板115用于使第二進風口以及第一通風孔流入的空氣經變壓器7 后流動至第一風機5。
[0037] 當第一風機5工作時，外界的冷空氣經第一通風窗300、第二通風窗200分別進入 功率柜12、變壓器柜14中，并對功率單元3、變壓器7進行散熱，對功率單元3散熱后的空 氣通過第一通風孔進入變壓器柜14中，由于第二風隔板115以及導向板116的阻擋作用， 從第二通風窗200和功率單元3中流入的空氣均從鐵芯71與線圈72之間的間隙以及線圈 72與第二風隔板115之間的間隙中流出，后通過柜頂113上方的第一安裝孔后再經第一風 機5排出（具體空氣按圖示箭頭方向流動）。此時，第二通風窗200和第一安裝孔構成了變 壓器7的第三散熱風道，且該第三散熱風道與第一散熱風道相連通。在本實施例中，功率單 元3和變壓器7共用同一風機，從而節省了風機的數量。
[0038] 電感器4容納在電感柜13中。電感柜13對應的柜頂113上開設有第二安裝孔 500,用于安裝第二風機6。第二風機6用于對電感器4進行散熱。
[0039] 圖4和圖5示出了 24個電感器單元，分成3層，沿垂直底座111的方向設置在電 感柜13中，每層8個電感器單元。可以理解的是，電感器單元的數量可以根據電流濾波的 需求來調節。電感柜13中設置有用于安裝每層電感器單元的安裝架，安裝架沿柜體1的縱 向延伸至電感柜13的前、后兩側并通過固定件固定至左、右兩側的框架112上。每個安裝 架包括一對相對且間隔設置的縱梁123,每個縱梁123呈U型截面，其U型開口處相對設置。 每個縱梁123的側壁上間隔設置有多個承載臺125,用于固定電感器單元。每個電感器單元 橫跨并固定在相對設置在一對縱梁123上的一對承載臺125上。電感柜13中還設置有第三 風隔板124,第三風隔板124設置在一對縱梁123底部之間，用于將縱梁123底部之間的間 隙密封。第三風隔板124沿縱向延伸，與縱梁123沿縱向的長度相同。第三風隔板124與 一對縱梁123以及橫跨在縱梁123上的多個電感器單元構成流動通道。電感器前柜門121、 電感器后柜門122上與每層電感器單元水平對應的位置上分別開設有第三通風窗400 (即 第三進風口）和第四通風窗600。第三通風窗400、第四通風窗600均與流動通道相連通。 在其他的實施例中，也可以不開設第四通風窗600。
[0040] 當第二風機6工作時，外界的冷空氣經第三通風窗400、第四通風窗600進入電感 柜13中，后經每層流動通道向上流入電感器單元從而對每個電感器單元進行散熱，散熱后 的熱空氣經電感器單元的左、右兩側流動至第二安裝孔500中，并經第二風機6排出。此時， 第三通風窗400、第四通風窗600、流動通道、第二安裝孔500構成了用于對電感器4散熱的 第二散熱風道。該第二散熱風道獨立于第一散熱風道和第三散熱風道。
[0041] 本實用新型通過將變壓器、功率單元、控制器以及電感器布置在同一個柜體中，減 小了四象限變頻器的體積和占地面積，解決了分離機柜復雜的組裝布線問題。同時，變壓 器、功率單元的散熱風道相連通，但與電感器的散熱風道相隔開，從而避免了相互之間散熱 時產生影響，降低散熱效率。
[0042] 應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換， 而所有這些改進和變換都應屬于本實用新型所附權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種一體化四象限變頻器，包括變壓器（7)、功率單元（3)、控制器⑵以及電感 器（4)，其特征在于，所述一體化四象限變頻器還包括柜體（1)，所述變壓器（7)、功率單元 (3)、控制器（2)以及電感器（4)均位于所述柜體（1)中，并通過設置在所述柜體（1)中的 分隔板相互隔開。
2. 根據權利要求1所述的一體化四象限變頻器，其特征在于，所述柜體（1)包括底 座（111)和安裝在所述底座（111)上的框架（112)，所述分隔板包括與所述框架（112)的 橫截面垂直設置的一對第一分隔板和與所述框架（112)的橫截面平行設置的第二分隔板 (117)； 所述一對第一分隔板和第二分隔板（117)將所述柜體（1)分隔成相互獨立的用于容納 所述功率單元（3)的功率柜（12)、用于容納所述變壓器（7)的變壓器柜（14)、用于容納所 述控制器（2)的控制柜（11)以及用于容納所述電感器（4)的電感柜（13)。
3. 根據權利要求2所述的一體化四象限變頻器，其特征在于，所述功率柜（12)與所述 變壓器柜（14)并列設置在所述柜體（1)的前、后側并由所述第二分隔板（117)隔開，所述 控制柜（11)與所述電感柜（13)背向設置在所述柜體（1)的左、右側，并分別由一對所述第 一分隔板與所述功率柜（12)和變壓器柜（14)相隔開。
4. 根據權利要求3所述的一體化四象限變頻器，其特征在于，所述一體化四象限變頻 器還包括用于對所述變壓器（7)散熱的第一風機（5)，所述變壓器柜（14)的頂部開設有用 于安裝所述第一風機（5)的第一安裝孔。
5. 根據權利要求4所述的一體化四象限變頻器，其特征在于，所述柜體（1)包括用于 密閉所述功率柜（12)的功率單元柜門（120)，所述功率單元柜門（120)上開設有第一進風 口，所述第二分隔板（117)上開設有與所述第一進風口對應的第一通風孔，所述第一通風 孔、第一進風口以及所述第一安裝孔構成用于對所述功率單元（3)散熱的第一散熱風道。
6. 根據權利要求5所述的一體化四象限變頻器，其特征在于，所述功率單元（3)為多 個，所述多個功率單元（3)在所述功率柜（12)中沿垂直所述底座（111)的方向分層設置， 每相鄰兩層所述功率單元（3)之間通過第一風隔板（118)相隔開，所述多個功率單元（3) 均位于所述第一散熱風道中。
7. 根據權利要求6所述的一體化四象限變頻器，其特征在于，所述柜體（1)還包括用于 密閉所述變壓器柜（14)的變壓器柜門（114)，所述變壓器柜門（114)上開設有第二進風口， 所述第二進風口和第一安裝孔構成用于對所述變壓器（7)散熱的第三散熱風道；所述第三 散熱風道與所述第一散熱風道通過所述第一通風孔相連通。
8. 根據權利要求7所述的一體化四象限變頻器，其特征在于，所述變壓器柜（14)中水 平設置有第二風隔板（115)，所述第二風隔板（115)用于使所述第二進風口和第一通風孔 流入的空氣經所述變壓器（7)后流動至所述第一風機（5)。
9. 根據權利要求8所述的一體化四象限變頻器，其特征在于，所述一體化四象限變頻 器還包括用于對所述電感器（4)散熱的第二風機（6)，所述電感柜（13)的頂部開設有用于 安裝所述第二風機（6)的第二安裝孔（500); 所述柜體（1)還包括用于密閉所述電感柜（13)的電感器柜門，所述電感器柜門上開設 有第三進風口，所述第三進風口與所述第二安裝孔（500)構成用于對所述電感器（4)進行 散熱的第二散熱風道； 所述第二散熱風道與所述第一散熱風道和第三散熱風道相隔開。
10.根據權利要求9所述的一體化四象限變頻器，其特征在于，所述電感器（4)包括多 層電感器單元，所述多層電感器單元沿垂直所述底座（111)的方向分層設置在所述電感柜 (13)中，每相鄰兩層所述電感器單元之間通過第三風隔板（124)相隔開，且所述多層電感 器單元均位于所述第二散熱風道中。
【文檔編號】H05K7/20GK203896174SQ201420288679
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】王飛, 吳強, 王順旗 申請人:艾默生網絡能源有限公司