用于电气系统的导热聚合物壳体技术方案

本发明专利技术公开了一种装置，该装置包括：包括多个电子开关的功率转换器，该电子开关为可控制的，以产生具有可变振幅、频率和/或相位的驱动信号；以及单件式基座，该单件式基座由导热聚合物材料制成。该单件式基座包括：被构造成保持该功率转换器的第一侧；第二侧；以及从该第二侧延伸的一个或多个散热元件。该散热元件被构造成耗散由该电子开关产生的热量，并且该一个或多个散热元件中的每个散热元件由该导热聚合物材料制成。热聚合物材料制成。热聚合物材料制成。

【技术实现步骤摘要】
用于电气系统的导热聚合物壳体
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年12月24日提交的标题为“用于电气系统的导热聚合物壳体(THERMALLY CONDUCTIVE POLYMER ENCLOSURE FOR AN ELECTRICAL SYSTEM)”的印度临时申请号202111060561的权益，该临时申请全文以引用方式并入本文。


[0003]本公开涉及用于电气系统的导热聚合物壳体。电气系统可以为例如可变频驱动器(VFD)。

技术介绍

[0004]电气装置或电气系统，诸如可变速驱动器、可调速驱动器或不间断电源，能够连接至交流(AC)高功率配电系统，诸如电网。电气装置驱动负载、为负载供电和/或控制负载，该负载是诸如马达、机器或非机器。电气装置包括将AC功率转换为直流(DC)功率的电气网络。

技术实现思路

[0005]在一个方面，一种装置包括：功率转换器，该功率转换器包括多个电子开关，该电子开关为可控制的，以产生具有可变振幅、频率和/或相位的驱动信号；以及单件式基座，该单件式基座由导热聚合物材料制成。该单件式基座包括：被构造成保持该功率转换器的第一侧；第二侧；以及从该第二侧延伸的一个或多个散热元件。该散热元件被构造成耗散由该电子开关产生的热量，并且该一个或多个散热元件中的每个散热元件由该导热聚合物材料制成。
[0006]在另一方面，一种壳体包括：单件式基座，该单件式基座由导热聚合物材料制成；以及安装结构，该安装结构被构造成将该单件式基座附接到独立结构。该单件式基座包括：被构造成保持在使用中产生热量的一个或多个电子部件的第一侧；第二侧；以及从该第二侧延伸的一个或多个散热元件。该一个或多个散热元件被构造成耗散由该一个或多个电子部件产生的热量，并且该一个或多个散热元件中的每个散热元件由该导热聚合物材料制成。该安装结构包括：第一部分，该第一部分被构造成附接到该单件式基座的该第二侧；以及侧部，该侧部从该第一部分延伸。当该安装结构附接到该单件式基座的该第二侧时，该第一部分在该一个或多个散热元件上方延伸。
[0007]本文描述的任何技术的具体实施可以包括装置、设备、系统和/或方法。一个或多个具体实施的细节在附图和以下说明书中列出。根据说明书和附图以及权利要求书，其他特征将显而易见。
附图说明
[0008]图1是壳体的示例的框图。
[0009]图2是能够被容纳在图1的壳体中的AC驱动系统的框图。
[0010]图3是可以为图2的AC驱动系统的一部分的电气系统的示意图。
[0011]图4A是壳体和安装元件的侧面剖视框图。
[0012]图4B和图4C是图4A的壳体的附加视图。
[0013]图4D是图4A的安装元件的附加视图。
[0014]图4F是图4A的壳体的透视图。
[0015]图4E是图4A的安装元件的透视图。
[0016]图5是壳体的另一个示例的透视图。
[0017]图6至图11示出了散热元件的附加构型。
[0018]图12是壳体的另一个示例的透视图。
具体实施方式
[0019]参见图1，示出了包括壳体130和电气系统120的装置105的框图。壳体130用于恶劣和/或危险环境170中，并且壳体130的外部131暴露于环境170的元素。环境170由图1中的框表示。然而，环境170不一定是封闭空间。例如，环境可以为室外空间或部分封闭空间。环境170可以为室内空间，诸如工业设施或制造设施内的空间。壳体130能够附接到其他部件和元件。例如，在图1中，壳体130附接到用于电气系统120的前面板180。前面板180能够包括允许操作者与电气系统120交互的设备(例如，用户界面和/或指示器)。在另一个示例中，壳体130能够附接到安装元件，该安装元件用于将壳体安装到独立结构，诸如机柜。图4A和图4E的安装元件450是能够附接到壳体130的安装元件的示例。在一些具体实施中，壳体130包括安装元件，该安装元件允许壳体130安装到独立结构。换句话讲，安装元件可以为壳体130的一部分并且不一定是独立元件。
[0020]如下面更详细地讨论的，壳体130包括基座部分132和一个或多个散热元件134。基座部分132和一个或多个散热元件134是由材料133制成的单个一体式整体结构。基座部分132和一个或多个散热元件134能够通过例如注塑或挤出而形成该整体结构。材料133承受恶劣和/或危险环境170。例如，材料133能够暴露于腐蚀性化学品、湿气、流体、紫外线辐射、雨、盐、热、冷和/或热循环而不崩解或经历实质损害。壳体130因此允许装置105在环境170中使用和/或延长装置105能够在环境170中使用的时间量。例如，壳体130能够允许装置105在地下、在海洋环境中(诸如在船上或海上钻塔上)、在沙漠区域中、在易发火情和/或极端温度波动的区域中、在易发溢流和水侵的区域中、在结冰条件中、在包括潜在破坏性和/或腐蚀性气体(诸如例如，二氧化碳(CO2)和/或二氧化硫(SO2))的环境中、在包括腐蚀性流体(例如，盐水)的环境中和/或在精炼厂或其他工业环境中使用。
[0021]材料133可以为导热聚合物(TCP)。TCP是结合有一种或多种导热填料的聚合物基体。结合导热填料提高了材料133的热导率并且提高了材料133的机械强度和耐腐蚀性。TCP的具体特性(例如，对特定化学品的耐受性)取决于所选择的聚合物基体和填料。将填料添加到聚合物基体中能够增大材料133的沿纤维方向的热导率，增量高达约20瓦至30瓦每米开尔文(W/m*K)。不含填料的聚合物基体的典型热导率可以为约0.2W/m*K。热导率的增大使得材料133能够耗散由电气系统120产生的热量。填料还增大材料133的冲击强度和拉伸强度。改善的热导率、冲击强度、拉伸强度和耐腐蚀性使得材料133适合用作壳体130。
[0022]电气系统120在使用期间产生热量，并且可以为例如功率转换器(诸如图3所示)、
可变速驱动器(VSD)、可变频驱动器(VFD)、可变电压/可变频(VVVF)驱动器、逆变器、自动继电器、断路器、不间断电源(UPS)、开关设备中的部件，仅举几例。电气系统120由产生热量的任何类型的元件构成。例如，电气系统120能够包括电子开关、功率半导体器件、分立电子器件、寄生电子部件、任何此类部件中的多个部件或此类部件的组合。
[0023]容纳系统(诸如电气系统120)的一些传统壳体包括外部金属散热器以帮助耗散在操作使用期间产生的热量。然而，当暴露于对金属材料有损害的环境中时，这些散热器的金属材料易劣化和/或失效。因此，对于恶劣和/或危险环境(诸如环境170)，包括由金属材料或其他易腐蚀材料制成的暴露的散热器的传统系统通常并不理想。用于散热器的传统金属材料的示例是铝。
[0024]另一方面，壳体130使用散热元件134(其由材料133制成)作为散热器。尽管散热元件134位于壳体130的外部131上，但散热元件134由材料133制成并且耐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种装置，所述装置包括：功率转换器，所述功率转换器包括多个电子开关，所述电子开关为可控制的，以产生具有可变振幅、频率和/或相位的驱动信号；和单件式基座，所述单件式基座由导热聚合物材料制成，所述单件式基座包括：第一侧，所述第一侧被构造成保持所述功率转换器；第二侧；和一个或多个散热元件，所述一个或多个散热元件从所述第二侧延伸，其中所述散热元件被构造成耗散由所述电子开关产生的热量，并且所述一个或多个散热元件中的每个散热元件由所述导热聚合物材料制成。2.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括位于所述功率转换器与一个或多个散热元件之间的导热扩散件，所述导热扩散件被构造成将从所述多个电子开关释放的热量分配到所述一个或多个散热元件。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述导热扩散件包括铜板。4.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括安装元件，所述安装元件被构造成附接到所述基座的所述第二侧，其中所述安装元件被构造成将所述装置安装到独立结构。5.根据权利要求4所述的装置，其中所述安装元件包括第一部分和从所述第一部分延伸的多个侧部，并且当所述安装元件附接到所述基座的所述第二侧时，所述第一部分在所述散热元件上方延伸并且所述侧部环绕所述散热元件。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述侧部中的至少一个侧部包括开口，所述开口被构造成允许热量从所述散热元件流走并流出所述装置。7.根据权利要求6所述的装置，所述装置还包括位于所述开口与所述散热元件之间的主动除热元件，所述主动除热元件被构造成从所述散热元件移除热量；并且当所述安装元件附接到所述第二侧时，所述开口被定位成从所述主动除热元件接收热量。8.根据权利要求7所述的装置，其中所述主动除热元件包括风扇。9.根据权利要求5所述的装置，其中所述侧部中的一个侧部包括多个开口，所述多个开口各自穿过所述侧部中的所述一个侧部；并且当所述安装元件附接到所述第二侧时，每个开口被定位成从主动除热元件接收热量。10.根据权利要求1所述的装置，其中所述第二侧包括多个散热元件。11.根据权利要求10所述的装置，其中每个散热元件是散热片。12.根据权利要求11所述的装置，其中每个散热片从第一端延伸到第二端，所述第一端位于所述基座的所述第二侧处，并且每个散热片向所述第二端逐渐变细，使得所...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿亚克里什南，
申请(专利权)人：伊顿智能动力有限公司，
类型：发明
国别省市：