散热器、散热器控制装置以及控制方法

摘要

本发明公开了一种散热器、散热器控制装置以及控制方法，装置包括基板及箱体，所述箱体顶部有一开口，所述基板完全覆盖该开口并固定在箱体上，基板第一表面安装电子模块，还包括散热滚筒、电动机、风扇、温度传感器以及用于根据检测到的温度值控制电动机及风扇的动作控制板，所述散热滚筒与电动机连接，所述控制板通过导线与所述温度传感器、电动机以及风扇电连接，所述风扇、电动机以及散热滚筒设置在箱体内。本发明实行控制温度在达到一定值时开启电动机，从而实现散热，当温度达到较高的设定值时，同时开启电动机和风扇，达到快速散热，当温度降低到一定值时自动关闭风扇或电动机，以此实现节能的目的。

权利要求

1.一种散热器，包括基板(6)及箱体(5)，所述箱体(5)顶部有一开口，所述基板(6)完全覆盖该开口并固定在箱体(5)上，基板(6)第一表面安装电子模块(1)，其特征在于，还包括散热滚筒(8)、电动机(11)、风扇(14)、温度传感器(20)以及用于根据检测到的温度值控制电动机及风扇动作的控制板(4)，所述基板(6)的第二表面与所述散热滚筒(8)外表面相配合，所述基板(6)第二表面设有圆弧形凹槽或者设为平面；当基板(6)第二表面设有圆弧形凹槽时，所述散热滚筒(8)位于圆弧凹槽(61)内，所述散热滚筒(8)内表面设有散热翅片(7)，所述散热滚筒(8)包括散热滚筒轴(13)和用于带动散热滚筒(8)做圆周运动的支撑毂(131)，所述支撑毂(131)一端与散热滚筒(8)内壁连接，另一端与散热滚筒轴(13)连接；当所述基板(6)第二表面设为平面时，所述散热滚筒为多个，所述散热滚筒(8)包括散热滚筒轴(13)和用于带动散热滚筒(8)做圆周运动的支撑毂(131)，所述多个散热滚筒(8)设有与之匹配的履带(81)，所述履带包括履带板和履带销，所述履带销将多块履带板连接起来形成履带链环，所述履带链环的上表面与所述基板第二表面平行；所述多个散热滚筒与履带啮合；所述散热滚筒(8)与电动机(11)连接；所述控制板(4)通过导线(2)与所述温度传感器(20)、电动机(11)以及风扇(14)电连接，所述风扇(14)、电动机(11)以及散热滚筒(8)设置在箱体(5)内。

2.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述散热滚筒轴(13)一端面设有与电动机输出轴(110)匹配的键槽(130)。

3.根据权利要求2所述的散热器，其特征在于，所述键槽(130)和电动机输出轴(110)截面形状为“一”字形或“十”字形。

4.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述基板(6)第一表面设有凹槽(62)，所述温度传感器(20)位于凹槽(62)内。

5.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述温度传感器(20)集成于所述电子模块(1)中。

6.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，所述基板(6)通过带有弹性元件(31)的螺钉(3)固定在箱体(5)上。

7.根据权利要求1所述的散热器，其特征在于，还包括固定在箱体(5)上的支架(9)和底座(10)，所述电动机(11)、风扇(14)固定在支架(9)上；所述底座(10)设有台阶孔(101),台阶孔内设有滚动轴承(102)，散热滚筒轴(13)与滚动轴承(102)相匹配。

说明书

散热器、散热器控制装置以及控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及散热器的技术领域，特别涉及一种散热器、散热器控制装置以及控制方法。

背景技术

[0002] 变频器、逆变器、开关电源等其核心部件电子模块具有高频、高压、高速和集成电路高度密集化的优点，这使得电子器件单位体积内的发热量迅速增加；电子器件的一般工作温度为-5℃～65℃，如果长时间超出这个温度范围，电子元器件的使用寿命就会降低，性能显著下降，从而导致设备工作不稳定和使用寿命缩短。而这些元器件的温度控制主要是通过散热器来实现的，如图1所示，现有技术中的散热器主要是由基板2和散热翅片1组成，安装在基板2上的电子模块发出的热量传递到散热翅片1上进行散热，目前大多数设备都通过外加风扇的方式来提高散热器散热速度，但由于这种散热方式受热传导等因素的影响，使得散热器的散热效率没有达到一定效果，风扇工作时会产生噪音影响人们的健康，而且工作长时间的工作会容易损坏需要更换。

[0003] 而目前改善的散热器主要有：专利号为ZL200820154423.9(授权公告号为CN201286062Y)的实用新型专利，其发明创造的构思是增加散热翅片的面积来增加散热效果，将散热翅片设置为曲面的形状，一方面是增加了散热面积；另一方面由于曲面翅片的扰动使得风流由层流状态转换为湍流状态，从而增加了风流与翅片的换热强度，使得散热器具有较好的散热强度和散热效果。但是散热翅片增加到一定的数量就不能再增加，散热翅片排列过于密集的话反而会阻止风扇将热量带着。同时增加散热翅片的数量以及将其设置为曲面的形状均会增加其工艺的复杂度，并且造价较高。

[0004] 另外一份中国专利ZL200920286743.4(授权公告号为CN201656747U)的实用新型专利，主要是利用冷水降温的方式进行散热，但是因变频器等器件中的电子模块较多，这种方式对散热器装置要有较高的密封性，而且要另外增加水压辅助装置，从而增加了设计成本同时降低了整体的可靠性。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种散热效果好、可靠性高、成本低的散热器。

[0006] 本发明的另一目的在于，提供一种基于上述散热器的控制装置。

[0007] 本发明的又一目的在于，提供一种散热器的控制方法。

[0008] 为了达到上述第一目的，本发明采用以下技术方案：

[0009] 一种散热器，包括基板及箱体，所述箱体顶部有一开口，所述基板完全覆盖该开口并固定在箱体上，基板第一表面安装电子模块，还包括散热滚筒、电动机、风扇、温度传感器以及用于根据检测到的温度值控制电动机及风扇动作的控制板，所述基板的第二表面与所述散热滚筒外表面相配合；所述散热滚筒与电动机连接；所述控制板通过导线与所述温度传感器、电动机以及风扇电连接，所述风扇、电动机以及散热滚筒设置在箱体内。

[0010] 优选的，所述基板第二表面设有圆弧形凹槽，所述散热滚筒位于圆弧凹槽，所述散热滚筒内表面设有散热翅片；所述散热滚筒包括散热滚筒轴和用于带动散热滚筒做圆周运动的支撑毂，所述支撑毂一端与散热滚筒内壁连接，另一端与散热滚筒轴连接。

[0011] 优选的，所述基板第二表面为平面，所述散热滚筒为多个，所述散热滚筒包括散热滚筒轴和用于带动散热滚筒做圆周运动的支撑毂，所述多个散热滚筒设有与之匹配的履带，所述履带包括履带板和履带销，所述履带销将多块履带板连接起来形成履带链环，所述履带链环的上表面与所述基板第二表面平行；所述多个散热滚筒与履带啮合。

[0012] 优选的，所述散热滚筒轴一端面设有与电动机输出轴匹配的键槽。

[0013] 优选的，所述键槽和电动机输出轴截面形状为“一”字形或“十”字形。

[0014] 优选的，所述基板第一表面设有凹槽，所述温度传感器位于凹槽内；所述温度传感器也可以集成于所述电子模块中。

[0015] 优选的，所述基板通过带有弹性元件的螺钉固定在箱体上。

[0016] 优选的，上述散热器还包括固定在箱体上的支架和底座，所述电动机、风扇固定在支架上；所述底座设有台阶孔，台阶孔内设有滚动轴承，散热滚筒轴与滚动轴承相匹配。

[0017] 为了达到上述第二目的，本发明采用以下技术方案：

[0018] 一种散热器控制装置，包括：

[0019] 用于检测散热器基板温度并将所检测到的温度转换为电信号的温度传感器；

[0020] 用于将温度传感器检测到的温度值与存储器进行比较的比较器；

[0021] 根据比较的结果实现电机和风扇控制的控制器；

[0022] 以及用于检测设定时间的时间管理器；

[0023] 所述温度传感器、比较器及控制器顺序连接，所述比较器和控制器又分别和时间管理器连接。

[0024] 为了达到上述第三目的，本发明采用以下技术方案：

[0025] 一种散热器的控制方法，包括以下步骤：

[0026] S1、获取温度传感器的温度值T0；

[0027] S2、将检测到的温度与设定值温度T1、温度T2进行比较，其中T1小于T2；

[0028] S3、如果判断T0小于T1，则控制器不发出动作信号；

[0029] 如果判断T1≤T0≤T2，则控制器发出驱动电动机工作信号；

[0030] 如果判断T2≤T0，则控制器同时发出驱动电动机工作信号和驱动风扇工作信号；

[0031] S4、经过时间t0时间，进入S1循环，其中t0的值根据不同功率的变频器或者逆变器进行设定。

[0032] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

[0033] 1、本发明是实行控制温度在达到一定值时开启电动机，从而实现散热，当温度达到较高的设定值时，同时开启电动机和风扇，达到快速散热，当温度降低到一定值时自动关闭风扇或电动机，以此实现节能的目的。

[0034] 2、一般的散热器因风扇长期工作容易损坏，需要不定期的检查和更换.而本发明散热器装置因滚筒可以把散热基板的热及时传导出去，风扇不需要长时间的工作，从而大大的提高了使用寿命。

附图说明

[0035] 图1是传统散热器的立体图；

[0036] 图2是本发明散热器的立体图；

[0037] 图3是本发明散热器的俯视图；

[0038] 图4是本发明散热器俯视图沿A-A方向剖切后顺时针旋转90°的视图；

[0039] 图5是本发明散热器俯视图沿B-B方向剖视图；

[0040] 图6是本发明实施例的散热器基板剖视图；

[0041] 图7是本发明翅片安装在散热滚筒的示意图；

[0042] 图8是本发明实施例2的基板和支撑毂的连接图；

[0043] 图9是本发明图5所示温度传感器的局部放大图；

[0044] 图10是本发明控制装置的系统结构图；

[0045] 图11是本发明的控制方法流程图。

具体实施方式

[0046] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

[0047] 实施例1

[0048] 如图2-图4所示，本实施例一种散热器，包括基板6、散热翅片7及箱体5，所述箱体5顶部有一开口，所述基板6完全覆盖该开口并固定在箱体5上，基板6第一表面安装电子模块1，还包括散热滚筒8、电动机11、风扇14、温度传感器20、控制板4以及导线2，基板6第二表面还设有圆弧形凹槽61，散热滚筒8位于圆弧凹槽61内，散热翅片7位于在散热滚筒8内表面，散热滚筒8与电动机11连接，控制板4通过导线2与温度传感器20、电动机
11以及风扇14相连，用于根据检测到的温度值控制电动机及风扇的动作，所述风扇(14)、电动机(11)以及散热滚筒(8)设置在箱体(5)内。

[0049] 图6为散热器基板6的剖视图，在基板6的第一表面设有凹槽62，如图8所示，温度传感器20放置于凹槽62内，用于检测基板6的温度数值。

[0050] 其中，如图5所示，基板6通过弹簧或弹性橡胶垫或金属弹片等弹性元件固定在箱体5上，这样可保持散热滚筒8与圆弧凹槽61实现过渡配合的状态，实现最大接触面积，使得散热效果更加明显。

[0051] 其中，如图7所示，散热滚筒8包括散热滚筒轴13和支撑毂131，支撑毂131一端与散热滚筒8内壁连接，另一端与散热滚筒轴13相连，用于传递散热滚筒轴13的转矩，带动散热滚筒8做圆周运动。

[0052] 本实施例散热器还包括固定在箱体5上的支架9和底座10，电动机11、风扇14固定在支架9上；底座10主要用于支撑散热滚筒轴13，为了防止散热滚筒轴13在轴向的窜动使机构不稳定，底座10设有台阶孔101，且为了达到更好的传动效果(防止摩擦)台阶孔101内设有滚动轴承102，散热滚筒轴13与滚动轴承102相配合，散热滚筒轴13两端面均设有键槽或者卡槽，其形状为“一字形”或“十字形”，电动机的输出轴110端面截面形状与之相同，二者相互匹配，以便将电动机输出转矩传递到散热滚筒轴13上。

[0053] 本实施例主要用于变频器、逆变器等装置中，以实现散热效果，具体在机器工作时候，因机器中电子模块1散发出热量，热量将迅速传递到基板6上，通过安装在基板6上的温度传感器20即可检测到温度值，并将温度值传至控制板4上，控制板4根据温度值是否达到电动机11或风扇14的启动温度值，启动电动机或者风扇；电动机11启动时，电动机的输出轴110将转矩传递至散热滚筒轴13，散热滚筒轴13通过支撑毂131将转矩传递至散热滚筒8，此时散热滚筒8转动，因基板6表面温度值较散热滚筒8外表面温度值高，即可实现将基板6上的温度值传递至散热滚筒8外表面，又因散热滚筒8处于转动状态，使得基板6和散热滚筒8外表面始终保持一个较大的温度差；电动机11、风扇14同时启动时，由电机11带动散热滚筒8转动实现散热，同时风扇14启动，实行强迫风冷，更加加快了散热的速度。

[0054] 另外，本实施例基于上述散热器的控制装置，如图10所示，由温度传感器20和控制器41组成，包括温度传感器20，用于检测散热器基板温度，并将其转换为电信号；

[0055] 比较器40，用于将温度传感器检测到的温度值与存储器进行比较；

[0056] 控制器41，根据比较的结果实现电机和风扇控制；

[0057] 时间管理器42，用于检测设定时间，并根据时间向控制器发出信号；

[0058] 所述温度传感器20、比较器40及控制器41顺序连接，所述比较器40和控制器41又分别和时间管理器42连接，用于传递温度及控制信号。

[0059] 如图11所示，本实施例一种散热器的控制方法，散热器工作时，获取温度传感器20的温度值T0，并将温度值传递给比较器40；比较器40内设定二个温度值T1和T2(且T1小于T2)，并将根据温度传感器20检测到的温度值与T1、T2比较；控制器41根据比较器40比较的结果发出驱动电动机11和/或风扇动作信号，如判断出温度值T0小于T1，则控制器不发出驱动电动机11和/或风扇14工作信号，如判断T1≤T0≤T2，则控制器仅发出驱动电动机11工作信号，如判断T2小于T0，则控制器41同时发出驱动电动机11工作信号和风扇14工作信号；经过t0时间后，再次循环检测比较。

[0060] 其中T1、T2、t0的值可以根据不同功率的变频器或者逆变器进行设定。

[0061] 实施例2

[0062] 如图8所示，本实施例中，除下述特征之外，其它技术特征与实施例1一样：所述基板6第二表面为平面，所述散热滚筒为多个，所述散热滚筒8包括散热滚筒轴13和用于带动散热滚筒8做圆周运动的支撑毂131；所述多个散热滚筒8设有与之匹配的履带81，所述履带包括履带板和履带销，所述履带销将多块履带板连接起来形成履带链环，所述履带链环的上表面与所述基板第二表面平行；所述多个散热滚筒8与履带81啮合，散热滚筒转动的时候，带动履带转动，履带在转动的过程中将基板6的热量带走。

[0063] 实施例3

[0064] 本实施例中，除下述特征之外，其它技术特征与实施例1一样：如图9所示，温度传感器20也可以集成于电子模块1中，此时就不必在基板6上开设凹槽62，同样也达到实施例1中的效果。

[0065] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。