一种电器盒散热组件和空调器
技术领域
本实用新型属于空调技术领域，具体涉及一种电器盒散热组件和空调器。
背景技术
为了保证空调运行的可靠性，当外机的主板温度过高时空调会进入保护模式，限制空调的功率，因此如果能加强主板的散热，那么将能在一定程度上提高空调外机的能力。
专利CN203810590U提出了一种使用风道将空调外机的散热风导向主板散热片的方法，该方法通过增加风道，将外机风扇产生的风量导向主板的散热片，加强散热片的对流换热过程，从而降低主板的温度。专利CN107477711A提出了一种将主板散热片置于换热器外的方法，该方法通过改变外机的结构，将主板的散热片置于换热器之外，从而使得散热片处于温度较低的室温环境，加大了散热片和环境的温差，增大了换热效率，从而降低主板温度。专利CN203116181U提出了一种通过增加散热孔降低压缩机腔温度的方法，该方法在散热装置的安装区域增加了散热孔，使得外机风扇产生的风量能进入压缩机腔内加强其对流换热过程，从而降低压缩机腔的温度，进而降低主板的温度。
然而，上述专利虽然都能在一定程度上增加主板的散热，降低空调外机运行时主板的温度，但是他们都在一定程度上改变了空调的内部结构，对空调原本的性能有一定的影响，并且无法根据实际情况对其进行控制。
由于现有技术中的空调存在电器盒元器件温度偏高，虽然采取相应的措施来降低主板温度、但是改变了空调的内部结构，对空调原本的性能有一定的影响，并且无法根据实际情况对其进行控制等技术问题，因此本实用新型研究设计出一种电器盒散热组件和空调器。
实用新型内容
因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的空调电器盒元器件温度偏高，虽然采取相应的措施来降低主板温度、但是改变了空调的内部结构，对空调原本的性能有一定的影响的缺陷，从而提供一种电器盒散热组件和空调器。
本实用新型提供一种电器盒散热组件，其包括：
外机主板、散热翅片和风机组件，所述外机主板的一侧设置有至少一个发热元器件，电器盒包括至少一个所述发热元器件，且所述外机主板的另一侧设置有所述散热翅片，所述风机组件以嵌入的方式设置于所述散热翅片的内部，所述电器盒散热组件根据室外温度和元器件温度来控制风机组件的转速大小以对发热元器件的散热进行控制。
优选地，
所述散热翅片为板状结构，贴设在所述外机主板的所述另一侧，且所述板状结构的散热翅片与所述发热元器件的位置相对设置。
优选地，
所述发热元器件包括IPM、IGBT、二极管和整流桥中的至少一个。
优选地，
所述风机组件与所述发热元器件的位置相对设置；和/或，
当所述发热元器件包括IPM、IGBT、二极管和整流桥中的至少一个时，所述风机组件与所述IPM、所述IGBT、所述二极管和所述整流桥中的至少一个相对设置。
优选地，
所述散热翅片的内部设置有通槽，所述通槽从所述散热翅片的第一侧面延伸并贯通至第二侧面，其中所述第一侧面与所述第二侧面为所述散热翅片的两个相背的侧面。
优选地，
所述通槽为多个，且并排间隔设置。
优选地，
所述风机组件包括轴流风机、离心风机和对旋风机中的至少一种。
本实用新型还提供一种空调器，其包括前任一项所述的电器盒散热组件。
本实用新型提供的一种电器盒散热组件和空调器具有如下有益效果：
1.本实用新型通过将风机组件通过嵌入的方式设置于散热翅片内部，能够从散热翅片内部抽吸或吹出气流，能够在不改变外机原本的结构、不影响其性能的前提下还能完成增大电器盒散热片的换热效率的效果，利用增加的风机强化了散热片的对流换热，并根据实际情况对其进行控制，能在保证外机性能的前提下，增强空气与翅片之间的换热，降低主板的工作温度，在一定程度上提升外机的能力和可靠性，对控制元器件的发热抑制有明显的优势；本实用新型结合空调系统运行特性，利用室外温度和发热元器件的温度结合来控制散热器中的风机组件的风档，实现联动控制，对风机组件进行反馈调节，对元器件进行降温，即根据外机实际的运行情况，对风机进行实时控制，并进行监测，使风机系统运行的更为合理，从而保证元器件温度在合理的范围内，提升空调运行的可靠性；
2.本实用新型还通过给散热片增加通槽，进一步加大散热片与环境的对流换热，提高换热效率。
附图说明
图1是本实用新型电器盒散热组件的背面立体结构示意图；
图2是本实用新型电器盒散热组件的正面立体结构示意图；
图3是本实用新型具有电器盒散热组件的空调室外机的内部结构示意图；
图4是本实用新型实施例1电器盒散热组件的室外温度与风档系数k1关系图；
图5是本实用新型实施例1电器盒散热组件的元器件温度与风档系数k2关系图；
图6是本实用新型实施例2电器盒散热组件的室外温度与风档系数k1关系图；
图7是本实用新型实施例2电器盒散热组件的元器件温度与风档系数k2关系图；
图8是本实用新型实施例2电器盒散热组件的总系数K与转速关系图；
图9是本实用新型的电器盒散热组件的风机可靠性的控制流程示意图。
图中附图标记表示为：
1、风机组件；2、散热翅片；21、通槽；3、风机走线孔；4、外机主板；5、发热元器件；51、IPM；52、IGBT；53、二极管；54、整流桥；6、中隔板；7、电器盒；8、压缩机腔；9、室外腔。
具体实施方式
如图1-9所示，本实用新型提供一种电器盒散热组件，其包括：
外机主板4、散热翅片2和风机组件1，所述外机主板4的一侧设置有至少一个发热元器件5，电器盒包括至少一个所述发热元器件5，且所述外机主板4的另一侧设置有所述散热翅片2，所述风机组件1以嵌入的方式设置于所述散热翅片2的内部，所述电器盒散热组件根据室外温度和元器件温度来控制风机组件的转速大小以对发热元器件的散热进行控制。
本实用新型通过将风机组件通过嵌入的方式设置于散热翅片内部，能够从散热翅片内部抽吸或吹出气流，能够在不改变外机原本的结构、不影响其性能的前提下还能完成增大电器盒散热片的换热效率的效果，利用增加的风机强化了散热片的对流换热，并根据实际情况对其进行控制，能在保证外机性能的前提下，增强空气与翅片之间的换热，降低主板的工作温度，在一定程度上提升外机的能力和可靠性，对控制元器件的发热抑制有明显的优势；本实用新型结合空调系统运行特性，利用室外温度和发热元器件的温度结合来控制散热器中的风机组件的风档，实现联动控制，对风机组件进行反馈调节，对元器件进行降温，即根据外机实际的运行情况，对风机进行实时控制，并进行监测，使风机系统运行的更为合理，从而保证元器件温度在合理的范围内，提升空调运行的可靠性。
如图1所示，实例中的新型电器盒散热片位于主板温度较高的元器件(IGBT、IPM、二极管、整流桥)的背面，新增的风机嵌入在散热片之中，位置在温度最高的元器件(IGBT)正背面。新增的风机是一个轴流风机，四周为入风口，顶部为出风口，工作时从四周吸气，将热量由风机顶部带走。主板上带有走线孔，以供电机使用，并且该孔在电机线穿过之后使用橡胶圈密封。散热片上带有孔洞，这是为了充分利用风机的吸气作用，增大各散热片间气流的扰动，在加强散热片换热效率的同时，也能保证风机的风量。如图1(b)所示，散热片主要安装在温度较高的IPM、IGBT、二极管、整流桥正背面，风机则嵌在温度最高的IGBT的正背面，这样布置能最大程度的利用散热片的换热效果，尽可能地冷却主板上温度最高的元器件。本实用新型的新型主板散热装置进行安装时，先固定在电器盒上，电器盒通过卡扣固定在外机中隔板上，主板的散热片及风机位于压缩机腔外。
优选地，
所述散热翅片2为板状结构，贴设在所述外机主板4的所述另一侧，且所述板状结构的散热翅片2与所述发热元器件5的位置相对设置。这是本实用新型的散热翅片的优选结构形式，通过将其设置为板状结构以及贴设在外机主板，且与发热元器件相对设置，能够有效增强对发热元器件的散热效果。
优选地，
所述发热元器件5包括IPM51、IGBT52、二极管53和整流桥54中的至少一个。这是本实用新型的发热元器件的优选几个结构形式，即IPM51、IGBT52、二极管53和整流桥54为用于实现控制的电器盒的内部元件、且产生热量的元器件。
优选地，
所述风机组件1与所述发热元器件5的位置相对设置；和/或，
当所述发热元器件5包括IPM51、IGBT52、二极管53和整流桥54中的至少一个时，所述风机组件1与所述IPM51、所述IGBT52、所述二极管53和所述整流桥54中的至少一个相对设置。风机组件与发热元器件相对设置以及风机组件与上述几个优选发热元件进行相对设置，能够进一步提高对发热元器件的散热效果，增强散热效率。
如图1-2所示，实例中的新型电器盒散热片位于主板温度较高的元器件(IGBT、IPM、二极管、整流桥)的背面，新增的风机嵌入在散热片之中，位置在温度最高的元器件(IGBT)正背面。新增的风机是一个轴流风机，四周为入风口，顶部为出风口，工作时从四周吸气，将热量由风机顶部带走。主板上带有走线孔，以供电机使用，并且该孔在电机线穿过2之后使用橡胶圈密封。
如图2所示，散热片主要安装在温度较高的IPM、IGBT、二极管、整流桥正背面，风机则嵌在温度最高的IGBT的正背面，这样布置能最大程度的利用散热片的换热效果，尽可能地冷却主板上温度最高的元器件。
主板的形式和散热片、风机的安装位置不局限于图中的形式。一般的，散热片的布置位置根据主板上元器件的分布而确定，布置在温度较高的功率元器件背面。风机则安装在散热片中温度最高的位置。
优选地，
所述散热翅片2的内部设置有通槽21(或称孔洞)，所述通槽21从所述散热翅片2的第一侧面延伸并贯通至第二侧面，其中所述第一侧面与所述第二侧面为所述散热翅片2的两个相背的侧面。散热片上带有孔洞，这是为了充分利用风机的吸气作用，增大各散热片间气流的扰动，在加强散热片换热效率的同时，也能保证风机的风量。
优选地，
所述通槽21为多个，且并排间隔设置。这是本实用新型的通槽的优选结构形式，通过并排间隔设置的多个，能够进一步增大换热空气量，提高散热效果。
优选地，
所述风机组件1包括轴流风机、离心风机和对旋风机中的至少一种。散热片嵌入的风机可为不同形式的风机，包括但不局限于轴流风机、离心风机、对旋风机等。不同形式的风机的风流方向和大小虽然有所差异，但是最终目的都是通过气流带走热量，并且增加散热片中的气流扰动，增强对流换热。
本实用新型还提供一种电器盒散热控制方法，其利用前任一项所述的电器盒散热组件，根据室外温度和元器件温度来控制风机组件的转速大小以及控制所述风机组件的开闭。
本实用新型通过将风机组件通过嵌入的方式设置于散热翅片内部，能够从散热翅片内部抽吸或吹出气流，能够在不改变外机原本的结构、不影响其性能的前提下还能完成增大电器盒散热片的换热效率的效果，利用增加的风机强化了散热片的对流换热，并根据实际情况对其进行控制，能在保证外机性能的前提下，增强空气与翅片之间的换热，降低主板的工作温度，在一定程度上提升外机的能力和可靠性，对控制元器件的发热抑制有明显的优势；本实用新型结合空调系统运行特性，利用室外温度和发热元器件的温度结合来控制散热器中的风机组件的风档，实现联动控制，对风机组件进行反馈调节，对元器件进行降温，即根据外机实际的运行情况，对风机进行实时控制，并进行监测，使风机系统运行的更为合理，从而保证元器件温度在合理的范围内，提升空调运行的可靠性。
实施例1，优选地，如图4-5，
根据室外温度确定一个风档选择系数k1，根据元器件温度确定一个风档选择系数k2，总系数K＝k1+k2，K的值最终确定风档大小：若K＝2，则此时风机处于关闭状态；若K＝3，此时风机转速为低风档；若K＝4，此时风机转速为中风档；若K＝5，此时风机转速为高风档；若K≥6，此时风机转速为超高风档。这是本实用新型的控制方法中通过室外温度和元器件温度来确定风档选择系数k1和k2以及总系数K的优选控制形式，能够准确地确定和获得最终风机转速的风档，实现根据室外温度和元器件温度综合考虑下控制风机转速的效果，有效增强散热的同时还降低了能量输出，提高了智能化和节能化控制效果。
优选地，
当室外温度小于T1时，此时风档的选择系数k1＝1；当室外温度大于等于T1小于T2时，风档选择系数k1＝2；当室外温度大于等于T2时，风档选择系数k1＝3，其中T1和T2均为预设值，且T1<T2。这是本实用新型的实施例1中确定和获得k1的优选控制方法，即根据室外温度获得风档选择系数的优选控制方法，能够准确地确定出风机转速的第一个风档系数，为增强散热的同时还降低了能量输出、提高智能化和节能化控制效果提供了条件。
优选地，
当元器件温度小于T3时，此时风档选择系数k2＝1，当元器件温度大于等于T3小于T4时，风档选择系数k2＝2；当元器件温度大于等于T4小于T5时，风档选择系数k2＝3，当元器件温度大于T5时，风档选择系数k2＝5，此时不管外界温度为多少风机均以最高风档运行，其中T3、T4和T5均为预设值，T5为元器件正常工作最高允许温度，且T3<T4<T5。这是本实用新型的实施例1中确定和获得k2的优选控制方法，即根据元器件温度获得风档选择系数的优选控制方法，能够准确地确定出风机转速的第二个风档系数，为增强散热的同时还降低了能量输出、提高智能化和节能化控制效果提供了条件。
为了在热负荷较低时节约能源并减少外机的噪声，该实用新型根据外机实际的运行情况对风机进行控制。将该风机的转速分为了超高、高、中、低四档，每档对应风机的一个转速。风机运行的档数由室外温度和元器件温度确定，室外温度和元器件温度分别确定一个风档选择系数k1、k2，令总系数K＝k1+k2，K的值最终确定风档大小。如图3所示，当室外温度小于T1时，此时风档的选择系数k1＝1；当室外温度大于等于T1小于T2时，选择系数k1＝2；当室外温度大于等于T2时，选择系数k1＝3。如图4所示，当元器件温度小于T3时，此时风档的选择系数k2＝1，当元器件温度大于等于T3小于T4时，选择系数k2＝2；当元器件温度大于等于T4小于T5(元器件正常工作最高允许温度)时，选择系数k2＝3，当元器件温度大于T5时，k2＝5，此时不管外界温度为多少风机均以最高风档运行。得到室外温度和元器件温度的选择系数之后根据公式计算总系数K，根据K的值确定选用风档，若K＝2，则此时风机处于关闭状态；若K＝3，此时风机转速为低风档；若K＝4，此时风机转速为中风档；若K＝5，此时风机转速为高风档；若K≥6，此时风机转速为超高风档。在实际的控制程序中，不同机型的T1、T2、T3、T4、T5具体取值不同，由实验测试确定。
K的意义在于用来判断选择风档的参数，其值等于k1+k2，k1k2分别是反应室外温度、元器件温度的情况的参数，越大代表热负荷越大，风机需要转得更快。k1取值范围为1、2、3，k2为1、2、3、5，所以K的取值最小为2，不会等于1，最小时表示热负荷最小，风机不用开都能保证散热效果。随着K的值越大，风机的转速越大，风档越大。k2取值为5，是表示当元器件温度很高了的时候，为了保证散热效果，此时可以不管室外温度为多少，K的值至少都是6，风档开到最大。而即使室外温度很高，只要元器件温度不高，都不需要把风机开到很大，所以k1最大值只为3。
实施例2，优选地，如图6-8，
根据室外温度确定一个风档选择系数k1，根据元器件温度确定一个风档选择系数k2，根据K＝k1+k2得到总系数K，总系数K与风机转速的关系如下：当K小于等于K1时，风机不启动转速为零；当K大于等于K2时，风机以最高转速运行；当K小于K2且大于K1时，风机转速与K的成一次函数的关系，其中K1和K2均为预设值，且K1<K2。这是本实用新型的控制方法中通过室外温度和元器件温度来确定风档选择系数k1和k2以及总系数K的第二种优选控制形式，能够准确地确定和获得最终风机转速的风档，实现根据室外温度和元器件温度综合考虑下控制风机转速的效果，有效增强散热的同时还降低了能量输出，提高了智能化和节能化控制效果。
优选地，
室外温度系数k1与室外温度成一次函数的关系，和/或，元器件温度系数k2在元器件温度小于T5时成一次函数的关系，大于T5时则取k5，其中k5大于根据一次函数关系元器件温度为T5时的元器件温度系数k2，其中T5为元器件正常工作最高允许温度。这是本实用新型的实施例2中确定和获得k1和k2的优选控制方法，即根据元器件温度获得风档选择系数的优选控制方法，能够准确地确定出风机转速的第二个风档系数，为增强散热的同时还降低了能量输出、提高智能化和节能化控制效果提供了条件。
在风机的控制过程中也可以对风机的转速进行连续控制。如图6所示，室外温度系数k1与室外温度成一次函数的关系(即可以根据室外温度连续变化，可以使K值为连续变化，从而使转速也为连续变化。)，如图7所示，元器件温度系数k2与元器件温度在小于T5(元器件正常工作最高允许温度)时成一次函数的关系，大于T5时则取一个较大值(小于T5时，按照正常的控制逻辑由室外温度和元器件温度的参数和(k1+k2＝K)来决定此时的转速，而大于T5的时候，元器件温度达到了危险值，k2取一个较大的值，可以实现不管室外温度为多少，K的值都很大，风机转速开至最大，保证散热的效果)。进行控制时，根据实时的温度值可以计算得到相应的系数，再根据K＝k1+k2得到总系数K，总系数K与风机转速的关系如图8所示，当K小于等于K1时，风机不启动转速为零；当K大于等于K2时，风机以最高转速运行；当K小于K2且大于K1时，风机转速与K的成一次函数的关系(K＝k1+k2，k1表示室外温度情况，k2表示元器件温度，二者之和可以反映此时的热负荷情况，越大表示热负荷越大，风机转速越高。K1是表示热负荷很小的时候，此时就算不开风机散热也跟得上，因此小于K1，K1-K2这一段是指热负荷较大，此时风机根据K值取相应的转速，当等于K2时，表示热负荷很大，风机转速达到了最高了，所以大于K2之和转速都为最大值。)。k1与室外温度、k2与元器件温度、K与风机转速的函数系数由具体机型在实验中测试得到。
优选地，如图9所示，
还包括检测步骤，用于检测风机是否存在故障；
控制步骤，当所述风机无故障时，则控制系统正常运行；
若所述风机存在故障时，所述检测步骤还用于检测风机是否为无法开启或是转速控制是否失效，所述控制步骤进一步根据检测步骤的故障结果控制所述风机的运行风档。
这是本实用新型的控制方法中通过检测风机是否故障来确定风机运行风档的优选控制形式，能够准确地确定和获得最终风机转速的风档，实现根据室外温度和元器件温度综合考虑下控制风机转速的效果，有效增强散热的同时还降低了能量输出，提高了智能化和节能化控制效果。
此外，为了避免风机出现故障时影响空调运行的可靠性，对风机的状态也进行监测，此时的控制逻辑如图5所示。空调开机运行之后，对风机进行检测，若是无故障，则系统正常运行；若是风机出现故障，则根据不同故障进行相应的控制。当风机的故障表现为无法正常开启时，若是元器件温度超过了危险温度(取值小于元器件最高允许温度)，为了避免风机停机造成元器件温度急剧升高破坏外机的可靠性，先对压缩机提前进行降频保护，并发出警报；若是停机时元器件温度未达到危险温度，则系统正常运行，并发出警报。当风机的故障表现为风档的自动控制失效时，此时风机的运行档数调至最高，并发出警报。其中发出警报的方式可为显示板双八显示故障代码或者指示灯提示或其他方式。(自动控制失效是指类似于传感器失灵报错，系统无法根据室外温度和元器件温度自动选择相应的风档的时候。因为此时自动控制系统坏了，无法根据实际情况调整风档，为了要优先保证系统的稳定性，即保证散热效果，所以风档调至最大)
优选地，
若检测风机为无法开启时，所述检测步骤还用于检测所述元器件的温度是否大于危险温度T5：若检测出所述元器件的温度大于T5、则所述控制步骤控制系统进入保护模式，并对压缩机进行降频控制，并发出警报；若检测出所述元器件的温度小于等于T5，则所述控制步骤控制单纯发出警报。这是本实用新型的根据风机是否故障中的风机无法开启时的优选控制方式，能够对压缩机进行降频控制，能够避免风机停机造成元器件温度急剧升高破坏外机的可靠性，先对压缩机提前进行降频保护，并发出警报。
优选地，
若检测出风机风档的转速控制失效时，此时控制风机的运行档数调至最高，并发出警报。当风机的故障表现为风档的自动控制失效时，此时风机的运行档数调至最高，并发出警报，因为此时自动控制系统坏了，无法根据实际情况调整风档，为了要优先保证系统的稳定性，即保证散热效果，所以风档调至最大。
优选地，
其中发出警报的方式为显示板双八显示故障代码或者指示灯提示。这是本实用新型的发出警报的优选控制形式。
本实用新型还提供一种空调器，其包括前任一项所述的电器盒散热组件。
本实用新型通过将风机组件通过嵌入的方式设置于散热翅片内部，能够从散热翅片内部抽吸或吹出气流，能够在不改变外机原本的结构、不影响其性能的前提下还能完成增大电器盒散热片的换热效率的效果，利用增加的风机强化了散热片的对流换热，并根据实际情况对其进行控制，能在保证外机性能的前提下，增强空气与翅片之间的换热，降低主板的工作温度，在一定程度上提升外机的能力和可靠性，对控制元器件的发热抑制有明显的优势；本实用新型结合空调系统运行特性，利用室外温度和发热元器件的温度结合来控制散热器中的风机组件的风档，实现联动控制，对风机组件进行反馈调节，对元器件进行降温，即根据外机实际的运行情况，对风机进行实时控制，并进行监测，使风机系统运行的更为合理，从而保证元器件温度在合理的范围内，提升空调运行的可靠性。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
