变频器整机结构设计工艺规范1

1、变频器整机工艺规范变频器的结构设计要注意：布局合理，减少耦合电感，保证器件散热均匀，相互间电磁影响小简介变频器作为一个电力电子产品，它集计算机软件控制，电力电子、结构设计等多方面的知识于一体。结构设计作为实现其预定功能的载体，其设计优良与否，不但决定其能否稳定可靠的工作，而且直接决定其在市场上是否有良好的竞争力。对于变频器整机设计，通常按以下几个步骤进行。设计需求一一器件选型一一整机设计一一零件设计及图纸绘制一一加工生产。一、设计需求设计之先应先通过市场调研搜集相关设计需求。通过市场意见反馈，结合早期产品的缺陷，对整机设计提出设计目标。1 .设计规格变频器整机通常以电压等级、功率范围来划分每款

2、整机。明确设计电压等级，设计功率。2 .外观设计a. 外形尺寸要求因成本降低，节省安装空间，超越竞争对手等市场需求，对整机外形尺寸要求越来越小。通过调研应明确设计的目标尺寸。b. 安装形式通常安装形式有两种，一种是壁挂式安装，一种是柜式安装。c. 外观要求外观设计应新颖、独特、美观，可通过专业的美工设计对外观进行造型设计。3 .材料选用通用变频器的整机结构设计通常选用两种材料（见“附一常用材料列表”）：塑胶和钺金。塑胶材料通常用在15kW（也有设计30kW）及以下功率，钺金常用在18kW及以上功率。4 .进出线方式目前通用变频器常见的进出线方式有两种：a. 下进下出较为传统的进线方式，特点是输

3、入输出线均在变频器下端，用户接线方便，对于大功率而言，输入线在内部占据一定空间，且影响整机布局。b. 上进下出目前设计应用较多，特点是输入线在变频器上端，输出线在下端。用户接线稍有不便，但整机布局较合理，能节省一定空间。二、器件选型在明确设计要求后，由硬件工程师对该款机型用到的所有电气元件进行选型，确定该器件的品牌、厂家、价格、采用渠道等。结构工程师收集已确定的元器件的资料。三、整机设计在相关资料准备好后即可开始整机设at,整机设计分两条线：一是PC版设计，二是结构设计。两条线同时开展工作。1. 建立模型对于已确定的采购件，标准件等，先建立其30或2D莫型。建模遵循以下原则：a. 对于公司标准

4、库已有的模型，应直接调用；b. 对于公司标准库没有的模型，建立其准确的3减2D莫型。建模完成后应经相关工程师确认，且对该模型给予新的编码并存入标准库。2. 装配图设计装配图设计应综合考虑各设计需求，经相关计算后分部件设计。a. 装配图设计考虑事项：各部件设计应能满足其使用功能；整体布局应首先保证功率器件、电容等散热满足整机散热性能要求；整机各零部件间走线：强弱电尽可能分开走线，各零部件排布应尽可能使走线最短，考虑导线在机壳表面行走时固定。结构件设计：装配、拆卸应方便（考虑公司目前使用工具），易损件（主要是电气元件）的便于更换性，考虑各零件的加工工艺性等。b. 底板设计中小功率机型多是壁挂式安装

5、，该功能主要靠底板完成。故底板设计时主要考虑两个因素：一是安装孔设计，二是强度设计。下表是传统设计安装孔大小及底板板厚。功率（kW）1.53.75.5-1518-4555132160280安装孔直径57101214底板厚度（mm）1.52222c.柜式安装形式柜式安装如需同壁挂式兼容，可设计专门的底座，底座可拆卸，加装即为柜式，拆掉即为壁挂式。如式直接柜式，可设计为落地式，轻型柜还可加工安装支撑地脚，重型可设计落地安装式底座。d. 散热设计散热设计是整个结构设计的重点，也是关乎整机性能的关键。散热形式分为三种：自冷、风冷、水冷。自冷根据散热器及整机功率，自冷又分为两种形式。小功率自冷常见于0.

6、75kW以下，散热器设计为铝型材或压铸铝。大功率自冷可不受功率限制，散热器设计为热管形式。这种方式多用在特殊场合，像防爆变频器设计等，成本高。风冷通用变频器设计当中最为常见。设计简单，成本低。要求设计要有独立的风道。风机选型按功率配置。以下以1.5280kW某系列为例列出各功率风机配置型号。功率1.53.75.57.511-1518-3037-45风机型号D06K-24TUD06K-24TUD08K-24PUA2V12C38TBLA2V15C51TBT-1C风量，3，.、(m/min)0.631.262.3846功率55-7593132160200220280风机型号A2V15C51TBT-1

7、CA2V15C51TBT-1CA2V15C51TBT-1CA2V15C51TBT-1C风量3(m/min)12182436对于风冷散热，一般要设计独立的散热风道。所谓独立风道是指风所经过的通道与整机其他部件相隔离。风机如安放在进风端就是平时说的吹风方式，如放在出风口就是抽风方式。两种方式对散热效果影响不大，可按实际情况灵活选用。水冷超大功率或特殊场合用，设计相对复杂，设计及维护成本高。对于散热设计是否合理可以通过两种方式进行验证：一是软件仿真，二是通过样机测试。对于样机成本较低者，可以通过制作样机的方式进行验证，以提高准确度及效率。对于样机成本较高者，可通过软件仿真，仿真后在对设计进行优化。e

8、. 端子设计对于端子设计主要遵循以下两个原则：如有成型的标准品端子，应优先直接选取，以降低成本；无适合的标准品端子，可自行设计，设计材料见附表。f. 防护等级设计通用变频器防护等级一般设计为IP20。四、零件设计及图纸绘制整机装配图设计完成之后即可开始零件设计。因装配图设计时仅是功能性、概念性设计，对零件而言只是提出了功能需求及限制，具体零件设计时在满足上述要求的同时着重应考虑加工工艺、成本等因素。1. 零件设计a. 从装配图中拆分零件，设计零件外形；b. 考虑零件的加工工艺，优先考虑现有的工、夹、治具；C.尽可能降低成本，从工艺、材料两个方面使零件的成本降到最低。2. 图纸绘制a. 图纸绘制

9、应按照“结构工程师工作规范”进行标准绘图；b. 对设计中出现的一些不合工艺要求的尺寸进行调整，圆整。3. 装配验证在零件设计时因工艺、成本等要求，使的零件的外形、安装等已与最初装配图中零件不符。因此在零件图设计完成后必须进行装配验证。装配验证时，对不能满足装配要求的零件再进行调整，使其满足装配要求。调整后再进行装配，此过程可反复进行，最后一次装配时没有任何调整，才可进行下一步工作。五、加工生产加工生产对整机设计而言，是一个再验证的过程。因设计考虑不周，设计失误等在所难免,通过实际加工，对设计、工艺进行全面验证，对从在问题进行登记整理，对设计更改升级，再投入生产。整机设计至此全面结束。附一常用材

10、料表名称用途特点备注A黔轧钢板变频器机壳设计主要材料，主要用于18kW及以上功率。量大，成本低，易于加工，可加工成所需要的各种形状。表面可做喷塑或电镀处理，但喷塑后使得钺金各零件间导电性不连续，不利于变频器机壳接地。喷塑颜色可选择需要的各种颜色。电解板变频器机壳设计主要材料，主要用于18kW及以上功率。量大，成本比冷轧板高，加工特性向冷轧板。表面尢需喷塑或电镀，机冗各零件间导电性好，利于机壳接地。外观面可喷塑以适应外观颜色要求。镀锌板变频器机壳设计辅助材料成本接近电解板，颜色同电解板不同，可附于屏蔽设计等，用于替换电解板。ABS变频器机壳设计主要材料，主要用于15kW及以塑胶零件米用模具设计，

11、便于外观造型。整机零件个数较少，但单个零件复杂程度较高。该材料用量广泛，成本变频器设计通常使用阻燃级材料，阻燃等级为V0<o下功率。低。ABS在一定温度范围内具有良好的抗冲击强度和表面硬度，有较好的尺寸稳定性、一定的耐化学药品性和良好的电气绝缘性。它不透明，一般呈浅象牙色，能通过着色而制成具用高度光泽的其它任何色泽制品。ABS塑料的主体是丙烯睛、一烯和苯乙烯的共混物或三元共聚物，是一种坚韧而用刚性的热塑性塑料PC/ABS变频器机壳设计主要材料，主要用于15kW及以下功率。与单纯的ABS：匕较,PC/ABSIt启两者的共同特性。如ABS勺易力口工特性和PC勺优良机械特性和热稳定性。二者的比

12、率将影响PC/ABS材料的热稳定性。PC/ABSi种混合材料还显示了优异的流动特性。变频器设计通常使用阻燃级材料，阻燃等级为V0a。PC聚碳酸酯紫铜板变频器主回路用主要导电材料。有优良的导电性能，加工性能。表面常作电镀处理，镀银、镀锡等，也有做本色氧化处理。铝散热器设计主要用材料有良好的散热性能，性价比高。易于加工，适合于模具及机械加工等多种方法加工。散热器表面粗糙度、平囿度要达到n要求，以适应模块安装需求。杜邦NOMEX410主回路母线铜排绝缘用主要材料。有优异的耐压性能(1840KV/mn),强度高，韧性好，抗撕裂性及磨蚀性良好，200C以下电气性能及机械性能所受的影响极小，耐低温性好，阻

13、燃。灰色PVC端子材料、铜排支撑固定，绝缘用材料。成本低廉，易于加工。可加工成所需要的各种形状。硬度好，韧性较差。颜色灰色，外观/、美观。尼龙66端子材料、铜排支撑固定，绝缘用材料。有良好的强度和刚度，易于加工，韧性好。色泽均匀，一致性好。成本较pv(Mo电木端子、工装、绝缘用材料有良好的机械强度，电绝缘性好，耐热，耐腐蚀。成本较PV或尼龙高。环氧板绝缘用材料有良好的机械强度，易于加工，价格低廉，多用于大面积的绝缘需求玻璃槽钢绝缘用材料有很好的机械强度和刚度，能承受较强的剪切力。常用于有绝缘要求的支撑部件。六方钢支撑用零件用于空间要求较小的地方，常用于PC豉撑、锁金支撑等。表面电镀一变频器定义

14、通常所指的变频器是指将固定频率、固定电压的工频电源变换为变频、变压电源提供给电动机来改变电动机转速，从而提高电机传动系统运行效率和控制能力，从而满足工艺要求和实现节能降耗的目的装置。二变频器分类按照输入变频器的电网电压等级分类，变频器可以分为低压（110V、220V、380V等）、中压（690V、1140V2300V等）和高压（3kV、3.3kV、6kV、6.6kV、10kV等）；目前我们有6KV、10KVW种电压等级的高压变频器。低压变频器目前一般直接购买，然后再进行改造，对结构来说，主要是做个机柜，把低压变频器还有其它的电器件装到这个柜里。三高压变频器构成由功率单元柜、变压器柜、旁路柜（用

15、户根据情况选购）和远控箱四个部分组成。功率单元柜主要包括功率单元、旁路单元、HVF-TEM组件、电压霍尔单元、柜顶风机组件和控制部分（对于结构来说，主要是单元控制器和主控制器和HM单元）和照明灯。变压器柜主要有变压器、电源切换模块、预充电组件、柜顶风机组件和照明灯等。旁路柜属于一种开关柜，它的里面主要安装的是隔离开关或真空短路器，它的作用是电机电源开关转换的作用，是通过变频器到电机还是不通过变频器支架到电机。旁路柜根据实际情况，种类比较多，主要分为手动和自动两种。变频器很多非标工程项目主要是旁路柜的重新设计制造。远控箱结构相对简单，但是种类繁多，目前结构部分还没有蓝图。四高压变频器结构设计概述

16、1,单元控制器，主控制器(1)对于结构来说，比较成型，外形基本固定，目前都已成蓝图，以后再设计新的控制器，基本上就是在蓝图的基础上改变；(2)机箱内部是低电压，爬电距离和电气间隙以小于5;(3)机箱壳体材料为不锈钢钢板；插件面板材料为冷轧钢板，印字面及相邻四周侧面喷冷灰(样板色)氨基烘漆(亚光)，其余不喷；(4)机箱高度为n*U-0.9(如6喇的机箱，高度为265.9);机箱深度根据实际情况定。插件面板的宽度为n*5.08-0.3;高度为n*U-1.9。插件上的插头上的插针和母线板对应的插座的插针孔一定要对中；(5)母线板一定要固定牢靠，在插件插拔时，不产生变形。2.功率单元(1)绝缘距离功率

17、单元内部的电压为690V,我彳门按1千伏考虑，一般爬电距离最小为12,电气间隙最小为10(该尺寸有待进一步确认，这些尺寸如果有空间，能做大的时候，尽量大一些，不要做到极限尺寸。(2)铜排载流量铜排一定要满足载流量，并有适当的余量，但也不要余量过大，造成浪费；输出铜排要考虑铜排上的螺栓孔造成的载流量下降，现在一般采用铜排下面垫铜垫圈来弥补；铜排能用母排做的，就尽量不用铜板做；同一功率单元内的铜排厚度尽量一致，便于加工下料。(3)散热器散热器一定要满足功率器件的散热，这是最基本的要求。散热器上的器件排布要合理；散热器的关键尺寸要经过模拟分析，不要随意确定。(4)箱体材料为镀锌钢板，前面板为冷轧钢板

18、加喷涂粉末，厚度为箱体的结构要保证结构的强度，不易变形；在满足电气性能和结构性能的前提下，尽量尺寸缩小，减少机柜的尺寸。(5)设计要考虑加工工艺的可能性和方便性，如零件上的圆孔和长圆孔要考虑现有冲头的规格；板材的厚度也尽可能一致；钺金折弯边的最小高度要考虑；(6)设计要考虑装配工艺的可能性和方便性，如减少螺钉的种类；较大较重的功率单元设计成组件的形式，如电容组件、散热器组件便于装配的流水化作业；(7)设计要考虑以后功率单元的维护，便于拆装等。3.功率单元柜(1)功率单元柜有6KVF口10KV之分，6Kx的绝缘距离：爬电距离125;电气间隙90;10KV的绝缘距离：爬电距离160,电气间隙130

19、。(2)目前的功率单元柜按单元的摆放分为两种，单排式和双排式，如单元电流不大于49A的为单排，机柜深度为1200,大于49A的为双排，机柜深度为1500。(3)单排的高压小室和控制部分在机柜后下部，双排的高压小室和控制部分在机柜前右部。(4)功率单元柜的外形尺寸在确定时，要和变压器柜整体考虑，因为大容量的变压器尺寸较大。一般来说，功率单元柜的高度尺寸由功率单元的高度尺寸决定；功率单元柜的深度尺寸基本上由变压器的深度尺寸决定；功率单元柜的宽度尺寸由功率单元的宽度和控制部分的宽度决定。同一相的功率单元之间的间距一般为30左右；功率单元到其上面的绝缘槽钢的间距一般为30左右；(6)框架立柱是K翎材，

20、厚度2.5,前门和后门厚度2.0,侧门和顶盖厚1.5;底座是10号槽钢焊接而成。(7)6KM柜一般用120绝缘槽钢，10KV机柜一般用160绝缘槽钢；绝缘槽钢上的螺栓过孔可适当大一些，因为机柜安装误差较大；绝缘槽钢上开的走线孔要考虑电缆的外径，开孔不要距离太近，保证槽钢的强度，防止槽钢出现裂纹。(8)旁路单元和其上面的功率单元是高电压对高电压，它们之间的绝缘隔离要一定保证，现在一般是在功率单元下面加绝缘垫板来保证；(9)功率单元柜门上面的通风窗在可能的情况下尽量做的大一点，便于进入的风量大；通风后挡板上的通风孔一定要和对于功率单元上的散热孔相对应；柜顶风机的排布要合理，尽量使柜内的功率单元散热效果均匀；(10)霍尔单元上的三相电阻之间也是高压，结构设计时一定要考虑绝缘距离，现在安装板上的设计是电阻之间开槽来保证爬电距离；(11)高压小室内属于