CN101325317A - 一种电力电子功率元件的隔爆式水冷装置 - Google Patents

Abstract

一种电力电子功率元件的隔爆式水冷装置，主要结构由隔爆电控主箱体、上箱体、箱座、功率元件安装冷却板、隔爆法兰板、冷却防护板、进水阀、出水阀、回形水冷管组成，它是在电控主箱体的外侧设置过渡联接板、隔爆法兰板、功率元件安装冷却板、冷却防护板，功率元件安装冷却板正面为功率元件板，反面为回形水冷管冷却装置，形成箱体外水循环冷却散热，水冷管采用回形弯状，可增加散冷面积，可降低功率元件的热量，提高功率元件的使用寿命，此装置设计合理，结构紧凑，隔爆、防磁，安全可靠，冷却散热效果好，安装使用方便，是十分理想的煤矿隔爆设备电控箱的电力电子功率元件的冷却装置，此装置也可在其他电控设备上使用。

Description

一种电力电子功率元件的隔爆式水冷装置

技术领域

本发明涉及一种电力电子功率元件的隔爆式水冷装置，属电力电子功率元件安全保护设施的技术领域。

背景技术

在煤矿井下恶劣环境作业中，大量使用着隔爆式电控箱、电子软启动器、变频器和功率因数补偿器，其中电力电子功率元件是必不可少的元器件，它们大都在电压380V-1140V环境中运行，由于电力电子功率元件是安装在密闭的窄小空间内，功率元件在运行过程中产生着大量的热量，窄小的密闭空间散热性极差，极易使电力电子功率元件老化、损坏，加大了功率元件的运行负荷，甚至引发安全事故，极大地制约着功率元件及整个电器设备的正常运转，使电器设备内的电力电子功率元件的冷却降温成了一个技术难题，尤其是在一个密闭狭小的箱体空间内更是不易解决。

发明内容

发明目的

本发明的发明目的就是针对背景技术的不足，对密闭状态下的电力电子功率元件进行隔爆式水循环冷却，在模块式功率元件的安装基板上设置防爆水循环冷却板，使功率元件在运行的同时进行自行散热、降温冷却，使电器箱内的电力电子功率元件能够在正常温度下平稳运行，以大幅度提高电力电子功率元件的使用寿命和安全系数。

技术方案

本发明主要结构由：电控主箱体、上箱体、箱座、功率元件安装冷却板、隔爆法兰板、冷却防护板、回形水冷管、进水阀、出水阀组成；电控主箱体1上部为上箱体2、下部为箱座26，在电控主箱体1的左侧部设有过渡联接板3，在过渡联接板3的外部设有隔爆法兰板4，在隔爆法兰板4的外部为功率元件安装冷却板5，功率元件安装冷却板5的外部为冷却防护板6，冷却防护板6的上部设有进水阀7、下部设有出水阀8，冷却防护板6、功率元件安装冷却板5、隔爆法兰板4由螺栓9固定，功率元件安装冷却板5由销钉10定位，进水阀7、出水阀8与外接水源联接。

所述的冷却防护板6，呈方形，正面为筋板面27、反面为防护面28，在筋板面27上设有横筋板11、纵筋板12，冷却防护板6的左下部设有出水端接口14、右上部设有进水端接口13，冷却防护板6的中部上下对称设置销钉孔15、16、四周边均布通孔17。

所述的功率元件安装冷却板5，呈方形，正面为功率元件安装面19、反面为水冷管面21，在功率元件安装面19上设置数个功率元件安装位20、螺孔29，在水冷管面21上设置回形水冷管22，回形水冷管22的右上部为进水端接口13、左下部为出水端接口14，在回形水冷管22的四周设置密封条23，在功率元件安装冷却板5的中部上、下对称设有销钉孔24、25，功率元件安装冷却板5的四周均布数个通孔18，与隔爆法兰板4上的螺孔相对应，进水端接口13、出水端接口14与冷却防护板6上的进水阀7、出水阀8连通。

有益效果

本发明与背景技术相比具有明显的先进性，它是针对煤矿设备电控箱内的电力电子功率元件在井下恶劣环境运行的实际情况，使用电压高，大都在380V-1140V，功率大，大都在31.5-315A，电力电子功率元件安装在密闭的狭小的箱体内、功率元件的运行热量无法及时散出，功率元件易老化、损坏，故在电控箱主箱体的外侧部设置功率元件安装冷却板，并在功率元件安装冷却板的侧部设置隔爆式水循环冷却装置，实现隔爆结构板、水冷板、功率元件安装板连为一体，冷却防护板与水流通道形成箱体外水循环冷却，水冷通道采用回形弯管状，增大散冷面积，大幅度降低了功率元件的温度，此装置设计合理，将电力电子元件的安装、散热、隔爆、水冷功能融为一体，结构紧凑，减少了防爆箱体的外形尺寸，冷却防护板与回形水冷管共同组成水流通道，方便了水道的清理维修，安装容易，使用方便，散热、冷却效果好，是十分理想的煤矿防爆设备电控箱的电力电子功率元件的冷却装置，此装置也可在其他电控设备上使用。

附图说明

图1为电控箱及水冷装置整体结构图

图2为冷却防护板主视图

图3为图2的A-A剖面图

图4为冷却防护板后视图

图5为功率元件水循环冷却板主视图

图6为图5的B-B剖面图

图7为功率元件水循环冷却板后视图

图中所示，附图标记清单如下：

1、电控主箱体，2、上箱体，3、过渡联接板，4、隔爆法兰板，5、功率元件安装冷却板，6、冷却防护板，7、进水口，8、出水口，9、螺栓，10、销钉，11、横筋板，12、纵筋板，13、进水端接口，14、出水端接口，15、销钉孔，16、销钉孔，17、通孔，18、通孔，19、功率元件安装面，20、功率元件安装位，21、水冷管面，22、回形水冷管，23、密封条，24、销钉孔，25、销钉孔，26、箱座，27、筋板面，28、防护面，29、螺孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明：

图1所示，为电控箱及水冷装置整体结构图，煤矿设备的电力电子控制箱是在井下恶劣环境运行，使用电压大都在380V-1140V，功率在31.5-315A，使用电压高、功率大，电力电子功率元件极易发热，由于是在狭窄的封闭的电控箱内，其热量无法散出，极易引发安全事故，故在电控箱主箱体1的外部设置过渡联接板3、隔爆法兰板4、功率元件安装冷却板5、冷却防护板6，形成箱体外水循环冷却散热，以大幅度降低功率元件运行中的热量。

过渡联接板3、隔爆法兰板4、功率元件安装冷却板5、冷却防护板6要联接牢固，进、出水阀7、8要联接正确，回形水冷管22为弯曲状，以增大水流动冷却散冷面积，增加冷却效果，密封条23要严格密封，起隔爆、防磁作用。

图2、3、4所示，为冷却防护板6结构图，是功率元件安装冷却板5的保护板和水流通道的联接板，要强度好，可用不易生锈的钢质材料制作，防护面28要平整，筋板面27上设置横、纵筋板11、12，进、出水端接口13、14要与进、出水阀7、8对应，位置要正确，与功率元件安装冷却板5要配合使用，共同形成水流通道。

图5、6、7所示，为功率元件安装冷却板5结构图，功率元件安装面19是安装电力电子功率元件的，要平整规则，水冷管面21上设有回形水冷管22，回形水冷管22与进、出水端接口13、14要畅通，密封条23为方形环形，起密封、防磁、隔爆作用，功率元件安装冷却板5要强度好，采用高强度、传热性能好的铜合金或铝合金材料制作，以保证传热速度和隔爆安全，回形水冷管22呈回形弯曲循环设置，要用不锈钢材料制作，可增加散冷面积，使水冷效果更加优越。

功率元件安装冷却板5的正面为功率元件安装面19，功率元件安装面19上设有数个功率元件安装位20，反面为水冷管面21，这种结构冷却效果好，可起到直接散冷吸热作用。

Claims (4)

1、一种电力电子功率元件的隔爆式水冷装置，其特征在于：主要结构由：电控主箱体、上箱体、箱座、功率元件安装冷却板、隔爆法兰板、冷却防护板、回形水冷管、进水阀、出水阀组成；电控主箱体(1)上部为上箱体(2)、下部为箱座(26)，在电控主箱体(1)的左侧部设有过渡联接板(3)，在过渡联接板(3)的外部设有隔爆法兰板(4)，在隔爆法兰板(4)的外部为功率元件安装冷却板(5)，功率元件安装冷却板(5)的外部为冷却防护板(6)，冷却防护板(6)的上部设有进水阀(7)、下部设有出水阀(8)，冷却防护板(6)、功率元件安装冷却板(5)、隔爆法兰板(4)由螺栓(9)固定，功率元件安装冷却板(5)由销钉(10)定位，进水阀(7)、出水阀(8)与外接水源联接。

2、根据权利要求1所述的一种电力电子功率元件的隔爆式水冷装置，其特征在于：所述的冷却防护板(6)，呈方形，正面为筋板面(27)、反面为防护面(28)，在筋板面(27)上设有横筋板(11)、纵筋板(12)，冷却防护板(6)的左下部设有出水端接口(14)、右上部设有进水端接口(13)，冷却防护板(6)的中部上下对称设置销钉孔(15、16)、四周边均布通孔(17)。

3、根据权利要求1所述的一种电力电子功率元件的隔爆式水冷装置，其特征在于：所述的功率元件安装冷却板(5)，呈方形，正面为功率元件安装面(19)、反面为水冷管面(21)，在功率元件安装面(19)上设置数个功率元件安装位(20)、螺孔(29)，在水冷管面(21)上设置回形水冷管(22)，回形水冷管(22)的右上部为进水端接口(13)、左下部为出水端接口(14)，在回形水冷管(22)的四周设置密封条(23)，在功率元件安装冷却板(5)的中部上、下对称设有销钉孔(24、25)，功率元件安装冷却板(5)的四周均布数个通孔(18)，与隔爆法兰板(4)上的螺孔相对应，进水端接口(13)、出水端接口(14)与冷却防护板(6)上的进水阀(7)、出水阀(8)连通。

4、根据权利要求1所述的一种电力电子功率元件的隔爆式水冷装置，其特征在于：此装置适用电压380-1140V、电流31.5-315A。

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