CN103474215A - 一种新型水冷电抗器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型水冷电抗器，包括中空异型铝管，其加工成每一匝都为圆形、螺旋环绕成一个圆环形状的电抗器线圈；水嘴，其焊接于中空型铝管加工成的电抗器的两个端口；外壳，其是浇铸在中空异型铝管的周围形成的上下为半径相等的圆形平面，中部为比上下圆形平面半径大的圆柱体，外壳中心处有圆孔；设置在水嘴上的连接母排，对电抗器线圈的每匝之间进行隔离和支撑的绝缘垫块，电抗器线圈采用黄金薄膜半叠包绕。本发明避免了电抗器在长时间或高强度振动中，处于电抗器壳体内的电抗器线圈绕组产生位置偏移而对电抗器的性能造成的影响，同时也避免了电抗器线圈匝与匝之间由于绝缘不够或者振动变形时接触到一起，造成短路的发生。

Description

一种新型水冷电抗器
技术领域
    本发明涉及一种水冷电抗器，尤其涉及一种集成门极换向晶闸管（The Integrated Gate Commutated Thyristor，简称IGCT）的换流用的新型水冷电抗器，属于半导体应用技术领域。
背景技术
    集成门极换向晶闸管IGCT是一种专为中压变频器开发的功率半导体开关器件。IGCT具有大电流、高电压、开关频率高、损耗低、可靠性高的特点，是一种比较理想的开关器件，特别适用于输出电压高、容量大、性能高的变流设备，在现阶段大功率变流器中应用日趋广泛。IGCT元件开通时或二极管关断时的di/dt有一定的限制，当di/dt过大时可能会导致IGCT或二极管功率元件的损坏，而电抗器起到了限制di/dt的问题。目前大功率di/dt电抗器均使用空心、水冷的结构，使得其能够通过去离子水快速将产生的热量排出来。电抗器在大电流冲击时产生振动，当振动强度太大或持续时间过久时，处于电抗器壳体内的电抗器线圈绕组将产生位置偏移；电抗器线圈匝与匝之间由于绝缘不够或者振动变形时将会接触，这将造成电抗器线圈短路。
    授权公告号为CN100520997C，授权公告日期为2009年7月29日的中国发明专利公开了一种集成门极换向晶闸管换流用水冷电抗器，包括中空异型铜管，母线，水口，外壳，中空异型铜管加工成每一匝都为圆形，螺旋环绕成一个圆环形状的电抗器，两个水口焊接在中空异型铜管加工成的电抗器的两个端口，作为电抗器的入水口和出水口，两个母线分别平行于焊接在中空异型铜管的两端，螺旋环绕的中空异型铜管的周围用环氧树脂浇铸成外壳，外壳上下为半径相等的圆形平面，中部为比上下圆形平面半径大3至10厘米的圆柱形，圆柱形中心处有圆孔。
    上述专利文献中没有涉及到解决以上技术问题的技术方案。
发明内容
    本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的缺陷，提供一种新型水冷电抗器，其能解决电抗器在工作中因振动对其的性能产生影响的问题，同时避免了因振动而造成短路事故的发生。
     为解决以上的技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种新型水冷电抗器，包括中空异型铝管，所述中空异型铝管加工成每一匝都为圆形、螺旋环绕成一个圆环形状的电抗器线圈；水嘴，两个所述水嘴焊接于所述中空型铝管加工成的电抗器线圈的两个端口作为水冷电抗器的入水口和出水口；外壳，所述外壳是用环氧树脂螺浇铸在螺旋环绕的中空异型铝管的周围形成的上下为半径相等的圆形平面，中部为比上下圆形平面半径大的圆柱体，所述外壳中心处有圆孔；设置在所述水嘴上的出线母排，还包括对所述电抗器线圈的每匝之间进行隔离和支撑的绝缘垫块，所述电抗器线圈采用黄金薄膜半叠包绕。
    优选的，两个所述出线母排垂直焊接在水嘴的两端，所述两个出线母排之间的距离为110mm到120mm。
    优选的，所述水嘴伸出所述外壳的距离为115mm。
    优选的，所述出线母排与外壳之间的距离为15mm。
    优选的，所述电抗器线圈的每匝之间的最小处距离为2mm至4mm。
    优选的，所述外壳中心处的圆孔直径为11.5mm至12.5mm。
    优选的，所述水嘴材料采用铝。   
    本发明的有益效果在于：电抗器线圈采用黄金薄膜半叠包绕，同时电抗器线圈匝与匝之间采用齿轮型的环氧垫块进行隔离和支撑，这样设置避免了在电抗器工作过程中，因长时间振动或高强度振动使处于电抗器壳体内的电抗器线圈绕组的位置产生偏移从而影响到电抗器的性能；另外，避免了电抗器线圈匝与匝之间由于绝缘不够或者振动变形时将会接触到一起，从而造成短路事故的发生。
附图说明
图1为本发明中没有浇铸外壳时的立体结构示意图；
图2为本发明中的绝缘垫块的俯视结构示意图；
图3为本发明中浇铸外壳后的立体结构示意图；
图中：1. 中空异型铝管，2. 水嘴，3. 外壳，4.出线母排，5. 绝缘垫块。
具体实施方式
    下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细的阐述。
   实施例：如图1至图3所示，一种新型水冷电抗器，包括中空异型铝管1，所述中空异型铝管1加工成每一匝都为圆形、螺旋环绕成一个圆环形状的电抗器线圈；水嘴2，两个所述水嘴2焊接于所述中空型铝管1加工成的电抗器线圈的两个端口作为水冷电抗器的入水口和出水口；外壳3，所述外壳3是用环氧树脂螺浇铸在螺旋环绕的中空异型铝管1的周围形成的上下为半径相等的圆形平面，中部为比上下圆形平面半径大的圆柱体，所述外壳3中心处有圆孔；设置在所述水嘴2上的出线母排4，还包括对所述电抗器线圈的每匝之间进行隔离和支撑的绝缘垫块5，所述电抗器线圈采用黄金薄膜半叠包绕。所述绝缘垫块5采用齿轮型的环氧垫块。所述绝缘垫块5设置在外壳内部，将电抗器线圈的每匝之间进行隔离和支撑，防止振动时，电抗器线圈的匝与匝之间碰撞在一起发生短路，另外其对电抗器线圈起一个支撑作用，防止振动时，电抗器线圈的位置发生变化，从而影响电抗器的性能。在电抗器线圈上采用黄金薄膜半叠包绕，进一步防止振动时，电抗器线圈的匝与匝之间碰撞在一起发生短路，提高了电抗器线圈的绝缘性能。该电抗器安装于大功率IGCT变流器柜体上，在整个IGCT器件应用电路中，用于限制IGCT元件开通时或二极管关断时的di/dt，需要结构紧凑稳定，重量轻便，可以通断大电流，且需要具备快速散热的功能，这就对电抗器的材质，结构提出了很高的要求。目前具有的用于大功率变流器的电抗器在保证通过大电流的基础上难以兼顾产品重量轻、产品体积小及制作工艺简单的特点，且一般的空心电抗器漏磁大、电磁干扰强。本发明中由于电抗器线圈采用螺旋环绕中空异型铝管1，所以能保证电抗器容量大的情况下，其重量较轻，结构更紧凑；由于中空异型铝管1的材料为铝，减少了铜等其他材料在通过树脂处理的去离子水的环境而发生的各种问题，由于电抗器绕组结构采用螺旋环绕方式使得电抗器磁路闭环，能够尽量减少漏磁的发生。
    两个所述出线母排4垂直焊接在水嘴2的两端，所述两个出线母排之间的距离为110mm，也可以设置为115mm或120mm。采用此方式的优点在于能够保证良好的绝缘。
    所述水嘴2伸出所述外壳3的距离为115mm。所述出线母排4与外壳3之间的距离为15mm。采用这样的设计方便水嘴和外部出入水管的连接；出线母排4与外壳3之间距有一定的距离，当出线母排4采用螺栓连接时，连接将更加方便、稳固。
   所述电抗器线圈的每匝之间的最小处距离为2mm，也可以设置为3mm或4mm。这种适当的距离不仅保证了电抗器在匝间绝缘和抗大电流冲击能力上的稳定性，也保证了电抗器线圈直径合适，方便电抗器整体浇铸。
   所述外壳3中心处的圆孔直径为11.5mm，也可以设置为12mm或12.5mm，所述外壳3中间处的圆孔便于利用螺栓将水冷电抗器安装于变流器柜体上。
   所述水嘴2材料也采用铝，保证与电抗器线圈材料的一致性，防止不同材料连接时产生的各种问题。
    综上所述，本发明中的电抗器线圈采用黄金薄膜半叠包绕，同时电抗器线圈匝与匝之间采用齿轮型的环氧垫块进行隔离和支撑，这样设置避免了在电抗器工作过程中，因长时间振动或高强度振动使处于电抗器壳体内的电抗器线圈绕组的位置产生偏移从而影响到电抗器的性能；另外，避免了电抗器线圈匝与匝之间由于绝缘不够或者振动变形时将会接触到一起，从而造成短路事故的发生。
    以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围。本发明的保护范围应该由各权利要求限定。

Claims (7)

1.一种新型水冷电抗器，包括中空异型铝管，所述中空异型铝管加工成每一匝都为圆形、螺旋环绕成一个圆环形状的电抗器线圈；水嘴，两个所述水嘴焊接于所述中空型铝管加工成的电抗器线圈的两个端口作为水冷电抗器的入水口和出水口；外壳，所述外壳是用环氧树脂螺浇铸在螺旋环绕的中空异型铝管的周围形成的上下为半径相等的圆形平面，中部为比上下圆形平面半径大的圆柱体，所述外壳中心处有圆孔；设置在所述水嘴上的出线母排，其特征在于：还包括对所述电抗器线圈的每匝之间进行隔离和支撑的绝缘垫块，所述电抗器线圈采用黄金薄膜半叠包绕。
2.根据权利要求1所述的新型水冷电抗器，其特征在于：两个所述出线母排垂直焊接在水嘴的两端，所述两个出线母排之间的距离为110mm到120mm。
3.根据权利要求1或2所述的新型水冷电抗器，其特征在于：所述水嘴伸出所述外壳的距离为115mm。
4.根据权利要求3所述的新型水冷电抗器，其特征在于：所述出线母排与外壳之间的距离为15mm。
5.根据权利要求4所述的新型水冷电抗器，其特征在于：所述电抗器线圈的每匝之间的最小处距离为2mm至4mm。
6.根据权利利要求5所述的新型水冷电抗器，其特征在于:所述外壳中心处的圆孔直径为11.5mm至12.5mm。
7.根据权利要求6所述的新型水冷电抗器，其特征在于: 所述水嘴材料采用铝。
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