CN104183341B - 一种电阻器、散热器、以及电阻器与散热器组合设备 - Google Patents

一种电阻器、散热器、以及电阻器与散热器组合设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种电阻器、散热器、以及电阻器与散热器组合设备，属于电力电子领域。电阻器外形呈柱状，包括金属端头、绝缘部分、外壳、金属棒、电阻丝、导热绝缘填充、金属连接机构。电阻器的金属连接机构与散热器通过直接接触的方式进行连接。这种结构与连接方式可以实现电阻器的长度缩短、电阻器的电气回路与散热器进出水管可能出现的漏液完全隔离，电阻器与散热器组合设备结构更加紧凑，接线更加整洁。

Description

一种电阻器、散热器、以及电阻器与散热器组合设备
技术领域
本发明涉及电力电子与电力系统技术领域，特别涉及一种电阻器、散热器、以及电阻器与散热器组合设备。
背景技术
随着大功率电力电子技术的成熟和电力系统发展的需要，越来越多的场合中需要使用高压大功率电阻器。
目前国内外使用的大功率电阻器，电阻运行时功率耗散很大，必须对电阻器设计散热方式。目前常用的散热方式有两种。第一种方式是将电阻丝直接浸泡在冷却液中进行冷却，其缺点是电阻丝在通入电流的情况下长期运行容易发生电离、生锈等化学反应，大大影响了电阻与循环冷却回路的可靠性。第二种方式如附图1所示：图中标号1表示散热器，标号2、3分别表示散热器的进出水口，电阻器热量通过导热介质传递至金属散热器，然后由散热器进行液体冷却，其缺点是当电阻器安装在散热器当中时，电阻器一侧的电气引出线20与散热器的进出水管路21相互影响，同时当进出水管路21发生漏液等故障时容易引发电阻器电气损坏，大大降低了系统的可靠性；另外，电阻器靠近散热器进出水管路21的一端会伸出散热器比较长的一段距离，造成电阻器与散热器组合设备的结构不紧凑、空间浪费；在电阻器和散热器用量比较大的场合，靠近散热器进出水管一端端头的电气引出线会显得接线不够简洁。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种电阻器、散热器、以及电阻器与散热器组合设备，以实现电阻器电气回路与冷却支路完全隔离，电阻器与散热器组合设备的结构紧凑，电阻器电气接线简洁。
为达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种电阻器，其外形呈柱状，包括金属端头(10)、绝缘部分(11)、外壳(12)、金属棒一(15a)、金属棒二(15b)、电阻丝(13)、导热绝缘填充(14)、金属连接机构(18)，各部分关系如下：外壳(12)空腔内放置电阻丝(13)，并填充导热绝缘填充(14)；电阻丝(13)的两端分别与伸进外壳(12)内的金属棒一(15a)及金属棒二(15b)相连；金属棒二(15b)的另一端与金属端头(10)连接作为电阻器的一端出头，金属棒一(15a)的另外一端与金属连接机构(18)可靠连接作为电阻器的另一端出头，金属连接机构(18)与外壳(12)一端连接，电位相等；外壳(12)一端内径内与露于外壳(12)的金属棒二(15b)及金属端头(10)之间用绝缘部分(11)密封。
所述金属连接机构(18)包括金属端盖(16)与金属安装环(17)，金属端盖(16)与外壳(12)一端连接。
所述金属连接机构(18)包括金属端盖(16)与端盖外径上螺纹(19)，金属端盖(16)与外壳(12)一端连接。
所述金属棒二(15b)的另一端与金属端头(10)为焊接方式的电气连接。
所述金属端头(10)具有用以与出线连接的螺纹结构。
所述金属连接机构(18)与金属棒一(15a)之间通过以下方式之一实现电气连接：
焊接方式、配套的螺纹旋紧方式。
所述外壳(12)与金属连接机构(18)连接的一端内径内与露于外壳(12)的金属棒一(15a)之间，填充绝缘材料。
所述金属端盖(16)与金属安装环(17)之间通过以下方式之一实现电气连接：
焊接方式、热缩卡紧方式、配套的螺纹旋紧方式。
一种散热器，包括进出水口、以及至少一个电阻器插孔，所述电阻器插孔处设有与电阻器的金属连接机构(18)相配合的固定机构，所述固定机构与所述金属连接机构(18)相配合，实现所述电阻器在所述散热器上的机械固定、以及所述电阻器与散热器的电气连接。
所述固定机构包括与所述电阻器的金属安装环(17)的金属螺丝相配合的螺孔和螺纹。
所述固定机构包括与所述电阻器的端盖外径上螺纹(19)相配合的螺孔和螺纹。
所述设备包括权利要求1-8任一项所述的电阻器、以及权利要求9至11任一项所述的散热器，其中，每个所述散热器中安装有至少一个所述电阻器，且所述电阻器通过金属连接机构(18)与所述散热器机械固定，并实现电气连接。
采用上述方案后，本发明可以至少实现以下有益效果：
1)在电阻值、截面积不变的情况下，电阻器的长度有所缩短；
2)实现了电气回路与冷却支路的完全隔离，避免了散热器进出水管漏液导致的电气故障；
3)电阻器与散热器组合设备的结构更加紧凑，更加节省空间；
4)省略了电阻器靠近散热器进出水管一端的端头电气引出线，使电气连接更加简洁。
附图说明
图1是目前电阻器与散热器组合设备的结构示意图；
图2是本发明单个电阻器一种实施方案的结构图；
图3是本发明端部金属连接机构一种实施方案的结构图；
图4是本发明电阻器与散热器组合设备一种实施方案的结构图；
图5是本发明单个电阻器另一种实施方案的结构图；
图6是本发明端部金属连接机构另一种实施方案的结构图；
图7是本发明电阻器与散热器组合设备一种实施方案的结构图。
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进一步详细阐述。
本发明单个电阻器一种实施方案的结构图，如图2所示，其中电阻器包括金属端头10、绝缘部分11、外壳12、金属棒一15a和金属棒二15b、电阻丝13、导热绝缘填充14、金属连接机构18。外壳12一般为金属材质，其空腔内放置电阻丝13，并填充导热绝缘填充14；电阻丝13的两端分别连接伸进外壳(12)内的金属棒一15a的一端、以及金属棒二15b的一端，金属棒二15b的另一端与金属端头10连接作为电阻器的一端出头，金属棒二15b一部分露出外壳12；金属棒一15a的另外一端与金属连接机构18可靠连接作为电阻器的另一端出头；同时金属连接机构18与外壳12一端连接(可以实现无缝连接)，电位相等；外壳12一端内径内与露于外壳12的金属棒二15b及金属端头10之间填充绝缘材料密封；绝缘部分11通常选择为环氧浇注，实现金属棒二15b与外壳12之间的电气隔离。
在上述实施方案中，金属棒二15b的另一端与金属端头10可以通过焊接方式实现电气连接。
在上述实施方案中，金属端头10可以包含螺纹结构，方便与出线连接。
在上述实施方案中，金属连接机构18与金属棒一15a之间可以通过以下方式之一实现电气连接：焊接方式、配套的螺纹旋紧方式。
在上述实施方案中，外壳12与金属连接机构18连接的一端内径内与露于外壳12的金属棒一15a之间，填充绝缘材料，如图2中外壳12与金属连接机构18连接的一端内径内与露于外壳12的金属棒一15a之间的绝缘部分11所示；绝缘部分11通常选择为环氧浇注，实现金属棒一15a与外壳12之间的电气隔离。
在上述实施方案中，金属连接机构18可以是实现电阻器一端与散热器直接接触并连接的任意结构。
图3为端部金属连接机构一种实施方案的结构图，金属连接机构18由金属端盖16与金属安装环17构成，金属端盖16与金属安装环17之间的电气连接也可以通过焊接、热缩卡紧、配套的螺纹旋紧等方式实现，金属端盖16与外壳12一端连接(可以实现无缝连接)。需要说明的是，金属连接机构18与导热绝缘填充材料14之间(外壳12与金属连接机构18连接的一端内径内与露于外壳12的金属棒一15a之间)的绝缘部分11是为了方便电阻器制造方便而添加的，并非是本发明电阻器的电气功能所必须的。
图4为本发明电阻器与散热器组合设备一种实施方案的结构图，其中，散热器1包含进出水口(分别如图中标号2、3所示)以及至少一个电阻器插孔(图中为6个，如图中标号4a～9a所示)；电阻器(4～9)共有6只，采用了图2所示的结构，安装在散热器1中，根据实际应用的需要可在散热器1中安装至少1只这样的电阻器。电阻器插孔处设有与电阻器的金属连接机构18相配合的固定机构，所述固定机构与所述金属连接机构18相配合，实现电阻器在散热器上的机械固定、以及电阻器与散热器的电气连接。从右视图可以看出电阻器的安装环17通过金属螺丝(4b～9b)固定在散热器上(散热器固定机构包括与电阻器的金属安装环17的金属螺丝相配合的螺孔和螺纹)，一方面实现了散热器与电阻器之间的机械固定，另一方面实现散热器与电阻器一端电气可靠连接，使电阻器的一端与散热器等电位，将散热器内流通的电流直接导入电阻器的一端。从正视图可以看出电阻器安装进入散热器后，在散热器进出水管一端的侧面周围没有任何电气引出线，避免了进出水管与电阻器电气连接线的相互影响。如果对散热器1的电阻器插孔端部进行适当的机械处理，例如按照电阻器金属连接机构18的形状和厚度将散热器1的电阻器插孔端部铣出相应的缺口，那么还可以在安装时将电阻器的金属连接机构18完全嵌入散热器1中，使电阻器的金属连接机构18的表面与散热器的侧表面互相平齐、或使散热器侧表面只留下与插入电阻器个数相应的“小鼓包”，从电气、美观等角度看，效果更好。
需要说明的是，实际应用中一个散热器中包含的电阻器插孔数量并非仅限于上述实施方案中所举，可以根据实际需要进行灵活选定。
图5为本发明单个电阻器另一种实施方案的结构图，其中，电阻器包括金属端头10、绝缘部分11、外壳12、金属棒一15a和金属棒二15b、电阻丝13、导热绝缘填充14、金属连接机构18。外壳12一般为金属材质，其空腔内放置电阻丝13，并填充导热绝缘填充14；电阻丝13的两端分别连接伸进外壳(12)内的金属棒一15a的一端、以及金属棒二15b的一端，金属棒二15b的另一端与金属端头10连接作为电阻器的一端出头，金属棒二15b一部分露出外壳12；金属棒一15a的另外一端与金属连接机构18可靠连接作为电阻器的另一端出头；同时金属连接机构18与外壳12一端连接(可以实现无缝连接)，电位相等；外壳12一端内径内与露于外壳12的金属棒二15b及金属端头10之间填充绝缘材料密封；绝缘部分11通常选择为环氧浇注，实现电气隔离。
在上述实施方案中，金属棒二15b的另一端与金属端头10可以通过焊接方式实现电气连接。
在上述实施方案中，金属端头10可以包含螺纹结构，方便与出线连接。
在上述实施方案中，金属连接机构18与金属棒一15a之间可以通过以下方式之一实现电气连接：焊接方式、配套的螺纹旋紧方式。
在上述实施方案中，外壳12与金属连接机构18连接的一端内径内与露于外壳12的金属棒一15a之间，填充绝缘材料，如图5中外壳12与金属连接机构18连接的一端内径内与露于外壳12的金属棒一15a之间的绝缘部分11所示；绝缘部分11通常选择为环氧浇注，实现金属棒一15a与外壳12之间的电气隔离。
在上述实施方案中，金属连接机构18由金属端盖16与端盖外径上螺纹19构成，金属端盖16与外壳12一端连接(可以实现无缝连接)，电阻器直接通过螺纹19安装在散热器中，同时实现电阻器一端与散热器电气可靠连接。
图6为本发明端部金属连接机构另一种实施方案的结构图，金属连接机构18包含金属端盖16与螺纹19，并通过螺纹19直接安装在散热器中，在散热器中安装6根此类电阻(22～27)后如图7所示。图7所示为本发明电阻器与散热器组合设备一种实施方案的结构图，其中，散热器1包含进出水口(分别如图中标号2、3所示)以及至少一个电阻器插孔(图中为6个，如图中标号4a～9a所示)；电阻器(22～27)共有6只，采用了图5所示的结构，安装在散热器1中，根据实际应用的需要可在散热器1中安装至少1只这样的电阻器。电阻器插孔处设有与电阻器的金属连接机构18相配合的固定机构，所述固定机构与所述金属连接机构18相配合，实现电阻器在散热器上的机械固定、以及电阻器与散热器的电气连接。从右视图可以看出电阻器的金属连接机构18通过螺纹固定在散热器上(散热器固定机构包括与电阻器的端盖外径上螺纹19相配合的螺孔和螺纹)，一方面实现了散热器与电阻器之间的机械固定，另一方面实现散热器与电阻器一端电气可靠连接，使电阻器的一端与散热器等电位，将散热器内流通的电流直接导入电阻器的一端。从正视图可以看出电阻器安装进入散热器后，在散热器进出水管一端的侧面周围没有任何电气引出线，避免了进出水管与电阻器电气连接线的相互影响。如果对散热器1的电阻器插孔端部进行适当的机械处理，例如按照电阻器金属连接机构18的形状和厚度将散热器1的电阻器插孔端部铣出相应的缺口，那么还可以在安装时将电阻器的金属连接机构18完全嵌入散热器1中，使电阻器的金属连接机构18的表面与散热器的侧表面互相平齐、或使散热器侧表面只留下与插入电阻器个数相应的“小鼓包”，从电气、美观等角度看，效果更好。
需要说明的是，实际应用中一个散热器中包含的电阻器插孔数量并非仅限于上述实施方案中所举，可以根据实际需要进行灵活选定。
综上所述，采用本发明的上述实施方案后，可以至少实现以下有益效果：
1)在电阻值、截面积不变的情况下，电阻器的长度有所缩短；
2)实现了电气回路与冷却支路的完全隔离，避免了散热器进出水管漏液导致的电气故障；
3)电阻器与散热器组合设备的结构更加紧凑，更加节省空间；
4)省略了电阻器靠近散热器进出水管一端的端头电气引出线，使电气连接更加简洁。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (11)

1.一种电阻器，其特征在于，其外形呈柱状，包括金属端头(10)、绝缘部分(11)、外壳(12)、金属棒一(15a)、金属棒二(15b)、电阻丝(13)、导热绝缘填充(14)、金属连接机构(18)，各部分关系如下：外壳(12)空腔内放置电阻丝(13)，并填充导热绝缘填充(14)；电阻丝(13)的两端分别与伸进外壳(12)内的金属棒一(15a)及金属棒二(15b)相连；金属棒二(15b)的另一端与金属端头(10)连接作为电阻器的一端出头，金属棒一(15a)的另外一端与金属连接机构(18)可靠连接作为电阻器的另一端出头，金属连接机构(18)与外壳(12)一端连接，电位相等；外壳(12)一端内径内与露于外壳(12)的金属棒二(15b)及金属端头(10)之间用绝缘部分(11)密封；其中，所述金属连接机构(18)与金属棒一(15a)之间通过螺纹旋紧方式实现电气连接，绝缘部分(11)填充绝缘材料。
2.如权利要求1所述的电阻器，其特征在于：所述金属连接机构(18)包括金属端盖(16)与金属安装环(17)，金属端盖(16)与外壳(12)一端连接。
3.如权利要求1所述的电阻器，其特征在于：所述金属连接机构(18)包括金属端盖(16)与端盖外径上螺纹(19)，金属端盖(16)与外壳(12)一端连接。
4.如权利要求1所述的电阻器，其特征在于：所述金属棒二(15b)的另一端与金属端头(10)为焊接方式的电气连接。
5.如权利要求1所述的电阻器，其特征在于：所述金属端头(10)具有用以与出线连接的螺纹结构。
6.如权利要求1所述的电阻器，其特征在于：所述外壳(12)与金属连接机构(18)连接的一端内径内与露于外壳(12)的金属棒一(15a)之间，填充绝缘材料。
7.如权利要求2所述的电阻器，其特征在于：所述金属端盖(16)与金属安装环(17)之间通过以下方式之一实现电气连接：
焊接方式、热缩卡紧方式、配套的螺纹旋紧方式。
8.一种散热器，其特征在于，包括进出水口、以及至少一个电阻器插孔，所述电阻器插孔处设有与电阻器的金属连接机构(18)相配合的固定机构，所述固定机构与所述金属连接机构(18)相配合，实现所述电阻器在所述散热器上的机械固定、以及所述电阻器与散热器的电气连接；
其中，所述电阻器还包括金属棒一(15a)，所述金属连接机构(18)和所述金属棒一(15a)之间通过螺纹旋紧方式实现电气连接。
9.根据权利要求8所述散热器，其特征在于：所述固定机构包括与所述电阻器的金属安装环(17)的金属螺丝相配合的螺孔和螺纹。
10.根据权利要求8所述散热器，其特征在于：所述固定机构包括与所述电阻器的端盖外径上螺纹(19)相配合的螺孔和螺纹。
11.一种电阻器与散热器组合设备，其特征在于，所述设备包括权利要求1-7任一项所述的电阻器、以及权利要求8至10任一项所述的散热器，其中，每个所述散热器中安装有至少一个所述电阻器，且所述电阻器通过金属连接机构(18)与所述散热器机械固定，并实现电气连接。
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