CN111526693A - 变流装置散热器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种变流装置散热器，用于低速轨道交通动车组的牵引变流设备进行散热的装置，包括循环管路，所述循环管路内设置有循环流动的冷却介质；设置在所述循环管路上的行走风散热器，所述行走风散热器构造成能够在列车行驶时利用行走风对循环管路内的冷却介质进行散热；以及设置在所述循环管路上的强迫风散热器，所述强迫风散热器构造成能够开启强迫风对循环管路内的冷却介质进行散热；其中，所述循环管路接触牵引变流器的各个功率模块，并与所述功率模块发生热交换。本发明能够不仅能够在列车运行时利用行走风散热，同时能够在列车进站时对变流装置进行散热。

Description

变流装置散热器
技术领域
本发明涉及一种变流装置散热器，用于轨道交通的牵引变流设备进行散热的装置。
背景技术
对于低速轨道交通动车组、地铁或其他的轨道交通车辆，由于牵引功率小，模块功率损耗小，牵引变流装置散热功率较小，目前该领域的动车牵引变流装置冷却散热方式趋向于使用走行风冷散热代替现有的强迫风冷水循环散热。走行风冷散热可以满足列车运行起来的散热需求，但是列车进站车辆停止时，牵引变流装置还需继续维持车上的辅助负载运行，需要牵引变流装置装置内的辅助电路继续运行，此时由于没有走行风对牵引变流装置进行冷却，变流装置内部水温会持续升高，从而无法满足列车进站时的变流装置散热需求。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种变流装置散热器，不仅能够在列车运行时利用行走风散热，同时能够在列车进站时对变流装置进行散热。
本发明的提出了一种变流装置散热器，其特征在于，包括：
循环管路，所述循环管路内设置有循环流动的冷却介质；
设置在所述循环管路上的行走风散热器，所述行走风散热器构造成能够在列车行驶时利用行走风对循环管路内的冷却介质进行散热；以及
设置在所述循环管路上的强迫风散热器，所述强迫风散热器构造成能够开启强迫风对循环管路内的冷却介质进行散热；
其中，所述循环管路接触牵引变流器的各个功率模块，并与所述功率模块发生热交换。
本发明的进一步改进在于，所述管路包括主进液管路和主出液管路，所述主进液管路和所述主出液管路的一端相连通，另一端通过若干分支管路相连；
其中，所述分支管路分别设置在相对应的功率模块的位置。
本发明的进一步改进在于，所述主进液管路上设置有循环装置，所述循环装置带动冷却介质从所述主进液管路流动到各个分支管路内，并与各个功率模块发生热交换，之后通过主出液管路流回到主进液管路内。
本发明的进一步改进在于，所述循环装置为水泵。
本发明的进一步改进在于，所述行走风散热器和所述强迫风散热器串联或并联设置在所述主出液管路上。
本发明的进一步改进在于，所述循环管路上连接有膨胀液箱。
本发明的进一步改进在于，所述循环管道上设置有传动控制单元，所述循环管路上设置有压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和温度传感器分别连接所述传动控制单元。
本发明的进一步改进在于，所述行走风散热器包括支撑框架，所述支撑框架包括支撑梁和若干管体，所述管体围成至少一个安装空间；其中，所述安装空间内设置有与所述管体相连通的散热芯体。
本发明的进一步改进在于，所述管体包括：与所述支撑梁平行设置的第一管体，设置在所述支撑梁和所述第一管体之间的第二管体、第三管体、第四管体和第五管体；
其中，所述第二管体和第三管体之间形成第一安装空间，所述第一安装空间内设置有第一散热芯体；所述第四管体和第五管体之间形成第二安装空间，所述第二安装空间内设置有第二散热芯体。
本发明的进一步改进在于，所述第一散热芯体和所述第二散热芯体均由多根液管及多组散热片焊接而成；
其中，所述散热片平行于走行风向或与行走风向形成一定的角度。
本发明的进一步改进在于，所述第二管体、所述第三管体、所述第四管体和所述第五管体上分别设置有若干安装吊耳。
本发明的进一步改进在于，所述冷却介质为水，或者水和乙二醇的混合溶液。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明所述的变流装置散热器，解决了列车静止时或行走风较弱时变流装置冷却散热的问题，通过在走行风冷牵引变流装置中引入进站模式强迫风冷的方式，解决列车进站时的牵引变流装置冷却需求。本发明加入的强迫风冷方案还可以为列车扩容、提速及提升牵引性能时提供散热冗余。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方案的变流装置散热器的结构示意图，显示了强迫风散热器和行走风散热器并联的结构；
图2是根据本发明的一个实施方案的变流装置散热器的结构示意图，显示了强迫风散热器和行走风散热器串联的结构；
图3是根据本发明的一个实施方案的行走风散热器的结构示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
在附图中各附图标记的含义如下：1、支撑梁，2、管体，3、第一散热芯体，4、第二散热芯体，11、第一安装空间，12、第二安装空间，21、第一管体，22、第二管体，23、第三管体，24、第四管体，25、第五管体，26、吊耳，27、进水口，28、出水口。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的变流装置散热器。根据本发明的变流装置散热器，其不仅能够在列车运行时利用行走风散热，同时能够在列车进站时对变流装置进行散热。
如图1和图2所示，本实施例所述的一种变流装置散热器，包括循环管路。所述循环管路内设置有冷却介质，冷却介质能够在循环管路内循环流道。所述循环管路上设置有行走风散热器，所述行走风散热器构造成能够在列车行驶时利用行走风对循环管路内的冷却介质进行散热。所述循环管路上还设置有强迫风散热器，所述强迫风散热器构造成能够产生空气流道从而对循环管路内的冷却介质进行散热。在本实施例中，所述循环管路接触牵引变流器的各个功率模块，并与所述功率模块发生热交换。
在使用根据本实施例所述的变流装置散热时，循环管路内的冷却介质流动到与牵引变流器接触的位置，并与牵引变流器的功率模块发生热交换，将功率模块的热量传递到冷却介质中。冷却介质流动到行走风散热器和强迫风散热器时进行散热。在列车行驶时，产生行走风，这时主要是行走风散热器进行散热；当列车静止时，或者行走风较弱时，可以启动所述强迫风散热器，仍然能够对变流装置进行散热。
在一个实施例中，所述管路包括主进液管路和主出液管路。所述主进液管路和主出液管路优选为较粗的管道，所述主进液管路和所述主出液管路的一端相连通，另一端通过若干分支管路相连。其中，所述分支管路分别设置在相对应的功率模块的位置。所述分支管路内包括若干软管，软管接触所述功率模块。
在根据本实施例所述的变流装置散热工作时，温度较低的冷却介质从主进液管流动到各个分支管路内，通过各个分支管路流动到各个功率模块的位置，并与相应的功率模块发生热交换。功率模块产生的热量传递到冷却介质中，冷却介质的温度升高。之后，冷却介质流动到主出液管路上，之后通过行走风散热器或强迫风散热器进行散热，最后回流到主进液管路内。
在一个实施例中，所述主进液管路上设置有循环装置，所述循环装置带动冷却介质从所述主进液管路流动到各个分支管路内，并与各个功率模块发生热交换，之后通过主出液管路流回到主进液管路内。优选地，所述循环装置为水泵。
在一个优选的实施例中，所述行走风散热器和所述强迫风散热器串联或并联设置在所述主出液管路上。其中，行走风散热器和强迫风散热器采用并联的方式，如图1所示，强迫风散热器流量控制灵活，可根据列车静止及走行时的散热冗余灵活配置散热器，该种组合方式的热交换器体积小，重量轻，流过散热器的水量少，适用于解决列车进站停车时牵引变流装置的辅助散热工况。行走风散热器和强迫风散热器采用串联的方式，如图2所示，强迫风散热器连接在变流装置主出液管上，流过散热器的水量大，该种组合方式的热交换器一般较大，配备的风机功率较大，适用于列车提升牵引性能且需要增加散热冗余需求较大的冷却散热系统。
在一个实施例中，所述循环管路上连接有膨胀液箱。所述膨胀液箱通过一段管道连接所述主进液管和主出液管之间的位置。在冷却介质循环流动时，一部分冷却介质进入到膨胀液箱内。在本实施例中，膨胀液箱能够膨胀或收缩，从而改变储液的容量。由于热胀冷缩效应的影响，当循环管路内的介质发生温度变化，而体积发生变化时，一部分冷却介质能够在膨胀液箱内流入或流出，从而补偿温度变化造成的影响。避免冷却介质的体积变化对循环管路造成损害。
在一个优选的实施例中，所述循环管道上设置有传动控制单元，所述传动控制装置能够控制循环装置的工作状态，以及控制强迫风散热器的开启和关闭。传动控制单元能够保护冷却介质在循环管路上正常运行。所述循环管路上设置有压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和温度传感器分别连接所述传动控制单元。压力传感器能够检测循环管路内的压力，温度传感器能够检测冷却介质的温度，并将检测压力信号和温度信号传递给传动控制装置。传动控制装置能够根据压力传感器和温度传感器检测的结果来控制循环装置和强迫风散热器的工作状态。
在一个实施例中，如图3所示，所述行走风散热器包括支撑框架，所述支撑框架包括支撑梁1和若干管体2。所述支撑框架内设置有至少一个安装空间，安装空间为所述管体2和支撑梁1围成的空间。其中，所述安装空间内设置有与所述管体2相连通的散热芯体。散热芯体平行于行走风的风向。
在使用根据本实施例所述的变流装置散热器时，所述支撑框架优选为板状的结构，其内部设置优选为矩形的安装空间。所述散热芯体优选为矩形的结构，并设置在与所述安装空间内。支撑框架包括支撑梁1和若干管体2，所述管体2连接所述主出液管。冷却介质进入到管体2内并在所述散热芯体内流动。当行走风经过时带走散热芯体内的冷却介质内的热量。
在一个优选的实施例中，所述管体2包括第一管体21、第二管体22、第三管体23、第四管体24和第五管体25。其中，第一管体21与支撑梁1相平行，并且第一管体21与支撑梁1之间具有一定的距离。第二管体22、第三管体23、第四管体24和第五管体25分别设置在第一管体21和支撑梁1之间。其中，第二管体22和第五管体25分别设置在两侧，第三管体23和第四管体24设置在中部。这样，所述第二管体22和第三管体23之间形成第一安装空间11，所述第一安装空间11内设置有第一散热芯体3；所述第四管体24和第五管体25之间形成第二安装空间12，所述第二安装空间12内设置有第二散热芯体4。在一个优选的本实施例中，所述第三管体23上设置有进水口27，第四管体24上设置有出水口28；所述第二管体22和第三管体23分别于第一管体21连通。
在使用根据本实施例所述的变流装置散热器时，温度较高的冷却介质从进水口27进入到第三管体23内，并穿过第一散热芯体3流入到另一端的第二管体22内。冷却介质在第一散热芯体3内随行走风的流动而散热。冷却介质在第二管体22流向第一管体21，再经过第一管体21流动到第五管体25，并且在第五管体25内的冷却介质经过第二散热芯体4再次冷却后进入到第四管体24内，最后再出水口28流出。
在一个实施例中，所述第一散热芯体3和所述第二散热芯体4均由多根液管及多组散热片焊接而成。其中，其中，所述散热片平行于走行风向或与行走风向形成一定的角度，所述液管垂可以直于走行风向或者其他的设置方式。通过设置多根液管和多组散热片，充分利用行走风进行散热，能够增强散热效果。
在本实施例中，散热片与行走风之间的角度可以是0度或0度以上，并且小于90度。当散热片与行走风向之间的角度是0度时，散热片平行于行走风向，散热片将热量散发到散热片的间隙中，通过行走风将热量带走。当散热片与行走风向之间的角度是90度时，散热片和形状风向垂直，这样会影响行走风的流动，散热效果不好。当散热片与行走风向之间的角度为大于0度且小于90度(例如30度)时，行走风能够直接作用到散热片的倾斜面上，散热效果最好。
在一个实施例中，所述第二管体22、所述第三管体23、所述第四管体24和所述第五管体25上分别设置有若干安装吊耳26。优选地，行走风散热器整体结构材料为铝合金，各个部件与零件间采用焊接方式连接在一起，并在局部设置加强筋，保证密封与强度。
优选地，所述强迫风散热器的结构与所述行走风散热器的结构接近，尺寸和大小可以不同，另外，所述强迫风散热器的一侧设置有风机。通过风机能够产生空气流动，从而进行散热。
在一个优选的实施例中，所述冷却介质可以是水，也可以采用水和乙二醇的混合溶液，增强其导热性。在本实施例中，冷却介质采用纯水和乙二醇优选按照44％：56％比例混合，采用其他的混合比例也在本发明范围内。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (12)

1.一种变流装置散热器，其特征在于，包括：
循环管路，所述循环管路内设置有循环流动的冷却介质；
设置在所述循环管路上的行走风散热器，所述行走风散热器构造成能够在列车行驶时利用行走风对循环管路内的冷却介质进行散热；以及
设置在所述循环管路上的强迫风散热器，所述强迫风散热器构造成能够开启强迫风对循环管路内的冷却介质进行散热；
其中，所述循环管路接触牵引变流器的各个功率模块，并与所述功率模块发生热交换。
2.根据权利要求1所述的变流装置散热器，其特征在于，所述管路包括主进液管路和主出液管路，所述主进液管路和所述主出液管路的一端相连通，另一端通过若干分支管路相连；
其中，所述分支管路分别设置在相对应的功率模块的位置。
3.根据权利要求2所述的变流装置散热器，其特征在于，所述主进液管路上设置有循环装置，所述循环装置带动冷却介质从所述主进液管路流动到各个分支管路内，并与各个功率模块发生热交换，之后通过主出液管路流回到主进液管路内。
4.根据权利要求3所述的变流装置散热器，其特征在于，所述循环装置为水泵。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的变流装置散热器，其特征在于，所述行走风散热器和所述强迫风散热器串联或并联设置在所述主出液管路上。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的变流装置散热器，其特征在于，所述循环管路上连接有膨胀液箱。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的变流装置散热器，其特征在于，所述循环管道上设置有传动控制单元，所述循环管路上设置有压力传感器和温度传感器，所述压力传感器和温度传感器分别连接所述传动控制单元。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的变流装置散热器，其特征在于，所述行走风散热器包括支撑框架，所述支撑框架包括支撑梁和若干管体，所述管体围成至少一个安装空间；其中，所述安装空间内设置有与所述管体相连通的散热芯体。
9.根据权利要求8所述的变流装置散热器，其特征在于，所述管体包括：与所述支撑梁平行设置的第一管体，设置在所述支撑梁和所述第一管体之间的第二管体、第三管体、第四管体和第五管体；
其中，所述第二管体和第三管体之间形成第一安装空间，所述第一安装空间内设置有第一散热芯体；所述第四管体和第五管体之间形成第二安装空间，所述第二安装空间内设置有第二散热芯体。
10.根据权利要求9所述的变流装置散热器，其特征在于，所述第一散热芯体和所述第二散热芯体均由多根液管及多组散热片焊接而成；
其中，所述散热片平行于走行风向或与行走风向形成一定的角度。
11.根据权利要求10所述的变流装置散热器，其特征在于，所述第二管体、所述第三管体、所述第四管体和所述第五管体上分别设置有若干安装吊耳。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的变流装置散热器，其特征在于，所述冷却介质为水，或者水和乙二醇的混合溶液。
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