CN111584189A - 一种电力电子变压器的散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电力电子变压器散热技术领域，特别涉及一种电力电子变压器的散热装置，包括：封闭式外壳，外壳罩设于变压器的外部，外壳内部平行分布有多个空腔，空腔内注有冷却液，外壳的外壁沿空腔方向均匀开设有多个凹槽，热管的两端分别为蒸发段和冷凝段，热管与凹槽的数量相等，热管的外尺寸等于凹槽的内尺寸，热管的蒸发段插接入凹槽内，热管的冷凝段向远离凹槽的方向延伸。通过将热管直接设置在外壳上，实现了对外壳的有效散热，避免了外壳将热量再反过来传递给变压器，提高了变压器的工作效率，同时由于外壳是封闭式设计，灰尘等不会进入变压器，从而进一步提高变压器的工作效率。

Description

一种电力电子变压器的散热装置

技术领域

本发明涉及电力电子变压器散热技术领域，特别涉及一种电力电子变压器的散热装置。

背景技术

近年来，随着直流电网技术的快速发展，电力电子变压器日益受到重视，由于电力电子变压器容量大、电压高、绝缘要求高，在工作时，变压器的温度会越来越高，如果不对变压器进行散热，将会严重影响变压器的正常运行，因此变压器的散热问题日益受到重视。

现有的变压器散热方式是多采用柜体进行整体散热，即先在柜体上开多个散热孔，通过设置在柜体内的风机来给变压器进行散热，热量通过散热孔传递到外界。

发明人发现，虽然风机可将变压器的热量散发出去，但由于变压器外罩设了柜体，柜体自身会吸收变压器散发出来的一部分热量，从而反过来将热量传递给变压器，影响变压器的有效散热，进而影响其工作效率，同时由于在柜体上开了多个散热孔，从而容易使灰尘等进入变压器，影响变压器的工作效率。

发明内容

本发明提供一种电力电子变压器的散热装置，目的在于使柜体吸收的热量可以有效散发至外界，从而不会将热量返给变压器，影响变压器的散热效果。

本发明提供了一种电力电子变压器的散热装置，包括：

外壳，外壳为封闭式外壳，外壳罩设于变压器的外部，变压器固定在外壳的底面，外壳内部平行分布有多个空腔，空腔内注有冷却液，外壳的外壁沿空腔方向均匀开设有多个凹槽；

多条热管，热管的两端分别为蒸发段和冷凝段，热管与凹槽的数量相等，热管的外尺寸等于凹槽的内尺寸，热管的蒸发段插接入凹槽内，热管的冷凝段向远离凹槽的方向延伸；

底座，底座设于外壳的下方，底座内具有散热腔，散热腔内注有冷却液，每个空腔的下端面设有一长一短两个连通管，两个连通管均伸入空腔的冷却液内，底座的外侧壁靠近底端处具有排液口，排液口贯通散热腔，排液口上覆盖有盖体；

压力泵，压力与设置于底座内，压力与空腔通过管道连接，压力泵与电源连通；

风机，风机有两组，分别设于外壳左右的两个内侧面上，两组风机以变压器为中心线对称分布。

可选的，热管为可变导热管。

可选的，外壳左右的两个内侧面沿竖直方向分别设有滑轨，滑轨与滑块配合，滑块固连有电机，电机的输出轴与齿轮的一侧端轴连接，齿轮的另一侧端与风机轴连接，齿轮与齿条啮合，外壳左右的两个内侧面沿竖直方向设有多个支撑板，多个支撑板的第一端与外壳固连，多个支撑板的第二端与齿条固连，齿条垂直于支撑板，滑轨的上下端均设有一个压力传感器，底座内设有处理器，压力传感器、电机分别与处理器信号连接，压力传感器、电机和处理器分别与电源连接；

压力传感器用于当滑块触碰到滑轨一端的压力传感器时，压力传感器发送信号给处理器，处理器接收到信号后控制电机反转，则滑块在电机的作用下向滑轨的另一端滑动，直至触碰到另一端的压力传感器时，电机继续反转，如此反复，使电机沿滑轨往复运动。

可选的，底座内还具有存储腔，存储腔的上部具有溢流口，溢流口贯通散热腔和存储腔。

可选的，存储腔的前端设有水龙头，水龙头连通存储腔。

可选的，热管的蒸发段的外周壁与外壳的外壁通过连接件可拆卸连接。

可选的，连接件包括：

第一耳板，第一耳板为三块，第一耳板以热管为中心环形均匀固连在热管的蒸发段的外周壁上；

连接板，连接板为三块，连接板沿热管的长度方向斜向设置，连接板的第一端与第一耳板固连；

第二耳板，第二耳板为三块，第二耳板与连接板的第二端固连，第二耳板抵接外壳的外壁，第二耳板具有通孔，外壳的外壁具有螺纹杆，螺纹杆与通孔位置对应，螺纹杆穿过通孔延伸出第二耳板，螺纹杆与通孔连接处通过螺母固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供一种电力电子变压器的散热装置，通过将热管直接设置在外壳上，实现了对外壳的有效散热，避免了外壳将热量再反过来传递给变压器，提高了变压器的工作效率，同时由于外壳是封闭式设计，灰尘等不会进入变压器，从而进一步提高变压器的工作效率同时，在外壳内部均匀分布了多个空腔，空腔内注入冷却液，可以使冷却液在压力泵的作用下在外壳内部迅速循环，带走外壳吸收的热量的同时，使外壳的热量均匀分布，这样每个热管均可吸收等量的热量，避免单个热管因为吸收热量过高而失效，保证了热管的导热效率，进而提升了外壳的散热效率，设于底座内的散热腔内同样注有冷却液，在压力泵作用下，从空腔内流入的冷却液通过较短的连通管进入散热腔，同时散热腔内的冷却液从较长的连通管压入空腔内，从而完成了冷却液在空腔内的循环，两组风机的设置可以使变压器散热更加均匀，从而使传递到外壳的热量更加均匀。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种电力电子变压器的散热装置的结构示意图；

图2为图1中K处的局部放大图；

图3为图1中G处的局部放大图；

图4为图3中H处的连接结构示意图。

附图标记说明：

1-外壳，11-空腔，12-凹槽，13-连通管，14-滑轨，15-滑块，16-支撑板，17-螺纹杆，18-螺母，19-压力传感器，2-热管，3-底座，31-散热腔，32-排液口，33-存储腔，331-溢流口，34-水龙头，4-压力泵，5-风机，6-变压器，7-电机，8-齿轮，9-齿条，101-第一耳板，102-连接板、103-第二耳板、104-通孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明实施例提供的一种电力电子变压器的散热装置，包括：外壳1、多条热管2、底座3、压力泵4和风机5，外壳1为封闭式外壳，外壳1罩设于变压器6的外部，变压器5固定在外壳1的底面，外壳1内部平行分布有多个空腔11，空腔11内注有冷却液，外壳1的外壁沿空腔11方向均匀开设有多个凹槽12，热管2的两端分别为蒸发段和冷凝段，热管2与凹槽12的数量相等，热管2的外尺寸等于凹槽12的内尺寸，热管2的蒸发段插接入凹槽12内，热管2的冷凝段向远离凹槽12的方向延伸，底座3设于外壳1的下方，底座3内具有散热腔31，散热腔31内注有冷却液，每个空腔11的下端面设有一长一短两个连通管13，两个连通管13均伸入空腔11的冷却液内，底座3的外侧壁靠近底端处具有排液口32，排液口32贯通散热腔31，排液口32上覆盖有盖体，排液口32方便更换内部的冷却液，压力4与设置于底座3内，压力4与空腔11通过管道连接，压力泵4与电源连通，风机5有两组，分别设于外壳1左右的两个内侧面上，两组风机5以变压器6为中心线对称分布。

使用方法及工作原理：热管由管壳、吸液芯和端盖组成，将管内抽成负压后充以适量的工作液体，使紧贴管内壁的吸液芯毛细多孔材料中充满液体后加以密封，管的一端为蒸发段，另一端为冷凝段，在加热热管的蒸发段，管芯内的工作液体受热蒸发，并带走热量，该热量为工作液体的蒸发潜热，蒸汽从中心通道流向热管的冷凝段，凝结成液体，同时放出潜热，在毛细力的作用下，液体回流到蒸发段，这样，就完成了一个闭合循环，从而将大量的热量从加热段传到散热段，本发明将外壳直接与热管的蒸发段连接，从而使外壳的热量从热管迅速散掉，实现了对外壳的有效散热，避免了外壳将热量再反过来传递给变压器，提高了变压器的工作效率，同时由于外壳是封闭式设计，灰尘等不会进入变压器，从而进一步提高变压器的工作效率，同时，在外壳内部均匀分布了多个空腔，空腔内注入冷却液，可以使冷却液在压力泵的作用下在外壳内部迅速循环，带走外壳吸收的热量的同时，使外壳的热量均匀分布，这样每个热管均可吸收等量的热量，避免单个热管因为吸收热量过高而失效，保证了热管的导热效率，进而提升了外壳的散热效率，设于底座内的散热腔内同样注有冷却液，在压力泵作用下，从空腔内流入的冷却液通过较短的连通管进入散热腔，同时散热腔内的冷却液从较长的连通管压入空腔内，从而完成了冷却液在空腔内的循环，两组风机的设置可以使变压器散热更加均匀，从而使传递到外壳的热量更加均匀。

可选的，热管1为可变导热管，采用可变导热管使得冷凝段的热阻随加热量的增加而降低、随加热量的减少而增加，这样可使热管在加热量大幅度变化的情况下，蒸汽温度变化极小，实现温度的控制，一方面可以使外壳的各个位置温度基本保持恒温，进一步优化散热性能，同时延长了热管的使用寿命。

如图1-2所示，外壳1左右的两个内侧面沿竖直方向分别设有滑轨14，滑轨14与滑块15配合，滑块15固连有电机7，电机7的输出轴与齿轮8的一侧端轴连接，齿轮8的另一侧端与风机5轴连接，齿轮8与齿条9啮合，外壳1左右的两个内侧面沿竖直方向设有多个支撑板16，多个支撑板16的第一端与外壳1固连，多个支撑板16的第二端与齿条9固连，齿条9垂直于支撑板16，滑轨14的上下端均设有一个压力传感器19，底座3内设有处理器，压力传感器19、电机7分别与处理器信号连接，压力传感器19、电机7和处理器分别与电源连接，压力传感器19用于当滑块15触碰到滑轨14一端的压力传感器19时，压力传感器19发送信号给处理器，处理器接收到信号后控制电机7反转，则滑块15在电机7的作用下向滑轨14的另一端滑动，直至触碰到另一端的压力传感器19时，电机7继续反转，如此反复，使电机7沿滑轨14往复运动，电机7转动带动风机5转动，在电机7的往复运动下，风机5沿滑轨14往复运动，使外壳1内部散热更加均匀，从而使外壳1的热量均匀分布，这样每个热管2均可吸收等量的热量，避免单个热管2因为吸收热量过高而失效，保证了热管2的导热效率，进而提升了外壳1的散热效率，保证了变压器6的工作效率，在本实施例中，齿轮8的周长远小于齿条9的长度，在一次往复运动中齿轮8可沿齿条9旋转多圈。

可选的，底座3内还具有存储腔33，存储腔33的上部具有溢流口331，溢流口331贯通散热腔31和存储腔33，若外壳1温度过高导致进入散热腔31内的冷却液沸腾的话，上溢的冷却液可以通过溢流口331进入存储腔33，暂存于存储腔33内进行分流。

可选的，存储腔33的前端设有水龙头34，水龙头34连通存储腔33，可将存储腔33内的冷却液排出。

可选的，热管2的蒸发段的外周壁与外壳1的外壁通过连接件可拆卸连接，由于热管2的冷却段为自由端没有支撑，热管2易偏移，通过连接件将热管2和外壳1进一步固定，同时方便对热管2进行更换，保证散热效率。

结合图3和图4，连接件包括：第一耳板101、连接板102和第二耳板103，第一耳板101为三块，第一耳板101以热管2为中心环形均匀固连在热管2的蒸发段的外周壁上，连接板102为三块，连接板102沿热管2的长度方向斜向设置，连接板102的第一端与第一耳板101固连，第二耳板103为三块，第二耳板103与连接板103的第二端固连，第二耳板103抵接外壳1的外壁，第二耳板103具有通孔104，外壳1的外壁具有螺纹杆17，螺纹杆17与通孔104位置对应，螺纹杆17穿过通孔104延伸出第二耳板103，螺纹杆17与通孔104连接处通过螺母18固定，由于连接件和热管2及外壳1构成三角形，使热管2与外壳1的连接更加稳定，使热管2在工作过程中不会偏移，保证了热管2的散热效率。

使用方法及工作原理：使用时，先给装置接通电源，压力泵、电机、压力传感器、控制器开始工作，冷却液在压力泵的作用下沿着空腔循环，电机转动带动风机沿齿条长度方向往复运动的同时转动，热管持续散热。

以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种电力电子变压器的散热装置，其特征在于，包括：

外壳(1)，所述外壳(1)为封闭式外壳，所述外壳(1)罩设于变压器(6)的外部，所述变压器(5)固定在所述外壳(1)的底面，所述外壳(1)内部平行分布有多个空腔(11)，所述空腔(11)内注有冷却液，所述外壳(1)的外壁沿空腔(11)方向均匀开设有多个凹槽(12)；

多条热管(2)，所述热管(2)的两端分别为蒸发段和冷凝段，所述热管(2)与所述凹槽(12)的数量相等，所述热管(2)的外尺寸等于所述凹槽(12)的内尺寸，所述热管(2)的蒸发段插接入所述凹槽(12)内，所述热管(2)的冷凝段向远离所述凹槽(12)的方向延伸；

底座(3)，所述底座(3)设于所述外壳(1)的下方，所述底座(3)内具有散热腔(31)，所述散热腔(31)内注有冷却液，所述每个空腔(11)的下端面设有一长一短两个连通管(13)，所述两个连通管(13)均伸入所述空腔(11)的冷却液内，所述底座(3)的外侧壁靠近底端处具有排液口(32)，所述排液口(32)贯通所述散热腔(31)，所述排液口(32)上覆盖有盖体；

压力泵(4)，所述压力(4)与设置于所述底座(3)内，所述压力(4)与所述空腔(11)通过管道连接，所述压力泵(4)与电源连通；

风机(5)，所述风机(5)有两组，分别设于所述外壳(1)左右的两个内侧面上，所述两组风机(5)以所述变压器(6)为中心线对称分布，所述风机(5)与电源连接。

2.如权利要求1所述的电力电子变压器的散热装置，其特征在于，所述热管(1)为可变导热管。

3.如权利要求1所述的电力电子变压器的散热装置，其特征在于，所述外壳(1)左右的两个内侧面沿竖直方向分别设有滑轨(14)，所述滑轨(14)与滑块(15)配合，所述滑块(15)固连有电机(7)，所述电机(7)的输出轴与齿轮(8)的一侧端轴连接，所述齿轮(8)的另一侧端与所述风机(5)轴连接，所述齿轮(8)与齿条(9)啮合，所述外壳(1)左右的两个内侧面沿竖直方向设有多个支撑板(16)，所述多个支撑板(16)的第一端与所述外壳(1)固连，所述多个支撑板(16)的第二端与齿条(9)固连，所述齿条(9)垂直于所述支撑板(16)，所述滑轨(14)的上下端均设有一个压力传感器(19)，所述底座(3)内设有处理器，所述压力传感器(19)、电机(7)分别与所述处理器信号连接，所述压力传感器(19)、电机(7)和处理器分别与电源连接；

所述压力传感器(19)用于当所述滑块(15)触碰到滑轨(14)一端的压力传感器(19)时，所述压力传感器(19)发送信号给处理器，处理器接收到信号后控制电机(7)反转，则所述滑块(15)在电机(7)的作用下向滑轨(14)的另一端滑动，直至触碰到另一端的压力传感器(19)时，电机(7)继续反转，如此反复，使所述电机(7)沿所述滑轨(14)往复运动。

4.如权利要求1所述的电力电子变压器的散热装置，其特征在于，所述底座(3)内还具有存储腔(33)，所述存储腔(33)的上部具有溢流口(331)，所述溢流口(331)贯通所述散热腔(31)和存储腔(33)。

5.如权利要求4所述的电力电子变压器的散热装置，其特征在于，所述存储腔(33)的前端设有水龙头(34)，所述水龙头(34)连通所述存储腔(33)。

6.如权利要求1所述的电力电子变压器的散热装置，其特征在于，所述热管(2)的蒸发段的外周壁与所述外壳(1)的外壁通过连接件可拆卸连接。

7.如权利要求6所述的电力电子变压器的散热装置，其特征在于，所述连接件包括：

第一耳板(101)，所述第一耳板(101)为三块，所述第一耳板(101)以热管(2)为中心环形均匀固连在所述热管(2)的蒸发段的外周壁上；

连接板(102)，所述连接板(102)为三块，所述连接板(102)沿所述热管(2)的长度方向斜向设置，所述连接板(102)与所述热管(2)及所述外壳(1)构成三角状空隙，所述连接板(102)的第一端与所述第一耳板(101)固连；

第二耳板(103)，所述第二耳板(103)为三块，所述第二耳板(103)与所述连接板(103)的第二端固连，所述第二耳板(103)抵接所述外壳(1)的外壁，所述第二耳板(103)具有通孔(104)，所述外壳(1)的外壁具有螺纹杆(17)，所述螺纹杆(17)与所述通孔(104)位置对应，所述螺纹杆(17)穿过所述通孔(104)延伸出所述第二耳板(103)，所述螺纹杆(17)与所述通孔(104)连接处通过螺母(18)固定。

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