CN111627667A - 一种变压器外层变式散热结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变压器外层变式散热结构，属于变压器设备技术领域，可以实现在变压器本体上创新性引入复合的变式散热片，利用可形变的形变换热层贴合于散热基片上进行快速导热，并且将外置吸水的用水基球作为冷源，散热基片内置的热延伸触发筒感应到热量后发生膨胀现象，一方面挤压用水基球释放出水分，另一方面随着热延伸触发筒膨胀动作的继续进行，用水基球也拉动形变换热层形变呈类似于帐篷的形状，并与热延伸触发筒进行二次配合，既可以将散热基片外表面进行暴露，方便水分吸收热量实现蒸发，同时形变换热层包裹住热延伸触发筒后吸收走热量，而热延伸触发筒复原进行下一次变式散热，从而显著提升变压器的散热效果。

Description

一种变压器外层变式散热结构

技术领域

本发明涉及变压器设备技术领域，更具体地说，涉及一种变压器外层变式散热结构。

背景技术

变压器是用来变换交流电压、电流而传输交流电能的一种静止的电器设备。它是根据电磁感应的原理实现电能传递的。变压器就其用途可分为电力变压器、试验变压器、仪用变压器及特殊用途的变压器：电力变压器是电力输配电、电力用户配电的必要设备；试验变压器对电器设备进行耐压（升压）试验的设备；仪用变压器作为配电系统的电气测量、继电保护之用（PT、CT）；特殊用途的变压器有冶炼用电炉变压器、电焊变压器、电解用整流变压器、小型调压变压器等。

变压器冷却是指通过一定的方法将运行中的变压器所产生的热量散发出去，变压器运行时，绕组和铁心中的损耗所产生的热量必须及时散逸出去，以免过热而造成绝缘损坏。对小容量变压器，外表面积与变压器容积之比相对较大，可以采用自冷方式，通过辐射和自然对流即可将热量散去。自冷方式适用于室内小型变压器，为了预防火灾，一般采用干式，不用油浸。

由于变压器的损耗与其容积成比例，所以随着变压器容量的增大，其容积和损耗将以铁心尺寸三次方增加，而外表面积只依尺寸的二次方增加。因此，大容量变压器铁心及绕组应浸在油中，大多数配电变压器和许多电力变压器都采用这种油浸自冷的方式。容量较小的变压器，光滑油箱表面就足以将油冷却；中等容量变压器，油箱表面要做成皱纹形以增加散热面，或加装片式或扁管散热器，使油在散热器中循环流动；大容量变压器油箱表面应加设辐射散热器，但是现有的变压器油箱在散热时基本为静止和被动的，散热效果十分有限，导致热量无法及时散发至外界，从而造成油箱内部局部过热，进而造成变压器油分解产生气体，影响到变压器的正常使用。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种变压器外层变式散热结构，它可以实现在变压器本体上创新性引入复合的变式散热片，利用可形变的形变换热层贴合于散热基片上进行快速导热，并且将外置吸水的用水基球作为冷源，散热基片内置的热延伸触发筒感应到热量后发生膨胀现象，一方面挤压用水基球释放出水分，并基于导水纤维管在形变换热层内进行分布，然后通过磁导换热球多点式向散热基片和形变换热层之间的接触面进行铺水，另一方面随着热延伸触发筒膨胀动作的继续进行，用水基球也拉动形变换热层形变呈类似于帐篷的形状，并与热延伸触发筒进行二次配合，既可以将散热基片外表面进行暴露，方便水分吸收散热基片上的热量实现蒸发，同时形变换热层包裹住热延伸触发筒后吸收走热量，并将热量传递至更远的环境中，而热延伸触发筒复原进行下一次变式散热，从而显著提升变压器的散热效果。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种变压器外层变式散热结构，包括变压器本体，所述变压器本体外端连接有多块均匀分布的变式散热片，所述变式散热片包括多个变式散热单元，所述变式散热单元包括散热基片和两片形变换热层，所述形变换热层覆盖于散热基片的两侧壁上，且散热基片与变压器本体连接，所述形变换热层中心处镶嵌连接有用水基球，所述散热基片中心处镶嵌连接有热延伸触发筒，且热延伸触发筒两端分别与两侧的用水基球连接，所述散热基片两侧壁上均开设有多个均匀分布的扩面孔，所述扩面孔内连接有磁吸薄层，所述扩面孔内活动镶嵌有磁导换热球，所述磁导换热球之间连接有导水纤维管，且临近用水基球的磁导换热球上的导水纤维管与用水基球连接。

进一步的，所述热延伸触发筒为中空结构，所述热延伸触发筒内设有多节热延伸棒，所述多节热延伸棒包括多个节点球，且相邻的节点球上下交错分布，所述节点球之间连接有横向热胀杆，所述节点球与热延伸触发筒之间连接有垂向热胀杆，且垂向热胀杆的延长线与其相邻一对横向热胀杆的延长线交点相交，基于横向热胀杆和垂向热胀杆的配合可以实现热延伸触发筒的高度延伸，然后带动形变换热层顶起进行形变，一方面有利于散热基片的直接散热和水分的蒸发，另一方面利用形变换热层对热延伸触发筒进行降温，实现循环动作。

进一步的，所述热延伸触发筒上开设有多个均匀分布的对接孔，且对接孔与磁导换热球相对应，所述对接孔内壁上镶嵌连接有磁铁环，通过对接孔和磁导换热球之间的配合，利用磁铁环吸附住磁导换热球进行紧密连接和接触导热。

进一步的，所述热延伸触发筒内填充有多个吸热换气球，且吸热换气球的粒径大于对接孔的孔径，磁铁环也可以吸附吸热换气球与磁导换热球接触，然后吸热换气球分解吸热并释放出气体对附近的热空气形成冲击置换，从而实现高效换热。

进一步的，所述吸热换气球采用泡腾崩解剂和磁粉混合制成，且混合比例为1:0.2-0.5，赋予吸热换气球两个性质，其一为磁性，可以被磁铁环所吸附准确进入对接孔，其二遇水分解的特点，不仅可以释放出大量气体，同时分解反应为吸热状态，可以进一步提高冷却效果。

进一步的，所述横向热胀杆采用遇热膨胀的硬性材料制成，所述垂向热胀杆采用遇热膨胀的柔性材料制成，由于横向热胀杆需要横向展开并推动热延伸触发筒进行延伸，因此其需要具备一定的强度，而横向热胀杆在横向展开时其连接的一对节点球会进行一定的位移，因此垂向热胀杆需要进行一定的形变来适应这段位移。

进一步的，所述磁导换热球包括一体连接的导热半球和磁性半球，所述导热半球和磁性半球上均开设有贯通孔，所述导水纤维管贯穿导热半球和磁性半球并延伸至贯通孔内，导热半球用来与散热基片上的扩面孔结合实现紧密接触，从而有利于对散热基片的导热。而磁性半球用来定位扩面孔内的磁吸薄层，导水纤维管则可以直接将水分引导至贯通孔处，从而蔓延至散热基片和形变换热层的接触面内进行吸热蒸发。

进一步的，所述导热半球上连接有多根环形阵列分布的导热丝，且导热丝延伸至形变换热层内，所述磁性半球上连接有与贯通孔连通的引气微管，且引气微管贯穿形变换热层并延伸至表面，导热丝起到辅助磁导换热球进行高效导热的作用，引气微管用来配合贯通孔引导吸热换气球分解时的气体泄漏，并对形变换热层附近的热空气进行冲击置换，改善换热环境，从而提高形变换热层对散热基片的换热效果。

进一步的，所述用水基球包括吸水壳和填充于吸水壳内的储水芯球，所述储水芯球内镶嵌连接有定压板，且定压板外侧壁与吸水壳连接，吸水壳可以吸收水分，可以为人为加水或者天然雨水，然后由储水芯球进行储存并在受压状态下释放出来用于冷却，定压板起到基础定形作用，且与热延伸触发筒配合可以实现良好的挤压作用。

进一步的，所述散热基片采用硬性导热材料制成，所述形变换热层采用柔性导热材料制成，且厚度为2-3mm。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案可以实现在变压器本体上创新性引入复合的变式散热片，利用可形变的形变换热层贴合于散热基片上进行快速导热，并且将外置吸水的用水基球作为冷源，散热基片内置的热延伸触发筒感应到热量后发生膨胀现象，一方面挤压用水基球释放出水分，并基于导水纤维管在形变换热层内进行分布，然后通过磁导换热球多点式向散热基片和形变换热层之间的接触面进行铺水，另一方面随着热延伸触发筒膨胀动作的继续进行，用水基球也拉动形变换热层形变呈类似于帐篷的形状，并与热延伸触发筒进行二次配合，既可以将散热基片外表面进行暴露，方便水分吸收散热基片上的热量实现蒸发，同时形变换热层包裹住热延伸触发筒后吸收走热量，并将热量传递至更远的环境中，而热延伸触发筒复原进行下一次变式散热，从而显著提升变压器的散热效果。

（2）热延伸触发筒为中空结构，热延伸触发筒内设有多节热延伸棒，多节热延伸棒包括多个节点球，且相邻的节点球上下交错分布，节点球之间连接有横向热胀杆，节点球与热延伸触发筒之间连接有垂向热胀杆，且垂向热胀杆的延长线与其相邻一对横向热胀杆的延长线交点相交，基于横向热胀杆和垂向热胀杆的配合可以实现热延伸触发筒的高度延伸，然后带动形变换热层顶起进行形变，一方面有利于散热基片的直接散热和水分的蒸发，另一方面利用形变换热层对热延伸触发筒进行降温，实现循环动作。

（3）热延伸触发筒上开设有多个均匀分布的对接孔，且对接孔与磁导换热球相对应，对接孔内壁上镶嵌连接有磁铁环，通过对接孔和磁导换热球之间的配合，利用磁铁环吸附住磁导换热球进行紧密连接和接触导热。

（4）热延伸触发筒内填充有多个吸热换气球，且吸热换气球的粒径大于对接孔的孔径，磁铁环也可以吸附吸热换气球与磁导换热球接触，然后吸热换气球分解吸热并释放出气体对附近的热空气形成冲击置换，从而实现高效换热。

（5）吸热换气球采用泡腾崩解剂和磁粉混合制成，且混合比例为1:0.2-0.5，赋予吸热换气球两个性质，其一为磁性，可以被磁铁环所吸附准确进入对接孔，其二遇水分解的特点，不仅可以释放出大量气体，同时分解反应为吸热状态，可以进一步提高冷却效果。

（6）横向热胀杆采用遇热膨胀的硬性材料制成，垂向热胀杆采用遇热膨胀的柔性材料制成，由于横向热胀杆需要横向展开并推动热延伸触发筒进行延伸，因此其需要具备一定的强度，而横向热胀杆在横向展开时其连接的一对节点球会进行一定的位移，因此垂向热胀杆需要进行一定的形变来适应这段位移。

（7）磁导换热球包括一体连接的导热半球和磁性半球，导热半球和磁性半球上均开设有贯通孔，导水纤维管贯穿导热半球和磁性半球并延伸至贯通孔内，导热半球用来与散热基片上的扩面孔结合实现紧密接触，从而有利于对散热基片的导热。而磁性半球用来定位扩面孔内的磁吸薄层，导水纤维管则可以直接将水分引导至贯通孔处，从而蔓延至散热基片和形变换热层的接触面内进行吸热蒸发。

（8）导热半球上连接有多根环形阵列分布的导热丝，且导热丝延伸至形变换热层内，磁性半球上连接有与贯通孔连通的引气微管，且引气微管贯穿形变换热层并延伸至表面，导热丝起到辅助磁导换热球进行高效导热的作用，引气微管用来配合贯通孔引导吸热换气球分解时的气体泄漏，并对形变换热层附近的热空气进行冲击置换，改善换热环境，从而提高形变换热层对散热基片的换热效果。

（9）用水基球包括吸水壳和填充于吸水壳内的储水芯球，储水芯球内镶嵌连接有定压板，且定压板外侧壁与吸水壳连接，吸水壳可以吸收水分，可以为人为加水或者天然雨水，然后由储水芯球进行储存并在受压状态下释放出来用于冷却，定压板起到基础定形作用，且与热延伸触发筒配合可以实现良好的挤压作用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明变式散热单元正常状态下的剖视图；

图3为图2中A处的结构示意图；

图4为本发明用水基球的结构示意图；

图5为本发明磁导换热球的结构示意图；

图6为本发明热延伸触发筒部分的结构示意图；

图7为本发明变式散热单元形变状态下的剖视图。

图中标号说明：

1变压器本体、2变式散热片、21散热基片、22形变换热层、23热延伸触发筒、3用水基球、31吸水壳、32储水芯球、33定压板、4导水纤维管、5磁导换热球、51导热半球、52磁性半球、53贯通孔、6导热丝、7引气微管、8扩面孔、9节点球、10横向热胀杆、11垂向热胀杆、12对接孔、13磁铁环、14吸热换气球。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-2，一种变压器外层变式散热结构，包括变压器本体1，变压器本体1外端连接有多块均匀分布的变式散热片2，变式散热片2包括多个变式散热单元，变式散热单元包括散热基片21和两片形变换热层22，形变换热层22覆盖于散热基片21的两侧壁上，且散热基片21与变压器本体1连接，形变换热层22中心处镶嵌连接有用水基球3，散热基片21中心处镶嵌连接有热延伸触发筒23，且热延伸触发筒23两端分别与两侧的用水基球3连接。

散热基片21采用硬性导热材料制成，形变换热层22采用柔性导热材料制成，且厚度为2-3mm。

请参阅图3，散热基片21两侧壁上均开设有多个均匀分布的扩面孔8，扩面孔8内连接有磁吸薄层，扩面孔8内活动镶嵌有磁导换热球5，磁导换热球5之间连接有导水纤维管4，且临近用水基球3的磁导换热球5上的导水纤维管4与用水基球3连接。

导热半球51上连接有多根环形阵列分布的导热丝6，且导热丝6延伸至形变换热层22内，磁性半球52上连接有与贯通孔53连通的引气微管7，且引气微管7贯穿形变换热层22并延伸至表面，导热丝6起到辅助磁导换热球5进行高效导热的作用，引气微管7用来配合贯通孔53引导吸热换气球14分解时的气体泄漏，并对形变换热层22附近的热空气进行冲击置换，改善换热环境，从而提高形变换热层22对散热基片21的换热效果。

请参阅图4，用水基球3包括吸水壳31和填充于吸水壳31内的储水芯球32，储水芯球32内镶嵌连接有定压板33，且定压板33外侧壁与吸水壳31连接，吸水壳31可以吸收水分，可以为人为加水或者天然雨水，然后由储水芯球32进行储存并在受压状态下释放出来用于冷却，定压板33起到基础定形作用，且与热延伸触发筒23配合可以实现良好的挤压作用。

请参阅图5，磁导换热球5包括一体连接的导热半球51和磁性半球52，导热半球51和磁性半球52上均开设有贯通孔53，导水纤维管4贯穿导热半球51和磁性半球52并延伸至贯通孔53内，导热半球51用来与散热基片21上的扩面孔8结合实现紧密接触，从而有利于对散热基片21的导热。而磁性半球52用来定位扩面孔8内的磁吸薄层，导水纤维管4则可以直接将水分引导至贯通孔53处，从而蔓延至散热基片21和形变换热层22的接触面内进行吸热蒸发。

请参阅图6，热延伸触发筒23为中空结构，热延伸触发筒23内设有多节热延伸棒，多节热延伸棒包括多个节点球9，且相邻的节点球9上下交错分布，节点球9之间连接有横向热胀杆10，节点球9与热延伸触发筒23之间连接有垂向热胀杆11，且垂向热胀杆11的延长线与其相邻一对横向热胀杆10的延长线交点相交，基于横向热胀杆10和垂向热胀杆11的配合可以实现热延伸触发筒23的高度延伸，然后带动形变换热层22顶起进行形变，一方面有利于散热基片21的直接散热和水分的蒸发，另一方面利用形变换热层22对热延伸触发筒23进行降温，实现循环动作。

横向热胀杆10采用遇热膨胀的硬性材料制成，垂向热胀杆11采用遇热膨胀的柔性材料制成，由于横向热胀杆10需要横向展开并推动热延伸触发筒23进行延伸，因此其需要具备一定的强度，而横向热胀杆10在横向展开时其连接的一对节点球9会进行一定的位移，因此垂向热胀杆11需要进行一定的形变来适应这段位移。

热延伸触发筒23上开设有多个均匀分布的对接孔12，且对接孔12与磁导换热球5相对应，对接孔12内壁上镶嵌连接有磁铁环13，通过对接孔12和磁导换热球5之间的配合，利用磁铁环13吸附住磁导换热球5进行紧密连接和接触导热，热延伸触发筒23内填充有多个吸热换气球14，且吸热换气球14的粒径大于对接孔12的孔径，磁铁环13也可以吸附吸热换气球14与磁导换热球5接触，然后吸热换气球14分解吸热并释放出气体对附近的热空气形成冲击置换，从而实现高效换热，吸热换气球14采用泡腾崩解剂和磁粉混合制成，且混合比例为1:0.2-0.5，赋予吸热换气球14两个性质，其一为磁性，可以被磁铁环13所吸附准确进入对接孔12，其二遇水分解的特点，不仅可以释放出大量气体，同时分解反应为吸热状态，可以进一步提高冷却效果。

本发明可以实现在变压器本体1上创新性引入复合的变式散热片2，利用可形变的形变换热层22贴合于散热基片21上进行快速导热，并且将外置吸水的用水基球3作为冷源，散热基片21内置的热延伸触发筒23感应到热量后发生膨胀现象，一方面挤压用水基球3释放出水分，并基于导水纤维管4在形变换热层22内进行分布，然后通过磁导换热球5多点式向散热基片21和形变换热层22之间的接触面进行铺水，另一方面随着热延伸触发筒23膨胀动作的继续进行，请参阅图7，用水基球3也拉动形变换热层22形变呈类似于帐篷的形状，并与热延伸触发筒23进行二次配合，既可以将散热基片21外表面进行暴露，方便水分吸收散热基片21上的热量实现蒸发，同时形变换热层22包裹住热延伸触发筒23后吸收走热量，并将热量传递至更远的环境中，而热延伸触发筒23复原进行下一次变式散热，从而显著提升变压器的散热效果。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种变压器外层变式散热结构，包括变压器本体（1），所述变压器本体（1）外端连接有多块均匀分布的变式散热片（2），其特征在于：所述变式散热片（2）包括多个变式散热单元，所述变式散热单元包括散热基片（21）和两片形变换热层（22），所述形变换热层（22）覆盖于散热基片（21）的两侧壁上，且散热基片（21）与变压器本体（1）连接，所述形变换热层（22）中心处镶嵌连接有用水基球（3），所述散热基片（21）中心处镶嵌连接有热延伸触发筒（23），且热延伸触发筒（23）两端分别与两侧的用水基球（3）连接，所述散热基片（21）两侧壁上均开设有多个均匀分布的扩面孔（8），所述扩面孔（8）内连接有磁吸薄层，所述扩面孔（8）内活动镶嵌有磁导换热球（5），所述磁导换热球（5）之间连接有导水纤维管（4），且临近用水基球（3）的磁导换热球（5）上的导水纤维管（4）与用水基球（3）连接。

2.根据权利要求1所述的一种变压器外层变式散热结构，其特征在于：所述热延伸触发筒（23）为中空结构，所述热延伸触发筒（23）内设有多节热延伸棒，所述多节热延伸棒包括多个节点球（9），且相邻的节点球（9）上下交错分布，所述节点球（9）之间连接有横向热胀杆（10），所述节点球（9）与热延伸触发筒（23）之间连接有垂向热胀杆（11），且垂向热胀杆（11）的延长线与其相邻一对横向热胀杆（10）的延长线交点相交。

3.根据权利要求2所述的一种变压器外层变式散热结构，其特征在于：所述热延伸触发筒（23）上开设有多个均匀分布的对接孔（12），且对接孔（12）与磁导换热球（5）相对应，所述对接孔（12）内壁上镶嵌连接有磁铁环（13）。

4.根据权利要求1所述的一种变压器外层变式散热结构，其特征在于：所述热延伸触发筒（23）内填充有多个吸热换气球（14），且吸热换气球（14）的粒径大于对接孔（12）的孔径。

5.根据权利要求4所述的一种变压器外层变式散热结构，其特征在于：所述吸热换气球（14）采用泡腾崩解剂和磁粉混合制成，且混合比例为1:0.2-0.5。

6.根据权利要求2所述的一种变压器外层变式散热结构，其特征在于：所述横向热胀杆（10）采用遇热膨胀的硬性材料制成，所述垂向热胀杆（11）采用遇热膨胀的柔性材料制成。

7.根据权利要求1所述的一种变压器外层变式散热结构，其特征在于：所述磁导换热球（5）包括一体连接的导热半球（51）和磁性半球（52），所述导热半球（51）和磁性半球（52）上均开设有贯通孔（53），所述导水纤维管（4）贯穿导热半球（51）和磁性半球（52）并延伸至贯通孔（53）内。

8.根据权利要求1所述的一种变压器外层变式散热结构，其特征在于：所述导热半球（51）上连接有多根环形阵列分布的导热丝（6），且导热丝（6）延伸至形变换热层（22）内，所述磁性半球（52）上连接有与贯通孔（53）连通的引气微管（7），且引气微管（7）贯穿形变换热层（22）并延伸至表面。

9.根据权利要求1所述的一种变压器外层变式散热结构，其特征在于：所述用水基球（3）包括吸水壳（31）和填充于吸水壳（31）内的储水芯球（32），所述储水芯球（32）内镶嵌连接有定压板（33），且定压板（33）外侧壁与吸水壳（31）连接。

10.根据权利要求1所述的一种变压器外层变式散热结构，其特征在于：所述散热基片（21）采用硬性导热材料制成，所述形变换热层（22）采用柔性导热材料制成，且厚度为2-3mm。

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