CN114843081A - 集成式牵引变压器总成 - Google Patents

Abstract

本申请涉及轨道交通和电气领域，并公开了一种集成式牵引变压器总成，包括牵引变压器本体、管路组件和冷却器，所述牵引变压器本体包括油箱，所述冷却器固连所述油箱的侧部，所述冷却器和所述油箱通过所述管路组件连通，所述管路组件设有用于驱动冷却油循环的油泵。本申请所提供的集成式牵引变压器总成实现一体化设计，体积显著减少，便于安装至轨道交通车辆底部，利用走行风和冷却器对牵引变压器本体进行冷却。

Description

集成式牵引变压器总成

技术领域

本申请涉及轨道交通及电气领域，特别涉及一种集成式牵引变压器总成。

背景技术

轨道交通车辆牵引变压器安装在列车上，将接触网25kV的高压电转换成牵引系统和辅助系统所需的各种低压电，是一种特殊电压等级的电力变压器，需满足牵引负荷变化剧烈的要求，同时需抑制谐波电流和限制短路电流，从而保证列车电传动系统的安全、稳定和可靠运行，是轨道车辆的动力源，是牵引系统的核心、关键部件。

现有轨道交通车辆牵引变压器通常采用冷却风机强迫通风的冷却方式。这种变压器的噪声较大、效率较低、风机需消耗驱动功率，检修维护工作较多、列车需设置专门的保护装置和控制逻辑，以监测冷却风机在列车运行时是否正常工作。而且，此类牵引变压器占据较大的体积/空间，安装位置受到很大的限制。

发明内容

本申请的目的是提供一种集成式牵引变压器总成，该集成式牵引变压器总成实现一体化设计，体积显著减少，便于安装至轨道交通车辆底部，利用走行风和冷却器对牵引变压器本体进行冷却。

为实现上述目的，本申请提供一种集成式牵引变压器总成，包括牵引变压器本体、管路组件和冷却器，牵引变压器本体包括油箱，冷却器固连油箱的侧部，冷却器和油箱通过管路组件连通，管路组件设有用于驱动冷却油循环的油泵。

在一些实施例中，牵引变压器本体设有固连油箱并向油箱外侧延伸的第一筋板，冷却器安装于第一筋板。

在一些实施例中，冷却器设置两组并对称设于油箱的两侧，还包括储油柜、高压出线和低压出线，高压出线和低压出线均设置在与冷却器所在侧面相邻的同一侧面。

在一些实施例中，冷却器设置于与行进方向相平行方向的一侧，还包括储油柜、高压出线、低压出线，储油柜、高压出线、低压出线中的至少一者设于油箱背离冷却器的一侧。

在一些实施例中，冷却器包括冷却管组、基板和油盒组件，冷却管组包括多排以预设间隙弯折呈圆弧状的冷却管本体，冷却管组通过基板固定并连通油盒组件。

在一些实施例中，两组冷却器通过管路组件串接设置，管路组件包括依次连通的第一管路、第二管路、第三管路、内置油道、第四管路和第五管路，内置油道位于牵引变压器本体的内部，第一管路和油箱的上部连接，油泵用于将油箱上部的热油通过第一管路抽出，并经过第二管路送至位于油箱一侧的冷却器，冷却器初次冷却后的油依次通过第三管路、内置油道和第四管路后，进入位于油箱另一侧的冷却器中，以使再次冷却后的油通过第五管路流入油箱，实现变压器油的冷却。

在一些实施例中，任意相邻冷却管本体之间的间隙沿内周至外周渐缩，还包括设于内周的冷却管本体的中央、连接基板并用于扰流的方管。

在一些实施例中，油盒组件包括第一油盒、第二油盒和第三油盒，冷却管组包括设于前端且连通第一油盒和第二油盒的第一冷却管组，以及设于后端并连通第二油盒和第三油盒的第二冷却管组，且第一冷却管组和第二冷却管组之间的间隙大于第一冷却管组或第二冷却管组相较于冷却管本体之间的间隙；管路组件向冷却器送油的一端连通至第一油盒，管路组件用于抽取冷却器内冷却油的一端连通至第三油盒。

在一些实施例中，还包括固连于油箱两侧的第二筋板，第二筋板连接有第一纵梁，第一纵梁焊接销轴，以使牵引变压器本体通过第一纵梁和销轴安装于轨道交通底部的第二纵梁。

在一些实施例中，第二筋板朝向油箱一侧凹设。

本申请所提供的集成式牵引变压器总成通过在牵引变压器本体的两侧设置冷却器，利用油泵和管路组件将牵引变压器本体的油箱的热冷却油泵送至冷却器循环冷却，充分利用走行风对冷却器内的热冷却油换热，而冷却器安装连接在油箱的侧部，极大的简化了变压器冷却系统的布设，降低了集成式牵引变压器总成的体积，便于安装至轨道交通车辆底部。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请一种实施例所提供的集成式牵引变压器总成的安装示意图；

图2为图1的前视图；

图3为图1的后视图；

图4为第一筋板的示意图；

图5为第二筋板的示意图；

图6为油箱的截面示意图；

图7为本申请实施例所提供冷却器的一个角度的装配图；

图8为本申请实施例所提供冷却器的另一个角度的装配图；

图9为图7的俯视图；

图10为防护罩的示意图；

图11为冷却管本体的内部示意图；

图12为本申请又一种实施例所提供的集成式牵引变压器总成的安装示意图。

其中：

01-变压器器身、1-牵引变压器本体、2-第一管路、3-油泵、4-第二管路、5-第一筋板、6-第二筋板、7-前端设备、8-第三管路、9-高压出线、10-低压出线、11-第四管路、12-销轴、13-第二纵梁、14-第一纵梁、15-第五管路、16-后端设备、17-散热片、18-内置油道、19-车辆底部限界、20-冷却器、21-减振垫、22-油箱、23-绕组、24-储油柜、25-挡块、26-防护罩、27-冷却管组、271-第一冷却管组、272-第二冷却管组、28-冷却管本体、281-加强筋、29-方管、30-加强板、31-基板、32-第一油盒、33-第二油盒、34-第三油盒。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

本申请提供一种集成式牵引变压器总成，将冷却器20集成于牵引变压器本体1的侧部，同时可利用油泵3和管路组件实现冷却油在牵引变压器本体1和冷却器20之间循环，对牵引变压器本体1进行冷却。上述设置显著降低了集成式牵引变压器总成的体积，便于将集成式牵引变压器总成安装在轨道交通的车辆底部并和前端设备7及后端设备16保持设定距离，利用车底复杂的流场和走行风对集成式牵引变压器总成进行冷却，降低运维成本。

在本申请所提供的一种实施例中，参考图1至图5，图1中的箭头方向为行车方向，牵引变压器本体1包括绕组23、油箱22、高压出线9和低压出线10等。油箱22左右相对的两个侧面向外侧延伸设置第一筋板5，每一侧的第一筋板5具体设置两组，油箱22单侧的两组第一筋板5分别位于油箱22的前端和后端，第一筋板5的下端设置接近矩形，第一筋板5远离油箱22一侧竖直开设一排安装孔，冷却器20通过安装孔与第一筋板5连接固定。第一筋板5的下方开设供油管组件穿设固定的孔位。

牵引变压器本体1的油箱22外侧还设置一对第二筋板6，第二筋板6朝向油箱22凹设，从而尽量避让冷却器20，用以增加冷却器20的换热面积。第二筋板6远离油箱22的末端固定连接第一纵梁14，第一纵梁14的外侧垂直连接销轴12，以便在车辆底部限界19范围内沿行车方向设置的第二纵梁13，借助第二纵梁13、销轴12、第一纵梁14和第二筋板6将集成式牵引变压器总成安装在车辆底部。销轴12可通过减振垫21与第二纵梁13连接，隔离变压器运行时因铁心磁致伸缩引起的振动。针对车辆底部限界19，车辆底部限界19用来连接在车厢的底部，车辆底部限界19的顶部宽，底部窄，两侧面自上下向车厢中央倾斜延伸，两侧面设置为弧形，充分与冷却器20贴合适配，方便经过隧道的同时，均衡侧部气流，减少行车侧部阻力，提高冷却器20的冷却效率。

本实施例中，高压出线9和低压出线10均设置在与冷却器20所在侧面相邻的同一侧面，也即如图1所示与冷却器20安装侧面相邻的一侧，减小牵引变压器本体1行车方向的尺寸；储油柜24可以设置在油箱22的顶部，还可以根据实际需要设置在其他位置，本文对此不作限制。储油柜24和油箱22之间有内部通过管道联通，当变压器内部温度升高时，油箱22内的油体积膨胀流至储油柜24，当变压器内部温度降低时，油箱22内的油体积缩小，储油柜24内的油流入至油箱22进行补偿。在具体实施时，高压出线9和低压出线10两者和储油柜24还可参照图12分设在油箱22与冷却器20所在侧面相邻的一对侧面。油箱22通过管路组件及油泵3连接冷却器20，热冷却油经油泵3从油箱22抽出，送至冷却器20冷却后输回油箱22中。

在一实施例中，牵引变压器本体1也即油箱22的底部设置多排散热片17，散热片17贯穿整个油箱22底部，增加底部散热面积。散热片17等间距设置。集成式牵引变压器总成安装于轨道交通车辆的底部时，每排散热片17均与行车方向平行，减少走行风通过的阻力。散热片17的底部不超过车辆底部限界19，充分利用车辆底部高流速走行风进行散热，增加变压器的散热能力。

当然，在具体实施时，散热片17还可采用非等间距设置，散热片17可直接焊接在油箱22底部，也可先焊接于一块散热板上再与油箱22底部连接，本申请对此不作限制。

在上述实施例中，以两组冷却器20分别固接在油箱22两侧为例，管路组件包括第一管路2、第二管路4、第三管路8、第四管路11、第五管路15和内置油道18，第一管路2与油箱22上部连接，油泵3将变压器油箱22上部的热油通过第一管路2抽出，经过第二管路4送至位于油箱22一侧的冷却器20，位于油箱22一侧的冷却器20初次冷却后的油依次通过第三管路8、内置油道18、第四管路11后进入油箱22另一侧的冷却器20，位于油箱22另一侧的冷却器20再次冷却后的油通过第五管路15流入油箱22，实现变压器油的冷却。

也即第一管路2、油泵3、第二管路4、油箱22一侧的冷却器20、第三管路8、内置油道18、第四管路11、油箱22另一侧的冷却器20、第五管路15共同组成了串联油路，同时采用内置油道18，简化了油路的布置，缩小了集成式牵引变压器总成沿行车方向尺寸，节省车下设备安装空间；与此同时，采用内置油道18的设置方式，简化了油路的布置，缩小了冷却系统和变压器的行车方向尺寸，降低了变压器整体重量，节省车下设备安装空间。

除此之外，内置油道18还可被外置管路代替，在油箱22的外侧设置外置管路，外置管路的两端分别连通第三管路8和第四管路11，从而实现油路的连通。

请参见附图6，内置油道18设置在油箱22的内部，油箱22和变压器器身01紧邻设置，内置油道18的断面设置呈三角形，内置油道18与行车方向垂直，贯穿整个变压器内部。因变压器绕组为圆形，与油箱22在角落处存在相对较大空间，内置油道18充分利用了该角落处的空间，避免了在油箱22外部设置单独油管占用额外空间，有利于变压器的小型化、轻量化及简洁设计。当然，内置油道18断面还可设置呈其他适形形状，本文将不再展开。

进一步地，两个冷却器20的外形均可设置为圆弧形，两者与车辆底部限界19适形，同时，两个冷却器20分别紧邻底部限界19的两侧，这样能够充分利用车体空间，避免两个冷却器20占用过多的空间，同时提升两个冷却器20的散热效果。

在一实施例中，冷却器20还可设置一组，一组冷却器20通过第一筋板5设置在与油箱22行进方向相平行的方向一侧，高压出线9、低压出线10及储油柜24三者中的至少一者如低压出线10设置在油箱22的冷却器20所在侧面的对侧，对应地，高压出线9和储油柜24则可分设在油箱22冷却器20所在侧面的相邻侧面。

参阅图7至图11，本申请一种实施例所提供的集成式牵引变压器总成，其冷却器20主要包括冷却管组27、基板31和油盒组件，冷却管组27固定于基板31并通过基板31和油盒组件连通。本实施例中，油盒组件包括第一油盒32、第二油盒33和第三油盒34，也即具有三个腔体。冷却管组27包括多排以预设间隙弯折呈圆弧状的冷却管本体28，每排的冷却管本体28共面设置，且每排的冷却管本体28所在平面与行车方向垂直，使得冷却管组27形成了多个与行车方向平行的通道，有利于走行风从通道中通过；当然，在具体实施时，每排的冷却管本体28也可错开布置，不在一个平面内，本申请对此不作限制。

冷却管本体28之间设有多个加强板30，多个加强板30与行车方向平行、且朝垂直行车方向排列，这样即可增加冷却管组27的整体强度，防止运行过程中产生较大振动。

根据与不同油盒的连接，冷却管组27则又包括位于行车方向前端、由若干冷却管本体28构成的第一冷却管组271以及位于行车方向后端、由若干冷却管本体28构成的第二冷却管组272。第一冷却管组271和第二冷却管组272之间的间隙大于第一冷却管组271或第二冷却管组272冷却管本体28的间隙，减小走行风进入第二冷却管组272的风阻；当然，在具体实施时，第一冷却管组231和第二冷却管组232之间的间隙还可等于第一冷却管组231或第二冷却管组232冷却管本体24的间隙，本申请对此不作限制。其中，管路组件将热冷却油从油箱22输送至第一油盒32，第一油盒32通过外周的第一冷却管组271将输送至第二油盒33，在第二油盒33均匀混合后经第二冷却管组272流入第三油盒34，从第三油盒34和管路组件输向另一冷却器20。

冷却管本体28可采用圆管、扁管和椭圆管等，此处不作限制。冷却管本体28之间的间隙沿内周向外周逐渐减小，也即内周的冷却管本体28在排与排之间间隙更大，实现列车行走时，在冷却管组27中间进行冷却器20内部热空气与外部冷空气的充分交换混合，有利于提升后端冷却管路组的冷却功率。当然，在具体实施时，冷却管本体28还可等间距设置，本申请对此不作限制。

在一实施例中，冷却管组27的中央也即最内周的冷却管本体28还设置连接基板31的方管29，对中间走行风进行扰流，增加冷却管组27的传热效果，增加冷却功率。冷却器20的外部设有格栅状的防护罩26，防止车下石子等异物对冷却器20的打击，保护罩的四周有折边，折边上开有孔，螺栓穿过折边上的孔将防护罩26与基板31相连。防护罩26在走行风入口和出口的格栅筋较细，筋的截面小，筋沿行车方向的尺寸较长，在减小走行风阻力的同时，增加格栅的强度；同时防护罩26底部靠近地面处的格栅筋更为密集，格栅筋间的间距沿向上的方向增大，也即防护罩26的下方的格栅孔尺寸较小，以增加防护作用，上方的格栅孔尺寸较大，减小走行风进入冷却器20的阻力；兼顾对冷却器20防护效果和减小风阻。

在两侧的冷却器20的上方处设置挡块25，补偿冷却器20与车辆底部限界19之间的空隙，防止冷却器20内部的风进入该空隙处，增加进入冷却器20内部的风量，同时增加散热面积。冷却管本体28内还如图11所示设置加强筋281，利用加强筋281对油流进行扰动，增加传热效果，同时还可增加油侧的散热面积，提升散热功率，有利于变压器和冷却器20的小型化和轻量化设计。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本申请所提供的集成式牵引变压器总成进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种集成式牵引变压器总成，其特征在于，包括牵引变压器本体、管路组件和冷却器，所述牵引变压器本体包括油箱，所述冷却器固连所述油箱的侧部，所述冷却器和所述油箱通过所述管路组件连通，所述管路组件设有用于驱动冷却油循环的油泵。

2.根据权利要求1所述的集成式牵引变压器总成，其特征在于，所述牵引变压器本体设有固连所述油箱并向所述油箱外侧延伸的第一筋板，所述冷却器安装于所述第一筋板。

3.根据权利要求2所述的集成式牵引变压器总成，其特征在于，所述冷却器设置两组并对称设于所述油箱的两侧，还包括储油柜、高压出线和低压出线，所述高压出线和所述低压出线均设置在与所述冷却器所在侧面相邻的同一侧面。

4.根据权利要求2所述的集成式牵引变压器总成，其特征在于，所述冷却器设置于与行进方向相平行方向的一侧，还包括储油柜、高压出线、低压出线，所述储油柜、所述高压出线、所述低压出线中的至少一者设于所述油箱背离所述冷却器的一侧。

5.根据权利要求2-4任一项所述的集成式牵引变压器总成，其特征在于，所述冷却器包括冷却管组、基板和油盒组件，所述冷却管组包括多排以预设间隙弯折呈圆弧状的冷却管本体，所述冷却管组通过所述基板固定并连通所述油盒组件。

6.根据权利要求3所述的集成式牵引变压器总成，其特征在于，两组所述冷却器通过所述管路组件串接设置，所述管路组件包括依次连通的第一管路、第二管路、第三管路、内置油道、第四管路和第五管路，所述内置油道位于所述牵引变压器本体的内部，所述第一管路和所述油箱的上部连接，所述油泵用于将所述油箱上部的热油通过所述第一管路抽出，并经过所述第二管路送至位于所述油箱一侧的所述冷却器，所述冷却器初次冷却后的油依次通过所述第三管路、所述内置油道和所述第四管路后，进入位于所述油箱另一侧的所述冷却器中，以使再次冷却后的油通过所述第五管路流入所述油箱，实现油的冷却。

7.根据权利要求5所述的集成式牵引变压器总成，其特征在于，任意相邻所述冷却管本体之间的间隙沿内周至外周渐缩，还包括设于内周的所述冷却管本体的中央、连接所述基板并用于扰流的方管。

8.根据权利要求5所述的集成式牵引变压器总成，其特征在于，所述油盒组件包括第一油盒、第二油盒和第三油盒，所述冷却管组包括设于前端且连通所述第一油盒和所述第二油盒的第一冷却管组，以及设于后端并连通所述第二油盒和所述第三油盒的第二冷却管组，且所述第一冷却管组和所述第二冷却管组之间的间隙大于所述第一冷却管组或所述第二冷却管组相较于所述冷却管本体之间的间隙；所述管路组件向所述冷却器送油的一端连通至所述第一油盒，所述管路组件用于抽取所述冷却器内冷却油的一端连通至所述第三油盒。

9.根据权利要求1所述的集成式牵引变压器总成，其特征在于，还包括固连于所述油箱两侧的第二筋板，所述第二筋板连接有第一纵梁，所述第一纵梁焊接销轴，以使所述牵引变压器本体通过所述第一纵梁和所述销轴安装于轨道交通底部的第二纵梁。

10.根据权利要求9所述的集成式牵引变压器总成，其特征在于，所述第二筋板朝向所述油箱一侧凹设。

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