CN202473518U - 水冷式电抗器 - Google Patents

Abstract

水冷式电抗器，包括铁心和设置在所述铁芯外面的导电线圈；其特征在于：还包括地设置在所述导电线圈的内侧或所述导电线圈的外侧的冷却水管，所述冷却水管上设置有进入口和出水口，所述冷却水管与所述导电线圈之间封装热传导介质材料。这样不仅克服了现有空心铜管式冷却方式制造成本高也容易出故障的问题，也克服了现有板式冷却方式换热不均匀的问题。由于本实用新型技术方案具有上述特点和优点，为此可以应用到电抗器、变压器等电力设备中。

Description

水冷式电抗器

技术领域

本发明涉及电抗器或变压器，特别涉及其采用的水冷结构。

背景技术

随着电力技术的快速发展，以及当前电力设备对高性能、高可靠性电气系统要求的不断提高，由于电力系统容量和开关频率的持续增加，电抗器等配电器件的损耗也不可避免地上升，而电抗器的母系统——变频器正向大容量控制、高可靠性、小型化发展，因此，如何在不明显地增加电抗器体积的同时，降低电抗器的温升，使温度不再成为电抗器适应变频器发展的瓶颈，即电抗器的散热问题已成为电抗器的重点研究方向。

水冷电抗器的冷却方案是利用变频器自带的工业用水冷却系统，在电抗器中加入水冷散热系统，使电抗器的损耗发热经水冷散热器传递进入变频器的散热系统，从而保证电抗器的温升在允许的范围之内。

水冷散热器直接作用于发热源，是整个散热方案成败的关键。传统的水冷电抗器有两种散热方式，其中一种如200920050170.5所披露的技术方案，是电抗器的绕组采用空心铜管绕制，空心铜管本身产生的铜损耗热量通过其本身管内的冷却水介质将热量导出，可称之为传统空心铜管式水冷电抗器；另外一种如ZL200920310634.1所披露的技术方案，是电抗器绕组中或在铁芯表面设置水冷散热板，绕组或铁芯产生的热量通过散热板导热后由水介质将热量导出，称之为板式水冷电抗器。但这两种电水冷电抗器都存在着其致命的缺点，空心铜管式水冷电抗器在导电的铜管内流通水介质，致使水电不分离，存在很大的安全隐患，并且其制作工艺复杂，铜管需要特殊定制，不利于批量生产。板式水冷电抗器虽然实现了水电分离，但对水冷板的质量要求极为严格，如果水冷板的质量存在问题，产生漏水现在，不但电抗器将无法工作、无法修理，也会影响整个系统；由于对水冷板要求严格，也导致其价格高，在激烈的市场竞争中没有优势。基于以上所述，本文提出一种实用新型水冷电抗器，能够避免上述两种水冷电抗器的缺点。

发明内容

针对以上所述的两种传统水冷电抗器的不足，本发明提出了一种结构简单、工艺简易、水电分离、安全性高、成本低的水冷式电抗器。

本发明采用以下的技术方案：水冷式电抗器，包括铁心和设置在所述铁芯外面的导电线圈；其特征在于：还包括均匀地设置在所述导电线圈的内侧或所述导电线圈的外侧的冷却水管，所述冷却水管上设置有进入口和出水口；所述冷却水管与所述导电线圈之间设置热传导介质材料。

所述导电线圈是设置在所述铁芯外面并在通电的情况下产生磁场的电气元件组，一般由多股导线缠绕而成为一组导电线圈。

所述冷却水管，是一种管状物体，其横截面可以是圆形，还可以是方形，管内能够流通冷却液体，其材料耐高温、机械强度高、密封性好、导热性能好。其中圆形管的水阻力小并且制造成本低，容易装配，而方形管的制造成本稍高、水阻大但吸热面积大。

所述冷却水管均匀设置在所述导电线圈的侧边(内侧边或外侧边)，是指所述冷却水管以大致相同的间距排列在所述导电线圈的侧边，这样至少可以均匀地吸收所述导电线圈产生的热量，避免所述导电线圈局部温度不均匀的问题，而且加工和装配也非常便利。

所述冷却水管与所述导电线圈之间设置热传导介质材料，是指所述冷却水管借助热传导介质材料为传热介质和连接用桥梁形成与所述导电线圈之间的固定连接和热传导连接。其中当所述冷却水管为非金属管并且紧贴在所述导电线圈的侧边时，热传导介质材料设置在所述冷却水管与所述导电线圈之间的非接触部位；当所述冷却水管为金属管并且与所述导电线圈的侧边之间具有一定的间隙空间时，热传导介质材料至少设置在所述冷却水管与所述导电线圈之间的间隙空间内。所述热传导介质材料不仅可以固定所述冷却水管并可以增强其结构强度而且防止所述冷却水管爆裂时对所述导电线圈造成影响。

所述热传导介质材料，是一种具有绝缘耐热性能和热传导性能的材料如目前应用比较广泛的环氧树脂、高导热软性绝缘硅胶、绝缘导热硅酯等材料。所述热传导介质材料将二个以上的所述冷却水管、将所述冷却水管和所述导电线圈连接成一体，不仅增加所述导电线圈的机械性能；保护所述冷却水管免受外力碰撞而受损，还可以防止所述冷却水管出现漏水而影响线圈导体，起到很好的绝缘作用。尤其是采用环氧树脂材料时，可以采用真空浇注环氧树脂渗透到所述导电线圈与所述冷却水管之间，不仅导热性能很好，也能使所述导电线圈发出来的热量很好的传递到所述冷却水管，再经由冷却液体将热量带走。

进一步的技术方案还可以是，所述冷却水管的材质可以是类似铁氟龙等材料的非金属耐热型绝缘管，所述冷却水管可以直接接触紧贴所述导电线圈的内侧或所述导电线圈的外侧表面，热传导介质材料封装在所述冷却水管与所述导电线圈之间的非接触部位。

进一步的技术方案还可以是，所述冷却水管还可以是金属管如不锈钢管、铝管或铜管。所述冷却水管与所述导电线圈之间具有间隙并在所述间隙中填充有热传导介质材料。所述热传导介质材料不仅可以固定所述冷却水管并可以增强其结构强度而且可以将所述冷却水管与所述导电线圈予以绝缘隔离，防止水管爆裂时对所述导电线圈造成影响。

进一步的技术方案还可以是，所述冷却水管螺旋形环绕在所述导电线圈的内侧或所述导电线圈的外侧，也可以是所述冷却水管均匀平行地排列在每一组所述导电线圈的内侧或所述导电线圈的外侧。进一步的技术方案还可以是，相邻每圈(每根)所述冷却水管之间填充有热传导介质材料。

设置在每一组所述导电线圈的内侧或所述导电线圈的外侧的所述冷却水管可以采用串联或并联的方式与其它组的所述冷却水管联通，当然也可以独立设置自己的进水口和出水口。当三相绕组或其每一相绕组所包含的一个以上的所述导电线圈空间间距比较近时，也可以以部分相绕组或全部绕组所包含的一个以上的所述导电线圈为一个基本单元而将所述冷却水管设置在这个基本单元的内侧或外侧。

进一步的技术方案还可以是，为了保护所述冷却水管不受外力的冲击损坏，还可以是在所述冷却水管的外表面设置热传导介质材料，所述冷却水管的外表面设置的热传导介质材料与所述冷却水管之间填充的热传导介质材料连接为一体，还可以与所述导电线圈的外表面涂覆的热传导介质材料连接为一体。所述冷却水管的外表面，是指所述冷却水管的背向所述导电线圈的侧面。

与现有技术对比，不仅克服了现有空心铜管冷却方式制造成本高也容易出故障的问题，也克服了现有板式冷却方式换热不均匀的问题，具有如下优点：

1.管式材料本身的制造成本低而且容易制成与所述导电线圈适配的冷却系统；

2.所述冷却水管可以均匀排列在所述导电线圈的侧边位置从而可以使所述导电线圈的温度能够得到均匀降低；

3.利用热传导介质材料不仅可以提高所述冷却水管、所述导电线圈的结构强度和绝缘性能，而且可以将所述导电线圈的热量及时而可靠地传导给所述冷却水管，而且防止所述冷却水管爆裂时对所述导电线圈造成影响。

由于本发明技术方案具有上述特点和优点，为此可以应用到电抗器、变压器等电力设备中。

附图说明

图1是应用本发明技术方案的所述冷却水管沿铁芯和导电线圈延伸的方向设置在所述导电线圈的外侧的结构示意图；

图2是应用本发明技术方案的所述冷却水管沿铁芯和导电线圈延伸的方向设置在所述导电线圈的内侧的结构示意图；

图3是是应用本发明技术方案的所述冷却水管沿与铁芯和导电线圈延伸的方向相垂直的方向设置在所述导电线圈的外侧的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，进一步说明本实用新型的具体实施方式：

如图1和图3所示，水冷式电抗器，包括铁心1和设置在所述铁芯1外面的导电线圈2。所述导电线圈2是设置在所述铁芯1外面并在通电的情况下产生磁场的电气元件组，一般由多股导线缠绕而成为一组所述导电线圈2。在所述铁芯1与所述导电线圈2之间设置一层环氧树脂层5。

在所述导电线圈2的外侧以环绕的方式均匀地设置横截面呈圆形的冷却水管4，所述冷却水管4上设置有进水口及出水口(图中未画出)，所述冷却水管4与所述导电线圈2之间具有绝缘隔离间隙。其中图1所示的所述冷却水管4是沿所述铁芯1和所述导电线圈2上下延伸的方向设置在所述导电线圈的外侧的结构，而图3是所述冷却水管4沿所述铁芯1和所述导电线圈2上下延伸的方向相垂直的方向(即所述导电线圈2的电导线缠绕的方向)设置在所述导电线圈2的外侧的结构。

所述冷却水管4是一种管状物体，其横截面是圆形，当然也还可以是方形，其材料耐高温、机械强度高、密封性好、导热性能好。当在所述冷却水管4中流通冷却水时，可以将所述导电线圈2所生产的热量带走，从而使所述导电线圈2的工作温度比较低。所述冷却水管4可以是金属管也可以是非金属管。

在所述冷却水管4与所述导电线圈2之间的间隙、每层所述冷却水管4之间及所述冷却水管4外表面上封装(填充)环氧树脂层3，即所述环氧树脂层3完全包覆所述冷却水管4并将所述冷却水管4固定在所述导电线圈2的外侧。这样不仅提高了所述冷却水管4、所述导电线圈2的结构强度而且也可以利用所述环氧树脂层3均匀地传递所述导电线圈2所产生的热量。

如图2所示，与图1所示的结构不同的是，在所述导电线圈2的外表面设置一层环氧树脂层3从而保护所述导电线圈2。所述导电线圈2的内侧设置所述冷却水管4，并且所述冷却水管4以螺旋式均匀地设置在所述导电线圈2沿所述铁芯1上下延伸的方向上，并且每圈所述冷却水管4之间及所述冷却水管4与所述导电线圈2的内侧面之间的间隙空间内封装(填充)环氧树脂层5，即所述热传导介质材料层5完全包覆所述冷却水管4并将所述冷却水管4固定在所述导电线圈2的内侧。

根据上述方案，所述冷却水管4也可以同时设置在所述导电线圈2的内侧和外侧。

Claims (9)

1.一种水冷式电抗器，包括铁心和设置在所述铁芯外面的导电线圈；其特征在于：还包括均匀设置在所述导电线圈的内侧或所述导电线圈的外侧的冷却水管，所述冷却水管上设置有进入口和出水口；所述冷却水管与所述导电线圈之间设置热传导介质材料。

2.根据权利要求1所述的水冷式电抗器，其特征在于：所述冷却水管是非金属耐热型绝缘管，所述冷却水管紧贴在所述导电线圈的侧表面。

3.根据权利要求2所述的水冷式电抗器，其特征在于：热传导介质材料设置在所述冷却水管与所述导电线圈之间的非接触部位。

4.根据权利要求1所述的水冷式电抗器，其特征在于：所述冷却水管是金属管，所述冷却水管与所述导电线圈之间具有间隙并在所述间隙中填充有热传导介质材料。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的水冷式电抗器，其特征在于：所述冷却水管螺旋形环绕在所述导电线圈的内侧或所述导电线圈的外侧。

6.根据权利要求5所述的水冷式电抗器，其特征在于：相邻每圈所述冷却水管之间填充有热传导介质材料。

7.根据权利要求6所述的水冷式电抗器，其特征在于：所述冷却水管的外表面设置热传导介质材料，所述冷却水管的外表面设置的热传导介质材料与所述冷却水管之间填充的热传导介质材料连接为一体。

8.根据权利要求7所述的水冷式电抗器，其特征在于：所述冷却水管为圆管或方形管。

9.根据权利要求7所述的水冷式电抗器，其特征在于：所述热传导介质材料是耐温绝缘的环氧树脂、高导热软性绝缘硅胶或绝缘导热硅酯。

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