CN207053380U - 一种新型水冷管路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及变流器功率单元的水冷管路，具体为一种新型水冷管路。一种新型水冷管路，包括柜内冷却管路和柜外冷却管路，其中柜内冷却管路包括进水管组件、出水管组件、分支管路、电阻水冷板、温度传感器、压力传感器、水泵、膨胀水箱和不锈钢管；柜外冷却管路包括柜外管路、截止阀、排气阀和流量计。本冷却装置解决了大功率变流器的功率器件和其它部分散热部件的散热问题，具有良好的冷却效果，确保了变流器的稳定工作，解决了以往冷却结构复杂的缺点。

Description

一种新型水冷管路

技术领域

本实用新型涉及变流器功率单元的水冷管路，具体为一种新型水冷管路。

背景技术

大功率机车变流器是机车交流电传动系统重要部件之一，对机车牵引电机起控制作用。变流器的输出主要通过功率模块来实现，功率模块中的功率器件IGBT的频繁导通和关断会产生大量的能量损耗，而这些损耗会以热的形式表现。为了使变流器持续稳定的工作，必须采用合适的方式对功率器件进行冷却。

目前变流器的冷却方式主要有自然冷却、风冷、水循环冷却、沸腾冷却等。对于机车大功率变流器的冷却，国内通常采用水循环冷却方式，即将功率单元用的水冷基板通过一定的管路与换热装置进行连接，通过冷却介质的循环将热量带到换热装置，再通过对换热装置的冷却达到一个热交换的目的。

图1所示为一种用于大功率机车变流器功率模块的水冷却装置，包括柜内冷却装置和柜外冷却装置。其中，柜内冷却装置包括：柜内管路、水泵、进水分配器、出水分配器、温度传感器、压力传感器、膨胀水箱以及连接件等；柜外冷却装置包括：柜外管路、截止阀、放气阀、流量计等，冷却装置通过柜外冷却管路和外部复合冷却塔（包括热交换器、风机等）相连。该种冷却装置存在的问题是：（1）管路设计较复杂，占用空间较大；（2）只针对变流器内的功率器件进行冷却，变流器内的其它发热部件只能采用自然风冷的方式进行冷却。

发明内容

本实用新型为了解决上述问题，提供了一种新型水冷管路。

本实用新型是采用如下的技术方案实现的：一种新型水冷管路，包括柜内冷却管路和柜外冷却管路，其中柜内冷却管路包括进水管组件、出水管组件、分支管路、电阻水冷板、温度传感器、压力传感器、水泵、膨胀水箱和不锈钢管；柜外冷却管路包括柜外管路、截止阀、排气阀和流量计，电阻水冷板安装在水泵出水口处，电阻水冷板上安装有需要散热的电阻，进水管组件与电阻水冷板的出水口进行连接，进水管组件通过各分支管路与功率器件水冷基板的进水端快速接头相连接，功率器件水冷基板的出水端快速接头与出水管组件的各分支管路相连，出水管组件与柜外管路的一端管接头相连，柜外管路的另一端管接头与水泵的进水口连接，水泵的进水口上还安装有注液接头，柜外管路的对外接口与机车上的热交换装置进行连接，形成整个冷却液的流通通道，进水管组件和出水管组件分别通过不锈钢管和位于管路最高点的膨胀水箱进行连接，可以将管路中的气泡排出到膨胀水箱中，再通过膨胀水箱的调压功能排出管路系统外，膨胀水箱通过橡胶管和水泵连接，进水管组件配有温度传感器和压力传感器,柜外管路配有流量计和截止阀，可以对冷却液的流量进行测量，方便维修和维护，排气阀安装在柜外管路的进出水管路的最高点，用来排出管路中可能存在的气体。

上述的一种新型水冷管路，膨胀水箱还设置有溢水管。

柜内冷却管路集成度高，结构简单，安装方便。变流器的进水管通过柜外管路连接到水泵的进水口，借助水泵的动力使冷却液通过出水口，经过电阻水冷板流向进水管组件，电阻水冷板上安装有需要散热的电阻，通过冷却液的循环，将电阻产生的热量传递给冷却液，起到为电阻散热的作用，由电阻水冷板流出的冷却液经过各个分支管路进入到功率模块的水冷基板中。通过冷却液吸热将功率原件产生的热量带走，冷却液再经过分支管路进入出水管组件。出水管组件直接连接至柜外管路，与机车上的热交换装置进行连接。

进水管组件中安装有温度传感器和压力传感器，可对冷却液的压力和温度进行实时测量，同时柜外管路上也安装有流量计，对冷却装置的流量进行检测。膨胀水箱位于冷却管路的最高点，进水管组件和出水管组件分别通过一根细的不锈钢管和膨胀水箱进行连接，可以排除冷却液在循环时所产生的气泡；水泵前端的进水管上安装有注液接头，利用注液接头可以对整个冷却装置进行冷却液的注入或补充，液面位置可通过膨胀水箱的液位仪进行显示。

本冷却装置解决了大功率变流器的功率器件和其它部分散热部件的散热问题，具有良好的冷却效果，确保了变流器的稳定工作，解决了以往冷却结构复杂的缺点，本冷却系统主要的创新性和先进性如下：

（1）该冷却装置不仅解决了变流器中功率器件的散热问题，同时解决了其它电器部件的散热问题；

（2）本机车变流器用冷却装置的进水和出水管路采用主管路和分支管路配合的集成设计方式，管路与水泵之间的连接直接采用法兰连接方式，省去了水分配器的繁琐结构的设计计算，也节省了空间；

（3）通过计算分析，将主管路汇流后的进出水管口设计在管路一端，结构简洁美观，组装工艺性强，避免了汇流管在管路中间带来的空间要求及组装固定过程复杂等问题。

附图说明

图1为现有的变流器功率模块的水冷却装置示意图。

图2为本实用新型的结构示意图。

图中：1-水泵；2-电阻水冷板；3-进水管路组件；4-出水管路组件；5-膨胀水箱；6-不锈钢管；7-温度传感器；8-压力传感器；9-注液接头；10-柜外管路；11-流量计；12-截止阀；13-排气阀；14-分支管路；15-溢水管；16-橡胶管。

具体实施方式

本方案的冷却管路分为柜内冷却管路和柜外冷却管路。柜内冷却管路以水泵1为中心进行安装，电阻水冷板2安装在水泵1出水口处，电阻水冷板上安装有需要散热的电阻，进水管组件3与电阻水冷板2的出口进行连接，进水管组件3通过分支管路14与功率器件水冷基板的进水端快速接头相连接，功率器件水冷基板的出水端快速接头与出水管组件4的分支管路14相连，出水管组件4与柜外管路10的一端管接头相连，柜外管路10的另一端管接头与水泵1的进水口相连接，柜外管路10的对外接口与机车上的热交换装置进行连接，形成整个冷却液的流通通道。膨胀水箱5安装在整个管路的最高点，用以显示冷却液水位、吸收液体容量的变化和排压、排气的功能，进水管组件3和出水管组件4分别通过不锈钢管6和膨胀水箱5进行连接，可以将管路中的气泡排出到膨胀水箱5中，再通过膨胀水箱5的调压功能排出管路系统外。

柜外管路10配有流量计11和截止阀12，可以对冷却液的流量进行测量，方便维修和维护。排气阀13安装在柜外管路10的进出水管路的最高点，用来排出管路中可能存在的气体。进水管组件3配有温度传感器7和压力传感器8。

Claims (2)

1.一种新型水冷管路，其特征在于包括柜内冷却管路和柜外冷却管路，其中柜内冷却管路包括进水管组件（3）、出水管组件（4）、分支管路（14）、电阻水冷板（2）、温度传感器（7）、压力传感器（8）、水泵（1）、膨胀水箱（5）和不锈钢管（6）；柜外冷却管路包括柜外管路（10）、截止阀（12）、排气阀（13）和流量计（11），电阻水冷板（2）安装在水泵（1）出水口处，电阻水冷板（2）上安装有需要散热的电阻，进水管组件（3）与电阻水冷板（2）的出水口进行连接，进水管组件（3）通过各分支管路（14）与功率器件水冷基板的进水端快速接头相连接，功率器件水冷基板的出水端快速接头与出水管组件（4）的各分支管路（14）相连，出水管组件（4）与柜外管路（10）的一端管接头相连，柜外管路（10）的另一端管接头与水泵（1）的进水口连接，水泵（1）的进水口上还安装有注液接头，柜外管路（10）的对外接口与机车上的热交换装置进行连接，进水管组件（3）和出水管组件（4）分别通过不锈钢管（6）和膨胀水箱（5）进行连接，膨胀水箱（5）通过橡胶管（16）和水泵（1）连接，进水管组件（3）配有温度传感器（7）和压力传感器（8）,柜外管路（10）配有流量计（11）和截止阀（12），排气阀（13）安装在柜外管路（10）的进出水管路的最高点。

2.根据权利要求1所述的一种新型水冷管路，其特征在于膨胀水箱（5）上还设置有溢水管（15）。