CN210200704U - 晶闸管换流阀用水冷散热器及其晶闸管换流阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种晶闸管换流阀用水冷散热器及其晶闸管换流阀，涉及电气工程领域，所述晶闸管换流阀用水冷散热器包括散热器本体，所述散热器本体具有散热表面；所述本体设置有：散热机构；下部水腔，所述下部水腔设置有进水口；上部水腔，所述上部水腔设置有出水口；其中，所述散热机构包括至少两排散热流道，每排所述散热流道均沿所述散热表面排列，每根所述散热流道均具有相对的第一端和第二端，所述第一端连通所述下部水腔，所述第二端连通所述上部水腔，其中，至少两排所述散热流道交错设置。本申请提供的水冷散热器内置的水道结构能有效减小散热器热阻、增大散热器的散热功率。

Description

晶闸管换流阀用水冷散热器及其晶闸管换流阀

技术领域

本实用新型涉及电气工程领域，具体涉及一种晶闸管换流阀用水冷散热器及其晶闸管换流阀。

背景技术

特高压直流输电具有输送距离远、输送容量大、损耗低的优势，是实现我国能源资源优化配置的重要途径之一。

随着特高压直流输电技术的不断成熟和完善，电压、电流等级、输送容量又达到了新的高度，电流提升幅度较大，对直流输电核心设备换流阀提出了更高的要求。作为换流阀核心部件的水冷散热器，如何能更有效的将晶闸管产生的损耗带走成为其中一个核心问题。

现有技术中，由于受散热器本体尺寸的限制，散热器的散热效率和热阻几乎达到极限，为了进一步提升散热器的冷却性能，非常有必要设计一种新的水冷散热器及其晶闸管换流阀。

实用新型内容

为实现上述目的，本申请提供了一种晶闸管换流阀用水冷散热器及其晶闸管换流阀，其内置的水道结构能够有效减小散热器热阻值，提高水冷散热器的散热效率以及换流阀的可靠性。提供的技术方案如下所述：

一种晶闸管换流阀用水冷散热器，包括散热器本体，所述散热器本体具有散热表面；所述本体设置有：散热机构；下部水腔，所述下部水腔设置有进水口；上部水腔，所述上部水腔设置有出水口；

其中，所述散热机构包括至少两排散热流道，每排所述散热流道均沿所述散热表面排列，每根所述散热流道均具有相对的第一端和第二端，所述第一端连通所述下部水腔，所述第二端连通所述上部水腔，其中，至少两排所述散热流道交错设置。

作为一种优选的实施方式，所述散热流道具体为设置在所述本体内的贯通孔，所述贯通孔靠近所述散热表面。

作为一种优选的实施方式，所述散热表面包括：第一散热面和第二散热面；所述散热机构包括：第一散热机构和第二散热机构，所述第一散热机构和所述第二散热机构平行设置。

作为一种优选的实施方式，所述第一散热机构与所述第二散热机构呈对称结构。

作为一种优选的实施方式，所述散热流道设置有两排，位于相对靠近所述散热表面的一排散热流道形成外侧水道，位于相对远离所述散热表面的一排散热流道形成内侧水道；

其中，所述内侧水道与所述外侧水道中的散热流道交错设置，所述外侧水道中的散热流道均间隔预定间距沿所述散热表面排列，所述预定间距不大于所述内侧水道的外径。

作为一种优选的实施方式，所述进水口处进水流量为53L/min，所述内侧水道中的散热流道和所述外侧水道中的散热流道内径为4mm，所述散热流道的长度为163mm。

作为一种优选的实施方式，所述内侧水道中的散热流道间隔所述预定间距沿所述散热表面排列，所述预定间距为4mm，所述上部水腔和所述下部水腔的长度均为136mm，所述外侧水道中的散热流道具有17个，所述内侧水道中的散热流道具有16个。

作为一种优选的实施方式，所述本体的材质为铝。

作为一种优选的实施方式，所述本体上还设置有能贯穿所述本体的安装孔，所述安装孔具有多个，多个所述安装孔沿所述本体的高度方向纵向设置。

一种晶闸管换流阀，包括所述的水冷散热器。

有益效果：

本申请提供的一种晶闸管换流阀用水冷散热器及其晶闸管换流阀，在水冷散热器外部结构、接口连接不变的条件下，通过调整内置的水道结构，能提高散热器的散热效率，并有效减小散热器的热阻。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

图1为本申请实施方式中的水冷散热器内部管道结构图；

图2为本申请实施方式中的水冷散热器底面视图；

图3为本申请实施方式中的水冷散热器本体结构示意图。

附图标记说明：

1、外侧水道；2、内侧水道；3、上部水腔；4、下部水腔；5、散热器本体；6、安装孔。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本实用新型的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所限定的范围内。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1至图3，本申请实施方式提供了一种晶闸管换流阀用水冷散热器，包括散热器本体5，所述散热器本体5具有散热表面；所述本体5设置有：散热机构；下部水腔4，所述下部水腔4设置有进水口；上部水腔3，所述上部水腔3设置有出水口；其中，所述散热机构包括至少两排散热流道，每排所述散热流道均沿所述散热表面排列，每根所述散热流道均具有相对的第一端和第二端，所述第一端连通所述下部水腔4，所述第二端连通所述上部水腔3，其中，至少两排所述散热流道交错设置。

本申请提供的一种晶闸管换流阀用水冷散热器，在水冷散热器外部结构、接口连接不变的条件下，通过调整内置的水道结构，能提高散热器的散热效率，并有效减小散热器的热阻。

具体的，所述散热器本体5用于为晶闸管散热，其整体为实心结构，本体5通常采用导热性能较好的材质，在本实施例中，所述本体5的材料为铝。所述散热器本体5具有散热表面，在实际使用过程中，晶闸管通常需要紧贴本体5的散热表面，实现对流换热。晶闸管在与水冷散热器进行换热时，晶闸管与散热表面之间的热阻为散热器散出晶闸管热量能力的量度，该热阻通常被定义为散热器台面上规定点温度对冷却工质规定点温度之差与产生这两点温度差的耗散功率之比。

所述散热器本体5设置有散热机构、下部水腔4和上部水腔3，其中，所述下部水腔4设置有进水口，所述上部水腔3设置有出水口。所述散热机构包括至少两排散热流道，所述散热流道内流动有冷却工质。每排散热流道均沿散热表面排列，每根散热流道沿本体5的高度方向纵向设置。

具体的，所述本体5具有相对的顶端和底端，所述下部水腔4可以设置在所述本体5的底端，所述上部水腔3可以设置在所述本体5的顶端。每根散热流道具有相对的第一端和第二端，第一端连通下部水腔4，第二端连通上部水腔3，具体的，冷却工质按照预定流量由下部水腔4的进水口进入，从散热流道的第一端进入管体，再经散热流道的第二端汇聚到上部水腔3，最终由出水口排出。所述散热流道至少有两排，其具有排数本申请不作限定，其中，至少两排散热流道交错设置。

在本实施方式中，所述散热流道具体为设置在所述本体5内的贯通孔，所述贯通孔靠近所述散热表面。所述贯通孔自所述下部水腔4延伸至上部水腔3。所述贯通孔内流动有冷却介质，所述贯通孔靠近所述散热表面，从而能够为晶闸管散热。

进一步的，所述散热流道设置有两排，位于相对靠近所述散热表面的一排散热流道形成外侧水道1，位于相对远离所述散热表面的一排散热流道形成内侧水道2，所述内侧水道2与所述外侧水道1中的散热流道交错设置，所述外侧水道1中的散热流道均间隔预定间距沿所述散热表面排列，即多个所述贯通孔间隔预定间距沿所述本体设置，所述预定间距不大于所述内侧水道的外径。

通过内、外侧两排水道的设置，能增加散热器的散热能力。具体的，所述内侧水道2和所述外侧水道1中的散热流道内部均流动有冷却工质，所述内侧水道2中的散热流道与所述外侧水道1中的散热流道交错设置，相邻两根外侧水道1之间具有预定间距，所述预定间距不大于所述内侧水道2的外径。所述预定间距可以小于所述内侧水道2的外径，从而能够更进一步节约空间，在上部水腔3和下部水腔4尺寸固定的前提下能够增加内侧水道2的个数，从而增大冷却工质的流通总面积，增强散热器的散热能力。

在本实施方式中，所述散热表面包括：第一散热面和第二散热面，所述散热机构包括：第一散热机构和第二散热机构，所述第一散热机构和所述第二散热机构平行设置。在实际使用过程中，晶闸管紧贴水冷散热器本体5的两侧，即，第一散热面和第二散热面，实现对流换热。第一散热机构位于第一散热面的内侧，第二散热机构位于第二散热面的内侧，从而为晶闸管散热。优选的，所述第一散热机构与所述第二散热机构呈对称结构。

在一个实施方式中，所述进水口处进水流量为53L/min，所述内侧水道2的散热流道和所述外侧水道1的散热流道的内径为4mm，所述散热流道的长度为163mm。在下部水腔4进水口处冷却工质的注入流量不变的前提下，通过缩小管道的内径，能够增加管道内冷却工质的流速。

在一个实施方式中，所述内侧水道2中的散热流道间隔所述预定间距沿所述散热表面排列，所述预定间距为4mm，所述上部水腔3和所述下部水腔4的长度均为136mm，所述外侧水道1中的散热流道具有17个，所述内侧水道2中的散热流道具有16个。

在本实施例中，所述内侧水道1和所述外侧水道2中的散热流道均间隔所述预定间距沿所述散热表面排列。所述预定间距与所述散热流道的内径相等，所述外侧水道1中的散热流道具有17个，所述内侧水道2中的散热流道具有16个，能够增大散热器的散热效率，减小了散热表面与晶闸管之间的热阻。

在一个实施方式中，所述本体5上还设置有能贯穿所述本体5的安装孔6，所述安装孔6具有多个，多个所述安装孔6沿所述本体5的高度方向纵向设置。

所述安装孔6在本实施例中设置有六个，六个安装孔6位于同一竖直面上，且相邻安装孔6的间距相等。所述安装孔6用于安装棒电阻，第一散热机构和第二散热机构分别位于安装孔6的两侧。以图1和图3所示方向为例，上部水腔3位于安装孔6的上方，下部水腔4位于安装孔6的下方。

本申请还提供了一种晶闸管换流阀，所述晶闸管换流阀包括上述的水冷散热器。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本文引用的任何数字值都包括从下限值到上限值之间以一个单位递增的下值和上值的所有值，在任何下值和任何更高值之间存在至少两个单位的间隔即可。举例来说，如果阐述了一个部件的数量或过程变量(例如温度、压力、时间等)的值是从1到90，优选从20到80，更优选从30到70，则目的是为了说明该说明书中也明确地列举了诸如15到85、22到68、43到51、30到32等值。对于小于1的值，适当地认为一个单位是0.0001、0.001、0.01、0.1。这些仅仅是想要明确表达的示例，可以认为在最低值和最高值之间列举的数值的所有可能组合都是以类似方式在该说明书明确地阐述了的。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。

Claims (10)

1.一种晶闸管换流阀用水冷散热器，其特征在于，包括散热器本体，所述散热器本体具有散热表面；所述本体设置有：散热机构；下部水腔，所述下部水腔设置有进水口；上部水腔，所述上部水腔设置有出水口；

其中，所述散热机构包括至少两排散热流道，每排所述散热流道均沿所述散热表面排列，每根所述散热流道均具有相对的第一端和第二端，所述第一端连通所述下部水腔，所述第二端连通所述上部水腔，其中，至少两排所述散热流道交错设置。

2.如权利要求1所述的晶闸管换流阀用水冷散热器，其特征在于，所述散热流道具体为设置在所述本体内的贯通孔，所述贯通孔靠近所述散热表面。

3.如权利要求2所述的晶闸管换流阀用水冷散热器，其特征在于，所述散热表面包括：第一散热面和第二散热面；所述散热机构包括：第一散热机构和第二散热机构，所述第一散热机构和所述第二散热机构平行设置。

4.如权利要求3所述的晶闸管换流阀用水冷散热器，其特征在于，所述第一散热机构与所述第二散热机构呈对称结构。

5.如权利要求2所述的晶闸管换流阀用水冷散热器，其特征在于，所述散热流道设置有两排，位于相对靠近所述散热表面的一排散热流道形成外侧水道，位于相对远离所述散热表面的一排散热流道形成内侧水道；

其中，所述内侧水道与所述外侧水道中的散热流道交错设置，所述外侧水道中的散热流道间隔预定间距沿所述散热表面排列，所述预定间距不大于所述内侧水道的外径。

6.如权利要求5所述的晶闸管换流阀用水冷散热器，其特征在于，所述进水口处进水流量为53L/min，所述内侧水道中的散热流道和所述外侧水道中的散热流道内径为4mm，所述散热流道的长度为163mm。

7.如权利要求6所述的晶闸管换流阀用水冷散热器，其特征在于，所述内侧水道中的散热流道间隔所述预定间距沿所述散热表面排列，所述预定间距为4mm，所述上部水腔和所述下部水腔的长度均为136mm，所述外侧水道中的散热流道具有17个，所述内侧水道中的散热流道具有16个。

8.如权利要求1所述的晶闸管换流阀用水冷散热器，其特征在于，所述本体的材质为铝。

9.如权利要求1所述的晶闸管换流阀用水冷散热器，其特征在于，所述本体上还设置有能贯穿所述本体的安装孔，所述安装孔具有多个，多个所述安装孔沿所述本体的高度方向纵向设置。

10.一种晶闸管换流阀，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的水冷散热器。

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