CN219459601U - 一种矿用高压变频一体机中的绝缘冷却装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种矿用高压变频一体机中的绝缘冷却装置，包括支撑板以及开设在所述支撑板上的定位凹槽，所述定位凹槽内安装有陶瓷水冷板，所述陶瓷水冷板内设有循环冷却水道；所述陶瓷水冷板上预设位于所述循环冷却水道外侧的若干丝孔；所述陶瓷水冷板上安装有电气组件，所述电气组件通过紧固件固定在所述丝孔上，所述电气组件沿着所述循环冷却水道设置；所述支撑板上开设有沿周向均布的若干法兰固定孔；改善了现有技术中进行散热时存在两次热量交换散热的情况。

Description

一种矿用高压变频一体机中的绝缘冷却装置

技术领域

本实用新型涉及变频一体机的冷却设备领域，具体涉及一种矿用高压变频一体机中的绝缘冷却装置。

背景技术

10kV矿用高压变频一体机中的功率器件等电气设备单元在运行过程中产生大量的热量，需要快速进行散热以保证正常运行；且在标准《GB/T3836.4-2021》中规定10kV电压等级下电气间隙至少要大于100mm；中国专利CN111740565A中公开了一种级联逆变器一体式水冷装置，包括一体式水冷板、连接铜排和若干功率单元模块，一体式水冷板的吸热面上固定有绝缘导热转换板，绝缘导热转换板为陶瓷材料，功率单元模块固定于绝缘导热转换板上；一体式水冷板上未设置绝缘导热转换板的部位覆盖有绝缘防护板，功率单元模块工作产生的热量经绝缘导热转换板传递给一体式水冷板。本发明的级联逆变器一体式水冷装置，通过设置陶瓷材料的绝缘导热转换板，不仅实现了热量传递，而且还实现了功率单元模块与一体式水冷板的电气隔离。

上述专利中提出了采用一体式水冷板与绝缘导热转换板进行热量交换，而功率单元模块产生的热量则直接通过绝缘导热转换板进行交换，绝缘导热转换板虽然也采用了陶瓷材料，但是具体的散热换热路径上存在两次热量交换，由此容易造成热量聚集在绝缘导热转换板上，让热量来不及快速交换导致散热效率下降的情况。

实用新型内容

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种矿用高压变频一体机中的绝缘冷却装置，解决了现有技术中进行散热时存在两次热量交换散热的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下的技术方案：

一种矿用高压变频一体机中的绝缘冷却装置，包括支撑板以及开设在所述支撑板上的定位凹槽，所述定位凹槽内安装有陶瓷水冷板，所述陶瓷水冷板内设有循环冷却水道(30)，所述陶瓷水冷板上开设有连通所述循环冷却水道一端的进水口，以及连通所述循环冷却水道另一端的出水口，所述进水口与所述出水口均为G1螺纹孔；所述陶瓷水冷板上预设位于所述循环冷却水道外侧的若干丝孔；所述支撑板上开设有沿周向均布的若干法兰固定孔。

优选的，所述陶瓷水冷板上安装有电气组件，所述电气组件通过紧固件固定在所述丝孔上，所述电气组件沿着所述循环冷却水道设置。

优选的，所述电气组件包括间隔安装在所述陶瓷水冷板上的多组功率器件，每个所述功率器件四周套设有第一绝缘外壳；相邻两组所述功率器件之间设有安装在所述陶瓷水冷板上的绝缘支架组件，所述绝缘支架组件上安装有驱动电源器件；还包括安装所述陶瓷水冷板上并位于所述功率器件一侧的多个整流器件，每个整流器件四周套设有第二绝缘外壳。

优选的，所述第一绝缘外壳、所述第二绝缘外壳以及所述绝缘支架组件的材质均为F881绝缘材料。

优选的，相邻两个所述功率器件之间具有第一最小电气间隙，每个所述功率器件相对于所述陶瓷水冷板之间具有第二最小电气间隙；

相邻两个所述驱动电源器件之间具有第三最小电气间隙，每个所述驱动电源器件相对于所述陶瓷水冷板之间具有第四最小电气间隙。

优选的，所述第一最小电气间隙为114mm，所述第二最小电气间隙为115mm，所述第三最小电气间隙为135mm，所述第四最小电气间隙为117mm。

优选的，所述第一绝缘外壳、所述第二绝缘外壳以及所述绝缘支架组件与所述陶瓷水冷板之间均涂抹有绝缘密封胶。

优选的，所述绝缘支架组件包括固定在所述陶瓷水冷板上的绝缘垫板以及间隔安装在所述绝缘垫板上的两个侧板，两个所述侧板底部固定安装有贴合在所述绝缘垫板上的底板以及相对所述底板平行间隔设置的中板；所述底板与所述中板上均用于安装所述驱动电源器件。

优选的，所述第一绝缘外壳与所述第二绝缘外壳结构性相同，均包括外壳本体，所述外壳本体上开设有第一安装槽，所述第一安装槽内设有位于所述外壳本体的长侧壁一侧的限位台阶；所述外壳本体的短侧壁上均开设有缺口结构；所述限位台阶上均开设有沿长度方向均布的多个安装孔。

优选的，所述支撑板的材质为高强度碳钢，所述陶瓷水冷板的材质为氧化铝陶瓷。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

通过直接在陶瓷水冷板中设置循环冷却水道进行冷却水循环后，能够直接通过陶瓷水冷板进行换热降温，从而减少中间换热介质的数量，同时在通过在陶瓷水冷板上预设丝孔并且避开循环冷却水道，可保证陶瓷水冷板的结构稳定性；

通过支撑板对陶瓷水冷板进行安装后，再通过安装法兰孔对整体结构进行固定安装，能够保证陶瓷水冷板的结构稳定的情况下满足固定安装要求；并通过进水口、出水口采用标准的螺纹接口便于直接连接到冷却水循环管路上，进行直接连接应用。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的爆炸结构示意图；

图3为本实用新型实施例中陶瓷水冷板的结构示意图；

图4为本实用新型实施例中第一绝缘壳、第二绝缘壳的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中绝缘支架组件的结构示意图；

图6为本实用新型实施例中电气间隙的标识示意图；

图中，

支撑板1、定位凹槽2、陶瓷水冷板3、循环冷却水道30、丝孔31、进水口32、出水口33、电气组件4、功率器件41、第一绝缘外壳42、绝缘支架组件43、绝缘垫板431、侧板432、底板433、中板434、驱动电源器件44、整流器件45、第二绝缘外壳46、外壳本体47、第一安装槽470、限位台阶471、缺口结构472、安装孔473、第一最小电气间隙5、第二最小电气间隙6、第三最小电气间隙7、第四最小电气间隙8。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。

如图1-图6所示，本实用新型的实施例中提出了一种矿用高压变频一体机中的绝缘冷却装置，绝缘冷却系统安装在矿用高压变频一体集中，对相应的电气设备单元进行安装并实现散热，现有技术中通常采用水冷板将热量换热到陶瓷板上后通过陶瓷板再将电气设备单元的温度进行降温，由于中间增加了热量交换介质，造成换热效率较低，为了尽量提高换热效率并减少换热传递介质，提高散热效果，本实施例中提出了一种改进的绝缘冷却系统，具体包括支撑板1以及开设在所述支撑板1上的定位凹槽2，所述定位凹槽2内安装有陶瓷水冷板3，所述陶瓷水冷板3内设有循环冷却水道30，支撑板1的材质为高强度碳钢，而陶瓷水冷板3的材质为氧化铝陶瓷，由此通过将陶瓷水冷板3安装在定位凹槽2内后能够与支撑板1形成一体式结构，从而通过支撑板1提高陶瓷水冷板3的承载强度，以便直接通过支撑板1固定安装在矿用高压变频一体机中而实现对陶瓷水冷板3的安装固定，具体陶瓷水冷板3可通过紧固螺钉以粘接剂等方式可靠固定安装在定位凹槽2内；同时，在所述支撑板1上开设有沿周向均布的若干法兰固定孔，通过法兰固定孔将支撑板1固定安装在矿用高压变频一体机中。

同时，为了便于将电气设备单元直接固定安装在陶瓷水冷板3上，并且避免造成陶瓷水冷板3被破坏的情况，在所述陶瓷水冷板3上预设位于所述循环冷却水道30外侧的若干丝孔31，具体丝孔31开设避开循环冷却水道30，能够保证丝孔31的连接可靠性。

具体，在所述陶瓷水冷板3上安装有电气组件4，所述电气组件4通过紧固件固定在所述丝孔31上，所述电气组件4沿着所述循环冷却水道30设置，通过向循环冷却水道30中注入循环冷却水后，能够让电气组件4产生的热量直接通过陶瓷水冷板3形成热交换而散热，从而提高散热效果，减少换热中间介质的传递链，并且直接采用陶瓷水冷板3进行换热具有较好的换热系数。

为了保证在陶瓷水冷板3上安装的电气组件4具有良好的绝缘性以及能够根据陶瓷水冷板3进行铺设实现体积最小化的情况下进行良好的散热，电气组件4包括间隔安装在所述陶瓷水冷板3上的多组功率器件41，每个所述功率器件41四周套设有第一绝缘外壳42；相邻两组所述功率器件41之间设有安装在所述陶瓷水冷板3上的绝缘支架组件43，所述绝缘支架组件43上安装有驱动电源器件44；还包括安装所述陶瓷水冷板3上并位于所述功率器件41一侧的多个整流器件45，每个整流器件45四周套设有第二绝缘外壳46；通过绝缘支架组件43对驱动电源器件44进行隔离实现绝缘，而第一绝缘外壳42对功率器件41进行包覆，第二绝缘外壳46对整流器件45进行包覆后能够实现相邻绝缘隔离，以及离最近的导电接地点也实现绝缘隔离。

具体的，为了保证良好的绝缘效果以及较好的支撑强度，让所述第一绝缘外壳42、所述第二绝缘外壳46以及所述绝缘支架组件43的材质均为F881绝缘材料。

具体的，在相邻两个所述功率器件41之间具有第一最小电气间隙5，且每个所述功率器件41相对于所述陶瓷水冷板3之间具有第二最小电气间隙6；同样的，相邻两个所述驱动电源器件44之间具有第三最小电气间隙7，每个所述驱动电源器件44相对于所述陶瓷水冷板3之间具有第四最小电气间隙8，根据标准需要让最小电气间隙大于100mm以上才能满足绝缘隔离要求；由此，在第一绝缘外壳42、第二绝缘外壳46以及绝缘支架组件43的作用下，让所述第一最小电气间隙5为114mm，所述第二最小电气间隙6为115mm，所述第三最小电气间隙7为135mm，所述第四最小电气间隙8为117mm；均能够满足规定的最小间隙尺寸要求，同时能够合理铺设在陶瓷水冷板3上，在尽可能缩小体积的情况下，提高散热效果以及绝缘隔离效果。

其中，所述第一绝缘外壳42、所述第二绝缘外壳46以及所述绝缘支架组件43与所述陶瓷水冷板3之间均涂抹有绝缘密封胶，避免安装在内部的器件通过缝隙产生导通的可能性，在进行封堵后增加了最小电气间隙的长度。

具体的，所述绝缘支架组件43包括固定在所述陶瓷水冷板上的绝缘垫板431以及间隔安装在所述绝缘垫板431上的两个侧板432，两个所述侧板432底部固定安装有贴合在所述绝缘垫板431上的底板433以及相对所述底板433平行间隔设置的中板434，通过间隔设置的底板433、中板434均能够对驱动电源器件44进行安装，从而能够尽可能多的增加驱动电源器件44的数量，并且满足绝缘隔离要要求以及散热需求。

具体的，所述第一绝缘外壳42与所述第二绝缘外壳46结构性相同，均包括外壳本体47，所述外壳本体47上开设有第一安装槽470，所述第一安装槽470内设有位于所述外壳本体47的长侧壁一侧的限位台阶471，限位台阶471能够对置入的器件进行限位，同时在所述限位台阶471上均开设有沿长度方向均布的多个安装孔473，通过安装孔473对整体结构进行固定安装到陶瓷水冷板3上，而置入的器件则直接接触陶瓷水冷板3，保证良好的散热效果；同时，在所述外壳本体47的短侧壁上均开设有缺口结构472，通过设置缺口结构472能够便于进行内部器件取放安装时实现扳动。

具体的，在所述陶瓷水冷板3上开设有连通所述循环冷却水道30一端的进水口32，以及连通所述循环冷却水道30另一端的出水口33，所述进水口32与所述出水口33均为G1螺纹孔，整个绝缘冷却系统安装到矿用高压变频一体机，通过进水口32、出水口33连接到循环水路中实现对陶瓷水冷板3内的水进行循环冷却散热。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种矿用高压变频一体机中的绝缘冷却装置，其特征在于：包括支撑板(1)以及开设在所述支撑板(1)上的定位凹槽(2)，所述定位凹槽(2)内安装有陶瓷水冷板(3)，所述陶瓷水冷板(3)内设有循环冷却水道(30)，所述陶瓷水冷板(3)上开设有连通所述循环冷却水道(30)一端的进水口(32)，以及连通所述循环冷却水道(30)另一端的出水口(33)，所述进水口(32)与所述出水口(33)均为G1螺纹孔；

所述陶瓷水冷板(3)上预设位于所述循环冷却水道(30)外侧的若干丝孔(31)；

所述支撑板(1)上开设有沿周向均布的若干法兰固定孔。

2.根据权利要求1所述的一种矿用高压变频一体机中的绝缘冷却装置，其特征在于：所述陶瓷水冷板(3)上安装有电气组件(4)，所述电气组件(4)通过紧固件固定在所述丝孔(31)上，所述电气组件(4)沿着所述循环冷却水道(30)设置。

3.根据权利要求2所述的一种矿用高压变频一体机中的绝缘冷却装置，其特征在于：所述电气组件(4)包括间隔安装在所述陶瓷水冷板(3)上的多组功率器件(41)，每个所述功率器件(41)四周套设有第一绝缘外壳(42)；

相邻两组所述功率器件(41)之间设有安装在所述陶瓷水冷板(3)上的绝缘支架组件(43)，所述绝缘支架组件(43)上安装有驱动电源器件(44)；

还包括安装所述陶瓷水冷板(3)上并位于所述功率器件(41)一侧的多个整流器件(45)，每个整流器件(45)四周套设有第二绝缘外壳(46)。

4.根据权利要求3所述的一种矿用高压变频一体机中的绝缘冷却装置，其特征在于：所述第一绝缘外壳(42)、所述第二绝缘外壳(46)以及所述绝缘支架组件(43)的材质均为F881绝缘材料。

5.根据权利要求3所述的一种矿用高压变频一体机中的绝缘冷却装置，其特征在于：相邻两个所述功率器件(41)之间具有第一最小电气间隙(5)，每个所述功率器件(41)相对于所述陶瓷水冷板(3)之间具有第二最小电气间隙(6)；

相邻两个所述驱动电源器件(44)之间具有第三最小电气间隙(7)，每个所述驱动电源器件(44)相对于所述陶瓷水冷板(3)之间具有第四最小电气间隙(8)。

6.根据权利要求5所述的一种矿用高压变频一体机中的绝缘冷却装置，其特征在于：所述第一最小电气间隙(5)为114mm，所述第二最小电气间隙(6)为115mm，所述第三最小电气间隙(7)为135mm，所述第四最小电气间隙(8)为117mm。

7.根据权利要求3-6任意一项所述的一种矿用高压变频一体机中的绝缘冷却装置，其特征在于：所述第一绝缘外壳(42)、所述第二绝缘外壳(46)以及所述绝缘支架组件(43)与所述陶瓷水冷板(3)之间均涂抹有绝缘密封胶。

8.根据权利要求7所述的一种矿用高压变频一体机中的绝缘冷却装置，其特征在于：所述绝缘支架组件(43)包括固定在所述陶瓷水冷板上的绝缘垫板(431)以及间隔安装在所述绝缘垫板(431)上的两个侧板(432)，两个所述侧板(432)底部固定安装有贴合在所述绝缘垫板(431)上的底板(433)以及相对所述底板(433)平行间隔设置的中板(434)；

所述底板(433)与所述中板(434)上均用于安装所述驱动电源器件(44)。

9.根据权利要求7所述的一种矿用高压变频一体机中的绝缘冷却装置，其特征在于：所述第一绝缘外壳(42)与所述第二绝缘外壳(46)结构性相同，均包括外壳本体(47)，所述外壳本体(47)上开设有第一安装槽(470)，所述第一安装槽(470)内设有位于所述外壳本体(47)的长侧壁一侧的限位台阶(471)；

所述外壳本体(47)的短侧壁上均开设有缺口结构(472)；

所述限位台阶(471)上均开设有沿长度方向均布的多个安装孔(473)。

10.根据权利要求1所述的一种矿用高压变频一体机中的绝缘冷却装置，其特征在于：所述支撑板(1)的材质为高强度碳钢，所述陶瓷水冷板(3)的材质为氧化铝陶瓷。