專利名稱：水冷式電抗器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電抗器或變壓器，特別涉及其采用的水冷結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著電力技術(shù)的快速發(fā)展，以及當(dāng)前電力設(shè)備對高性能、高可靠性電氣系統(tǒng)要求的不斷提高，由于電力系統(tǒng)容量和開關(guān)頻率的持續(xù)增加，電抗器等配電器件的損耗也不可避免地上升，而電抗器的母系統(tǒng)——變頻器正向大容量控制、高可靠性、小型化發(fā)展，因此，如何在不明顯地增加電抗器體積的同時，降低電抗器的溫升，使溫度不再成為電抗器適應(yīng)變頻器發(fā)展的瓶頸，即電抗器的散熱問題已成為電抗器的重點研究方向。水冷電抗器的冷卻方案是利用變頻器自帶的工業(yè)用水冷卻系統(tǒng)，在電抗器中加入水冷散熱系統(tǒng)，使電抗器的損耗發(fā)熱經(jīng)水冷散熱器傳遞進入變頻器的散熱系統(tǒng)，從而保證電抗器的溫升在允許的范圍之內(nèi)。水冷散熱器直接作用于發(fā)熱源，是整個散熱方案成敗的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的水冷電抗器有兩種散熱方式，其中一種如200920050170. 5所披露的技術(shù)方案，是電抗器的繞組采用空心銅管繞制，空心銅管本身產(chǎn)生的銅損耗熱量通過其本身管內(nèi)的冷卻水介質(zhì)將熱量導(dǎo)出，可稱之為傳統(tǒng)空心銅管式水冷電抗器；另外一種如ZL200920310634. I所披露的技術(shù)方案，是電抗器繞組中或在鐵芯表面設(shè)置水冷散熱板，繞組或鐵芯產(chǎn)生的熱量通過散熱板導(dǎo)熱后由水介質(zhì)將熱量導(dǎo)出，稱之為板式水冷電抗器。但這兩種電水冷電抗器都存在著其致命的缺點，空心銅管式水冷電抗器在導(dǎo)電的銅管內(nèi)流通水介質(zhì)，致使水電不分離，存在很大的安全隱患，并且其制作工藝復(fù)雜，銅管需要特殊定制，不利于批量生產(chǎn)。板式水冷電抗器雖然實現(xiàn)了水電分離，但對水冷板的質(zhì)量要求極為嚴(yán)格，如果水冷板的質(zhì)量存在問題，產(chǎn)生漏水現(xiàn)在，不但電抗器將無法工作、無法修理，也會影響整個系統(tǒng)；由于對水冷板要求嚴(yán)格，也導(dǎo)致其價格高，在激烈的市場競爭中沒有優(yōu)勢?；谝陨纤?，本文提出一種實用新型水冷電抗器，能夠避免上述兩種水冷電抗器的缺點。
發(fā)明內(nèi)容針對以上所述的兩種傳統(tǒng)水冷電抗器的不足，本發(fā)明提出了一種結(jié)構(gòu)簡單、工藝簡易、水電分離、安全性高、成本低的水冷式電抗器。本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案水冷式電抗器，包括鐵心和設(shè)置在所述鐵芯外面的導(dǎo)電線圈；其特征在于還包括均勻地設(shè)置在所述導(dǎo)電線圈的內(nèi)側(cè)或所述導(dǎo)電線圈的外側(cè)的冷卻水管，所述冷卻水管上設(shè)置有進入口和出水口 ；所述冷卻水管與所述導(dǎo)電線圈之間設(shè)置熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料。所述導(dǎo)電線圈是設(shè)置在所述鐵芯外面并在通電的情況下產(chǎn)生磁場的電氣元件組，一般由多股導(dǎo)線纏繞而成為一組導(dǎo)電線圈。所述冷卻水管，是一種管狀物體，其橫截面可以是圓形，還可以是方形，管內(nèi)能夠流通冷卻液體，其材料耐高溫、機械強度高、密封性好、導(dǎo)熱性能好。其中圓形管的水阻力小并且制造成本低，容易裝配，而方形管的制造成本稍高、水阻大但吸熱面積大。所述冷卻水管均勻設(shè)置在所述導(dǎo)電線圈的側(cè)邊(內(nèi)側(cè)邊或外側(cè)邊)，是指所述冷卻水管以大致相同的間距排列在所述導(dǎo)電線圈的側(cè)邊，這樣至少可以均勻地吸收所述導(dǎo)電線圈產(chǎn)生的熱量，避免所述導(dǎo)電線圈局部溫度不均勻的問題，而且加工和裝配也非常便利。所述冷卻水管與所述導(dǎo)電線圈之間設(shè)置熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料，是指所述冷卻水管借助熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料為傳熱介質(zhì)和連接用橋梁形成與所述導(dǎo)電線圈之間的固定連接和熱傳導(dǎo)連接。其中當(dāng)所述冷卻水管為非金屬管并且緊貼在所述導(dǎo)電線圈的側(cè)邊時，熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料設(shè)置在所述冷卻水管與所述導(dǎo)電線圈之間的非接觸部位；當(dāng)所述冷卻水管為金屬管并且與所述導(dǎo)電線圈的側(cè)邊之間具有一定的間隙空間時，熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料至少設(shè)置在所述冷卻水管與所述導(dǎo)電線圈之間的間隙空間內(nèi)。所述熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料不僅可以固定所述冷卻水管并可以增強其結(jié)構(gòu)強度而且防止所述冷卻水管爆裂時對所述導(dǎo)電線圈造成影響。所述熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料，是一種具有絕緣耐熱性能和熱傳導(dǎo)性能的材料如目前應(yīng)用比較廣泛的環(huán)氧樹脂、高導(dǎo)熱軟性絕緣硅膠、絕緣導(dǎo)熱硅酯等材料。所述熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料將二個以上的所述冷卻水管、將所述冷卻水管和所述導(dǎo)電線圈連接成一體，不僅增加所述導(dǎo)電線圈的機械性能；保護所述冷卻水管免受外力碰撞而受損，還可以防止所述冷卻水管出現(xiàn)漏水而影響線圈導(dǎo)體，起到很好的絕緣作用。尤其是采用環(huán)氧樹脂材料時，可以采用真空澆注環(huán)氧樹脂滲透到所述導(dǎo)電線圈與所述冷卻水管之間，不僅導(dǎo)熱性能很好，也能使所述導(dǎo)電線圈發(fā)出來的熱量很好的傳遞到所述冷卻水管，再經(jīng)由冷卻液體將熱量帶走。進一步的技術(shù)方案還可以是，所述冷卻水管的材質(zhì)可以是類似鐵氟龍等材料的非金屬耐熱型絕緣管，所述冷卻水管可以直接接觸緊貼所述導(dǎo)電線圈的內(nèi)側(cè)或所述導(dǎo)電線圈的外側(cè)表面，熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料封裝在所述冷卻水管與所述導(dǎo)電線圈之間的非接觸部位。進一步的技術(shù)方案還可以是，所述冷卻水管還可以是金屬管如不銹鋼管、鋁管或銅管。所述冷卻水管與所述導(dǎo)電線圈之間具有間隙并在所述間隙中填充有熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料。所述熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料不僅可以固定所述冷卻水管并可以增強其結(jié)構(gòu)強度而且可以將所述冷卻水管與所述導(dǎo)電線圈予以絕緣隔離，防止水管爆裂時對所述導(dǎo)電線圈造成影響。進一步的技術(shù)方案還可以是，所述冷卻水管螺旋形環(huán)繞在所述導(dǎo)電線圈的內(nèi)側(cè)或所述導(dǎo)電線圈的外側(cè)，也可以是所述冷卻水管均勻平行地排列在每一組所述導(dǎo)電線圈的內(nèi)側(cè)或所述導(dǎo)電線圈的外側(cè)。進一步的技術(shù)方案還可以是，相鄰每圈(每根)所述冷卻水管之間填充有熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料。設(shè)置在每一組所述導(dǎo)電線圈的內(nèi)側(cè)或所述導(dǎo)電線圈的外側(cè)的所述冷卻水管可以采用串聯(lián)或并聯(lián)的方式與其它組的所述冷卻水管聯(lián)通，當(dāng)然也可以獨立設(shè)置自己的進水口和出水口。當(dāng)三相繞組或其每一相繞組所包含的一個以上的所述導(dǎo)電線圈空間間距比較近時，也可以以部分相繞組或全部繞組所包含的一個以上的所述導(dǎo)電線圈為一個基本單元而將所述冷卻水管設(shè)置在這個基本單元的內(nèi)側(cè)或外側(cè)。進一步的技術(shù)方案還可以是，為了保護所述冷卻水管不受外力的沖擊損壞，還可以是在所述冷卻水管的外表面設(shè)置熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料，所述冷卻水管的外表面設(shè)置的熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料與所述冷卻水管之間填充的熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料連接為一體，還可以與所述導(dǎo)電線圈的外表面涂覆的熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料連接為一體。所述冷卻水管的外表面，是指所述冷卻水管的背向所述導(dǎo)電線圈的側(cè)面。[0017]與現(xiàn)有技術(shù)對比，不僅克服了現(xiàn)有空心銅管冷卻方式制造成本高也容易出故障的問題，也克服了現(xiàn)有板式冷卻方式換熱不均勻的問題，具有如下優(yōu)點I.管式材料本身的制造成本低而且容易制成與所述導(dǎo)電線圈適配的冷卻系統(tǒng)；2.所述冷卻水管可以均勻排列在所述導(dǎo)電線圈的側(cè)邊位置從而可以使所述導(dǎo)電線圈的溫度能夠得到均勻降低；3.利用熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料不僅可以提高所述冷卻水管、所述導(dǎo)電線圈的結(jié)構(gòu)強度和絕緣性能，而且可以將所述導(dǎo)電線圈的熱量及時而可靠地傳導(dǎo)給所述冷卻水管，而且防止所述冷卻水管爆裂時對所述導(dǎo)電線圈造成影響。由于本發(fā)明技術(shù)方案具有上述特點和優(yōu)點，為此可以應(yīng)用到電抗器、變壓器等電力設(shè)備中。

圖I是應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案的所述冷卻水管沿鐵芯和導(dǎo)電線圈延伸的方向設(shè)置在所述導(dǎo)電線圈的外側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案的所述冷卻水管沿鐵芯和導(dǎo)電線圈延伸的方向設(shè)置在所述導(dǎo)電線圈的內(nèi)側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是是應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)方案的所述冷卻水管沿與鐵芯和導(dǎo)電線圈延伸的方向相垂直的方向設(shè)置在所述導(dǎo)電線圈的外側(cè)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖，進一步說明本實用新型的具體實施方式
如圖I和圖3所示，水冷式電抗器，包括鐵心I和設(shè)置在所述鐵芯I外面的導(dǎo)電線圈2。所述導(dǎo)電線圈2是設(shè)置在所述鐵芯I外面并在通電的情況下產(chǎn)生磁場的電氣元件組，一般由多股導(dǎo)線纏繞而成為一組所述導(dǎo)電線圈2。在所述鐵芯I與所述導(dǎo)電線圈2之間設(shè)
置一層環(huán)氧樹脂層5。在所述導(dǎo)電線圈2的外側(cè)以環(huán)繞的方式均勻地設(shè)置橫截面呈圓形的冷卻水管4，所述冷卻水管4上設(shè)置有進水口及出水口(圖中未畫出)，所述冷卻水管4與所述導(dǎo)電線圈2之間具有絕緣隔離間隙。其中圖I所示的所述冷卻水管4是沿所述鐵芯I和所述導(dǎo)電線圈2上下延伸的方向設(shè)置在所述導(dǎo)電線圈的外側(cè)的結(jié)構(gòu)，而圖3是所述冷卻水管4沿所述鐵芯I和所述導(dǎo)電線圈2上下延伸的方向相垂直的方向(即所述導(dǎo)電線圈2的電導(dǎo)線纏繞的方向)設(shè)置在所述導(dǎo)電線圈2的外側(cè)的結(jié)構(gòu)。所述冷卻水管4是一種管狀物體，其橫截面是圓形，當(dāng)然也還可以是方形，其材料耐高溫、機械強度高、密封性好、導(dǎo)熱性能好。當(dāng)在所述冷卻水管4中流通冷卻水時，可以將所述導(dǎo)電線圈2所生產(chǎn)的熱量帶走，從而使所述導(dǎo)電線圈2的工作溫度比較低。所述冷卻水管4可以是金屬管也可以是非金屬管。在所述冷卻水管4與所述導(dǎo)電線圈2之間的間隙、每層所述冷卻水管4之間及所述冷卻水管4外表面上封裝(填充)環(huán)氧樹脂層3，即所述環(huán)氧樹脂層3完全包覆所述冷卻水管4并將所述冷卻水管4固定在所述導(dǎo)電線圈2的外側(cè)。這樣不僅提高了所述冷卻水管4、所述導(dǎo)電線圈2的結(jié)構(gòu)強度而且也可以利用所述環(huán)氧樹脂層3均勻地傳遞所述導(dǎo)電線圈2所產(chǎn)生的熱量。如圖2所示，與圖I所示的結(jié)構(gòu)不同的是，在所述導(dǎo)電線圈2的外表面設(shè)置一層環(huán)氧樹脂層3從而保護所述導(dǎo)電線圈2。所述導(dǎo)電線圈2的內(nèi)側(cè)設(shè)置所述冷卻水管4，并且所述冷卻水管4以螺旋式均勻地設(shè)置在所述導(dǎo)電線圈2沿所述鐵芯I上下延伸的方向上，并且每圈所述冷卻水管4之間及所述冷卻水管4與所述導(dǎo)電線圈2的內(nèi)側(cè)面之間的間隙空間內(nèi)封裝(填充)環(huán)氧樹脂層5，即所述熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料層5完全包覆所述冷卻水管4并將所 述冷卻水管4固定在所述導(dǎo)電線圈2的內(nèi)側(cè)。 根據(jù)上述方案，所述冷卻水管4也可以同時設(shè)置在所述導(dǎo)電線圈2的內(nèi)側(cè)和外側(cè)。
權(quán)利要求1.一種水冷式電抗器，包括鐵心和設(shè)置在所述鐵芯外面的導(dǎo)電線圈；其特征在于還包括均勻設(shè)置在所述導(dǎo)電線圈的內(nèi)側(cè)或所述導(dǎo)電線圈的外側(cè)的冷卻水管，所述冷卻水管上設(shè)置有進入口和出水口 ；所述冷卻水管與所述導(dǎo)電線圈之間設(shè)置熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水冷式電抗器，其特征在于所述冷卻水管是非金屬耐熱型絕緣管，所述冷卻水管緊貼在所述導(dǎo)電線圈的側(cè)表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水冷式電抗器，其特征在于熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料設(shè)置在所述冷卻水管與所述導(dǎo)電線圈之間的非接觸部位。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水冷式電抗器，其特征在于所述冷卻水管是金屬管，所述冷卻水管與所述導(dǎo)電線圈之間具有間隙并在所述間隙中填充有熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的水冷式電抗器，其特征在于所述冷卻水管螺旋形環(huán)繞在所述導(dǎo)電線圈的內(nèi)側(cè)或所述導(dǎo)電線圈的外側(cè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水冷式電抗器，其特征在于相鄰每圈所述冷卻水管之間填充有熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水冷式電抗器，其特征在于所述冷卻水管的外表面設(shè)置熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料，所述冷卻水管的外表面設(shè)置的熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料與所述冷卻水管之間填充的熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料連接為一體。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水冷式電抗器，其特征在于所述冷卻水管為圓管或方形管。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水冷式電抗器，其特征在于所述熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料是耐溫絕緣的環(huán)氧樹脂、高導(dǎo)熱軟性絕緣硅膠或絕緣導(dǎo)熱硅酯。
專利摘要水冷式電抗器，包括鐵心和設(shè)置在所述鐵芯外面的導(dǎo)電線圈；其特征在于還包括地設(shè)置在所述導(dǎo)電線圈的內(nèi)側(cè)或所述導(dǎo)電線圈的外側(cè)的冷卻水管，所述冷卻水管上設(shè)置有進入口和出水口，所述冷卻水管與所述導(dǎo)電線圈之間封裝熱傳導(dǎo)介質(zhì)材料。這樣不僅克服了現(xiàn)有空心銅管式冷卻方式制造成本高也容易出故障的問題，也克服了現(xiàn)有板式冷卻方式換熱不均勻的問題。由于本實用新型技術(shù)方案具有上述特點和優(yōu)點，為此可以應(yīng)用到電抗器、變壓器等電力設(shè)備中。
文檔編號H01F27/16GK202473518SQ201220056598
公開日2012年10月3日 申請日期2012年2月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月14日
發(fā)明者張今朝, 李敬民, 肖俊承, 馬頁丁, 麥浩隆 申請人:伊戈爾電氣股份有限公司