本發(fā)明涉及變壓器，特別是一種適用于大功率密度的水風(fēng)混合冷卻變壓器。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的靜電沉積領(lǐng)域的大功率高頻電源用變壓器，因?yàn)轶w積限制和散熱功率要求，目前應(yīng)用比較好的有水冷散熱結(jié)構(gòu)。目前這種散熱結(jié)構(gòu)尚有以下幾個(gè)問(wèn)題：

1、變壓器頂部散熱一般采用盤(pán)管結(jié)構(gòu)，管壁較薄，容易發(fā)生管道腐蝕，進(jìn)而出現(xiàn)水冷液向變壓器油滲漏的風(fēng)險(xiǎn)。

2、變壓器油箱一般設(shè)計(jì)成夾層結(jié)構(gòu)，在夾層中通水，但是這部分額外增加的冷卻液的用量較大，通常有11～14l。

3、夾層油箱的制造成本過(guò)高，而且同心度保障較難，出現(xiàn)較大的同心度偏差時(shí)會(huì)影響油箱散熱。

4、較大的冷卻液水量以及復(fù)雜的冷卻水道，會(huì)造成水冷設(shè)備器件規(guī)格增大，影響制造成本和維護(hù)成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明根據(jù)靜電沉積領(lǐng)域的大功率高頻電源用變壓器發(fā)熱的特點(diǎn)，加上我公司多年來(lái)水冷結(jié)構(gòu)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，提供一種適用于大功率密度的水風(fēng)混合冷卻變壓器，特點(diǎn)是變壓器置于油箱內(nèi)，在風(fēng)管式強(qiáng)迫風(fēng)冷油箱的頂部崁設(shè)翅片式水冷板，該裝置利用頂部水冷板強(qiáng)迫水冷解決了整個(gè)變壓器70％以上熱功率的散熱問(wèn)題，徹底解決管道腐蝕發(fā)生滲漏的風(fēng)險(xiǎn)；利用水冷系統(tǒng)自帶的風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)管進(jìn)行強(qiáng)迫風(fēng)冷，解決了夾層油箱成本高，難加工，冷卻液浪費(fèi)大的問(wèn)題；具有散熱快、效率高、加工和維護(hù)方便的特點(diǎn)。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種適用于大功率密度的水風(fēng)混合冷卻變壓器，包括變壓器，油箱，其特點(diǎn)在于所述的油箱是風(fēng)管式強(qiáng)迫風(fēng)冷油箱，即在油箱的兩相對(duì)的側(cè)面自上而下布設(shè)風(fēng)管，供風(fēng)冷，在風(fēng)管式強(qiáng)迫風(fēng)冷油箱的頂部崁設(shè)翅片式水冷板，該翅片式水冷板由鋁型材散熱器和水冷板相結(jié)合構(gòu)成，具有多條直的貫通的冷卻水流道，供冷卻水流通，所述的變壓器位于所述的風(fēng)管式強(qiáng)迫風(fēng)冷油箱的中心位置，在所述的風(fēng)管式強(qiáng)迫風(fēng)冷油箱的底面安裝高壓輸出瓷瓶，在所述的風(fēng)管式強(qiáng)迫風(fēng)冷油箱的正面左下角安裝低壓輸入端子，右上角設(shè)置測(cè)量端子。

本發(fā)明的技術(shù)效果如下：

本發(fā)明將加工難度和成本集中在翅片式水冷板部分，雖然增加了這部分的成本，但是從散熱收益、滲漏保護(hù)、采購(gòu)供應(yīng)商管理等多方面來(lái)看還是非常值得的。而其他諸如油箱箱體加工則相對(duì)簡(jiǎn)單，水冷系統(tǒng)也可以隨著水冷液容量的降低，以及整個(gè)水冷流道流阻的降低，大大降低水冷的規(guī)模，特別是利用變壓器頂部水冷板散熱解決了整個(gè)變壓器散熱功率60-70％的問(wèn)題，對(duì)于電源整機(jī)的尺寸控制有很大的提升，同時(shí)后期的水冷系統(tǒng)維護(hù)成本也會(huì)大大降低。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明水風(fēng)混合冷卻變壓器示意圖

圖2是本發(fā)明水冷板外形示意圖

圖3是水冷板流道示意圖

圖4是本發(fā)明強(qiáng)迫風(fēng)冷油箱

圖5是本發(fā)明變壓器內(nèi)部散熱示意圖

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明水風(fēng)混合冷卻變壓器示意圖，由圖可見(jiàn)，本發(fā)明水風(fēng)混合冷卻變壓器，包括變壓器，油箱，所述的油箱是風(fēng)管式強(qiáng)迫風(fēng)冷油箱2，即在油箱的兩相對(duì)的側(cè)面自上而下布設(shè)風(fēng)管4，供風(fēng)冷，在風(fēng)管式強(qiáng)迫風(fēng)冷油箱2的頂部崁設(shè)翅片式水冷板1，該翅片式水冷板1由鋁型材散熱器和水冷板相結(jié)合構(gòu)成，具有多條直的貫通的冷卻水流道，供冷卻水流通，所述的變壓器位于所述的風(fēng)管式強(qiáng)迫風(fēng)冷油箱2的中心位置，在所述的風(fēng)管式強(qiáng)迫風(fēng)冷油箱2的底面安裝高壓輸出瓷瓶6，在所述的風(fēng)管式強(qiáng)迫風(fēng)冷油箱2的正面左下角安裝低壓輸入端子5，右上角設(shè)置測(cè)量端子3。

本發(fā)明水風(fēng)混合冷卻變壓器示意圖如圖1所示：

本發(fā)明變壓器的頂部采用鋁型材散熱器與水冷板相結(jié)合的翅片式水冷板1，徹底解決管道腐蝕發(fā)生滲漏的風(fēng)險(xiǎn)；在變壓器箱體部分采用風(fēng)管4，利用水冷系統(tǒng)自帶的風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)管進(jìn)行強(qiáng)迫風(fēng)冷，解決夾層油箱成本高，難加工，冷卻液浪費(fèi)大的問(wèn)題；這兩部分組成的水風(fēng)混合冷卻變壓器，在沒(méi)有增大變壓器安裝空間的前提下，不僅沒(méi)有降低變壓器的散熱功率，相反的還縮減了水冷系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜程度，從而降低整個(gè)設(shè)備水冷系統(tǒng)整體的制造成本，以及后期的維護(hù)使用成本。

本發(fā)明的核心技術(shù)改進(jìn)在于頂部的翅片式水冷板和變壓器油箱兩部分。

1、翅片式水冷板

本發(fā)明采用風(fēng)冷散熱器鋁擠的工藝生產(chǎn)冷板主體(翅片部分)，然后在鋁擠的胚料上進(jìn)行數(shù)控加工，包括與變壓器箱體安裝用的膠條密封槽，安裝法蘭孔，安裝法蘭，以及特殊設(shè)計(jì)的水道，外形如圖2所示。根據(jù)該處熱交換的特點(diǎn)，水道對(duì)冷卻液均流要求并不高，但對(duì)流阻則要求盡可能低，比較簡(jiǎn)單的多路直通流道，如圖3，簡(jiǎn)化加工制造難度，降低生產(chǎn)成本。

2、風(fēng)管式強(qiáng)迫風(fēng)冷油箱

油箱箱體部分利用水冷系統(tǒng)已有的風(fēng)機(jī)，對(duì)變壓器進(jìn)行強(qiáng)迫風(fēng)冷。而根據(jù)該高頻電源用變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為了得到更加高效的散熱效率，本發(fā)明靠近變壓器發(fā)熱部件布置的風(fēng)管。如圖4所示：

a)風(fēng)管滿足絕緣的前提下，盡可能靠近發(fā)熱部件。

b)風(fēng)管采用光滑的內(nèi)壁，減弱使用中掛灰引起的散熱效率降低。

c)同樣的變壓器外形體積下，變壓器內(nèi)部擁有更多的變壓器油，延緩變壓器油老化的問(wèn)題。

d)風(fēng)管與箱體焊接采用激光焊接，提高焊接效率與質(zhì)量。

3、其他

本發(fā)明為了最大化提高散熱功率，要求高壓輸出最好位于油箱底部，低壓輸入以及測(cè)量端子應(yīng)放在風(fēng)管入(出)口面，變壓器頂蓋上部盡可能留給翅片式冷板以強(qiáng)化頂部散熱。

本發(fā)明變壓器要求工作中應(yīng)該滿油，所以必須配合油枕或膨脹罐使用。

本發(fā)明的強(qiáng)化散熱原理如圖5所示，變壓器發(fā)熱部件都處在風(fēng)冷油箱的中心，熱油在變壓器里會(huì)上升，達(dá)到頂部的水冷板處溫度最高，然后與水冷板進(jìn)行熱交換，達(dá)到最高的換熱效率。而在有風(fēng)管布置的兩側(cè)因?yàn)橹行臒嵊蜕仙膸?dòng)，也會(huì)有油沿著側(cè)壁下沉，從而提高風(fēng)管處的換熱效率。而水冷板翅片的方向?qū)τ谟吐返难h(huán)也有一定的導(dǎo)向作用，提高了換熱效率。

實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明利用頂部水冷板強(qiáng)迫水冷解決了整個(gè)變壓器70％以上熱功率的散熱問(wèn)題，徹底解決管道腐蝕發(fā)生滲漏的風(fēng)險(xiǎn)；利用水冷系統(tǒng)自帶的風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)管進(jìn)行強(qiáng)迫風(fēng)冷，解決了夾層油箱成本高，難加工，冷卻液浪費(fèi)大的問(wèn)題；具有散熱快、效率高、加工和維護(hù)方便的特點(diǎn)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
一種適用于大功率密度下的水風(fēng)混合冷卻變壓器，特點(diǎn)是變壓器置于油箱內(nèi)，在風(fēng)管式強(qiáng)迫風(fēng)冷油箱的頂部崁設(shè)翅片式水冷板，本發(fā)明利用頂部水冷板強(qiáng)迫水冷解決了整個(gè)變壓器70％以上熱功率的散熱問(wèn)題，徹底解決管道腐蝕發(fā)生滲漏的風(fēng)險(xiǎn)；利用水冷系統(tǒng)自帶的風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)管進(jìn)行強(qiáng)迫風(fēng)冷，解決了夾層油箱成本高，難加工，冷卻液浪費(fèi)大的問(wèn)題；具有散熱快、效率高、加工和維護(hù)方便的特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：邰風(fēng);孫皓;陳宇淵;蔣孫彬;方賢紅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海激光電源設(shè)備有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.26
技術(shù)公布日：2017.07.21