CN220962995U - 一体式低表面热辐射水冷变压器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种一体式低表面热辐射水冷变压器，包括铁芯组件、绕组与水冷组件，铁芯组件包括铁芯柱，每个铁芯柱外侧包绕一组绕组，每组绕组包括内绕组与包绕在内绕组外部的外绕组；水冷组件设置于内绕组与外绕组的间隔中，和/或，设置于内绕组和/或外绕组的多匝线圈之间，且水冷组件环绕或者半环绕其内侧的内绕组或外绕组部分，多个绕组与水冷组件通过导热浇注料浇注成浇注体；绕组产生的热量依次传递给异形水冷板、水冷管，并最终通过水冷管循环走；导热浇注料构成的浇注体可以增加绕组内部热量的传递，让绕组的发热高效传递到异形水冷板上，也减少了绕组的散热面，降低绕组自身温升，也减少了变压器外表面往所在空间的热量辐射。
Description
技术领域
本实用新型涉及变压器技术领域，具体涉及一种一体式低表面热辐射水冷变压器。
背景技术
变压器在运行过程中，绕组的损耗会产生热量，为了使产品的温升不超过绝缘材料的等级要求，变压器需要将其损耗产生的热量散发出去，为了降低变压器的体积，常在内外绕组之间采用水冷散热结构，常规水冷散热结构如图2、3所示，包括第一水冷组件3，第一水冷组件3包括水冷板31、设置于水冷板31内的第一水冷管32，第一水冷管32的第一水冷管端头33延伸出水冷板31，相邻两个水冷板31之间的第一水冷管32通过第一联通管34相联通；由于被上、下铁轭挡住的绕组部位不太方便放置水冷板31，故将水冷板31设置在绕组的两侧短边方向；由于在绕组的长边方向没有水冷板，为了增强绕组的散热能力，在绕组的长边方向增设空气流通的散热气道，有利于散热。
上述水冷散热结构通过在内外绕组的间隔中设置水冷板和增加气道的方式，一定程度上解决了绕组散热的问题，气道越多，散热能力越强，但是气道散热的效果相较于水冷板散热的效果差，同时当变压器放置在一个相对密闭的空间，此种方式只能使变压器本身的温度得以降低，但变压器产生的总损耗将会提高其密闭环境的空间温度，使密闭空间温度升高，同时影响周围设备的正常运行；因此，急需一种既具备强大的散热能力能使变压器本身的温度得以降低，又能尽量防止所在密闭环境的空间温度升高的变压器来解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是解决上述背景技术中提到的问题，提供一种一体式低表面热辐射水冷变压器；其原理是通过尽可能减小变压器绕组中空气流通的气道，减小可能往周围散热的散热面，降低变压器自身温升，同时减少变压器绕组损耗产生的热量散发至变压器所在密闭空间内。
本实用新型的技术方案如下：一种一体式低表面热辐射水冷变压器，包括铁芯组件、绕组与水冷组件，所述铁芯组件包括至少两个立式的铁芯柱，每个铁芯柱外侧包绕一组绕组，每组绕组包括内绕组与包绕在内绕组外部的外绕组；
所述水冷组件设置于内绕组与外绕组的间隔中，和/或，设置于内绕组和/或外绕组的多匝线圈之间，且所述水冷组件环绕或者半环绕其内侧的内绕组或外绕组部分，多个所述绕组与水冷组件通过导热浇注料浇注成整体式的浇注体。
进一步地，所述铁芯组件还包括分别固定安装在至少两个所述铁芯柱顶端与底端的上铁轭与下铁轭。
进一步地，所述水冷组件包括异形水冷板与水冷管，至少两块所述异形水冷板拼装后环绕其内侧的内绕组或外绕组部分，所述水冷管按照预设路径分布于异形水冷板内；水冷管的两个水冷管端头延伸出异形水冷板的顶端或底端，相邻两个水冷管之间的水冷管端头通过联通管相联通，水冷管端头与联通管之间通过连接结构可拆卸连接。
优选地，所述水冷管的两个水冷管端头从绕组的两侧短边方向延伸出异形水冷板的顶端或底端。
进一步地，所述水冷管的预设路径包括沿异形水冷板长度或宽度方向S形往复布置。
优选地，所述异形水冷板为“匚”形，两个“匚”形的异形水冷板可拼装成完整的环形以环绕其内侧的内绕组或外绕组部分。
优选地，所述连接结构为螺纹连接或法兰连接或卡箍连接。
进一步地，在所述浇注体外部包裹有隔热层。
本实用新型中的变压器通过将拼装后的异形水冷板布置在内、外绕组之间的间隔中，使绕组产生的热量依次传递给异形水冷板、水冷管，并最终通过水冷管内的水冷介质循环走，异形水冷板可增强绕组内部导热的均匀性；使用导热浇注料将多个绕组与水冷组件浇注成整体式的浇注体，可以增加绕组内部热量的传递，让绕组的发热高效传递到异形水冷板上，也减少了绕组的散热面，降低绕组自身温升，以保证变压器的表面低热量辐射达到要求，同时也减少了变压器外表面往所在空间的热量辐射。
附图说明
附图1是常规变压器的平面结构示意图。
附图2是常规变压器的截面结构示意图以及水冷板31的设计位置示意图。
附图3是常规变压器的第一水冷组件3的平面结构示意图。
附图4是本实用新型中变压器的截面结构示意图以及异形水冷板41的设计位置示意图。
附图5是本实用新型中水冷组件4的平面结构示意图。
附图6是本实用新型中异形水冷板41的俯视图。
附图7是本实用新型中变压器的平面结构示意图。
附图8是本实用新型中水冷组件4的一种设置位置示意图。
附图标记说明见如下表格：
| 标记数字 | 标记名称 | 标记数字 | 标记名称 |
| 1 | 铁芯组件1 | 33 | 第一水冷管端头33 |
| 11 | 铁芯柱11 | 34 | 第一联通管34 |
| 12 | 上铁轭12 | 4 | 水冷组件4 |
| 13 | 下铁轭13 | 41 | 异形水冷板41 |
| 2 | 绕组2 | 42 | 水冷管42 |
| 21 | 内绕组21 | 43 | 水冷管端头43 |
| 22 | 外绕组22 | 44 | 联通管44 |
| 3 | 第一水冷组件3 | 5 | 导热浇注料5 |
| 31 | 水冷板31 | 6 | 隔热层6 |
| 32 | 第一水冷管32 | 7 | 浇注体7 |
具体实施方式
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，下面结合附图对实用新型内容作进一步说明：
本专利通过在内、外绕组之间的间隔中构造满水冷板，相对于现有的水冷板设计可减少变压器绕组中空气流通的气道，并通过构造于水冷板内的水冷管循环走变压器绕组损耗产生的热量，降低变压器自身温升，将包含绕组、水冷组件的整体结构利用导热浇注料进行整体浇筑填充，减小可能往周围散热的散热面，同时减少变压器绕组损耗产生的热量散发至变压器所在密闭空间内，然后在浇注体外部包裹一层隔热材料，进一步减小外表面往空间的热量辐射；具体实施例如下：
参照说明书附图1、4，一种一体式低表面热辐射水冷变压器，包括铁芯组件1、绕组2与水冷组件4，铁芯组件1包括三个立式的铁芯柱11、分别固定安装在三个铁芯柱11顶端与底端的上铁轭12与下铁轭13，每个铁芯柱11外侧包绕一组绕组2，每组绕组2包括内绕组21与包绕在内绕组21外部的外绕组22，内绕组21与外绕组22采用同心式结构绕制，在内绕组21与外绕组22之间预留一定的间隔，在内绕组21和外绕组22的多匝线圈之间也预留一定的间隔。
在一种实施方式中，参照附图4、5，水冷组件4设置于内绕组21与外绕组22的间隔中，且水冷组件4环绕或者半环绕内绕组21；具体的，水冷组件4包括异形水冷板41与水冷管42，两块所述异形水冷板41拼装后环绕内绕组21。
在另一种实施方式中，参照附图8，水冷组件4还可设置于内绕组21和/或外绕组22的多匝线圈之间，即水冷组件4被包裹在内绕组21和/或外绕组22之间，具体的，水冷组件4包括异形水冷板41与水冷管42，两块所述异形水冷板41拼装后环绕其内侧的内绕组21或外绕组22部分；同样的，内绕组21与外绕组22的间隔中也可同时设置有水冷组件4，或，内绕组21与外绕组22的间隔中可设置绝缘组件，绝缘组件可采用网格板或气道棒或复合绝缘。
所述水冷管42按照预设路径分布于异形水冷板41内，水冷管42的两个水冷管端头43延伸出异形水冷板41的顶端或底端，相邻两个水冷管42之间的水冷管端头43通过联通管44相联通，水冷管端头43与联通管44之间通过连接结构可拆卸连接；
其中异形水冷板41的两侧平面结构可与内、外绕组侧面紧密贴合，从而消除与内、外绕组之间存在的空隙，水冷板的平面结构也可增强绕组内部导热的均匀性；让绕组产生的热量依次传递给异形水冷板41、水冷管42，并通过水冷管42内的冷却介质(比如水)带走，降低绕组温升，相较于目前常规的绕组两侧短边水冷板式设计形式的水冷方式，散热冷却效果更好，由于内、外绕组之间的间隔均构造有异形水冷板41，能够减少变压器损耗产生的热量通过气道散发至变压器所在空间内，还可减少变压器外表面往所在空间的热量辐射。
在一种具体实施方式中，水冷管42的预设路径为沿异形水冷板41长度或宽度方向S形往复布置，具体的，沿异形水冷板41长度方向S形往复布置的方式类似于附图3中第一水冷管32的布置方式，沿异形水冷板41宽度方向S形往复布置的方式附图中虽然未示出，但该领域技术人员在不付出创造性劳动的前提下，可通过上述技术启示联想到，因此不再赘述。
参照附图4、6，所述异形水冷板41为“匚”形，两个“匚”形的异形水冷板41可拼装成完整的环形以环绕其内侧的内绕组(21)或外绕组(22)部分，同时水冷管42的两个水冷管端头43从绕组2的两侧短边方向延伸出异形水冷板41的顶端或底端，即水冷管端头43设置于异形水冷板41上处于绕组的两侧短边位置，可避免铁轭对水冷管端头43与联通管44的安装与位置带来影响；使异形水冷板41的散热能力可达到两侧平面水冷板的2倍以上，同时可增强绕组内部导热的均匀性，还可根据散热的要求，可以设置一组或多组异形水冷板41。
在一种具体实施方式中，水冷管端头43与联通管44之间通过螺纹连接、法兰连接或卡箍连接中的一种方式可拆卸连接，便于变压器生产过程中分步安装。
本实施例中，水冷管42为铜管或铝管，异形水冷板41采用铝板或铜板；铜与铝质材料具有很好的耐腐蚀性能，不易被氧化或腐蚀，可长期保持良好的导热性能，传热效率高。
本实施例中，参照附图4、7，三个绕组2与水冷组件4通过导热浇注料5浇注成整体式的浇注体7，导热浇注料5采用导热绝缘浇注树脂，导热绝缘浇注树脂浇注填充的区域包括绕组内部的间隔区域、三个绕组2的相间区域、铁芯柱11与绕组2的间隙等区域；
导热浇注料5浇注填充完后，使三相绕组2与水冷组件4固化为一个整体浇注体7，然后在浇注体7外部包裹一层隔热层6，进一步减小外表面往空间的热量辐射；具体的，隔热层可为矿棉毡、玻璃纤维毡或聚酯纤维毡等。
很显然，能够对上述的一体式低表面热辐射水冷变压器以及相应的方法进行部件的修改和/或增加，而不脱离本实用新型的领域和范围。
同样清楚的是，虽然本实用新型已对该一体式低表面热辐射水冷变压器进行详细描述，本领域的技术人员必定能够获得许多一体式低表面热辐射水冷变压器的其它等效形式的一体式低表面热辐射水冷变压器和相应的方法，该一体式低表面热辐射水冷变压器和相应的方法具有如权利要求所述的特征，因此都位于由此限定的保护领域范围内。
Claims (10)
1.一体式低表面热辐射水冷变压器，其特征在于：包括铁芯组件(1)、绕组(2)与水冷组件(4)，所述铁芯组件(1)包括至少两个立式的铁芯柱(11)，每个铁芯柱(11)外侧包绕一组绕组(2)，每组绕组(2)包括内绕组(21)与包绕在内绕组(21)外部的外绕组(22)；
所述水冷组件(4)设置于内绕组(21)与外绕组(22)的间隔中，和/或，设置于内绕组(21)和/或外绕组(22)的多匝线圈之间，且所述水冷组件(4)环绕或者半环绕其内侧的内绕组(21)或外绕组(22)部分，多个所述绕组(2)与水冷组件(4)通过导热浇注料(5)浇注成整体式的浇注体(7)。
2.根据权利要求1所述的一体式低表面热辐射水冷变压器，其特征在于：所述水冷组件(4)包括异形水冷板(41)与水冷管(42)，至少两块所述异形水冷板(41)拼装后环绕其内侧的内绕组(21)或外绕组(22)部分，所述水冷管(42)按照预设路径分布于异形水冷板(41)内。
3.根据权利要求2所述的一体式低表面热辐射水冷变压器，其特征在于：所述水冷管(42)的两个水冷管端头(43)延伸出异形水冷板(41)的顶端或底端，相邻两个水冷管(42)之间的水冷管端头(43)通过联通管(44)相联通，水冷管端头(43)与联通管(44)之间通过连接结构可拆卸连接。
4.根据权利要求3所述的一体式低表面热辐射水冷变压器，其特征在于：所述水冷管(42)的两个水冷管端头(43)从绕组(2)的两侧短边方向延伸出异形水冷板(41)的顶端或底端。
5.根据权利要求2所述的一体式低表面热辐射水冷变压器，其特征在于：所述水冷管(42)的预设路径为沿异形水冷板(41)长度或宽度方向S形往复布置。
6.根据权利要求2所述的一体式低表面热辐射水冷变压器，其特征在于：所述异形水冷板(41)为“匚”形，两个“匚”形的异形水冷板(41)可拼装成完整的环形以环绕其内侧的内绕组(21)或外绕组(22)部分。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一体式低表面热辐射水冷变压器，其特征在于：在所述浇注体(7)外部包裹有隔热层(6)。
8.根据权利要求2所述的一体式低表面热辐射水冷变压器，其特征在于：所述水冷管(42)为铜管或铝管，所述异形水冷板(41)采用铝板或铜板。
9.根据权利要求1所述的一体式低表面热辐射水冷变压器，其特征在于：所述铁芯组件(1)还包括分别固定安装在至少两个所述铁芯柱(11)顶端与底端的上铁轭(12)与下铁轭(13)。
10.根据权利要求3所述的一体式低表面热辐射水冷变压器，其特征在于：所述连接结构为螺纹连接或法兰连接或卡箍连接。
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Cited By (1)
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| CN117316612A (zh) * | 2023-11-17 | 2023-12-29 | 湖南华瑞易能电气有限公司 | 一种低表面热辐射变压器的制造方法 |
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2023
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| CN117316612A (zh) * | 2023-11-17 | 2023-12-29 | 湖南华瑞易能电气有限公司 | 一种低表面热辐射变压器的制造方法 |
| WO2025103222A1 (zh) * | 2023-11-17 | 2025-05-22 | 蒋卫民 | 一种低表面热辐射变压器的制造方法 |
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