一种高温环境使用的负载

技术领域

本发明涉及负载技术领域，具体涉及一种高温环境使用的负载。

背景技术

负载箱(也称“LOADBANK”)是一种电源检测设备，主要是对发电机、不间断电源(ups)、蓄电池、电力传输设备进行负载检测及维护，是发电机组与UPS不间断电源周期性测试、维护保养工具设备。可用于医院、数据中心、工厂企业等负载试验。随着电力电子的发展，对设备的集成度要求越来越高，对于负载设备，要求越来越多，对于复杂是使用环境要求越来越苛刻，特别是高温环境下负载的使用。

负载箱的体积、重量越来越大，而且发热量也愈发上升，进而使得对整体负载的散热性能要求越来越高。随着功率密度的不断提升，产品的散热问题严重制约着负载箱的发展。传统的负载箱采用强制风冷模式，这种方式的吸热能力和散热效率有限。负载箱内电阻器内部电阻丝的工作温度仍然很高，持续的高温严重影响电阻器的寿命，需要定期检查和更换。因此申请人此前研发了如公开号为CN209486500U的中国专利文献所公开的一种喷雾式散热负载箱，包括负载单元、控制器、散热风机和温度传感器，所述控制器分别连接负载单元、散热风机和温度传感器，还包括朝向负载单元的高压水雾喷头，所述高压水雾喷头连接所述控制器，在负载箱加载负载时控制器控制散热风机对负载箱进行散热，若温度传感器检测到的温度超过预设阈值，则控制器控制高压水雾喷头喷出水雾，水雾吸收负载箱的热量并蒸发，并通过散热风机的运转带走负载箱内大量的热量，使得负载箱快速降温至预设阈值以下，这相对于传统的只采用强制风冷模式的负载箱来说，本负载箱的散热性能更加良好。

对于负载的散热技术，现有还有如公开号为CN213122011U的中国专利文献所公开的一种散热效果好的负载箱，包括底座，底座上部安装有负载箱外壳体，底座底部安装有网式进风板；负载箱外壳体的前后面上分别设置有外开门，外开门的下部均设置有百叶窗，负载箱外壳体左右面的下部均设置有百叶窗，负载箱外壳体的顶部设置有网式排风板；负载箱外壳体的内部安装有负载箱内壳体，负载箱内壳体的底部通过支撑架支撑固定，支撑架的主体下部安装有风机托架，风机托架的上部安装有轴流风机；负载箱内壳体的一侧壁上开设有若干电阻管安装孔，电阻管安装孔内安装有翅片电阻管；提供一种散热效果好的负载箱，可以增加负载箱的进风面积，实现负载箱进排风的顺畅流通，提高负载箱的散热效果。

对于负载的风冷技术，申请人发现，对于采用大功率风机的负载，除了负载本身会发热，风机本身也会产生较多热量，但这部分热量常常被忽略，这影响了负载工作时实际发热的判断，从而影响负载实际测试功率，降低了测试准确性。

发明内容

针对现有技术存在上述技术问题，本发明提供一种高温环境使用的负载。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

提供一种高温环境使用的负载，包括电阻模块和水冷风机，电阻模块包括支撑框、电阻单元和散热单元，支撑框侧部围起来而上下开口设置，电阻单元包括相互串联或并联的多条电阻管，多条电阻管的端部绝缘地支承于支撑框的侧壁；散热单元包括液冷管，液冷管穿插在多条电阻管之间，且液冷管与电阻管之间留有间距，液冷管的进液端和出液端延伸出支撑框外；

水冷风机安装于支撑框的开口处，其包括风叶和用于驱动风叶转动的风机主体，风机主体的外侧围有电机外壳，电机外壳包括水冷管和合金材质的浇注体，浇注体将水冷管包覆起来，且水冷管的进出口延伸出浇注体外，浇注体留有供风机主体贴合嵌入的安装孔。

作为进一步可选方案，多条电阻管呈多排方式布置，多条液冷管分布于各相邻两排电阻管之间。

作为进一步可选方案，液冷管呈连续迂回弯曲状，液冷管与电阻管相垂直布置；且/或：位于支撑框的外侧设置有进水总管和出水总管，多条液冷管的进液端以及水冷管的进水端连接进水总管，多条液冷管的出液端以及水冷管的出水端连接出水总管，液冷管和水冷管的出液端设置有温度传感器，液冷管和水冷管的进液端设置有电动阀，温度传感器与电动阀电连接外围的控制器

作为进一步可选方案，水冷管包括绕圆形轨迹螺旋布置的第一管体、绕椭圆轨迹螺旋布置的第二管体和绕椭圆轨迹螺旋布置的第三管体，第二管体和第三管体交叉布置，第一管体位于第二管体和第三管体的交叉位置，第一管体、第二管体和第三管体相互连通。

作为进一步可选方案，浇注体包括浇注定型于第一管体外的圆筒体、浇注定型于第二管体外的第一椭圆筒体和浇注定型于第三管体外的第二椭圆筒体。

作为进一步可选方案，圆筒体、第一椭圆筒体和第二椭圆筒体相互为一体化结构。

作为进一步可选方案，第一椭圆筒体的侧壁和第二椭圆筒体的侧壁支架设置有多块散热翅片。

作为进一步可选方案，第一椭圆筒体的侧壁与和第二椭圆筒体的侧壁之间形成多个槽体，多块散热翅片间隔排列于不同的槽体中。

作为进一步可选方案，圆筒体、第一椭圆筒体、第二椭圆筒体和散热翅片为热熔铝水冷却而成的合金体。

作为进一步可选方案，该水冷风机还包括保护筒，风叶、风机主体和电机外壳都处于保护筒中，保护筒的端部设置有凸缘法兰，支撑框与凸缘法兰相固定连接。

本发明的有益效果：

本发明的一种高温环境使用的负载，与现有技术相比，由于电机外壳包括水冷管，风机主体产生的热量由冷却水带走，因此风机可以在高温环境下使用而不受温度影响，风机的散热性能好，风机的效率高，能耗低，更小的体积下可以承受更大的功率，应用范围更为广阔。

水冷风机的散热性能好，风机的效率高，能耗低，更小的体积下可以承受更大的功率；由于风机采用水冷，电机产生的热量由冷却水带走，因此风机可以在高温环境下使用而不受温度影响，应用范围更为广阔。由于电机采用水冷，因此电机可以制作全密封电机，达到更高的IP等级，可以在更为恶劣的环境下使用。

实际应用时，水冷风机安装在电阻模块旁侧，对负载进行抽风/吹散热，使电阻散热更均匀，也可以在一些特殊环境下使用；由于热量可以由冷却水带走，因此实际应用时可以将该负载安装在一个密封的环境下，负载排出的热风又被风机吸入，通过冷却水将热量带走，可以实现在密封的环境下使用，负载可以在很恶劣的环境下使用，而且噪音可以做到很小；同样，该负载可以制作成高压负载。

附图说明

图1为实施例中的一种高温环境使用的负载的结构示意图。

图2为实施例中的一种高温环境使用的负载的分解图。

图3为实施例中的一种高温环境使用的负载的另一视角的结构示意图。

图4为实施例中的水冷风机的结构示意图。

图5为实施例中的水冷风机的隐藏了保护筒后的结构示意图。

图6为实施例中的水冷风机的内部结构分解图。

附图标记：

风叶1、风机主体2；

电机外壳3、水冷管31、第一管体311、第二管体312、第三管体313、浇注体32、圆筒体321、第一椭圆筒体322、第二椭圆筒体323、安装孔33、散热翅片34；

保护筒4、凸缘法兰41。

支撑框5；

电阻单元6、电阻管61；

散热单元7、液冷管71；

进水总管8、出水总管9、电动阀10。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本实施例的一种高温环境使用的负载，如图1至图6所示，包括电阻模块和水冷风机，电阻模块包括支撑框5、电阻单元6和散热单元7，支撑框5的各侧壁将电阻单元6围起来而上下开口设置，电阻单元6包括相互串联或并联的多条电阻管61，多条电阻管61的端部绝缘地支承于支撑框5的侧壁；散热单元7包括液冷管71，液冷管71穿插在多条电阻管61之间，且液冷管71与电阻管61之间留有间距，液冷管71的进液端和出液端延伸出支撑框5外。多条电阻管61呈多排方式布置，多条液冷管71分布于各相邻两排电阻管61之间，液冷管71的外侧设置有螺旋的翅片。液冷管71呈连续迂回弯曲状，液冷管71与电阻管61相垂直布置。

本实施例中，位于支撑框5的外侧设置有进水总管8和出水总管9，多条液冷管71的进液端以及水冷管31的进水端连接进水总管8，多条液冷管71的出液端以及水冷管31的出水端连接出水总管9。

液冷管71和水冷管31的出液端设置有温度传感器，液冷管71和水冷管31的进液端设置有电动阀10，温度传感器与电动阀10电连接外围的控制器。软件工程师对控制器进行编程后，通过构建计算机功能模块实现，根据温度传感器反馈的温度信号而改变电动阀10的开度，以改变水流速度。

水冷风机包括风叶1和用于驱动风叶1转动的风机主体2，风机主体2的外侧围有电机外壳3，风机主体2为现有技术中的电机及其传动机构。本实施例的改进在于特制的电机外壳3：电机外壳3包括水冷管31和合金材质的浇注体32，浇注体32将水冷管31包覆起来，且水冷管31的进出口延伸出浇注体32外，浇注体32留有供风机主体2贴合嵌入的安装孔33。使用时风机主体2产生的热量经由浇注体32传递给水冷管31，热量再经过管壁被冷却水带走，风机可以在高温环境下使用而不受温度影响，风机的散热性能好，风机的效率高，能耗低，更小的体积下可以承受更大的功率，应用范围更为广阔。

本实施例中，水冷管31包括绕圆形轨迹纵向螺旋布置的第一管体311、绕椭圆轨迹纵向螺旋布置的第二管体312和绕椭圆轨迹纵向螺旋布置的第三管体313，第二管体312和第三管体313交叉布置形成一个矩形槽，第一管体311位于该矩形槽中，第一管体311、第二管体312和第三管体313相互连通。

对应水冷管31，浇注体32包括浇注定型于第一管体311外的圆筒体321、浇注定型于第二管体312外的第一椭圆筒体322和浇注定型于第三管体313外的第二椭圆筒体323。圆筒体321、第一椭圆筒体322和第二椭圆筒体323相互为一体化结构。

本实施例中，第一椭圆筒体322的侧壁和第二椭圆筒体323的侧壁支架设置有多块散热翅片34。第一椭圆筒体322的侧壁与和第二椭圆筒体323的侧壁之间形成多个槽体，多块散热翅片34间隔排列于不同的槽体中。第一椭圆筒体322和第二椭圆筒体323内侧D形槽的多片散热翅片34为直形片，第一椭圆筒体322和第二椭圆筒体323外侧的多片散热翅片34为弧形片。

本实施例中，圆筒体321、第一椭圆筒体322、第二椭圆筒体323和散热翅片34为热熔铝水冷却而成的合金体。

本实施例中，该水冷风机还包括保护筒4，风叶1、风机主体2和电机外壳3都处于保护筒4中，风叶1的高度不超过保护筒4的端口。实际中，在保护筒4的内壁设置有支承浇注体32的承托结构。保护筒4的端部设置有凸缘法兰41，凸缘法兰41开有多个连接孔，用于将风机与支撑框5连接固定。

制造时，将作为水冷管31的铜管均匀绕成电机外壳3的形状，采用铝合金浇筑的形式制作成特制的电机外壳3，将水冷管31引出到保护筒4外，将电机外壳3固定到风机风筒内，安装上风机主体2和风叶1，制作完成水冷风机。再将电阻模块与水冷风机结合固定即可。在每个液冷管71的进液口设置了一个电动阀10，在液冷管71的出液口上增加了一个温度传感器。

该高温环境使用负载与传统的负载相比，风机采用水冷风机，风机的散热性能好，风机的效率高，能耗低，更小的体积下可以承受更大的功率。由于风机采用水冷，电机产生的热量都有冷却水带走，因此风机可以在高温环境下使用而不受温度影响，应用范围更为广阔。由于电机采用水冷，因此电机可以制作全密封电机，达到更高的IP等级，可以在更为恶劣的环境下使用。由于风机保护筒4内部散热翅片34，在高温环境下，热空气进入风机后冷却，使上端电阻能正常散热，因此，该负载可以在高温环境下使用而散热不受影响。

在正常环境下使用，由于进入负载的都是冷风，使负载有更好的散热；另外，该风机可以安装在电阻的后端，对电阻进行抽风扇热，使电阻散热更均匀，也可以在一些特殊环境下使用；由于该负载热量可以由冷却水带走，因此，该负载可以将该负载安装在一个密封的环境下，负载排出的热风又被风机吸入，通过冷却水将电阻热量带走，可以实现在密封的环境下使用，负载可以在很恶劣的环境下使用，而且噪音可以做到很小。同样，该负载可以制作成高压负载。

电阻管61的热量通过流通的空气，到达到液冷管71上，通过液冷管71将热量带走，该方案可以使电阻管61发热均匀，提高了电阻管61的使用寿命及增加了电阻管61的表面负荷，使单根电阻管61的功率能做到更大；结合底部的水冷风机，也使整个电阻单元6功率更大。

通过每个液冷管71上出水口的温度传感器的温度，可以调节进水口的电动阀10，来达到每个冷却管的出水口所需温度，从而调节每组电阻管61的温度，从而可以使电阻管61的温度更为均匀，保证电阻管61的稳定使用。通过调整风机的进水口的电动阀10，可以调整散热程度，从而更好的平衡电阻管61与风机之间的温度平衡，而且还可以更好的控制负载出风口的温度，所有的温度数据及电动阀10的调节型号可以通过PLC实现自动的调整。通过这个结构，可以调节风机和电阻之前的热平衡，来达到最佳的使用要求。

在本发明的描述中，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以上对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“水平”、“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，或者是该发明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发明和简化描述，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发明的限制。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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电性连接。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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。