一种风冷电抗器

技术领域

本发明属于电抗器技术领域，特别涉及一种风冷电抗器。

背景技术

随着大功率电力电子技术的快速发展，元件散热日益成为亟需解决的严重问题，在新能源发电、储能、电源、变频器等领域，电力电子设备内部都会用电抗器进行滤波或储能，电抗器的发热量和散热都是一个显著的问题，电抗器散热问题直接决定整个系统运行可靠性。电抗器常见的散热方式主要有自然冷却、强迫风冷和水冷三种，其中自冷电抗器散热效率低，而且设备体积大，不能满足高功率密度的大型电抗器散热要求，而水冷电抗器生产工艺难度大，工序繁杂，生产成本较高，并且水管需要穿过电抗器，对电抗器质量产生一定影响，对于传统的风冷电抗器，为了满足散热的要求，一般设备体积都会比较大，且设计柜体时需留出一定的散热空间，导致柜体体积更大，不但增加生产成本，大大限制了使用范围。

电抗器一般工作温度需要低于130℃，如果温度过高，电抗器故障发生率会大幅提高。现有强风冷电抗器体积大，风道水平截面面积较大，冷却风不能充分流过电抗器线圈气道，导致电抗器散热效率较低，散热风机带来的冷却气流不能带走电抗器散发的热量，造成电抗器温度升高或设计体积过大。现阶段，电抗器功率等级不断增大，而且要求设备体积越来越小，这对电抗器散热方式提出更加苛刻的要求。

发明内容

本发明的目的是为了提高流过电抗器的风速，解决电抗器与风机连接模块吊装问题，提高电抗器生产过程中的安全性。

针对上述问题，本发明公开了一种风冷电抗器，包括风机单元、吊装单元、风机固定单元、顶部上夹板、散热挡风板、电抗器单元和底部挡风板；

所述风机单元通过螺栓安装在风机固定单元上；

所述风机固定单元通过吊装单元安装在电抗器单元上；

所述电抗器单元上设置有顶部上夹板；

多块所述散热挡风板通过强力直角连接件安装在电抗器单元四周；

多块所述底部挡风板一侧通过强力直角连接件安装在散热挡风板下端，另一侧通过螺栓安装在电抗器单元底部。

更进一步地，所述风机单元包括顶部风机和风机固定架；

所述顶部风机通过安装支架安装在风机固定架中；所述风机固定架通过螺栓安装在风机固定单元上。

更进一步地，所述吊装单元包括吊环螺母和螺栓；

所述吊环螺母一端与电抗器单元通过螺栓连接，另一端形成电抗器单元外部吊装部分。

更进一步地，所述风机固定单元包括成型槽钢和平板；

所述顶部上夹板上设置有成型槽钢；所述成型槽钢上设置有平板；所述平板上设置有适配顶部风机的圆形开孔，形成高速风道出风口；所述成型槽钢、平板与顶部上夹板形成第一高速风道。

更进一步地，每块所述散热挡风板上端通过强力直角连接件与平板连接，且两者相互垂直；每块所述散热挡风板下端通过强力直角连接件与底部挡风板连接，且两者相互垂直；多块所述散热挡风板形成长方体第二高速风道。

更进一步地，多块所述底部挡风板轮廓适配电抗器单元外形，形成高速风道进风口。

更进一步地，所述散热挡风板与底部挡风板均为绝缘材料。

更进一步地，多块所述散热挡风板、底部挡风板和平板相接处均设置有橡胶密封条，保证高速风道密封。

本实施例提出的一种风冷电抗器，使用吊环螺母与螺栓连接顶部风机和电抗器单元，极大降低了生产成本，形成高速风道的同时，留出吊装部分，明显提高实用性，风冷电抗器顶部无需焊接，提高生产安全性，风冷电抗器底部加装挡风板，提高流过风冷电抗器风速。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过减小风冷电抗器进风口、出风口与高速风道截面面积，极大提高流经风冷电抗器内部冷却气流的风速，从而提升风冷电抗器的散热效率，同时降低风冷电抗器体积、重量与成本，风机安装模块使用吊环螺母与螺栓连接，无需焊接，显著提高实用性与生产安全性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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。

图1示出了根据本发明实施例的风冷电抗器结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例的拆除散热挡风板与风机单元的风冷电抗器结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例的风冷电抗器底部结构示意图。

图中：101、顶部风机；102、风机固定架；2、吊环螺母；301、成型槽钢；302、平板；4、顶部上夹板；5、散热挡风板；6、电抗器单元；7、底部挡风板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整地说明，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

实施例1

图1示出了根据本发明实施例的风冷电抗器结构示意图。如图1所示，本实施例提出的一种风冷电抗器，包括风机单元、吊装单元、风机固定单元、顶部上夹板4、散热挡风板5、电抗器单元6和底部挡风板7。

风机单元通过螺栓安装在风机固定单元上，用于抽走电抗器单元6工作时散发的热量。本实施例中连接螺栓设置有八组，均匀分布且相互对称，在另外的一些设计方式上，连接螺栓可以设置五组、六组、七组等，连接螺栓均匀分布在风机固定单元圆形开孔四周，将风机单元牢牢安装在风机固定单元上。

风机固定单元通过吊装单元安装在电抗器单元6上，用于固定风机单元，保证风机单元长期稳定工作，不发生晃动。

电抗器单元6上设置有顶部上夹板4。

多块散热挡风板5通过强力直角连接件安装在电抗器单元6四周，用于形成长方体第二高速风道，电抗器单元6置于风道中。

多块底部挡风板7一侧通过强力直角连接件安装在散热挡风板5下端，另一侧通过螺栓安装在电抗器单元6底部。

高速风道包括进风口、出风口、第一高速风道和第二高速风道。多块散热挡风板5围在一起形成长方体第二高速风道。散热挡风板5上端与风机固定单元的平板302连接，平板302上设置有圆形开孔，从而减小顶部出风口的水平截面面积，形成高速风道出风口。散热挡风板5下端与底部挡风板7连接，从而减小底部进风口的水平截面面积，形成高速风道进风口。成型槽钢301、平板302、顶部上夹板4形成第一高速风道。多块散热挡风板5、底部挡风板7和平板302相接处均设置有橡胶密封条，保证高速风道密封。在满足电抗器单元6正常工作的前提下，尽可能的缩小电抗器单元6表面与散热挡风板5之间的空隙，进而减小长方体第二高速风道的水平截面面积。在同等风量时，使冷却气流以较高的流速尽可能的从线圈气道流过，进而提高风冷电抗器的换热效率，降低风冷电抗器温度，从而有效减小风冷电抗器体积，提高产品的实用性。

本实施例提出的风冷电抗器，通过减小风冷电抗器进风口、出风口与高速风道截面面积，极大提高流经风冷电抗器内部冷却气流的风速，从而提升风冷电抗器的散热效率，同时降低风冷电抗器体积、重量与成本，风机安装模块使用吊环螺母与螺栓连接，无需焊接，显著提高实用性与生产安全性。

如图1所示，风机单元包括顶部风机101和风机固定架102，顶部风机101采用轴流风机，风机固定架102为中空圆管状，两端均设置有法兰，采用焊接或者螺纹连接等方式，每个法兰设置有八个通孔，八个通孔均匀分布在风机单元四周。顶部风机101通过安装支架竖直安装在风机固定架102中，风机固定架102通过螺栓安装在风机固定单元上，用于将电抗器单元6工作时产生的热量及时抽走，从而降低电抗器单元6的温度，使电抗器单元6在适宜温度下正常运行。电抗器单元6包括线圈和固定框架，固定框架上设置有与风冷电抗器线圈连接的输入端和输出端。在另外的一些实施方式上，顶部风机101也可以选择离心风机，提高冷却气体压力，将电抗器单元6产生的热量快速排出。

图2示出了根据本发明实施例的拆除散热挡风板与风机单元的风冷电抗器结构示意图。如图2所示，吊装单元包括吊环螺母2和螺栓，设置有四组，位于平板302四角处，螺栓从下到上依次穿过顶部上夹板4、成型槽钢301、平板302与吊环螺母2螺纹连接，吊环螺母2一端将风机固定单元安装在电抗器单元6上，另一端形成电抗器单元6外部吊装部分，此连接方式避免了焊接，极大加强安全性与设备的实用性，且整体外形美观。

如图2所示，风机固定单元包括成型槽钢301和平板302，成型槽钢301截面为凹槽形，平板302为长方形。顶部上夹板4上设置有成型槽钢301，成型槽钢301上设置有平板302，平板302上设置有适配顶部风机101的圆形开孔，从而减小顶部出风口的水平截面面积，形成高速风道出风口，圆形开孔外侧设置有与风机固定架102法兰相对应的八个通孔，四角处设置有四个通孔。在平板302圆形开孔上放置一橡胶密封圈，将安装有顶部风机101的风机固定架102置于平板302上的橡胶密封圈上，使风机固定架102上的法兰与平板302通孔相对应，螺栓依次穿过弹簧垫圈、平板302、风机固定架102法兰、弹簧垫圈与螺母和锁紧螺母螺纹连接，将顶部风机101安装在平板302上，从而保证顶部风机101长期稳定工作，不发生晃动。其中，成型槽钢301不仅具有支撑作用，还与平板302、顶部上夹板4形成第一高速风道，有效减小风道的截面面积，显著提高冷却气流风速，从而将电抗器单元6产生的热量快速排出。在另外的一些设计方式上，螺母和锁紧螺母可以更换为双螺母、弹性自锁螺母、开口销或带翅垫片等防松方式。

散热挡风板5与底部挡风板7均采用绝缘材料，如亚克力板。每块散热挡风板5上端通过强力直角连接件与风机固定单元的平板302连接，每块散热挡风板5均垂直于平板302。每块散热挡风板5下端通过强力直角连接件与底部挡风板7连接，且两者相互垂直。多块散热挡风板5形成长方体第二高速风道。多块散热挡风板5、底部挡风板7和平板302相接处均设置有橡胶密封条，保证高速风道密封。

在散热挡风板5的另外的设计方式上，可以在散热挡风板5内表面上设置水平加强筋，水平加强筋两端设置有通孔。各散热挡风板5间通过强力直角连接件连接，相接处均设置有橡胶密封条，各散热挡风板5间的水平加强筋通过螺栓连接，使散热挡风板5通过水平加强筋连接更加牢固，一方面可以提高风冷电抗器的结构强度，以适用于更多的应用场合，另外一方面可以减小长方体第二高速风道的水平截面面积，从而提高流经电抗器单元6的冷却气流风速，提高设备的散热能力。也可以根据电抗器单元6外部轮廓，将相邻散热挡风板5之间的直角改为圆角，使用弧形散热挡风板5替换相邻散热挡风板5相接处的挡风板，在不影响电抗器单元6工作性能的前提下，尽可能的缩小散热挡风板5与电抗器单元6之间的间隙，进一步减小长方体第二高速风道的水平截面面积，从而提高流经电抗器单元6的冷却气流的风速，增强设备的散热效率。

在另外的一些设计方式上，将多块散热挡风板5更换为一体成型的散热挡风板5，内部设置有水平加强筋。散热挡风板5下端与底部挡风板7通过强力直角连接件连接，且垂直于底部挡风板7。散热挡风板5上端与平板302通过强力直角连接件连接，且垂直于平板302。散热挡风板5、底部挡风板7和平板302相接处均设置有橡胶密封条。一体成型散热挡风板5与电抗器单元6间留有一定的间隙，保证电抗器单元6能正常工作的前提下，尽量的缩小长方体第二高速风道的水平截面面积，有效提高流经电抗器单元6的冷却气流风速。

图3示出了根据本发明实施例的风冷电抗器底部结构示意图。如图3所示，两块底部挡风板7一侧通过强力直角连接件安装在散热挡风板5下端，另一侧通过螺栓安装在电抗器单元6底部。通过在电抗器单元6底部设置底部挡风板7，进而减小底部进风口的水平截面面积，形成高速风道进风口，底部挡风板7轮廓适配电抗器单元6外形，距离电抗器单元6线包5-10mm。在同等风量时，提高流过电抗器单元6冷却气流的风速，使电抗器单元6高负荷运行时，充分利用顶部风机101带来的冷却气流进行有效散热，避免电抗器单元6温度升高，从而达到减小风冷电抗器体积的目的，降低其自身重量，提高使用过程中的实用性，降低生产成本。

工作原理：风冷电抗器启动时，会同步启动顶部风机101，冷却气体经底部进风口，形成高速冷却气流，进入长方体第二高速风道，高速冷却气流流经电抗器单元6表面，穿过风冷电抗器线圈气道，带走电抗器单元6高负荷运行时散发的热量，降低其表面温度，穿过第一高速风道，从平板302上的顶部出风口经顶部风机101排出。此种设计可在满足电抗器单元6的电气性能的基础上，大幅度提高流经电抗器单元6的冷却气流速度，从而有效减小风冷电抗器体积，提高产品的实用性。

实施例2

本实施例与实施例1结构设计相同，不同之处在于，将顶部风机101反向安装或更换其他风机，使高速冷却气流反向流动。多块散热挡风板5围在一起形成长方体第二高速风道。散热挡风板5上端与风机固定单元的平板302连接，平板302上设置有圆形开孔，从而减小顶部进风口的水平截面面积，形成高速风道进风口。散热挡风板5下端与底部挡风板7连接，从而减小底部出风口的水平截面面积，形成高速风道出风口。散热挡风板5、底部挡风板7和平板302相接处均设置有橡胶密封条，保证高速风道密封。

工作原理：风冷电抗器启动时，会同步启动顶部风机101，冷却气体经顶部进风口，形成高速冷却气流，首先穿过第一高速风道，然后进入长方体第二高速风道，高速冷却气流流经电抗器单元6表面，穿过风冷电抗器线圈气道，经底部出风口排出，带走电抗器单元6高负荷运行时散发的热量，降低其表面温度。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。