[發明專利]水風混合冷卻變壓器

在審

• 申請號: 201710386687.0
• 申請日: 2017-05-26
• 公開（公告）號: CN106971823A
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發明（設計）人: 邰風;孫皓;陳宇淵;蔣孫彬;方賢紅
• 申請（專利權）人: 上海激光電源設備有限責任公司
• 主分類號: H01F27/14
• 分類號: H01F27/14;H01F27/08;H01F27/22;H01F27/16
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙)31317
• 代理人: 張寧展

技術領域

本發明涉及變壓器，特別是一種適用于大功率密度的水風混合冷卻變壓器。

背景技術

傳統的靜電沉積領域的大功率高頻電源用變壓器，因為體積限制和散熱功率要求，目前應用比較好的有水冷散熱結構。目前這種散熱結構尚有以下幾個問題：

1、變壓器頂部散熱一般采用盤管結構，管壁較薄，容易發生管道腐蝕，進而出現水冷液向變壓器油滲漏的風險。

2、變壓器油箱一般設計成夾層結構，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高，而且同心度保障較難，出現較大的同心度偏差時會影響油箱散熱。

4、較大的冷卻液水量以及復雜的冷卻水道，會造成水冷設備器件規格增大，影響制造成本和維護成本。

發明內容

本發明根據靜電沉積領域的大功率高頻電源用變壓器發熱的特點，加上我公司多年來水冷結構的應用經驗，提供一種適用于大功率密度的水風混合冷卻變壓器，特點是變壓器置于油箱內，在風管式強迫風冷油箱的頂部崁設翅片式水冷板，該裝置利用頂部水冷板強迫水冷解決了整個變壓器70％以上熱功率的散熱問題，徹底解決管道腐蝕發生滲漏的風險；利用水冷系統自帶的風機對風管進行強迫風冷，解決了夾層油箱成本高，難加工，冷卻液浪費大的問題；具有散熱快、效率高、加工和維護方便的特點。

本發明的技術解決方案如下：

一種適用于大功率密度的水風混合冷卻變壓器，包括變壓器，油箱，其特點在于所述的油箱是風管式強迫風冷油箱，即在油箱的兩相對的側面自上而下布設風管，供風冷，在風管式強迫風冷油箱的頂部崁設翅片式水冷板，該翅片式水冷板由鋁型材散熱器和水冷板相結合構成，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管式強迫風冷油箱的中心位置，在所述的風管式強迫風冷油箱的底面安裝高壓輸出瓷瓶，在所述的風管式強迫風冷油箱的正面左下角安裝低壓輸入端子，右上角設置測量端子。

本發明的技術效果如下：

本發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、采購供應商管理等多方面來看還是非常值得的。而其他諸如油箱箱體加工則相對簡單，水冷系統也可以隨著水冷液容量的降低，以及整個水冷流道流阻的降低，大大降低水冷的規模，特別是利用變壓器頂部水冷板散熱解決了整個變壓器散熱功率60-70％的問題，對于電源整機的尺寸控制有很大的提升，同時后期的水冷系統維護成本也會大大降低。

附圖說明

圖1是本發明水風混合冷卻變壓器示意圖

圖2是本發明水冷板外形示意圖

圖3是水冷板流道示意圖

圖4是本發明強迫風冷油箱

圖5是本發明變壓器內部散熱示意圖

具體實施方式

請參閱圖1，圖1是本發明水風混合冷卻變壓器示意圖，由圖可見，本發明水風混合冷卻變壓器，包括變壓器，油箱，所述的油箱是風管式強迫風冷油箱2，即在油箱的兩相對的側面自上而下布設風管4，供風冷，在風管式強迫風冷油箱2的頂部崁設翅片式水冷板1，該翅片式水冷板1由鋁型材散熱器和水冷板相結合構成，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管式強迫風冷油箱2的中心位置，在所述的風管式強迫風冷油箱2的底面安裝高壓輸出瓷瓶6，在所述的風管式強迫風冷油箱2的正面左下角安裝低壓輸入端子5，右上角設置測量端子3。

本發明水風混合冷卻變壓器示意圖如圖1所示：

本發明變壓器的頂部采用鋁型材散熱器與水冷板相結合的翅片式水冷板1，徹底解決管道腐蝕發生滲漏的風險；在變壓器箱體部分采用風管4，利用水冷系統自帶的風機對風管進行強迫風冷，解決夾層油箱成本高，難加工，冷卻液浪費大的問題；這兩部分組成的水風混合冷卻變壓器，在沒有增大變壓器安裝空間的前提下，不僅沒有降低變壓器的散熱功率，相反的還縮減了水冷系統的規模和復雜程度，從而降低整個設備水冷系統整體的制造成本，以及后期的維護使用成本。

本發明的核心技術改進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

本發明采用風冷散熱器鋁擠的工藝生產冷板主體(翅片部分)，然后在鋁擠的胚料上進行數控加工，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，以及特殊設計的水道，外形如圖2所示。根據該處熱交換的特點，水道對冷卻液均流要求并不高，但對流阻則要求盡可能低，比較簡單的多路直通流道，如圖3，簡化加工制造難度，降低生產成本。