一种壳式饱和电抗器的制作方法

1.本技术涉及电子元件领域，具体而言，涉及一种壳式饱和电抗器。


背景技术：

2.在采用晶闸管作为主要开关器件的高压直流换流阀中，饱和电抗器是重要组件，承担着在阀开关时保护晶闸管的作用。然而，作为饱和电抗器的主要电气组成部分，铁芯和线圈在运行时都会产生热量。
3.线圈内部通有冷却水，产生的热量可以被及时带出。而铁芯的热量一部分通过线圈冷却水带出，另一部分则通过壳体向外界传热，但两种途径都需要穿过较厚的绝缘材料，绝缘材料本身具有一定的热阻，散热效率较低，导致铁芯的散热效果不佳。
4.目前的研究表明，当饱和电抗器运行时，铁芯温度过高会导致周边绝缘材料的温度过高，进而将减少饱和电抗器本身的工作寿命，增大故障率，因此有必要采取措施来降低饱和电抗器运行时的铁芯温度，现有技术采取了如下几种方案：
5.a、在电抗器设计上采用少铁芯多匝数的线圈，同时使铁芯外露在空气中；
6.b、通过改进水冷线圈的绝缘材料和壳体内填充材料的热传导系数，从而提高铁芯散热路径上的传热系数；
7.c、增加针对铁芯的水冷散热管路，使铁芯热量直接由冷却水带走。
8.但上述技术方案都有一定的弊端，方案a中少量铁芯的设计会降低电抗器在运行时对回路提供的阻尼作用，在应对晶闸管开关时刻的电流振荡上有较大风险，需要增加额外的阻尼电阻进行弥补；同时，铁芯外露在空气中虽然散热较好，但一方面噪音增大，另一方面长期运行容易出现硅钢片生锈、脱落等问题。方案b对铁芯散热情况改善存在技术上限，热传导系数达到一定值后再提高的难度很大，在改善的过程中要牺牲原有电气或机械特性，新材料在可靠性方面也存在风险。方案c引入了铁芯专用散热管路，一方面增加了设计难度和工艺实施难度，同时也提高了产品成本，另一方面也会增加水管渗漏和堵塞的风险。
9.因此，需要一种可以降低饱和电抗器运行时的铁芯温度，同时兼顾设计实施成本的饱和电抗器。
10.在所述背景技术部分，公开的上述信息仅用于加强对本技术的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术信息。


技术实现要素：

11.本技术旨在提供一种壳式饱和电抗器，能够降低饱和电抗器运行时的铁芯温度，同时兼顾设计实施成本。本技术提出一种壳式饱和电抗器，包括：
12.壳体，具有开口端，在所述壳体的外表面设置有纵向的凹槽，相对于所述凹槽，所述壳体的内表面设置有纵向的凸台；
13.水冷线圈，部分设置在所述壳体内且另一部分从所述开口端伸出，所述水冷线圈
为螺旋绕制的中空管道，外表面设置有绝缘材料；
14.多个铁芯，多个所述铁芯为开口铁芯，夹装于所述水冷线圈上；
15.填充材料，填充于多个所述铁芯、所述水冷线圈及所述壳体之间。
16.根据一些实施例，所述水冷线圈的首端和尾端于所述开口端的一侧伸出并交叉。
17.根据一些实施例，所述水冷线圈的首端和尾端分别连接于所述开口端外的接线母排和水接头。
18.根据一些实施例，多个所述铁芯通过箍带夹装于所述水冷线圈上。
19.根据一些实施例，所述壳体整体呈环状。
20.根据一些实施例，所述壳体的一部分呈螺旋形环状，所述螺旋形环状与所述水冷线圈的螺旋趋势一致。
21.根据一些实施例，每个所述铁芯设置在相邻的所述凹槽之间。
22.根据一些实施例，所述壳体的中心部分具有纵向的通孔。
23.根据一些实施例，所述壳体的外部设置有螺柱孔，螺杆穿过所述螺柱孔将所述壳体固定在安装底板上。
24.根据一些实施例，所述壳体的安装面与所述安装底板的接触部分之间设置有缓冲材料。
25.根据本技术的示例实施例，通过壳体设计得的多个凹槽结构，从散热角度，提高了铁芯对空气的散热效率，降低了铁芯温度，保障了电抗器的可靠运行；从结构角度，凹槽的设计降低了电抗器内部填充材料的填充量，减轻了电抗器重量，对安装场合机械强度要求更低，总体上是一种成本低、可实施性高的方案。
26.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本技术。
附图说明
27.通过参照附图详细描述其示例实施例，本技术的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。
28.图1示出根据本技术示例实施例的壳式饱和电抗器的结构示意图。
29.图2示出根据本技术一些实施例的壳式饱和电抗器的结构示意图。
30.图3示出根据本技术一些实施例的壳体的结构示意图。
31.图4示出根据本技术一些实施例的局部结构剖面图。
32.图5示出根据本技术另一实施例的壳式饱和电抗器的结构示意图。
具体实施方式
33.现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本技术将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
34.所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域
技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置或等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。
35.本技术提出一种壳式饱和电抗器，可以降低饱和电抗器运行时的铁芯温度，同时兼顾设计实施成本。
36.下面将参照附图，对根据本技术实施例的饱和电抗器进行详细说明。
37.图1示出根据本技术示例实施例的壳式饱和电抗器的结构示意图。
38.参见图1，示例实施例的壳式饱和电抗器包括多个铁芯1、水冷线圈2、壳体3和填充材料(图中未示出)。
39.如图1所示，所述壳体3具有开口端301，在所述壳体3的外表面设置有纵向的凹槽302，相对于所述凹槽302，所述壳体3的内表面设置有纵向的凸台303。所述水冷线圈2部分设置在所述壳体3内且另一部分从所述开口端301伸出。多个所述铁芯1夹装于所述水冷线圈2上。所述填充材料填充于多个所述铁芯1、所述水冷线圈2及所述壳体3之间。
40.根据示例实施例，所述水冷线圈2为螺旋绕制的中空铝管。
41.根据一些实施例，所述壳体3为薄壁结构，用于增强壳内与外界空气的热传导。
42.根据一些实施例，多个所述铁芯1为开口cd型铁芯，开口处设置有绝缘气隙片，通过箍带夹装于所述水冷线圈2上，但本技术不限于此。
43.根据一些实施例，所述壳体3整体呈环状，所述环状可以是圆环状、椭圆环状、跑道环状、圆角方形环状的一种，也可以是其他环状，本技术不做限制。
44.根据一些实施例，所述壳体3的中心部分具有纵向的通孔，所述纵向的通孔可以增加所述铁芯1的散热面积，在兼顾实施成本的同时增强降低所述铁芯的工作温度的效果。
45.根据一些实施例，所述壳体3的一部分呈螺旋形环状，所述螺旋形环状与所述水冷线圈2的螺旋趋势一致。
46.现有的技术在控制铁芯的工作温度的同时，无法有效地节省设计成本。根据本技术的示例实施例，通过壳体设计的凹槽结构，从散热角度，一方面综合减少了铁芯到壳体表面的距离，另一方面增大了壳体对外空气传热和辐射传热的面积，提高了铁芯对空气的散热效率，降低了铁芯温度，保障了电抗器的可靠运行；从结构角度，凹槽的设计降低了电抗器内部填充材料的填充量，减轻了电抗器重量，对安装场合机械强度要求更低，总体上是一种成本低、可实施性高的方案。
47.图2示出根据本技术一些实施例的壳式饱和电抗器的结构示意图。
48.参见图2，一些实施例的壳式饱和电抗器包括多个铁芯(图中未示出)、水冷线圈2、壳体3和填充材料4。
49.如图2所示，根据一些实施例，所述壳体3呈螺旋圆环体形，在所述水冷线圈2的伸出端处设有开口端301。所述壳体3的非开口区域圆环体形状设置为螺旋形状，与所述水冷线圈2相同趋势逆时针上升，并在所述壳体3的开口端301斜向连接。
50.根据一些实施例，所述壳体3外部设置有螺柱孔，可通过穿入螺柱将所述壳体3固定在安装底板上，所述壳体3与安装底板之间接触部分设置有缓冲材料。
51.根据一些实施例，所述水冷线圈2的首端和尾端于所述开口端的一侧伸出并交叉，分别连接于所述开口端外的接线母排7和水接头8，分别用于电气接线和水路接入。
52.根据一些实施例的壳式饱和电抗器，采用水冷线圈的首端和尾端在同一侧伸出的设计，首尾端交叉伸出的设计使得所述铁芯在水冷线圈上可布置的范围更大，避免所述铁芯拥挤堆积。
53.根据一些实施例的壳式饱和电抗器，经过调整可以实现非开口区域的壳体与水冷线圈构成的空腔在电抗器径向截面上面积基本相等，一方面可以减少非必要的填充材料，另一方面可提高每个铁芯从壳体处散热的效率和运行温度的一致性。
54.图3示出根据本技术一些实施例的壳体的结构示意图。
55.参见图3，在壳体3外部设置有多组纵向的凹槽302，每个铁芯设置在相邻的所述凹槽302之间。
56.根据一些实施例，壳式饱和电抗器运行时，铁芯通过电抗器内部循环水路和电抗器壳体外部空气进行散热，凹槽的设置可以增大壳体对外对流和辐射传热的面积并提供空气上下流动通道，还能综合减少铁芯与壳体的距离，降低填充材料用量，减轻壳式饱和电抗器质量。
57.图4示出根据本技术一些实施例的局部结构剖面图。
58.参见图4，根据一些实施例，水冷线圈2主体由外部绝缘材料201包裹的中空的铝管导体202螺旋绕制多层而成，所述水冷线圈2内部通有循环冷却水6。铁芯1通过箍带5夹持于所述外部绝缘材料201的外表面。在壳体3和所述箍带5之间填充有填充材料4。
59.根据一些实施例，所述壳体3内的所述填充材料4不仅起到保证电抗器的外绝缘的作用，也对所述铁芯1起到了保护和减振的作用，可以选用弹性体聚氨酯类的材料，本技术不限于此。
60.图5示出根据本技术另一实施例的壳式饱和电抗器的结构示意图。
61.参见图5，壳体3的形状为圆柱圆环体型，其上方齐平、下方也齐平。
62.在本技术的其他实施例中，壳体的上方、下方部也设置有凹槽(附图未示出)，并与外部、内部凹槽连接贯通。
63.根据一些实施例的壳式饱和电抗器，可以根据不同的铁芯布置方式，灵活调整壳体的外部结构和内部结构特征，有针对性地减少铁芯与壳体的距离，降低填充材料用量，减轻壳式饱和电抗器本身的质量。
64.以上对本技术实施例进行了详细描述和解释。应清楚地理解，本技术描述了如何形成和使用特定示例，但本技术不限于这些示例的任何细节。相反，基于本技术公开的内容的教导，这些原理能够应用于许多其它实施例。
65.通过对示例实施例的描述，本领域技术人员易于理解，根据本技术实施例的技术方案至少具有以下优点中的一个或多个。
66.根据本技术的示例实施例，通过壳体设计得的多个凹槽结构，从散热角度，一方面综合减少了铁芯到壳体表面的距离，另一方面增大了壳体对外空气传热和辐射传热的面积，提高了铁芯对空气的散热效率，降低了铁芯温度，保障了电抗器的可靠运行；从结构角度，凹槽的设计降低了电抗器内部填充材料的填充量，减轻了电抗器重量，对安装场合机械强度要求更低，总体上是一种成本低、可实施性高的方案。
67.根据本技术的一些实施例，通过在所述壳体的中心部分设置纵向的通孔，可以增加所述铁芯的散热面积，在兼顾实施成本的同时增强降低所述铁芯的工作温度的效果。
68.根据本技术的一些实施例，通过采用所述水冷线圈的首端和尾端在同一侧伸出的设计，首尾端交叉伸出的设计使得所述铁芯在所述水冷线圈上可布置的范围更大，避免所述铁芯拥挤堆积。
69.根据本技术的一些实施例，经过调整可以实现非开口区域的所述壳体与所述水冷线圈构成的空腔在电抗器径向截面上面积基本相等，一方面可以减少非必要的填充材料，另一方面可提高每个铁芯从壳体处散热的效率和运行温度的一致性。
70.根据本技术的一些实施例，可以根据不同的铁芯布置方式，灵活调整壳体的外部结构和内部结构特征，有针对性地减少铁芯与壳体的距离，降低填充材料用量，减轻壳式饱和电抗器本身的质量。
71.以上具体地示出和描述了本技术的示例性实施例。应可理解的是，本技术不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本技术意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。