專利名稱：一種電力電子功率元件的隔爆式水冷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力電子功率元件的隔爆式水冷裝置，屬電力電子 功率元件安全保護(hù)設(shè)施的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在煤礦井下惡劣環(huán)境作業(yè)中，大量使用著隔爆式電控箱、電子軟啟 動(dòng)器、變頻器和功率因數(shù)補(bǔ)償器，其中電力電子功率元件是必不可少的元器件，它們大都在電壓380V—1140V環(huán)境中運(yùn)行，由于電力電子功率 元件是安裝在密閉的窄小空間內(nèi)，功率元件在運(yùn)行過程中產(chǎn)生著大量的 熱量，窄小的密閉空間散熱性極差，極易使電力電子功率元件老化、損 壞，加大了功率元件的運(yùn)行負(fù)荷，甚至引發(fā)安全事故，極大地制約著功 率元件及整個(gè)電器設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，使電器設(shè)備內(nèi)的電力電子功率元件 的冷卻降溫成了一個(gè)技術(shù)難題，尤其是在一個(gè)密閉狹小的箱體空間內(nèi)更 是不易解決。發(fā)明內(nèi)容發(fā)明目的本發(fā)明的發(fā)明目的就是針對(duì)背景技術(shù)的不足，對(duì)密閉狀態(tài)下的電力 電子功率元件進(jìn)行隔爆式水循環(huán)冷卻，在模塊式功率元件的安裝基板上: 設(shè)置防爆水循環(huán)冷卻板，使功率元件在運(yùn)行的同時(shí)進(jìn)行自行散熱、降溫 冷卻，使電器箱內(nèi)的電力電子功率元件能夠在正常溫度下平穩(wěn)運(yùn)行，以 大幅度提高電力電子功率元件的使用壽命和安全系數(shù)。技術(shù)方案本發(fā)明主要結(jié)構(gòu)由電控主箱體、上箱體、箱座、功率元件安裝冷 卻板、隔爆法.蘭板、冷卻防護(hù)板、回形水冷管、進(jìn)水閥、出水閥組成； 電控主箱體1上部為上箱體2、下部為箱座26，在電控主箱體1的左側(cè) 部設(shè)有過渡聯(lián)接板3，在過渡聯(lián)接板3的外部設(shè)有隔爆法蘭板4，在隔爆 法蘭板4的外部為功率元件安裝冷卻板5，功率元件安裝冷卻板5的外部 為冷卻防護(hù)板6，冷卻防護(hù)板6的上部設(shè)有進(jìn)水閥7、下部設(shè)有出水閥8， 冷卻防護(hù)板6、功率元件安裝冷卻板5、隔爆法蘭板4由螺栓9固定，功 率元件安裝冷卻板5由銷釘10定位，進(jìn)水閥7、出水閥8與外接水源聯(lián) 接。 .所述的冷卻防護(hù)板6，呈方形，正面為筋板面27、反面為防護(hù)面28， 在筋板面27上設(shè)有橫筋板11、縱筋板12，冷卻防護(hù)板6的左下部設(shè)有 出水端接口 14、右上部設(shè)有進(jìn)水端接口 13，冷卻防護(hù)板6的中部上下對(duì) 稱設(shè)置銷釘孔15、 16、四周邊均布通孔17。所述的功率元件安裝冷卻板5，呈方形，正面為功率元件安裝面19、 反面為水冷管面21，在功率元件安裝面19上設(shè)置數(shù)個(gè)功率元件安裝位 20、螺孔29，在水冷管面21上設(shè)置回形水冷管22，回形水冷管22的右 上部為進(jìn)水端接口 13、左下部為出水端接口 14，在回形水冷管22的四 周設(shè)置密封條23，在功率元件安裝冷卻板5的中部上、下對(duì)稱設(shè)有銷釘 孔24、 25，功率元件安裝冷卻板5的四周均布數(shù)個(gè)通孔18,與隔爆法蘭 板4 f:的螺孔相對(duì)應(yīng)，進(jìn)水端接d 13、出水端接口 14與冷卻防護(hù)板6上 的進(jìn)水閥7、出水閥8連通。有益效果本發(fā)明與背景技術(shù)相比具有明顯的先進(jìn)性，它是針對(duì)煤礦設(shè)備電控 箱內(nèi)的電力電子功率元件在井下惡劣環(huán)境運(yùn)行的實(shí)際情況，使用電壓高，大都在380V—1140V,功率大，大都在31.5--315A，電力電子功率元件 安裝在密閉的狹小的箱體內(nèi)、功率元件的運(yùn)行熱量無法及時(shí)散出，功率 元件易老化、損壞，故在電控箱主箱體的外側(cè)部設(shè)置功率元件安裝冷卻 板，并在功率元件安裝冷卻板的側(cè)部設(shè)置隔爆式水循環(huán)冷卻裝置，實(shí)現(xiàn) 隔爆結(jié)構(gòu)板、水冷板、功率元件安裝板連為一體，冷卻防護(hù)板與水流通 道形成箱體外水循環(huán)冷卻，水冷通道采用回形彎管狀，增大散冷面積， 大幅度降低了功率元件的溫度，此裝置設(shè)計(jì)合理，將電力電子元件的安 裝、散熱、隔爆、水冷功能融為一體，結(jié)構(gòu)緊湊，減少了防爆箱體的外 形尺寸，冷卻防護(hù)板與回形水冷管共同組成水流通道，方傳了水道的清 理維修，安裝容易，使用方便，散熱、冷卻效果好，是十分理想的煤礦 防爆設(shè)備電控箱的電力電子功率元件的冷卻裝置，此裝置也可在其他電 控設(shè)備上使用。


圖1為電控箱及水冷裝置整體結(jié)構(gòu)2為冷卻防護(hù)板主視3為圖2的A—A剖面4為冷卻防護(hù)板后視5為功率元件水循環(huán)冷卻板主視6為圖5的B—-B剖面7為功率元件水循環(huán)冷卻板后視中所示，附圖標(biāo)記清單如下1、電控主箱體，2、上箱體，3、過渡聯(lián)接板，4、隔爆法蘭板，5、功率元件安裝冷卻板，6、冷卻防護(hù)板，7、進(jìn)水口， 8、出水口， 9、螺 栓，10、銷釘，11、橫筋板，12、縱筋板，13、進(jìn)水端接口， 14、出水 端接口， 15、銷釘孔，16、銷釘孔，17、通孔，18、通？L， 19、功率元 件安裝面，20、功率元件安裝位，21、水冷管面，22、回形水冷管，23、 密封條，24、銷釘孔，25、銷釘孔，26、箱座，27、筋板面，28、防護(hù) 面，29、螺孔。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明圖1所示，為電控箱及水冷裝置整體結(jié)構(gòu)圖，煤礦設(shè)備的電力電子 控制箱是在井下惡劣環(huán)境運(yùn)行，使用電壓大都在380V—1140V，功率在 31.5—315A，使用電壓高、功率大，電力電子功率元件極易發(fā)熱，由于 是在狹窄的封閉的電控箱內(nèi)，其熱量無法散出，極易引發(fā)妾全事故，故 在電控箱主箱體l的外部設(shè)置過渡聯(lián)接板3、隔爆法蘭板4、功率元件安 裝冷卻板5、冷卻防護(hù)板6，形成箱體外水循環(huán)冷卻散熱，以大幅度降低 功率元件運(yùn)行中的熱量。過渡聯(lián)接板3、隔爆法蘭板4、功率元件安裝冷卻板5、冷卻防護(hù)板 6要聯(lián)接牢固，進(jìn)、出水閥7、 8要聯(lián)接正確，回形水冷管22為彎曲狀， 以增大水流動(dòng)冷卻散冷面積，增加冷卻效果，密封條23要嚴(yán)格密封，起 隔爆、防磁作用。圖2、 3、 4所示，為冷卻防護(hù)板6結(jié)構(gòu)圖，是功率元件安裝冷卻板5的保護(hù)板和水流通道的聯(lián)接板，要強(qiáng)度好，可用不易生銹的鋼質(zhì)材料制 作，防護(hù)面28要平整，筋板面27上設(shè)置橫、縱筋板ll、 12，進(jìn)、出水 端接口 13、 14要與進(jìn)、出水闊7、 8對(duì)應(yīng)，位置要正確，與功率元件安裝冷卻板5要配合使用，共問形成水流通道。圖5、 6、 7所示，為功率元件安裝冷卻板5結(jié)構(gòu)圖，功率元件安裝 面19是安裝電力電子功率元件的，要平整規(guī)則，水冷管面21上設(shè)有回 形水冷管22，回形水冷管22與進(jìn)、出水端接口 13、 14要暢通，密封條 23為方形環(huán)形，起密封、防磁、隔爆作用，功率元件安裝冷卻板5要強(qiáng) 度好，釆用高強(qiáng)皮、傳熱性能好的銅合金或鋁合金材料制作，以保證傳 熱速度和隔爆安全，回形水冷管22呈回形彎曲循環(huán)設(shè)置，要用不銹鋼材 料制作，可增加散冷面積，使水冷效果更加優(yōu)越。功率元件安裝冷卻板5的正面為功率元件安裝面19，功率元件安裝 面19上設(shè)有數(shù)個(gè)功率元件安裝位20，反面為水冷管面21，這種結(jié)構(gòu)冷 卻效果好，可起到直接散冷吸熱作用。
權(quán)利要求
1、一種電力電子功率元件的隔爆式水冷裝置，其特征在于主要結(jié)構(gòu)由電控主箱體、上箱體、箱座、功率元件安裝冷卻板、隔爆法蘭板、冷卻防護(hù)板、回形水冷管、進(jìn)水閥、出水閥組成；電控主箱體(1)上部為上箱體(2)、下部為箱座(26)，在電控主箱體(1)的左側(cè)部設(shè)有過渡聯(lián)接板(3)，在過渡聯(lián)接板(3)的外部設(shè)有隔爆法蘭板(4)，在隔爆法蘭板(4)的外部為功率元件安裝冷卻板(5)，功率元件安裝冷卻板(5)的外部為冷卻防護(hù)板(6)，冷卻防護(hù)板(6)的上部設(shè)有進(jìn)水閥(7)、下部設(shè)有出水閥(8)，冷卻防護(hù)板(6)、功率元件安裝冷卻板(5)、隔爆法蘭板(4)由螺栓(9)固定，功率元件安裝冷卻板(5)由銷釘(10)定位，進(jìn)水閥(7)、出水閥(8)與外接水源聯(lián)接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力電子功率元件的隔爆式水冷裝置， 其特征在于所述的冷卻防護(hù)板(6)，呈方形，正面為筋板面(27)、反 面為防護(hù)面(28)，在筋板面(27)上設(shè)有橫筋板(11)、縱筋板(12)， 冷卻防護(hù)板(6)的左下部設(shè)有出水端接口 (14)、右上部設(shè)有進(jìn)水端接 口 (13)，冷卻防護(hù)板(6)的中部上下對(duì)稱設(shè)置銷釘孔(15、 16)、四周 邊均布通孔(17)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力電子功率元件的隔爆式水冷裝置， 其特征在于所述的功率元件安裝冷卻板(5)，呈方形，正面為功率元 件安裝面(19)、反面為水冷管面(21)，在功率元件安裝面(19)上設(shè) 置數(shù)個(gè)功率元件安裝位(20)、螺孔(29)，在水冷管面(21)上設(shè)置回 形水冷管(22)，回形水冷管(22)的右上部為進(jìn)水端接口(13)、左下 部為出水端接口 (14)，在回形水冷管(22)的四周設(shè)置密封條(23)， 在功率元件安裝冷卻板(5)的中部上、下對(duì)稱設(shè)有銷釘孔(24、 25)，功率元件安裝冷卻板(5)的四周均布數(shù)個(gè)通孔(18)，與隔爆法蘭板(4) 丄:的螺孔相對(duì)應(yīng)，進(jìn)水端接口 (13)、出水端接口 (14)與冷卻防護(hù)板(6) 上的進(jìn)水閥(7)、出水閥(8)連通。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電力電子功率元件的隔爆式水冷裝置， 其特征在于此裝置適用電壓380—1140V、電流31.5—315A。
全文摘要
一種電力電子功率元件的隔爆式水冷裝置，主要結(jié)構(gòu)由隔爆電控主箱體、上箱體、箱座、功率元件安裝冷卻板、隔爆法蘭板、冷卻防護(hù)板、進(jìn)水閥、出水閥、回形水冷管組成，它是在電控主箱體的外側(cè)設(shè)置過渡聯(lián)接板、隔爆法蘭板、功率元件安裝冷卻板、冷卻防護(hù)板，功率元件安裝冷卻板正面為功率元件板，反面為回形水冷管冷卻裝置，形成箱體外水循環(huán)冷卻散熱，水冷管采用回形彎狀，可增加散冷面積，可降低功率元件的熱量，提高功率元件的使用壽命，此裝置設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)緊湊，隔爆、防磁，安全可靠，冷卻散熱效果好，安裝使用方便，是十分理想的煤礦隔爆設(shè)備電控箱的電力電子功率元件的冷卻裝置，此裝置也可在其他電控設(shè)備上使用。
文檔編號(hào)H02B1/00GK101325317SQ20081005477
公開日2008年12月17日 申請(qǐng)日期2008年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月10日
發(fā)明者林 侯, 呼守信, 唐會(huì)成, 張忠國(guó), 曹建文, 博 石, 江 金 申請(qǐng)人:煤炭科學(xué)研究總院太原研究院;煤炭科學(xué)研究總院山西煤機(jī)裝備有限公司