阅读说明：本技术 一种具有循环水冷的夹件及其变压器 (Folder with circulating water cooling function and transformer thereof ) 是由 张军海 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明公开了具有水冷循环的夹件,用于夹持固定变压器,夹件包括多个用于固定变压器铁芯的固定通孔,所述夹件分别设有进水管与出水管,进水管连接水源,出水管连接排水口,冷却水经进水管进入夹件内部后由出水管排出。本发明还公开了一种具有循环水冷的变压器,包括变压器主体、上述的具有循环水冷的夹件,所述变压器主体包括铁芯及同轴套设在铁芯上的高压绕组与低压绕组,所述高压绕组与低压绕组之间设置有绝缘板,所述夹件与铁芯固定连接。本发明通过在夹件内部设置循环水冷,对变压器进行有效的散热。(The invention discloses a clamp with water cooling circulation, which is used for clamping and fixing a transformer, and comprises a plurality of fixing through holes for fixing a transformer core, wherein the clamp is respectively provided with a water inlet pipe and a water outlet pipe, the water inlet pipe is connected with a water source, the water outlet pipe is connected with a water outlet, and cooling water enters the interior of the clamp through the water inlet pipe and then is discharged through the water outlet pipe. The invention also discloses a transformer with circulating water cooling, which comprises a transformer main body and the clamp with circulating water cooling, wherein the transformer main body comprises an iron core, a high-voltage winding and a low-voltage winding which are coaxially sleeved on the iron core, an insulating plate is arranged between the high-voltage winding and the low-voltage winding, and the clamp is fixedly connected with the iron core. According to the invention, the circulating water cooling is arranged in the clamping piece, so that the transformer can be effectively cooled.)

一种具有循环水冷的夹件及其变压器

技术领域

本发明涉及变压器技术领域，尤其涉及一种具有循环水冷的夹件及其变压器。

背景技术

变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的电气设备。变压器在工作过程中会产生较多热量，若不及时进行排除，容易造成变压器内部零件损坏，同时使得线圈容易老化，进而影响变压器的正常工作。同时，变压器内的热量如果不能及时排除，持续积累的热量也容易引起火灾。因此需要对变压器进行冷却散热变得非常重要。

现有技术的变压器较多采用空气散热，即自然风冷。这种散热方式在一般情况下能满足变压器的散热需求，但是，在变压器功率比较大，发热量大而需要快速散热时无法起到有效的作用；现有技术对变压器进行散热一般还有外置散热设备，通过鼓风机、大型风扇或外置水冷设备进行散热，但风机、风扇或外置水冷设备均是设置于变压器的外部，对变压器内的热量疏散较慢，无法快速散热。另外，鼓风机或大型风扇长时间工作，会产生额外的热量，增加其散热的负担，散热效果仍然无法达到需求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有循环水冷的夹件及其变压器，通过在夹件内部设置循环水冷，对变压器进行有效的散热。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种具有循环水冷的夹件，用于夹持固定变压器，夹件包括多个用于固定变压器铁芯的固定通孔，所述夹件分别设有进水管与出水管，进水管连接水源，出水管连接排水口，冷却水经进水管进入夹件内部后由出水管排出。

进一步的，所述夹件两端分别设置有一个所述进水管和一个所述出水管。

进一步的，所述夹件截面为空心矩形。

进一步的，所述夹件包括上夹件与下夹件，所述上夹件设置有固定变压器铁芯的吊耳，所述下夹件设置有风机支架与底座支架。

进一步的，进水管、出水管与固定通孔均无缝焊接所述夹件，所述夹件外壁涂有绝缘层。

进一步的，所述夹件还设有循环泵，所述循环泵设置于所述进水管外侧，驱动冷却水充满夹件内部的水冷管道。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种具有循环水冷的变压器，包括变压器主体及如上任一所述的具有循环水冷的夹件，所述变压器主体包括铁芯及同轴套设在铁芯上的高压绕组与低压绕组，所述高压绕组与低压绕组之间设置有绝缘板，所述夹件与铁芯固定连接。

进一步的，变压器主体上下两端分别设有两个所述夹件，所述夹件构成矩形中控框架，所述铁芯设置于所述矩形中空框架中。

进一步的，所述铁芯包括芯柱与铁轭，所述芯柱包括多个层叠设置的第一铁芯片，所述铁轭包括多个层叠设置的第二铁芯片，所述第二铁芯片截面呈阶梯状，且所述第一铁芯片的两端朝端部方向缩小，所述第二铁芯片与第一铁芯片的连接位置设有凹槽，所述凹槽沿第一铁芯片缩小的方向凹陷，所述第一铁芯片和所述第二铁芯片交错叠接。

进一步的，所述高压绕组上下两端在高压进线端子内侧设有高压夹件，所述低压绕组上下两端在低压出线端子内侧设有低压夹件，高压夹件与低压夹件之间设有铁轭，所述铁轭的两侧均设有绝缘片，夹件通过绝缘片紧贴铁轭；所述绝缘片的厚度小于0.3mm。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明提供了一种具有循环水冷的夹件及其变压器，通过对传统的夹件进行改进，将夹件内部充满冷却水，带动冷却水在夹件内部不断循环流动，及时排走变压器所产生在空气中的热量，有效的降低变压器的温度。夹件结构紧凑，无需大幅改动可直接应用于传统的变压器，冷却效果好。

附图说明

图1为本发明所提供实施例上夹件的三视图；

图2为本发明所提供实施例下夹件的三视图；

图3为本发明所提供实施例变压器的正面结构示意图；

图4为本发明所提供实施例变压器的侧面结构示意图；

图5为本发明所提供实施例铁芯的结构示意图；

图6为图5中A-A面的示意图；

图中：1、进水管；2、出水管；3、吊耳；4、固定通孔；5、风机支架；6、底座支架；7、风机；8、上夹件；9、下夹件；10、芯柱；11、铁轭；12、绝缘片；13、第二铁芯片；14、高压进线端子；15、低压出线端子。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”、“顶”、“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，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，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-2所示，本发明提供了一种具有循环水冷的夹件，用于夹持固定变压器，夹件包括多个用于固定变压器铁芯的固定通孔4，所述夹件分别设有进水管1与出水管2，进水管1连接水源，出水管2连接排水口，冷却水经进水管1进入夹件内部后由出水管2排出。

本申请中提供的夹件，通过对传统的夹件进行改进，增设连接水源的进水管1与连接排水口的排水管2，将夹件内部充满冷却水，带动冷却水在夹件内部不断循环流动，及时排走变压器所产生在空气中的热量，有效的降低变压器的温度。夹件结构与传统变压器中的夹件外部结构一样，可以直接替代传统变压器中的夹件，无需变压器内部做任何改变，方便用户直接进行更换。

具体的，如图1、2所示，为本发明所提供夹件的三视图。夹件为矩形钢管，设有若干固定通孔4，用于固定变压器铁芯。夹件分别设置有进水管1与出水管2，进水管与出水管的位置可以根据具体情况进行设置。在一种可行的实施方式为将进水管1设置于夹件的底面，出水管2设置于夹件的顶面。冷却水由进水管1进去夹件内部，夹件内部充满冷却水，再由出水管2排出，保证冷却水能时刻充满夹件内部，及时排走变压器所产生的热量。这种设置方式需要水泵较大的动力才能保证冷却水从出水管2排出且容易对进水管1造成较大的压力，容易损坏。在本实施例中，进水管1与出水管2分别设置于夹件的两端。进水管1连接水源，出水管2连接排水口。由于传统的夹件均为水平设置，冷却水难以充满整个夹件内部。因此还设置有循环泵，循环泵则设置于进水管1外侧，驱动冷却水充满夹件内部。

夹件均与进水管1、出水管2、固定通孔4无缝焊接，焊接处表面平整、光滑。保证夹件内部为形成密闭空间，冷却水充满该密闭空间，且冷却水不能从夹件内漏出。如果冷却水渗漏，轻则导致变压器绝缘老化，绝缘水平降低，重则引发短路，产生电火花，影响变压器的正常工作甚至着火、***。因此进水管1、出水管2、固定通孔4与夹件保证严密焊接，保证冷却水不渗漏。夹件外表面先涂防锈底漆，再涂设绝缘漆，保证夹件的使用寿命与绝缘。在本实施例中，冷却水采用自来水，成本较低且来源广，环保节能，不会造成污染。用户可根据实际情况选取不同的冷却水，可以采用比热容更大的液体。

夹件包括了上夹件8与下夹件9，所述上夹件8与下夹件9上下夹住铁芯，其中上夹件8和下夹件9的截面均为空心矩形，使得夹件的机械强度更好。在夹件的固定通孔4夹紧铁芯时，铁芯的夹紧效果更好，降低铁芯振动所产生的噪音。上夹件8设置有固定变压器铁芯的吊耳3，而下夹件9设置有风机7支架5与底座支架6。风机7支架5用于安装散热风机7。在下夹件9两端位置安装散热风机7，风向是由风机7吹至变压器内部，将变压器内部所产生的热量吹至变压器的上方，内部的热量及时排出。

基于相同的发明思想，本申请还提供了一种具有循环水冷的变压器，包括变压器主体及如上任一所述的具有循环水冷的夹件，所述变压器主体包括铁芯及同轴套设在铁芯上的高压绕组与低压绕组，所述高压绕组与低压绕组之间设置有绝缘板，所述夹件与铁芯固定连接。

本发明所提供的具有循环水冷的变压器，使用如上述实施例中的夹件，通过在夹件内部充满冷却水，冷却水在夹件内部不断循环流动。选用比热容较大的冷却水，且冷却水在变压器工作过程中不停流动，能够有效吸收变压器所产生在空气中的热量，在短时间内有效的降低变压器的温度，解决了传统变压器散热慢的问题。

具体的，如图3、4所示，为本发明所提供的变压器的正面、侧面结构示意图。变压器主体上下两端分别设有两个所述夹件，所述夹件构成矩形中控框架，所述铁芯设置于所述矩形中空框架中。上夹件8设置于变压器主体顶端，下夹件9设置于变压器主体的底部。铁芯通过固定通孔4固定于上夹件8与下夹件9。且上夹件8设置有吊耳3，用于加强固定铁芯。

当变压器有过电压、变频运行或铁芯内部谐波严重时，铁芯的发热量会大幅增加，温度剧增，导致铁芯的表面绝缘层老化加快，减少铁芯的寿命。在夹件与铁轭11之间的绝缘层厚度小于0.3mm，热传导效率随绝缘层的厚度减小而加快。在本实施例中，采用厚度为0.25mm，利于铁芯将热量传递至夹件，提高散热效率，达到快速散热的效果。

另外，在变压器的下夹件9的前后各设有一个风机7，风由风机7吹至线圈，带动变压器内部的热气向上夹件扩散，更好地散热。下夹件9与铁芯底部通过接地螺栓固定设置底座支架6，底座支架6为横截面呈 “П”型的空心长条，且所述底座支架6与下夹件9水平垂直，方便安装变压器，使得变压器接地。

每一个变压器均包括铁芯与线圈，线圈包括高压绕组与低压绕组。所述铁芯包括芯柱10与铁轭11，线圈绕接于芯柱10外。所述芯柱10包括多个层叠设置的第一铁芯片，所述铁轭11包括多个层叠设置的第二铁芯片13，且所述第一铁芯片和第二贴芯片的两端均朝端部方向缩小，所述第二铁芯片13与第一铁芯片的连接位置设有凹槽，所述凹槽沿第一铁芯片缩小的方向凹陷，所述第一铁芯片和所述第二铁芯片13交错叠接，接缝呈阶梯状，以形成磁通回路。阶梯状状的接缝有效减少变压器的空载铁芯损耗。在阶梯状接缝的情况下，磁力线能垂直的进入相邻的铁芯片，空载电流随之减少，此时作用在铁芯片的电磁力减小，且使得铁芯片被压紧，变压器的噪声则明显降低。且阶梯状的接缝能有效减少变压器的空载铁芯损耗，减低铁芯的重量和制作耗材。

第一铁芯片依次首尾相连，形成一个整体，进一步减少了铁芯上涡流效应的产生，增加了变压器铁芯的强度。且铁轭11的截面呈矩形或者 “D”形，在保证芯柱10与铁轭11叠接效果的同时，大幅减少铁芯的重量和制作耗材并降低噪声，在节约生产成本的同时还进一步减小噪音和空载损耗。接缝形成一定的间隙空间，在该间隙空间内填充有环氧树脂层，加热固化后，使得铁芯片形成一个整体，提高变压器绝缘系统的抗电强度和绝缘电阻，以提高电气绝缘性能，有效降低第一铁芯片与第二铁芯片13上的涡轮效应，进一步降低了铁芯损耗。

更进一步的，接缝的斜角呈45度，且接缝设置有至少5级。斜接缝的结构可以有效改善本实施例中铁芯接缝处的磁场分布，使得铁芯的磁漏更低，大幅提成变压器的效率。并且接缝的数量在5级以上亦能增加芯柱10与铁轭11叠接后的机械连接强度。

所述高压绕组上下两端在高压进线端子14内侧设有高压夹件，所述低压绕组上下两端在低压出线端子15内侧设有低压夹件。具体如图4所示，铁轭11右侧设置有高压夹件，铁轭11左侧设置有低压夹件。高压夹件与低压夹件之间设置的铁轭11两侧均设有绝缘片12，高压夹件与低压夹件均通过绝缘片12紧贴铁轭11。铁轭11是由多个层叠设置的第二铁芯片13构成，通过热传导的方式将热量传递给夹件进行散热，多个铁芯片的截面积均朝端部方向缩小，因此与空气中接触的表面积增大，可以较快的降低铁芯的温度。

变压器在工作过程中会产生一定的噪声，主要是由于铁芯振动而产生的噪音，铁轭11大部分裸露在空气中，会造成较大的噪音。芯柱10的第一铁芯片两端朝端部方向缩小，比传统变压器的芯柱10直径小，即减小芯柱10的截面积，增加芯柱10的磁通密度，磁通密度的增大会导致噪音增大，但芯柱10由于线圈具有屏蔽作用，噪声会有一定的衰减，总体影响不大。如图5、6所示，为本发明所提供铁芯的结构示意图，铁轭11第二铁芯片13的截面积均朝端部方向缩小，呈阶梯状，增加第二铁芯片13的截面积，减少铁轭11的磁通密度，降低铁轭11产生的噪音，有效减少铁芯所产生总噪音。另外，由于铁轭11与夹件的接触面积增加，有利于铁芯向夹件传递热量，加速散热。由于芯柱10的直径减小，绕设于芯柱10的线圈直径可随之变小。线圈所使用的材料重量、长度及电阻降低，可以有效的节约耗材，降低成本，达到节能环保的作用。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。