CN102117689B - 矩阵等压式绝缘水冷电阻器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种绝缘水冷电阻器及其制作方法，提供了一种热阻小，散热效率高，体积小的矩阵等压式绝缘水冷电阻器。其底部为分流箱，中部为等压多腔冷却电阻体，上部为集水箱，各部分之间有密封圈密封，水从分流箱进水口流进，分成N路流经多腔冷却电阻体的N个腔体，N路水汇集到集水箱，最后从出水口流出。所述矩阵等压式绝缘水冷电阻器采用多行多列的多水腔结构，各水腔由水腔框、密封圈、多层电阻芯片组成，共用分流箱和集水箱，所述的多层电阻芯片为3层结构，中间层为绝缘基片，外层为电阻芯片。该发明多层电阻芯片的两面没有水压差，可以做的很薄，极大地减小了热阻，提高了散热效率，缩小了体积；电阻膜和水之间有绝缘瓷片隔开，保证了电绝缘；采用矩阵组装，多腔冷却电阻体内没有无用的空间，极大的缩小了体积。

Description

矩阵等压式绝缘水冷电阻器

一、所属技术领域

本发明属于绝缘水冷电阻器领域。

二、背景技术

现有的绝缘水冷电阻器，一是采用内层为绝缘油冷却加外层水冷却的双冷式电阻器；二是在绝缘瓷管外壁制电阻膜、内孔通水冷却的瓷管内冷式电阻器；三是将电阻丝穿入金属管，在丝与管之间填充绝缘物，将金属管浸入水中进行冷却。

双冷式电阻器的内层冷却液是油，油的冷却效果比水差，且双层冷却的结构复杂、体积大。

瓷管内冷式电阻器的管壁要承受水的压力，管壁要有足够的厚度，管壁越厚热阻越大，传热效率将大大下降，要达到预计的功率就得增大体积，同时瓷管与瓷管之间要有间距才能安装，这进一步导致体积增大。

金属管冷却电阻器需要外加冷却水路，结构复杂体积大，该结构主要当加热器用。

三、发明内容

为解决上述方案中存在的问题与缺陷，本发明提供了一种矩阵等压式绝缘水冷电阻器及其制作方法。

(一)本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明所涉及的是一种矩阵等压式绝缘水冷电阻器，主要包括一个多层电阻芯片，密封圈、内水腔框、外水腔框、外电极、分流箱、集水箱。采用矩阵等压多腔结构，各列的腔体数(行数)相等，在同列相邻两个腔之间由多层电阻芯片隔开，由于共用分流箱和集水箱，各列各行的腔内压力相等，相邻两个腔之间的多层电阻芯片的两个工作面没有压力差，多层电阻芯片可以做得很薄。多层电阻芯片的结构是：一片绝缘瓷片，厚度为0.3mm～3mm；两片电阻瓷片，电阻瓷片所用基片的氧化铝含量大于80％，厚度为0.3mm～3mm(根据最高工作电压来定，电压越高，瓷片越厚)；在2片电阻瓷片的电阻膜上涂一层弹性树脂，2片电阻瓷片的电阻膜相对，中间放一片绝缘瓷片，将三片瓷片粘接在一起，组成多层电阻芯片；多层电阻芯片有3大优点：1)多层电阻芯片很薄，所占空间很小；2)电阻芯片所用的基片是导热效率很高、厚度很小的氧化铝瓷片(氧化铝含量＞80％)。在多层电阻芯片的两个外表面通水时，由于电阻基片很薄，氧化铝含量很高，表面积也大，电阻膜产生的热量可以很快通过基片传导给水，水流将热量带走；3)多层电阻芯片的电阻基片的一面是电阻膜，另一面是白瓷面，装配后水腔框和多层电阻芯片组成完整的水腔，水腔中的水只能和密封圈内的白瓷面接触，从而保证了水和电阻膜之间的绝缘。通过矩阵等压组装，可以方便获得矩阵等压式绝缘水冷电阻器，电阻体内没有无用的空间，在保证绝缘的前提下，用很小的体积获得很大的功率。

(二)所述绝缘式等压多腔多层电阻器制作方法：

1.制作带内电极瓷片：在薄瓷片一面的两端印刷电极浆料，经烧结成为内电极；

2.制作带电阻膜瓷片：在带内电极瓷片两电极之间印刷电阻浆料，电阻浆料要和内电极搭接上，经烧结成为电阻膜；

3.制作电阻瓷片：在带电阻膜瓷片表面印刷介质浆料，经烧结成为电阻膜保护层；

4.制作带连接线电阻瓷片：在电阻瓷片的两内电极上各焊接一根铜线，做为内电极和外电极的连接线；

5.制作多层电阻芯片：在2片带连接线电阻瓷片的电阻膜上涂一层弹性树脂，2片带连接线电阻瓷片的电阻膜相对，中间放一片绝缘瓷片，将三者粘接在一起烘干；

6.制作外水腔框：用工程塑料加工成如下的框：框的下端有进水孔，上端有出水孔，框的一个侧面为平面，另一侧面的中部凹进，凹进部位的下部有一块均流板，四周为平面，在平面上开有密封槽，密封槽的***有和平面垂直的安装孔；

7.制作内水腔框：用工程塑料加工成如下的框：框的下端有进水口，上端有出水口，框的中部镂空，镂空部位的下部有一块均流板，镂空剩下的两端面为平面，在每一平面上各开有一条密封槽，密封槽的***有和平面垂直的安装孔；

8.制作多腔水冷电阻体：两个水腔框之间放一多层电阻芯片，水腔框和多层电阻芯片之间有密封圈密封，最外侧的两边放外水腔框，中间放内水腔框。根据功率的大小，多层电阻芯片的数量可以从1到n(最好从10～30之间选择)，水腔框数量＝(单列多层电阻芯片数量-2)÷2+2，用拉杆将水腔框和多层电阻芯片拉紧；

9.制作分流箱：用不锈钢制作水箱，水箱的侧面或底面开1个大口径的进水口，顶面为一个平面，在该平面上开有N个小口径的出水口；

10.制作集水箱：用不锈钢制作水箱，水箱的底面为一个平面，在该平面上开有N个中口径的进水口，水箱的侧面或顶面开1个大口径的出水口；

11.组装矩阵等压式绝缘水冷电阻器：分流箱在下，集水箱在上，中间放置多腔冷却电阻体，在分流箱和多腔冷却电阻体之间、集水箱和多腔冷却电阻体之间均有密封圈密封，用拉杆将三者拉紧；将带连接线电阻瓷片的连接线接到外电极上；电压加到两个外接电极上，冷却水从分流箱的进水口流进，分成N路流经多腔冷却电阻体的N个水腔，N路水汇集到集水箱，从集水箱的出水口流出，将多层电阻芯片的热量带走。

本发明的有益效果是：多层电阻芯片的两面没有水压差，可以做的很薄，极大地减小了热阻，提高了散热效率，缩小了体积；电阻膜和水之间有绝缘瓷片隔开，保证了电绝缘；采用矩阵组装，多腔冷却电阻体内没有无用的空间，极大的缩小了体积。

四、附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是带内电极瓷片示意图。

图2是带电阻膜瓷片示意图。

图3是带介质电阻瓷片示意图。

图4是带连接线电阻瓷片示意图。

图5是多层电阻芯片示意图。

图6是外水腔框示意图。

图7是内水腔框示意图。

图8是等压多腔冷却电阻体示意图。

图9是分流箱示意图。

图10是集水箱示意图。

图11是矩阵等压式绝缘水冷电阻器示意图。

图中1代表瓷片；2代表内电极；3代表电阻膜；4代表连接线；5代表绝缘瓷片；6代表凹陷平面；7代表原平面；8代表密封槽；9代表和原平面垂直的安装孔；10代表出水孔；11代表均流板；12代表进水孔；13代表矩形孔；14代表集水箱；15代表等压多腔冷却电阻体；16代表分流箱；17代表拉杆；18代表外电极；

五、具体实施方式

1.在图1带电极瓷片的瓷片1表面滚印电极浆料，经高温烧结成有内电极2。

2.在图1带电极瓷片表面滚印电阻浆料，电阻浆料要和两端的内电极2搭接上，经高温烧结成有电阻膜3的图2带电阻膜瓷片。

3.在图2带电阻膜瓷片表面滚印介质浆料，经高温烧结成有介质保护层的图3带介质电阻瓷片。

4.在图3带介质电阻瓷片的2个内电极2上焊接金属连接线4，形成有连接线的图4带连接线电阻瓷片。

5.在2片图4带连接线电阻瓷片的电阻膜上涂一层弹性树脂，电阻膜相对，中间放一片绝缘瓷片5，将三者粘接在一起烘干形成图5多层电阻芯片。

6.用工程塑料注塑成图6外水腔框，框的下端有进水孔12，上端有出水孔10，框的一个侧面为平面，另一侧面有凹陷平面6，凹陷平面6数量等于列数，在每一凹陷平面的下部有一块均流板11，每一凹陷平面6四周为原平面7，在原平面7上围绕每一凹陷平面6开一圈密封槽8，在每圈密封槽8的***有和原平面7垂直的安装孔9。

7.用工程塑料注塑成图7内水腔框，框的下端有进水孔12，上端有出水孔10，框的平面镂空出矩形孔13，矩形孔13的数量等于列数，在每个矩形孔13的下部有一块均流板11，每个矩形孔13的四周为原平面7，在原平面7上围绕每个矩形孔13开一圈密封槽8，在每圈密封槽8的***有和原平面7垂直的安装孔9。

8.制作等压多腔冷却电阻体15：在同列相邻的两个水腔框之间放置两个密封圈，两个密封圈之间放置一片图5多层电阻芯片，最外两侧的水腔框为图6外水腔框，两个图6外水腔框之间的水腔框为图7内水腔框，用拉杆将图6外水腔框、图7内水腔框、图5多层电阻芯片和密封圈8拉紧。

9.用不锈钢板加工成分流箱16，分流箱16的侧面(或底面)开1个大口径的进水口，顶面开N个小口径的出水口。

10.用不锈钢板加工成集水箱14，集水箱14的底面开N个中口径的进水口，顶面(或侧面)开1个大口径的出水口。

11.组装图11矩阵等压式绝缘水冷电阻器：分流箱16在下，集水箱14在上，中间放置图8等压多腔冷却电阻体，在分流箱16和等压多腔冷却电阻体15之间、集水箱14和等压多腔冷却电阻体15之间均有密封圈密封，用拉杆17将三者拉紧；将图4带连接线电阻瓷片的连接线4接到外电极18上；电压加到两个外电极18上，冷却水从分流箱16的进水口流进，流入等压多腔冷却电阻体15，汇集到集水箱14，从集水箱14的出水口流出，将图5多层电阻芯片的热量带走。

Claims (5)

1.一种矩阵等压式绝缘水冷电阻器，其底部为分流箱，中部为等压多腔冷却电阻体，上部为集水箱，各部分之间有密封圈密封，水经分流箱进水口流进多腔冷却电阻体后汇集到集水箱，经出水口流出，其特征是：所述矩阵等压式绝缘水冷电阻器采用多行多列的多水腔结构，共用分流箱和集水箱，多水腔结构中各列的水腔数相等；各水腔结构由水腔框、密封槽、均流板组成，水腔结构最外两侧为外水腔框，两外水腔框之间为内水腔框；密封槽上部放置两个密封圈，两个密封圈之间放置1片多层电阻芯片；所述的多层电阻芯片为三层结构，中间层为绝缘瓷片，两侧为电阻瓷片。

2.根据权利要求1所述的矩阵等压式绝缘水冷电阻器，其特征是：所述的水腔框为绝缘框，同行不同列的水腔框做成一体，所有水腔框等高，上端面为平面，通过密封圈与集水箱密封；下端面为平面，通过密封圈与分流箱密封。

3.根据权利要求1所述的矩阵等压式绝缘水冷电阻器，其特征是：所述的外水腔框的下端面开有进水孔，上端面开有出水口，外水腔框的一个侧面为平面，另一侧面中心部加工成凹槽，凹槽数量等于列数，在每个凹槽下部都有一块均流板，凹槽的四周为平面，且四周开有一圈密封槽，在该密封槽的***有安装孔。

4.根据权利要求1所述的矩阵等压式绝缘水冷电阻器，其特征是：所述的内水腔框的平面镂空出矩形孔，矩形孔的数量等于列数，在每个矩形孔的下部有一块均流板，每个矩形孔的四周为平面，且四周开有一圈密封槽，在每圈密封槽的***有安装孔。

5.根据权利要求1所述的矩阵等压式绝缘水冷电阻器，其特征是：所述的电阻芯片中间层为绝缘瓷片，所用的基片为厚度0.3mm～3mm的瓷基片；电阻芯片两侧为电阻瓷片，所用的基片为厚度0.3mm～3mm、导热性绝缘性良好、氧化铝含量＞80％的瓷基片，瓷基片的一个平面附有电阻膜，该平面和中间层的绝缘瓷片相贴，瓷基片的另一平面为绝缘平面，该绝缘平面通过密封圈和水腔框组成水腔，绝缘平面和水直接接触。

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