CN112086252A - 一种高压超大容量水冷电阻器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高压超大容量水冷电阻器，包括：电阻外壳；绝缘管，绝缘管至少为两个且平行设置；电阻组件，电阻组件包括若干水冷板和若干电阻单元，水冷板和电阻单元依次交替设置，电阻单元包括第一绝缘层、两个合金电阻片和两个第二绝缘层，两个合金电阻片设置在两个第二绝缘层之间，第一绝缘层设置在两个合金电阻片之间。本方案一种高压超大容量水冷电阻器具有较好的散热效果，同时能够满足在持续高电压、高功率的工况下或者较高脉冲电流的工况下工作。

Description

一种高压超大容量水冷电阻器

技术领域

本发明涉及电器元件领域，特别涉及一种高压超大容量水冷电阻器。

背景技术

电阻器作为电子行业中不可缺少的元器件之一，其应用的场合众多。在一些电路中，电阻器需要承受较高的脉冲电流，而较高的脉冲电流会使电阻器产生大量的热量，若热量无法及时地散出，则会导致电阻器烧毁。目前市场上有一些水冷电阻器，其内部的水冷散热装置占据电阻器内较大的体积，导致整体结构的功率密度较低，无法维持持续的高功率工作。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种高压超大容量水冷电阻器，其体积小，具有较好的散热效果，同时能够满足在持续高电压、高功率的工况下或者较高脉冲电流的工况下工作。

根据本发明的实施例的一种高压超大容量水冷电阻器，包括：电阻外壳；绝缘管，绝缘管至少为两个且平行设置；电阻组件，设置在电阻外壳内部，电阻组件设置有若干水冷板和若干电阻单元，水冷板和电阻单元依次交替设置并穿设固定在绝缘管上，水冷板内设置有水冷通道且水冷板之间并联设置，电阻单元设置有第一绝缘层、两个合金电阻片和两个第二绝缘层，两个合金电阻片位于两个第二绝缘层的中间，第一绝缘层位于两个合金电阻片的中间。

根据本发明实施例的一种高压超大容量水冷电阻器，至少具有如下有益效果：通过电阻单元和水冷板依次交替设置，使每个电阻单元的两侧均设有水冷板，两个水冷板之间设置有两个合金电阻片，保证每个合金电阻片都能够得到较好的散热的同时，提高了电阻器内部的功率密度，能够持续在高功率的场合下使用；同时由于采用了合金电阻片，其比热容相对较高，可以适应高脉冲电流的工况。

根据本发明的一些实施例，水冷板比电阻单元多一个，且电阻组件的最外侧均为水冷板。

根据本发明的一些实施例，电阻单元还设置有至少两个绝缘套环，绝缘套环套设在绝缘管上，绝缘套环能够嵌入第一绝缘层、两个合金电阻片内。

根据本发明的一些实施例，电阻组件还设置有至少两个第一电极连接片，每个合金电阻片的两极分别与两个第一电极连接片电连接。

根据本发明的一些实施例，电阻单元内的两个合金电阻片之间设置有两个第二电极连接片，两个第二电极连接片分别位于合金电阻片的两个电极处，第一电极连接片与同一电阻单元内的一个合金电阻片的电极固定连接。

根据本发明的一些实施例，还设置有两个电极板，第一电极连接片分为两组，一组第一电极连接片与一个电极板固定连接，另一组第一电极连接片与另一个电极板固定连接，连接同一合金电阻片的两个第一电极连接片分别连接不同的电极板。

根据本发明的一些实施例，水冷通道上设置有进水口和出水口，进水口和出水口分别用于连接外部冷却水管路，出水口处设置有温度检测装置。

根据本发明的一些实施例，进水口和出水口分别设置在水冷板的两端。

根据本发明的一些实施例，还设置有两个主水管和若干分水管，一个主水管通过分水管分别连接各个水冷板上的进水口；另一个主水管通过分水管分别连接各个水冷板上的出水口。

根据本发明的一些实施例，第一绝缘层为云母，第二绝缘层为聚酰亚胺。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明实施例的电阻器的示意图；

图2为图1示出的电阻器的内部结构的示意图；

图3为图2示出的电阻器的内部结构的***图。

附图标记：

电阻外壳100、绝缘管110、电阻单元120、第一绝缘层121、合金电阻片122、第二绝缘层123、绝缘套环124、第一电极连接片125、第二电极连接片126、水冷板130、主水管131、分水管132、电极板140、延长板150、放水口160。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参考图1至图3，根据本发明的一些实施例的一种高压超大容量水冷电阻器，包括电阻外壳100、绝缘管110和电阻组件。绝缘管110用于固定电阻组件，绝缘管110设置在电阻外壳100的内部，绝缘管110至少设置有两个，且至少两个绝缘管110设置成平行的。电阻组件设置有若干水冷板130和若干电阻单元120，若干个水冷板130和电阻单元120依次交替设置，若干个水冷板130之间通过水管并联连接，水冷板130的内部设置有若干条水冷通道，水冷通道可供冷却水流过，以便吸收电阻单元120的热量。

每个电阻单元120均包括一个第一绝缘层121、两个合金电阻片122和两个第二绝缘层123，两个合金电阻片122设置在两个第二绝缘层123之间，一个第一绝缘层121设置在两个合金电阻片122之间。第一绝缘层121、合金电阻片122、第二绝缘层123和水冷板130上均设置有与绝缘管110的数量和位置对应的安装孔，且第一绝缘层121、合金电阻片122、第二绝缘层123和水冷板130上的安装孔的位置相同。绝缘管110穿过由第一绝缘层121、合金电阻片122、第二绝缘层123和水冷板130构成的电阻组件，将第一绝缘层121、合金电阻片122、第二绝缘层123和水冷板130穿设在绝缘管110上，并在绝缘管110的两端设置紧固件，使电阻单元120和水冷板130紧贴固定在绝缘管110上。

在本实施例中，可以采用螺杆穿过绝缘管110的内部，并将螺杆的两端用螺母锁紧，使绝缘管110和位于绝缘管110上的电阻单元120和水冷板130紧贴固定在螺杆上。根据实际情况，也可以直接在绝缘管110的两端设置螺纹，采用螺母作为紧固件，将电阻单元120和水冷板130紧贴固定在绝缘管110上。在位于最外侧的水冷板130上设置螺纹孔，并在电阻外壳100上设置与螺纹孔位置相应的通孔，用螺栓穿过通孔，并与螺纹孔连接将电阻组件固定在电阻外壳100上。将电阻组件固定在至少两个绝缘管110的中间并使其相互贴紧，能够使第一绝缘层121、合金电阻片122、第二绝缘层123和水冷板130重叠且平行。当电阻单元120设置为若干个时，相邻的电阻单元120共用一个水冷板130，此时一个水冷板130可以同时为两个合金电阻片122进行降温，且可以起到简化电阻器结构、提高功率密度的作用。

这样设置的好处是，在瞬间高脉冲电流的工况下，电阻器会产生大量的热量，采用合金作为电阻片的材料，由于其具有耐高温的特性，因此能够吸收较多的热量而使电阻器不易被烧毁。将电阻组件的结构设置为每两个水冷板130中间夹一个电阻单元120，使电阻单元120内的每个合金电阻片122的一侧均设置有一个水冷板130，使合金电阻片122在通电时产生的热量能够及时的传导至水冷板130上，在保证了电阻器拥有足够的功率密度的情况下，其散热***也能够满足较大热量的散热需求。

将所有的水冷板130和电阻单元120依次交替排列，并穿设固定在绝缘管110上，当所有的水冷板130和电阻单元120紧密贴合时，水冷板130和电阻单元120即处于相互平行的状态，所有的水冷板130或电阻单元120都是相同的，所以在电阻单元120中的合金电阻片122在同一竖直位置上的电位是相同的。由于相邻的两个合金电阻片122在同一竖直位置上的电位是相同的，所以其间的电压为零，这样能够很好的避免合金电阻片122之间的绝缘层被击穿。若在极端情况下水冷板130带电时，平行的水冷板130同一竖直位置上的电位是相同的，同样能够避免的水冷板130与合金电阻片122之间的第二绝缘层123被击穿。同时，因为采用平行设置的水冷板130和电阻单元120，使电阻组件无需设置过多的绝缘材料，因此也可以减少电阻器内部的绝缘材料的体积，进而减小电阻器的体积。

根据本发明的一些实施例，水冷板130比电阻单元120多一个，且电阻组件的最外侧均为所述水冷板130。在水冷板130和电阻单元120为依次交替设置的状态下，将水冷板130设置的比电阻单元120多一个，可以使所有的电阻单元120的两侧均有一个水冷板130，可以提高电阻器的散热效果。

参考图3，根据本发明的一些实施例，电阻单元120还设置有至少两个绝缘套环124，绝缘套环124套设在绝缘管110上，且绝缘套环124能够嵌入在第一绝缘层121、两个合金电阻片122内。每个电阻单元120内均设置有两个绝缘套环124，第一绝缘层121和两个合金电阻片122上的安装孔的孔径设置的比第二绝缘层123和水冷板130的安装孔的孔径大，其孔径差为绝缘套环124的外径与内径之差，将绝缘套环124设置在第一绝缘层121和合金电阻片122的安装孔内，同时使绝缘套环124套在绝缘管110上。通过这样设置，其目的是利用套在绝缘管110上的绝缘套环124，增加设置在绝缘套环124上的合金电阻片122之间的爬电距离和电气间隙，避免产生漏电的现象。根据实际情况，绝缘套环124可以采用云母或者聚酰亚胺制成。

参考图3，根据本发明的一些实施例，电阻组件还设置有至少两个第一电极连接片125，每个合金电阻片122的两极分别与两个第一电极连接片125电连接。每个合金电阻片122上相距最远的两个对角上设置两个电极的极耳，两个第一电极连接片125分别与两个电极的极耳电连接。通过设置第一电极连接片125，其目的是便于连接外部的通电线路，且每个电阻单元120上均设置有第一电极连接片125，便于在电阻器连接外部电路时自由选择每个电阻单元120之间的连接关系，即可以根据实际需要选择不同的阻值、功率。

参考图3，根据本发明的一些实施例，同一电阻单元120内的两个合金电阻片122之间设置有两个第二电极连接片126，两个第二电极连接片126分别位于合金电阻片122的电极处，第一电极连接片125与同一个电阻单元120内的一个合金电阻片122的电极固定连接。将两个第二电极连接片126设置在两个合金电阻片122之间，且使其位于合金电阻片122的两个电极处，使得在同一位置的两个合金电阻片122上的各一个电极形成电连接，即两个合金电阻片122之间形成并联的关系，再将两个第一电极连接片125与一个合金电阻片122的两个电极分别相连，实现两个合金电阻片122通过两个第一电极连接片125即可与外部电路电连接。通过这样设置，能够起到简化结构，节省电阻器内部空间的效果。

参考图1和图3，根据本发明的一些实施例，还设置有两个电极板140，若干第一电极连接片125分别设置为两组，一组第一电极连接片125与一个电极板140固定连接，另一组第一电极连接片125与另一个电极板140固定连接，连接同一合金电阻片122的两个第一电极连接片125分别连接不同的电极板140。设置电极板140的好处是，可以将多个电阻单元120并联起来，通过两个电极板140与外部电路电连接，便于电阻器与外部电路连接。当然，根据实际情况，还可以在两个电极板140上分别设置有延长板150，延长板150与电极板140可以是一体成型的。在电阻外壳100上设置有两个与延长板150对应的条形槽，条形槽内外贯通可使延长板150从条形槽内穿出至电阻器的外部，将延长板150穿出条形槽的部分进行翻折，使其与电阻外壳100的侧壁平行，以减小电阻器整体的体积。在延长板150穿出条形槽的部分上设置若干连接孔，可以方便与外部电路进行电连接。

根据本发明的一些实施例，水冷通道上设置有进水口和出水口，进水口和出水口分别用于连接外部冷却水管路，且出水口处设置有温度检测装置。通过设置温度检测装置，可以通过水温判断电阻器的温度，进而可以改变冷却水的流量、流速等，以调节电阻器的温度。

根据本发明的一些实施例，进水口和出水口分别设置在水冷板130的两端。将进水口和出水口分别设置在水冷板130的两端，其目的是，能够使位于同一个竖直方向位置的合金电阻片122的温度相同，避免合金电阻片122冷却不均匀。

参照图1和图3，根据本发明的一些实施例，还设置有两个主水管131和若干分水管132，一个主水管131通过分水管132分别连接各个水冷板130上的进水口，另一个主水管131通过分水管132连接各个水冷板130上的出水口。主水管131设置有两个，若干分水管132也设置有两组，每个主水管131连接一组分水管132，一组分水管132连接每个水冷板130的进水口，另一组分水管132连接每个水冷板130的出水口。通过设置主水管131以及与其对应的分水管132，更容易实现水冷板130之间的并联。

根据实际情况，主水管131上还设置有快拆接头。通过在主水管131上设置快拆接头，便于将电阻器与外部的水路连通，插拔方便，使用快捷。同时在主水管131的水位最低处设置有一个放水口160，且放水口处设置有堵头。当不使用电阻器时，可以将堵头取下，通过放水口160将水冷板130、分水管132和主水管131内的冷却水放出，避免腐蚀冷却水的冷却通道。

根据本发明的一些实施例，第一绝缘层121为云母，第二绝缘层123为聚酰亚胺。将第一绝缘层121和第二绝缘层123分别设置为云母和聚酰亚胺的好处是，由于两个合金电阻片122之间需要进行绝缘处理，但其间没有冷却装置，所以两个合金电阻片122之间的温度较高，需要采用耐高温极限更高的云母作为两个合金电阻片122之间的第一绝缘层121；而聚酰亚胺具有良好的绝缘性能的同时，其本身尺寸比较薄，不会影响到合金电阻片122上的热量传导至水冷板130上，不会影响电阻器的散热效果。

参考图1至图3，以一个具体的实施例的形式详细描述根据本发明实施例的一种高压超大容量水冷电阻器。值得理解的是，以下描述仅是示例性说明，而不是对发明的具体限制。

一种高压超大容量水冷电阻器，包括电阻外壳100、绝缘管110、电阻单元120、水冷板130和电极板140。绝缘管110设置有两个，两个绝缘管110设置成平行的，且两个绝缘管110内设置有螺杆，螺杆的两端突出于绝缘管110。电极板140也设置为两个。电阻单元120设置为若干个，若干个电阻单元120并联设置，电阻单元120的具体数量可以根据实际的应用场景进行设置。水冷板130设置为若干个，且水冷板130的数量比电阻单元120的数量多一个。

电阻单元120包括第一绝缘层121、合金电阻片122、第二绝缘层123、第一电极连接片125、第二电极连接片126和绝缘套环124，其中，合金电阻片122、第二绝缘层123、第一电极连接片125、第二电极连接片126和绝缘套环124均设置为两个。采用云母作为第一绝缘层121，采用聚酰亚胺作为第二绝缘层123。水冷板130和电阻单元120相互交替设置，两个第二绝缘层123在两个水冷板130之间，两个合金电阻片122设置在两个第二绝缘层123之间，一个第一绝缘层121设置在两个合金电阻片122之间。第一绝缘层121、合金电阻片122、第二绝缘层123和水冷板130上均设置有两个以上的同心的安装孔，其中第一绝缘层121和两个合金电阻片122上的安装孔的孔径设置的比第二绝缘层123和水冷板130的安装孔的孔径大，其孔径差为绝缘套环124的外径与内径之差。将绝缘套环124设置在第一绝缘层121、合金电阻片122和绝缘管110之间，第二绝缘层123和水冷板130则直接设置在绝缘管110上。合金电阻片122两个电极的部分突出于其主体，第一绝缘层121将两个合金电阻片122两电极以外的部分分隔开，两个第二电极连接片126夹在两个合金电阻片122的位置相对的电极之间，两个第一电极连接片125连接其中一个合金电阻片122的两个电极，两个第二电极连接片126使两个合金电阻片122形成并联的状态。将第一电极连接片125分为两组，同一竖直位置上的第一电极连接片125为一组，两个电极板140分别连接两组第一电极连接片125，这样能够使所有的电阻单元120形成并联的状态。水冷板130内部设置有水冷管路，水冷板130的两端设置有与水冷管路相连的进水口和出水口，所有的进水口和出水口分别连接有分水管132，连接进水口的分水管132与一个主水管131相连，连接出水口的分水管132与一个主水管131相连，这样就使若干个水冷板130并联起来。由于由同一个主水管131供应冷却水，所以每个水冷板130内的冷却水的温度相同，使得每个水冷板130对合金电阻片122的冷却效果是相同的。

根据本发明的一种高压超大容量水冷电阻器，通过如此设置，可以达成至少如下的一些效果：将两个合金电阻片122用第一绝缘层121分隔开，并在两个合金电阻片122的一侧分别设置一个水冷板130，能够保证电阻器内的电阻单元120具有较好的冷却效果的同时，尽量保证电阻器具有较高的功率密度，使其能够持续在较高功率的工况下工作；同时采用了合金电阻片122，其比热容相对较高，可以适应高脉冲电流的工况；合金电阻片122和水冷板130呈平行的状态，可以使位于同一个竖直位置的合金电阻片122或水冷板130处于相同电位的状态，而合金电阻片122或者水冷板130的电位相同，则会大大降低电阻组件被击穿的可能性，因此也可以减少电阻组件的绝缘结构的体积，进而减小电阻器的体积。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种高压超大容量水冷电阻器，其特征在于，包括：

电阻外壳；

绝缘管，所述绝缘管至少为两个且平行设置；

电阻组件，设置在所述电阻外壳内部，所述电阻组件设置有若干水冷板和若干电阻单元，所述水冷板和所述电阻单元依次交替设置并穿设固定在所述绝缘管上，所述水冷板内设置有水冷通道且所述水冷板之间并联设置，所述电阻单元设置有第一绝缘层、两个合金电阻片和两个第二绝缘层，两个所述合金电阻片位于两个所述第二绝缘层的中间，所述第一绝缘层位于两个所述合金电阻片的中间。

2.根据权利要求1所述的一种高压超大容量水冷电阻器，其特征在于：所述水冷板比所述电阻单元多一个，且所述电阻组件的最外侧均为所述水冷板。

3.根据权利要求1所述的一种高压超大容量水冷电阻器，其特征在于：所述电阻单元还设置有至少两个绝缘套环，所述绝缘套环套设在所述绝缘管上，所述绝缘套环能够嵌入所述第一绝缘层、两个所述合金电阻片内。

4.根据权利要求1所述的一种高压超大容量水冷电阻器，其特征在于：所述电阻组件还设置有至少两个第一电极连接片，每个所述合金电阻片的两极分别与两个所述第一电极连接片电连接。

5.根据权利要求4所述的一种高压超大容量水冷电阻器，其特征在于：所述电阻单元内的两个所述合金电阻片之间设置有两个第二电极连接片，两个所述第二电极连接片分别位于所述合金电阻片的两个电极处，所述第一电极连接片与同一所述电阻单元内的一个所述合金电阻片的电极固定连接。

6.根据权利要求4所述的一种高压超大容量水冷电阻器，其特征在于：还设置有两个电极板，所述第一电极连接片分为两组，一组所述第一电极连接片与一个所述电极板固定连接，另一组所述第一电极连接片与另一个所述电极板固定连接，连接同一所述合金电阻片的两个所述第一电极连接片分别连接不同的所述电极板。

7.根据权利要求1所述的一种高压超大容量水冷电阻器，其特征在于：所述水冷通道上设置有进水口和出水口，所述进水口和所述出水口分别用于连接外部冷却水管路，所述出水口处设置有温度检测装置。

8.根据权利要求7所述的一种高压超大容量水冷电阻器，其特征在于：所述进水口和所述出水口分别设置在所述水冷板的两端。

9.根据权利要求7所述的一种高压超大容量水冷电阻器，其特征在于：还设置有两个主水管和若干分水管，一个所述主水管通过所述分水管分别连接各个所述水冷板上的进水口；另一个所述主水管通过所述分水管分别连接各个所述水冷板上的出水口。

10.根据权利要求1所述的一种高压超大容量水冷电阻器，其特征在于：所述第一绝缘层为云母，所述第二绝缘层为聚酰亚胺。

Images