一種軌道交通牽引變流器用走行風(fēng)冷式水冷系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到軌道交通領(lǐng)域，特指一種適用于軌道交通牽引變流器的走行風(fēng)冷式水冷系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]牽引變流器是軌道交通車輛的核心部件，其電氣元件在工作中會(huì)產(chǎn)生熱損耗，弓丨起電氣元件溫度上升。如果溫度超出元件所能承受的限度，可能會(huì)使電氣元件產(chǎn)生絕緣失效、著火等危險(xiǎn)，所以必須采用合適的冷卻系統(tǒng)將變流器工作時(shí)產(chǎn)生的熱量帶走，這樣才能保證變流器正常工作，從而保證車輛安全運(yùn)行。
[0003]常見(jiàn)的牽引變流器水冷卻系統(tǒng)一般由水冷散熱器、熱交換器、風(fēng)機(jī)、膨脹水箱、水泵、過(guò)濾器、流量計(jì)、溫度傳感器、壓力傳感器、各種控制閥門及管路等部件組成。水冷基板上涂覆導(dǎo)熱硅脂，半導(dǎo)體器件緊密貼裝固定在水冷散熱器的外表面組成牽引變流器功率模塊。半導(dǎo)體器件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量首先傳到水冷散熱器上，水冷散熱器再將熱量傳導(dǎo)到內(nèi)腔的冷卻水中，系統(tǒng)通過(guò)冷卻水泵將水冷散熱器內(nèi)腔中的水強(qiáng)制循環(huán)到熱交換器中，高溫水在熱交換器中通過(guò)風(fēng)機(jī)強(qiáng)制通風(fēng)散熱，完成熱交換后的冷卻水再流回水冷散熱器內(nèi)腔重復(fù)上述冷卻過(guò)程。
[0004]在上述現(xiàn)有的軌道交通牽引變流器用水冷系統(tǒng)中，通過(guò)熱交換器的冷卻空氣是由冷卻風(fēng)機(jī)提供，而冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)有以下問(wèn)題:
(I)風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)噪聲污染嚴(yán)重。
[0005]( 2)風(fēng)機(jī)運(yùn)行振動(dòng)強(qiáng)烈。
[0006](3)需要與風(fēng)機(jī)配套的風(fēng)道和過(guò)濾裝置，使得水冷系統(tǒng)生產(chǎn)成本過(guò)高。
[0007](4)運(yùn)營(yíng)成本、維護(hù)、維修成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種減少震動(dòng)、降低噪音、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、能夠降低成本及提高工作可靠性的軌道交通牽引變流器用走行風(fēng)冷式水冷系統(tǒng)。
[0009]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種軌道交通牽引變流器用走行風(fēng)冷式水冷系統(tǒng)，包括熱交換器及水冷總成，所述熱交換器與水冷總成連通形成冷卻回路，所述水冷總成安裝于牽引變流器柜體內(nèi)，所述熱交換器安裝牽引變流器柜體的外側(cè)并處于車輛與車輛行走風(fēng)相接觸的面上。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述牽引變流器柜體安裝于車輛的底部，所述熱交換器安裝于牽引變流器柜體的底部；或者，所述牽引變流器柜體安裝于車輛的頂部，所述熱交換器安裝于牽引變流器柜體的頂部。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述熱交換器安裝于牽引變流器前后位置處，所述熱交換器通過(guò)管道與牽引變流器主體相連。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述熱交換器為兩個(gè)以上且所有熱交換器之間采用并聯(lián)或串聯(lián)連接。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述水冷總成包括水泵和水冷散熱器，所述水冷散熱器為一個(gè)以上，所述水冷散熱器用來(lái)把功率模塊中半導(dǎo)體器件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量傳到自身的水冷基板上，水冷基板再將熱量傳導(dǎo)到自身內(nèi)腔的冷卻介質(zhì)；所述水泵是為整個(gè)水冷總成提供動(dòng)力。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述水冷總成的冷卻回路中設(shè)置膨脹水箱。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述水冷總成的冷卻回路中設(shè)置壓力傳感器和溫度傳感器，分別用來(lái)檢測(cè)水冷散熱器兩端壓力和溫度，并通過(guò)通訊傳至車輛上的牽引控制單元。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述熱交換器為翅片管熱交換器或板翅式熱交換器。
[0017]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn):所述牽引變流器柜體內(nèi)設(shè)置用來(lái)降低牽引變流器柜體內(nèi)溫度的冷卻風(fēng)機(jī)。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:在本發(fā)明水冷系統(tǒng)中，通過(guò)熱交換器的冷卻空氣是依靠軌道交通車輛運(yùn)行時(shí)的走行風(fēng)，而非冷卻風(fēng)機(jī)提供的冷卻風(fēng)，省掉與熱交換器相匹配的風(fēng)機(jī)，節(jié)約了風(fēng)機(jī)的運(yùn)營(yíng)成本、維修維護(hù)成本，解決以往風(fēng)機(jī)運(yùn)行時(shí)所帶來(lái)的振動(dòng)與噪聲問(wèn)題；同時(shí)，由于系統(tǒng)少了一個(gè)關(guān)鍵部件，從而使系統(tǒng)故障率降低，大幅度提高可靠性，還可省去與之配套的風(fēng)道和過(guò)濾裝置，節(jié)約生產(chǎn)成本和空間。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1是本發(fā)明將牽引變流器柜體安裝于車輛底部時(shí)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0020]圖2是本發(fā)明將牽引變流器柜體安裝于車輛頂部時(shí)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0021]圖3是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中采用翅片管式熱交換器的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0022]圖4是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中采用板翅式熱交換器的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0023]圖例說(shuō)明:
1、牽引變流器柜體；2、車輛；3、水泵；4、膨脹水箱；5、熱交換器；6、水冷散熱器；7、管道；8、壓力傳感器；9、溫度傳感器；10、水管接頭；11、翅片；13、主水管；14、分水管；16、水翅片；17、風(fēng)翅片。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下將結(jié)合說(shuō)明書附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的一種軌道交通牽引變流器用走行風(fēng)冷式水冷系統(tǒng)，包括熱交換器5及水冷總成，水冷總成安裝于牽引變流器柜體I內(nèi)，牽引變流器柜體I安裝于車輛2的底部或頂部，熱交換器5安裝牽引變流器柜體I的外側(cè)并處于車輛2與車輛行走風(fēng)相接觸的面上(例如:迎風(fēng)面上，圖中箭頭方向?yàn)樽咝酗L(fēng)方向)。當(dāng)牽引變流器柜體I安裝于車輛2的底部時(shí)，熱交換器5安裝于牽引變流器柜體I的底部；當(dāng)牽引變流器柜體I安裝于車輛2的頂部時(shí)，熱交換器5安裝于牽引變流器柜體I的頂部。通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，就能夠?qū)崿F(xiàn)高溫水與外界空氣進(jìn)行熱量交換，其中外界空氣不是由風(fēng)機(jī)提供，而是采用車輛2行駛時(shí)產(chǎn)生的行走風(fēng)。
[0026]在具體應(yīng)用實(shí)施例中，熱交換器5可以為一個(gè)或多個(gè)，可以根據(jù)實(shí)際需要采用并聯(lián)或串聯(lián)使用。
[0027]可以理解，熱交換器5也不一定位于牽引變流器柜體I的頂部或底部，只要能夠與車輛2產(chǎn)生的走行風(fēng)發(fā)生接觸實(shí)現(xiàn)熱交換即可。例如，將熱交換器5置于牽引變流器前后一定距離位置處，熱交換器5通過(guò)較長(zhǎng)的金屬軟管或橡膠軟管與牽引變流器主體相連。
[0028]水冷總成包括水泵3和水冷散熱器6，其中水泵3是為整個(gè)水冷總成提供動(dòng)力，將水冷散熱器6內(nèi)腔中的水強(qiáng)制循環(huán)到外部的熱交換器5中進(jìn)行熱量交換。水冷散熱器6為一個(gè)或多個(gè)，水冷散熱器6用來(lái)把功率模塊中半導(dǎo)體器件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量傳到自身的水冷基板上，水冷基板再將熱量傳導(dǎo)到自身內(nèi)腔的冷卻介質(zhì)中。以上所有部件均通過(guò)管道7連接，從而使冷卻介質(zhì)能在各部件中循環(huán)流動(dòng)。
[0029]本實(shí)施例中，進(jìn)一步在水冷總成的冷卻回路中設(shè)置膨脹水箱4，膨脹水箱4的作用是補(bǔ)償溫度變化導(dǎo)致的液體體積變化，同時(shí)可以通過(guò)雙向閥門和周圍空氣交換，調(diào)節(jié)水泵3進(jìn)口的壓力。
[0030]本實(shí)施例中，進(jìn)一步在水冷總成的冷卻回路中設(shè)置壓力傳感器8和溫度傳感器9，分別用來(lái)檢測(cè)水冷散熱器6兩端壓力和溫度，并通過(guò)通訊傳至車輛2上的TCU(牽引控制單元)進(jìn)行監(jiān)控及預(yù)警。
[0031]本實(shí)施例中，熱交換器5可以采用翅片管熱交換器，如圖3所示，翅片管熱交換器包括水管接頭10、翅片11、分水管14及主水管13，水管接頭10通過(guò)管路與冷卻系統(tǒng)中其他部件相連。
[0032]本實(shí)施例中，熱交換器5可以采用板翅式熱交換器，如圖4所示，板翅式熱交換器包括主水管13、水管接頭10、水翅片16及風(fēng)翅片17，水管接頭10通過(guò)管路與冷卻系統(tǒng)中其他部件相連。
[0033]本實(shí)施例中，可以進(jìn)一步在牽引變流器柜體I內(nèi)設(shè)置冷卻風(fēng)機(jī)，用來(lái)降低牽引變流器柜體I內(nèi)溫度，而非實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體熱損耗從變流器傳至外界空氣。
[0034]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種軌道交通牽引變流器用走行風(fēng)冷式水冷系統(tǒng)，包括熱交換器(5)及水冷總成，所述熱交換器(5)與水冷總成連通形成冷卻回路，所述水冷總成安裝于牽引變流器柜體(O內(nèi)，其特征在于，所述熱交換器(5)安裝牽引變流器柜體(I)的外側(cè)并處于車輛(2)與車輛行走風(fēng)相接觸的面上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通牽引變流器用走行風(fēng)冷式水冷系統(tǒng)，其特征在于，所述牽弓I變流器柜體(I)安裝于車輛(2 )的底部，所述熱交換器(5 )安裝于牽弓I變流器柜體(I)的底部；或者，所述牽引變流器柜體(I)安裝于車輛(2)的頂部，所述熱交換器(5)安裝于牽引變流器柜體(I)的頂部。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軌道交通牽引變流器用走行風(fēng)冷式水冷系統(tǒng)，其特征在于，所述熱交換器(5 )安裝于牽弓I變流器前后位置處，所述熱交換器(5 )通過(guò)管道與牽引變流器主體相連。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的軌道交通牽引變流器用走行風(fēng)冷式水冷系統(tǒng)，其特征在于，所述熱交換器(5)為兩個(gè)以上時(shí)，所有熱交換器(5)之間采用并聯(lián)或串聯(lián)連接。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的軌道交通牽引變流器用走行風(fēng)冷式水冷系統(tǒng)，其特征在于，所述水冷總成包括水泵(3)和水冷散熱器(6)，所述水冷散熱器(6)為一個(gè)以上，所述水冷散熱器(6)用來(lái)把功率模塊中半導(dǎo)體器件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量傳到自身的水冷基板上，水冷基板再將熱量傳導(dǎo)到自身內(nèi)腔的冷卻介質(zhì)；所述水泵(3)是為整個(gè)水冷總成提供動(dòng)力。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軌道交通牽引變流器用走行風(fēng)冷式水冷系統(tǒng)，其特征在于，所述水冷總成的冷卻回路中設(shè)置膨脹水箱(4 )。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軌道交通牽引變流器用走行風(fēng)冷式水冷系統(tǒng)，其特征在于，所述水冷總成的冷卻回路中設(shè)置壓力傳感器(8)和溫度傳感器(9)，分別用來(lái)檢測(cè)水冷散熱器(6)兩端壓力和溫度，并通過(guò)通訊傳至車輛(2)上的牽引控制單元。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的軌道交通牽引變流器用走行風(fēng)冷式水冷系統(tǒng)，其特征在于，所述熱交換器(5)為翅片管熱交換器或板翅式熱交換器。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的軌道交通牽引變流器用走行風(fēng)冷式水冷系統(tǒng)，其特征在于，所述牽引變流器柜體(I)內(nèi)設(shè)置用來(lái)降低牽引變流器柜體(I)內(nèi)溫度的冷卻風(fēng)機(jī)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種軌道交通牽引變流器用走行風(fēng)冷式水冷系統(tǒng)，包括熱交換器及水冷總成，所述熱交換器與水冷總成連通形成冷卻回路，所述水冷總成安裝于牽引變流器柜體內(nèi)，所述熱交換器安裝牽引變流器柜體的外側(cè)并處于車輛與車輛行走風(fēng)相接觸的面上。本發(fā)明具有減少震動(dòng)、降低噪音、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便、能夠降低成本及提高工作可靠性等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H05K7/20, H02M1/00
【公開(kāi)號(hào)】CN105449986
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410423239
【發(fā)明人】王雄, 忻力, 馬伯樂(lè), 王曉元, 陳玉其, 陳明翊, 祁善軍, 傅航杰, 劉峰
【申請(qǐng)人】南車株洲電力機(jī)車研究所有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月30日
【申請(qǐng)日】2014年8月26日