一種軌道交通牽引變流器用走行風冷式水冷系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明主要涉及到軌道交通領域，特指一種適用于軌道交通牽引變流器的走行風冷式水冷系統(tǒng)。
【背景技術】
[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，可能會使電氣元件產(chǎn)生絕緣失效、著火等危險，所以必須采用合適的冷卻系統(tǒng)將變流器工作時產(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行。
[0003]常見的牽引變流器水冷卻系統(tǒng)一般由水冷散熱器、熱交換器、風機、膨脹水箱、水泵、過濾器、流量計、溫度傳感器、壓力傳感器、各種控制閥門及管路等部件組成。水冷基板上涂覆導熱硅脂，半導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。半導體器件工作時產(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到內(nèi)腔的冷卻水中，系統(tǒng)通過冷卻水泵將水冷散熱器內(nèi)腔中的水強制循環(huán)到熱交換器中，高溫水在熱交換器中通過風機強制通風散熱，完成熱交換后的冷卻水再流回水冷散熱器內(nèi)腔重復上述冷卻過程。
[0004]在上述現(xiàn)有的軌道交通牽引變流器用水冷系統(tǒng)中，通過熱交換器的冷卻空氣是由冷卻風機提供，而冷卻風機運行時會有以下問題:
(I)風機運行時噪聲污染嚴重。
[0005]( 2)風機運行振動強烈。
[0006](3)需要與風機配套的風道和過濾裝置，使得水冷系統(tǒng)生產(chǎn)成本過高。
[0007](4)運營成本、維護、維修成本高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明要解決的技術問題就在于:針對現(xiàn)有技術存在的技術問題，本發(fā)明提供一種減少震動、降低噪音、結(jié)構簡單、操作簡便、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冷式水冷系統(tǒng)。
[0009]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用以下技術方案:
一種軌道交通牽引變流器用走行風冷式水冷系統(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相接觸的面上。
[0010]作為本發(fā)明的進一步改進: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)明的進一步改進:所述熱交換器安裝于牽引變流器前后位置處，所述熱交換器通過管道與牽引變流器主體相連。
[0012]作為本發(fā)明的進一步改進:所述熱交換器為兩個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)明的進一步改進: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以上，所述水冷散熱器用來把功率模塊中半導體器件工作時產(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到自身內(nèi)腔的冷卻介質(zhì)；所述水泵是為整個水冷總成提供動力。
[0014]作為本發(fā)明的進一步改進:所述水冷總成的冷卻回路中設置膨脹水箱。
[0015]作為本發(fā)明的進一步改進:所述水冷總成的冷卻回路中設置壓力傳感器和溫度傳感器，分別用來檢測水冷散熱器兩端壓力和溫度，并通過通訊傳至車輛上的牽引控制單元。
[0016]作為本發(fā)明的進一步改進: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)明的進一步改進:所述牽引變流器柜體內(nèi)設置用來降低牽引變流器柜體內(nèi)溫度的冷卻風機。
[0018]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:在本發(fā)明水冷系統(tǒng)中，通過熱交換器的冷卻空氣是依靠軌道交通車輛運行時的走行風，而非冷卻風機提供的冷卻風，省掉與熱交換器相匹配的風機，節(jié)約了風機的運營成本、維修維護成本，解決以往風機運行時所帶來的振動與噪聲問題；同時，由于系統(tǒng)少了一個關鍵部件，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道和過濾裝置，節(jié)約生產(chǎn)成本和空間。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明將牽引變流器柜體安裝于車輛底部時的結(jié)構原理示意圖。
[0020]圖2是本發(fā)明將牽引變流器柜體安裝于車輛頂部時的結(jié)構原理示意圖。
[0021]圖3是本發(fā)明在具體應用實例中采用翅片管式熱交換器的結(jié)構原理示意圖。
[0022]圖4是本發(fā)明在具體應用實例中采用板翅式熱交換器的結(jié)構原理示意圖。
[0023]圖例說明:
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、風翅片。
【具體實施方式】
[0024]以下將結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[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與車輛行走風相接觸的面上(例如:迎風面上，圖中箭頭方向為走行風方向)。當牽引變流器柜體I安裝于車輛2的底部時，熱交換器5安裝于牽引變流器柜體I的底部；當牽引變流器柜體I安裝于車輛2的頂部時，熱交換器5安裝于牽引變流器柜體I的頂部。通過上述結(jié)構，就能夠?qū)崿F(xiàn)高溫水與外界空氣進行熱量交換，其中外界空氣不是由風機提供，而是采用車輛2行駛時產(chǎn)生的行走風。
[0026]在具體應用實施例中，熱交換器5可以為一個或多個，可以根據(jù)實際需要采用并聯(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)生的走行風發(fā)生接觸實現(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通過較長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是為整個水冷總成提供動力，將水冷散熱器6內(nèi)腔中的水強制循環(huán)到外部的熱交換器5中進行熱量交換。水冷散熱器6為一個或多個，水冷散熱器6用來把功率模塊中半導體器件工作時產(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到自身內(nèi)腔的冷卻介質(zhì)中。以上所有部件均通過管道7連接，從而使冷卻介質(zhì)能在各部件中循環(huán)流動。
[0029]本實施例中，進一步在水冷總成的冷卻回路中設置膨脹水箱4，膨脹水箱4的作用是補償溫度變化導致的液體體積變化，同時可以通過雙向閥門和周圍空氣交換，調(diào)節(jié)水泵3進口的壓力。
[0030]本實施例中，進一步在水冷總成的冷卻回路中設置壓力傳感器8和溫度傳感器9，分別用來檢測水冷散熱器6兩端壓力和溫度，并通過通訊傳至車輛2上的TCU(牽引控制單元)進行監(jiān)控及預警。
[0031]本實施例中，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通過管路與冷卻系統(tǒng)中其他部件相連。
[0032]本實施例中，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及風翅片17，水管接頭10通過管路與冷卻系統(tǒng)中其他部件相連。
[0033]本實施例中，可以進一步在牽引變流器柜體I內(nèi)設置冷卻風機，用來降低牽引變流器柜體I內(nèi)溫度，而非實現(xiàn)半導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)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，應視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種軌道交通牽引變流器用走行風冷式水冷系統(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)與車輛行走風相接觸的面上。2.根據(jù)權利要求1所述的軌道交通牽引變流器用走行風冷式水冷系統(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)權利要求1所述的軌道交通牽引變流器用走行風冷式水冷系統(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 )通過管道與牽引變流器主體相連。4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的軌道交通牽引變流器用走行風冷式水冷系統(tǒng)，其特征在于，所述熱交換器(5)為兩個以上時，所有熱交換器(5)之間采用并聯(lián)或串聯(lián)連接。5.根據(jù)權利要求1或2或3所述的軌道交通牽引變流器用走行風冷式水冷系統(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)為一個以上，所述水冷散熱器(6)用來把功率模塊中半導體器件工作時產(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到自身內(nèi)腔的冷卻介質(zhì)；所述水泵(3)是為整個水冷總成提供動力。6.根據(jù)權利要求5所述的軌道交通牽引變流器用走行風冷式水冷系統(tǒng)，其特征在于，所述水冷總成的冷卻回路中設置膨脹水箱(4 )。7.根據(jù)權利要求5所述的軌道交通牽引變流器用走行風冷式水冷系統(tǒng)，其特征在于，所述水冷總成的冷卻回路中設置壓力傳感器(8)和溫度傳感器(9)，分別用來檢測水冷散熱器(6)兩端壓力和溫度，并通過通訊傳至車輛(2)上的牽引控制單元。8.根據(jù)權利要求1或2或3所述的軌道交通牽引變流器用走行風冷式水冷系統(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)權利要求1或2或3所述的軌道交通牽引變流器用走行風冷式水冷系統(tǒng)，其特征在于，所述牽引變流器柜體(I)內(nèi)設置用來降低牽引變流器柜體(I)內(nèi)溫度的冷卻風機。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種軌道交通牽引變流器用走行風冷式水冷系統(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相接觸的面上。本發(fā)明具有減少震動、降低噪音、結(jié)構簡單、操作簡便、能夠降低成本及提高工作可靠性等優(yōu)點。
【IPC分類】H05K7/20, H02M1/00
【公開號】CN105449986
【申請?zhí)枴緾N201410423239
【發(fā)明人】王雄, 忻力, 馬伯樂, 王曉元, 陳玉其, 陳明翊, 祁善軍, 傅航杰, 劉峰
【申請人】南車株洲電力機車研究所有限公司
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2014年8月26日