空心电抗器的制作方法

本发明涉及电感装置技术领域，具体涉及一种空心电抗器。

背景技术：

电抗器也叫电感器，在电路上提供电感值，在不同场合上起到限制短路电流、提供感性无功功率等作用，结构上分为铁心电抗器和空心电抗器。空心电抗器的磁路为空气，不存饱和现象，电抗值为固定值，因而在电力系统中广泛运用。

电抗器在使用时会因为电流的热效应而发热，如果不及时对其散热，将会导致导体的绝缘老化，严重时，绝缘破损形成匝间短路，进而导致整个电抗器烧毁。为对电抗器进行散热，现有技术中的技术人员会在电抗器中设置相应的液冷系统，例如授权公告号为cn209249256u，授权公告日为2019.08.13的专利文件所公开的一种空心电感器，该电感器主要包括内芯、缠绕在内芯周壁上的电感线圈，电感线圈由空心导体绕制而成，空心导体的内腔中流动有蒸馏水，利用蒸馏水来对电感线圈进行降温。

但这种电感器在使用时也存在一定的局限性，因为整个电感器中仅设置有一个电感线圈，因此只能布置在额定电流较小的电路中，适用范围受到了限制。为了使该电感器适用在额定电流较大的电路中，要么增加电感器的数量，使电感器并联在电路中；要么加粗或加长电感线圈中的空心导体，使空心导体具有更大的通流面积。这些做法无疑都增加了生产成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种空心电抗器，适用于运行电流大、运行时间长的电路中，且具有良好的散热能力。

为实现上述目的，本发明中的空心电抗器采用如下技术方案：

空心电抗器，包括：

线圈，线圈主要由绕成空心圆柱形状的空心导体形成；

还包括第一、二汇流架，第一、二汇流架布置在线圈的轴向两侧，第一、二汇流架上设有与外接线路电连接的接线端子，各汇流架包括环体、横臂，横臂沿线圈的径向延伸，横臂布置在环体上，环体及横臂主要由导电的空心管形成，环体的空心管与横臂的空心管相连通；

所述第一汇流架上设有冷却介质总入口和冷却介质分出口，冷却介质总入口设于相应的环体或横臂的空心管上，用于外接冷源；冷却介质分出口设于相应的环体或横臂的空心管上，用于连接线圈；

所述第二汇流架上设有冷却介质总出口和冷却介质分入口，冷却介质总出口设于相应的环体或横臂的空心管上，用于向外排出冷却介质；冷却介质分入口设于相应的环体或横臂的空心管上，用于连接线圈；

所述线圈有两个以上，各线圈内外套设在一起；

线圈的空心导体具有第一、二连接端，第一、二连接端分别设有过流口，第一连接端与第一汇流架上的冷却介质分出口所在的空心管导电连接，同时使过流口与冷却介质分出口连通；第二连接端与第二汇流架上的冷却介质分入口所在的空心管导电连接，同时使过流口与冷却介质分入口连通；以使冷却介质顺序流经第一汇流架、线圈、第二汇流架，第一汇流架的接线端子经线圈导电连接在第二汇流架的接线端子上。

其有益效果在于：位于在线圈轴向两侧的第一、二汇流架上设置有冷却介质总入口、冷却介质总出口，通过线圈的第一、二连接端与对应的汇流架连接，既实现了空心导体内部空间与汇流架的内部空间连通，供冷却介质流动；又实现了线圈与第一、二汇流架的电连接，使汇流架既能够向各线圈分配电流，又能够向各线圈分配冷却介质，使各线圈同时工作分流的同时，冷却介质流动来对各线圈进行冷却，既保证了空心电抗器满足大电流电路的需求，又能够对线圈进行良好的散热。

进一步的，相邻的两线圈之间设置有间隔，供气流通过以对线圈进行冷却。

其有益效果在于：在布置线圈时，线圈之间预留出间隔，该间隔作为供气流通过的气隙能够利用气流来对线圈进行冷却，与液冷配合使用进一步地提高了冷却的效率及效果。

进一步的，横臂呈辐射状布置在环体上。

其有益效果在于：横臂布置在环体的外周上，能够减小环体的尺寸，减少空心电抗器整体的占地面积及减少漏磁。

进一步的，环体上还设置有横杆，用于支撑线圈，横杆与横臂交替布置在环体上。

其有益效果在于：在环体上布置横杆，能够对线圈进行支撑，并且也能够提高汇流架的强度和抗振能力。

进一步的，线圈的空心导体的第一、二连接端位于线圈径向的同一位置处。

其有益效果在于：将空心导体的第一、二连接端布置在线圈径向的同一位置处，无论是正装或是反装都能够保证与汇流架准确连接。

进一步的，设有冷却介质总出口的空心管与设有冷却介质总入口的空心管设置在空心电抗器的同一侧。

其有益效果在于：将冷却介质总出口、冷却介质总入口设置在空心电抗器的同一侧，对连接结构进行了优化，便于与冷源连接。

进一步的，接线端子设置在设有冷却介质总出口、冷却介质总入口的空心管上。

其有益效果在于：将接线端子设置在设有冷却介质总出口、冷却介质总入口的空心管上，利用冷却介质总出口、冷却介质总入口流量大的特性来对作为主要发热部位的接线端子进行降温冷却，进一步地提高冷却效果。

进一步的，环体与靠内设置的线圈之间的距离小于环体自身的半径。

其有益效果在于：环体靠近线圈设置，增加了环体的径向尺寸，增加了冷却介质流动路径的长度，能够使冷却介质对空心电抗器进行更均匀的散热，提高散热的效果。

进一步的，空心导体的外周面上设置有由玻璃纱高温固化形成的玻璃钢。

其有益效果在于：玻璃钢既能够作为包封绝缘来保证线圈之间的绝缘性，又能够对线圈的空心导体进行支撑，减少空心电抗器中支撑件的投入，简化了空心电抗器的结构。

附图说明

图1为本发明中空心电抗器一种实施例的立体结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为本发明中空心电抗器一种实施例中第一汇流架的结构示意图；

图中：10-汇流架；11-环体；12-横臂；13-接线铝板；14-插孔；15-冷却介质总入口；16-冷却介质总出口；17-横杆；20-绕组；21-线圈；22-引线头；23-间隔。

具体实施方式

现结合附图来对本发明中的空心电抗器的具体实施方式进行说明。

空心电抗器的一种实施例：空心电抗器主要包绕组20和设置在绕组20两端的汇流架10，如图1及2所示，绕组20由三个径向尺寸大小不同的线圈21组合形成，这些线圈21均是由整支空心导体绕制而成，绕制成线圈21后，这些线圈21内外套设在一起来组成绕组20。各线圈21中空心导体的端部即引线头22为线圈21与汇流架10电连接的部位，延伸方向与线圈21轴线方向平行。

空心导体外径为20mm，内径为15mm，内部具有供冷却介质流动的空腔，在绕制成线圈21时成为了螺旋通道，当其中通入流动的冷却介质时能够对空心导体进行散热。

线圈21中空心导体的外周面上包裹有作为匝间绝缘的热缩管，热缩管的绝缘等级为h级，并且在热缩管的外周上还设置有包封绝缘，本实施例中的包封绝缘为采用预浸环氧树脂的玻璃纱经高温固化而形成的玻璃钢体，玻璃钢体既能够作为包封绝缘，也能够对空心导体进行固定，使空心导体保持螺旋状以与汇流架10连接固定。

空心电抗器的汇流架10在本实施例中设置有两个，设置在绕组20轴向的两端，其结构如图3所示，分别为第一汇流架和第二汇流架，第一汇流架位于绕组20的底部，第二汇流架位于绕组20的顶部，这两个汇流架10均包括一个环体11，环体11上均布有横臂12及横杆17，环体11是由内径70mm，外径80mm的铝管围成，横臂12及横杆17为内径54mm，外径60mm的直铝管。环体11的外侧面上开设有八个开孔，每个开孔之间相错45°，四个横臂12及四个横杆17交替插入到开孔中并与环体11焊接，横臂12及横杆17远离环体11的一端封堵，环体11的空间及横臂12、横杆17内的空间连通，形成了汇流架10的主体。

汇流架10的环体11，其径向尺寸略小于绕组20中位于最内侧的线圈21的径向尺寸，即汇流架10的环体11与绕组20内侧面之间的距离小于环体11的半径，采用这样的结构能够增加冷却介质的流动路径。

两汇流架10在使用时布置在绕组20的顶部及底部，第二汇流架中横臂12朝下的弧形面上，设置有供三个线圈21的引线头22即第二连接端插入的插孔14，由于第二汇流架的横臂12上设置有向外排出冷却介质的冷却介质总出口16，所以插孔14作为第二汇流架上的冷却介质分入口与线圈21的第二连接端的过流口连通，使各线圈中的冷却介质汇流进第二汇流架中。

第一汇流架10中横臂12朝上的弧形面上，设置有共三个线圈21的引线头22即第一连接端插入的插孔14。由于第一汇流架的横臂12上设置有与冷源连接的冷却介质总入口，所以第一汇流架上的插孔14作为第一汇流架上的冷却介质分出口与线圈21的第一连接端的过流口连通，使进入到第一汇流架中的冷却介质分流至各线圈中。

线圈21的引线头22插入到对应的横臂12的插孔14内后，与横臂12焊接，从而使线圈21第一连接端、第二连接端上的过流口与汇流架10内通道的连通，共同形成了空心电抗器中供冷却介质流动的冷却通道，并且引线头22与横臂12焊接，也实现了线圈21与横臂12的电连接，这三个线圈21与汇流架10形成了多层并联的连接结构。

每个汇流架10中仅有一个作为横臂12的直铝管朝外的一端不封堵，以作为供冷却介质进入冷却通道的冷却介质总入口或冷却介质总出口16，即图中所示的冷却介质总入口15。其他的直铝管朝外的一端全都进行密封处理，保证冷却介质通道的密封性。

对于线圈21来讲，其空心导体的第一连接端、第二连接端位于线圈21径向方向的同一个位置处，便于操作人员在焊接时找准各线圈21第一连接端、第二连接端的位置。另外，在设置有冷却介质总入口15或冷却介质总出口16的横臂12上，还安装有作为接线端子的接线铝板13，设有冷却介质总出口16的空心管与设有冷却介质总入口的空心管设置在空心电抗器的同一侧，这一类横臂12的长度要大于其他横臂12的长度，供空心电抗器与外接线路电连接。

在操作人员使用本发明中的空心电抗器时，可以使用水泵、气泵等增压设备来对应驱动纯净水、变压器油或sf6气体在空心电抗器中冷却通道循环流动，使这些冷却介质在汇流架10及线圈21的空心导体中流动，带走因电流热效应产生的热量，空心电抗器中既存在冷却介质循环流动散热，绕组20中各线圈21之间又设置有供气体通过以对线圈21进行风冷的间隔23，两种散热方式结合，提高了散热的效果。

另外，本发明中的空心电抗器利用作为包封绝缘的玻璃钢体来固定绕组20，减少了固定结构件的使用，增加了空心电抗器的散热空间，同时也简化了空心电抗器整体的结构，汇流架10既能够将电流分配给绕组20中的各个线圈21，又能够作为供冷却介质流动的循环通道，汇流架10上的横臂12增加了汇流架10整体的刚度、强度，保证了绕组20的稳定性。

上述实施例中，第一、二汇流架仅是对两汇流架进行区分，而不对两汇流架进行限定，因此在其他实施例中，第一汇流架可以作为位于线圈顶部的汇流架，第二汇流架可以作为位于线圈底部的汇流架；同样的，冷却介质总出口和冷却介质总入口可以设置在汇流架的横臂上，而冷却介质分出口和冷却介质分入口可以设置在汇流架的环体上；线圈的第一、二接线端在上下位置上可以对应进行替换。

在其他实施例中，相邻的两线圈之间可以贴紧布置，不再预留有供气体通过的气隙，仅依靠液冷来对线圈进行散热。

在其他实施例中，汇流架的环体上可以仅设置横臂，而不再设置有横杆。

在其他实施例中，汇流架还可以采用其他结构，例如使用两同心布置的环体，两环体之间设置横臂及横杆；或者，将横臂及横杆布置在环体的内侧面上，使横臂及横杆朝向环体的轴线延伸。

在其他实施例中，线圈中空心导体上第一、二连接端相对于线圈的径向位置可以进行调整，例如两连接端在径向上错开，而不局限于两接线端必须在径向的同一位置。

在其他实施例中，设有冷却介质总出口的空心管与设有冷却介质总入口的空心管可以在空心电抗器整体的径向错开布置，而不局限于将两者布置在空心电抗器的同一侧。

在其他实施例中，接线端子可以设置在未设有冷却介质总出、入口的空心管上，也可以设置在横杆、环体上，而不局限于设置在设有冷却介质总出、入口的空心管上。

在其他实施例中，环体与靠内设置的线圈之间的距离可以不小于环体自身的半径，使环体靠近空心电抗器的轴线布置。

在其他实施例中，空心导体的外周面上可以不再设置有玻璃钢，而是在线圈与汇流架之间设置有用于支撑线圈的支撑件。

以上所述的具体实施方式，对本发明的发明目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡是在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。