[发明专利]用于电气装置的冷却装置和冷却电气装置的方法

说明书

技术领域

本说明书所描述的主题涉及冷却电气装置，并且特别地，涉及用于冷却磁电感器的热传递元件。

背景技术

一种类型的电气装置包括电感器，所述电感器是将能量存储在由穿过电感器的电流所产生的磁场中的无源电气部件。电感器包括围绕空气磁芯或铁磁材料(磁芯)缠绕的材料(例如，金属丝或箔)的导电线圈。将电流穿过导电线圈生成磁通量Ф_m，所述磁通量在磁芯中传导并且与电流成比例。

电感器的特征在于高磁导率(例如μ_m(＞1000))并且因此在于低磁阻(例如R_m～1/(μ_mμ))。然而高电容率材料对温度、压力、电压和频率敏感。此外，存储在感应部件中的磁能与磁通量Ф_m的平方成比例并且与材料的磁导率μ_m成反比。因此，好的磁电感器可以导致低能量存储。

为了最小化这些敏感性和缺点，将一个或多个气隙插入电感器中。在一些已知的电感器中，气隙填充有间隙材料。间隙材料包括诸如纸、尼龙或玻璃这样的材料。然而将气隙插入电感器中促进磁通量在越过气隙时离开磁芯。在越过气隙过程中，通量边缘化。总磁通量Ф_m的边缘化的部分被称为边缘通量Ф_m，fring。

电感器可能由于磁场波动而受到能量损失，例如涡电流损失和磁滞损失。该能量损失被称为磁芯损失。磁芯损失由励磁电压和磁路的通量密度之间的非线性磁滞相互关系导致。由于磁性材料中的交变通量，因此在磁芯中感生涡电流。涡电流的强度和因此涡电流损失取决于磁芯材料的电导率。此外，线圈的内阻将流过线圈的电流的一部分转换成热能，导致感应质量的损失。该损失被称为线圈损失。在边缘通量的区域中的任何导电材料将具有高功率损失。

线圈和磁芯损失在电感器内作为热生成。由于线圈损失和磁芯损失引起的热的积累可以降低电感器的性能，并且导致电气装置的故障。为了减小涡电流损失，一些已知的导体包括层状结构(lamination)以减小磁芯的电导率。

已知的导体也将液体冷却散热器应用于磁芯。散热器的材料通常是热导体以便于磁芯和散热器之间的热传递。靠近气隙，交变边缘通量Ф_m，fring进入并且穿透散热器。一般而言，具有良好的热传导性能的材料也是良好的电导体。如上所述，穿透导电化合物的通量导致涡电流损失。因此，涡流损失靠近或接近气隙发生在散热器中。因此，电感器损失能量，同时冷却液体由源自电感器的损失加热。

发明内容

在一个方面中，提供了一种用于冷却具有气隙的电气装置的冷却装置。所述冷却装置包括联接到所述电气装置的磁芯的热传递元件。所述热传递元件包括第一材料以便于将热传递到所述磁芯之外。所述冷却装置还包括联接到所述热传递元件的电绝缘体。所述绝缘体包括第二材料以便于磁通量流动越过所述气隙。

进一步的，所述第一材料包括不同于所述第二材料的组成。

进一步的，所述第一材料包括热传导材料。

进一步的，所述第二材料包括非热传导材料。

进一步的，所述第二材料包括低电导率和高电阻材料。

进一步的，所述第二材料包括非导电材料。

进一步的，所述第二材料包括塑料、玻璃和有机硅材料中的至少一种。

进一步的，所述热传递元件包括冷却通道。

进一步的，所述绝缘体包括软管。

进一步的，还包括热紧固件，所述热紧固件被配置成便于将所述热传递元件和所述电绝缘体联接在一起。

在另一个方面中，提供了一种电气装置。所述电气装置包括具有气隙的磁芯、导电线圈和冷却装置。所述冷却装置包括联接到所述电气装置的磁芯的热传递元件。所述热传递元件包括第一材料以便于将热传递到所述磁芯之外。所述冷却装置还包括联接到所述热传递元件的电绝缘体。所述绝缘体包括第二材料以便于磁通量流动越过所述气隙。

进一步的，所述第一材料包括不同于所述第二材料的组成。

进一步的，所述第一材料包括热传导材料。

进一步的，所述第二材料包括非热传导材料。

进一步的，所述第二材料包括低电导率和高电阻材料。

进一步的，所述第二材料包括非导电材料。

进一步的，所述第二材料包括塑料、玻璃和有机硅材料中的至少一种。

进一步的，所述热传递元件包括冷却通道。

进一步的，所述绝缘体包括软管。