电解生产金属用开关电源制造技术

本实用新型专利技术公开了一种电解生产金属用开关电源，所述的开关电源包括壳体，所述壳体的内部容纳有绝缘栅双极型晶体管IGBT、三相整流桥、变压器和水冷散热器；所述绝缘栅双极型晶体管与所述变压器电连接；所述三相整流桥与所述变压器电连接；所述的变压器包括铜芯；所述水冷散热器分布在所述铜芯的周围，并且所述水冷散热器还分布在所述绝缘栅双极型晶体管中。本实用新型专利技术的开关电源散热效果好，能耗降低显著，功率因数得到显著提升。

【技术实现步骤摘要】
电解生产金属用开关电源
本技术涉及一种电解生产金属用开关电源，特别是适应于稀土金属氧化物电解生产金属用开关电源。
技术介绍
稀土金属可以通过电解稀土金属氧化物获得。该电解过程通常需要非常大的电流，例如几千安培乃至上万安培。但是，常规的电解用开关电源通常采用风冷冷却方式，并且不采用绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。这导致开关电源发热量大、有功功率小、功率因数低于0.9，不能满足稀土金属氧化物电解要求。CN203086354U公开了一种风冷大功率高频开关电源变压整流装置，包括环形变压器磁芯、变压器原边绕组、两组薄铜片、两块铜板、两组共阴极整流二极管模块、两个散热器；所述原边绕组由多股漆包线均匀绕于环形变压器磁芯上构成，两组薄铜片分别穿过环形变压器磁芯构成变压器副边绕组，两组薄铜片一端分别接到次级整流器的负极铜板，另一端则分别接到两组共阴极整流二极管模块的阳极，两组共阴极整流二极管模块的阴极分别接到两块散热器上，两块散热器由正极铜板连在-起，构成次级整流器的正极。该整流装置依然使用风冷冷却方式，设备发热量大、有功功率小、不能满足稀土金属氧化物电解要求。因此，迫切需要一种电解生产金属用开关电源，其散热效果好，能耗降低显著，功率因数得到显著提升。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种电解生产金属用开关电源，其散热效果好，能耗降低显著。本技术的进一步目的在于提供一种电解生产金属用开关电源，其功率因数得到显著提升。本技术采用如下技术方案实现上述目的。本技术提供一种用于电解金属的开关电源，其包括壳体，所述壳体的内部容纳有绝缘栅双极型晶体管IGBT、三相整流桥、变压器和水冷散热器；所述绝缘栅双极型晶体管与所述变压器电连接；所述三相整流桥与所述变压器电连接；所述的变压器包括铜芯；所述水冷散热器分布在所述铜芯的周围，并且所述水冷散热器还分布在所述绝缘栅双极型晶体管中。本技术的开关电源有时也成为整流设备或供电设备，其用于维持稳定输出电压。本技术的开关电源优选为高频率大功率的开关电源。该开关电源可以将由国际通用的几百安培电流提升到6-8千安培或1.5万安培以上，其功率因数得到显著提升。本技术的开关电源采用IGBT和具有铜芯的变压器，减少了无功损耗和变压器自身损耗。在本技术中，所述绝缘栅双极型晶体管与所述变压器电连接；所述三相整流桥与所述变压器电连接。电连接的方式可以采用本领域所已知的那些。绝缘栅双极晶体管是由双极型三极管和绝缘栅型场效应管组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有高输入阻抗和低导通压降等优点。三相整流桥、绝缘栅双极晶体管的结构是本领域熟知的，这里不再赘述。在本技术中，所述的变压器包括至少一个铜芯，优选为两个以上铜芯。本技术采用铜芯代替传统的铁芯，有利于降低能耗，并提高散热效果，显著提高功率因数。根据本技术的开关电源，优选地，所述的开关电源还包括循环泵和储罐；所述储罐与所述水冷散热器通过管线相连通；所述循环泵设置在所述储罐与所述水冷散热器之间的管线上。所述储罐用于供给冷却水，所述循环泵则为冷却水的循环提供动力。在本技术中，水冷散热器分布在铜芯的周围，并且水冷散热器还分布在绝缘栅双极型晶体管中。根据本技术的开关电源，优选地，所述的水冷散热器包括至少一根冷却水管；优选地，所述冷却水管的数量为1～6根；更优选为1～3根。作为优选，本技术的冷却水管为铜管。根据本技术的开关电源，优选地，所述冷却水管包括第一冷却段，其以蛇形分布在所述绝缘栅双极型晶体管中。根据本技术的开关电源，更优选地，所述冷却水管还包括第二冷却段，其以蛇形分布在所述铜芯的周围。所谓的“蛇形”表示冷却水管存在至少一个弯曲。将冷却水管同时设置在绝缘栅双极型晶体管中和变压器的铜芯周围，可以进一步改善开关电源的散热效果，并降低能耗，提高功率因数。根据本技术的开关电源，优选地，所述冷却水管还包括连接段，其用于将第一冷却段和第二冷却段相连通。这样可以通过一个循环泵控制整个水冷散热器。根据本技术的开关电源，优选地，所述冷却水管包括进水口和出水口，所述进水口设置在第一冷却段，所述出水口设置在第二冷却段。冷却水通过所述进水口进入第一冷却段中流动，从而冷却绝缘栅双极型晶体管；之后通过连接段进入第二冷却段中流动，进而冷却变压器。根据本技术的开关电源，优选地，所述进水口和所述出水口均设置在所述壳体的外部。这样便于开关电源的组装。根据本技术的开关电源，优选地，所述的开关电源还包括铜排，其设置在所述铜芯的附近，其用于进一步冷却所述铜芯。作为散热元件，铜排可以作为水冷散热器的补充，弥补水冷却的滞后性的不足，从而保证散热效果。本技术的电解生产金属用开关电源，散热效果好，且能耗降低显著。此外，其功率因数也得到了显著提升。附图说明图1为本技术的开关电源的结构示意图。附图标记说明如下：1-三相整流桥、2-绝缘栅双极型晶体管、3-变压器、4-铜排、5-铜芯、6-水冷散热器、61-第一冷却段、62-第二冷却段，63-连接段、64-进水口、65-出水口、10-壳体。具体实施方式下面结合具体实施例对本技术作进一步的说明，但本技术的保护范围并不限于此。实施例1如图1所示，本技术的开关电源包括一个壳体10；壳体10的内部容纳有三相整流桥1、绝缘栅双极型晶体管2、变压器3和水冷散热器6。三相整流桥1与变压器3电连接；缘栅双极型晶体管2与变压器3电连接。该开关电源还包括循环泵(未图示)和用于供给冷却水的储罐(未图示)；循环泵设置在储罐与水冷散热器6之间的管线上。如图1所示，变压器3包括两个铜芯5。水冷散热器6分布在铜芯5的周围，并且分布在绝缘栅双极型晶体管2中。水冷散热器6包括一根冷却水管(铜管)；该冷却水管包括第一冷却段61、第二冷却段62和用于连接二者的连接段63。第一冷却段61以蛇形分布在绝缘栅双极型晶体管2中。第二冷却段62以蛇形分布在铜芯5的周围。该冷却水管包括设置在壳体10的外部的进水口64和出水口65。进水口64设置在第一冷却段61的末端；出水口65设置在第二冷却段62的末端。在循环泵的作用下，储罐中的冷却水通过进水口64进入第一冷却段61中流动，从而冷却绝缘栅双极型晶体管2；之后通过连接段63进入第二冷却段62中流动，进而冷却变压器3的铜芯5。如图1所示，该开关电源还包括铜排4，其设置在铜芯5的附近，用于进一步冷却铜芯5。采用该开关电源将电流提升到1.5万安培，功率因数为0.99，散热效果良好。将该开关电源用于电解稀土金属镨钕，结果见表1。表1炉号金属重量(kg)用电量(kW·h)I1681478I1621433I1671469I1611449I1661464五天累计生产出稀土金属824kg，共用电7293kW·h，平均每kg稀土金属用电量为8.85kW·h。对比例1除了省略水冷散热器6、并采用常规开关元件代替绝缘栅双极型晶体管2之外，其他部件和连接方式与实施例1相同。采用该开关电源将电流提升到1.5万安培，功率因数为0.75，散热效果差。将该开关电源用于电解稀土金属镨钕，结果见表2。表2炉号金属日产量(kg)用电量(kW·h)I1631956I1672020I160200本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电解生产金属用开关电源，其特征在于，所述的开关电源包括壳体，所述壳体的内部容纳有绝缘栅双极型晶体管、三相整流桥、变压器和水冷散热器；所述绝缘栅双极型晶体管与所述变压器电连接；所述三相整流桥与所述变压器电连接；所述的变压器包括铜芯；所述水冷散热器分布在所述铜芯的周围，并且所述水冷散热器还分布在所述绝缘栅双极型晶体管中。

【技术特征摘要】
1.一种电解生产金属用开关电源，其特征在于，所述的开关电源包括壳体，所述壳体的内部容纳有绝缘栅双极型晶体管、三相整流桥、变压器和水冷散热器；所述绝缘栅双极型晶体管与所述变压器电连接；所述三相整流桥与所述变压器电连接；所述的变压器包括铜芯；所述水冷散热器分布在所述铜芯的周围，并且所述水冷散热器还分布在所述绝缘栅双极型晶体管中。2.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述的开关电源还包括循环泵和储罐；所述储罐与所述水冷散热器通过管线相连通；所述循环泵设置在所述储罐与所述水冷散热器之间的管线上。3.根据权利要求1所述的开关电源，其特征在于，所述的水冷散热器包括至少一根冷却水管。4.根据权利要求3所述的开关电源，其特征在于，所述冷却水管的数量为1～6根。5.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：冀永丰，雷忠，侯长春，王永宏，姬昭芹，
申请(专利权)人：包头市三隆稀有金属材料有限责任公司，
类型：新型
国别省市：内蒙古,15