一种磁芯冷却结构及激光器电源的制作方法

1.本实用新型涉及准分子激光器技术领域，尤其是涉及一种磁芯冷却结构及激光器电源。


背景技术：

2.目前，磁脉冲压缩开关是准分子激光器电源的关键器件，其内部拥有高矩形比磁滞回线的软磁磁芯，这种磁芯一般居里温度较低，比如120℃，但由于磁滞损耗涡流损耗等原因，如果磁芯的散热系统不佳，磁芯工作时的温度将很容易超过居里温度而使磁芯失去功能。
3.磁脉冲压缩开关结构特殊，一般形式为一个带有密封腔体电感元件，其中，磁芯被包裹在金属壳内，内部装有绝缘冷却液，比如变压器油等特制的冷却液。这些冷却液一般通过自然对流和热传导方式与金属壳进行换热，其热交换效率低，在高功率使用场合有很大局限。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种磁芯冷却结构及激光器电源，以解决现有技术中存在的至少一个上述技术问题。
5.为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种磁芯冷却结构，包括：壳体、叶片和驱动机构；
6.磁芯设置在所述壳体的腔体内；
7.所述腔体内填充有冷却液；
8.所述叶片可转动地设置在所述腔体内；
9.所述驱动机构用于带动叶片转动，进而搅动冷却液提高冷却效率。
10.进一步地，所述腔体密封设置，用于避免冷却液泄漏。
11.进一步地，所述驱动机构包括电机转子和电机定子；
12.所述电机转子设置在所述腔体内与所述叶片固定连接；
13.所述电机定子设置在壳体上以及腔体外；
14.所述电机定子隔着壳体套装在所述电机转子的外圆上；电机定子通电后通过磁力迫使电机转子转动。
15.进一步地，所述叶片与电机转子连接的末端为圆弧状，对应电机转子的内侧面为与所述叶片圆弧结构相切的圆弧状。
16.进一步地，包括中心轴套，所述中心轴套与所述电机转子同轴心布设，多个所述叶片呈轮辐形状布设在电机转子和中心轴套之间。
17.即，多个所述叶片在电机转子的周向上均匀间隔布设，叶片的两端分别与所述电机转子和中心轴套固定连接。
18.进一步地，所述壳体包括磁芯桶和盖体；
19.所述磁芯布设在所述磁芯桶内；
20.所述电机转子可转动地设置在盖体或者磁芯桶内部；所述电机定子设置在盖体或者磁芯桶外部。
21.进一步地，所述盖体上设置有安装槽，所述电机定子布设在安装槽内。
22.进一步地，所述电机转子设置在所述磁芯桶内的底部；
23.所述电机定子套装在所述磁芯桶外，在高度方向上，与电机转子相对应。进一步地，所述磁芯桶的外壁上设置有安装槽，所述电机定子设置在所述安装槽内。
24.本技术中可选的技术方案还包括：所述电机转子设置在所述磁芯桶内的中部或中下部。
25.进一步地，所述电机定子与所述磁芯桶之间设置有绝缘结构，例如绝缘垫圈、绝缘套筒等。
26.以及，所述电机定子优选地具有良好的滤波和防电磁干扰能力。
27.进一步地，所述叶片螺旋倾斜设置，工作时，旋转的叶片迫使冷却液自下向上流动；
28.或者，所述叶片为轴流叶片，工作时，旋转的叶片迫使冷却液沿磁芯的径向自内向外或自外向内流动，从而冷却液沿磁芯轴向循环流动，依次流经磁芯中心通孔、外侧圆面。
29.进一步地，所述盖体由绝缘材料制成。
30.优选地，所述磁芯桶内竖直设置有安装柱体；所述电机转子可转动地套装在所述安装柱体上。
31.优选地，所述电机转子通过轴承可转动地套装在所述安装柱体上。
32.优选地，所述安装柱体下端与磁芯桶的桶底固定连接，所述安装柱体上端自下穿过磁芯中心通孔，所述电机转子设置在安装柱体上端。
33.进一步地，所述冷却液为变压器油。
34.所述电机转子包括环形的磁铁罩，磁铁罩中空设置，内部设置有环形腔，环形腔内设置有永磁铁。永磁铁的设置可根据冷却时所需扭矩和转速设计。
35.进一步地，所述磁芯桶的侧壁上设置有散热翅片。
36.进一步地，所述磁芯桶外侧壁上安装散热结构。例如散热结构为盘绕嵌入磁芯桶外侧壁的铜管，铜管内部循环通入冷却水。
37.进一步地，所述磁芯包括多个磁芯片，在磁芯桶的轴向上，多个磁芯片均匀间隔布设。冷却液通过磁芯片之间的间隔，从而更有效地对所有磁芯片进行冷却。
38.进一步地，所述散热翅片上端和/或下端为弧形，用于减小冷却液的流阻。
39.进一步地，所述壳体顶部或底部设置有向所述腔体内凹设的安装孔，所述电机定子设置在所述安装孔内以及所述腔体外，所述电机转子隔着所述壳体套装在所述电机定子外，多个所述叶片设置在电机转子的外圆周上。
40.电机定子内置，结构更加紧凑，便于整个磁芯结构的标准化或通用化推广。
41.其中，电机定子和壳体之间设置有绝缘结构。
42.进一步地，还包括绝缘套桶，所述壳体顶部或底部设置有过孔，绝缘套桶密封地插装在过孔上进而形成所述安装孔，所述电机定子布设在绝缘套桶内。
43.进一步地，还包括冷却套管，冷却套管自外向内插入所述腔体内以及所述磁芯中
心通孔，冷却套管与外部冷却系统连接，通过循环向冷却套管内通入冷却液，从而形成一个热交换结构。
44.优选地，冷却套管自所述安装孔中心插入所述腔体内，所述电机定子套装在所述冷却套管上。冷却套管可对电机定子进行冷处处理。
45.另外，本技术还公开了一种准分子激光器电源，其包括如上述的磁芯冷却装置。
46.采用上述技术方案，本实用新型具有如下有益效果：
47.本实用新型提供的一种磁芯冷却结构，采用强迫对流方式对磁芯进行冷却，相对于自然对流冷却方式，散热能力和效率高，从而保证磁芯正常工作。
附图说明
48.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
49.图1为本实用新型实施例1提供的磁芯冷却结构的结构示意图；
50.图2为图1所示的盖体的立体图；
51.图3为图1所示的电机转子和叶片的立体图；
52.图4为图1所示的磁芯桶的俯视图；
53.图5为图1所示的磁芯桶的局部放大剖视图；
54.图6为本实用新型实施例2中磁芯冷却结构的结构示意图；
55.图7为实施例2中冷却液沿轴向循环流动的示意图；
56.图8为本实用新型实施例3中磁芯冷却结构的结构示意图；
57.图9为本实用新型实施例4中磁芯冷却结构的结构示意图；
58.附图标记：
59.10-壳体；11-腔体；12-磁芯桶；13-盖体；13a-环槽；14-安装柱体；15-散热翅片；16-安装孔；20-磁芯；30-叶片；31-中心轴套；41-电机转子；42-电机定子；43-绝缘结构；44-绝缘套桶；50
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冷却套管。
具体实施方式
60.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
61.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
62.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安
装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
63.下面结合具体的实施方式对本实用新型做进一步的解释说明。
64.实施例1
65.如图1-5所示，本实施例提供的一种磁芯冷却结构，包括：壳体10、磁芯20、冷却液、叶片30和驱动机构。
66.所述磁芯20设置在所述壳体10的密封腔体11内；所述腔体 11内填充有所述冷却液；所述叶片30可转动地设置在所述腔体11 内；所述驱动机构用于带动叶片30转动，进而搅动冷却液提高冷却效率。
67.驱动机构形式很多，较为简单的为：在壳体10外设置有驱动电机，驱动电机的动力输出轴伸入壳体10内与叶片30连接。
68.在本实施例中，所述驱动机构包括电机转子41和电机定子42；所述电机转子41设置在所述腔体11内与所述叶片30固定连接；所述电机定子42设置在壳体10上以及腔体11外；所述电机定子 42隔着壳体10套装在所述电机转子41的外圆上；电机定子42通电后通过磁力迫使电机转子41转动。
69.参照图3所示，壳体10内设置有中心轴套31，所述中心轴套 31与所述电机转子41同轴心布设，多个所述叶片30呈轮辐形状布设在电机转子41和中心轴套31之间。即，多个所述叶片30在电机转子41的周向上均匀间隔布设，叶片30的两端分别与所述电机转子41和中心轴套31固定连接。
70.而所述壳体10包括磁芯桶12和盖体13；盖体13由绝缘材料制成，而磁芯桶12由金属材料制成。所述磁芯20布设在所述磁芯桶12内；所述电机转子41可转动地设置在磁芯桶12内上。而所述电机定子42可转动地设置在盖体13外部。具体而言，参照图1-2 所示，盖体13外部设置有环槽13a，电机定子42布设在环槽13a 内。
71.电机转子41和电机定子42为现有技术，广泛应用于电机结构中，通电后，两者之间的磁场迫使电机转子41快速转动。
72.叶片30与电机转子41连接的末端为圆弧状，对应电机转子41 的内侧面为与所述叶片30圆弧状外端面相切的圆弧面。
73.优选地，所述磁芯桶12内竖直设置有安装柱体14；所述电机转子41通过轴承可转动地套装在所述安装柱体14上。
74.其中，所述安装柱体14下端与磁芯桶12的桶底固定连接，所述安装柱体14上端自下穿过磁芯20中心通孔，所述电机转子41 设置在安装柱体14上端。
75.本实施例中的所述冷却液为变压器油。所述电机转子41包括环形的磁铁罩，磁铁罩中空设置，内部设置有环形腔，环形腔内设置有永磁铁。永磁铁的设置可根据冷却时所需扭矩和转速设计。
76.以及，所述磁芯桶12的侧壁上设置有散热翅片15。所述磁芯桶12外侧壁上安装散热结构(未示出)。例如散热结构为盘绕嵌入磁芯桶12外侧壁的铜管，铜管内部循环通入冷却水。散热翅片15 靠近磁芯桶12底部的下端为圆弧形，从而减少冷却水或冷却液的流阻。
77.参照图5所示，所述磁芯20包括多个磁芯20片，在磁芯桶12 的轴向上，多个磁芯片均匀间隔布设。冷却液通过磁芯片之间的间隔，从而更有效地对所有磁芯片进行冷却。
78.本实用新型提供的一种磁芯冷却结构，采用强迫对流方式对磁芯20进行冷却，相对于自然对流冷却方式，散热能力和效率高，从而保证磁芯20正常工作。
79.实施例2
80.本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：
81.如图6所示，电机转子41设置在所述磁芯桶12内的底部；所述电机定子42套装在所述磁芯桶12外，在高度方向上，与电机转子41相对应。具体而言，所述磁芯桶12的外壁上设置有安装槽，所述电机定子42设置在所述安装槽内。
82.所述电机定子42与所述磁芯桶12之间设置有绝缘结构43，本实施例中的绝缘结构43为横截面为u型的绝缘垫圈。以及，所述电机定子42优选地具有良好的滤波和防电磁干扰能力。
83.其中，所述叶片30可以是螺旋倾斜设置，工作时，旋转的叶片30迫使冷却液自下向上流动；更为优选地，参照图7所示，所述叶片30为轴流叶片，工作时，旋转的叶片30迫使冷却液沿磁芯 20的径向自内向外或自外向内流动，从而冷却液沿磁芯20轴向循环流动，依次流经磁芯20中心通孔、外侧圆面。
84.以及，所述叶片30通过中间轴套和轴承安装在磁芯桶12底部的轴体上，磁芯20架设在叶片30的上方。
85.本实施例的结构更加合理，更便于制作和推广，冷却效果也更佳。
86.实施例3
87.本实施例与实施例2结构基本相同，不同之处在于：
88.参照图8所示，所述壳体10底部设置有向所述腔体11内凹设的安装孔16，所述电机定子42设置在所述安装孔16内以及所述腔体11外，所述电机转子41隔着所述壳体10套装在所述电机定子 42外，多个所述叶片30设置在电机转子41的外圆周上。
89.更为优选地，绝缘结构为绝缘套桶44，绝缘套桶44可视为壳体10的一部分，所述壳体10底部设置有过孔，绝缘套桶44插装在过孔上进而形成所述安装孔16，绝缘套桶44与过孔之间密封连接，所述电机定子42布设在绝缘套桶44内。其中，电机转子41 隔着绝缘套桶44桶壁可转动地套装在电机定子42外部。
90.本实施例中，电机定子42内置在中心设置的安装孔16内，结构更加紧凑，便于整个磁芯20结构的标准化或通用化推广。其中，电机定子42和壳体10之间设置有绝缘结构。
91.实施例4
92.本实施例与实施例3结构基本相同，不同之处在于：
93.参照图9所示，本实施例包括冷却套管50，冷却套管50自外向内插入所述腔体11内以及所述磁芯20中心通孔，冷却套管50 与外部冷却系统连接，通过循环向冷却套管50内通入冷却液，从而形成一个热交换结构。
94.优选地，冷却套管50自所述安装孔16中心插入所述腔体11 内，所述电机定子42套装在所述冷却套管50。冷却套管50可对电机定子42进行冷处处理。
95.本实施例设置有多套磁芯冷却结构，大大增加了磁芯的冷却效率。
96.具有本实用新型的磁芯冷却结构的磁脉冲压缩开关可以在高负载情况下保证磁
芯稳定工作，避免由于过温而产生的磁饱和。在一般负载或低负载情况下可以不加入水冷散热，只用风冷散热即可满足使用需求。一般负载情况下有些磁开关需要进行水冷散热，结构内部需要增加水道，这使磁开关设计需要同时满足复杂的水道结构设计和绝缘设计需求，使靠可性降低。
97.本实用新型还公开了一种具有上述磁芯冷却结构的激光器电源，该电源可以很好地应用于高频高功率准分子激光器光源系统，提供可靠的放电稳定性和脉冲能量。
98.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。