CN107681591A - 一种大载流量绝缘浇注母线及其散热方法 - Google Patents

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李双凤
陆继诚
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Abstract

本发明涉及一种大载流量绝缘浇注母线及其散热方法，所述绝缘浇注母线包括密封在绝缘浇注材料内的母线，其特征在于在所述绝缘浇注母线内，以母线为中心，向外依次设置绝缘导热层和热管，所述母线和绝缘导热层、热管蒸发侧均设置在绝缘浇注母线浇注材料内，且所述热管的冷凝侧露出绝缘浇注母线浇注材料外。本发明既满足绝缘浇注母线在潮湿环境、污秽环境、***危险性等恶劣工作环境下使用的绝缘需求，又能极大改善大载流量母线的散热条件，获得几倍甚至几十倍于传统导热材料的导热系数。

Description

一种大载流量绝缘浇注母线及其散热方法
技术领域
本发明涉及一种大载流量绝缘浇注母线，特别涉及在需要加强母线绝缘或母线防护等级等应用场所使用的大载流量绝缘浇注母线散热结构及其散热方法。
背景技术
绝缘浇注母线属于封闭母线，因有外壳保护，可基本消除裸露母线存在的受外界潮汽、灰尘以及外物引起的接地故障，提高电气***运行的可靠性及连续性，已在工程中广泛应用。绝缘浇注母线将母线直接浇注密封，适用于对防水、防腐、防爆等要求较高的恶劣工业场所，内部真空依靠绝缘树脂导热散热，制造工艺复杂，导热系数相差较大，散热性能的提升对产品的材料及制造工艺要求均较高。各种类型的绝缘浇注母线散热性能均远小于相同母线截面下的裸露母线，而母线的散热性能将较大程度上影响绝缘浇注母线的载流量设计。
具有良好导热性能的材料导热系数数量级只能达到102 W/m.k，而热管导热系数可达 105 W/m.k，其导热性能远远高于传统的导热材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于绝缘树脂浇注母线，以及其他需要加强母线绝缘或母线防护等级等应用场所的大载流量绝缘浇注母线，该大载流量绝缘浇注母线具有良好的散热效果。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种大载流量绝缘浇注母线，所述绝缘浇注母线包括密封在绝缘浇注材料内的母线，其特征在于在所述绝缘浇注母线内，以母线为中心，向外依次设置绝缘导热层和热管，所述母线和绝缘导热层、热管蒸发侧均设置在绝缘浇注母线浇注材料内，且所述热管的冷凝侧露出绝缘浇注母线浇注材料外。
进一步地，母线与绝缘导热层、绝缘导热层与热管蒸发侧均通过导热胶贴合。
进一步地，在母线两侧对称设置绝缘导热层和热管。
进一步地，所述绝缘导热层采用陶瓷材料。
进一步地，所用热管采用经防腐处理的铜制管壳一体压制而成，避免焊接或减少焊点以减小对传热热阻的影响。
本发明的目的在于提供一种适用于绝缘树脂浇注母线，以及其他需要加强母线绝缘或母线防护等级等应用场所的大载流量绝缘浇注母线的散热方法，该大载流量绝缘浇注母线具有良好的散热效果。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种大载流量绝缘浇注母线的散热方法，所述绝缘浇注母线包括密封在绝缘浇注材料内的母线，其特征在于在所述绝缘浇注母线内，以母线为中心，向外依次设置绝缘导热层和热管，所述母线和绝缘导热层、热管蒸发侧均设置在绝缘浇注母线浇注材料内，且所述热管的冷凝侧露出绝缘浇注母线浇注材料外，通过热管将密封在绝缘浇注材料内部的母线的热量迅速传至绝缘浇注母线的外侧冷凝端，利用外部大空间空气冷却，获得接近于裸母线的散热效果，以降低母线的运行温度。
本发明的一种大载流量绝缘浇注母线具有基于热管散热原理的导热散热结构，通过热管将密封在金属外壳或绝缘浇注母线浇注材料内如复合绝缘树脂等内部的母线的热量迅速传至绝缘浇注母线的外侧冷凝端，利用外部大空间空气冷却，获得接近于裸母线的散热效果，以降低母线的运行温度，改善其运行状态。本发明利用热管内介质在接近真空的管壳内的蒸发冷却现象获得远高于静态空气及各类浇注材料如绝缘树脂等的导热系数。热管内介质的蒸发、冷凝特性需与母线的工作温度范围相适应。
本发明的一种大载流量绝缘浇注母线，既满足绝缘浇注母线在潮湿环境、污秽环境、***危险性等恶劣工作环境下使用的绝缘需求，又能极大改善大载流量母线的散热条件，获得几倍甚至几十倍于传统导热材料的导热系数。
附图说明
图1为本发明一种大载流量绝缘浇注母线采用热管散热的正视图。
图2为本发明一种大载流量绝缘浇注母线采用热管散热的侧视图。
图中包括：绝缘浇注材料1，绝缘导热陶瓷层2，母线3，热管层4，导热胶5。
具体实施方式
下面根据附图和本发明的具体实施例对本发明进行详细描述。
如图所示，本发明的一种大载流量绝缘浇注母线，利用热管内介质在接近真空的管壳内的蒸发冷却现象获得较高的导热系数，改善绝缘浇注母线因内部母线散热条件。
具体为，在绝缘浇注母线内，以母线3为中心，向外依次设置绝缘导热陶瓷层2、热管层4。图中所示绝缘导热陶瓷层以及热管层4均在母排两侧对称设置，其散热性能为仅在母线一侧设置绝缘导热陶瓷层2、热管层4时的2倍。如图所示，所述热管层包括若干根设置在绝缘导热陶瓷层外侧的热管，在所述热管的外端即外侧冷凝端还可设置散热翅片。实际工程中绝缘导热陶瓷层2及热管层4仅在母线3的一侧或两侧均设置可根据母线载流量的散热需求确定。
母线与中间层的绝缘导热陶瓷材料之间、各热管的蒸发侧与绝缘导热陶瓷材料间均采用黏性导热胶5紧密贴合，冷凝侧置于封闭外部。绝缘导热陶瓷的尺寸及厚度、各热管的管壳尺寸、形状及数量可结合母线的载流量及工艺设计而定。
使用导热胶5的目的在于排出母线与绝缘导热陶瓷材料以及陶瓷材料与浇筑材料贴合截面处的空气杂质排空，以降低传热热阻。如采用某种较高的压制等制造工艺，能实现将使各导热截面间以热阻最小的方式连接时，亦可省略使用。
考虑热管中管壳为金属材料，如其直接与母线接触，可能降低绝缘浇注母线的防水、防尘等性能。故在母线与热管间设置绝缘导热陶瓷，在改善母线散热条件的同时不破坏绝缘浇注母线的性能。陶瓷材料的选择可综合考虑各种绝缘导热陶瓷。
所用热管采用导热系数较高的经防腐处理的铜制管壳，一体压制而成，避免焊接或减少焊点以减小对传热热阻的影响。热管散热翅片采用导热系数较高的材料，如采用金属翅片则各翅片外表面需进行防腐处理以适应于使用场所的防腐、防水要求。
根据母线载流量计算母线散热量，确定采用热管或热管散热器进行散热。母线载流量较小时，散热较少，可仅沿绝缘浇注母线长度方向设置若干根热管嵌入绝缘浇注母线内进行散热，母线与绝缘导热陶瓷、陶瓷与热管蒸发侧均通过导热胶贴合，以排除贴合处的空气杂质，使热管或热管散热器与母线以热阻最小的方式连接；母线载流量较大时可在绝缘浇注母线外侧另设散热器，即采用热管散热器进行强化散热。热管或热管散热器尺寸及形状需结合母线的载流量而定。
根据本发明的优选实施例，采用所述一种大载流量绝缘浇注母线散热方法进行绝缘浇注母线工艺设计时，建议热管或热管散热器与绝缘浇注母线一体化设计、制造。
本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种大载流量绝缘浇注母线，所述绝缘浇注母线包括密封在绝缘浇注材料内的母线，其特征在于在所述绝缘浇注母线内，以母线为中心，向外依次设置绝缘导热层和热管，所述母线和绝缘导热层、热管蒸发侧均设置在绝缘浇注母线浇注材料内，且所述热管的冷凝侧露出绝缘浇注母线浇注材料外。
2.如权利要求1所述的一种大载流量绝缘浇注母线，其特征在于母线与绝缘导热层、绝缘导热层与热管蒸发侧均通过导热胶贴合。
3.如权利要求1所述的一种大载流量绝缘浇注母线，其特征在于在母线两侧对称设置绝缘导热层和热管。
4.如权利要求1所述的一种大载流量绝缘浇注母线，其特征在于所用热管采用经防腐处理的铜制管壳一体压制而成。
5.如权利要求1所述的一种大载流量绝缘浇注母线，其特征在于沿绝缘浇注母线长度方向设置若干根热管嵌入绝缘浇注母线内进行散热。
6.如权利要求1~5中任一项所述的一种大载流量绝缘浇注母线，其特征在于所述绝缘导热层可采用陶瓷材料。
7.一种大载流量绝缘浇注母线的散热方法，所述绝缘浇注母线包括密封在绝缘浇注材料内的母线，其特征在于在所述绝缘浇注母线内，以母线为中心，向外依次设置绝缘导热层和热管，所述母线和绝缘导热层、热管蒸发侧均设置在绝缘浇注母线浇注材料内，且所述热管的冷凝侧露出绝缘浇注母线浇注材料外，通过热管将密封在绝缘浇注材料内部的母线的热量迅速传至绝缘浇注母线的外侧冷凝端，利用外部大空间空气冷却，获得接近于裸母线的散热效果，以降低母线的运行温度。
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