專利名稱：用于電氣設(shè)備中的導(dǎo)體的冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電氣設(shè)備中的導(dǎo)電元件的冷卻裝置，該冷卻裝置包括用于電 隔離導(dǎo)電元件的鑄(注)體(casting body)，其中，該鑄體具有外壁，該外壁的一部分形成 用于與該電氣設(shè)備的導(dǎo)熱表面相接觸的接觸表面。該鑄體還起到結(jié)構(gòu)部件的作用。另一方 面，本發(fā)明涉及具有這種冷卻裝置的電氣設(shè)備。
背景技術(shù)：
德國(guó)專利申請(qǐng)DE-A-199 37 072描述了一種中壓開關(guān)中的連接元件，其中，利用 由絕緣材料(導(dǎo)熱樹脂)制成的護(hù)套隔離該連接元件，圍繞該護(hù)套設(shè)置有對(duì)流器肋片形式 的冷卻元件，以對(duì)該連接元件進(jìn)行冷卻。 美國(guó)專利申請(qǐng)US2005/0007742公開了一種高功率開關(guān)裝置，該開關(guān)裝置具有設(shè) 置在外部導(dǎo)體中的冷卻肋片裝置，該外部導(dǎo)體以同軸方式圍繞內(nèi)部導(dǎo)體。該冷卻肋片同時(shí) 向內(nèi)部導(dǎo)體和外部環(huán)境延伸，以對(duì)該內(nèi)部導(dǎo)體進(jìn)行冷卻。在美國(guó)專利申請(qǐng)US2006/0102618 中，利用熱管裝置將內(nèi)部導(dǎo)體連接到位于外部導(dǎo)體上的冷卻肋片裝置，以傳遞熱能。
美國(guó)專利申請(qǐng)US2001/002666公開了一種使用真空閥的開關(guān)裝置。真空閥和連接 元件作為一個(gè)整體裝入樹脂模塊中。該樹脂模塊中包含有散熱片(樹脂材料的或者金屬 的)和/或熱管，以進(jìn)行有效的熱傳遞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在改進(jìn)電氣設(shè)備的熱管理，特別是通過改進(jìn)從該電氣設(shè)備中的導(dǎo)電元件 的熱量提取。 根據(jù)本發(fā)明，提供一種根據(jù)上面前序部分的冷卻裝置，其中，鑄體的外壁設(shè)置有導(dǎo) 電層，例如，在其外表面附近或者在其外表面上。通過平齊安裝(flush mounting)，允許從 導(dǎo)電元件向電氣設(shè)備的導(dǎo)熱表面?zhèn)鬟f熱能。然后，該導(dǎo)熱表面可以通過熱耗散、熱輻射或其 它類型的熱冷卻方法被冷卻。該導(dǎo)電層為外部環(huán)境提供了電場(chǎng)屏蔽，從而允許將所述導(dǎo)電 元件和鑄體與該電氣設(shè)備的其它導(dǎo)體部件布置地更近，而不會(huì)有局部放電等的可能。
在另一實(shí)施例中，所述鑄體利用導(dǎo)熱膏體安裝到所述導(dǎo)熱表面。這允許更佳的熱 傳遞。 在另一實(shí)施例中，導(dǎo)電層由導(dǎo)熱且導(dǎo)電的膏體形成，鑄體利用該膏體安裝到導(dǎo)熱 表面。這允許僅利用單個(gè)元件就能同時(shí)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)熱特性和導(dǎo)電特性。
所述導(dǎo)電層可以接地，以提供有效的屏蔽功能。 該導(dǎo)電層可以是包含在鑄體的鑄造過程中的金屬層，或者它可以設(shè)置在所述鑄體 的外表面上——例如利用膠粘或沉積技術(shù)。該層可以是實(shí)體層(solid layer)，或者是具有 非常小的開口的網(wǎng)狀層——例如編織層。 在另一實(shí)施例中，該導(dǎo)電元件由導(dǎo)熱材料制成，例如金屬，如銅或者其它導(dǎo)電合 金。該導(dǎo)電元件從而也能夠?qū)⒃撾姎庠O(shè)備的發(fā)熱部位的熱能傳導(dǎo)走，從而使得能夠?qū)υ撾姎庠O(shè)備進(jìn)行非常有效的冷卻。 在另一實(shí)施例中，鑄體由導(dǎo)熱材料制成。這使得導(dǎo)電元件的熱能能夠有效地傳遞走。 在又一實(shí)施例中，該鑄體的接觸表面是平的表面。這種平的表面能夠?qū)λ鰧?dǎo)熱 表面進(jìn)行良好的熱傳遞，并且易于制造。 在另一實(shí)施例中，該鑄體設(shè)置有在與所述導(dǎo)電元件的縱向軸線基本平行的方向上 延伸的接觸表面。換句話說，該接觸表面在該導(dǎo)電元件的預(yù)定長(zhǎng)度上設(shè)置在距該導(dǎo)電元件 很小且基本相等的距離處，從而提供了從所述導(dǎo)電且導(dǎo)熱元件到所述導(dǎo)熱表面的良好熱導(dǎo) 體。 另一方面，本發(fā)明涉及一種包括導(dǎo)電元件和用于該導(dǎo)電元件的冷卻裝置的電氣設(shè) 備，該冷卻裝置包括用于電隔離所述導(dǎo)電元件的鑄體，其中，所述鑄體具有外壁，該外壁的 一部分形成與該電氣設(shè)備的導(dǎo)熱表面的至少一部分形狀配合(form-fitted)的接觸表面， 并且所述鑄體的外壁設(shè)置有導(dǎo)電層，例如，在其外表面附近或者在其外表面上。
在另一實(shí)施例中，電氣設(shè)備設(shè)置有根據(jù)上述實(shí)施例之一的冷卻裝置，其中，所述導(dǎo) 熱表面是該電氣設(shè)備的后壁。當(dāng)將所述鑄體連接至所述導(dǎo)熱表面時(shí)，在該導(dǎo)電層和該導(dǎo)熱 表面之間可以直接形成電連接。該導(dǎo)熱表面可以通過熱耗散、熱輻射或其它類型的熱冷卻 方法被冷卻。電氣設(shè)備的后壁通常置于大氣中，從而允許通過輻射和/或?qū)α鬟M(jìn)行冷卻。


下面將參照附圖通過多個(gè)示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的討論，其中
圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的開關(guān)設(shè)備中的冷卻裝置的立體圖；
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的橫截面圖；以及
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置的又一實(shí)施例的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖所示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的用于電氣設(shè)備中的導(dǎo)體的冷卻裝置進(jìn) 行描述。該冷卻裝置可應(yīng)用于中壓開關(guān)設(shè)備中。在這些開關(guān)設(shè)備中，在工作過程中，在多個(gè) 局部位置，例如在導(dǎo)體與斷路器或開關(guān)的連接處，會(huì)產(chǎn)生熱量。然而，在局部位置產(chǎn)生的熱 量也通過通常也是良好的熱導(dǎo)體的該導(dǎo)體在該電氣設(shè)備中進(jìn)行傳遞。本發(fā)明旨在比利用已 知的電氣設(shè)備結(jié)構(gòu)從該導(dǎo)體(通常是銅或鋁)提取更多的熱量。 在圖1中，示出導(dǎo)電元件或者導(dǎo)體2的一部分的立體圖，該導(dǎo)體靠近該開關(guān)設(shè)備的 壁1 ，例如后壁1 。開關(guān)設(shè)備的壁通常由金屬制成，這使得可以利用壁1作為導(dǎo)熱表面，例如， 作為向外界環(huán)境的熱耗散器或熱輻射器。利用該開關(guān)設(shè)備的后壁1的優(yōu)點(diǎn)在于，人員不可 能接觸到壁1的被加熱區(qū)域。 導(dǎo)體2例如由中空的銅管制成，同時(shí)也是良好的熱導(dǎo)體。在所示的實(shí)施例中，導(dǎo)體 2是圓管，但是也可以有其它的截面替代方式，例如正方形、橢圓形、或者扁平管或?qū)嵭陌簟?也可以使用能充分地導(dǎo)電的其它材料，例如鋁或金屬合金。 導(dǎo)體2被絕緣層或者鑄體3圍繞，該絕緣層或鑄體3例如由導(dǎo)熱樹脂材料制成。鑄 體3形成為，允許該鑄體3與該開關(guān)設(shè)備的(金屬)壁1平齊安裝。
圖2示出圖1的裝置的橫截面圖，其中，示出鑄體3形成有與壁1相接觸的接觸表 面5，該接觸表面5在與導(dǎo)體2的縱向軸線基本垂直的方向上延伸，以形成盡可能大的接觸 表面5。在另一實(shí)施例中，利用合適的媒介，例如導(dǎo)熱膏體，能夠提高從鑄體3到壁1的熱能 傳導(dǎo)。通過這種方式，鑄體3形成為，用作具有熱沉特性的電氣設(shè)備中的導(dǎo)體2的冷卻裝置 的一部分。 為了能夠?qū)?dǎo)體2和鑄體3的組合體靠著壁1放置，必須對(duì)導(dǎo)體2周圍的電場(chǎng)進(jìn) 行控制。在圖l所示的實(shí)施例中，這是通過利用該鑄體3的表面上的導(dǎo)電層4來實(shí)現(xiàn)的。 導(dǎo)電層4可以設(shè)置在鑄體3的不是僅與壁1相接觸的表面上，并且可選擇地，可以以本領(lǐng)域 技術(shù)人員熟知的方式形成與接地點(diǎn)的電接觸，以將導(dǎo)電層4接地或形成接地電位。在另一 實(shí)施例中，導(dǎo)電層4圍繞在鑄體3的整個(gè)外表面周圍，與接地電位點(diǎn)的接觸可通過安裝到壁 l(通常是接地的)上來形成。導(dǎo)電層4可包含在鑄體3的制造過程中插入該鑄體3中的金 屬層，例如柔性編織層。可替代地，導(dǎo)電層4附著在鑄體3的外側(cè)——例如利用膠粘或沉積 工藝。 為了進(jìn)一步提高由導(dǎo)體2、鑄體3和壁1形成的裝置的冷卻能力，可在壁1的外表 面上以上述已知的方式設(shè)置附加冷卻元件，例如冷卻肋片6(圖2中的虛線所示)。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置的又一實(shí)施例的橫截面圖。在該示例中，壁1不 是具有平的表面，而是具有彎曲的表面。在這種情況下，鑄體3也設(shè)置有與該電氣設(shè)備的壁 1的表面形狀配合的彎曲的接觸表面5。換句話說，接觸表面5跟隨壁1的鑄體3安裝到其 上的局部輪廓(即，形成與壁1局部吻合的表面)。 鑄體3可利用位于鑄體3的接觸表面5與該電氣設(shè)備的壁1之間的導(dǎo)電層連接到 壁l，但是在如圖3所示的更有利的實(shí)施例中，利用導(dǎo)熱且導(dǎo)電的膏體7將鑄體3安裝到壁 1。有利地，這種導(dǎo)熱且導(dǎo)電的膏體7實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)電層4的功能，同時(shí)還在壁1的反面區(qū)域提 供了屏蔽。 代替在該鑄體的外表面上設(shè)置導(dǎo)電層4——例如利用膠粘或沉積技術(shù)，也可以在 鑄體3的內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)電層4——例如通過在鑄體3的鑄造過程中包含導(dǎo)電層(虛線所示)。 導(dǎo)電層4還可以采用實(shí)體材料或網(wǎng)狀材料的金屬板的形式，或者采用編織材料的形式。
鑄體3設(shè)置有導(dǎo)電層4、7，該導(dǎo)電層4、7覆蓋接觸表面5的至少一部分，以便提供 朝向壁1的反面區(qū)域的有效電場(chǎng)屏蔽。 此外，如在上述實(shí)施例中一樣，導(dǎo)電層4或者導(dǎo)熱且導(dǎo)電的膏體7接地，以提供更 有效的電屏蔽。
權(quán)利要求
一種用于電氣設(shè)備中的導(dǎo)電元件的冷卻裝置，該冷卻裝置包括用于電隔離所述導(dǎo)電元件(2)的鑄體(3)，其中，該鑄體(3)具有外壁，該外壁的一部分形成用于與該電氣設(shè)備的導(dǎo)熱表面(1)相接觸的接觸表面(5)，并且所述鑄體(3)的外壁設(shè)置有導(dǎo)電層(4；7)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的冷卻裝置，其特征在于，所述鑄體(3)利用導(dǎo)熱膏體安裝到所述導(dǎo) 熱表面(1)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的冷卻裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電層(4)由導(dǎo)熱且導(dǎo)電的膏體(7) 形成，所述鑄體(3)利用該導(dǎo)熱且導(dǎo)電的膏體(7)安裝到所述導(dǎo)熱表面(1)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的冷卻裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電層(4 ;7)接地。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l-4中任一項(xiàng)的冷卻裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電層(4)是包含在所述 鑄體(3)內(nèi)的金屬層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l-5中任一項(xiàng)的冷卻裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電元件(2)由導(dǎo)熱材料 制成。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l-6中任一項(xiàng)的冷卻裝置，其特征在于，所述鑄體(3)由導(dǎo)熱材料制成。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l-7中任一項(xiàng)的冷卻裝置，其特征在于，所述鑄體(3)的接觸表面(5) 是平的表面。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l-8中任一項(xiàng)的冷卻裝置，其特征在于，所述鑄體(3)設(shè)置有在與所述 導(dǎo)電元件(2)的縱向軸線基本平行的方向上延伸的接觸表面(5)。
10. —種電氣設(shè)備，該電氣設(shè)備包括導(dǎo)電元件(2)和用于該導(dǎo)電元件(2)的冷卻裝置， 該冷卻裝置包括用于電隔離所述導(dǎo)電元件(2)的鑄體(3)，其中，該鑄體(3)具有外壁，該外 壁的一部分形成與該電氣設(shè)備的導(dǎo)熱表面(1)的至少一部分形狀配合的接觸表面(5)，并 且所述鑄體(3)的外壁設(shè)置有導(dǎo)電層(4 ;7)。
11. 一種電氣設(shè)備，該電氣設(shè)備設(shè)置有根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)的冷卻裝置，其中， 所述導(dǎo)熱表面是該電氣設(shè)備的后壁(1)。
全文摘要
一種用于電氣設(shè)備中的導(dǎo)電元件的冷卻裝置。設(shè)置有用于電隔離所述導(dǎo)電元件(2)的鑄體(3)。該鑄體具有外壁，該外壁的一部分形成用于與該電氣設(shè)備的導(dǎo)熱表面(1)相接觸的接觸表面(5)。該鑄體(3)的外壁在其外表面上設(shè)置有導(dǎo)電層(4；7)。
文檔編號(hào)H02B1/56GK101707895SQ200880012223
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2008年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月18日
發(fā)明者A·J·W·拉默斯, B·R·蒂恰, F·P·舍特恩, G·C·舍嫩貝格, J·J·G·范蒂倫, M·B·P·范迪耶克 申請(qǐng)人:伊頓電氣公司