自冷导电体及电力设备的制作方法

本发明涉及电力传输应用技术领域，具体而言，本发明涉及一种自冷导电体及电力设备。

背景技术：

铜排在配电柜、逆变器等设备中大量应用。常规铜排多采用横截面积为矩形的实心铜排，由于电流的集肤效应，在铜排的内部电流密度降低，使铜材料不能高效利用。另外，常规铜排的安装方式一般多采用搭接方式，在搭接点由于接触面积小，或是接触不实，造成接触电阻增大，从而造成铜排发热，这也是铜排温升的主要原因。

铜排的温升是在铜排设计时重要的技术指标，为了降低铜排的工作温度不得不加大铜排尺寸，以达到降低温升的作用。因此，造成了铜材料的浪费。

技术实现要素：

本发明的目的旨在提供一种自冷导电体及电力设备，以使导电体能够在搭接点温度升高时，降低本体温度，从而无需通过加大导电体尺寸的方式来控制导电体的温升，减少导电体材料的浪费。

本发明提供以下方案：

一种自冷导电体，包括导电体本体；所述导电体本体的内部中间和内部边沿均设置有沿导电本体轴向方向延伸的空洞，所述空洞之间设置有连通管道，所述空洞两端密封，所述空洞的内部填充有冷却剂。

优选地，所述空洞的内部被抽成负压。

优选地，所述内部中间的空洞的横截面积比所述内部边沿的空洞的横截面积大。

进一步地，所述内部中间的空洞包括位于内部中心的一个空洞和若干组空洞；每组空洞包括以内部中心为环心、排列成环状的若干个空洞。

进一步地，所述内部边沿的空洞包括以内部中心为环心、排列成环状的若干个空洞。

优选地，所述空洞的中心线均平行。

优选地，所述空洞的横截面为圆形或正多边形。

优选地，所述连通管道为毛细管道。

优选地，所述导电体本体为圆柱体、长方体、正方体或形成端部弯曲的连接结构。

一种电力设备，包括上述任意一项所述的自冷导电体。

相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：

本发明提供的一种自冷导电体，导电体本体的内部中间和内部边沿均设置有沿导电本体轴向方向延伸的空洞，空洞之间设置有连通管道，并空洞两端密封，且空洞的内部填充有冷却剂。当导电体工作时，两端连接处的温度升高，两端内的冷却剂受热蒸发，气态冷却剂被压入最外层的边沿空洞，在外表面产生热辐射作用从而温度降低。同时，气态冷却剂沿着最外层的边沿空洞向导电体本体的中间段移动时消耗能量，也使冷却剂的温度降低。进一步地，冷却后的中间段冷却剂会通过中间空洞回流到导电体本体的两端，这样形成内部的热循环过程。随着热循环过程的进行，导电体两端的热量被迅速带到中间，从而使得端点的温升不至于过高。从而，无需通过加大导电体尺寸的方式来控制导电体的温升，减少导电体材料的浪费。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明提供的一种自冷导电体的温度分布图；

图2为本发明提供的一种自冷导电体的横截面放大图；

图3为本发明提供的一种自冷导电体的外部结构图；

图4为本发明提供的一种自冷导电体的自冷原理示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

工业应用中，当导电体内有交流电或者存在交变电磁场时，导电体内部的电流分布不均匀，电流主要集中在导电体外表的薄层，越靠近导电体表面，电流密度越大，导线内部实际上电流较小。因此，使得导电体的电阻增加，损耗功率也增加。这就是导电体的“集肤效应”。

现工业常用的铜排存在两种现象，一是用铜量大，二是铜排温升高。常规铜排用铜量多的原因：常规铜排多采用横截面积为矩形的实心铜排，由于电流的集肤效应，在铜排的内部电流密度降低，使铜材料不能高效利用。常规铜排温升高的原因：常规铜排的安装方式一般多采用搭接方式，在搭接点由于接触面积小，或是接触不实，造成接触电阻增大，从面造成铜排发热，这也是铜排温升的主要原因。一般铜排温升后的温度分布参照图1所示。

工业中除了铜排之外，铝制材质的导电体或是其他材质的导电体也存在上述所述的集肤效应现象和温升现象。因此，本发明提供一种自冷导电体，以解决导电体的集肤效应导致的导电体材料利用率低，以及温度升高导致增加导电体材料的问题

本发明提供一种自冷导电体。该自冷导电体包括导电体本体。如图2所示，导电体本体的内部中间和内部边沿均设置有沿导电本体轴向方向延伸的空洞100。空洞100之间设置有连通管道200。空洞100的内部填充有冷却剂(图2未示)。空洞100两端密封。参见图3所示，空洞100的两端，端口301和端口303为密封状态。

本发明提供的一种自冷导电体，当导电体工作时，两端连接处的温度升高，两端内的冷却剂受热蒸发，气态冷却剂被压入最外层，在外表面产生热辐射作用从而温度降低。同时，气态冷却剂沿着最外层向导电体本体的中间段移动时消耗能量，也使冷却剂的温度降低。进一步地，冷却后的中间段冷却剂会通过中间空洞100回流到导电体本体的两端，这样形成内部的热循环过程。随着热循环过程的进行，导电体两端的热量被迅速带到中间，从而使得端点的温升不至于过高。因此，无需通过加大导电体尺寸的方式来控制导电体的温升，减少导电体材料的浪费。另外，导电体内部设置空洞100，降低导电体集肤效应产生的损耗功率，进一步减少导电体材料的浪费。

在本实施例中，空洞100的内部被抽成负压并填充适量的冷却剂。冷却剂为受热易挥发的冷却剂，从而在导电体两端受热时，冷却剂易挥发附着在外表层产生热辐射作用而降低温度。

优选地，导电体内部中间的空洞100的横截面积比内部边沿的空洞100的横截面积大，从而使得冷却剂能够快速从内部中间流向内部边沿，在边沿受热附着在外表面产生热辐射作用，以降低自身温度，从而使导电体温度降低。

进一步地，如图1所示，导电体内部中间的空洞100包括位于内部中心的一个空洞100和若干组空洞100。每组空洞100包括以内部中心为环心、排列成环状的若干个空洞100。导电体内部边沿的空洞100包括以内部中心为环心、排列成环状的若干个空洞100。

优选地，空洞100的中心线均平行。空洞100的横截面为圆形或正多边形。例如，正六边形等。在其他实施例中，空洞100的横截面也可以是其他规则的或者不规则的形状。

优选地，连通管道为毛细管道。毛细管道的内径等于或小于1毫米。

优选地，导电体本体为圆柱体、长方体、正方体或形成端部弯曲的连接结构。在其他实施例中，导电体本体的形状不作限定，也可以是其他规则或不规则的连接结构。

具体地，导电体为铜排。铜排结构可以是如图1所示的结构。铜排内部在制造过程设置中间空洞。其中空洞中间大，外边沿空洞小，空洞之间也有细小的连接通道，这样在铜排的内部形成了许多的空洞，以及连接这个空洞的毛细管道。铜排在制造的时候会在这些空洞内部是被抽成负压状态并填充适量的冷却剂。

自冷铜排的工作原理参照图4所示。当铜排工作时，热量主要产自铜排的连接处，这样铜排的两端(端部3033和端部3011)温度会升高，中间部3035温度相对较低，形成一个温度梯度变化。铜排内部的冷却剂会在两端首先受热蒸发，体积增大，并产生一定微小压力，这个压力会使气态的冷却剂通过连接的毛细管道压入铜排的最外层，并沿着最外层向铜排的中间部3035移动。这样由于蒸汽状的冷却剂与铜排的外表面最近，因此，蒸汽状冷却剂会在铜排的外表面产生热辐射作用，热辐射区域400的冷却剂温度降低，同时冷却剂在移动的过程中要消耗能量，也会使冷却剂的温度降低。冷却后的中间段冷却剂会通过中间比较粗的空洞，阻力低，回流到铜排的两端，这样形成了一个铜排内部的热循环过程。随着热循环过程的进行，铜排两端的热量被迅速带到铜排中间，从而使得端点的温升不至于过高。

本发明还提供一种电力设备。该电力设备包括上述任意一项所述的自冷导电体。电力设备可以是大功率电力传输系统中的电力设备，或是大功率发电机或是电动机等。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。