专利名称：用于电气设备中的导体的冷却装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于电气设备中的导电元件的冷却装置，该冷却装置包括用于电 隔离导电元件的铸(注)体(casting body)，其中，该铸体具有外壁，该外壁的一部分形成 用于与该电气设备的导热表面相接触的接触表面。该铸体还起到结构部件的作用。另一方 面，本发明涉及具有这种冷却装置的电气设备。
背景技术：
德国专利申请DE-A-199 37 072描述了一种中压开关中的连接元件，其中，利用 由绝缘材料(导热树脂)制成的护套隔离该连接元件，围绕该护套设置有对流器肋片形式 的冷却元件，以对该连接元件进行冷却。 美国专利申请US2005/0007742公开了一种高功率开关装置，该开关装置具有设 置在外部导体中的冷却肋片装置，该外部导体以同轴方式围绕内部导体。该冷却肋片同时 向内部导体和外部环境延伸，以对该内部导体进行冷却。在美国专利申请US2006/0102618 中，利用热管装置将内部导体连接到位于外部导体上的冷却肋片装置，以传递热能。
美国专利申请US2001/002666公开了一种使用真空阀的开关装置。真空阀和连接 元件作为一个整体装入树脂模块中。该树脂模块中包含有散热片(树脂材料的或者金属 的)和/或热管，以进行有效的热传递。
发明内容
本发明旨在改进电气设备的热管理，特别是通过改进从该电气设备中的导电元件 的热量提取。 根据本发明，提供一种根据上面前序部分的冷却装置，其中，铸体的外壁设置有导 电层，例如，在其外表面附近或者在其外表面上。通过平齐安装(flush mounting)，允许从 导电元件向电气设备的导热表面传递热能。然后，该导热表面可以通过热耗散、热辐射或其 它类型的热冷却方法被冷却。该导电层为外部环境提供了电场屏蔽，从而允许将所述导电 元件和铸体与该电气设备的其它导体部件布置地更近，而不会有局部放电等的可能。
在另一实施例中，所述铸体利用导热膏体安装到所述导热表面。这允许更佳的热 传递。 在另一实施例中，导电层由导热且导电的膏体形成，铸体利用该膏体安装到导热 表面。这允许仅利用单个元件就能同时实现导热特性和导电特性。
所述导电层可以接地，以提供有效的屏蔽功能。 该导电层可以是包含在铸体的铸造过程中的金属层，或者它可以设置在所述铸体 的外表面上——例如利用胶粘或沉积技术。该层可以是实体层(solid layer)，或者是具有 非常小的开口的网状层——例如编织层。 在另一实施例中，该导电元件由导热材料制成，例如金属，如铜或者其它导电合 金。该导电元件从而也能够将该电气设备的发热部位的热能传导走，从而使得能够对该电气设备进行非常有效的冷却。 在另一实施例中，铸体由导热材料制成。这使得导电元件的热能能够有效地传递走。 在又一实施例中，该铸体的接触表面是平的表面。这种平的表面能够对所述导热 表面进行良好的热传递，并且易于制造。 在另一实施例中，该铸体设置有在与所述导电元件的纵向轴线基本平行的方向上 延伸的接触表面。换句话说，该接触表面在该导电元件的预定长度上设置在距该导电元件 很小且基本相等的距离处，从而提供了从所述导电且导热元件到所述导热表面的良好热导 体。 另一方面，本发明涉及一种包括导电元件和用于该导电元件的冷却装置的电气设 备，该冷却装置包括用于电隔离所述导电元件的铸体，其中，所述铸体具有外壁，该外壁的 一部分形成与该电气设备的导热表面的至少一部分形状配合(form-fitted)的接触表面， 并且所述铸体的外壁设置有导电层，例如，在其外表面附近或者在其外表面上。
在另一实施例中，电气设备设置有根据上述实施例之一的冷却装置，其中，所述导 热表面是该电气设备的后壁。当将所述铸体连接至所述导热表面时，在该导电层和该导热 表面之间可以直接形成电连接。该导热表面可以通过热耗散、热辐射或其它类型的热冷却 方法被冷却。电气设备的后壁通常置于大气中，从而允许通过辐射和/或对流进行冷却。
下面将参照附图通过多个示例性实施例对本发明进行更详细的讨论，其中
图1示出根据本发明的实施例的开关设备中的冷却装置的立体图；
图2示出根据本发明的另一实施例的横截面图；以及
图3示出根据本发明的冷却装置的又一实施例的横截面图。
具体实施例方式
下面将参照附图所示的实施例对本发明的用于电气设备中的导体的冷却装置进 行描述。该冷却装置可应用于中压开关设备中。在这些开关设备中，在工作过程中，在多个 局部位置，例如在导体与断路器或开关的连接处，会产生热量。然而，在局部位置产生的热 量也通过通常也是良好的热导体的该导体在该电气设备中进行传递。本发明旨在比利用已 知的电气设备结构从该导体(通常是铜或铝)提取更多的热量。 在图1中，示出导电元件或者导体2的一部分的立体图，该导体靠近该开关设备的 壁1 ，例如后壁1 。开关设备的壁通常由金属制成，这使得可以利用壁1作为导热表面，例如， 作为向外界环境的热耗散器或热辐射器。利用该开关设备的后壁1的优点在于，人员不可 能接触到壁1的被加热区域。 导体2例如由中空的铜管制成，同时也是良好的热导体。在所示的实施例中，导体 2是圆管，但是也可以有其它的截面替代方式，例如正方形、椭圆形、或者扁平管或实心棒。 也可以使用能充分地导电的其它材料，例如铝或金属合金。 导体2被绝缘层或者铸体3围绕，该绝缘层或铸体3例如由导热树脂材料制成。铸 体3形成为，允许该铸体3与该开关设备的(金属)壁1平齐安装。
图2示出图1的装置的横截面图，其中，示出铸体3形成有与壁1相接触的接触表 面5，该接触表面5在与导体2的纵向轴线基本垂直的方向上延伸，以形成尽可能大的接触 表面5。在另一实施例中，利用合适的媒介，例如导热膏体，能够提高从铸体3到壁1的热能 传导。通过这种方式，铸体3形成为，用作具有热沉特性的电气设备中的导体2的冷却装置 的一部分。 为了能够将导体2和铸体3的组合体靠着壁1放置，必须对导体2周围的电场进 行控制。在图l所示的实施例中，这是通过利用该铸体3的表面上的导电层4来实现的。 导电层4可以设置在铸体3的不是仅与壁1相接触的表面上，并且可选择地，可以以本领域 技术人员熟知的方式形成与接地点的电接触，以将导电层4接地或形成接地电位。在另一 实施例中，导电层4围绕在铸体3的整个外表面周围，与接地电位点的接触可通过安装到壁 l(通常是接地的)上来形成。导电层4可包含在铸体3的制造过程中插入该铸体3中的金 属层，例如柔性编织层。可替代地，导电层4附着在铸体3的外侧——例如利用胶粘或沉积 工艺。 为了进一步提高由导体2、铸体3和壁1形成的装置的冷却能力，可在壁1的外表 面上以上述已知的方式设置附加冷却元件，例如冷却肋片6(图2中的虚线所示)。
图3示出根据本发明的冷却装置的又一实施例的横截面图。在该示例中，壁1不 是具有平的表面，而是具有弯曲的表面。在这种情况下，铸体3也设置有与该电气设备的壁 1的表面形状配合的弯曲的接触表面5。换句话说，接触表面5跟随壁1的铸体3安装到其 上的局部轮廓(即，形成与壁1局部吻合的表面)。 铸体3可利用位于铸体3的接触表面5与该电气设备的壁1之间的导电层连接到 壁l，但是在如图3所示的更有利的实施例中，利用导热且导电的膏体7将铸体3安装到壁 1。有利地，这种导热且导电的膏体7实现了导电层4的功能，同时还在壁1的反面区域提 供了屏蔽。 代替在该铸体的外表面上设置导电层4——例如利用胶粘或沉积技术，也可以在 铸体3的内部设置导电层4——例如通过在铸体3的铸造过程中包含导电层(虚线所示)。 导电层4还可以采用实体材料或网状材料的金属板的形式，或者采用编织材料的形式。
铸体3设置有导电层4、7，该导电层4、7覆盖接触表面5的至少一部分，以便提供 朝向壁1的反面区域的有效电场屏蔽。 此外，如在上述实施例中一样，导电层4或者导热且导电的膏体7接地，以提供更 有效的电屏蔽。
权利要求
一种用于电气设备中的导电元件的冷却装置，该冷却装置包括用于电隔离所述导电元件(2)的铸体(3)，其中，该铸体(3)具有外壁，该外壁的一部分形成用于与该电气设备的导热表面(1)相接触的接触表面(5)，并且所述铸体(3)的外壁设置有导电层(4；7)。
2. 根据权利要求l的冷却装置，其特征在于，所述铸体(3)利用导热膏体安装到所述导 热表面(1)。
3. 根据权利要求1的冷却装置，其特征在于，所述导电层(4)由导热且导电的膏体(7) 形成，所述铸体(3)利用该导热且导电的膏体(7)安装到所述导热表面(1)。
4. 根据权利要求1-3中任一项的冷却装置，其特征在于，所述导电层(4 ;7)接地。
5. 根据权利要求l-4中任一项的冷却装置，其特征在于，所述导电层(4)是包含在所述 铸体(3)内的金属层。
6. 根据权利要求l-5中任一项的冷却装置，其特征在于，所述导电元件(2)由导热材料 制成。
7. 根据权利要求l-6中任一项的冷却装置，其特征在于，所述铸体(3)由导热材料制成。
8. 根据权利要求l-7中任一项的冷却装置，其特征在于，所述铸体(3)的接触表面(5) 是平的表面。
9. 根据权利要求l-8中任一项的冷却装置，其特征在于，所述铸体(3)设置有在与所述 导电元件(2)的纵向轴线基本平行的方向上延伸的接触表面(5)。
10. —种电气设备，该电气设备包括导电元件(2)和用于该导电元件(2)的冷却装置， 该冷却装置包括用于电隔离所述导电元件(2)的铸体(3)，其中，该铸体(3)具有外壁，该外 壁的一部分形成与该电气设备的导热表面(1)的至少一部分形状配合的接触表面(5)，并 且所述铸体(3)的外壁设置有导电层(4 ;7)。
11. 一种电气设备，该电气设备设置有根据权利要求1-9中任一项的冷却装置，其中， 所述导热表面是该电气设备的后壁(1)。
全文摘要
一种用于电气设备中的导电元件的冷却装置。设置有用于电隔离所述导电元件(2)的铸体(3)。该铸体具有外壁，该外壁的一部分形成用于与该电气设备的导热表面(1)相接触的接触表面(5)。该铸体(3)的外壁在其外表面上设置有导电层(4；7)。
文档编号H02B1/56GK101707895SQ200880012223
公开日2010年5月12日 申请日期2008年4月16日 优先权日2007年4月18日
发明者A·J·W·拉默斯, B·R·蒂恰, F·P·舍特恩, G·C·舍嫩贝格, J·J·G·范蒂伦, M·B·P·范迪耶克 申请人:伊顿电气公司