电气元件的制作方法

本发明涉及，更具体地说，涉及一种电气元件。

背景技术：

电气元件中的大电流开关包括外壳02、设置于外壳内部的开关组件03以及位于开关组件03两侧的两个母线筒01。大电流开关在工作时，其额定电流动辄几十ka，如此大电流流经导体过程中由于焦耳效应和感应涡流，会产生很多热量，导致部件温升较大，为满足温升标准需进行散热。一般需要布置风机来进行强迫风冷，由于强迫风冷对流换热系数是自然对流换热系数的几十上百倍，因此散热效果更好。

如图1所示，强迫风冷技术即在承载额定电流时，母线筒01与外壳02之间以及开关组件03与外壳02之间持续流过一定温度和风速的干燥空气，干燥空气从外壳的一端流入，流经开关组件03和母线筒01后从外壳的另一端流出。但是申请人在实际应用中发现，电流开关的散热效果不佳。

综上所述，如何有效地提高大电流开关等具有发热导体的电气元件的散热效果，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电气元件，该电气元件的结构设计可以有效地提高大电流开关等具有发热导体的电气元件的散热效果。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种电气元件，包括外壳和设置于所述外壳内部的发热导体，还包括设置于所述外壳内侧的挡风件，所述挡风件全部位于所述发热导体与所述外壳内壁之间，或者所述挡风件的一部分位于所述发热导体与所述外壳内壁之间且所述挡风件的另一部分位于所述发热导体的上游，所述挡风件与所述发热导体之间形成气流通道。

优选地，上述电气元件中，所述气流通道的横截面沿着气流方向逐渐减小。

优选地，上述电气元件中，所述挡风件包括多个沿气流方向间隔设置的环形挡板，所述环形挡板的外侧与所述外壳固定连接，所述环形挡板的中心通孔用于散热气流经过。

优选地，上述电气元件中，沿气流方向多个所述环形挡板的内径依次减小。

优选地，上述电气元件中，所述挡风件为固定于所述外壳内侧的筒状挡台，且所述筒状挡台的外壁与所述外壳固定连接，所述筒状挡台的中心通孔用于散热气流经过。

优选地，上述电气元件中，所述筒状挡台的内径沿气流方向逐渐减小。

优选地，上述电气元件中，所述挡风件为挡风筒，所述挡风件为挡风筒，所述挡风筒的外壁与所述外壳之间具有间隙，且所述挡风筒的中心通孔用于散热气流经过，所述挡风筒的端部与所述外壳固定连接。

优选地，上述电气元件中，所述挡风筒的内径沿气流方向逐渐减小。

优选地，上述电气元件中，所述挡风件为绝缘件。

优选地，上述电气元件中，所述电气元件为电流开关，所述发热导体为开关组件，所述电流开关还包括第一母线筒和第二母线筒，所述第一母线筒、发热导体和第二母线筒沿着气流方向依次设置在所述外壳内。

应用上述电气元件时，用于散热的气流流经挡风件与发热导体之间的气流通道时，挡风件不但可以约束气流贴近发热表面集中散热，还可以加大气流速度，如此可以加大气流速度，从而带走更多热量，增强散热效果，同时还可以降低风机容量，保证大电流运行安全。

综上可知，本发明提供的电气元件在正常工作时，挡风件约束气流贴近发热表面集中散热，以增强散热效果，其发热导体满足温升标准的前提下，进而可以有效节约风量。另外，当散热风量一定的情况下，可以减小发热导体的体积节约成本或在发热导体体积不变的情况下承载更大的额定电流。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1为现有技术中电气元件内部的结构示意图；

图2为本发明第一实施例提供的电气元件内部的结构示意图；

图3为本发明第一实施例提供的电气元件内部的剖视图；

图4为本发明第二实施例提供的电气元件内部的结构示意图；

图5为本发明第三实施例提供的电气元件内部的结构示意图。

在图1中：

01-母线筒、02-外壳、03-开关组件；

在图2-图5中：

1-外壳、2-第一母线筒、3-发热导体、4-第二母线筒、5-环形挡板、6-筒状挡台、7-挡风筒。

具体实施方式

如背景技术所述，发明人在实际应用中发现，电流开关经常存在散热效果不佳的情况。经发明人研究发现，由于电流开关的开关组件形状不规则且体积较大，同时外壳内还需要布置其它的元器件。外壳和外壳上安装的元器件同开关组件之间有绝缘性能的要求，因此会增大外壳与开关组件之间的距离来确保绝缘性能，导致开关组件与外壳之间的通道流通面积较大。如此风量一定的前提下，截面变大，风速降低，因而导致气流速度在开关组件处降低(图中箭头长短表示气流速度大小)，而且气流主流远离开关组件，只有开关组件表面一薄层空气在参与散热，大部分气流并没有起到有效的散热作用，导致开关组件的散热效果不佳。另外，由于开关组件中有触头触指接触电阻等存在且触头触指接触电阻等这些主要发热体被封闭在导体内部，不但发热量大，还接触不到风冷气流，只能经由连接导体和sf6导热传出，热量不易导出，因而温升最高。

进一步地，发明人还深入研究了具有发热导体的其它各种类型电气元件，基本各类具有发热导体的电气元件均具有上述问题。因此，本发明的目的在于提供一种电气元件，该电气元件的结构设计可以有效地提高大电流开关等具有发热导体的电气元件的散热效果。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

请参阅图2-图5，本发明提供的电气元件包括外壳1和设置于外壳1内的发热导体3。

重点在于，上述电气元件还包括设置于外壳1内的挡风件。挡风件全部位于发热导体3与外壳1内壁之间的间隙内，即仅仅发热导体3与外壳1内壁之间的间隙内设置挡风件，其余位置可以不设置挡风件。或者，挡风件的一部分位于发热导体3与外壳1内壁之间且挡风件的另一部分位于发热导体3的上游。即散热气流流动时，依次流经挡风件位于发热导体3的上游的部分和挡风件位于发热导体3与外壳1内壁之间的部分。挡风件与发热导体3之间形成气流通道。

应用上述电气元件时，用于散热的气流流经挡风件与发热导体3之间的气流通道时，挡风件不但可以约束气流贴近发热表面集中散热，还可以加大气流速度，如此可以加大气流速度，从而带走更多热量，增强散热效果，同时还可以降低风机容量，保证大电流运行安全。

综上可知，本发明提供的电气元件在正常工作时，挡风件约束气流贴近发热表面集中散热，以增强散热效果，其发热导体3满足温升标准的前提下，进而可以有效节约风量。另外，当散热风量一定的情况下，可以减小发热导体3的体积节约成本或在发热导体3体积不变的情况下承载更大的额定电流。

优选地，挡风件的一部分位于发热导体3的上游，在气流经过发热导体3之前，已经加大气流速度，挡风件的具体位置经过仿真计算与经验数据来确定，确保气流主流直接作用在发热表面位置。优选地，气流通道的横截面沿着气流方向逐渐减小。沿着垂直于气流方向的面剖切该气流通道得到的横截面沿气流方向逐渐减小。换言之，气流通道沿气流方向逐渐变窄。在散热过程中，随着气流流动带走热量，气流温度逐渐升高，因此气流流至下游部件时的温度比流经上游部件时的温度高，如此气流通道的横截面沿着气流方向逐渐减小，以提高气流流至下游部件时的速度，有利于下游部件的散热，以实现前后部件同样的散热效果，保证该电气元件散热更加均匀。

如图2-3所示，该实施例中挡风件可以包括多个沿气流方向间隔设置的环形挡板5，环形挡板5的外侧与外壳1固定连接，环形挡板5的中心通孔用于散热气流经过。即环形挡板5的内侧与发热导体3或其它部件之间具有间隙。具体地，环形挡板5的外边缘与外壳1内壁面贴紧固定，防止留有缝隙漏风。发热导体3或其它部件位于环形挡板5的中心通孔内，气流在环形挡板5的内边缘与发热导体3或其它部件之间流过。

环形挡板5可以与气流方向垂直或环形挡板5与气流方向之间具有夹角。使用多个环形挡板5进行挡风，结构简单，占用空间小，而且安装后还能留有检修空间。

为方便安装，环形挡板5可以分成两部分或者若干部分来组合，多个环形挡板5的具体位置经过仿真计算与经验数据来确定，确保气流经过环形挡板5后，气流速度提高，且气流主流直接作用在发热表面位置。

优选地，沿气流方向多个环形挡板5的内径依次减小。在散热过程中，随着气流流动带走热量，气流温度逐渐升高，因此气流流至下游部件时的温度比流经上游部件时的温度高，因此沿气流方向多个环形挡板5的内径依次减小，可以提高气流流至下游部件时的速度，有利于下游部件的散热，以实现前后部件同样的散热效果，保证该电气元件散热更加均匀。

如发热导体3中存在温升较大的部位，则可以将环形挡板5与发热导体3温升较大的部位相对设置，以使气流主流直接作用在温升较大的部位，具体地，环形挡板5的具体位置经过仿真计算与经验数据来确定。

如图4所示，挡风件还可以为固定于外壳1内侧的筒状挡台6，筒状挡台6的外壁与外壳1固定连接，筒状挡台6的内壁与发热导体3和/或其它部件之间具有间隙。优选地，筒状挡台6的一部分位于发热导体3上游，筒状挡台6的另一部分位于发热导体3和外壳1之间。发热导体3和其它部件位于筒状挡台6的通孔内，气流流经筒状挡台6的通孔。

筒状挡台6的外壁与外壳1内侧固定连接，具体地，可以焊接或螺栓连接，在此不作限定。为方便安装，筒状挡台6可以分成两部分或者若干部分来组合安装。

进一步地，筒状挡台6的内径沿气流方向逐渐减小。即筒状挡台6的通孔为锥形孔，且锥形孔的直径沿气流方向逐渐减小。同样地，在散热过程中，随着气流流动带走热量，气流温度逐渐升高，因此气流流至下游部件时的温度比流经上游部件时的温度高，因此沿气流方向筒状挡台6的内径逐渐减小，可以提高气流流至下游部件时的速度，有利于下游部件的散热，以实现前后部件同样的散热效果，保证该电气元件散热更加均匀。

如图5所示，另一实施例中，挡风件为挡风筒7，挡风筒7的外壁与外壳1之间具有间隙，且挡风筒7的内壁与发热导体3和/或其它部件之间具有间隙，挡风筒7的端部与外壳1固定连接。优选地，挡风筒7的一部分位于发热导体3上游，挡风筒7的另一部分位于发热导体3和外壳1之间。发热导体3和其它部件位于挡风筒7的通孔内，气流流经挡风筒7的通孔。

挡风筒7的端部与外壳1固定连接，具体地，可以焊接或螺栓连接，在此不作限定。为方便安装，挡风筒7可以分成两部分或者若干部分来组合安装。

进一步地，挡风筒7的内径沿气流方向逐渐减小。即挡风筒7的通孔为锥形孔，且锥形孔的直径沿气流方向逐渐减小。同样地，在散热过程中，随着气流流动带走热量，气流温度逐渐升高，因此气流流至下游部件时的温度比流经上游部件时的温度高，因此沿气流方向挡风筒7的内径逐渐减小，可以提高气流流至下游部件时的速度，有利于下游部件的散热，以实现前后部件同样的散热效果，保证该电气元件散热更加均匀。

考虑到电气元件内导体绝缘距离等原因，该种挡风件优先采用绝缘材质，即挡风件可以为绝缘件。当然，挡风件也可以为金属或塑料材质，在此不作限定。

上述电气元件可以为电流开关，发热导体3为电流开关的开关组件。电流开关还包括第一母线筒2和第二母线筒4。第一母线筒2、发热导体3和第二母线筒4沿着气流方向依次设置在外壳1内。即第一母线筒2、发热导体3和第二母线筒4均设置在外壳1内，第一母线筒2和第二母线筒4分别位于发热导体3两侧。进行散热时，散热气流依次流经第一母线筒2、发热导体3和第二母线筒4。

当然，电流开关还可以为其它任意具有发热导体3的电气元件，在此不作限定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。