一种散热结构、配电器及电动车辆的制作方法

1.本实用新型涉及车辆技术领域，尤其涉及一种散热结构、配电器及电动车辆。


背景技术：

2.配电器是电动汽车充电过程中的重要部分，负责电流通断控制、电流流向控制。如图1a和图1b所示，电动汽车的配电器在充电过程一般涉及接触器、铜排10等。接触器包含外壳25、执行机构24、动触头22和静触头21。其中，外壳25为绝缘材质，包围执行机构24、动触头22、静触头21，形成电气腔23；执行机构24一般包含线圈，利用线圈流过电流产生磁场，使动触头22移动与静触头21相接触，实现闭合；动触头22为导电金属，在执行机构24的作用下可产生相对位移；静触头21为导电金属，固定不动，连接动触头22与外部导电铜排10或线缆。图1a所示为接触器断开状态，动触头22与静触头21未接触，电路断开；图1b所示为接触器闭合状态，动触头22与静触头21接触，电路连通。
3.电动汽车充电时，电流流过闭合的接触器，动触头与静触头接合处的接触电阻会产生热量，例如接触电阻0.3毫欧，通流500a时，接触电阻发热量达到75w。电流在接触电阻处产生的热量位于电气腔内，无法直接向外界环境散热，一般通过静触头传递至铜排，再向外界环境散热。电流越大，发热越严重，温度风险越高；如果铜排散热不良将导致铜排和接触器超温，进至导致电动汽车充电速度下降，严重时甚至发生损毁。


技术实现要素：

4.本技术的实施例提供了一种散热结构，在有效改善了对铜排的散热的基础上，保证了散热结构的稳定性。
5.第一方面，本技术提供一种散热结构，用于对配电器的铜排散热，配电器包括壳体、铜排和接触器，壳体形成容置腔，铜排和接触器设置于容置腔内，铜排与接触器电连接，散热结构与铜排接触且设置于接触器的外部，散热结构包括：绝缘导热垫、散热部和限位框，其中绝缘导热垫的上表面与铜排接触；散热部凸出于容置腔的底壁设置，顶端与绝缘导热垫的下表面接触；限位框相对两端具有开口，套设于绝缘导热垫和所述散热部，以限制绝缘导热垫相对于散热部产生位移。
6.第一方面提供的散热结构，一方面通过绝缘导热垫和散热部将铜排产生的热量传导至配电器的机壳上，增大了散热面积，有效提升了铜排的散热能力；另一方面，设置限位框避免绝缘导热垫和散热部发生相对位移，保证了散热结构的稳定性。
7.在另一个可能的实现中，在铜排的延伸方向上绝缘导热垫的下表面完全覆盖散热部的顶端的端面，且部分延伸出散热部的顶端的端面；限位框靠近铜排的开口设置有向远离散热部的一侧延伸的定位台，定位台支撑绝缘导热垫延伸出散热部的顶端的端面的部分。
8.绝缘导热垫的面积大于散热部的顶端的端面面积，增加了爬电距离，确保满足安规要求，定位台起到支撑绝缘导热垫延伸出散热部的部分，避免该部分绝缘导热垫悬空进
而产生弯曲变形。
9.在另一个可能的实现中，定位台的边缘设置有凸出于定位台的限位凸起，限位凸起沿定位台的周向延伸设置；限位凸起与绝缘导热垫的侧面抵接。限位凸起的设置限定绝缘导热垫在水平方向上相对散热部发生移动。
10.在另一个可能的实现中，限位凸起的上端面与绝缘导热垫的上表面齐平；或者限位凸起的上端面低于绝缘导热垫的上表面，确保铜排与绝缘导热垫的上表面的接触。
11.在另一个可能的实现中，定位台的台面与散热部的顶端的端面齐平；或者，定位台的台面低于散热部的顶端的端面，确保绝缘导热垫的下表面与散热部的接触。
12.在另一个可能的实现中，限位框的底端与容置腔的底壁抵接；或者，散热部的周壁上设置限位凸筋，限位框的底端与限位凸筋抵接，确保限位框在竖直方向上不发生移动。
13.在另一个可能的实现中，散热部为散热器，散热器的底端与容置腔的底壁固定连接。
14.在另一个可能的实现中，散热部为容置腔的底壁在对应绝缘导热垫的位置形成的凸台结构。
15.第二方面，本技术提供了一种配电器，包括壳体、接触器和铜排，壳体形成有容置腔；接触器设置于容置腔内；铜排与接触器电连接，且部分延伸于接触器外，延伸于接触器外的部分设置有第一方面所述的散热结构。
16.第三方面，本技术提供了一种电动车辆，包括第二方面所述的配电器。
附图说明
17.下面对实施例或现有技术描述中所需使用的附图作简单地介绍。
18.图1a为接触器断开状态的结构示意图；
19.图1b为接触器闭合状态的结构示意图；
20.图2为一种方案中的设置有散热装置的配电器的结构示意图；
21.图3为本技术实施例提供的散热装置的爆炸示意图；
22.图4为本技术实施例提供的散热装置装配后的示意图；
23.图5为本技术实施例提供的散热装置的剖面图；
24.图6为本技术实施例提供的散热装置的爬电距离示意图。
具体实施方式
25.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。
26.在本技术的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
27.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，还可以是抵触连接或一体的连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
28.铜材料具有较好的导电性，因此铜排经常作为一些大电流的导体，但同时铜排的发热量也很大，增大铜排的横截面积可以起到一定的散热效果，例如增加铜排的厚度，增加铜排的宽度，但是增加铜排的厚度会使得铜排难以弯折等，需要对铜排的形状加工时增加了工艺难度，增加铜排的宽度则会占用更多的安装空间，难以满足电气间隙的要求，同时铜材料成本较高，增加铜排厚度和宽度都会增加成本。因此，通过增加铜排的横截面积的方式，来提升铜排的散热效果并不是一个很好方案。本技术实施例提供了一种散热结构，通过在铜排和配电器的壳体间设置散热结构，将铜排的热量传导至配电器的壳体上，增加散热面积，取代低效的空气自然散热，极大提升了铜排的散热效果。
29.在一种方案中，如图2所示，配电器包括壳体1、接触器和铜排10，其中，壳体1形成有容置腔，接触器和铜排10均置于该容置腔内，接触器包括外壳25、执行机构24、动触头22和静触头21。其中，外壳25为绝缘材质，包围执行机构24、动触头22、静触头21，形成电气腔23；执行机构24一般包含线圈，利用线圈流过电流产生磁场，使动触头22移动与静触头21相接触，实现闭合；动触头22为导电金属，在执行机构24的作用下可产生相对位移；静触头21为导电金属，固定不动，连接动触头22与外部导电铜排10或线缆。壳体1在容置腔底壁对应导热绝缘垫31位置形成有凸台32，绝缘导热垫31上表面与铜排贴合，下表面与凸台32的端面贴合，即通过在壳体上增设凸台，并通过绝缘导热垫将铜排与凸台相连接。电流在接触电阻处产生的热量通过静触头传递至铜排，再通过绝缘导热垫和凸台传递给配电器的壳体，再向外界环境散热；增大了散热面积，提升了散热能力。
30.但是该方案存在着，绝缘导热垫31的在放置过程中无定位，存在放置不到位的风险；以及绝缘导热垫31面积大于凸台面积，导致部分悬空，存在弯曲变形风险，导致绝缘距离不足的问题。
31.图3和图4分别为本技术实施例提供的散热结构的爆炸图和装配之后的示意图。需要说明的是铜排10并不属于散热结构，将铜排10示出是为了便于说明散热结构与铜排10的位置关系。
32.图3和图4所示的散热结构可用于对图2所示的配电器的铜排10进行散热，散热结构设置于延伸于接触器外部的铜排10上。该散热结构包括绝缘导热垫31、散热部33和限位框34，其中，绝缘导热31的上表面与铜排10接触，例如，绝缘导热垫31的上表面与铜排10的下表面紧密贴合；散热部33凸出于容置腔的底壁(即壳体1)设置，顶端与绝缘导热垫31的下表面接触，例如，散热部33的顶端端面与绝缘导热垫31的下表面紧密贴合；限位框34相对两端具有开口，套设于绝缘导热垫31和散热部33的外周壁上，以限制绝缘导热垫31相对于散热部33产生位移。
33.需要解释的是，本实施例中提到的绝缘导热垫31的上表面的含义为绝缘导热垫31朝向铜排10的表面；铜排10的下表面的含义为铜排10朝向绝缘导热垫31的表面；绝缘导热垫31的下表面的含义为绝缘导热垫31远离铜排10的表面。
34.本技术实施例提供的散热结构，一方面通过绝缘导热垫31和散热部33将铜排10产生的热量传导至配电器的壳体1上，增大了散热面积，有效提升了铜排10的散热能力；另一方面，设置限位框34避免绝缘导热垫31和散热部33发生相对位移，保证了散热结构的结构稳定性。
35.容易理解的是，限位框34具有绝缘性，考虑到易于加工和成本，可选的，限位框34
可选用塑料材质加工制成。
36.在一个示例中，如图5和图6所示，在铜排10的延伸方向上绝缘导热垫31的下表面完全覆盖散热部33的顶端的端面，且部分延伸出散热部33的顶端的端面，例如绝缘导热垫31和散热部33均为长条状结构，绝缘导热垫31的长度大于散热部31的长度，在铜排10的延伸方向上绝缘导热垫31完全覆盖散热部33的顶端的端面；限位框34靠近铜排10的开口设置有向远离散热部33的一侧延伸的定位台341，定位台341支撑绝缘导热垫31延伸出散热部33的顶端的端面的部分，避免如上述一种方案中，绝缘导热垫31部分悬空，存在弯曲变形的风险；同时，确保绝缘导热垫31具有足够的爬电距离(如图6所示)，符合安规要求。
37.为了保证绝缘导热垫31分别与铜排10和散热部33的顶端的端面具有尽量大的接触面积，绝缘导热垫31和散热部33均为宽度等于或略大于铜排10的宽度的长条状结构。
38.容易理解的是，本技术并不限定绝缘导热垫31的宽度和散热部33的顶端的端面的宽度的大小关系，例如，绝缘导热垫31的宽度可以等于或大于散热部33的顶端的端面的宽度，即绝缘导热垫31的下表面的面积大于散热部33的顶端的端面的面积，绝缘导热垫31完全覆盖散热部33顶端的端面；绝缘导热垫31的宽度可以小于散热部33的顶端的端面的宽度，即绝缘导热垫31仅在长度方向上完全覆盖散热部33的顶端的端面，在宽度方向上部分覆盖散热部33的顶端的端面。
39.在另一个示例中，继续参见图5，定位台341的边缘设置有凸出于定位台341的限位凸起342，限位凸起342沿定位台341的周向延伸设置；限位凸起342与绝缘导热垫31的侧面抵接。限位凸起342的设置限定绝缘导热垫31在水平方向上相对散热部33发生移动，例如，防止在振动环境下绝缘导热垫31相对于散热部33发生滑动；同时，有利于绝缘导热垫31的安装定位，例如，在散热结构的安装过程中，先将限位框34套设于散热部33的外周壁上，然后将绝缘导热垫31放置于限位框34的定位台341上，最后将铜排10压接于绝缘导热垫31的上表面使绝缘导热垫31的上下表面分别与铜排10的下表面和散热部33的顶端贴合，可见定位台341不但起到对绝缘导热垫31的作用，而且还起到对绝缘导热垫31的安装定位作用，防止绝缘导热垫31放偏的情况发生。
40.为了使绝缘导热垫31和铜排10的下表面充分接触，限位凸起342的上端面与绝缘导热垫31的上表面齐平；或者限位凸起342的上端面低于绝缘导热垫31的上表面，例如，限位凸起342的凸起高度略小于绝缘导热垫31的厚度，这样在铜排10压接于绝缘导热垫31上时，铜排10在与绝缘导热垫31接触后继续向下施加压力，将绝缘导热垫31压缩过程中会接触到限位凸起342的顶端，限位凸起342会对铜排10起到支撑作用，这样即保证了铜排10与绝缘导热垫31的充分接触实现良好的导热效果，同时又不会由于铜排10和绝缘导热垫31之间的压力太大损坏绝缘导热垫31。
41.可选的，为了保证与铜排10和散热部33的良好接触，绝缘导热垫31可选择具有一定弹性的绝缘导热材料制成，例如，绝缘导热垫31可以为硅胶垫，硅胶垫具有较高的导热率同时具有一定的延展性，一方面可以快速的将铜排10产生的热量传导至散热部34上进行散热，同时硅胶垫还能弥补散热部33的顶端端面的粗糙度及加工平整度的偏差。
42.在另一个示例中，定位台341的台面与散热部33的顶端的端面齐平；或者，定位台341的台面低于散热部33的顶端的端面，确保绝缘导热垫31的下表面与散热部33的接触，以保证绝缘导热垫31将热量传导给散热部33进行散热。
43.为了使限位框34在竖直方向(即散热部延伸方向)上不发生移动，限位框34的底端与容置腔的底壁(即壳体1)抵接；或者，散热部33的周壁上设置限位凸筋，限位框34的底端与限位凸筋抵接，进一步保证散热结构的稳定性。
44.在一个示例中，散热部33可以为散热器，散热器的底端与容置腔的底壁(即配电器的壳体1)固定连接，换言之，散热部33是一个独立的部件(散热器)，散热器可通过多种连接方式与配电器的壳体1固定连接，例如焊接、铆接和螺接等。散热器可以为铝合金材料制成的块状结构，铝合金材料的导热性能非常优秀，且成本低廉，铝制散热器可以将绝缘导热垫31的热量很好地传导至配电器的壳体1进行散热。
45.在另一个示例中，散热部33还可以为容置腔的底壁在对应绝缘导热垫31的位置形成的凸台结构，即散热部33为配电器的壳体1形成，绝缘导热垫31直接将铜排10产生的热量传导至配电器的壳体1上进行散热。
46.本技术还提供了一种配电器，包括壳体、接触器和铜排，壳体形成有容置腔；接触器设置于容置腔内；铜排与接触器电连接，且部分延伸于接触器外，延伸于接触器外的部分设置有上文描述的散热结构。设置了本技术实施例提供的散热结构的配电器，散热结构能将铜排产生的热量传导至配电器的机壳上，增大了散热面积，有效提升了铜排的散热能力，避免配电器在充电过程中，铜排和接触器超温的现象发生。
47.本技术还提供了一种电动车辆，包括上文描述的配电器。装配有本技术实施例提供的配电器的电动车辆，由于铜排设置有本技术实施例提供的散热结构，使得铜排具有良好的散热效果，避免铜排因散热不良导致的铜排和接触器超温，保证了电动车辆的充电速度。
48.在本说明书的描述中，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适合的方式结合。
49.最后说明的是：以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。