CN108899235A - 一种设有压电风扇散热装置的高压断路器用触臂散热系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设有压电风扇散热装置的高压断路器用触臂散热系统，该系统包括触臂本体及压电风扇散热装置，触臂本体的内部设有触臂空腔，压电风扇散热装置包括设置在触臂空腔内并与触臂本体固定连接的翅片式散热结构、设置在翅片式散热结构上的压电风扇结构以及与压电风扇结构电连接的电源。与现有技术相比，本发明在触臂本体内部的触臂空腔内侧面上开设有散热槽，与压电风扇散热装置一起构成触臂散热系统，整体结构简单，散热能力好，可以有效解决高压断路器固封极柱内部与触臂的温升问题，尤其适用于静触臂系统。

Description

一种设有压电风扇散热装置的高压断路器用触臂散热系统

技术领域

本发明属于高压断路器技术领域，涉及一种设有压电风扇散热装置的高压断路器用触臂散热系统。

背景技术

高压断路器是电力系统中重要的控制和保护设备，主要由导电主回路和操作机构组成。随着高压电力系统发展的需要和人们对环境问题的日益重视，高压断路器正在不断向着小体积、高电压、大电流的方向发展，这也使得散热问题逐渐被重视。温升对断路器的性能有着重要影响，是断路器设计时重点考虑的指标之一，过高的温升会影响高压断路器的工作运行性能，引起热变形，降低其安全性和稳定性。

由于高压断路器的密封极柱结构将灭弧室浇筑在环氧树脂固体绝缘材料中，断路器运行过程中，灭弧室发热以及触臂部分本身产生的热量将导致高压断路器内部产生较大的温升。目前常用的散热方法主要是使用风机对触臂部分进行散热，或在触臂的末端加装散热器来加强散热。此外，还有通过改变触臂绝缘套管的结构，增加通风槽等方式来降低触臂部分的温升。但是这些方法会导致整体结构过于复杂，而且散热效果仍难以满足需要，严重影响了高压断路器的通流能力。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种设有压电风扇散热装置的高压断路器用触臂散热系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种设有压电风扇散热装置的高压断路器用触臂散热系统，该系统包括触臂本体及压电风扇散热装置，所述的触臂本体的内部设有触臂空腔，所述的压电风扇散热装置包括设置在触臂空腔内并与触臂本体固定连接的翅片式散热结构、设置在翅片式散热结构上的压电风扇结构以及与压电风扇结构电连接的电源。

进一步地，所述的触臂本体的内侧面上开设有散热槽。

进一步地，所述的翅片式散热结构包括设置在触臂空腔内的散热模块以及多个布设在散热模块上的散热翅片，所述的压电风扇结构设置在散热模块上。翅片式散热结构的传热系数高，且散热翅片与空气大面积接触，在尺寸有限的情况下也能获得较大的散热面积，利用空气对流释放大电流通过触臂本体时产生的热量。

进一步地，所述的触臂空腔内开设有插槽。散热模块通过插槽与触臂本体固定连接。

进一步地，所述的散热模块的一端设有与插槽相适配的凸块。

进一步地，所述的凸块的侧面设有螺纹。螺纹可以增加凸块与插槽之间的接触压力，有利于散热。

进一步地，所述的压电风扇结构包括设置在散热模块一端的安装底座、多个设置在安装底座上并分别位于相邻两散热翅片之间的振动膜片以及设置在振动膜片上并与电源电连接的压电元件。振动膜片与散热翅片平行布置。振动膜片的固定端设置在安装底座内，自由端延伸到触臂空腔内部。压电元件为压电陶瓷片，设置在振动膜片的固定端。

作为优选的技术方案，所述的振动膜片的材料应为具有较高硬度-重量比和较小质量的材料，如石墨-环氧材料。

进一步地，所述的压电风扇散热装置还包括分别与压电元件、电源电连接的温度控制器。温度控制器固定于触臂本体的外表面，能够实时监控触臂温度，并根据实时数据预测未来温升，以相应控制压电风扇结构的工作，即选择打开或关闭压电风扇结构以避免结构在温度较低时工作而带来不必要的噪音。

进一步地，所述的散热翅片与触臂本体的内侧面之间设有间隙。

本发明中，电源为电力电子元件，直接从断路器获得整个压电风扇散热装置所需要的电能。整个散热系统与断路器是一个等电位体。压电风扇结构的驱动功率只需要几十毫瓦，直接由该散热系统的电源提供。

压电风扇散热装置工作时，交流电压加在压电元件上，压电元件产生逆压电效应，压电元件本身产生伸长或缩短的形变，从而引起振动膜片发生弯曲振动。交流电压的频率和振动膜片的固有频率相同时，可以使振动膜片具有最大的振幅。振动膜片振动时可以在触臂空腔的流场中形成漩涡，该漩涡随着振动膜片的振动被推向出口，从而形成持续气流带走翅片式散热结构的热量。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)在触臂本体内部的触臂空腔内侧面上开设有散热槽，与压电风扇散热装置一起构成触臂散热系统，整体结构简单，散热能力好，可以有效解决高压断路器固封极柱内部与触臂的温升问题，尤其适用于静触臂系统；

2)压电风扇散热装置具有结构简单、自体取电的特点，可以显著减小散热装置的体积，便于在空间较小、结构紧凑的关键部位进行安装，此外散热装置的电源取自触臂本体，因此不会出现由于外加电源而引起绝缘问题和散热不稳定等问题。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明中触臂本体的轴向剖视结构示意图；

图3为本发明中压电风扇散热装置的结构示意图；

图中标记说明：

1—触臂本体、2—触臂空腔、3—电源、4—散热槽、5—散热模块、6—散热翅片、7—插槽、8—凸块、9—安装底座、10—振动膜片、11—压电元件、12—温度控制器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例：

如图1所示的一种设有压电风扇散热装置的高压断路器用触臂散热系统，包括触臂本体1及压电风扇散热装置，触臂本体1的内部设有触臂空腔2，压电风扇散热装置包括设置在触臂空腔2内并与触臂本体1固定连接的翅片式散热结构、设置在翅片式散热结构上的压电风扇结构以及与压电风扇结构电连接的电源3。

如图2所示，触臂本体1的内侧面上开设有散热槽4。

如图3所示，翅片式散热结构包括设置在触臂空腔2内的散热模块5以及多个布设在散热模块5上的散热翅片6，压电风扇结构设置在散热模块5上。触臂空腔2内开设有插槽7。散热模块5的一端设有与插槽7相适配的凸块8。凸块8的侧面设有螺纹。

压电风扇结构包括设置在散热模块5一端的安装底座9、多个设置在安装底座9上并分别位于相邻两散热翅片6之间的振动膜片10以及设置在振动膜片10上并与电源3电连接的压电元件11。压电风扇散热装置还包括分别与压电元件11、电源3电连接的温度控制器12。散热翅片6与触臂本体1的内侧面之间设有间隙。

压电风扇散热装置工作时，交流电压加在压电元件11上，压电元件11产生逆压电效应，压电元件11本身产生伸长或缩短的形变，从而引起振动膜片10发生弯曲振动。振动膜片10振动时可以在触臂空腔2的流场中形成漩涡，该漩涡随着振动膜片10的振动被推向出口，从而形成持续气流带走翅片式散热结构的热量。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种设有压电风扇散热装置的高压断路器用触臂散热系统，其特征在于，该系统包括触臂本体(1)及压电风扇散热装置，所述的触臂本体(1)的内部设有触臂空腔(2)，所述的压电风扇散热装置包括设置在触臂空腔(2)内并与触臂本体(1)固定连接的翅片式散热结构、设置在翅片式散热结构上的压电风扇结构以及与压电风扇结构电连接的电源(3)。

2.根据权利要求1所述的一种设有压电风扇散热装置的高压断路器用触臂散热系统，其特征在于，所述的触臂本体(1)的内侧面上开设有散热槽(4)。

3.根据权利要求1所述的一种设有压电风扇散热装置的高压断路器用触臂散热系统，其特征在于，所述的翅片式散热结构包括设置在触臂空腔(2)内的散热模块(5)以及多个布设在散热模块(5)上的散热翅片(6)，所述的压电风扇结构设置在散热模块(5)上。

4.根据权利要求3所述的一种设有压电风扇散热装置的高压断路器用触臂散热系统，其特征在于，所述的触臂空腔(2)内开设有插槽(7)。

5.根据权利要求4所述的一种设有压电风扇散热装置的高压断路器用触臂散热系统，其特征在于，所述的散热模块(5)的一端设有与插槽(7)相适配的凸块(8)。

6.根据权利要求5所述的一种设有压电风扇散热装置的高压断路器用触臂散热系统，其特征在于，所述的凸块(8)的侧面设有螺纹。

7.根据权利要求3所述的一种设有压电风扇散热装置的高压断路器用触臂散热系统，其特征在于，所述的压电风扇结构包括设置在散热模块(5)一端的安装底座(9)、多个设置在安装底座(9)上并分别位于相邻两散热翅片(6)之间的振动膜片(10)以及设置在振动膜片(10)上并与电源(3)电连接的压电元件(11)。

8.根据权利要求7所述的一种设有压电风扇散热装置的高压断路器用触臂散热系统，其特征在于，所述的压电风扇散热装置还包括分别与压电元件(11)、电源(3)电连接的温度控制器(12)。

9.根据权利要求3所述的一种设有压电风扇散热装置的高压断路器用触臂散热系统，其特征在于，所述的散热翅片(6)与触臂本体(1)的内侧面之间设有间隙。