CN114131023A - 大容量断路器散热结构的制造方法 - Google Patents
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Abstract
公开了大容量断路器散热结构的制造方法，方法中，提供大容量断路器的导电圆筒，所述大容量断路器为其短路电流峰值达到数百千安级及以上，将所述导电圆筒外表面作为基层，构建散热结构的三维模型，所述三维模型包括多个自所述基层朝多个方向延伸的散热单元，所述散热单元包括细长结构，基于三维模型分层并规划路径，在所述基层上基于路径逐层堆敷以增材制造散热结构。
Description
技术领域
本发明涉及断路器散热技术领域，尤其涉及一种大容量断路器散热结构的制造方法。
背景技术
我国经济迅速发展，电力需求急剧增加，而断路器作为电力系统中最重要的器件之一，对其性能提出了更高要求。大容量断路器容量不断增加，导致其产热功率也随之增大，断路器体积、结构、所处空间的限制导致断路器散热不良。断路器关键零部件温升过大，会直接影响断路器运行性能，直接威胁电网运行的安全性和可靠性。对大容量断路器的设计来说，热设计已成为断路器设计中的关键问题之一。随着断路器高电压大电流小型化的发展趋势，热设计已经成为制约断路器发展的重要因素，相关研究人员面临着如何在大发热功率小空间环境下迅速有效散热的问题。现有技术在断路器导电铝制圆筒四周安装铸造散热片，散热面积有限且比较笨重，一定程度上影响了断路器的性能。
在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。
发明内容
本发明的目的是提供一种大容量断路器散热结构的制造方法。能够轻量化散热结构且显著提高散热能力。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的一种大容量断路器散热结构的制造方法包括：
提供大容量断路器的导电圆筒，所述大容量断路器为其短路电流峰值达到数百千安级及以上，
将所述导电圆筒外表面作为基层，构建散热结构的三维模型，所述三维模型包括多个自所述基层朝多个方向延伸的散热单元，所述散热单元包括细长结构，
基于三维模型分层并规划路径，在所述基层上基于路径逐层堆敷以增材制造散热结构。
所述的一种大容量断路器散热结构的制造方法中，所述增材制造包括激光选区熔化、电子束选区熔化、激光同轴送粉、等离子弧熔丝沉积或电弧熔丝沉积。
所述的一种大容量断路器散热结构的制造方法中，所述细长结构包括细长比至少1∶20的柱状结构。
所述的一种大容量断路器散热结构的制造方法中，所述细长结构包括细长比至少1∶20的翅片结构。
所述的一种大容量断路器散热结构的制造方法中，所述细长结构垂直于所述基层。
所述的一种大容量断路器散热结构的制造方法中，所述导电圆筒为铝制圆筒。
所述的一种大容量断路器散热结构的制造方法中，所述散热单元密集阵列分布于基层上。
在上述技术方案中，本发明提供的一种大容量断路器散热结构的制造方法，具有以下有益效果：本发明所述的一种大容量断路器散热结构的制造方法针对目前大容量断路器散热结构体积较大且笨重的不足，提供一种设计合理、散热效果好，且自由度更高的基于增材制造的大容量断路器散热结构，通过增材制造，更加灵活地设计出散热能力更好的大容量断路器散热结构。，与传统的减材制造完全不同，不仅能有效缩短制造周期，还可节省原料，提高效率。更重要的是，可以完成传统减材无法加工的复杂设计。通过增材制造，可以设计并制造出散热面积大，同时体积小，重量轻的散热结构，应用于断路器，显著提高散热能力。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中大容量断路器散热结构的制造方法的散热结构的结构示意图；
图2为本发明中大容量断路器散热结构的制造方法的散热结构的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图1至图2，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。
如图1至图2所示，一种大容量断路器散热结构的制造方法包括，
提供大容量断路器的导电圆筒2，所述大容量断路器为其短路电流峰值达到数百千安级及以上，
将所述导电圆筒2外表面作为基层，构建散热结构的三维模型，所述三维模型包括多个自所述基层朝多个方向延伸的散热单元1，所述散热单元1包括细长结构，
基于三维模型分层并规划路径，在所述基层上基于路径逐层堆敷以增材制造散热结构。
所述的一种大容量断路器散热结构的制造方法的优选实施方式中，所述增材制造包括激光选区熔化、电子束选区熔化、激光同轴送粉、等离子弧熔丝沉积或电弧熔丝沉积。
所述的一种大容量断路器散热结构的制造方法的优选实施方式中，所述细长结构包括细长比至少1∶20的柱状结构。
所述的一种大容量断路器散热结构的制造方法的优选实施方式中，所述细长结构包括细长比至少1∶20的翅片结构。
所述的一种大容量断路器散热结构的制造方法的优选实施方式中，所述细长结构垂直于所述基层。
所述的一种大容量断路器散热结构的制造方法的优选实施方式中，所述导电圆筒2为铝制圆筒2。
所述的一种大容量断路器散热结构的制造方法的优选实施方式中，所述散热单元1密集阵列分布于基层上。
在一个实施例中，散热单元1均匀分布于导电铝制圆筒2表面。
在一个实施例中，散热单元1均垂直于导电铝制圆筒2表面。
在一个实施例中，制造方法利用增材制造制作铸造等传统加工方式无法生产的柱状散热结构，代替体积笨重、散热面积有限的散热片，有效增加散热面积，提高散热能力。进一步地，增材制造包括激光选区熔化、电子束选区熔化、激光同轴送粉、等离子弧熔丝沉积、电弧熔丝沉积等增材制备方法。进一步地，散热单元1为细长的柱状结构，密集的分布在导电铝制圆筒2表面。进一步地，铝制圆筒2与柱状散热结构为一体化结构，以铝制圆筒2作为基板，在圆筒2表面直接进行加工，以点状结构逐层堆积制造散热结构。
进一步地，根据大容量断路器的结构发热等因素，对柱状结构的密集程度、高度进行自由设计，从而控制散热面积，影响散热性能。
实施例1
参照图1和图2，大容量断路器散热结构的制造方法，一种基于增材制造的大容量断路器散热结构中，柱状散热结构是基于导电铝制圆筒2为基板进行的一体化制造。柱状散热结构位于导电铝制圆筒2四周，导热性良好能够在断路器运行过程中为导电铝制圆筒2迅速散热。
通过电脑设计三维图形，对柱状散热结构的高度密度进行自由设计，然后切片确定路径规划。以导电铝制圆筒2作为基板，通过激光选区熔化、电子束选区熔化、激光同轴送粉、等离子弧熔丝沉积、电弧熔丝沉积等增材方法，对一个柱状结构单元进行逐层堆积，最后不同位置进行再一次制造，最终制得密度高度一定的高散热面积的柱状散热结构。
作为一种可实施的优选方案，利用增材制造，制作铸造等传统加工方式无法生产的柱状散热结构，代替体积笨重、散热面积有限的散热片。作为一种可实施的优选方案，根据大容量断路器的结构发热等因素，对柱状结构的密集程度、高度进行自由设计。
以上实例采取的增材制造方式为电弧熔丝沉积，增材制造在电脑上预先设计出三维模型，然后分层，进行路径规划，最后通过逐层堆敷完成构件。
通过增材制造在铝筒表面点堆积成柱状结构，解决了大容量断路器发热功率密度高、散热有限的问题。该散热结构相较于传统的铸造散热盘，增材制造的针状结构大幅提高了散热面积，可以将热量快速导出，增强了散热能力。
最后应该说明的是：所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。
Claims (7)
1.一种大容量断路器散热结构的制造方法，其特征在于，其包括以下步骤：
提供大容量断路器的导电圆筒，所述大容量断路器为其短路电流峰值达到数百千安级及以上，
将所述导电圆筒外表面作为基层，构建散热结构的三维模型，所述三维模型包括多个自所述基层朝多个方向延伸的散热单元，所述散热单元包括细长结构，
基于三维模型分层并规划路径，在所述基层上基于路径逐层堆敷以增材制造散热结构。
2.根据权利要求1所述的一种大容量断路器散热结构的制造方法，其特征在于，优选的，所述增材制造包括激光选区熔化、电子束选区熔化、激光同轴送粉、等离子弧熔丝沉积或电弧熔丝沉积。
3.根据权利要求1所述的一种大容量断路器散热结构的制造方法，其特征在于，所述细长结构包括细长比至少1∶20的柱状结构。
4.根据权利要求1所述的一种大容量断路器散热结构的制造方法，其特征在于，所述细长结构包括细长比至少1∶20的翅片结构。
5.根据权利要求1所述的一种大容量断路器散热结构的制造方法，其特征在于，所述细长结构垂直于所述基层。
6.根据权利要求1所述的一种大容量断路器散热结构的制造方法，其特征在于，所述导电圆筒为铝制圆筒。
7.根据权利要求1所述的一种大容量断路器散热结构的制造方法，其特征在于，所述散热单元密集阵列分布于基层上。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220304 |
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