CN1291630C - 冷却元件 - Google Patents
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Abstract
一种用金属或金属合金制成的冷却元件(1)，带有至少一个散热片(4)，该冷却元件与一个待冷却设备的一个金属外壳(11)相连接。提出一种改善了冷却能力的冷却元件。根据本发明的冷却元件(1)借助固定机构与外壳(11)可拆卸地连接。冷却元件(1)设有一个导热但电绝缘的涂层(2)，并与外壳(11)具有相同的电势，从而不导电。
Description
技术领域
本发明涉及一种用金属或金属合金制成的冷却元件。
背景技术
借助散热片改善电气设备的散热是公知的。通常散热片一体成形于有关设备例如一个开关设备的金属外壳上，以便达到良好的热传递。这种改善的散热或者提高了设备的电流负荷或者节省了导电材料。这种直接成形的散热片的缺点是，流过设备的电流由于电流的趋肤效应有一部分也会流经散热片，因此引起附加加热。为了散出这部分附加的热量需要散热片一定的冷却能力。因此为了具有这额外必需的冷却能力，散热片必须增大尺寸。增大的散热片结果造成设备尺寸同时增大并由此使该设备更贵。
发明内容
本发明的任务是提供一种改进了冷却能力的冷却元件。
这一任务通过始终不将冷却元件用作导电体来解决。因此冷却元件可以优化设计以获得特别好的冷却能力。冷却元件用一种金属或金属合金制造。其具有至少一个散热片或其它增大冷却元件表面的凸起结构。冷却元件借助固定机构与电气设备的金属外壳连接或者靠形状连接地与电气设备的金属外壳可拆卸连接。冷却元件设有一个导热的但电绝缘的涂层，并具有与外壳相等的电势。
良好导热的涂层主要由一种氮化硼粉末或氮化铝粉末或者这两种粉末的混合物构成。如果冷却元件用一种铝合金制造，则最好用一种阳极氧化层作为涂层。在这种冷却元件中，经过外壳的电流路径与散热路径是完全分开的，尽管在外壳与冷却元件之间存在紧密接触。
完全可以想到也可以采用有机材料作电绝缘和良好导热的涂层，例如可以通过喷射或浸染以漆的形式涂覆。
如果电气设备被强行冷却，例如借助吹风，则冷却元件被设计成有利于气流流动，并使尽可能大的表面被冷却剂气流扫掠，从而保证尽可能有效的散热。
下面借助附图和实施方式描述详述本发明。
附图说明
图1a简化示意的冷却元件的平面图，
图1b通过图1a所示冷却元件的一个截面A-A，
图2具有成形面的外壳的局部截面和为安装到该面上所设置的冷却元件。
附图中相同的元件用相同的附图标记表示。所有对理解本发明不是必需的元件在这里都未示出并不作描述。
具体实施方式
图1a示出了一个简化示意的冷却元件1的平面图。图1b示出了通过图1a所示冷却元件的一个截面A-A。冷却元件1用一种导热良好的金属制造，例如用一种铸铝。冷却元件1的表面设有一个电绝缘的导热良好的涂层2。该涂层2例如可以主要用一种氮化硼粉末或氮化铝粉末构成，该涂层与粘合剂一起涂到冷却元件1的整个表面上。但涂层2也可以用这两种粉末的混合物制成。在铸铝制成的冷却元件1中，表面最好用阳极氧化层涂覆。这种阳极氧化层的层厚最好是15到20微米，10-50微米的范围就可具有良好的甚至很好的电绝缘性能同时具有良好的导热性。
冷却元件1具有一个基板，该基板上成形至少一个散热片4。基板3具有孔5，6，7和8，用于冷却元件1与被冷却设备之间的未示出的螺栓连接。孔8具有一个围绕该孔8的定位面9。在该定位面9上将涂层2完全去除，使其金属裸露。当冷却元件1用铸铝制成时，最好是将该定位面9涂脂以避免氧化。这些孔5，6，7和8中始终只有一个设有这样的金属裸露的定位面9。在基板3面对设备的一侧上是一个平坦的基面10。该基面10同样完全被涂层2覆盖。
图2示出了带有一个成形安装面12的设备的金属导电外壳的局部截面。该安装面12是金属裸露的。冷却元件1与该安装面12螺栓连接。两条虚线13和14表示冷却元件1的这种螺栓连接。安装面12的表面与冷却元件1的基面10的表面形状匹配。最好是选择成平坦的表面形状，但也完全可以是例如圆柱面或其它球形表面形状。此外，例如可以将冷却元件1推入到一个在设备表面中成形的槽中，该槽靠形状连接将冷却元件1固定住。另外，在这种情况下，槽侧面和冷却元件1之间的接触借助弹簧力加强，其结果是改善了热传递。
通常，设备的外壳11有多个安装面12，但只有为当前设置的电流负荷所需数量的冷却元件1安装在这些安装面12上。因此设备可以最佳地与其热负荷匹配。如果在一个设备中还有空闲的安装面12，则事后可以用很少的安装费用用于更高的电流负荷。特别有利的是，空闲的安装面12使得事后可以根据操作需要改善散热。以此方式可以改进系统的操作安全性。也可以这样来提高设备的电流负荷能力，即用具有例如更大冷却表面或者更多散热片因而具有更大冷却效果的新冷却元件1来替换原来装入的冷却元件1。
为了阐明工作原理，进一步观察附图。外壳11在这里例如用一种铸铝制造并通常被阳极氧化。但在阳极氧化时安装面12被覆盖，从而保持金属裸露，可能存在的氧化皮在安装冷却元件1之前被去除。在螺栓连接时，当然也可以考虑用其它的固定方式，冷却元件1的整个基面10以较大的力压到该安装面12上，从而使这两个面10和12之间产生紧密接触，从而可以使热量从外壳11良好地传递到冷却元件1。基面10被涂层以电绝缘，从而尽管存在紧密接触但不会有电流从外壳11流到冷却元件1。
但冷却元件1用金属制成，金属在无电势固定情况下会携带一些电荷。为了避免这一点，冷却元件1借助由孔8导向的、头部靠在金属裸露的定位面9上的金属螺栓与外壳11的电势相连。由于螺栓位置中始终只有一个具有这种定位面9，因此保证了不会有电流经金属螺栓流向冷却元件1。在冷却元件1的这种实施方式下，经外壳11的电流路径和散热的路径完全分开，尽管在外壳11和冷却元件1之间存在紧密接触。原则上也可以省去为连接电势而设计的螺栓位置，而通过点焊来代替。以此方式同样可以保证电势连接。
Claims (9)
1.用金属或金属合金制成的冷却元件(1)，带有至少一个散热片(4)，该冷却元件与一个待冷却设备的一个金属外壳(11)相连接，其特征在于，
-冷却元件(1)设有一个导热但电绝缘的涂层(2)，
-冷却元件(1)与外壳(11)具有相同的电势，
-经外壳(11)的电流路径和散热的路径完全分开，尽管在外壳(11)和冷却元件(1)之间存在紧密连接。
2.根据权利要求1所述的冷却元件，其特征在于，
-涂层(2)主要由一种氮化硼粉末或氮化铝粉末或这两种粉末的混合物制成。
3.根据权利要求1所述的冷却元件，其特征在于，
-冷却元件(1)用一种铝合金制造，并设有一个阳极氧化层作为涂层(2)。
4.根据权利要求3所述的冷却元件，其特征在于，
-阳极氧化层的层厚在10到50微米范围内。
5.根据权利要求3所述的冷却元件，其特征在于，
-阳极氧化层的层厚在15到20微米范围内。
6.根据权利要求1至5之一所述的冷却元件，其特征在于，
-冷却元件(1)借助固定机构与外壳(11)可拆卸地连接。
7.根据权利要求1至5之一所述的冷却元件，其特征在于，
-设备的金属外壳(11)具有至少一个与冷却元件(1)的被涂层的基面(10)相匹配的安装面(12)，
-安装面(12)金属裸露，
-冷却元件(1)的整个基面(10)压到所述安装面(12)上，使相互之间产生紧密接触。
8.根据权利要求1至5之一所述的冷却元件，其特征在于，
-设备的金属外壳(11)具有至少一个与冷却元件(1)的被涂层的基面(10)相匹配的安装面(12)，
-安装面(12)金属裸露，
-冷却元件(1)的整个基面(10)压到所述安装面(12)上，使相互之间产生紧密接触；
-冷却元件(1)借助固定机构与外壳(11)可拆卸地连接。
9.根据权利要求1所述的冷却元件，其特征在于，
-始终只设置一个固定机构用于冷却元件(1)的电势连接。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
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| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20210508 Address after: Baden, Switzerland Patentee after: ABB grid Switzerland AG Address before: Baden, Switzerland Patentee before: Asea Brown Boveri Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: Swiss Baden Patentee after: Hitachi energy Switzerland AG Address before: Swiss Baden Patentee before: ABB grid Switzerland AG |
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| CX01 | Expiry of patent term | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20061220 |