CN205489367U - 一种铝合金型材高散热组合结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种铝合金型材高散热组合结构(密集型母线槽外壳)，包括结构优化盖板、结构优化侧板、界面导热膜、绝缘导热密封垫、密封条和封堵构件，结构优化盖板置于上下镜像位置被置于左右镜像位置的结构优化侧板撑开并用联接固定，界面导热膜置于组合结构的接触界面之间，封堵构件与结构优化盖板联接固定，绝缘导热密封垫将结构优化盖板与相导体隔离，密封条嵌入预制缝中将结构优化盖板与结构优化侧板之间的缝隙阻隔。显著增加铝合金型材刚度，有效扩展型材散热表面积，显著降低接触界面之间的传热阻力、提高防水防洪能力，提高可靠性、装配灵活性，延长系统的服役寿命。

Description

一种铝合金型材高散热组合结构

技术领域

本实用新型属于母线槽组合件的铝合金型材设计制造领域，具体涉及一种铝合金型材高散热组合结构。

背景技术

自铝合金型材问世之日起，针对航空航天、汽车运输、轨道交通、船舶潜艇、建筑装修以及电力传输等各个领域的不同用途，人们总是在不断地追求铝合金型材结构的优化设计，以期在单位长度用料量相同的前提下使型材的刚度达到最大或提高应用可靠性，从而扩充用途或降低成本。如今研究铝合金型材结构较为活跃的领域之一是母线槽组合件的设计，其特点表现在型材结构变化大、尺寸比例关系变量多、总体结构由单件向多件化拼合方向发展。

母线槽起源于超高层建筑、大型工厂以及军事基地的供电难题，其电能输送涉及线束众多、超强电流密度的供给与分配，如果仅靠电线电缆的连接分配是极不可靠的，也几乎不可能，因此早在上世纪50年代前后由美国发明的一套结构系统化“Bus-Way-System（母线槽）”的传导方案很好地解决了这个难题。经过半个多世纪的不断改进，母线槽配件在结构和材料等各个细节技术上都日趋完善，尤其是用于母线槽外壳、接驳管的金属型材，其结构总是在不断地变化或优化之中，如中国专利CN2749154Y、CN2899217Y、CN103036182A、CN201051637Y、CN201853988U、CN2275295Y、CN101098071A都对构成母线槽外壳的盖板和侧板等金属型材结构作了不同程度的改进。

但是，面对日益增长的性价比需要，构成母线槽配件的金属型材产品和技术仍然存在许多细节上的改进空间，诸如上述专利均忽略了在母线槽组合件的接触界面之间、相导体与母线槽构件接触界面之间存在的传热阻力是散热问题的瓶颈，上述专利把大面积的散热结构设计思路仍停留在定性概念上，并未在定量模型分析上发挥极致。

因此，有必要将母线槽铝合金型材系列化、组合件拼合化、散热速率定量化设计建立在一个统一的数学模型之中，从系统工程的角度，在解决大跨度、少支点母线槽需要大幅度增加壁厚问题的同时，使系统散热速率均衡化和最大化，使电力传输系统在指定服役寿命的前提下可以进一步提高超强电流的传输密度。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种用于大跨度少支点、用于组合体母线槽的铝合金型材结构，并在保证组合体母线槽有足够强度、刚度和可靠性的前提下，使单位长度的材料用量最少化、散热速率均衡化和最大化。

为达上述目的，本实用新型的一种铝合金型材高散热组合结构，包括结构优化盖板、结构优化侧板、界面导热膜、绝缘导热密封垫、密封条和封堵构件，一对结构优化盖板分别置于上下镜像位置被一对分别置于左右镜像位置的结构优化侧板撑开并用铆钉或螺栓联接固定成一个矩形内腔通道，界面导热膜置于结构优化盖板与结构优化侧板联接的接触界面之间，一对或多于一对的封堵构件置于内腔通道外侧与结构优化盖板用铆钉或螺栓联接固定，绝缘导热密封垫置于矩形内腔通道内将结构优化盖板与相导体紧密隔离，密封条嵌入结构优化盖板上或结构优化侧板上的预制缝中将结构优化盖板与结构优化侧板接触界面之间的缝隙阻隔。

进一步地，所述结构优化盖板包括基板、异形组合槽、棱筋阵列，该基板的横切面为矩形或预制缝的平板，该异形组合槽的横切面结构由两对大的凸形空心槽和两对小的凸形空心槽组合而成、相邻两个凸形空心槽开口的方向互相垂直、分置在基板两侧的边沿与基板和棱筋阵列共同构成左右镜像的整体异形件，该棱筋阵列的横切面结构为锯齿形或波浪形并置于基板的两个平面上或仅置于凸形空心槽方向相反的基板平面上且与结构优化侧板上相应的棱筋阵列错缝咬合联接，所述结构优化盖板的材料选用铝合金、铝镁合金、或更优选6063-T5铝合金。

进一步地，所述结构优化侧板包括墙板、拱桥和次级侧板，该墙板的横切面结构为矩形，该拱桥的横切面结构为被几何平面通过轴心将管状物沿管体轴向切去五分之一至五分之四体积的剩余瓦状体，该次级侧板的横切面结构也为矩形且次级侧板的平面上至少置有与结构优化盖板错缝咬合的同形棱筋阵列，墙板通过两个拱桥分别将两块次级侧板联接成整体凹形槽体，所述结构优化侧板的材料选用铝合金、铝镁合金、或更优选6063-T5铝合金。

进一步地，所述界面导热膜采用柔软片材、卷材、双面胶、膏脂或橡皮泥的任意一种形态并置于结构优化盖板与结构优化侧板的错缝咬合接触界面之间且厚度在（0.1～1.0）mm之间或更优选为（0.15±0.05）mm、导热系数为（1.5～15）W/(m.K) 或更优选为（6.5±1.5）W/(m.K)。

进一步地，所述绝缘导热密封垫的横切面结构具有两条特征边线，一条边线与紧凑排列的相导体横切面边线错缝咬合紧密接触，另一条边线与结构优化盖板基板的横切面边线紧密接触，该绝缘导热密封垫的材料选用柔软导热片、导热卷材、导热双面胶、导热橡胶弹性体的任意一种形态，或者选用导热粉或玻璃纤维或碳纤维增强的尼龙、聚甲醛、聚酰亚胺、聚苯硫醚、热固性树脂、橡胶弹性体的任意一种或多于一种的复合体，该绝缘导热密封垫的导热系数为（1.5～9）W/(m.K) 或更优选为（4.5±2.0）W/(m.K)。

进一步地，所述密封条的横切面为圆形、椭圆形、正多边形弹性柔软线材的任意一种并选用导热粉填充的硅橡胶、含氟橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶、EVA橡胶、PU橡胶的挤出成型弹性体的任意一种，导热系数大于1.0 W/(m.K)。为（0.5～15）W/(m.K) 或更优选为（2.5±1.5）W/(m.K)。

进一步地，所述封堵构件的横切面为一个四周封闭的多边异形管且伸展方向与结构优化盖板长度方向垂直、置于内腔通道外侧与结构优化盖板用铆钉或螺栓联接固定，根据使用现场的需求封堵构件有时缺省，该封堵构件的材料选用铝合金、铝镁合金、或更优选6063-T5铝合金。

本实用新型的一种铝合金型材高散热组合结构，其有益技术效果在于：

①该铝合金型材高散热组合结构既能显著增加铝合金型材刚度，也能有效扩展型材端面的周长使其散热表面积增大，同时设置界面导热膜和绝缘导热密封垫可显著降低接触界面之间的传热阻力使散热速率均衡化和最大化，再则设置密封条能显著提高防水、防洪能力；

②该铝合金型材高散热组合结构能显著提高密集型母线槽性能的可靠性、装配灵活性、延长系统的服役寿命。

附图说明

图1是本实用新型实施例之一，含封堵构件的轴向外观示意图。

图2是图1的横切面A部放大示意图。

图3是图1的横切面B部放大示意图。

图4是本实用新型实施例之一，缺省封堵构件的轴向外观示意图。

在图1至图4中，相同功能、相同结构的零件采用了相同的标号，为了图纸简洁而略去对称或相同系列位置上的零件标号。

10—结构优化盖板， 11—凸形空心槽， 12—基板， 13—基板棱筋阵列，

20—结构优化侧板， 21—次级侧板, 22—侧板棱筋阵列， 23—铆钉，

24—拱桥， 25—墙板， 26—墙板棱筋阵列， 30—封堵构件，

40—相导体， 50—绝缘薄膜， 60—PE导体， 70—绝缘导热密封垫，

80—密封条， 90—界面导热膜。

具体实施方式

为详细说明本实用新型一种铝合金型材高散热组合结构的技术内容、构造特征、所实现目的和实施效果，以下结合实施例及其附图进一步说明。

实施例一

如图1至图3所示，该图所揭示的是本实用新型一种铝合金型材高散热组合结构的一个实施例之一，该实施例的结构包括结构优化盖板10、结构优化侧板20、封堵构件30、相导体40，绝缘薄膜50， PE导体60、绝缘导热密封垫70、密封条80和界面导热膜90，一对结构优化盖板10分别置于上下镜像位置被一对分别置于左右镜像位置的结构优化侧板20撑开并用铆钉23联接固定成一个矩形内腔通道，封堵构件30置于结构优化盖板10上由凸形空心槽11组成的河床上借用螺栓联接固定为河坝结构，相导体40被绝缘薄膜50缠绕包裹后、紧密平行排列和PE导体60一起置于内腔通道内，绝缘导热密封垫70置于矩形内腔通道内将结构优化盖板10的基板12与相导体40紧密隔离，密封条80置于预制在结构优化侧板20上拱桥24的槽缝中、将结构优化盖板10的基板12与结构优化侧板20的次级侧板21联接处的缝隙阻隔密封。

结构优化盖板10包括基板12、凸形空心槽11构成的异形组合槽、基板棱筋阵列13，该基板12的横切面为矩形，该凸形空心槽11构成的异形组合槽的横切面结构由两对大的凸形空心槽和两对小的凸形空心槽组合而成、相邻两个凸形空心槽开口的方向互相垂直、分置在基板12两侧的边沿与基板12和基板棱筋阵列13共同构成左右镜像的整体异形件，该基板棱筋阵列13的横切面结构为锯齿形并置于与凸形空心槽11方向相反的基板12平面上与结构优化侧板20的次级侧板21上相应的侧板棱筋阵列22错缝咬合、借助铆钉23联接，该结构优化盖板12的材料优选6063-T5铝合金。

结构优化侧板20包括墙板25、拱桥24和次级侧板21，墙板25的横切面结构为矩形，该拱桥24的横切面结构为被几何平面通过轴心将管状物沿管体轴向切去约二分之一体积后剩余的瓦状体，该次级侧板21的横切面结构为矩形且次级侧板21的一个平面上置有与结构优化盖板10错缝咬合的侧板棱筋阵列22，墙板25通过两个拱桥24的直线边沿分别将两块次级侧板21联接成整体凹形槽。

封堵构件30的横切面为一个四周封闭的回形异形管，该封堵构件30的伸展方向与结构优化盖板10长度方向垂直并置于由结构优化盖板10上凸形空心槽11组成的河床中借用铆钉23与结构优化盖板10联接固定为河坝结构，封堵构件30的材料优选6063-T5铝合金。

相导体40被绝缘薄膜50缠绕包裹后紧密平行排列、紧密平行排列和PE导体60一起置于结构优化盖板10与结构优化侧板20围成的矩形内腔通道内与所有结构件都处于绝缘状态。

绝缘薄膜50的材料选择市售的6023型电气绝缘聚酯薄膜。

相导体40和PE导体60的材料选择市售的标准件和导体。

绝缘导热密封垫70的材料选用市售的XK-P80型软性导热硅胶片，且导热系数λ值为5.0 W/(m.K)，XK- F50型导热绝缘材料的初始状态为横切面为矩形卷材，在受挤压接触相导体40和结构优化盖板基板12时会弹性变形为相应的错缝咬合的紧密接触型面。

密封条80的横切面为圆形，选用导热粉填充的硅橡胶、导热系数为1.5W/(m.K)。

界面导热膜90置于结构优化盖板10与结构优化侧板20的错缝咬合接触界面之间，采用柔软XK-PN60非硅导热卷材且厚度优选为0.15±0.05mm、导热系数为6.5 W/(m.K)。

实施例二

如图4所示，该图所揭示的是本实用新型一种铝合金型材高散热组合结构的一个实施例之二，只是在实施例一的基础上缺省了封堵构件30。

本实用新型的一种铝合金型材结构的实施例，其有益技术效果在于：

①该铝合金型材高散热组合结构既能显著增加铝合金型材刚度，也能有效扩展型材端面的周长使其散热表面积增大，同时设置界面导热膜和绝缘导热密封垫可显著降低接触界面之间的传热阻力使散热速率均衡化和最大化，再则设置密封条能显著提高防水、防洪能力；

②该铝合金型材高散热组合结构能显著提高密集型母线槽性能的可靠性、装配灵活性、延长系统的服役寿命。

Claims (7)

1.一种铝合金型材高散热组合结构，其特征在于包括：结构优化盖板、结构优化侧板、界面导热膜、绝缘导热密封垫、密封条和封堵构件，一对结构优化盖板分别置于上下镜像位置被一对分别置于左右镜像位置的结构优化侧板撑开并用铆钉或螺栓联接固定成一个矩形内腔通道，界面导热膜置于结构优化盖板与结构优化侧板联接的接触界面之间，一对或多于一对的封堵构件置于内腔通道外侧与结构优化盖板用铆钉或螺栓联接固定，绝缘导热密封垫置于矩形内腔通道内将结构优化盖板与相导体紧密隔离，密封条嵌入结构优化盖板上或结构优化侧板上的预制缝中将结构优化盖板与结构优化侧板接触界面之间的缝隙阻隔。

2.根据权利要求1所述的铝合金型材高散热组合结构，其特征在于：所述结构优化盖板包括基板、异形组合槽、棱筋阵列，该基板的横切面为矩形或预制缝的平板，该异形组合槽的横切面结构由两对大的凸形空心槽和两对小的凸形空心槽组合而成、相邻两个凸形空心槽开口的方向互相垂直、分置在基板两侧的边沿与基板和棱筋阵列共同构成左右镜像的整体异形件，该棱筋阵列的横切面结构为锯齿形或波浪形并置于基板的两个平面上或仅置于凸形空心槽方向相反的基板平面上且与结构优化侧板上相应的棱筋阵列错缝咬合联接。

3.根据权利要求1所述的铝合金型材高散热组合结构，其特征在于：所述结构优化侧板包括墙板、拱桥和次级侧板，该墙板的横切面结构为矩形，该拱桥的横切面结构为被几何平面通过轴心将管状物沿管体轴向切去五分之一至五分之四体积的剩余瓦状体，该次级侧板的横切面结构也为矩形且次级侧板的平面上至少置有与结构优化盖板错缝咬合的同形棱筋阵列，墙板通过两个拱桥分别将两块次级侧板联接成整体凹形槽体。

4.根据权利要求1所述的铝合金型材高散热组合结构，其特征在于：所述界面导热膜采用柔软片材、卷材、双面胶、膏脂或橡皮泥的任意一种形态并置于结构优化盖板与结构优化侧板的错缝咬合接触界面之间且厚度在（0.1～1.0）mm之间或更优选为（0.15±0.05）mm、导热系数为（1.5～15）W/(m.K)。

5.根据权利要求1所述的铝合金型材高散热组合结构，其特征在于：所述绝缘导热密封垫的横切面结构具有两条特征边线，一条边线与紧凑排列的相导体横切面边线错缝咬合紧密接触，另一条边线与结构优化盖板基板的横切面边线紧密接触，该绝缘导热密封垫的导热系数为（1.5～9）W/(m.K)。

6.根据权利要求1所述的铝合金型材高散热组合结构，其特征在于：所述密封条的横切面为圆形、椭圆形、正多边形弹性柔软线材的任意一种并选用导热粉填充的硅橡胶、含氟橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶、EVA橡胶、PU橡胶的挤出成型弹性体的任意一种，导热系数大于1.0W/(m.K)或为（0.5～15）W/(m.K) 。

7.根据权利要求1所述的铝合金型材高散热组合结构，其特征在于：所述封堵构件的横切面为一个四周封闭的多边异形管且伸展方向与结构优化盖板长度方向垂直、置于内腔通道外侧与结构优化盖板用铆钉或螺栓联接固定，根据使用现场的需求封堵构件有时缺省。