一種鋁合金型材高散熱組合結構的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種鋁合金型材高散熱組合結構(密集型母線槽外殼)，包括結構優化蓋板、結構優化側板、界面導熱膜、絕緣導熱密封墊、密封條和封堵構件，結構優化蓋板置于上下鏡像位置被置于左右鏡像位置的結構優化側板撐開并用聯接固定，界面導熱膜置于組合結構的接觸界面之間，封堵構件與結構優化蓋板聯接固定，絕緣導熱密封墊將結構優化蓋板與相導體隔離，密封條嵌入預制縫中將結構優化蓋板與結構優化側板之間的縫隙阻隔。顯著增加鋁合金型材剛度，有效擴展型材散熱表面積，顯著降低接觸界面之間的傳熱阻力、提高防水防洪能力，提高可靠性、裝配靈活性，延長系統的服役壽命。
【專利說明】
一種鋁合金型材高散熱組合結構
技術領域
[0001]本實用新型屬于母線槽組合件的鋁合金型材設計制造領域，具體涉及一種鋁合金型材高散熱組合結構。
【背景技術】
[0002]自鋁合金型材問世之日起，針對航空航天、汽車運輸、軌道交通、船舶潛艇、建筑裝修以及電力傳輸等各個領域的不同用途，人們總是在不斷地追求鋁合金型材結構的優化設計，以期在單位長度用料量相同的前提下使型材的剛度達到最大或提高應用可靠性，從而擴充用途或降低成本。如今研究鋁合金型材結構較為活躍的領域之一是母線槽組合件的設計，其特點表現在型材結構變化大、尺寸比例關系變量多、總體結構由單件向多件化拼合方向發展。
[0003]母線槽起源于超高層建筑、大型工廠以及軍事基地的供電難題，其電能輸送涉及線束眾多、超強電流密度的供給與分配，如果僅靠電線電纜的連接分配是極不可靠的，也幾乎不可能，因此早在上世紀50年代前后由美國發明的一套結構系統化“Bus-Way-System(母線槽)”的傳導方案很好地解決了這個難題。經過半個多世紀的不斷改進，母線槽配件在結構和材料等各個細節技術上都日趨完善，尤其是用于母線槽外殼、接駁管的金屬型材，其結構總是在不斷地變化或優化之中，如中國專利CN2749154Y、CN2899217Y、CN103036182A、CN201051637Y、CN201853988U、CN2275295Y、CN101098071A 都對構成母線槽外殼的蓋板和側板等金屬型材結構作了不同程度的改進。
[0004]但是，面對日益增長的性價比需要，構成母線槽配件的金屬型材產品和技術仍然存在許多細節上的改進空間，諸如上述專利均忽略了在母線槽組合件的接觸界面之間、相導體與母線槽構件接觸界面之間存在的傳熱阻力是散熱問題的瓶頸，上述專利把大面積的散熱結構設計思路仍停留在定性概念上，并未在定量模型分析上發揮極致。
[0005]因此，有必要將母線槽鋁合金型材系列化、組合件拼合化、散熱速率定量化設計建立在一個統一的數學模型之中，從系統工程的角度，在解決大跨度、少支點母線槽需要大幅度增加壁厚問題的同時，使系統散熱速率均衡化和最大化，使電力傳輸系統在指定服役壽命的前提下可以進一步提高超強電流的傳輸密度。
【發明內容】
[0006]本實用新型的目的在于提供一種用于大跨度少支點、用于組合體母線槽的鋁合金型材結構，并在保證組合體母線槽有足夠強度、剛度和可靠性的前提下，使單位長度的材料用量最少化、散熱速率均衡化和最大化。
[0007]為達上述目的，本實用新型的一種鋁合金型材高散熱組合結構，包括結構優化蓋板、結構優化側板、界面導熱膜、絕緣導熱密封墊、密封條和封堵構件，一對結構優化蓋板分別置于上下鏡像位置被一對分別置于左右鏡像位置的結構優化側板撐開并用鉚釘或螺栓聯接固定成一個矩形內腔通道，界面導熱膜置于結構優化蓋板與結構優化側板聯接的接觸界面之間，一對或多于一對的封堵構件置于內腔通道外側與結構優化蓋板用鉚釘或螺栓聯接固定，絕緣導熱密封墊置于矩形內腔通道內將結構優化蓋板與相導體緊密隔離，密封條嵌入結構優化蓋板上或結構優化側板上的預制縫中將結構優化蓋板與結構優化側板接觸界面之間的縫隙阻隔。
[0008]進一步地，所述結構優化蓋板包括基板、異形組合槽、棱筋陣列，該基板的橫切面為矩形或預制縫的平板，該異形組合槽的橫切面結構由兩對大的凸形空心槽和兩對小的凸形空心槽組合而成、相鄰兩個凸形空心槽開口的方向互相垂直、分置在基板兩側的邊沿與基板和棱筋陣列共同構成左右鏡像的整體異形件，該棱筋陣列的橫切面結構為鋸齒形或波浪形并置于基板的兩個平面上或僅置于凸形空心槽方向相反的基板平面上且與結構優化側板上相應的棱筋陣列錯縫咬合聯接，所述結構優化蓋板的材料選用鋁合金、鋁鎂合金、或更優選6063-T5鋁合金。
[0009]進一步地，所述結構優化側板包括墻板、拱橋和次級側板，該墻板的橫切面結構為矩形，該拱橋的橫切面結構為被幾何平面通過軸心將管狀物沿管體軸向切去五分之一至五分之四體積的剩余瓦狀體，該次級側板的橫切面結構也為矩形且次級側板的平面上至少置有與結構優化蓋板錯縫咬合的同形棱筋陣列，墻板通過兩個拱橋分別將兩塊次級側板聯接成整體凹形槽體，所述結構優化側板的材料選用鋁合金、鋁鎂合金、或更優選6063-T5鋁合金。
[0010]進一步地，所述界面導熱膜采用柔軟片材、卷材、雙面膠、膏脂或橡皮泥的任意一種形態并置于結構優化蓋板與結構優化側板的錯縫咬合接觸界面之間且厚度在(0.1?1.0)mm之間或更優選為(0.15±0.05)mm、導熱系數為(1.5?15)W/(m.K)或更優選為(6.5±1.5)W/(m.K)0
[0011]進一步地，所述絕緣導熱密封墊的橫切面結構具有兩條特征邊線，一條邊線與緊湊排列的相導體橫切面邊線錯縫咬合緊密接觸，另一條邊線與結構優化蓋板基板的橫切面邊線緊密接觸，該絕緣導熱密封墊的材料選用柔軟導熱片、導熱卷材、導熱雙面膠、導熱橡膠彈性體的任意一種形態，或者選用導熱粉或玻璃纖維或碳纖維增強的尼龍、聚甲醛、聚酰亞胺、聚苯硫醚、熱固性樹脂、橡膠彈性體的任意一種或多于一種的復合體，該絕緣導熱密封墊的導熱系數為(1.5?9)W/(m.K)或更優選為(4.5±2.0)W/(m.K)。
[0012]進一步地，所述密封條的橫切面為圓形、橢圓形、正多邊形彈性柔軟線材的任意一種并選用導熱粉填充的硅橡膠、含氟橡膠、丁苯橡膠、異戊橡膠、EVA橡膠、PU橡膠的擠出成型彈性體的任意一種，導熱系數大于1.0 ff/(m.K)。為(0.5?15)W/ (m.K)或更優選為(2.5±1.5)W/(m.K)0
[0013]進一步地，所述封堵構件的橫切面為一個四周封閉的多邊異形管且伸展方向與結構優化蓋板長度方向垂直、置于內腔通道外側與結構優化蓋板用鉚釘或螺栓聯接固定，根據使用現場的需求封堵構件有時缺省，該封堵構件的材料選用鋁合金、鋁鎂合金、或更優選6063-T5鋁合金。
[0014]本實用新型的一種鋁合金型材高散熱組合結構，其有益技術效果在于:
[0015]①該鋁合金型材高散熱組合結構既能顯著增加鋁合金型材剛度，也能有效擴展型材端面的周長使其散熱表面積增大，同時設置界面導熱膜和絕緣導熱密封墊可顯著降低接觸界面之間的傳熱阻力使散熱速率均衡化和最大化，再則設置密封條能顯著提高防水、防洪能力；
[0016]②該鋁合金型材高散熱組合結構能顯著提高密集型母線槽性能的可靠性、裝配靈活性、延長系統的服役壽命。
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型實施例之一，含封堵構件的軸向外觀示意圖。
[0018]圖2是圖1的橫切面A部放大示意圖。
[0019]圖3是圖1的橫切面B部放大示意圖。
[0020]圖4是本實用新型實施例之一，缺省封堵構件的軸向外觀示意圖。
[0021 ]在圖1至圖4中，相同功能、相同結構的零件采用了相同的標號，為了圖紙簡潔而略去對稱或相同系列位置上的零件標號。
[0022]10—結構優化蓋板，11一凸形空心槽，12—基板，13—基板棱筋陣列，
[0023]20—結構優化側板，21—次級側板，22—側板棱筋陣列，23—鉚釘，
[0024]24一拱橋，25—墻板，26—墻板棱筋陣列，30—封堵構件，
[0025]40—相導體，50—絕緣薄膜，60—PE導體，70~絕緣導熱密封墊，
[0026]80—密封條，90—界面導熱膜。
【具體實施方式】
[0027]為詳細說明本實用新型一種鋁合金型材高散熱組合結構的技術內容、構造特征、所實現目的和實施效果，以下結合實施例及其附圖進一步說明。
[0028]實施例一
[0029]如圖1至圖3所示，該圖所揭示的是本實用新型一種鋁合金型材高散熱組合結構的一個實施例之一，該實施例的結構包括結構優化蓋板10、結構優化側板20、封堵構件30、相導體40，絕緣薄膜50，PE導體60、絕緣導熱密封墊70、密封條80和界面導熱膜90，一對結構優化蓋板10分別置于上下鏡像位置被一對分別置于左右鏡像位置的結構優化側板20撐開并用鉚釘23聯接固定成一個矩形內腔通道，封堵構件30置于結構優化蓋板10上由凸形空心槽11組成的河床上借用螺栓聯接固定為河壩結構，相導體40被絕緣薄膜50纏繞包裹后、緊密平行排列和PE導體60—起置于內腔通道內，絕緣導熱密封墊70置于矩形內腔通道內將結構優化蓋板10的基板12與相導體40緊密隔離，密封條80置于預制在結構優化側板20上拱橋24的槽縫中、將結構優化蓋板10的基板12與結構優化側板20的次級側板21聯接處的縫隙阻隔密封。
[0030]結構優化蓋板10包括基板12、凸形空心槽11構成的異形組合槽、基板棱筋陣列13，該基板12的橫切面為矩形，該凸形空心槽11構成的異形組合槽的橫切面結構由兩對大的凸形空心槽和兩對小的凸形空心槽組合而成、相鄰兩個凸形空心槽開口的方向互相垂直、分置在基板12兩側的邊沿與基板12和基板棱筋陣列13共同構成左右鏡像的整體異形件，該基板棱筋陣列13的橫切面結構為鋸齒形并置于與凸形空心槽11方向相反的基板12平面上與結構優化側板20的次級側板21上相應的側板棱筋陣列22錯縫咬合、借助鉚釘23聯接，該結構優化蓋板12的材料優選6063-T5鋁合金。
[0031 ]結構優化側板20包括墻板25、拱橋24和次級側板21，墻板25的橫切面結構為矩形，該拱橋24的橫切面結構為被幾何平面通過軸心將管狀物沿管體軸向切去約二分之一體積后剩余的瓦狀體，該次級側板21的橫切面結構為矩形且次級側板21的一個平面上置有與結構優化蓋板10錯縫咬合的側板棱筋陣列22，墻板25通過兩個拱橋24的直線邊沿分別將兩塊次級側板21聯接成整體凹形槽。
[0032]封堵構件30的橫切面為一個四周封閉的回形異形管，該封堵構件30的伸展方向與結構優化蓋板10長度方向垂直并置于由結構優化蓋板10上凸形空心槽11組成的河床中借用鉚釘23與結構優化蓋板10聯接固定為河壩結構，封堵構件30的材料優選6063-T5鋁合金。
[0033]相導體40被絕緣薄膜50纏繞包裹后緊密平行排列、緊密平行排列和PE導體60—起置于結構優化蓋板10與結構優化側板20圍成的矩形內腔通道內與所有結構件都處于絕緣狀態。
[0034]絕緣薄膜50的材料選擇市售的6023型電氣絕緣聚酯薄膜。
[0035]相導體40和PE導體60的材料選擇市售的標準件和導體。
[0036]絕緣導熱密封墊70的材料選用市售的XK-P80型軟性導熱硅膠片，且導熱系數λ值為5.0 W/(m.K)，XK- F50型導熱絕緣材料的初始狀態為橫切面為矩形卷材，在受擠壓接觸相導體40和結構優化蓋板基板12時會彈性變形為相應的錯縫咬合的緊密接觸型面。
[0037]密封條80的橫切面為圓形，選用導熱粉填充的硅橡膠、導熱系數為1.5W/(m.K)。
[0038]界面導熱膜90置于結構優化蓋板10與結構優化側板20的錯縫咬合接觸界面之間，采用柔軟XK-PN60非硅導熱卷材且厚度優選為0.15±0.05mm、導熱系數為6.5 ff/(m.K)。
[0039]實施例二
[0040]如圖4所示，該圖所揭示的是本實用新型一種鋁合金型材高散熱組合結構的一個實施例之二，只是在實施例一的基礎上缺省了封堵構件30。
[0041]本實用新型的一種鋁合金型材結構的實施例，其有益技術效果在于:
[0042]①該鋁合金型材高散熱組合結構既能顯著增加鋁合金型材剛度，也能有效擴展型材端面的周長使其散熱表面積增大，同時設置界面導熱膜和絕緣導熱密封墊可顯著降低接觸界面之間的傳熱阻力使散熱速率均衡化和最大化，再則設置密封條能顯著提高防水、防洪能力；
[0043]②該鋁合金型材高散熱組合結構能顯著提高密集型母線槽性能的可靠性、裝配靈活性、延長系統的服役壽命。
【主權項】
1.一種鋁合金型材高散熱組合結構，其特征在于包括:結構優化蓋板、結構優化側板、界面導熱膜、絕緣導熱密封墊、密封條和封堵構件，一對結構優化蓋板分別置于上下鏡像位置被一對分別置于左右鏡像位置的結構優化側板撐開并用鉚釘或螺栓聯接固定成一個矩形內腔通道，界面導熱膜置于結構優化蓋板與結構優化側板聯接的接觸界面之間，一對或多于一對的封堵構件置于內腔通道外側與結構優化蓋板用鉚釘或螺栓聯接固定，絕緣導熱密封墊置于矩形內腔通道內將結構優化蓋板與相導體緊密隔離，密封條嵌入結構優化蓋板上或結構優化側板上的預制縫中將結構優化蓋板與結構優化側板接觸界面之間的縫隙阻隔。2.根據權利要求1所述的鋁合金型材高散熱組合結構，其特征在于:所述結構優化蓋板包括基板、異形組合槽、棱筋陣列，該基板的橫切面為矩形或預制縫的平板，該異形組合槽的橫切面結構由兩對大的凸形空心槽和兩對小的凸形空心槽組合而成、相鄰兩個凸形空心槽開口的方向互相垂直、分置在基板兩側的邊沿與基板和棱筋陣列共同構成左右鏡像的整體異形件，該棱筋陣列的橫切面結構為鋸齒形或波浪形并置于基板的兩個平面上或僅置于凸形空心槽方向相反的基板平面上且與結構優化側板上相應的棱筋陣列錯縫咬合聯接。3.根據權利要求1所述的鋁合金型材高散熱組合結構，其特征在于:所述結構優化側板包括墻板、拱橋和次級側板，該墻板的橫切面結構為矩形，該拱橋的橫切面結構為被幾何平面通過軸心將管狀物沿管體軸向切去五分之一至五分之四體積的剩余瓦狀體，該次級側板的橫切面結構也為矩形且次級側板的平面上至少置有與結構優化蓋板錯縫咬合的同形棱筋陣列，墻板通過兩個拱橋分別將兩塊次級側板聯接成整體凹形槽體。4.根據權利要求1所述的鋁合金型材高散熱組合結構，其特征在于:所述界面導熱膜采用柔軟片材、卷材、雙面膠、膏脂或橡皮泥的任意一種形態并置于結構優化蓋板與結構優化偵販的錯縫咬合接觸界面之間且厚度在(0.1?1.0)mm之間或更優選為(0.15±0.05)mm、導熱系數為(1.5?15)W/(m.K)。5.根據權利要求1所述的鋁合金型材高散熱組合結構，其特征在于:所述絕緣導熱密封墊的橫切面結構具有兩條特征邊線，一條邊線與緊湊排列的相導體橫切面邊線錯縫咬合緊密接觸，另一條邊線與結構優化蓋板基板的橫切面邊線緊密接觸，該絕緣導熱密封墊的導熱系數為(1.5?9)W/(m.K)。6.根據權利要求1所述的鋁合金型材高散熱組合結構，其特征在于:所述密封條的橫切面為圓形、橢圓形、正多邊形彈性柔軟線材的任意一種并選用導熱粉填充的硅橡膠、含氟橡膠、丁苯橡膠、異戊橡膠、EVA橡膠、PU橡膠的擠出成型彈性體的任意一種，導熱系數大于1.0W/(m.K)或為(0.5?15)W/(m.K)。7.根據權利要求1所述的鋁合金型材高散熱組合結構，其特征在于:所述封堵構件的橫切面為一個四周封閉的多邊異形管且伸展方向與結構優化蓋板長度方向垂直、置于內腔通道外側與結構優化蓋板用鉚釘或螺栓聯接固定，根據使用現場的需求封堵構件有時缺省。
【文檔編號】H02G5/06GK205489367SQ201521081320
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2015年12月23日
【發明人】康樹峰, 王忠順
【申請人】深圳市沃爾核材股份有限公司, 深圳市沃爾特種線纜有限公司, 常州市沃爾核材有限公司, 樂庭電線工業（惠州）有限公司, 惠州樂庭電子線纜有限公司