用于超大电流自冷却液态金属连接器制造技术

本发明专利技术提供一种用于超大电流自冷却液态金属连接器，包括：电磁驱动单元和双回路自冷却单元；双回路自冷却单元包括电路循环回路和液态金属循环回路；电路循环回路包括导电接头组和导电管道组；导电接头组包括：正极接头、第一负极接头及第二负极接头，第一负极接头的一端、第二负极接头的一端分别与超大电流电源的负极连接，第一负极接头的另一端、第二负极接头的另一端分别通过导电管道组与正极接头连接；第一负极接头、正极接头及第二负极接头的内部设有流体通道；电磁驱动单元的第一流口、第一负极接头、正极接头、第二负极接头及电磁驱动单元的第二流口依次通过导电管道组连通。本发明专利技术能够实现自冷却，提高安全性降低使用成本。本。本。

【技术实现步骤摘要】
用于超大电流自冷却液态金属连接器


[0001]本专利技术涉及大功率电力传输
，尤其涉及一种用于超大电流自冷却液态金属连接器。

技术介绍

[0002]近年来，随着铸造业、核工业和新能源汽车等行业的快速发展，大功率电力(高频交流电和大电流直流电)传输技术显得越来越重要。
[0003]用于电力传输系统的常规导线采用铜或者铝等金属，但在进行大功率电力传输时会引起导线温度急剧升高，且风冷或水冷等散热技术很难对其进行有效地热管理。
[0004]具有优异热导率和卓越电导率的液态金属作为载流导体和循环冷却流体很有希望解决超大功率电力输送技术热管理问题。然而，液态金属电载流和其驱动系统之间的电干扰是影响其载流能力的关键问题。另外，由于液态金属本身存在密度大和化学相容性差等缺点，很难被传统的机械泵(例如蠕动泵等)有效泵送。目前，电磁泵以其无运动部件、运行稳定、低噪声、高密封性和安全性等优点在液态金属输送方面具有重要的潜在价值。
[0005]根据电流产生方式的差异电磁泵可分为直流电磁泵和交流电磁泵，其中交流电磁泵又可分为三相交流电磁泵和带有永磁体的旋转感应电磁泵。由于传统三相交流电磁泵存在结构复杂、笨重、效率低、需要高功率源和复杂线圈等缺点，很难高效地驱动液态金属；与传统三相交流电磁泵相比，直流电磁泵具有结构简单、振动小等优点，但由于其本身固有的缺陷，例如：电流扩散效应以及在大电流条件下液态金属与电极之间的电化学反应等，不仅限制了最大充电电流，而且有限的泵送性能(直流电磁泵)很难有效地应对超大功率电力传输带来的热管理挑战。例如，中国专利申请号为201810530818.2公开了一种用于直流大电流的液态金属柔性电缆，通过内部设有液态金属通道的导电单元将直流大电流引入至液态金属电缆中，利用设置在液态金属通道上下侧的永磁体与直流电相互作用实现了液态金属电缆的自驱动温控，但由于自驱动泵(直流电磁泵)本身有限的驱动能力，严重阻碍了液态金属柔性电缆电力传输技术向超大电流和高功率方向的进一步发展。
[0006]此外，由于驱动装置与液态金属电缆处于同一循环电路之中，超大电流将在驱动装置内部产生大量的焦耳热，不利于整个液态金属连接器的高效运行。同时，值得注意的是，如果将交流电磁泵直接作为液态金属电缆的驱动单元，势必会引起交流电流(交流电磁泵内)与超大电流(液态金属电缆内)的相互干扰，不仅严重影响了交流电磁泵本身的驱动性能和效率，而且不利于解决超大功率电力输送技术热管理问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种用于超大电流自冷却液态金属连接器，用以解决现有技术中超大电流液态金属连接器温控能力差等问题。
[0008]本专利技术提供一种用于超大电流自冷却液态金属连接器，包括：电磁驱动单元和双回路自冷却单元；电磁驱动单元用于驱动液态金属流动；双回路自冷却单元包括电路循环
回路和液态金属循环回路；所述电路循环回路包括：导电接头组和导电管道组；所述导电接头组包括：正极接头、第一负极接头及第二负极接头，所述正极接头用于与外接电源的正极连接，所述第一负极接头的一端、所述第二负极接头的一端分别与所述外接电源的负极连接，所述第一负极接头的另一端、所述第二负极接头的另一端分别通过所述导电管道组与所述正极接头连接，以形成等势的所述电路循环回路；所述第一负极接头、所述正极接头及所述第二负极接头的内部设有流体通道；所述电磁驱动单元的第一流口、所述第一负极接头、所述正极接头、所述第二负极接头及所述电磁驱动单元的第二流口依次通过所述导电管道组连通，以形成所述液态金属循环回路。
[0009]根据本专利技术提供的一种用于超大电流自冷却液态金属连接器，所述电磁驱动单元包括：第一支撑结构、第一印制绕组、第一永磁体盘、环形泵体、第二永磁体盘、第二印制绕组、第二支撑结构和旋转轴；所述第一支撑结构、所述第一印制绕组、所述第一永磁体盘、所述环形泵体、所述第二永磁体盘、所述第二印制绕组、所述第二支撑结构沿所述旋转轴的轴向依次设置，且套设于所述旋转轴；所述环形泵体的内部设有环形液态金属流道；所述第一永磁体盘、所述第二永磁体盘的相对端的极性相反；所述第一永磁体盘、所述第二永磁体盘分别与所述旋转轴固定连接；所述第一支撑结构、所述第二支撑结构分别与所述旋转轴转动连接；所述第一印制绕组与所述第一支撑结构固定连接，所述第二印制绕组与所述第二支撑结构固定连接；所述环形泵体与所述旋转轴转动连接。
[0010]根据本专利技术提供的一种用于超大电流自冷却液态金属连接器，所述第一永磁体盘、所述第二永磁体盘为海尔贝克阵列磁环。
[0011]根据本专利技术提供的一种用于超大电流自冷却液态金属连接器，所述第一永磁体盘、所述第二永磁体盘的径向长度均大于所述环形液态金属流道的径向长度。
[0012]根据本专利技术提供的一种用于超大电流自冷却液态金属连接器，所述环形液态金属流道的内环面和外环面分别设有短路条，所述短路条绕所述旋转轴的轴向延伸。
[0013]根据本专利技术提供的一种用于超大电流自冷却液态金属连接器，所述环形泵体包括壳体，所述壳体的内部设有环形液态金属流道；所述壳体的外侧设有多个散热翅片；所述壳体为无磁性壳体。
[0014]根据本专利技术提供的一种用于超大电流自冷却液态金属连接器，所述第一印制绕组、所述第二印制绕组均包括多个电磁线圈，多个所述电磁线圈绕所述旋转轴的圆周方向依次排布；所述第一印制绕组、所述第二印制绕组均包括多层所述电磁线圈，多层所述电磁线圈沿所述旋转轴的圆周方向依次排布。
[0015]根据本专利技术提供的一种用于超大电流自冷却液态金属连接器，所述第一负极接头、所述正极接头及所述第二负极接头均包括下基板、上盖板和电极端；所述下基板和所述上盖板之间设有第一密封圈，所述下基板和所述电极端之间设有第二密封圈。
[0016]根据本专利技术提供的一种用于超大电流自冷却液态金属连接器，所述第一负极接头、所述正极接头及所述第二负极接头均为高导电接头。
[0017]根据本专利技术提供的一种用于超大电流自冷却液态金属连接器，所述导电管道组的管道外侧套设有绝缘层。
[0018]本专利技术提供的用于超大电流自冷却液态金属连接器，通过设置正极接头、第一负极接头及第二负极接头，以形成等势的电路循环回路；第一方面，等势的电路循环回路使得
电磁驱动单元避免电接触和电干扰，从而避免在电磁驱动单元内产生焦耳热，显著提高了整体效率；第二方面，基于印制绕组的电磁驱动单元不仅具有高效率和卓越驱动能力，而且结构紧凑性高，功率密度大和超薄结构等优势更有利于在有限的空间内为液态金属等导电介质提供强大的泵送潜力；第三方面，液态金属循环回路和等势的电路循环回路设计使得液态金属不仅作为优异的导电介质进行高效输送电能，而且作为高效的冷却介质通过电磁驱动单元中的散热翅片源源不断地与外界环境进行对流换热，从而实现连接器的自冷却功能；第四方面，具有良好流动性的液态金属导电介质使得连接器适用于各种复杂、可变性的柔性大功率电磁热管理领域，而且液态金属损耗极低，可重复利用，从而提高了安全性降低了使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于超大电流自冷却液态金属连接器，其特征在于，包括：电磁驱动单元，用于驱动液态金属流动；双回路自冷却单元，包括电路循环回路和液态金属循环回路，所述电路循环回路包括：导电接头组和导电管道组；所述导电接头组包括：正极接头、第一负极接头及第二负极接头，所述正极接头用于与外接电源的正极连接，所述第一负极接头的一端、所述第二负极接头的一端分别与所述外接电源的负极连接，所述第一负极接头的另一端、所述第二负极接头的另一端分别通过所述导电管道组与所述正极接头连接，以形成等势的所述电路循环回路；所述第一负极接头、所述正极接头及所述第二负极接头的内部设有流体通道；所述电磁驱动单元的第一流口、所述第一负极接头、所述正极接头、所述第二负极接头及所述电磁驱动单元的第二流口依次通过所述导电管道组连通，以形成所述液态金属循环回路。2.根据权利要求1所述的用于超大电流自冷却液态金属连接器，其特征在于，所述电磁驱动单元包括：第一支撑结构、第一印制绕组、第一永磁体盘、环形泵体、第二永磁体盘、第二印制绕组、第二支撑结构和旋转轴；所述第一支撑结构、所述第一印制绕组、所述第一永磁体盘、所述环形泵体、所述第二永磁体盘、所述第二印制绕组、所述第二支撑结构沿所述旋转轴的轴向依次设置，且套设于所述旋转轴；所述环形泵体的内部设有环形液态金属流道；所述第一永磁体盘、所述第二永磁体盘的相对端的极性相反；所述第一永磁体盘、所述第二永磁体盘分别与所述旋转轴固定连接；所述第一支撑结构、所述第二支撑结构分别与所述旋转轴转动连接；所述第一印制绕组与所述第一支撑结构固定连接，所述第二印制绕组与所述第二支撑结构固定连接；所述环形泵体与所述旋转轴转动连接。3.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：何志祝，刘传科，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：