[发明专利]低功耗高导热导体和断路器

说明书

本发明提供一种低功耗高导热导体，包括电芯及覆于电芯表面的覆膜层，所述电芯由铜‑石墨烯合金材料制成，所述覆膜层为石墨烯‑铜复合散热膜。采用具有高电导率的铜‑石墨烯合金材料作为电芯，并在电芯表面覆上一层高热导率的石墨烯‑铜复合散热膜，使得该导体具备低功耗高导热的特点，又降低了对铜、银等贵重金属的使用量，降低了成本，特别适用于密闭或通风不理想的环境下对温升又有严格要求的使用环境。本发明还提供一种断路器，包括断路器本体、断路器内导体、以及与断路器内导体连接的外接铜排，所述断路器内导体、外接铜排由所述的低功耗高导热导体制成。本发明的断路器具有低功耗低成本高导热的特点。

技术领域

本发明涉及低压电器技术领域，具体涉及一种低功耗高导热导体和断路器。

背景技术

断路器作为输电、配电、电能转换技术领域的重要装置，断路器导体焦耳热导致触头等部位工作时温升过高从而导致产品电气性能和使用寿命降低，甚至遭到破坏，严重时发生火灾，造成财产及人员生命的损失。同时，断路器在发生短路情况下承受瞬时大电流的冲击，触头可能因短时高温而氧化甚至脱落，影响产品的电气性能及安全使用。

现有断路器安装在开关柜等相对密闭的环境，其电路电阻大，功耗高，断路器的导体焦耳热通过接线端传递到柜体中的外接母排，通过柜体的散热通风口传递到外界环境，断路器内部触头主要为银合金，母排、柜体外接母排主要为铜镀银，其成本较高；断路器在发生短路情况下承受瞬时大电流的冲击，触头可能因短时高温而氧化甚至脱落，影响产品的安全使用。如何降低断路器功耗、降低断路器内铜、银等材料成本，提高导体热导率、降低触头材料瞬时大电流的短时高温冲击，是值得研究并解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种低功耗高导热导体和断路器。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种低功耗高导热导体，包括电芯13及覆于电芯13表面的覆膜层12，所述电芯13由铜-石墨烯合金材料制成，所述覆膜层12为石墨烯-铜复合散热膜。

优选地，所述低功耗高导热导体为方形块体14，方形块体14的电芯13的截面形状为方形，方形块体14的覆膜层12的截面形状为方形环。

优选地，所述覆膜层12厚度均匀地涂覆于电芯13的各个表面上，k₁、k₂分别为外层石墨烯-铜复合散热膜、内层铜-石墨烯合金的热导率，a、b、t分别为方形块体14的截面矩形长、宽、石墨烯-铜复合散热膜厚度，方形块体14的石墨烯-铜复合散热膜厚度关系式：

优选地，所述低功耗高导热导体为圆形柱体15，圆形柱体15的电芯13的截面形状为圆形，圆形柱体15的覆膜层12的截面形状为圆形环。

优选地，所述覆膜层12厚度均匀地涂覆于电芯13的各个表面上，k₁、k₂分别为外层石墨烯-铜复合散热膜、内层铜-石墨烯合金的热导率，r、t分别为圆形柱体15的截面圆半径、石墨烯-铜复合散热膜厚度，圆形柱体15的石墨烯-铜复合散热膜厚度关系式：

优选地，所述铜-石墨烯合金的电导率大于等于101％，热导率大于等于383W/(m·k)且小于1200W/(m·k)，所述石墨烯-铜复合散热膜的平面热导率为1200-1600W/(m·k)。

优选地，所述石墨烯-铜复合散热膜的热导率大于所述铜-石墨烯合金的热导率；所述石墨烯-铜复合散热膜的截面热阻比所述铜-石墨烯合金的热阻低。