[发明专利]一种基于增材制造的电气设备结构及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于增材制造的电气设备结构，由3D打印制成，包括结构支撑体，所述结构支撑体内设置有基于电气拓扑结构而在三维空间中构建的趋于最短路径的母线连接结构，所述结构支撑体上设置有向外突出的延伸体，所述延伸体上设置有安装点；所述结构支撑体上设有与其相融合的散热片。通过3D打印，可以实现从电气拓扑图直接到基于三维空间布局的制备，达到节省材料、节省空间、减少故障点和危险源、简化装配流程的效果。

技术领域

本发明属于电气设备结构的创新，涉及电气连接拓扑结构在现实空间中构建的结构创新及其相应的制备方法的创新。

背景技术

目前常见的电气设备，主要是基于模块化设计的理念和方法进行空间结构的构建，并以此模块化的空间结构来实现电气原理及其拓扑结构。这是基于传统的电气设计规范体系而形成的，主要服务于电气设备根据具体工程项目需要而设计不同的功能这一常见的应用格局。

现有的遵从模块化设计理念的电气设备的结构形式，是基于标准化的箱体，按定制化的需求填充入具有具体功能的内部元器件，这样的形态和设计的优点在于：便于后期维护，视觉上较为整洁，每个器件或功能单元排列清晰，便于识别，较为整洁且留有检修空间，便于散热通风等。

从工艺上理解是为了满足个性化的功能设计以及保障必要的人员、设备安全而牺牲空间来实现的。然而，这些需要满足的保障和安全需求，带来很多新的问题，包括但不限于：装配点多带来可能的故障点增多，装配件多带来识别的困难并进而必须通过整洁的排序来确保运维安全，装配件间存在性能的不平衡，并进而不可避免的出现最弱点，或装配件间存在的接触点无法实现单一配件内部的原子键、分子键连接，并进而产生局部的电阻增大导致发热和潜在危险源。

鉴于电气设备行业对安全和保护的要求日渐提高，导致内部器件分工更加明细，器件数量愈发增多，最终导致在现实应用场景中占据越来越大的空间。

考虑到未来社会和工业水平对资源的节约化应用和回收再利用可能性，也出于对安全的更高要求，并基于3D打印技术的水平进步，其电气设备的设计必将逐渐向“轻、薄、短、小”的方向发展。因此，一体化的结构设计、高度集成且紧凑的母线结构、更为精细的散热系统设计必将在未来的产业中成为竞争优势。

发明内容

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种基于增材制造的电气设备结构及其相应的制备方法，充分利用3D打印的制备工艺实现结构体和功能的高度融合，尽量减少非电气功能的结构性用材，并进而减小装配体积。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种基于增材制造的电气设备结构，由3D打印制成，包括结构支撑体，所述结构支撑体内设置有基于电气拓扑结构而在三维空间中构建的趋于最短路径的母线连接结构，所述结构支撑体上设置有向外突出的延伸体，所述延伸体上设置有安装点，用于安装壳体或其他设备。

进一步来说，所述结构支撑体上设有与其相融合的散热片。

进一步来说，结构支撑体和延伸体一体成型，均为中空、晶格化的结构。

进一步来说，所述母线连接结构包括至少一条母线结构，所述母线结构的外围设置有绝缘层。

一种基于增材制造的电气设备结构的制备方法，包括如下步骤：步骤1、基于电气拓扑结构而在三维空间中构建的趋于最短路径的母线连接结构，在母线连接结构的空隙间或外围设置信号控制子系统；步骤2、将散热片预先放置在3D打印平台，并通过3D打印技术将电气设备结构直接打印出来，散热片直接嵌入融合在结构支撑体上。

其中：步骤2中结构支撑体内围绕母线连接结构预留有绝缘层，所述绝缘层通过浸渍/灌注绝缘材料工艺实现绝缘，在母线结构各股/层间的端部设有支撑条，形成绝缘材料灌注预留空间。