CN106410706B - 电力输运载体及其加工工艺，以及围护结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种电力输运载体及其加工工艺，以及围护结构，电力输运载体包括围护结构和搭载于围护结构的电力传输电缆，电力传输电缆与围护结构的内壁形成直接或间接的面接触，围护结构作为电力传输电缆的热沉。本发明将电力传输电缆或导体搭载于塔筒或高塔等围护结构，承载电力输运并将该围护结构作为热沉。电力传输部件借助围护结构这个热容量巨大的“热沉”作为“冷源”，能有效提高同等截面积电缆、导体的电能输运、传输功率，提高散热效果，增加在冬季寒冷地域围护结构的弹性、降低脆性、提高稳定性和安全性；电力传输导体不再对围护结构内造成热环境的失衡性破坏，提高热平衡能力。

Description

电力输运载体及其加工工艺，以及围护结构

技术领域

本发明涉及散热技术领域，具体涉及一种电力输运载体及其加工工艺，以及围护结构。

背景技术

请参考图1-1，图1-1为现有技术中塔筒的结构示意图，示出其内部的电缆。

从上图可看出，塔筒内部敷设有较多的电缆，电缆30自发电机开关柜经由机舱底部穿过底座平台进入塔筒顶部基准面，机舱20及其内部整体存在偏航运动，导致电缆30也存在往复扭转运动，故塔筒内部设有马鞍形支架，马鞍形支架以下的电缆部分成组靠近塔筒壁10附近下落固定，整体大致呈竖直的状态。

再请继续参考图1-2、1-3，图1-2为现有技术中夏季塔筒外综合温度的组成示意图；图1-3为现有技术中塔筒不同朝向的综合温度。图1-2、1-3均是根据实际中北半球的我国境内某一塔筒为监测对象获取。

图1-2中，塔筒的综合温度由太阳辐射和室外气温两者共同作用形成，即曲线1(塔筒外综合温度)由曲线2(塔筒外空气温度)、3(太阳辐射当量温度)叠加形成。

图1-3中，曲线1为塔筒水平面方向的综合温度(即塔顶的温度)，曲线2为东向垂直面的综合温度，曲线3为西向垂直面的综合温度。

上图反应出：

①机舱顶部综合温度自8点至14点持续高于塔筒、机舱20外围护结构的东向垂直面、西向垂直面，以12点为对称点，机舱20顶部外表环境持续处于高的综合温度环境之中。

②塔筒、机舱20外围护结构的西向垂直面温度在推迟8个小时后高于东向垂直面温度。

③西向垂直面在16点达到最高温度值后，考虑温度波传递到塔筒、机舱20内表面会推迟大约半个小时，推迟的时间长短与塔筒、机舱材质及涂层材料的蓄热系数有关，蓄热系数大小对应围护结构内高温推迟的时间长短。在新疆天山南坡哈密地区夏季，地理位置决定18点以后时常起风，致使风力发电机组持续满功率发电至第二天凌晨以后。这意味着风力发电机组内部热源产热持续“走高”，外部环境温度的降低并不会立刻影响机组内部环境温度。

也就是说，塔筒内部温度经常处于高温状态，尤其是夏季，此时，过高的内部温度导致电力传输电缆30难以散热，甚至温度更高，影响其使用寿命和整个电力传输系统的安全性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种电力输运载体及其加工工艺，以及围护结构，使得电力传输部件能够与围护结构更为高效地换热，提高散热效率。

本发明提供一种电力输运载体，包括围护结构和搭载于所述围护结构的电力传输电缆，所述电力传输电缆与所述围护结构的内壁形成直接或间接的面接触，所述围护结构作为所述电力传输电缆的热沉。

可选地，所述电力传输电缆与所述围护结构之间设有导热桥，所述电力传输电缆与所述导热桥形成面接触，所述导热桥与所述围护结构的内壁形成面接触，以使所述电力传输电缆与所述围护结构形成间接的面接触。

可选地，所述电力传输电缆通过粘结剂层紧密粘结于所述围护结构，所述粘结剂层形成所述导热桥。

可选地，所述导热桥固定或预先成型于所述围护结构的内壁。

可选地，所述导热桥具有与所述围护结构的内壁连接的连接面，以及用于搭载所述电力传输电缆的导热弧面；或者，所述导热桥为从所述围护结构的内壁延伸出的弧形的导热凹部；或者，所述导热桥具有与所述围护结构的内壁连接的连接面，以及用于搭载所述电力传输电缆的导热弧面，所述粘结剂层将所述电力传输电缆的部分弧面与所述导热弧面相粘接；或者，所述导热桥包括从所述围护结构的内壁延伸出的弧形的导热凹部和导热的粘结剂层，所述粘结剂层将所述电力传输电缆的部分弧面与所述导热凹部相粘接。

可选地，所述围护结构内壁具有弧度，所述电力传输电缆具有弧面，所述弧面与所述围护结构内壁的弧度匹配，以形成面接触。

可选地，所述电力传输电缆具有矩形、扇环形、正方形的横截面形状，或者，所述电力传输电缆具有分裂导线形状，或者所述电力传输电缆的横截面上具有向两侧伸出的用于连接及导热的伸展面。

可选地，所述电力传输电缆设有若干段柔性抗拉伸段。

可选地，所述电力传输电缆包括若干分段，相邻所述分段在周向上相互错离。

可选地，相邻所述分段之间的过渡段，为倾斜设置的弯折段，相邻所述弯折段的弯折方向相反。

可选地，所述电力传输部件的导体为空心导体，其具有若干沿其长度方向延伸的通孔。

可选地，所述围护结构整体采用金属材料或者非金属材料，或者下段采用非金属材料且上段采用金属材料制成。

可选地，所述围护结构包括风力发电机组的塔筒或电视塔的建筑外墙，或者，水面运载工具或水下运载工具的壳体，或者航空运载工具的壳体。

本发明还提供一种电力输运载体，包括围护结构和搭载于所述围护结构的电力传输部件，所述电力传输部件位于所述围护结构的实体内部，并与所述围护结构形成直接或间接的面接触。

可选地，所围护结构的内壁设有导体槽，所述电力传输部件敷设于所述导体槽内，或所述围护结构的壁体开设有一个或多个通孔，所述电力传输部件插入于所述通孔内。

可选地，所述电力传输部件与所述导体槽或所述通孔的间隙中填充有由浸渍液体固化后形成的固化层，所述固化层和所述导体槽构成导热桥。

可选地，所述电力传输部件的导体敷设于所述导体槽或所述通孔内，所述导体与所述导体槽或所述通孔的间隙中填充有由浸渍液体固化后形成的固化层，所述固化层为所述电力传输部件的绝缘层。

可选地，绝缘层由超声波辅助浸渍工艺形成。

可选地，所述导体包裹或缠绕有连续性纤维或者断续性纤维，以使形成的所述绝缘层含有所述连续性纤维或者续断性纤维。

可选地，所述导体槽的槽口位置设有堵住所述槽口的槽楔。

可选地，所述围护结构的内壁设有凸出的导热肋，相邻所述导热肋之间形成所述导体槽。

可选地，所述导热肋沿长度方向设有若干缺口，所述电力传输部件在所述缺口位置形成有柔性抗拉伸段。

可选地，还包括增强材料层，所述增强材料层覆盖所述导体槽的槽口，所述浸渍液体浸渍所述增强材料层形成防护隔热层。

可选地，所述电力传输部件在所述围护结构的周向等间隔搭载，或者，所述电力传输部件仅搭载于所述围护结构的背阴面。

可选地，所述电力传输部件的导体为空心导体，其具有若干沿其长度方向延伸的通孔。

可选地，所述围护结构整体采用金属材料或者非金属材料，或者下段采用非金属材料且上段采用金属材料制成。

可选地，所述围护结构包括风力发电机组的塔筒或电视塔的建筑外墙，或者，水面运载工具或水下运载工具的壳体，或者航空运载工具的壳体。

本发明还提供一种围护结构，所述围护结构的内壁上设置有用于搭载电力传输部件并将所述电力传输部件产生的热量传导至所述围护结构的导热桥，所述导热桥使得所述电力传输电缆与所述围护结构的内壁形成直接或间接的面接触，所述围护结构作为所述电力传输部件的热沉。

可选地，所述导热桥通过机械固定方式固定于所述围护结构的内壁，或者预先成型于所述围护结构的内壁。

可选地，所述电力传输部件包括电力传输电缆，

所述导热桥具有与所述围护结构的内壁连接的连接面，以及用于搭载所述电力传输电缆的导热弧面；

或者，所述导热桥包括从所述围护结构的内壁延伸出的弧形导热凹部。

可选地，所述导热桥包括凸出于所述围护结构的内壁表面的导热肋，相邻所述导热肋之间形成搭载所述电力传输部件的导体槽。

可选地，所述围护结构整体采用金属材料或者非金属材料，或者下段采用非金属材料且上段采用金属材料。

本发明还提供一种电力输运载体的加工工艺，电力输运载体包括围护结构和搭载于所述围护结构的电力传输部件，包括如下步骤：

在围护结构的内壁加工出导体槽；

将电力传输电缆或其导体敷设于所述导体槽内；

向所述导体槽内注入浸渍液体；

浸渍液体固化形成固化层。

可选地，

在所述导体槽外敷设真空袋，以建立导体槽的真空环境，通过真空抽吸向电力传输电缆与导体槽之间的间隙，或导体与导体槽之间的间隙注入浸渍液体。

可选地，

在所述导体槽外覆盖增强材料层，所述真空袋覆盖在所述增强材料层外，浸渍液体注入所述增强材料层中，固化后形成防护隔热层。

可选地，固化时，采用微波加热设备、射频加热设备、远红外加热设备、电加热设备中的至少一个固化所述浸渍液体。

本发明提供的电力输运载体、围护结构及其加工工艺，该新型电力输运载体，将电力传输电缆或导体搭载于塔筒或高塔等围护结构，承载电力输运并将该围护结构作为热沉。搭载方式包括表面固定式搭载、内部一体化结构成型式搭载、镶嵌式搭载等。这对传统电力输运载体的设计思想、制造、敷设工艺进行了颠覆性的技术革新。电力传输电缆与围护结构内壁面接触，可以增大传热接触面积，借助围护结构这个热容量巨大的“热沉”作为“冷源”，能有效提高同等截面积电缆、导体的电能输运、传输功率，同时提高电力传输电缆或导体的散热效果，并且达到增加在冬季寒冷地域塔筒围护结构的弹性、降低脆性、提高围护结构自身的稳定性和整个系统的安全性的目的；围护结构内不再有电力传输导体对围护结构内造成热环境的失衡性破坏，相应的，提高了围护结构的自身的热平衡能力，降低对围护结构内其它电气设备对内环境温度的要求，相应降低了电气电子类、含轴承传动设备的设计制造成本。

附图说明

图1-1为现有技术中塔筒的结构示意图；

图1-2为现有技术中夏季塔筒外综合温度的组成示意图；

图1-3为现有技术中塔筒不同朝向的综合温度；

图2-1为本发明所提供围护结构第一种具体实施例的结构示意图；

图2-2为图2-1中A部位的局部放大示意图；

图2-3为图2-1中电缆敷设于背阴面的示意图；

图2-4为图2-1中电缆采取折弯式敷设于背阴面内壁的示意图；

图2-5为图2-1中塔筒壁上设置导热桥的一种结构示意图；

图2-6是图2-5中导热桥的结构示意图；

图3-1为本发明所提供围护结构第二种具体实施例的结构示意图；

图3-2为图3-1中电缆敷设于背阴面的示意图；

图3-3为图3-1中塔筒壁上设置导热桥的一种结构示意图；

图3-4为图3-3中导热桥的结构示意图；

图4-1为本发明所提供围护结构第三种具体实施例的结构示意图；

图4-2为图4-1中B部位的局部放大示意图；

图4-3为第三具体实施例中电力传输电缆具有空心导体的原理示意图；

图4-4为第三具体实施例中电力传输电缆具有空心导体且呈一定弧度设置的原理示意图；

图4-5为第三具体实施例中一种能够与背阴面内壁直接面接触的电缆结构示意图；

图4-6为第三具体实施例中另一种能够与背阴面内壁直接面接触的电缆结构示意图；

图5-1为本发明所提供围护结构第四种具体实施例中，背阴面弯折敷设有电力传输电缆的一种结构示意图；

图5-2为本发明所提供围护结构第四种具体实施例中，背阴面弯折敷设有电力传输电缆的另一种结构示意图；

图6-1为本发明所提供围护结构第五种具体实施例的结构示意图；

图6-2为图6-1中C部位的局部放大示意图；

图6-3为图6-1的竖向剖视图。

图1-1～1-3中的附图标记说明如下：

10塔筒壁、20机舱、30电力传输电缆、40塔筒门；

图2-1～6-3中的附图标记说明如下：

100塔筒壁、101导热肋、101a定位孔、102导体槽、102’间隙、103槽楔、104增强材料层、105缺口；

200电力传输电缆、200a导体、200b绝缘层、200a’通孔、201柔性抗拉伸段、202竖直段、300导热桥、300a第一弧面、300b第二弧面、400栓紧箍、500紧固件、600压条、700弹簧。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明实施例中的电力输运载体载体内涵：首先是力学意义上的承载；其次，是电学意义上的电能输运；再次，是热学意义上的热能传递(或输运)和热沉。

下述实施例中的电力输运载体中的围护结构，以塔筒为例进行说明，相应地，围护结构的壁面也就是塔筒的壁面。

塔筒内部设有电力传输部件，电力传输部件与塔筒内壁接触或者直接位于所述塔筒的实体内部，与所述塔筒形成直接或间接的面接触。

实现面接触后，本发明围护结构可作为电力传输部件的热沉，基于围护结构的质量相比于电力传输部件的质量是无穷大的事实，电力传输部件的产生的热量相比于围护结构的热容量无穷小，借助围护结构作为电力传输部件的热沉来吸收其产生的热量。相比之下具有巨大热容量的围护结构对于电力传输部件的产热速率来讲，围护结构能够快速充分吸收电力传输部件产生的热量。同时，借助围护结构外壁面积面向自然环境和大气空间非常大，基于牛顿冷却定律和史蒂芬-玻尔兹曼定律(黑体热辐射的四次方定律)实现围护结构外壁向自然环境散去电力传输部件的产热。

实施例1

请参考图2-1，图2-1为本发明所提供的围护结构第一种具体实施例的结构示意图，示出其背阴面敷设有电力传输电缆200，图中示意出部分横截面图。本文实施例中电力传输部件以电力传输电缆200为例。

如图2-1所示，电力传输电缆200与塔筒壁100的内表面之间设有导热桥300，该导热桥300用于将该电力传输电缆200产生的热量传导至由上述围护结构(即电力传输电缆200的热沉)。电力传输电缆200可以在已经安装完毕的塔筒内敷设，也可以敷设于尚未安装好的塔筒，甚至在塔筒壁100尚未形成前敷设(实施例5)，但塔筒壁100对应于电力传输电缆200的位置处于塔筒正式安装后的背阴面。因此，各实施例中将塔筒壁100的内表面均称之为背阴面内壁。

电力传输电缆200与导热桥300形成面接触，导热桥300与塔筒的背阴面内壁形成面接触。即通过导热桥300与背阴面内壁间接地形成面接触。这里的导热桥300显然是起到导热作用的结构，其导热率高于空气导热率，能够更高效地将电力传输电缆200的热量传递至背阴面内壁，实现快速降温换热。

之所以设置导热桥300，是为了使得电力传输电缆200能够与背阴面内壁形成面接触。从图2-1可看出，对于圆柱形的电力传输电缆200，在无变形的情况下，与背阴面内壁呈线接触状态，导热桥300一侧形成包裹电力传输电缆200的弧状，与电力传输电缆200面接触，导热桥300另一侧与背阴面内壁的弧度适配，与背阴面内壁面接触，从而形成电力传输电缆200与背阴面内壁的间接面接触，提高换热效果。

具体地，导热桥300可以是粘结剂，例如硅橡胶粘结剂，此时，粘结剂粘结后形成的粘结剂层即为所述的导热桥300，一方面可以形成导热率较高的导热结构，易于形成如上所述的两侧分别与电力传输电缆200、背阴面壁面匹配的弧度，既而成为电力传输电缆200与背阴面内壁之间形成面接触的传热媒介，另一方面，还起到固定电力传输电缆200与背阴面内壁的作用，有效维持电力传输电缆200与背阴面内壁的换热状态。

请结合图2-1，并同时请继续参考图2-2、2-3，图2-2为图2-1中A部位的局部放大示意图；图2-3为图2-1中电力传输电缆200敷设于背阴面的示意图；图2-4为图2-1中电缆采取折弯式敷设于背阴面内壁的示意图。

在进行粘结固定的同时，还可以加设栓紧箍400，栓紧箍400为卡箍式结构，卡住电力传输电缆200，再通过紧固件500固定于塔筒的背阴面内壁，紧固件500例如是螺栓类部件。该实施例中，电力传输电缆200呈圆柱状，栓紧箍400相应地设计为具有弧状，以与电力传输电缆200的外壁相适配，图2-2中，栓紧箍400近似U型，U型开口边缘具有延伸脚，紧固件500贯穿延伸脚插入背阴面内壁内，形成固定。

该实施例中还进一步设置压条600，压条600设于延伸脚和背阴面内壁之间，以提高压紧效果，同时还具备了松紧调节的功能，以便装配时调整栓紧箍400的松紧程度，或是使用过程中根据温差收缩变化情况进行适应性调整。

请继续参考图2-4，电力传输电缆200可以采取弯折敷设，将电力传输电缆形成若干分段，相邻的分段在周向上相互错离，图2-4中分段即竖直段202。如此设置，可增加参与换热的背阴面内壁的面积，提高换热效果。如此设置，可以减小相邻的竖直段202之间换热影响，竖直段202除了利用其贴附部分的背阴面内壁换热，根据热上升原理，还可以利用其上部一部分背阴面内壁的换热面积，而基于弯折，相邻之上的竖直段202已经偏离该上部位置，下段竖直段202热上升对于上部竖直段202散热的影响将得以减小。

若干段竖直段202错离设置时，相邻竖直段202之间会形成过渡段，即图2-4中所示的弯折段201’。电力传输电缆200竖直设置，弯折后再竖直延伸，然后再反向弯折，即竖直段202和弯折段201’依次交替布置，并且相邻的弯折段201’弯折方向相反。这样，在背阴面面积一定的情况下，使得较长的电力传输电缆能够满足若干相邻竖直段202均能够实现周向上的相互错离。

导热桥300也可以预先形成于塔筒上，如图2-5、2-6所示，所述图2-5为图2-1中塔筒壁上设置导热桥300的一种结构示意图；图2-6是图2-5中导热桥300的结构示意图。

该导热桥300可以直接加工为图2-6中所示的结构(黑体部分)，即一侧(图2-6中上侧)为与背阴面内壁匹配的第一弧面300a(相较于整个塔筒内壁，弧度并不明显)，即具有与围护结构内壁连接的连接面，另一侧(图2-6中下侧)形成包裹圆柱电力传输电缆200部分外周面的第二弧面300b，即用于搭载电力传输电缆200的导热弧面。导热桥300可以通过紧固件500固定于塔筒，或者导热桥300可以是金属件，焊接固定于塔筒，塔筒是金属件(例如钢结构)时，导热桥300具体可以是与塔筒材料一致的金属；导热桥也可以是从塔筒壁100延伸出的弧形导热凹部，即预先成型于塔筒壁100。导热桥300无论是预先成型还是后期固定于塔筒壁100，也都可以通过粘结剂层将电力传输电缆200的部分弧面粘结于导热桥300。当然，围护结构可以整体采用金属材料，也可以是非金属材料，例如混凝土塔筒，也可以混合制成，例如上段采用金属材料，下段采用非金属材料制成。

实施例2

请参考图3-1，图3-1为本发明所提供的围护结构第二种具体实施例的结构示意图，示出其背阴面敷设有电力传输电缆200，图中示意出部分横截面图；图3-2为图3-1中电力传输电缆200敷设于背阴面的示意图。

该实施例与实施例1的区别在于，导热桥300与电力传输电缆200接触的面积更大，同时导热桥300与背阴面内壁的接触面积也增加，在电力传输电缆200外周面1/3区域以上，使得散热效果更好。此时，每个电力传输电缆200的导热桥300向左右进一步延伸。图3-1中，相邻导热桥300相接，当导热桥300是粘结剂形成时，所有导热桥300可以连成一体，稳固性较好。

无论导热桥300是否连成一体，本实施例中，相邻两根电力传输电缆之间可以仅设置一条压条600，压条600同时压住相邻的导热桥300。锁紧所有电力传输电缆200的栓紧箍400也可以为一体式结构，相邻两根电力传输电缆200之间采用同样的紧固件500贯穿压条600、导热桥300后再插入背阴面内壁即可实现紧固，操作更为便捷。当然，实施例1中，也可以采用实施例2中的一体式栓紧箍400以及压条600、紧固件500的设置方式。

与实施例1中图2-5类似，该实施例中的导热桥300也可以形成于塔筒上，如图3-3、图3-4所示，所述图3-3为图3-1中塔筒壁上设置导热桥300的一种结构示意图；图3-4为图3-3中导热桥300的结构示意图，形成有与背阴面内壁面接触的第一弧面300a，包裹电力传输电缆200的第二弧面300b，图3-4中的第二弧面300b相较于图2-6，包裹范围更大，近1/2外周被包裹，能够参与导热的导热桥300体积也增加(主要是导热桥300的侧壁长度、厚度均增加，传热效果大幅提高)。导热桥300的具体形成方式可以参考上述图2-6的描述。

实施例3

请参考图4-1，图4-1为本发明所提供围护结构第三种具体实施例的结构示意图，示出其背阴面敷设有电力传输电缆200，图中示意出部分横截面图；图4-2为图4-1中B部位的局部放大示意图。

该实施例中，电力传输电缆200与塔筒的背阴面内壁直接形成面接触，从图4-1来看，电力传输电缆200大致呈方形(长方形或正方形)，其朝向背阴面内壁的一面，实际上具有一定的与背阴面相适配的弧度，从而直接与背阴面形成面接触。该种电缆结构形式设计，无需采取加设导热桥300的方式即可实现大面积换热，从而充分利用背阴面的“冷源”。

当然，为了进一步保证持续保持面接触的换热状态，也可以加设如上实施例中所述的粘结剂层所形成的导热桥300，即实施例3中电力传输电缆200与背阴面内壁之间同样可以设置导热桥300，以及相应的紧固装置。

图4-1中，也设置了一种直接紧固电力传输电缆200至背阴面内壁的紧固装置，如图4-2所示该紧固装置同样包括栓紧箍400和紧固件500，栓紧箍400相应地呈方形，另外，该实施例中紧固装置未设置压条600，但设置了调整弹簧700，调整弹簧700设于栓紧箍400的延伸脚与背阴面内壁之间，紧固件500贯穿延伸脚、调整弹簧700，插入背阴面内壁，与压条600的作用相似，可以起到调整松紧的作用。

请继续参考图4-3，图4-3为第三具体实施例中电力传输电缆具有空心导体的原理示意图；图4-4为第三具体实施例中电力传输电缆具有空心导体且呈一定弧度设置的原理示意图。

从示图可看出，电力传输电缆200的导体200a设计为空心导体，其具有若干沿电力传输电缆200长度方向延伸的通孔200a’，图中示出通孔200a’数目为9个，实际上通孔200a’的数量以及位置可以根据电力传输电缆200的实际尺寸、导电能力等参数确定，此处不作限定。将电力传输电缆200设计为空心导体，当交流电通过时，一方面可以减少电流的积附效应，另一方面还利于散热冷却。应知，空心的电力传输电缆200结构适用于本文的任一实施例。

图4-3示出的电力传输电缆200横截面成长方形(也可呈正方形)，图4-4呈长条形，但具有一定的弧度。基于面接触的需要，图4-3的结构最好设置导热桥300，图4-4则可以直接贴附背阴面内壁实现面接触。实际上，对于整个塔筒壁100而言，电力传输电缆200的径向尺寸较小，而且电力传输电缆200一般还具有一定的变形能力，因此图4-3在进行紧固后也可以达到面接触的效果，当然，直接加工为具有与背阴面内壁呈弧度匹配的一面效果更好。

该实施例中，主要体现电力传输电缆200与背阴面内壁形成直接面接触，图4-1、图4-4示出了相应的电力传输电缆200结构，从原理上可知，只要电力传输电缆200存在能够与背阴面内壁面接触的一面即可。

例如，实施例1中图2-5、实施例2中图3-4，导热桥300可以直接为电力传输电缆200的一部分，此时的电力传输电缆200结构呈非圆柱状的异形结构，具有与塔筒内壁100弧度适配的弧面。如图4-5、图4-6所示，图4-5为第三具体实施例中一种能够与背阴面内壁直接面接触的电力传输电缆200结构示意图，其上端近乎直线(实际上具有与塔筒壁100匹配的弧度，弧度不明显)，下端为半圆弧；图4-6为第三具体实施例中另一种能够与背阴面内壁直接面接触的电力传输电缆200结构示意图，其下端为下凸的半圆弧，上部为半径更大的圆弧，近乎梯形，当然，可以呈扇环形设置。

图4-3～4-6均是一种具体示例，凡是能够与背阴面内壁形成面接触的电力传输电缆200结构均应纳入本发明的保护范围内。例如，可以电力传输电缆200可以的分裂导线形状，从而形成能够与塔筒壁100接触的面，或者，电力传输电缆200也可以具有向两侧伸出的用于连接以及导热的伸展面，也能够实现面接触传热的目的。

另外，可想而知，除了上述弧面匹配，当背阴面内壁为平面或是近乎平坦时，电力传输电缆200或者上述导热桥300也无需设置出弧度，同样是平面即可。

实施例4

请参考图5-1、5-2，图5-1为本发明所提供的围护结构第四种具体实施例中，背阴面弯折敷设有电力传输电缆200的一种结构示意图；图5-2为本发明所提供的围护结构第四种具体实施例中，背阴面弯折敷设有电力传输电缆200的另一种结构示意图。

从图中可看出，在该实施例中，电力传输电缆200直线敷设(一般是竖直敷设)，电力传输电缆200总体上包括若干段直线段，相邻的直线段之间设有柔性抗拉伸段201，直线段在该实施例中表现为竖直段202，柔性抗拉升段201在图5-1、5-2中分别显示为半弧段、倾斜直线段。基于环境变化，电力传输电缆200会可能会发生收缩变化，或者基于塔筒壁100变形而产生变形，柔性抗拉伸段201的设置有助于消除收缩变化或其他变形而对整个电力传输电缆200的影响，相应地，也就保证电力传输电缆200与整个背阴面的面接触状态。显然，该种设置方式可以适用于上述任一实施例。

这里，柔性抗拉伸段201即具有柔性特征，在上述实施例中，例如进行粘结或卡箍固定时，电力传输电缆200的柔性抗拉伸段201则不进行相应的操作，处于相对自由的状态，以使其具有一定的变形能力，从而实现抗拉伸。图5-1中半弧段的柔性抗拉伸段201显然具有变形余量；图5-2的柔性抗拉伸段201只要不作固定，也自然会有一定的抗拉伸能力。可继续参考图2-4，弯折段201’不作固定时，即形成柔性抗拉伸段201。

对于实施例1，从图2-4可看出，已采用了弯折敷设方式，形成有弯折段，弯折段即可设计为柔性抗拉伸段201。可见，柔性抗拉伸段201的结构并不限制为图5-1中所示的半弧形或者5-2中的倾斜直线段，可以是其他结构，只要实现相邻两段之间的柔性过渡以便消除收缩影响即可。

实施例5

请参考图6-1～6-3，图6-1为本发明所提供的围护结构第五种具体实施例的结构示意图，示出其背阴面敷设有电力传输电缆200，图中示意出部分横截面图；图6-2为图6-1中C部位的局部放大示意图；图6-3为图6-1的竖向剖视图。

实施例1-4中，电力传输电缆200直接或间接地接触塔筒的背阴面内壁，内壁面为相对平整的壁面。实施例5中，电力传输电缆200与背阴面内壁接触的方式，是使电力传输电缆200“埋设”在背阴面内壁内，可以直接或间接接触。

如图6-1所示，塔筒背阴面的内壁加工出导体槽102，槽口朝向塔筒内部，电力传输电缆200敷设于导体槽102内，导体槽102的延伸方向与电力传输电缆200需要悬吊的方向一致，例如是竖直延伸。

设置导体槽102后，该部分的背阴面内壁相对而言并不“平整”，包括了导体槽102的侧壁和底壁部分。当电力传输电缆200敷设于导体槽102内后，电力传输电缆200能够与导体槽102的底壁、侧壁相互接触，接触面积更大，相应地，传热散热速率也就更好，除了直接垂直塔筒壁100进行径向传递，还能够沿导体槽102的侧壁(下文所述的导热肋101)传递，并引导为沿塔筒壁100主体的周向传递，传递方向多样，接触面积增加，根据傅立叶定律，传递效率大幅提升，将背阴面“冷源”充分调动起来参与换热。

图6-1中，电力传输电缆200可以是圆柱状，也可以是方形柱状结构(为简化图形，集中理解，将圆柱状和方形柱状电力传输电缆200均示于一图中)，或者其他形状。另外，该实施例中，还在电力传输电缆200与导体槽102的间隙102’中注入浸渍液体(可以是树脂和固化剂混合形成)，之后固化形成固化层，则电力传输电缆200通过固化层定位于导体槽102内。

可以继续参考图4-1、4-3、4-4理解，电力传输电缆200包括用于传输电力的导体200a，和将导体200a包裹起来的绝缘层200b。在本实施例中，电力传输电缆200的绝缘层200b可以由上述的固化层形成，也就是说，既可以将设有绝缘层200b的电力传输电缆200敷设于导体槽102中，也可以将未设绝缘层200b的导体200a直接敷设于导体槽102中，这样，当浸渍液体固化后，固化层即形成包裹导体200a的绝缘层200b，固化层和导体200a整体为电力传输电缆200。导体200a直接敷设时，支撑使其与导体槽102侧壁以及底壁均形成间隙102’，以便后续能够形成完全包裹的绝缘层200b。

当直接将导体200a埋入导体槽102并采用浸渍工艺时，可以看出，本方案在导体200a敷设并固定后，形成了电力传输电缆200的绝缘层200b，属于一种新型的塔筒内电力传输电缆200成型方式，同时满足了与背阴面内壁形成面接触，并且能够保证较佳的接触(实际上形成一体)效果，相应地，散热性能得以进一步提升。本发明主要目的是改善电力传输电缆200的散热性能，对于目前广受温度过高影响而无法采取大电流的风机塔筒而言，具有重要意义。

在注入浸渍液体时，可以采用柔性模塑成型真空填充浸渍工艺。具体工艺步骤如下：

在导体槽102外敷设真空袋，真空袋覆盖导体槽102的槽口，真空袋与导体槽102形成密闭容器，并在密闭容器上预留出浸渍液体的输入口，以连通浸渍液体的输入管路，同时密闭容器还预留出与真空泵连通的抽吸口，注入方向可以自上向下，还能借助重力自垂的作用，当然，自下向上也是可行的；

启动真空泵，使密闭容器建立真空环境，形成输入口和抽吸口之间的压力梯度，产生注入浸渍液体的驱动力，浸渍液体逐渐填充电力传输电缆200或导体200a与导体槽102之间的间隙102’；

填充完毕后进行固化，形成固化层。

该种真空浸渍液体的注入方式有利于浸渍液体更为均匀充分地填充于电力传输电缆200与导体槽102之间的间隙102’内，以使散热更为均匀、快速。固化时，可采用射频加热设备、微波加热设备、远红外加热设备、电加热设备中的至少一个来固化浸渍液体，形成固化层。加热设备的采用有助于固化更快、更好地进行。

在浸渍时，可以预先使导体200a包裹或缠绕有连续性纤维或者断续性纤维，以使浸渍固化后形成的绝缘层200b含有所述连续性纤维或者续断性纤维，纤维形成于绝缘层200b中将有助于提高绝缘层200b的稳定性，降低其与塔筒或导体200a脱离的可能性。

另外，请继续参考图6-2，可以设置堵住槽口的槽楔103，导体槽102侧壁靠近槽口的位置相应地设有定位孔101a，将电力传输电缆200或导体200a设于导体槽102内后，槽楔103插入两端插入两侧的定位孔101a内，以堵住槽口。槽楔103可以是竹片、玻璃钢，或者玻璃纤维布浸渍胶体后压制形成。可以理解，槽楔103有利于浸渍液体在导体槽102内的注入，也可防止后期固化层从导体槽102内剥离脱落。可见，槽楔103起到一定的堵头作用，但并不需要进行密封。

进一步地，还可以在导体槽102以及槽楔103的外侧铺设增强材料层104，增强材料可以是玻璃纤维布，或麻布、帆布等，即具备柔韧性并能够形成支撑经络的材料。真空浸渍时，真空袋覆盖于增强材料层104的外表面，浸渍液体填充于增强材料的缝隙，浸渍液体可以直接浸渍增强材料，也可以通过槽楔103与导体槽102侧壁之间的缝隙(不需要密封，可以存在较大缝隙)进入增强材料，则后续固化后的增强材料层104能够与电力传输电缆200形成一体。

加入增强材料层104后并浸渍固化后形成防护隔热层，该防护隔热层存在下述技术效果：

在注入浸渍液体时，浸渍液体有可能从槽楔103和导体槽102侧壁之间的缝隙溢出，防护隔热层可避免溢出后导致的表面不平整；

上述的增强材料具有一定的隔热效果，电力传输电缆200产生热量时，更多的热量会从导体槽102的两侧以及底部向背阴面传递，提高换热效果，不会与塔筒内部产生干扰，也不受塔筒内部热量的影响。

另外，本实施例中，在塔筒壁100形成过程中，可形成凸出于塔筒壁100内表面的若干导热肋101，相邻导热肋101之间即形成导体槽102，图6-1中导热肋101沿塔筒的径向延伸，显然方向并不限于此。塔筒壁100采用钢板(例如可以是厚度达到200mm的钢板)卷制时，导热肋101可以直接成型在钢板上。

当然，导热肋101也可以是后期焊接在塔筒壁100的内表面。实际上，也可以直接在塔筒壁100内表面向内加工出导体槽102，此时，设有导体槽102的位置(背阴面位置)的强度将会次于其他位置，设置凸出于塔筒壁100内表面的导热肋101，可以保证强度的前提下，也不会造成材料的浪费。

请参考图6-3，本实施例中，导热肋101在长度方向存在间断，形成缺口105，上下相邻的导体槽102内敷设的电力传输电缆200，在缺口105位置通过柔性抗拉伸段连接。具体地，电力传输电缆200或导体200a可以分段敷设在对应的导体槽102内，然后通过若干段柔性抗拉伸段连接，也可以整根电力传输电缆200或导体200a敷设在沿长度方向排布的若干导体槽102内，在缺口105位置的电力传输电缆200或导体200a(缺口105段需要裹上绝缘层200b)形成柔性抗拉伸段，柔性抗拉伸段的作用可以参见实施例4中对于柔性抗拉伸段201的表述，即不固定以存在一定柔性抗拉伸能力的部分，相应的实施例4中柔性抗拉伸段201的设置方式也可以应用于此。

需要说明的是，本实施例设有导体槽102，此时的导体槽102也类似于一种导热桥结构，但导热效率更高，使电力传输电缆200的绝大部分外周均与塔筒壁100直接或间接地形成面接触。在此原理下，可以理解，直接在塔筒壁100上加工出通孔也是可以的，将电力传输电缆200或导体200a直接敷设在通孔内，注入浸渍液体或不注入(导体200a需注入)均可，但相较而言，导体槽102的结构更易于敷设，而且冲孔的成本高于导体槽102的开槽成本。当然，通孔也可以通过其他方式形成，例如在塔筒壁100由钢水成型时，钢板成型的模具内有穹形骨架，则塔筒壁100成型后自动形成通孔，也是可行的。无论是导体槽102还是通孔的方式，其目的，均是将电力传输部件形成于围护结构实体内部，当采用浸渍液体固化后，还与围护结构形成一体式结构，即围护结构自带电力传输部件，这属于颠覆性的设计。

设置导体槽102时，采用上述的柔性模塑成型真空填充浸渍工艺，实际上属于液体模塑成型工艺的一种，即一侧的模具(如真空袋)为柔性，当加工出通孔进行浸渍时，则不属于柔性浸渍。无论是柔性还是非柔性的液体模塑成型工艺，在浸渍时，均可以进行超声波辅助浸渍，即可采取超声波辅助液体浸渍成型工艺。在浸渍时，超声波的机械能有助于排除模腔内的气泡，且有助于浸渍液体与固体(例如导体槽102的侧壁、底壁)更好的接合，使浸渍后的固化层性能更为可靠。

需要说明的是，电力传输部件位于围护结构内部也需要直接或间接面接触。上述提到的浸渍液体浸渍固化，固化后形成绝缘层200b或单纯的导热桥，也属于一种面接触(更深入的接触，接触表面产生分子键合)。

以上各实施例中，形成了新型的电力输运载体，对于围护结构是塔筒而言，也就提供了一种新型的塔筒结构。旨在提供一种围护结构作为热沉的新型电力输运载体，是一种对传统工艺颠覆性的技术革新。

上述各实施例，实现了电力传输部件与围护结构内壁的面接触，或者直接设置于围护结构的实体内部以实现面接触，产生如下技术效果：

一、借助围护结构的热容量巨大并作为“热沉”产生吸收能力巨大的优势产生的效果，使得同等截面积电力传输部件的电能输运能力大幅度提高。

二、提高了围护结构自身的热平衡能力，由于热沉作用，电力传输部件不再成为围护结构内部的发热部件(尤其是设置于围护结构实体内部，上述实施例五)，从而降低对围护结构内部产热设备对温度的要求，降低了电气电子类、含轴承传动设备的设计制造成本。

三、提高围护结构在冬季运行结构的稳定性。在冬季寒冷地域，电力传输部件在向塔筒类围护结构散热的过程中，使得围护结构能够保持其弹性、降低脆性，从而提高围护结构自身的稳定性和整个系统的安全性。

上述实施例中，以将电力传输部件搭载于围护结构的背阴面为例进行说明。背阴面是指塔筒无光照的一面，通常指北面，当然，由背阴面的定义可知，针对不同区域的日照情况，背阴面的位置以及面积会发生变化，以上实施例是利用塔筒背阴面这个“冷源”，实现电力传输电缆的散热。

实际上，除了设于背阴面内壁，以上描述的电力传输部件也可以在所述围护结构的周向等间隔搭载。仍以塔筒为例，虽然不是所有的电力传输部件均利用背阴面的冷源，但是相对而言，等间隔搭载时，能够与每根电力传输部件换热的塔筒壁面积增加，也可以起到较好的散热作用，尤其是，电力传输部件设置于围护结构实体内部时，散热效果也非常明显。另外，周向均布搭载的方式，还有利于围护结构整体的换热均匀和自身温度场相对均匀，如上第三点所述，在冬季时，更有利于围护保持较好的稳定性和安全性。

以上实施例中以风力发电机组的塔筒为例进行说明，可知，电力输运载体中的围护结构还可以有多种，如电视塔的建筑外墙，或者，水面运载工具或水下运载工具的壳体，或者航空运载工具的壳体。水面运载工具如船舶，水下运载工具如潜艇等，航空运载工具如飞机。对于水面运载工具或水下运载工具，壳体外为海水或河水，借助壳体向外界的海水或河水传递热量，这时壳体和及其外部的海水或河水就成为电力传输部件的热容量无穷大热沉。对于航空运载工具而言，在海拔8000-10000米高空，飞机壳体外的大气温度在零下50度左右，可借助壳体以及壳体外的低温大气作为电力传输部件的热量输运的热沉。原理与上述塔筒实施例一致，不再赘述。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (22)

1.一种电力输运载体，其特征在于，包括围护结构和搭载于所述围护结构的电力传输部件，所述电力传输部件位于所述围护结构的实体内部，并与所述围护结构形成直接或间接的面接触；

所述围护结构的内壁设有导体槽(102)，所述电力传输部件敷设于所述导体槽(102)内，或所述围护结构的壁体开设有一个或多个通孔，所述电力传输部件插入于所述通孔内；

所述电力传输部件与所述导体槽(102)或所述通孔的间隙(102’)中填充有由浸渍液体固化后形成的固化层，所述固化层和所述导体槽(102)构成导热桥(300)。

2.如权利要求1所述的电力输运载体，其特征在于，所述电力传输部件的导体(200a)敷设于所述导体槽(102)或所述通孔内，所述导体(200a)与所述导体槽(102)或所述通孔的间隙(102’)中填充有由浸渍液体固化后形成的固化层，所述固化层为所述电力传输部件的绝缘层(200b)。

3.如权利要求2所述的电力输运载体，其特征在于，所述绝缘层(200b)由超声波辅助液体浸渍成型工艺形成。

4.如权利要求2所述的电力输运载体，其特征在于，所述导体(200a)包裹或缠绕有连续性纤维或者断续性纤维，以使形成的所述绝缘层(200b)含有所述连续性纤维或者续断性纤维。

5.如权利要求2所述的电力输运载体，其特征在于，所述导体槽(102)的槽口位置设有堵住所述槽口的槽楔(103)。

6.如权利要求1所述的电力输运载体，其特征在于，所述围护结构的内壁设有凸出的导热肋(101)，相邻所述导热肋(101)之间形成所述导体槽(102)。

7.如权利要求6所述的电力输运载体，其特征在于，所述导热肋(101)沿长度方向设有若干缺口，所述电力传输部件在所述缺口位置形成有柔性抗拉伸段。

8.如权利要求1-7任一项所述的电力输运载体，其特征在于，还包括增强材料层(104)，所述增强材料层(104)覆盖所述导体槽(102)的槽口，浸渍液体浸渍所述增强材料层(104)形成防护隔热层。

9.如权利要求1-7任一项所述的电力输运载体，其特征在于，所述电力传输部件在所述围护结构的周向等间隔搭载，或者，所述电力传输部件仅搭载于所述围护结构的背阴面。

10.如权利要求1-7任一项所述的电力输运载体，其特征在于，所述电力传输部件的导体(200a)为空心导体，其具有若干沿其长度方向延伸的通孔(200a’)。

11.如权利要求1-7任一项所述的电力输运载体，其特征在于，所述围护结构整体采用金属材料或者非金属材料，或者下段采用非金属材料且上段采用金属材料制成。

12.如权利要求1-7任一项所述的电力输运载体，其特征在于，所述围护结构包括风力发电机组的塔筒或电视塔的建筑外墙，或者，水面运载工具或水下运载工具的壳体，或者航空运载工具的壳体。

13.如权利要求1-7任一项所述的电力输运载体，其特征在于，所述电力传输部件是电力传输电缆(200)，所述电力传输电缆(200)包括若干分段，相邻所述分段在周向上相互错离。

14.如权利要求13所述的电力输运载体，其特征在于，相邻所述分段之间的过渡段，为倾斜设置的弯折段(201’)，相邻所述弯折段(201’)的弯折方向相反。

15.一种围护结构，其特征在于，所述围护结构的内壁上设置有用于搭载电力传输部件并将所述电力传输部件产生的热量传导至所述围护结构的导热桥(300)，所述导热桥(300)使得所述电力传输部件与所述围护结构的内壁形成直接或间接的面接触，所述围护结构作为所述电力传输部件的热沉；

所述导热桥(300)包括凸出于所述围护结构的内壁表面的导热肋(101)，相邻所述导热肋(101)之间形成搭载所述电力传输部件的导体槽(102)；

所述电力传输部件敷设于所述导体槽(102)内，所述电力传输部件与所述导体槽(102)之间的间隙中填充有由浸渍液体固化后形成的固化层，所述固化层和所述导体槽(102)构成导热桥(300)。

16.如权利要求15所述的围护结构，其特征在于，所述导热桥(300)通过机械固定方式固定于所述围护结构的内壁，或者预先成型于所述围护结构的内壁。

17.如权利要求15所述的围护结构，其特征在于，所述电力传输部件包括电力传输电缆(200)，

所述导热桥(300)具有与所述围护结构的内壁连接的连接面，以及用于搭载所述电力传输电缆(200)的导热弧面；

或者，所述导热桥(300)包括从所述围护结构的内壁延伸出的弧形导热凹部。

18.根据权利要求15-17任一项所述的围护结构，其特征在于，所述围护结构整体采用金属材料或者非金属材料，或者下段采用非金属材料且上段采用金属材料。

19.一种电力输运载体的加工工艺，电力输运载体包括围护结构和搭载于所述围护结构的电力传输部件，其特征在于，包括如下步骤：

在围护结构的内壁加工出导体槽(102)；

将电力传输电缆(200)或其导体(200a)敷设于所述导体槽(102)内；

向所述导体槽(102)内注入浸渍液体；

浸渍液体固化形成固化层，使得电力传输电缆(200)或所述导体(200a)与所述围护结构内壁面接触。

20.如权利要求19所述的加工工艺，其特征在于，

在所述导体槽(102)外敷设真空袋，以建立导体槽(102)的真空环境，通过真空抽吸向电力传输电缆(200)与导体槽(102)之间的间隙(102’)，或导体(200a)与导体槽(102)之间的间隙(102’)注入浸渍液体。

21.如权利要求20所述的加工工艺，其特征在于，

在所述导体槽(102)外覆盖增强材料层(104)，所述真空袋覆盖在所述增强材料层(104)外，浸渍液体注入所述增强材料层(104)中，固化后形成防护隔热层。

22.根据权利要求19-21任一项所述的加工工艺，其特征在于，固化时，采用微波加热设备、射频加热设备、远红外加热设备、电加热设备中的至少一个固化所述浸渍液体。