CN103620873B - 最优成形的母线连接器 - Google Patents

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Abstract

本文提出了电力连接器（14）和开关装置组件（12）。电力连接器（114）被公开以用于将断路器（10）电联接到导电汇流条。该连接器包括用于电连接到断路器的叉形头部（116），以及电连接到汇流条的底部（118）。轭部（120）延伸在底部和叉形头部之间并将底部连接到叉形头部。轭部具有横向横截面（136），该横向横截面（136）具有大于宽度（W1）的长度（L1）。横向横截面的长度和/或宽度在该横向横截面的相应的端部之间变化（L1’、W1’）。

Description

最优成形的母线连接器
技术领域
本公开一般涉及电力分配装置和系统，且更特别地涉及用于将断路器连接到电力汇流条的母线连接器(bus connector)。
背景
断路器最普遍地用于保护电子设备免于过载和短路事件。承载数千安培的电流的大型断路器常常安装到也被称为“开关板”的金属封闭的开关装置组件中。开关装置具有被称为汇流条(或“汇流排”)的大量的电导体，该汇流条(或“汇流排”)将来自例如公共电力站的电源的电流穿过断路器输送到被断路器保护的负载。称重可为数百磅的这些大型断路器通常被吊装到开关装置中并通过将断路器安装到抽出式托架(drawout cradle)中来装架。人工控制机构或远程操作机构插入到托架中以转动曲柄，该曲柄将断路器装架到开关装置中并完成由断路器保护的电路。
在这些大型断路器的面向开关装置柜的内后部的背部上是例如汇流条的连接构件，该连接构件带有像在火车轨道上的导轨一样突出的枢轴部(也称为“集群支架(clustersupport)”)。将多个“集群”安装到这些枢轴部上，该“集群”是具有板状指部的相对层叠部的电连接器。这些指部跨在枢轴部上并允许集群将它们的位置调整到接合汇流条连接器，例如固定的刺终端(“多个刺”)或可转动接头安装件(TJM)连接器，其在盲装架连接(blindrack-in connection)期间放置在开关装置柜的内部。这些指部由弹簧元件偏置以停留在枢轴部上使得集群“卡合”到枢轴部上。重要的是这些集群保持固定在枢轴部上，由于当断路器被装架到开关装置中时或在开关装置的操作期间，如果该集群变松或脱落，可发生从电相位到地面的交叉相位连接或短路。
开关装置组件通常包括放置抽出式断路器托架的柜以用于接收和支撑断路器。抽出式托架简化了断路器的安装并简化了从现场维修连接件拆卸断路器，允许易于安装、移除及维修。断路器后成型件(backmold)在柜的远端处，该后成型件经常由例如酚醛树脂的刚性热固性材料制成并且用作安装接口。例如，后成型件附接到断路器托架并提供安装表面以用于电流互感器、计量互感器及电力连接器(power connector)(例如，多个刺或多个TJM)。电力连接器通常设计成接合断路器集群、现场维修连接件及电流互感器及计量互感器。
当代TJM电力连接器是具有矩形底部的实心金属结构，矩形底部通过中间轭部(yoke)附接到两插脚叉状头部，该电力连接器的所有由热挤压金属加工工艺整体地形成。将连接器的底部连接到头部的轭部具有实心方形横截面且操作以将来自汇流条的电流输送到一个或多个断路器集群。目前的TJM连接器没有被设计成在操作时提供最优的电流密度分布(例如，每横截面的单位面积上的电流)。目前的TJM连接器的设计对于减轻由相邻的电流承载结构导致的邻近效应也是失败的。此外，现存的TJM连接器没有被设计成减少集肤效应或最大化热对流冷却。
概述
通过基于多物理的分析工具的使用，本公开的方面涉及电力连接器设计，该设计考虑到邻近效应、集肤效应、电流密度分布及热对流理论。与改进的金属铸造工艺相结合的这种分析方式允许就生热(例如，通过焦耳加热)、热耗散(例如通过传导、对流及辐射)、机械能、材料及重量而言更优化的连接件几何形状的实现。在一些实施方式中，在此公开的各种设计可适用于可转动接头安装件(JTM)连接器。
本公开的实施方式的优点包括制造每个母线连接器所需的减少量的材料，而没有减少电流承载量或母线连接器的结构整体性。在材料上的显著的减少以及增加的对流传热及减少的邻近效应和集肤效应通过优化轭部的横截面几何形状及在一些实施方式中通过从轭部的中心移除材料来实现。获得了这些优点同时保持了连接器的结构整体性，包括承受在产品安装及高电流电中断期间出现的力所需要的强度。
根据本发明的一些方面，提出了电力连接器以用于将断路器连接到导电汇流条。电力连接器包括被配置成电连接到断路器的叉形头部及被配置成电连接到汇流条的底部。轭部延伸在底部和叉形头部之间并将底部电连接到叉形头部。轭部具有带有大于宽度的长度的横向横截面。该长度或宽度，或两者均在横向横截面的相应的端部(respective end)之间变化。
根据本公开的其他方面，提出了电力连接器以用于将断路器电联接到开关装置组件的导电电力汇流条。在非限制性的例子中，电力连接器可为TJM连接器类型。该电力连接器包括具有两个或更多个插脚的叉形头部，插脚中的每一个被配置成将从断路器突出的一个或多个断路器集群接收在其上且电连接到该一个或多个断路器集群。电力连接器也包括被配置成安装到开关装置组件并且电连接到汇流条的底部。轭部延伸在底部和叉形头部之间并与底部和叉形头部整体地形成。轭部具有伸长的几何形状的横向横截面-即，其长度大于其宽度。由于横截面大体上垂直于电力连接器的中心定位的长轴(major axis)，所以横截面是横向的。该长度和宽度从中心朝着横向横截面的相应的端部减小。
根据本公开的另外的方面，开关装置组件作用为用于将断路器电联接到导电电力汇流条。开关装置组件包括壳体、后成型件及电连接器。壳体被设计成将断路器接收在其中。后成型件可操作地附接在壳体的远端处。电连接器包括具有叉形头部、底部和轭部的金属单体。叉形头部电连接到断路器。底部安装到后成型件并且电连接到汇流条。延伸在底部和叉形头部之间的轭部具有带有长度和宽度的横向横截面。横向横截面大体上垂直于电连接器的长轴。横截面的长度和宽度在横向横截面的相应的端部之间变化。
前文的概述不意在表示本公开的每种实施方式或每个方面。更确切地，前文的概述仅仅提供了本文中包括的新颖性特征和方面中的一些的例证。当结合附图和所附权利要求考虑时，从以下用于实现本发明的实施方式的和最好形式的详细描述，以上特征和优点及本公开的其他特征和优点将是容易明显的。
附图简述
图1是根据本公开的方面的将代表性的断路器组件电联接到代表性的开关装置组件的透视图图示。
图2A是根据本公开的方面的示例性十字形电力连接器的透视图图示。
图2B是图2A的示例性电力连接器的可选择的透视图图示。
图2C是图2A的示例性电力连接器的平面视图图示。
图2D是图2A的示例性电力连接器的端部视图图示，其沿图2C中的线A-A以部分横截面截取。
图3A是根据本公开的方面的另一种示例性十字形电力连接器的透视图图示。
图3B是图3A的示例性电力连接器的可选择的透视图图示。
图4A是根据本公开的方面的又另一种示例性十字形电力连接器的透视图图示。
图4B是图4A的示例性电力连接器的可选择的透视图图示。
图5A是根据本公开的方面的示例性六角形电力连接器的透视图图示。
图5B是图5A的示例性电力连接器的可选择的透视图图示。
图5C是图5A的示例性电力连接器的平面视图图示。
图5D是图5A的示例性电力连接器的端部视图图示，其沿图5C中的线B-B以部分横截面截取。
图6A是根据本公开的方面的另一种示例性六角形电力连接器的透视图图示。
图6B是图6A的示例性电力连接器的可选择的透视图图示。
图7A是根据本公开的方面的示例性的通气的菱形电力连接器的透视图图示。
图7B是图7A的示例性电力连接器的可选择的透视图图示。
图7C是图7A的示例性电力连接器的平面视图图示。
图7D是图7A的示例性电力连接器的端部视图图示，其沿图7C中的线C-C以部分横截面截取。
图8A是根据本公开的方面的另一种示例性的通气的菱形电力连接器的透视图图示。
图8B是图8A的示例性电力连接器的可选择的透视图图示。
尽管本公开易于各种修改及可选择的形式，具体的实施方式通过在附图中的例子已经被示出并将在此更详细地描述。然而应理解，本公开不意在限于所公开的具体形式。更确切地，本公开覆盖属于在如由所附权利要求界定的本发明的精神和范围内的所有修改、等效物及可选择方案。
详细描述
现在参考附图，其中相同的参考数字表示遍及多个视图的相同部件，图1是示意性地以10图示的代表性断路器组件的透视图图示。断路器组件10可为“抽出型”的断路器。在一些非限制性的例子中，合适的断路器组件10可基于例如在Thomas J.Krom等人的美国专利号5,036,427或Bernard C.Rickmann的美国专利号4,531,174中公开的示例性的抽出型断路器。就这一点而言，断路器组件10可常规地安装以用于移动到一般以在图1中的12表示的代表性开关装置组件中和从该开关装置组件出来，用于连接到导电电力汇流条。用于将抽出型断路器装架到开关装置单元的代表性的装架装置例如在David L.Swindler等人的美国专利号5,477,017中被公开。开关装置组件12可包括常规柜(这里也被称为“外壳”或“壳体”)，该常规柜一般在附图中由刚性后成型件(以30示意性地图示)及可转动接头联接件(以32示意性地图示)来表示，可转动接头联接件可电连接到电力汇流条(在提供的视图中不可见)。关于开关装置组件的另外的信息可在Jacob B.Spiegel等人的美国专利号6,242,702中找到。尽管所图示的实施方式显示为开关板设备，应理解，本公开的方面可以以包括而不限于电机控制器及其他负载控制器的其他类型的电气设备来实现。
在图示的实施方式中，断路器组件10通过一个或多个导电电力连接器14电联接到开关装置组件12，该导电电力连接器14可为可转动接头安装件(TJM)连接器类型，如下面更详细地解释的。虽然在图1中仅示出了一个电力连接器14，应容易地理解，开关装置组件12将通常包括多个相似地定向的电力连接器14。当合适地连接时，断路器10可操作以将电力从例如标准公共电源的主电源分配到负载。断路器组件10包括例如具有向后面向的壁19的壳体18。三个大体上相同的集群支架20A-20C固定到断路器壳体18的向后面向的壁19。一对侧向隔开的、铲形枢轴部22A-22F与图1中示例的每个集群支架20A-20C整体地形成。枢轴部22A-22F是一般正交地从断路器壳体18的向后面向的壁19突出的竖直地伸长的导轨。应理解，附图不一定按比例且仅仅用于描述性的目的被提供；因此，这里出现的单个和相关的尺寸和定向不被认为是限制性的。所以，断路器10可包括具有相似于或不同于在附图中示出结构的结构的多于或少于三个的集群支架20A-20C。
在图1中，断路器10通过自锁定的“集群型”断路器连接器24A-24C的一个或多个柱16A-16F(图1中是两个)电联接到每个电力连接器14。每个柱16A-16F包括竖直地一个堆积在另一个顶部上的三个大体上相同的断路器集群24A-24C(即，在图示的实施方式中合计18个断路器连接器)。每个断路器集群24A-24C具有在图1中一般表示为26的第一(“断路器侧”)端部部分、一般表示为28的相对第二(“母线侧”)端部部分。第一端部部分26被设计成附接到(例如，放在且跨在)集群支架20A-20C的铲形枢轴部22A-22F中的一个。对比而言，第二端部部分28被设计成与电力连接器14中的一个进行电匹配(例如，过盈配合并夹到臂15上)。每个断路器集群24A-24C包括罩36A-36C及指部集群34A-34C。指部集群34A-34C一般包括一对导电性的、伸长的板(也被称为“指部”)的相对层叠部。罩36A-36C一般充当功能性的套筒或护板，一般围绕对应的集群34A-34C的外部周边连续地延伸以因此可操作地将指部保持在它们的层叠部中。虽然示出了与六个断路器集群24A-24C接口，但是电力连接器14可被配置成与少于或多于六个断路器集群24A-24C相匹配，其中每一个在设计上可相似或不同于在附图中示出的断路器集群。例如，电力连接器14可被配置成与于2011年1月25日提交的由Timothy R.Faber等人的共同拥有的、同时待审的美国专利申请号为13/013,275中存在的一个或多个断路器集群的设计相匹配。
图2A-2D图示了根据本公开的方面的一般以114表示的示例性电力连接器。根据该图示的实施方式，电力连接器114包括三个主要的部分：叉形头部116、底部118及轭部120。一般来说，轭部120延伸在底部118和叉形头部116之间并将底部118电连接到叉形头部116。在图示的实施方式中，例如，轭部120起始于底部118的表面并从该表面突出，底部118的该表面与接触后成型件30的表面相对；轭部120终止于叉形头部116的腹板126并连接到该腹板126。头部116、底部118及轭部120可整体地形成为单件整块结构。与常规惯例相比较，在本公开的一些方面中优选地是电力连接器114通过铸造或模制来形成。在这种情况下，这里公开的电力连接器可呈现另外的特征和复杂的3维设计，另外，其通过用于制造现有技术的电力连接器的常规挤压工艺来制造将是不现实的或甚至是不可能的。在一些实施方式中，所期望的是电力连接器114由例如铜或铝的高导电性材料来制造。
一般来说，叉形头部116被配置成将电力连接器114电连接到例如图1中的断路器组件10的电子部件。例如，在图2A-2C中图示的叉形头部116包括大体上平的、钝端的通过中间腹板126连接的两个插脚(也被称为“叉齿(tine)”或“臂”)122及124。互连的插脚122、124及腹板126共同地界定了大体上对称的U形平面轮廓，如在图2C中最好地可见的。第一插脚和第二插脚122、124分别具有第一厚度和第二厚度T1、T2，而腹板126具有第三厚度T3。根据本公开的一些方面，腹板126及两个插脚122、124具有大体上一致的厚度，即第一厚度、第二厚度和第三厚度T1-T3大约彼此相等。
每个插脚122、124可被设计成将一个或多个断路器集群接收在其上并从而可操作地连接到该一个或多个断路器集群，断路器集群例如图1中的集群型断路器连接器24A-24C。通过非限制性的例子，当断路器组件10例如由抽出式装架装到开关装置组件12中时，一个或多个断路器集群24A-24C的指部34A-34C按压在对应的插脚122、124上并跨在对应的插脚122、124上。以这种方式，过盈配合产生在集群24A-24C和电力连接器114的叉形头部116之间。这允许电流通过断路器集群24A-24C在断路器10和电力连接器114之间经过。应认识到，一般头部116或具体的每个插脚122、124的大小和形状可变化，例如，取决于电力连接器114的有意图的应用。
一般来说，底部118被配置成将电力连接器114安装到安装表面例如图1中的开关装置组件12的互补部分，并且可操作地将电力连接器114联接到电路，其可经由图1中的可转动接头联接件32到汇流条。在图示的实施方式中，例如，底部118是大体上对称的并分层的，其中带轮廓的平台128大体正交地从一般矩形层130突出，如在图2B中最好地可见的。在一些实施方式中，底部118可被说成具有“裂口底部”配置，该“裂口底部”配置具有楔形的(或不规则的)凸起平台128。应认识到，底部118的大小和形状可从附图中所示的发生变化而不偏离本公开的范围和精神。平台128具有第一安装表面129，第一安装表面129大体上平行于层130的第二安装表面131且从该第二安装表面131隔开(例如，纵向地偏移)。第一安装表面129被配置成例如通过第一安装孔132(图2D)可操作地联接到汇流条，例如通过图1中的可转动接头联接件32。相对地，第二安装表面131被配置成例如通过第二安装孔134(图2D)附接到例如开关装置组件12的后成型件30的安装表面。
一般来说，轭部120将头部116电联接并机械联接到底部118。图2D示出了轭部120具有一般以136表示的横向横截面，该横向横截面具有伸长的几何形状，即，具有大于宽度W1的长度L1。通过说明性的且非限制性的方式，横截面136是横向的横截面因为其大体上垂直于电力连接器114的纵向中心线，该纵向中心线由在图2D中设置的十字准线(crosshair)的中心来表示。图2A-2D中的横向横截面136具有十字形状，该十字形状包括两个侧向地延伸的肋142及144，肋142及144中的每一个大体上垂直地从柱146的相应的相对侧部突出。纵向中心线可为电力连接器114的长轴(即，该轴具有在对跖点(antipodal point)之间的最长的距离)。可选择的孔洞140纵向地延伸穿过电力连接器114，该孔洞140从底部116，穿过轭部120，并从叉形头部118出来。不像一些常规的连接器，电力连接器114的轭部120可具有复杂的3维几何形状。在本公开的一些实施方式中，例如，轭部120的几何形状配置在笛卡尔坐标系的所有三个平面上改变。
与现有设计相比，在图2A-2D中的轭部120的横向横截面136的长度L1沿其宽度W1不是恒定的，并且横向横截面136的宽度W1沿其长度L1不是恒定的。例如，以L1’表示的长度比其箭头终点到达在图2D中的该尺寸的相应端部的L1短。同样地，例如，以W1’表示的宽度比以其箭头终点到达在图2D中的该尺寸的相应端部的W1表示的宽度W1短。根据图示的实施方式，当你从图2D中的纵向定向的中心线C1朝着横向横截面136的每个相应的横向端部(或侧部)移动时，长度L1减小到例如L1’。类似地，当你从图2D中的横向定向的中心线C2朝着横向横截面136的每个相应的纵向端部(或侧部)移动时，横向横截面136的宽度W1减小到例如W1’。从而，如这里图示的长度L1或宽度W1或两者均在横向横截面的它们相应的端部之间变化。另外，轭部120的横向横截面136的外部边缘(outer perimeter)包括多个圆形倒角138(在图示的实施方式中是八个)。
出现在图2A-2D中的实施方式的优点包括制成每个电力连接器114所需要的减少量的材料，同时保持所需的电流承载量(例如，60Hz下1600A-2000A)及结构整体性(例如，机械负荷和电负荷分别为1500kg和320ka)以用于其进行正常地操作。材料上显著的减少通过优化轭部120的横截面几何形状并通过孔洞140的加入来实现。获得了这些优点同时保持了电力连接器114的结构整体性，包括经受在产品安装及高电流电中断期间出现的力所需要的稳健性。
通过数学模型及分析工具的使用，设计了这些优化的几何形状同时考虑到邻近效应、集肤效应及热对流理论。被称为“集肤效应”的现象认为在导体的表面附近的电流密度大于在其核心处的电流密度。也就是说，集肤效应是交流电(AC)趋向于在导体内分布自身，其中电流密度在导体的表面附近最大，在更大的深度处减小。集肤效应导致导体的有效阻力在集肤深度更小的地方以更高频率增加，从而减小了导体的有效横截面。此外，在多相位系统中，相邻的连接器经受被称为“邻近效应”的另一种不希望的现象，其涉及流经一个相位的电流如何影响流经相邻相位的电流。在承载交变电流的导体中，如果电流流经一个或多个其他附近的导体，例如在相邻的TJM连接器内，在第一导体内的电流的分布由于在相邻的导体中的交变磁场而将被约束到更小的区域。所导致的电流拥挤被称为“邻近效应”。当与其常规的连接器对应件相比较时，这里存在的轭部120的设计显著地减少了集肤效应和邻近效应。在一些实施方式中，当电流流经其时，轭部120具有电流密度，该电流密度实质上比在相比较的常规设计中可得到的电流密度更均匀地遍及轭部120的横向横截面136而分布。
接下来转到图3A和3B，其中相同的参考数字表示来自其他附图的相同部件，呈现根据本公开的方面的一般以214表示的另一种示例性电力连接器。与在图2A-2D中体现的电力连接器114类似，电力连接器214包括三个主要的部分：叉形头部216、底部218及轭部220。在图3A和3B中图示的实施方式中，头部216、底部218及轭部220在结构上和功能上与图2A-2D中的头部116、底部118及轭部120相似。例如轭部220延伸在底部218和叉形头部216之间并且将底部218电连接并机械连接到叉形头部216。另外，头部216被配置成将电力连接器214电连接到例如图1中的断路器组件10的电子部件。作为相似性的另一个例子，底部218被配置成将电力连接器214安装到安装表面例如图1中的开关装置组件12的互补部分，并且可操作地将电力连接器214联接到电路，该电路可为电力汇流条的方式。在又另一个例子中，轭部220具有带有伸长的十字形形状的横向横截面，该伸长的十字形形状包括两个相互垂直的重叠的矩形部分。轭部220可相似于轭部120被优化以增加热耗散，减少集肤效应、邻近效应及连接器材料，同时保持所需的电流承载量和结构整体性。因此，为了有效并简明，将不再详细地描述这些部件。在图3A及3B的电力连接器214和出现在图2A-2D中的电力连接器114之间的主要的不同是连接器214的总体尺寸和总重量。特别地，电力连接器214具有比电力连接器114的高度H1更大的高度H2。因此，电力连接器214也具有更大的电负载承载力和机械负载承载力。
参考图4A和4B，其中相同的参考数字表示来自其他附图的相同部件，呈现根据本公开的方面的一般以314表示的另一种示例性电力连接器。与上面讨论的电力连接器114和214类似，电力连接器314包括三个主要的部分：叉形头部316、底部318及轭部320。在图4A和4B中图示的实施方式中，头部316、底部318及轭部320在结构上和功能上与图2A-2D中的头部116、底部118及轭部120相似。通过非限制性的例子，轭部320延伸在底部318和叉形头部316之间并将底部318电连接并机械连接到叉形头部316。另外，头部316被配置成将电力连接器314电连接到例如图1中的断路器组件10的电子部件。作为相似性的另一个例子，底部318被配置成将电力连接器314安装到安装表面，例如图1中的开关装置组件12的互补部分，并且可操作地将电力连接器314联接到电路，该电路可以为电力汇流条的方式。在又另一个例子中，轭部320具有带有伸长的十字形形状的横向横截面。轭部320可相似于轭部120被优化以增加热耗散，减少集肤效应、邻近效应及连接器材料，同时保持所需的电流承载量和结构整体性。因此，为了简洁并简明，将不再详细地描述这些部件。
在图4A及4B的电力连接器314和电力连接器114及214之间的一个不同是连接器214的总体尺寸和总重量。特别地，电力连接器214具有比电力连接器114的高度H1及电力连接器214的高度H2高的高度H3。在一些实施方式中，高度H1是大约2英寸(5.1cm)，高度H2是大约3英寸(7.6cm)，而高度H3是5英寸(12.7cm)。因此，电力连接器314也具有比电力连接器114及214大的电负载承载力和机械负载承载力。另外，轭部320的十字形横向横截面包括四个侧向地延伸的肋，该肋中的两个(在图4A中以342和344表示)在提供的视图中是可见的。第一对肋342、344大体上垂直地从柱346的第一侧部突出，而第二对(不可见)大体上垂直地从柱346的第二侧部突出，该第二侧部在第一侧部的相反处。另外，电力连接器314包括从第二圆形孔洞348竖直地隔开的第一圆形孔洞340，该两个圆形孔洞340、348纵向地延伸穿过电力连接器314，从底部316，穿过轭部320，并从叉形头部318出来。
图5A-5D图示了根据本公开的方面的一般以414表示的不同的示例性电力连接器。类似于电力连接器114、214和314，电力连接器414包括三个主要的部分：叉形头部416、底部418及轭部420。在图示的实施方式中，轭部420起始于底部418的表面并从该表面突出，底部418的该表面与接触后成型件30的表面相对；轭部420终止于叉形头部416的腹板并连接到该腹板。出现在图5A-5D中的实施方式的头部416及底部418在结构上和功能上与图2A-2D中的头部116及底部118相似。因此，除了另外明确地指出之外，电力连接器414可包括以上或以下讨论的特征和选项中的任一个。因此，下面仅更详细地揭露可能的关键区别点。
图5D示出了轭部420具有一般以436表示的横向横截面，该横向横截面带有伸长的六角形形状，该伸长的六角形形状包括六个大体上平的侧部。横向横截面436大体上垂直于电力连接器414的纵向中心线，该纵向中心线由在图5D中设置的十字准线的中心来表示。可选择的椭圆形孔洞440纵向地延伸穿过电力连接器414，从底部418，穿过轭部420，并从叉形头部416出来。不像一些常规的连接器，电力连接器414的轭部420可具有复杂的3维几何形状。在本公开的一些实施方式中，例如，轭部420的几何形状配置在笛卡尔坐标系的所有三个平面上改变。
与现有设计相比，在图5A-5D中的轭部420的横向横截面436的长度L2沿其宽度W2不是恒定的，并且横向横截面436的宽度W2沿其长度L2不是恒定的。根据图示的实施方式，当你从图5D中的纵向地定向的中心线C3朝着横向横截面436的每个相应的横向端部(或侧部)移动时，长度L2减小到例如L2’。相似地，当你从图5D中的横向地定向的中心线C4朝着横向横截面436的每个纵向端部(或侧部)移动时，横向横截面436的宽度W2减小到例如W2’。从而，如这里图示的长度L2或宽度W2或两者均在横向横截面的它们相应的端部之间变化。
如在图5D中出现的横截面图示中可见，横向横截面436的外部边缘具有多个侧部442-445，当你从每条中心线C3、C4朝着横向横截面436的相应的端部移动时，该侧部442-445中的每一个逐渐变小。另外，轭部420的横向横截面436的外部边缘包括多个圆形倒角438(在图示的实施方式中是六个)。类似于在其他附图中出现的实施方式，图5A-5D的轭部420被优化以增加热耗散，减少集肤效应、邻近效应及连接器材料，同时保持所需的电流承载量和结构整体性。
参考图6A和6B，其中相同的参考数字表示来自其他附图的相同部件，呈现根据本公开的方面的一般以514表示的另一种示例性电力连接器。相似于上面讨论的各种电力连接器实施方式，电力连接器514包括三个主要的部分：叉形头部516、底部518及轭部520。在图6A和6B图示的实施方式中，头部516、底部518及轭部520在结构上和功能上相似于图5A-5D中的头部416、底部418及轭部420。通过非限制性的例子，轭部520延伸在底部518和头部516之间并将底部518电连接并机械连接到头部516。另外，叉形头部516被配置成将电力连接器514电连接到例如图1中的断路器组件10的电子部件。作为相似性的另一个例子，底部518被配置成将电力连接器514安装到安装表面例如图1中的开关装置组件12的互补部分，并且可操作地将电力连接器514联接到电路，该电路可为电力汇流条的方式。在又另一个例子中，轭部520具有带有伸长的六角形形状的横向横截面，该伸长的六角形形状包括六个大体上平的侧部。轭部520可相似于轭部420被配置并另外被优化以增加热耗散，减少集肤效应、邻近效应及连接器材料，同时保持所需的电流承载量和结构整体性。因此，为了简洁并简明，将不再详细地描述这些部件。
在图6A及6B中的电力连接器514和电力连接器414之间的主要的不同是连接器514的总体尺寸和总重量。特别地，电力连接器514具有比电力连接器414的高度H4高的高度H5。在一些实施方式中，高度H4是大约2英寸(5.1cm)，而高度H5是大约3英寸(7.6cm)。因此，电力连接器514也具有比电力连接器414大的电负载承载力和机械负载承载力。
然后转到图7A-7D，呈现根据本公开的另外的方面的一般以614表示的另外的示例性电力连接器。相似于前面提到的电力连接器114、214、314、414及514，电力连接器614包括三个主要的部分：叉形头部616、底部618及轭部620。在图示的实施方式中，轭部620起始于底部618的表面并从该表面突出，底部618的该表面是与接触后成型件30的表面相对的表面；轭部620终止于叉形头部616的腹板并连接到该腹板。出现在图7A-7D中的实施方式的头部616及底部618在结构上和功能上相似于图2A-2D中的头部116及底部118。因此，除了另外明确地指出之外，电力连接器614可包括以上或以下讨论的特征和选项中的任一个。因此，在下文仅详细地描述关键区别点。
在图7D中示出的电力连接器614的轭部620具有一般以636表示的横向横截面，该横向横截面具有菱形(这里也被称为“通气的菱形”)形状。横向横截面636大体上垂直于电力连接器614的纵向中心线，该纵向中心线由在图7D中设置的十字准线的中心来表示。与以上和以下讨论的实施方式相比，伸长的横向横截面636的长轴(即，该轴具有在对跖点之间的最长的距离)大体上平行于底部618的长轴。另一个区别点是轭部618的伸长的横向横截面包括三个不同的横截面区域642-644。这些不同的横向横截面区域642-644产生，至少部分地因为轭部620界定了一个或多个通气槽，且在一些实施方式中是至少两个通气槽646及648，这些通气槽中的每一个横向地延伸穿过轭部620。在非限制性的例子中，在图7D中示出的第一横截面区域和第三横截面区域642及644具有共同的三角形形状，且每个定位在具有六角形形状的第二横截面区域643的对应的相对侧上。这些通气槽646、648提供超过本文公开的其他实施方式的增加的对流热耗散，而不危及结构整体性。
与现有设计相比，在图7A-7D中的轭部620的横向横截面636的长度L3沿其宽度W3不是恒定的，并且横向横截面636的宽度W3沿其长度L3不是恒定的。根据图示的实施方式，当你从图7D中的纵向定向的中心线C5朝着横向横截面636的每个横向端部(或侧部)移动时，长度L3减小到例如L3’。相似地，当你从图7D中的横向定向的中心线C6朝着横向横截面636的每个纵向端部(或侧部)移动时，横向横截面636的宽度W3减小到例如W3’。从而，如这里图示的长度L3或宽度W3或两者均在横向横截面的它们相应的端部之间变化。
可选择的椭圆形孔洞640纵向地延伸穿过电力连接器614，从底部618，穿过轭部620并从叉形头部616出来。不像一些常规的连接器，电力连接器614的轭部620可具有复杂的3维几何形状。在本公开的一些实施方式中，例如，轭部620的几何形状配置在笛卡尔坐标系的所有三个平面上改变。类似于在其他附图中出现的实施方式，图7A-7D中的轭部620被优化以增加热耗散，减少集肤效应、邻近效应及连接器材料，同时保持所需的电流承载量和结构整体性。
参考图8A和8B，其中相同的参考数字表示来自其他附图的相同部件，呈现根据本公开的方面的一般以714表示的另一种示例性电力连接器。相似于上面讨论的各种电力连接器实施方式，电力连接器714包括三个主要的部分：叉形头部716、底部718及轭部720。在图8A和8B中图示的实施方式中，头部716、底部718及轭部720在结构上和功能上相似于图7A-7D中的头部616、底部618及轭部620。通过非限制性的例子，轭部720延伸在底部718和头部716之间并且将底部718电连接并机械连接到头部716。另外，叉形头部716被配置成将电力连接器714电连接到例如图1中的断路器组件10的电子部件。作为相似性的另一个例子，底部718被配置成将电力连接器714安装到安装表面例如图1中的开关装置组件12的互补部分，并且可操作地将电力连接器714联接到电路，该电路可以为电力汇流条的方式。在又另一个例子中，轭部720具有伸长的横向横截面，该横向横截面具有菱形或“通气的菱形”形状，其包括四个大体上平的边缘侧部及一对大体上平行的通气槽(仅其中的一个在附图中部分地可见并在图8B中以746表示)。轭部720可相似于轭部620被配置并另外被优化以增加热耗散，减少集肤效应、邻近效应及连接器材料，同时保持所需的电流承载量和结构整体性。因此，为了简洁并简明，将不再详细地描述这些部件。
在图8A及8B中的电力连接器714和电力连接器614之间的主要的不同是电力连接器714的总体尺寸和总重量。特别地，电力连接器714具有比电力连接器614的高度H6高的高度H7。在一些实施方式中，高度H6是大约2英寸(5.1cm)，而高度H7是大约3英寸(7.6cm)。因此，电力连接器714也具有比电力连接器614大的电负载承载力和机械负载承载力。
尽管本公开的具体方面、实施方式及应用已经被图示并描述，但是应理解本公开不限于本文公开的精确构造及组成，并且其各种修改、变换及变化可从前面的描述变得明显而不偏离如在所附权利要求中所界定的本发明的精神和范围。最后，以上讨论的所有专利和非专利文献通过引用并入本文。

Claims (18)

1.一种用于将断路器连接到导电汇流条的电力连接器，所述电力连接器包括：
叉形头部，其被配置成电连接到所述断路器；
底部，其被配置成电连接到所述汇流条；以及
轭部，其延伸在所述底部和所述叉形头部之间并将所述底部电连接到所述叉形头部，所述轭部具有横向横截面，所述横向横截面具有大于宽度的长度，其中所述长度和所述宽度两者在所述横向横截面的相应的端部之间变化，并且其中所述长度和所述宽度均从所述横向横截面的中心朝着相应的端部减小。
2.如权利要求1所述的电力连接器，其中所述轭部的所述横向横截面的中心具有第一宽度和第一长度，所述横向横截面的一个端部具有第二宽度，并且所述横向横截面的另一个端部具有第二长度，所述第一宽度大于所述第二宽度，并且所述第一长度大于所述第二长度。
3.如权利要求1所述的电力连接器，其中所述轭部的所述横向横截面的外部边缘包括多个倒角。
4.如权利要求1所述的电力连接器，其中所述横向横截面具有带有多个侧部的外部边缘，所述外部边缘的所述侧部中的相邻两个侧部之间的最大距离朝着所述横向横截面的相应的端部逐渐变小。
5.如权利要求1所述的电力连接器，其中所述底部、所述轭部及所述叉形头部共同地界定了延伸穿过其的孔洞。
6.如权利要求1所述的电力连接器，其中所述横向横截面具有十字形形状。
7.如权利要求1所述的电力连接器，其中所述横向横截面具有六角形形状。
8.如权利要求1所述的电力连接器，其中所述横向横截面具有菱形形状。
9.如权利要求1所述的电力连接器，其中所述横向横截面包括多个不同的横截面区域。
10.如权利要求1所述的电力连接器，其中所述轭部界定了横向地延伸穿过其的一个或多个通气槽。
11.如权利要求1所述的电力连接器，其中所述叉形头部包括两个或更多个插脚，所述插脚中的每一个被配置成将从所述断路器突出的一个或多个断路器集群接收在其上。
12.如权利要求1所述的电力连接器，其中所述叉形头部包括由腹板连接的两个或更多个插脚，所述腹板和所述两个或更多个插脚具有大体一致的厚度。
13.如权利要求1所述的电力连接器，其中所述底部包括大体平行于第二安装表面并从所述第二安装表面隔开的第一安装表面，所述第一安装表面被配置成附接到可转动接头联接件，所述可转动接头联接件连接到所述汇流条，且所述第二安装表面被配置成附接到开关装置组件的后成型件。
14.如权利要求1所述的电力连接器，其中所述底部、所述叉形头部及所述轭部整体地形成为金属单件结构。
15.如权利要求1所述的电力连接器，其中所述横向横截面大体上垂直于所述电力连接器的中心定位的长轴。
16.如权利要求1所述的电力连接器，其中所述长度和所述宽度共同地界定了所述横向横截面的外部边缘。
17.一种用于将断路器电联接到开关装置组件的导电汇流条的电力连接器，所述断路器具有从其突出的多个断路器集群，所述电力连接器包括：
叉形头部，所述叉形头部具有两个或更多个插脚，所述插脚中的每一个被配置成将所述断路器集群中的一个或多个接收在其上并电连接到所述断路器集群中的该一个或多个；
底部，所述底部被配置成安装到所述开关装置组件并且电连接到所述汇流条；以及
轭部，所述轭部延伸在所述底部和所述叉形头部之间并与所述底部和所述叉形头部整体地形成，所述轭部具有伸长的几何形状的横向横截面，所述伸长的几何形状具有大于宽度的长度，所述横向横截面大体上垂直于所述电力连接器的中心定位的长轴，所述长度和所述宽度从所述横向横截面的中心朝着相应的端部减小。
18.一种用于将断路器电联接到导电电力汇流条的开关装置组件，所述断路器具有从其突出的多个断路器集群，所述开关装置组件包括：
壳体，其被配置成将所述断路器接收在其中；
后成型件，其可操作地附接在所述壳体的远端处；以及
电连接器，其包括金属单体，所述金属单体具有被配置成电连接到所述断路器的叉形头部、被配置成安装到所述后成型件并且电连接到所述汇流条的底部，以及延伸在所述底部和所述叉形头部之间的轭部，所述轭部具有带长度和宽度的横向横截面，所述横向横截面大体上垂直于所述电连接器的长轴，所述长度和所述宽度在所述横向横截面的相应的端部之间变化。
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