CN104716536B - 具有带有可挠曲焊接卷曲的母线的电气设备 - Google Patents

具有带有可挠曲焊接卷曲的母线的电气设备 Download PDF

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Abstract

公开具有带有可挠曲焊接卷曲的母线的电气设备。根据本公开的原理的电气设备包括框架、具有导电元件和围绕导电元件的至少一部分设置的电绝缘罩的导体以及安装到框架的母线。母线包括母线本体和焊接卷曲。焊接卷曲具有从母线本体延伸出的基座，和在基座的与母线本体相对的一侧耦连到基座的叉形构件。叉形构件具有焊接部和卷曲部。焊接部与基座相交。卷曲部与焊接部相交并且具有接纳导体的卷曲构件。卷曲构件围绕导体永久变形以便对导体施加夹紧力。导电元件焊接到焊接部。

Description

具有带有可挠曲焊接卷曲的母线的电气设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年11月15日提交的61/904,630号美国临时申请的权益。上述申请的全部公开通过引用并入本文中。
技术领域
本公开总地涉及具有带有可挠曲(flexible)焊接卷曲(weld crimp)的母线(busbar)的电气设备。
背景技术
本节提供有关本公开的背景信息，其未必是现有技术。
电气设备通常具有带有焊接卷曲的母线，所述焊接卷曲用于机械地和电气地将母线耦连到导体，所述导体典型为绝缘电线。焊接卷曲的卷曲部接纳导体并变形，以便提供用于机械地将导体固定到母线的主要方法。典型地，卷曲部变形到绝缘被显著压缩的程度，使得卷曲部向导体施加夹紧力，该夹紧力足以抑制导体在轴向上(即沿导体的纵轴)相对于焊接卷曲的移动。电线可以以包括超声波焊接的任何期望的方式电气地耦连到焊接卷曲的焊接部。
在装配操作期间，导体和焊接卷曲之间的连接可受到各种力。取决于这些力被导向的方式，相对大的应力可能被置于电线和焊接卷曲的焊接部之间的焊接连接上。此外，在某些情况下将焊接卷曲与母线的、用于接触从母线接收电功率和/或将电功率传送到母线的电气部件的端子的部分物理地分离可能是有利的。
鉴于上述情况，本领域仍存在对具有带有可挠曲焊接卷曲的母线的改进的电气设备的需求。
发明内容
本节提供本公开的总体概述，并非对其全部范围或所有特征的全面公开。
根据本公开的原理的电气设备包括框架、具有导电元件和围绕导电元件的至少一部分设置的电绝缘罩的导体以及安装到框架的母线。母线包括母线本体和焊接卷曲。焊接卷曲具有从母线本体延伸出的基座(base)，和在基座的与母线本体相对的一侧耦连到基座的叉形构件(cross-member)。叉形构件具有焊接部和卷曲部。焊接部与基座相交。卷曲部与焊接部相交并且具有接纳导体的卷曲构件。卷曲构件围绕导体永久变形以便对导体施加夹紧力。导电元件焊接到焊接部。
在一个示例中，卷曲部配置为当非轴向力施加到导体时相对于焊接部挠曲，以消除导电元件和焊接部之间的焊接点(weld)中的应力。在另一个示例中，焊接部在第一相交点处与基座相交，卷曲部在第二相交点处与焊接部相交，并且焊接卷曲配置为当非轴向力施加到导体时在第一相交点和第二相交点中的至少一个中挠曲，以消除焊接点中的应力。在该示例的一个实现方案中，在第一和第二相交点处采用应力消除特征。在又一个示例中，叉形构件除通过基座到母线本体的连接以外与母线本体物理地分离，并且焊接部延伸超过基座的相对侧。在该示例的一个实现方案中，焊接卷曲通常为T形。
进一步的适用领域从本文所提供的描述中将显而易见。本概述中的描述和具体示例仅用于示例目的，并不意图限制本公开的范围。
附图说明
本文所描述的附图仅用于所选实施例而非所有可能实现方案的示例性目的，并且不意图限制本公开的范围。
图1为根据本公开的教导所构造的电气设备的一部分的剖视图；
图2为更详细地示出了母线的、图1的电气设备的一部分的透视图；
图3为更详细地示出了母线的焊接卷曲的、图2的经放大部分；
图4为示出了如耦连至导体并由于到焊接卷曲的力的施加而在第一方向上偏转的母线的焊接卷曲的、图1的电气设备的一部分的透视图；以及
图5为示出了如耦连至导体并由于到焊接卷曲的力的施加而在第二方向上偏转的母线的焊接卷曲的、图1的电气设备的一部分的俯视图。
贯穿附图的几个视图，相应的参考标号指示相应的部件。
具体实施方式
参考附图的图1，根据本公开的教导所构造的例示性电气设备概括地由参考标号10指示。在所提供的特定示例中，电气设备10为电池互连模块，但本领域普通技术人员将理解，本公开的教导可应用于其他类型的电气设备。电气设备可包括框架12、母线14和导体16。框架12可由合适的结构性的和电绝缘的材料形成，诸如ABS塑料。框架12可界定母线槽腔(pocket)20和导体端口22。母线槽腔20可配置为在其中接纳母线14。导体端口22可配置为接纳导体16，并可与母线槽腔20相交。各种电气部件的示例包括电线导体、熔断器、继电器和电容器。
导体16在其构造方面可以是常规的，并可包括诸如电线的导电元件30，以及可以围绕导电元件30设置的绝缘罩32。绝缘罩32的一部分可以被剥离、移除或以其他方式从导体16的一部分中排除，以形成导电元件30的、耦连至母线14的裸露部分。
另外参考图2，母线14可以包括本体部40和焊接卷曲44。本体部40可以以与母线槽腔20互补的方式被制定形状和尺寸，以一旦已装配电气设备10就抑制母线14相对于框架12的移动。
焊接卷曲44可以耦连至本体部40，并从本体部40延伸出。焊接卷曲44通常可以是T形，具有可以由连接构件50形成的基座，以及可以由焊接部52和卷曲部54形成的叉形构件。连接构件50可以从本体部40的侧面或边缘60延伸出。除叉形构件与本体部40之间通过连接构件50的间接连接以外，叉形构件可以与本体部40物理地分离。焊接部52可以设置于连接构件50和卷曲部54之间。焊接部52可以悬于连接构件50的两侧。为此，连接构件50和焊接部52之间的相交点可以位于接近从焊接部52的与卷曲部54相对的一端到卷曲部54中的弯曲61的、叉形构件的长度L1的中途。卷曲部54可以包括可通常为U形的卷曲构件62和从焊接部52轻微偏移的侧面64。卷曲构件62的尺寸制定为在其中接纳导体16，并且故此侧面64偏移以便定位导体16，使得导电元件30抵靠与焊接部52的、导电元件30要贴附的表面一致的面。在一个示例中，侧面64可以从焊接部52偏移，使得当卷曲构件62接纳导电元件30的绝缘部分时，导电元件30的裸露部分抵靠与焊接部52的、导电元件30要贴附的表面一致的面。在另一个示例中，焊接部52的、导电元件30要贴附的表面可以在位于接近卷曲部62的侧面64之间的中途处的面内。
参考图2及图3，在数个区域中采用了应力消除特征以减少在电气设备10的装配期间可能在母线14中生成的应力。应力消除特征可以包括例如弧形角(radii)(例如圆角)或倒角，并用于当母线14受到一定载荷时减少母线14的期望区域中的应力。例如，在基座的侧边与本体部40的相应边缘相交的位置处采用第一应力消除特征70。当焊接卷曲44受到将倾向于扭转本体部40周围的连接构件50的力时，该方式的配置减少基座与本体部40相交处的区域中的应力。在焊接卷曲44的侧边与连接构件50的侧边相交的位置处采用第二应力消除特征72。当焊接卷曲44受到将倾向于扭转基座周围的叉形构件的力时，该方式的配置减少叉形构件与基座相交处的区域中的应力。在叉形构件的与基座相交的一侧、在焊接部52与卷曲部54相交的位置处采用第三应力消除特征74。该方式的配置允许卷曲部54相对于焊接部52挠曲，以减少原本将在焊接部52和连接构件50的相交点处和/或在连接构件50和本体部40的相交点处出现的应力。如图4和图5所描绘的，当倾向于相对于本体部40弯曲或扭转焊接卷曲44的力施加到焊接卷曲44时，具有各应力消除特征的焊接卷曲44的配置致使焊接卷曲44对所产生的应力的抵抗力更强，而无论是否施加了力以使其作用在本体部40的面内或倾向于使焊接卷曲44的一部分自本体部40的面偏转。
返回图1和图2，将理解母线14可以由单片导电片(conductive sheet)材料形成，并且焊接卷曲44的卷曲部54可以弯曲和折叠，以达到期望的偏移程度并形成卷曲构件62。
导体16可以被接纳在焊接卷曲44中，使得导体16被接纳在卷曲构件62中并且导电元件30的裸露部分可以抵接焊接部52的表面。卷曲构件62可以永久变形以压缩绝缘罩32，并对导体16施加机械地将导体16固定到焊接卷曲44的夹紧力。导电元件30的裸露部分可以通过焊接点80机械地和电气地固定到焊接部52，焊接点80可通过任何合适的方法形成，包括超声波焊接。
返回图3，焊接卷曲44可以在当非轴向力施加到导体16时期望挠曲以消除焊接点80中的应力的位置中具有减少的横截面积。例如，焊接卷曲44可以在焊接部52与卷曲部54相交的位置82处具有第一横截面积，且在相交点的相对侧的叉形构件的剩余部分可以具有第二横截面积。例如，叉形构件可以在位置84和86处具有第二横截面积。第一横截面积可以小于第二横截面积，使得当在与本体部40驻留的面垂直的方向D1上对卷曲部54施予载荷的力施加到导体16时，如图4中所示卷曲部54相对于焊接部52挠曲以消除焊接点80中的应力。另外，可以选择第一横截面积和/或焊接卷曲44的材料，使得焊接卷曲44在位置82处的挠曲强度小于焊接点80的剥离强度。因此，焊接卷曲44可配置为当非轴向力施加到导体16时，在焊接点80剥离或破裂之前在位置82处挠曲。
焊接卷曲44可在基座或连接构件50处具有第三横截面积。第一和第三横截面积可以小于第二横截面积，使得当在朝向或远离本体部40的方向D2上对卷曲部54施予载荷的力施加到导体16时，如图5中所示卷曲部54相对于焊接部52挠曲并且整个叉形构件相对于基座挠曲，以消除焊接点80中的应力。此外，当在方向D2上对卷曲部54施予载荷的力施加到导体16时，基座可以在方向D3上相对于本体部40挠曲。此外，可以选择第三横截面积和/或焊接卷曲44的材料，使得焊接卷曲44在基座处的挠曲强度小于焊接点80的剥离强度。因此，焊接卷曲44可配置为当非轴向力施加到导体16时，在焊接点80剥离或破裂之前在基座处挠曲。此外，因为叉形构件悬于连接构件50的两侧，在方向D2和焊接点80中作用的力之间的力臂被最小化，其进一步消除焊接点80中的应力。
已出于示例和描述的目的提供了上述实施例的描述。它并不意图穷举或限制本公开。即使没有特别示出或描述，特定实施例的单独部件或特征通常不限制于该特定实施例，而是在适用情况下是可交换的并可用于选定实施例中。同样还可以以许多方式变化。这类变化不应被视为脱离本公开，并且所有这类修改意图包括在本公开的范围内。

Claims (19)

1.一种电气设备，包括：
框架；
导体，其具有导电元件和围绕所述导电元件的至少一部分设置的电绝缘罩；以及
安装到所述框架的母线，所述母线包括母线本体和焊接卷曲，所述焊接卷曲具有从所述母线本体延伸出的基座和在所述基座的与所述母线本体相对的一侧耦连到所述基座的叉形构件，所述叉形构件具有焊接部和卷曲部，所述焊接部与所述基座相交，所述卷曲部与所述焊接部相交并且具有接纳所述导体的卷曲构件，所述卷曲构件围绕所述导体永久变形以便对所述导体施加夹紧力，所述导电元件焊接到所述焊接部，其中所述卷曲部配置为当非轴向力施加到所述导体时相对于所述焊接部挠曲，以消除所述导电元件和所述焊接部之间的焊接点中的应力，其中所述焊接卷曲在所述焊接部和所述卷曲部之间的相交点处具有第一横截面积，并且所述焊接卷曲的剩余部分具有大于所述第一横截面积的第二横截面积。
2.根据权利要求1所述的电气设备，其中所述焊接卷曲在所述焊接部和所述卷曲部之间的相交点处的挠曲强度小于所述导电元件和所述焊接部之间的所述焊接点的剥离强度。
3.根据权利要求1或2所述的电气设备，其中所述基座具有小于所述第二横截面积的第三横截面积。
4.根据权利要求1或2所述的电气设备，其中所述母线包括在所述基座的侧边与所述母线本体的相应边缘相交的位置处的圆角。
5.根据权利要求1或2所述的电气设备，其中所述焊接卷曲包括在所述焊接部的侧边与所述基座的相应边缘相交的位置处的圆角。
6.根据权利要求1或2所述的电气设备，其中所述焊接卷曲包括在所述卷曲部的侧边与所述焊接部的相应边缘相交的位置处的圆角。
7.一种电气设备，包括：
框架；
导体，其具有导电元件和围绕所述导电元件的至少一部分设置的电绝缘罩；以及
安装到所述框架的母线，所述母线包括母线本体和焊接卷曲，所述焊接卷曲具有从所述母线本体延伸出的基座和在所述基座的与所述母线本体相对的一侧耦连到所述基座的叉形构件，所述叉形构件具有焊接部和卷曲部，所述焊接部在第一相交点处与所述基座相交，所述卷曲部在第二相交点处与所述焊接部相交，所述卷曲部具有接纳所述导体的卷曲构件，所述卷曲构件围绕所述导体永久变形以便对所述导体施加夹紧力，所述导电元件焊接到所述焊接部，其中所述焊接卷曲配置为当非轴向力施加到所述导体时在所述第一相交点和所述第二相交点中的至少一个中挠曲，以消除所述导电元件和所述焊接部之间的焊接点中的应力，所述焊接卷曲在所述第二相交点处具有第一横截面积，所述焊接卷曲的剩余部分具有第二横截面积，并且所述基座具有第三横截面积，其中所述第二横截面积大于至少所述第一横截面积。
8.根据权利要求7所述的电气设备，其中所述焊接卷曲配置为当在朝向或远离所述母线本体的方向上对所述卷曲部施予载荷的力施加到所述导体时，在所述第一相交点处挠曲。
9.根据权利要求7或8所述的电气设备，其中所述焊接卷曲配置为当在与所述母线本体驻留的面垂直的方向上对所述卷曲部施予载荷的力施加到所述导体时，在所述第二相交点处挠曲。
10.根据权利要求7或8所述的电气设备，其中所述第二横截面积大于所述第三横截面。
11.根据权利要求7或8所述的电气设备，其中所述卷曲构件通常为U形并且具有隔开的侧面，以接纳所述导电元件的围绕其设置所述绝缘罩的部分。
12.根据权利要求11所述的电气设备，其中所述卷曲构件的所述侧面从所述焊接部偏移，使得当所述卷曲构件接纳所述导电元件的绝缘部分时，所述导电元件的裸露部分抵靠与所述焊接部的、所述导电元件焊接到的表面一致的面。
13.根据权利要求12所述的电气设备，其中所述导电元件焊接到所述焊接部的、在位于接近所述卷曲构件的所述侧面之间的中途处的面内的表面。
14.一种电气设备，包括：
框架；
导体，其具有导电元件和围绕所述导电元件设置的电绝缘罩；以及
安装到所述框架的母线，所述母线包括母线本体和焊接卷曲，所述焊接卷曲具有从所述母线本体延伸出的基座和在所述基座的与所述母线本体相对的一侧耦连到所述基座的叉形构件，所述叉形构件除通过所述基座到所述母线本体的连接以外与所述母线本体物理地分离，所述叉形构件具有焊接部和卷曲部，所述焊接部与所述基座相交并延伸超过所述基座的相对侧，所述卷曲部耦连到所述焊接部的与所述基座相对的一端，所述卷曲部具有接纳所述导体的卷曲构件，所述卷曲构件围绕所述导体永久变形以便对所述导体施加夹紧力，所述导电元件焊接到所述焊接部。
15.根据权利要求14所述的电气设备，其中所述焊接卷曲在所述焊接部和所述卷曲部之间的相交点处具有第一横截面积，并且所述焊接卷曲的剩余部分具有大于所述第一横截面积的第二横截面积，并且所述基座具有小于所述第二横截面积的第三横截面积。
16.根据权利要求14或15所述的电气设备，其中所述基座和所述焊接部之间的相交点位于接近所述叉形构件的长度的中途。
17.根据权利要求14或15所述的电气设备，其中所述焊接卷曲通常为T形。
18.根据权利要求14或15所述的电气设备，其中所述框架界定配置为接纳所述母线本体的母线槽腔，并且所述母线本体以与所述母线槽腔互补的方式被制定形状和尺寸，以一旦已装配所述电气设备就抑制所述母线相对于所述框架的移动。
19.根据权利要求14或15所述的电气设备，其中所述母线由单片导电片材料形成。
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