CN106463293B - 电气开关装置及用于其的跳线和相关方法 - Google Patents

电气开关装置及用于其的跳线和相关方法 Download PDF

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Abstract

一种用于电气开关装置(2，2’)的跳线(100，200，300)，所述电气开关装置包括多个极(6，8，10，12；6’，8’，10’，12’)。每个所述极(6，8，10，12；6’，8’，10’，12’)包括端子(14，16；14’，16’)。所述多个极中的第一极(6，6’)的端子(14，14’)邻近所述多个极中的第二极(8，8’)的端子(16，16’)。所述跳线(100，200，300)包括：跳线构件(102，202，302)，所述跳线构件包括附接部(104，204，304)和散热部(106，206，306)。所述附接部(104，204，304)构造为将所述多个极中的第一极(6，6’)的端子(14，14’)电连接至所述多个极中的第二极(8，8’)的端子。所述散热部(106，206，306)包括多个间隔开的传热构件(108，208，308)，所述多个间隔开的传热构件被排布成多个排(110，210，310)和多个列(120，220，320)。

Description

电气开关装置及用于其的跳线和相关方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年6月18日提交的序列号为14/308,169的美国专利申请的优先权及权益，该专利申请通过引用并入本文。
背景
技术领域
本申请(所公开的构思)总地涉及电气开关装置，尤其涉及电路断续器，例如断路器。本申请还涉及用于电气开关装置的跳线(跨接件，jumper)。本申请进一步涉及制造跳线的方法。
背景技术
断路器通常具有一极、二极、三极或四极结构，虽然也可以具有更多的极。已知通过串联方式连接多个断路器极，以提供高压给低压的开关断续设备(例如但不限于：750VDC；1000VDC；1500VAC)。例如，对于1000VDC的应用，通常多个断路器被电连接在一起。最为人所知的现有六极或八极的空气断路器被设计为所述极以预设的方式在断路器结构内部电连接。
已知为了获得更高的断续和额定电压，断路器极可串联连接。通常，电缆或母线(汇流条)电连接至断路器端子，以输送电流并移除所述断路器内产生的大量热量。通常被称作跳线的、电连接在所述极之间的常规短接带可输送所述电流，但是并不能移除太多热量，从而导致在断路器端子处温度上升比较大。共同转让的美国专利申请公报No.2013/0213780公开了用于电连接电气开关装置极的例示性跳线。
消费市场需要这样的断路器跳线，其既占据较小的空间，又在较低的温度下工作。然而，跳线设计的常规权衡存在于尺寸和热性能(例如传热)之间。也就是说，为了获得更低的工作温度，通常跳线的尺寸必须增加，反之亦然。换句话说，跳线设计通常必须在这些方面之一做出让步，否则将造成过高的成本。
因此，诸如断路器的电气开关装置及用于其的跳线和相关方法存在改进的空间。
发明内容
所述需求和其他需求通过本发明的涉及用于电气开关装置的跳线及相关方法的多个实施例而得以满足，所述实施例除了其他好处外，还能够在相对小的可用空间内既实现电流输送功能，又实现传热功能。
根据本发明的一个方面，提供一种用于电气开关装置的跳线。所述电气开关装置包括多个极。每个所述极包括端子。所述多个极中的第一极的端子邻近所述多个极中的第二极的端子。所述跳线包括：跳线构件(跳线本体)，所述跳线构件包括附接部和散热部，所述附接部构造成将所述多个极中的第一极的端子电连接至所述多个极中的第二极的端子，所述散热部包括多个间隔开的传热构件。所述多个间隔开的传热构件被排布成多个排和多个列。
所述跳线构件可进一步包括：第一侧面、与所述第一侧面对向配置的第二侧面、第一端、与所述第一端对向配置的第二端、第一边缘和与所述第一边缘对向配置的第二边缘。所述附接部可包括从所述第一端向外伸出的第一支腿和从所述第一端向外伸出的与所述第一支腿相对且间隔开的第二支腿。所述多个排和多个列可在所述第一边缘和第二边缘之间从所述第一侧面向外伸出。每个所述传热构件可具有宽度、高度和长度(深度，depth)。所有的传热构件可具有相同的宽度，所有的传热构件可具有相同的高度，并且所有的传热构件可具有相同的长度。每一个所述排可与其他的排间隔开相同的距离。每一个所述列可与其他的列间隔开相同的距离。
作为本发明的另一个方面，一种电气开关装置包括：多个极，每个极包括端子，所述多个极中的第一极的端子邻近所述多个极中的第二极的端子；和至少一个跳线，所述跳线包括：跳线构件，所述跳线构件包括附接部和散热部，所述附接部将所述多个极中的第一极的端子电连接至所述多个极中的第二极的端子，所述散热部包括多个间隔开的传热构件。所述多个间隔开的传热构件被排布成多个排和多个列。
所述电气开关装置可以是包括多个跳线的断路器。每个所述跳线可将所述断路器的一对极的端子电连接。
作为本发明的又一个方面，一种制造跳线的方法包括：由单件导电且导热的材料挤出跳线构件；和机加工所述跳线构件以形成附接部和散热部，所述散热部包括多个间隔开的传热构件，所述传热构件被排布成多个排和多个列。
所述方法可进一步包括对所述附接部进行钻孔和加工螺纹。所述方法还可包括使用电绝缘材料涂覆多个表面。
附图说明
在结合附图阅读时从下面对优选实施例的描述可以全面地理解本发明，其中：
图1为根据本发明的一个实施例的断路器及其跳线的等轴局部分解图；
图2和图3各自为图1中的一个跳线的等轴前视图和等轴后视图；
图4和图5各自为图2和图3中的跳线的侧视图和俯视图；
图6为根据本发明的另一个实施例的断路器及其跳线的等轴局部分解图；
图7和图8各自为图6中的一个跳线的等轴前视图和等轴后视图；
图9和图10各自为图7和图8中的跳线的侧视图和俯视图；
图11为沿着图10中的线11-11获得的剖视图；
图12为根据本发明的另一个实施例的跳线的等轴视图；
图13为图12中的跳线的俯视图；
图14为沿着图13中的线14-14获得的剖视图；
图15为沿着图13中的线15-15获得的剖视图。
具体实施方式
可以明白，虽然在本文的示例中是结合四极断路器来示出并描述本发明的，但是本发明可适用于具有任何已知或合适数量的极的各种类型的电气开关装置。
如在本文中所用，两个或更多个部件(部分)“连接”或“联接”在一起的表述指的是所述部件直接地或者通过一个或多个中间件连结在一起。此外，如在本文中所用，两个或更多个部件“附接”的表述是指所述部件直接连结在一起。
如在本文中所用，术语“紧固件”指任何合适的连接或紧固机构，尤其包括但不限于螺钉、螺栓、螺栓和螺母(比如但不限于锁紧螺母)的组合以及螺栓、垫片和螺母的组合。
如在本文中所用，术语“数量”指一或大于一的整数个(即多个)。
示例1
图1示出了电气开关装置2(例如但不限于断路器)，所述电气开关装置2包括壳体4和多个极6、8、10、12(示出了四个)，所述多个极使用了根据本发明的非限制性实施例的一对跳线100。所述跳线100用于在一个断路器极6的端子14和另一个断路器极8的端子16之间形成电连接。
在所示示例中，跳线100被设计成栓接至所述断路器端子14和16。多个部分(例如但不限于附接部104的支腿142和144，如下文所述)可设置螺纹，以进一步方便将跳线100机械联接和电气连接至相应的端子14、16。
在图1中，极6和8进一步包括一定数量的连接件20和22(示出两个)，所述连接件优选与相应数量的合适的紧固件(未示出，但参见图6中与连接件20’配合的紧固件290和292)配合。
可以明白，为方便图示并节约内容，本文中将仅详细说明一个跳线100。
示例2
参见图2-4，跳线100包括跳线构件102，所述跳线构件102具有附接部104和散热部106。所述附接部104构造成将所述多个断路器极中相应的第一极6的端子14电连接至所述多个断路器极中的另一个极8的端子16，如之前在上文中针对图1所描述。所述散热部106包括多个间隔开的传热构件108。更具体地，所有的所述传热构件108相互间隔开。所述传热构件108被排布成多个排(行)110和多个列120，如最佳地在图4和图5中所示。
换句话说，传热构件108优选包括多个间隔开的销状鳍片。除了其他优点外，这样的设计还允许更为多方向的散热方式。也就是说，传统的跳线设计(未示出)使用多个长形的鳍片，所述多个鳍片相互平行并间隔开地沿一个方向在所述跳线的整个宽度上延伸。所述传统的长形鳍片要想有效工作，需要被设置(比如排布)成使得空气能沿所述鳍片所在的精确方向自由流动。换句话说，必须形成各种不同的跳线设计，使得所述长形鳍片根据断路器是水平安装还是竖直安装而位于不同的水平或竖直位置。本发明的跳线2的“销状鳍片”概念解决并克服了所述缺陷，其允许空气围绕并穿过传热构件108(例如但不限于销状鳍片)的间隔开的各排110和各列120在多个方向上自由流动。因此，单种跳线设计便可使用于各种不同的断路器安装构型。
示例3
继续参考图2-5，跳线100的跳线构件102进一步包括对向的第一侧面130和第二侧面132、对向的第一端134和第二端136、对向的第一边缘138和第二边缘140。所述附接部104包括从所述第一端134向外伸出的第一支腿142、同样从所述第一端134向外伸出的与所述第一支腿142相对且间隔开的第二支腿144，如图2、3和5所示。所述多个排110和多个列120(均示出于图5中)在所述第一边缘138和第二边缘140之间从所述第一侧面130向外伸出，如图5中所最佳地示出的。
示例4
跳线100的跳线构件102的散热部106优选包括至少三个排110的传热构件108和至少三个列120的传热构件108。
示例5
在图1-5的非限制性实施例中，跳线构件102包括六个排110的传热构件108和三个列120的传热构件108。
示例6
优选地，每个排110与其他的排110间隔开相同的距离160，如图5所最佳地示出的。也可看到，图10所示的跳线构件202的各排210间隔开相同的距离260，并且在图12-15的跳线构件302中传热构件308的各排310间隔开相同的距离360(图13)。
示例7
优选地，每个列120与其他的列120间隔开相同的距离162，如图5所最佳示出的。也可看到，图6-11中的跳线构件202的各列220间隔开相同的距离262(图10)，并且图12-15中的跳线构件302的各列320间隔开相同的距离362(图13)。
示例8
参见图2，每个传热构件108具有宽度150、高度152和长度154。优选所有的传热构件108具有相同的宽度150，所有的传热构件108具有相同的高度152，所有的传热构件108具有相同的长度154。
示例9
如在图3中所最佳地示出的，跳线构件102的散热部106优选进一步包括多个长形的鳍片170，所述鳍片如图所示从跳线构件102的第二侧面132向外伸出。每个所述长形的鳍片170优选从跳线构件的第一边缘138延伸至跳线构件的第二边缘140。
示例10
跳线100(图1-5)、200(图6-11)、300(图12-15)优选包括由单件导电且导热的材料制成的跳线构件102(图1-5)、202(图6-11)、302(图12-15)。
示例11
在一个非限制性实施例中，所述跳线构件(如102、202、302)由铜或铝(例如但不限于6063-T6铝)制成。
示例12
优选地，跳线构件(例如，102、202、302)由单件所述导电且导热的材料108挤出而成并被机加工(例如但不限于交叉加工(cross-hatch machined))，以形成散热部106(图1-5)、206(图6-11)、306(图12-15)的前述散热构件108(图1-5)、208(图6-11)、308(图12-15)和附接部104(图1-5)、204(图6-11)、304(图12-15)。也即，所述跳线构件(比如102、202、302)按照需要优选被挤出、切削、钻孔和/或加工螺纹，以便形成既具有良好的热性能又能维持小的整体尺寸的单个导热且导电的构件，从而满足在尺寸、性能和成本方面的市场需求。
示例13
跳线构件102、202、302优选进一步包括多个涂覆有电绝缘材料180、280、380的表面，如分别在图3、8和12中以简化形式所局部示出的。例如但不限制地，这些部分可被涂黑以增强热性能。
示例14
图6和7-11示出了根据本发明的另一个非限制性替代实施例的另外的断路器2’及其跳线200(图中示出了两个)。所述断路器2’包括壳体4’和四个极6’、8’、10’、12’。每个极6’、8’包括相应的端子14’、16’。
跳线200将断路器极6’的端子14’连接至断路器极8’的端子16’。更具体地说，紧固件290经由端子14’延伸穿过延伸部204的支腿242并拧入连接件20’的相应部分。同样地，紧固件292延伸穿过端子16’和附接部204的支腿244，以螺纹接合所述连接件20’的另一个相应部分。通过这样的方式，跳线200以机械的方式固定连接至断路器2’的端子14’、16’。
示例15
继续参见图6-11，跳线200可使用具有散热部206的跳线构件202，所述散热部具有四个排210和三个列220的传热构件208，如图所示。
每个所述传热构件208(例如但不限于销状鳍片)的宽度250、高度252和长度254可针对所有的传热构件208是一样的。
跳线构件202可包括在所述第一边缘238和第二边缘232之间从所述跳线构件202的第二侧面232向外伸出的多个长形的鳍片270，如在图8中所最佳示出的。
示例16
图12-15示出了根据本发明的又一个非限制性替代实施例的另一种跳线300。图12-15的跳线构件302包括三个排310和三个列320的传热构件308(例如但不限于销状鳍片)。
如图12所示，每个传热构件308具有宽度350、高度352和长度354。在所示出的示例中，这些参数的大小对于六个所述传热构件308是一样的。然而，另外三个传热构件308(例如参见传热构件308的位于第二端336处的最后一排310)的高度352不同。更具体地，尽管另外六个传热构件308具有变化(比如逐渐变小)的高度352(例如厚度)，但位于跳线构件302的第二端336处的最后一排310的散热构件308均具有恒定(例如不逐渐变小)的高度352(例如厚度)。这可参照图14和15的剖面图得到进一步的理解。
还将明白的是，与前述跳线构件102(图1-5)和202(图6-11)不同，在图12-15的实施例中，跳线构件302的第二侧面332不具有任何长形的鳍片。
可以明白，跳线100、200、300可具有任何已知或合适的替代构型(未示出)，其包括多个排110、210、310和多个列120、220、320的间隔开的传热构件108、208、308(例如但不限于销状鳍片)，以使跳线100、200、300在维持小的整体尺寸的同时具有更好的热性能(例如传热)。按照这样的方式，单个相对低成本的跳线100、200、300可被制造并使用于各种不同的电气开关装置应用(例如但不限于水平和/或竖直安装的断路器2、2’)。所述间隔开的各排110、210、310和各列120、220、320的传热构件108、208、308形成了有效的气流及由此散热。结合跳线100、200、300的单件导热且导电的材料(例如但不限于铜、铝)的构造，这可提供有效而相对较小并且便宜的设计。
尽管已详细描述了本发明的多个具体实施例，但本领域技术人员将明白，可根据本发明的整体教导获得这些细节的各种变化和更改。因此，所公开的具体结构仅仅是示例性的，而不对本发明的范围形成限制，本发明的范围由所附的权利要求及其任意和所有的等同方式的完整范围予以限定。

Claims (13)

1.用于电气开关装置(2，2’)的跳线(100，200，300)，所述电气开关装置(2，2’)包括多个极(6，8，10，12；6’，8’，10’，12’)，每个所述极(6，8，10，12；6’，8’，10’，12’)包括端子(14，16；14’，16’)，所述多个极中的第一极(6，6’)的端子(14，14’)邻近所述多个极中的第二极(8，8’)的端子(16，16’)，所述跳线(100，200，300)包括：
跳线构件(102，202，302)，所述跳线构件包括附接部(104，204，304)、散热部(106，206，306)、第一侧面(130，230，330)、与所述第一侧面对向配置的第二侧面(132，232，332)、从所述附接部的附近伸出的第一边缘(138，238，338)和与所述第一边缘对向配置并且从所述附接部附近伸出的第二边缘(140，240，340)，所述附接部(104，204，304)构造成将所述多个极中的所述第一极(6，6’)的端子(14，14’)电连接至所述多个极中的所述第二极(8，8’)的端子，所述散热部(106，206，306)包括多个间隔开的传热构件(108，208，308)，
其中，所述多个间隔开的传热构件(108，208，308)被排布成多个排(110，210，310)和多个列(120，220，320)，
其中，所述多个排(110，210，310)和所述多个列(120，220，320)在所述第一边缘(138，238，338)和所述第二边缘(140，240，340)之间从所述第一侧面(130，230，330)向外伸出，
其中，所述跳线构件(102，202)进一步包括从所述第二侧面(132，232)向外伸出的多个长形的鳍片(170，270)，以及
其中，每个所述长形的鳍片(170，270)从所述第一边缘(138，238)延伸至所述第二边缘(140，240)。
2.根据权利要求1所述的跳线(100，200，300)，其中，所述跳线构件(102，202，302)进一步包括第一端(134，234，334)和与所述第一端(134，234，334)对向配置的第二端(136，236，336)；其中，所述附接部(104，204，304)包括从所述第一端(134，234，334)向外伸出的第一支腿(142，242，342)和从所述第一端(134，234，334)向外伸出的与所述第一支腿(142，242，342)相对并且间隔开的第二支腿(144，244，344)。
3.根据权利要求2所述的跳线(100，200，300)，其中，每个所述传热构件(108，208，308)具有宽度(150，250，350)、高度(152，252，352)和长度(154，254，354)；其中，所有的所述传热构件(108，208，308)具有相同的所述宽度(150，250，350)；其中，所有的所述传热构件(108，208，308)具有相同的所述高度(152，252，352)；并且其中，所有的所述传热构件(108，208，308)具有相同的所述长度(154，254，354)。
4.根据权利要求2所述的跳线(100，200，300)，其中，所述多个排至少为三排(110，210，310)；并且所述多个列至少为三列(120，220，320)。
5.根据权利要求4所述的跳线(100，200，300)，其中，每一个所述排(110，210，310)与其他的所述排间隔开相同的距离(160，260，360)；并且每一个所述列(120，220，320)与其他的所述列间隔开相同的距离(162，262，362)。
6.根据权利要求1所述的跳线(100，200，300)，其中，所述跳线构件(102，202，302)为单件导电且导热的材料。
7.根据权利要求1所述的跳线(100，200，300)，其中，所述跳线构件进一步包括多个表面，所述多个表面上涂覆有电绝缘材料(180，280，380)。
8.电气开关装置(2)，包括：
多个极(6，8，10，12；6’，8’，10’，12’)，每个所述极包括端子(14，16；14’，16’)，所述多个极中的第一极(6，6’)的端子(14，14’)邻近所述多个极中的第二极(8，8’)的端子(16，16’)；和
至少一个根据权利要求1-7中任一项所述的跳线(100，200，300)。
9.根据权利要求8所述的电气开关装置(2，2’)，其中，所述极(6，8，10，12；6’，8’，10’，12’)进一步包括一定数量的连接件(20，20’，22)；所述至少一个跳线(100，200，300)进一步包括一定数量的紧固件(290，292)；每个所述紧固件(290，292)将所述附接部(104，204，304)的一部分紧固至相应的一个所述连接件(20’)。
10.根据权利要求8的电气开关装置(2，2’)，其中，所述电气开关装置(2，2’)为断路器；所述至少一个跳线(100，200，300)为多个跳线；所述多个跳线(100，200，300)中的每一个跳线将所述断路器(2，2’)的一对所述极(6，8；6’，8’)的端子(14，14’；16，16’)电连接。
11.制造跳线(100，200，300)的方法，包括：
由单件导电且导热的材料挤出跳线构件(102，202，302)；以及
机加工所述跳线构件(102，202，302)以形成附接部(104，204，304)、散热部(106，206，306)、第一侧面(130，230，330)、与所述第一侧面对向配置的第二侧面(132，232，332)、从所述附接部的附近伸出的第一边缘(138，238，338)、与所述第一边缘对向配置并且从所述附接部附近伸出的第二边缘(140，240，340)和从所述第二侧面(132，232)向外伸出的多个长形的鳍片(170，270)，所述散热部(106，206，306)包括被排布成多个排(110，210，310)和多个列(120，220，320)的多个间隔开的传热构件(108，208，308)，其中，所述多个排(110，210，310)和所述多个列(120，220，320)在所述第一边缘(138，238，338)和所述第二边缘(140，240，340)之间从所述第一侧面(130，230，330)向外伸出，以及其中，每个所述长形的鳍片(170，270)从所述第一边缘(138，238)延伸至所述第二边缘(140，240)。
12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括对所述附接部(104，204，304)进行钻孔和加工螺纹。
13.根据权利要求11所述的方法，进一步包括使用电绝缘材料(180，280，380)涂覆多个表面。
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