CN109712763B - 电绝缘棒、装配件以及具有框架的电气设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电绝缘棒、装配件以及具有框架的电气设备。电绝缘棒(1)用于包含传递电信号的至少一个连接端子的电气系统，所述电绝缘棒(1)由以下构成：主体，由电绝缘材料制成，具有L形横截面；以及两个分支(10、11)，在与所述L形横截面正交的对应方向上延伸，连接棒(1)的第一分支(11)配置成紧贴连接端子的连接面定位，且与第一分支(11)正交的第二分支(10)配置成在连接端子与框架的壁之间延伸，所述框架配置成容纳其上安装有所述电绝缘棒(1)的电气系统。

Description

电绝缘棒、装配件以及具有框架的电气设备

技术领域

本发明涉及连接棒的领域，所述连接棒实施为用于使两个电力电子系统互连，例如在逆变器、电子电力模块以及电容性单元中。更精确地说，本发明涉及一种电绝缘棒、装配件以及具有框架的电气设备，所述电绝缘棒用于使电气系统的连接端子(如从逆变器的电子电力模块中出来的连接端子)绝缘，以便执行提供与安置有所述逆变器的框架电绝缘的额外功能。

本发明的目标尤其是，当电气系统的连接端子与安置有所述系统的框架之间的可用空间不足以借助于定位在所述连接端子与所述框架之间的空气来保证电绝缘时，使得有可能保证电绝缘。

本发明的另一目标是，在一个实施例中，提供用于防止电气系统的连接端子旋转移动的抗旋转功能。

背景技术

如所已知，在电力电子中，如逆变器的电气系统包含集成在一般由金属制成的框架中的组件。在电力电子组件的连接器与这类框架的内壁之间需要电绝缘。

在已知系统中，空气一般为所使用的电绝缘介质。然而，现如今，与紧密性需求相关的约束条件导致发现电力电子组件的电连接器自身过于接近其所集成以使得能够实现充分电绝缘的框架的壁。

这一问题在机动车领域中，且更具体地说是在电动车辆以及混合动力车辆的领域中尤其显著，这是因为电力电子组件在所述区域中占主导地位且其中的紧密性要求加剧。

如已知的，电动车辆或混合动力电动机车辆包含利用高压电源电池经由高压车载电网来供电的电动机系统，以及利用低压电源电池经由低压车载电网来供电的辅助电气设备的多个物件。

高压电源电池提供为电动机系统供电以使得能够驱动车辆的功能。更精确地说，众所周知，为了控制驱动车辆的车轮的电动机，可以使用逆变器，使得能够将由高压电源电池供应的直流电流(direct current；DC)转换成例如一种或多种正弦交流电流的一种或多种控制交流电流(alternating current；AC)。

逆变器包含借助于使连接器互连的连接棒而连接到电容性单元的电子电力模块，所述连接器也由本领域技术人员已知为“连接端子”、“电导体”或“引线框架”。

将术语“电子电力模块”指定为用以意指包含传送为电机供电的能量的组件的套件或装配件，这类组件尤其致力于将直流电流转变成交流电流或反过来。这类组件可包含电子开关，例如半导体晶体管，所述电子开关布置在电路中以使得能够促使电能从高压电源电池传送到电机。具体地说，所述组件为主体形成封装或包封的裸半导体芯片。换句话说，电子电力模块是一种包含多个半导体芯片的套件或装配件，所述多个半导体芯片形成包封于常用封装中的电路。

现如今，在电动车辆或混合动力车辆中，为了减小由车载电气系统所占据的体积，将电力逆变器直接邻接电动机放置，尤其在车辆的后端处，然而，在现有技术中，逆变器通过电缆线束连接到电动机。

在实践中，逆变器自身紧贴电动机单元，在逆变器和电动机的对应框架中设置仅一个窗口以便能够使各相互连。

在这一具体情境中，甚至更显著地造成与逆变器的电子电力模块的框架与连接端子之间的电绝缘相关的上述问题。潜在地，在使电子电力模块连接端子与在逆变器中安置在下方的电容性单元的连接端子互连的连接棒与集成所述逆变器的框架的内壁之间没有足够的空间。

在上述具体情境中，因为当车辆是混合动力车辆时，逆变器的框架与一侧上的电动机以及与另一侧上的油箱之间需要电气间隙，所以所述问题甚至更为显著。

逆变器的框架的壁随后潜在地过于接近于电子电力模块，尤其是过于接近于连接棒，在逆变器中，电子电力模块的连接端子与电容性单元的连接端子连接到所述连接棒。

通过空气介质的电绝缘潜在地不足。

为减轻这一问题，现有技术水平公开两种类型的解决方案。第一种已知解决方案在于放置由塑料制成的部件，以及在框架的金属部分上方形成绝缘池，以使其内壁绝缘。将所述部件注塑模制、热成形，以及以粘附方式接合至框架中。所述解决方案所遭受的缺点尤其在于所产生的成本，因为所述技术尤其需要用于加工由塑料制成的部件的专用工装，以及额外粘合-接合操作。

另一种已知解决方案在于，使绝缘片在从电子电力模块到电容性单元的连接棒与框架的内壁之间滑动。然而，这种操作冗长且困难，且因此成本较高。

因此，需要一种适用于以简单且廉价的方式来实施，从而保证在逆变器的电子电力模块的连接端子与容纳所述逆变器的框架的壁之间的适当电绝缘的装置。

为满足这一需要，本发明提出建立由绝缘材料制成、具有压缩金属插入件的额外连接棒，所述压缩金属插入件执行用于使用螺钉固定所述额外连接棒的间隔物的功能，所述额外连接棒执行电绝缘功能。

发明内容

为这一目的，更精确地说，本发明首先提供一种用于电气系统的电绝缘棒，所述电绝缘棒包括：主体，由电绝缘材料制成，具有L形横截面；以及两个分支，在与所述L形横截面的平面正交的对应方向上彼此正交地延伸，所述两个分支形成直角以用于容纳所述电气系统的连接端子，电绝缘棒的第一分支配置成直接或间接地紧贴电气系统的连接端子的表面而定位，且与第一分支正交的第二分支配置成面向电气系统的连接端子延伸，以此方式使得电气系统的连接端子电绝缘。

借助于本发明的电绝缘棒，集成在框架中的电力电子组件的连接端子与面向所述连接端子而定位的内壁绝缘。

在一实施例中，本发明的所述电绝缘棒设置嵌入主体的厚度中且可从延伸穿过主体的贯通开口接入的至少一个金属插入件，以使得所述电绝缘棒形成夹持接口，所述电绝缘棒配置成借助于接合于所述贯通开口中的杆而固定到电气系统的连接端子。

在一实施例中，主体设置有设置在主体的厚度中且定位在第一分支的两个部分之间的至少一个肋状物和/或至少一个壁，所述部分配置成容纳电气系统的两个不同连接端子中的相应的一个，所述至少一个肋状物和/或所述至少一个壁平行于其中所述部分配置成容纳所述两个不同连接端子的方向延伸，以保证电气系统的所述两个不同连接端子之间的电绝缘。

本发明还提供一种由如上文简要描述的电气系统和电绝缘棒构成的装配件，所述电绝缘棒配置成使电气系统的至少一个连接端子绝缘。

在一实施例中，这种装配件还包含在由电绝缘材料制成的主体与所述至少一个连接端子之间的导电舌片，以保证通过由电绝缘材料制成的所述主体与电气系统的所述至少一个连接端子电接触，以便直接从电气系统的所述至少一个连接端子获取电信号。

有利的是，所述导电舌片部分地嵌入于由电绝缘材料制成的主体的厚度中。

或者，所述导电舌片可受力适配到由电绝缘材料制成的主体的厚度中。

在一实施例中，所述信号待传送到电气系统的控制卡，尤其以此方式来确定在电气系统的所述连接端子中流动的电流的变化梯度。

在一实施例中，电绝缘棒配置成使得导电棒能够固定到电气系统的连接端子。

这种电气系统例如是电子电力模块。所述导电棒例如是电容性单元的连接端子。

有利的是，所述电绝缘棒安置在电气系统的连接端子的第一表面上，连接端子的与第一表面反向的第二表面容纳导电棒，以此方式来电连接电气系统，所述电绝缘棒的主体使电气系统的连接端子与框架的壁电绝缘。

在一实施例中，电气系统的连接端子与框架的壁彼此接近，且电绝缘棒的第二分支定位在框架的壁与电气系统的连接端子之间，以此方式来避免框架的所述壁直接面向电气系统的所述连接端子。

在一实施例中，电气系统的连接端子和导电棒各自具备与金属插入件中的通孔对齐的对应通孔，且电绝缘棒配置成也以便借助于接合于电气系统的连接端子中的孔中且与导电棒中的孔协作的杆，从而将导电棒固定到电气系统的连接端子。

有利的是，所述杆是带螺纹螺钉且所述电连接棒具备压接螺纹插入件，所述压接螺纹插入件适用于与所述带螺纹螺钉协作以便将导电棒固定到电气系统的连接端子上。

附图说明

可参考作为非限制性实例给出的随附附图，基于阅读以下描述来更好地理解本发明，其中相同参考物给到相同物件，且其中：

图1是本发明的电绝缘棒的平面视图；

图2是本发明的电绝缘棒的截面视图；

图3是本发明的电绝缘棒的第一透视图；

图4是本发明的电绝缘棒的第二透视图；

图5是如实施于电气系统中的本发明的电绝缘棒的剖面图。

应注意，附图以详述方式示出本发明以供用于实施本发明，必要时，所述附图当然能够用以更好地限定本发明。

附图标号说明

1：电绝缘棒；

2：开口；

3：柱；

4、41：正交壁/壁；

5：di/dt舌片/导电舌片；

6：螺钉；

10：第二分支/“固体”壁；

11：第一分支/基部；

12：螺纹插入件；

20：电气系统/电子电力模块；

21、60：连接端子；

30：控制卡；

50：框架。

具体实施方式

在以下描述中，将本发明更具体地描述为应用于电动车辆或混合电动机车辆，而并不使这种应用限制本发明的范围。

在下文描述的实例中，尤其聚焦于在车辆中实施本发明，所述车辆尤其包含：电机、呈逆变器形式的电气系统、高压电源电池、高压车载电网、低压电源电池、低压车载电网以及辅助电气设备的多个物件。

然而，在逆变器中实施本发明不应理解为限制本发明的范围。在下文描述的实例中，所述逆变器包含连接到电容单元的电子电力模块，且本发明的电绝缘棒尤其设计成安置在电子电力模块的电连接器与电容性单元的电连接器之间的接口处。

然而，应注意，所讨论的电气系统可由除逆变器外的某物构成，例如车载充电器或车载直流-直流转换器。

在考虑用于本发明的具体应用中，即在电动车辆或混合电动机车辆中的车载逆变器中，应重申，逆变器尤其配置成为车辆的电机供电。这种电机随后是旋转电机，优选地用于使用由高压电源电池供应的能量来驱动车辆的车轮。更精确地说，所述电机因此是由多相电流源供电的AC电机。举例来说，电机可以是AC电动机。在下文描述的优选实例中，电机由三相电流源供电，而这并不限制本发明的范围。

在这一实例中，电机借助于逆变器来控制。所述逆变器使得能够将由高压电源电池供应的直流电流转换成三个控制交流电流，例如正弦交流电流。换句话说，逆变器的功能是将由高压电源电池传递到其输入端的直流电流转变成能够控制电机的三相电流。相反，在另一操作模式中，电机也可以向逆变器供应三个交流电流，以使得所述逆变器将其转变成能够为高压电源电池充电的直流电流。

在已知方式中，逆变器包含壳体或“框架”，在所述壳体或“框架”内部安装有电子电力模块、电子控制单元以及连接到电子电力模块的电容性单元。

框架包括侧壁以及安装在侧壁上的封盖。框架还包括在侧壁之间延伸且形成框架的底部的底壁，由电容性单元和电子电力模块形成的装配件能够由所述底部支撑。

并且在已知方式中，电子电力模块以非限制性方式包含也由本领域技术人员已知为“连接端子”或已知为“引线框架”的五个连接器，所述五个连接器连接到电容性单元上的六个相应电连接器。

为这一目的，参考图1到图4，本发明的电绝缘棒1使得例如逆变器的电子电力模块的连接端子能够连接到例如电容性单元的相应电连接器。

参考图1，本发明由电绝缘棒1构成。在示出于图1到图4中的优选实例中，电绝缘棒1由例如塑料的绝缘材料一体地形成。所述电绝缘棒1随后形成为一体，其可有利地利用塑料的注塑模制而产生。

电绝缘棒1一般具有带有基本上平面基部11的狭长形状，具备开口2，以及形成“固体”壁10的平面部分，所述“固体”壁10正交地延伸到基部11且配置成平行于集成所讨论电气系统的框架的壁延伸。电绝缘棒1因此具有基本上L形的横截面，所述L形横截面具有形成基部11的第一分支和形成“固体”壁10的第二分支。

开口2包含使得带螺纹螺钉能够穿过以用于固定电绝缘棒1的金属套管。

电绝缘棒1还包含用于容纳电连接器的凹槽，所述电连接器例如逆变器的电子电力模块的连接端子。

当所述连接端子接合于所述凹槽中时，所述电绝缘棒1调试成由螺钉固定到所讨论的电气系统，基部11在所述凹槽处紧贴所述连接端子中的每一个的一个表面。

电绝缘棒1是由包含金属插入件(即套管)的绝缘材料制成的部件，所述金属插入件形成金属间隔物以借助于螺钉将电绝缘棒1固定到如逆变器的电子电力模块的电气系统的一个或多个连接端子。

举例来说，所述电绝缘棒1由塑料制成，且可通过用塑料材料注塑模制(即通过使用本领域技术人员已知的方法)而形成。

金属插入件设置在钻穿电绝缘棒1的贯通开口2中。如图5中所示，这些金属套管使得带螺纹螺钉6能够由其穿过，同时也防止隔热材料在所述螺钉6拧紧于金属套管中时被压扁或压碎的任何风险，所述隔热材料例如制成电绝缘棒1的塑料。

另外参考图5，电绝缘棒1配置成包夹在电气系统的连接端子与穿过金属插入件的夹持螺钉6之间，所述连接端子如逆变器的电子电力模块的五个输出端子，所述金属插入件安置在设置为穿过由绝缘材料制成的电绝缘棒1的厚度的贯通开口2中。

如图2中所示，具体地说，电绝缘棒1还优选地包含柱3，所述柱3配置成使得所述电绝缘棒1能够在装配到电气系统时易于操控。

在一优选实施例中，且尤其如图3中所示，设置正交壁4、正交壁41以用于增加连接端子之间的电绝缘，尤其对于表面漏电流的电绝缘。

以此方式，当本发明的电绝缘棒1在电绝缘棒1的第一分支11的各种相应部分上方具有多个凹槽(例如六个凹槽)以容纳六个连接端子时，正交壁4、正交壁41在所述连接端子之间提供电绝缘。正交壁4、正交壁41能够防止连接端子之间的任何短路且阻断任何表面漏电流。

换句话说，当电绝缘棒1的第一分支11的两个不同部分容纳电气系统的两个不同连接端子时，至少一个壁4、壁41或至少一个肋状物平行于其中所述部分接收所述不同连接端子的方向延伸，以此方式来保证电气系统的所述两个不同连接端子之间的电绝缘。

具体地说，为改善在连接端子之间提供对于可能扩散到电绝缘棒1的厚度中的表面漏电流的电绝缘的功能，由所述表面漏电流行进穿过电绝缘棒1的厚度的通路的长度优选地保持大于或等于例如至少8毫米的阈值。为这一目的，某些壁41为U形。

这些任选为U形的正交壁4、正交壁41的主要功能是为保证电气系统的连接端子之间尤其对于漏电流的电绝缘，在所述端子处，实施电绝缘棒1。

在一替代实施例中，替代壁4、壁41，可将肋状物设置在电绝缘棒1的厚度中。

电绝缘棒1的第二分支形成“固体”壁10，所述“固体”壁10平行于框架的壁延伸，配置成面向如电子电力模块的电气系统的连接端子延伸，且配置成执行使所述连接端子相对于其中定位有电气系统的框架的壁电绝缘的主要功能。

“固体”壁10具有调试成保证电气系统的连接端子与其中定位有所述电气系统的框架的壁之间的电绝缘的厚度。

图5示出了电绝缘棒1在例如逆变器的电气系统中的实施方案。在图5中所示的实例中，电气系统安置在框架50中。举例来说，所述电气系统是包括具有控制卡30的电子电力模块20的逆变器。电子电力模块20经由连接端子21连接到电容性单元，其中仅示出了电容性单元自身的呈导电棒形式的连接端子60，所述导电棒适用于将电子电力模块20电连接到电容性单元(未如此示出)。

经由至少一个螺钉6，电子电力模块20和电容性单元各自的电绝缘棒1以及连接端子21、连接端子60互连。为这一目的，举例来说，螺纹插入件12压接到所述电容性单元的连接端子60。螺钉6与所述螺纹插入件12协作以使得所得装配件固定。

电绝缘棒1使连接端子21、连接端子60(尤其是电子电力模块20的连接端子21)与电气系统的框架50电绝缘。

在不存在所述电绝缘棒1的情况下，且取决于情境，电子电力模块20的连接端子21过于接近于框架50将使得不能保证所述端子21与所述框架50之间的电绝缘。

另外，也在图5中所示的实施例中，将称作“di/dt”舌片的导电舌片5集成到电绝缘棒1中。di/dt舌片5因此安置在电绝缘棒1的主体的绝缘材料与连接端子21之间。在一第一实施例中，所述di/dt舌片5夹持(即包夹)在电绝缘棒1的由绝缘材料制成的主体与所述连接端子21之间。或者，所述di/dt舌片5部分地嵌入于所述厚度中，即嵌入于由所述电绝缘棒1的绝缘材料制成的主体中。在另一实施例中，所述di/dt舌片5部分地受力适配到由电绝缘棒1的绝缘材料制成的主体中。

di/dt舌片5保证通过电绝缘棒1与电子电力模块20的连接端子21接触，以便直接从所述连接端子21获取电信号。

举例来说，所述信号表示电流在所述连接端子21中的变化梯度，所述信号待传送到电子电力模块20的控制卡30。

借助于电绝缘棒1，di/dt舌片5适配到限定在两个绝缘壁4、绝缘壁41之间的凹槽中，进而防止其转向。这种旋转将存在损害舌片的风险，或实际上将其从控制卡30撕掉。换句话说，di/dt舌片5调试成执行抗旋转功能来防止电绝缘棒1在基部11的平面中旋转移动。

举例来说，di/dt舌片5由具有针眼形状且例如使用已知“压入适配”技术而受力适配到电绝缘棒1中的舌片构成。di/dt舌片5配置成与电子电力模块20的连接端子接触。

在不存在形成由带螺纹螺钉6与连接端子21之间的绝缘材料制成的中间物的电绝缘棒1的情况下，这种di/dt舌片5与这种带螺纹螺钉6的下头部之间的接触面积将较大，这将因拧紧力矩会损害上述“压入适配”联接而造成问题。

所述di/dt舌片5还利用来自电绝缘棒1的基部11的压力而保持与所述连接端子21接触，所述压力支承di/dt舌片5的整个表面。

本发明不限于上文所描述的实例。附图示出了组合若干实施例的具体实施例。然而，与实施例相关的特性可从一个实施例到另一实施例相互独立，或相互组合。

Claims (12)

1.一种用于电气系统(20)的电绝缘棒(1)，所述电绝缘棒(1)包括：主体，由电绝缘材料制成，所述主体具有厚度与L形横截面；以及第一分支(11)与第二分支(10)，在与所述L形横截面的平面正交的对应方向上彼此正交地延伸，所述第一分支(11)与所述第二分支(10)形成直角以用于容纳所述电气系统(20)的连接端子(21)，所述电绝缘棒(1)的所述第一分支(11)配置成直接或间接地紧贴所述电气系统(20)的所述连接端子(21)的表面而定位，且与所述第一分支(11)正交的所述第二分支(10)配置成面向所述电气系统(20)的所述连接端子(21)延伸，以使得所述电气系统(20)的所述连接端子(21)电绝缘。

2.根据权利要求1所述的用于电气系统(20)的电绝缘棒(1)，设置至少一个金属插入件，所述金属插入件嵌入于所述主体的所述厚度中且可从延伸穿过所述主体的贯通开口(2)接入，以使得所述电绝缘棒(1)形成夹持接口，所述电绝缘棒(1)配置成借助于接合于所述贯通开口(2)中的杆而固定到所述电气系统(20)的所述连接端子(21)。

3.根据权利要求1或2所述的用于电气系统(20)的电绝缘棒(1)，所述主体设置有设置在所述主体的所述厚度中且位在所述第一分支(11)的两个部分之间的至少一个肋状物和/或至少一个壁(4、41)，所述两个部分配置成容纳所述电气系统(20)的两个不同连接端子中的相应的一个，所述至少一个肋状物和/或所述至少一个壁(4、41)平行于所述两个部分配置成容纳所述两个不同连接端子的方向延伸，以保证所述电气系统(20)的所述两个不同连接端子之间的电绝缘。

4.一种电气装配件，包括：

电气系统(20)；以及

根据权利要求2所述的电绝缘棒(1)，所述电绝缘棒(1)配置成使所述电气系统(20)的至少一个连接端子(21)绝缘。

5.根据权利要求4所述的电气装配件，还包含在由所述电绝缘材料制成的所述主体与所述至少一个连接端子(21)之间的导电舌片(5)，以保证通过由所述电绝缘材料制成的所述主体与所述电气系统(20)的所述至少一个连接端子(21)电接触，以便直接从所述电气系统(20)的所述至少一个连接端子(21)获取电信号。

6.根据权利要求5所述的电气装配件，其中所述导电舌片(5)部分地嵌入于由所述电绝缘材料制成的所述主体的所述厚度中。

7.根据权利要求5或6所述的电气装配件，其中所述信号待传送到所述电气系统(20)的控制卡(30)，以此方式来确定在所述电气系统(20)的所述连接端子(21)中流动的电流的变化梯度。

8.根据权利要求4所述的电气装配件，其中所述电绝缘棒(1)配置成使得导电棒(60)能够固定到所述电气系统(20)的所述连接端子(21)。

9.一种具有框架(50)的电气设备，含有根据权利要求4所述的电气装配件，所述电绝缘棒(1)安置在所述电气系统(20)的所述连接端子(21)的第一表面上，所述连接端子(21)的与所述第一表面反向的第二表面容纳导电棒(60)，以此方式来电连接所述电气系统(20)，所述电绝缘棒(1)的所述主体使所述电气系统(20)的所述连接端子(21)与所述框架(50)的壁电绝缘。

10.根据权利要求9所述的具有框架(50)的电气设备，其中所述电气系统(20)的所述连接端子(21)与所述框架(50)的所述壁彼此接近，且其中所述电绝缘棒(1)的所述第二分支定位在所述框架(50)的所述壁与所述电气系统(20)的所述连接端子(21)之间，以此方式来避免所述框架(50)的所述壁直接面向所述电气系统(20)的所述连接端子(21)。

11.根据权利要求9所述的具有框架(50)的电气设备，其中所述电气系统(20)的所述连接端子(21)与所述导电棒(60)各自具备与所述金属插入件中的通孔对齐的对应通孔，且其中所述电绝缘棒(1)配置成也以便借助于接合于所述电气系统(20)的所述连接端子(21)中的所述对应通孔中且与所述导电棒(60)中的所述对应通孔协作的所述杆，从而将所述导电棒(60)固定到所述电气系统(20)的所述连接端子(21)。

12.根据权利要求11所述的具有框架(50)的电气设备，所述杆是带螺纹螺钉(6)且所述导电棒(60)具备压接螺纹插入件(12)，所述压接螺纹插入件适用于与所述带螺纹螺钉(6)协作以便将所述导电棒(60)固定到所述电气系统(20)的所述连接端子(21)上。

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