CN109887645B - 导电母排 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导电母排，其包括：导电本体，所述导电本体的材料为铜或铜合金，所述导电本体沿着第一方向纵长延伸，其具有相对的第一端和第二端，在沿着垂直于所述第一方向的第二方向上，所述导电本体至少具有一个第一厚度段和一个第二厚度段，所述第一厚度段的厚度小于所述第二厚度段的厚度，在沿着所述第二方向上，所述第一厚度段在远离所述第二厚度段的一侧设置有端部凸起。本发明提供的导电母排使用安全可靠、成本低，无需顾虑原电池反应，且能有效提高单位截面载流密度并高效传送电能。

Description

导电母排

技术领域

本发明涉及低压配电、开关设备技术领域，特别涉及一种导电母排。

背景技术

母排是指供电系统中,电柜中总制开关与各分路电路中的开关的连接铜排或铝排。母排一般为横截面为矩形的实心结构。据不完全统计，每年在低压配电盘、开关柜中的母排使用量约30万吨。然而随着有色金属铜价格的攀升及每日波动，母排的成本占配电盘、开关柜总成本的20％到40％。为了降低配电盘、开关柜等的整体制造成本，现有技术中提供的解决方案之一为：采用铜铝复合排。但是，铜铝合金在酸性或碱性的空气中暴露时均会发生原电池反应。对于铜铝复合排而言，不可避免的，其端面、机加工的螺钉孔内表面、机加工的其他地方均会在空气中暴露，进而发生原电池反应的情况，从而导致使用时可靠性和寿命均较低。因此，目前主流的母排依然是铜排。

铜排在电力系统中起汇集、分配和传送电能的作用，大都采用矩形或圆形截面的裸导线或绞线，如馈线柜中一次进(出)线插头触头和铜排连接，触头和铜排接触类型为单侧单线接触，接触处相对较少，接触电阻比较大，不利于传输电能。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够实现使用安全可靠、成本低，无需顾虑原电池反应，且能有效提高单位截面载流密度并高效传送电能的导电母排。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

一种导电母排，包括：导电本体，所述导电本体的材料为铜或铜合金，所述导电本体沿着第一方向纵长延伸，其具有相对的第一端和第二端，在沿着垂直于所述第一方向的第二方向上，所述导电本体至少具有一个第一厚度段和一个第二厚度段，所述第一厚度段的厚度小于所述第二厚度段的厚度，在沿着所述第二方向上，所述第一厚度段在远离所述第二厚度段的一侧设置有端部凸起。

在一个优选的实施方式中，所述端部凸起为圆形或多边形或两者的组合，所述端部凸起能与待连接件形成单侧双线接触结构。

在一个优选的实施方式中，所述端部凸起为对称结构，其具有对称线，所述单侧双线接触结构具有第一接触线和第二接触线，所述第一接触线和所述第二接触线关于所述对称线相对称。

在一个优选的实施方式中，所述导电本体上还设置有连接部。

在一个优选的实施方式中，在沿着所述第一方向上，所述导电本体中具有至少一个空腔。

在一个优选的实施方式中，所述空腔的个数为至少两个，分别设置在所述第二厚度段和所述第一厚度段中。

在一个优选的实施方式中，在沿着所述第二方向上，所述导电本体还设置有散热孔，所述散热孔与所述空腔相连通。

在一个优选的实施方式中，所述导电本体在沿着所述第二方向上具有依次分布的：第一厚度段、第二厚度段和第三厚度段，所述第三厚度段的厚度小于所述第二厚度段的厚度，所述第一厚度段在远离所述第二厚度段的一侧上设置有第一端部凸起，所述第三厚度段在远离所述第二厚度段的一侧设置有第二端部凸起。

在一个优选的实施方式中，所述连接部为螺栓孔，所述螺栓孔设置在靠近所述第一端的所述第一厚度段和所述第三厚度段处以及靠近所述第二端的所述第一厚度段和所述第三厚度段处。

在一个优选的实施方式中，所述导电本体在沿着所述第二方向上具有依次分布的：第一厚度段、第二厚度段，所述第一厚度段在远离所述第二厚度段的一侧上设置有第一端部凸起。

由以上本申请实施方式提供的技术方案可见，相对于现有的导电母排而言，本申请所提供的导电母排其在导电本体上进行了减薄处理，其中第二厚度段的厚度可以与标准规格的铜母排厚度一致，而第一厚度段的厚度小于第二厚度段的厚度，从而可以节约铜材，降低成本；并且在第一厚度段远离所述第二厚度段的一侧设置有端部凸起，利用该端部凸起与待连接件连接时，相对于现有的铜母排而言，能够增大接触面积，从而能够有效提高单位截面载流密度并高效传送电能。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

图1是本申请一个实施方式提供的导电母排的结构示意图；

图2是本申请一个实施方式提供的导电母排的横截面的结构示意图；

图3是本申请一个实施方式提供的导电母排的结构示意图；

图4是本申请一个实施方式提供的导电母排的具体应用示意图；

图5是图4中A处的局部放大示意图；

图6是本申请又一个实施方式提供的导电母排的横截面的结构示意图；

图7是本申请又一个实施方式提供的导电母排的结构示意图；

图8是本申请另一个实施方式提供的导电母排的横截面的结构示意图；

图9是图8中的导电母排与待连接配合后A处的局部放大示意图；

图10是本申请另一个实施方式提供的导电母排的结构示意图；

图11是图10中提供的导电母排的横截面的结构示意图。

附图标记说明：

1、导电本体；11、端部凸起；12、第一厚度段；13、第二厚度段；1a、第一端；1b、第二端；1c、第一侧壁；1d、第二侧壁；x、第一方向；y、第二方向；z、第三方向；14、螺栓孔；15、空腔；151、部凸起区域空腔；152、第一厚度段空腔；153、第二厚度段空腔；16、散热孔。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1至图3，本申请实施方式中提供一种导电母排，该导电母排可以包括：导电本体1，所述导电本体1的材料为铜或铜合金，所述导电本体1沿着第一方向x纵长延伸，其具有相对的第一端1a和第二端1b，在沿着垂直于所述第一方向x的第二方向y上，所述导电本体1至少具有一个第一厚度段12和一个第二厚度段13，所述第一厚度段12的厚度小于所述第二厚度段13的厚度，所述第一厚度段12在远离所述第二厚度段13的一侧设置有端部凸起11。

本申请实施方式中所提供的导电母排具体为一种端部凸起11型材铜母排，其材质为铜或铜合金因此无需顾虑原电池反应。

整体上，本申请实施方式中所提供的导电母排相对于现有的导电母排而言，其在导电本体1上进行了减薄处理，其中第二厚度段13的厚度可以与标准规格的铜母排厚度一致，而第一厚度段12的厚度小于第二厚度段13的厚度，从而可以节约铜材，降低成本；并且在所述第一厚度段12的第一侧壁1c处设置有端部凸起11，利用该端部凸起11与待连接件连接时，相对于现有的铜母排而言，能够增大接触面积，从而能够有效提高单位截面载流密度并高效传送电能。

请结合参阅图2，在一个实施方式中，该导电母排可以包括：第一厚度段121和第三厚度段122，两个端部凸起11，一个第二厚度段13，第一厚度段121和第三厚度段122的厚度小于第二厚度段厚度。第一厚度段121的厚度可以等于第三厚度段122的厚度，当然，两者的厚度也可以略有不同，本申请在此并不作具体的限定。

由于该导电母排为上述结构，特别是在导电本体1的第一侧壁1c和第二侧壁1d上分别设置了端部凸起11，使得该导电母排相比同规格传统铜母排，其外轮廓表面积更大，提高了辐射量和空气对流，有利于散热和控制温升，从而有效提高单位截面载流密度，保证载流。

具体的，上述端部凸起11为部分对称结构，标线a为其对称线，其截面轮廓形状为光滑的圆弧。端部凸起11的截面轮廓形状不限于圆弧，也可是其它曲线。端部凸起11与特定的结构连接，能由原来的单侧单线接触边升级为单侧双线接触。

在一个具体的应用场景下，如图4和图5所示，导电母排应用在背靠背双面抽屉柜上，端部凸起11与一次进(出)线插头的触头接触，ⅰ、ⅱ为接触位置，形成单侧双线接触。所述单侧双线接触结构具有第一接触线和第二接触线，所述第一接触线和所述第二接触线关于所述对称线a相对称。

通过设置该端部凸起11形成单侧双线接触结构，相比传统矩形截面铜母排的单侧单线接触的优点如下：能减小接触电阻，提高通流能力。具体的，由于双线接触均为弧面，有效避免了尖角接触状态使电流收缩严重的现象，优化了电流密度分布，降低霍姆力的不利影响。此外，通过在端部凸起11处形成单侧双线接触结构，导电母排与待连接件(例如抽屉的桥型触头)的接触状态得到了很好的改善，降低温升，有效提高导电母排的单位截面载流密度，在一定条件下与传统铜母排载流量保持同等水平。

进一步的，由于双线接触结构上对称分布，可以在夹紧力的作用下，自动调节平衡两个线接触之间的接触力。

由于导电母排和待连接件，例如一次进(出)线插头的触头之间具有良好的接触性能，将其应用到背靠背双面抽屉柜中的垂直母排，不仅能够实现载流稳定可靠，还能实现一进线多支路，减少母排的使用量，节省材料，降低成本，具有一定的经济性。支路不仅能沿垂直母排上下扩展，还能实现前后扩展，使得背靠背双面抽屉柜具有扩展方便灵活，结构紧凑，节省空间，便于未来升级的特点。

上述端部凸起11的特殊结构使得该导电母排在特殊工况下能表现出有益效果，具体的，如馈线柜中抽屉连接的传统铜母排替换成导电母排，在馈线柜受到大的扰动时，此结构不易脱分，增大了连接导电的可靠性。

请结合参阅图2和图3，第一厚度段12包括第一厚度段121和第三厚度段122。在沿着第二方向y(即水平方向)上第一厚度段12位于端部凸起11和第二厚度段13之间；在沿着第三方向z(即竖直方向)上，由上下两平面围成，厚度为T1，同样规格传统铜母排厚度设为T，T1小于T。第一厚度段121和第三厚度段122的宽度分别为L1和L2。具体的，各个厚度和第一厚度段12的宽度数值可以根据具体使用工况调整，本申请在此并不作具体的限定。由于设置了厚度较薄的第一厚度段12，使得导电母排相比传统实心铜母排，在保证其强度要求和使用要求的前提下，质量更轻，减少了铜的使用量，节省材料，从而实现降低成本的要求。

在沿着第二方向y上，第二厚度段13位于第一厚度段121和第三厚度段122之间；在沿着第三方向z上，该第二厚度段13由上下两平面围成，厚度为T2，T2＝T。第二厚度段13宽度为L3。L3越短，节省铜越多。但若第二厚度段13过短，则该导电母排抵抗弯曲变形的能力就会降低。因此，可以根据导电母排的实际使用工况，确定该第二厚度段13的宽度。

如图3所示，在沿着第一方向x(即纵长延伸方向)上，所述导电本体1上还设置有多个连接部。具体的，该连接部可以为螺栓孔14。该螺栓孔14用于和螺栓配合实现连接功能。

所述导电母排相比传统实心铜母排能在节省材料，降低成本，保证强度的同时改善温升，并在一定条件下维持载流量和传统实心铜母排同等水平，具有显著的减材增效的有益效果。

本说明书中还提供了其他一些实施方式，具体的，请结合附图和具体文字说明这些实施方式与上述实施方式的不同之处，相似之处可以类比参照，本申请在此不再赘述。

如图6和图7所示，在沿着所述第一方向x上，所述导电本体1具有至少一个空腔15。该空腔15可以设置在该导电母排内部。其中，该空腔15具体可以包括：两个端部凸起区域空腔151、两个第一厚度段空腔152，一个第二厚度段空腔153。

上述空腔15可以分两种类型：一种是贯穿型的空腔，即该导电母排被空腔15贯穿；另一种是非贯穿型的空腔，即在沿着第一方向x上，该导电母排部分段有空腔15。具体的，该空腔15的数量至少为1个，例如可以为2个、5个等。

由于导体的集肤效应，交变电流通过导电母排时，电流主要集中在导电母排表面流过，当在该导电母排内部设置空腔15后，能够在保证载流的同时，有效提高材料的利用率。整体上，该实施方式相对于上述实施方式而言，在导电本体1的内部设置了空腔15，通过设置该空腔15能够增加该导电本体1的内表面，从而可以有效增大散热面积，提高辐射量和空气对流，有利于散热和控制温升，进而有效提高单位截面载流密度，保证载流，提高导电母排材料的有效利用率。

此外，通过在导电本体1内部设置上述空腔15，其他有利用途主要体现在以下三方面：

(1)空腔15能用于流通冷却气体，从而可以降低导电母排的温升。

(2)空腔15能用于穿过二次回路导体，从而可以提高空间利用率，二次设备互相连接，对一次设备进行监测、控制、调节和保护。

(3)空腔15内可以填充同种或异种型材，从而加强导电母排局部区域机械强度。

进一步的，所述导电母排的导电本体1的两侧还可以设置有散热孔16。上述散热孔16与空腔15相连通，进而使得空腔15与外界环境联通，从而有利于空气流动，增大了导电母排的对流换热，进一步提高了散热效率，降低导电母排的温升，有效提高单位截面载流密度，且保证载流。

如图6所示，带空腔15的导电母排的壁厚H1、H2、H3、H4的数值由加工工艺和使用工况共同决定，本申请在此并不作具体的限定。

在另一个实施方式中，如图8所示，一种导电母排的端部凸起11可以由多个直线段组成的多边形构成。同样的，上述端部凸起11和触头的接触形式也为单侧双线接触。该单侧双线接触的结构形式具体效果可以参照上述实施方式的具体描述。例如，可以减小了接触电阻，有利传输电能。

端部凸起11与一次进(出)线插头的触头接触如图9所示，一次进(出)线插头的触头增加了接触凸台，有效避免了尖角接触状态使电流收缩严重的现象。

如图10和图11所示，本申请一个实施方式中还提供导电母排，该导电母排为单侧端部凸起型材母排，即一侧为端部凸起结构，另一侧保留传统母排形状。

该单侧端部凸起型材母排可以应用在一些特殊的情况下。例如低压开关柜、框架断路器中插刀可以应用此结构形式，插刀端部凸起一端连接桥型触头，另一端用于连接三相铜母排。

本说明书中披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

本说明书中的上述各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似部分相互参照即可，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式不同之处。

以上所述仅为本发明的几个实施方式，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施方式的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附权利要求书所界定的范围为准。

Claims (8)

1.一种导电母排，其特征在于，包括：导电本体，所述导电本体的材料为铜或铜合金，所述导电本体沿着第一方向纵长延伸，其具有相对的第一端和第二端，在沿着垂直于所述第一方向的第二方向上，所述导电本体至少具有一个第一厚度段和一个第二厚度段，所述第一厚度段的厚度小于所述第二厚度段的厚度，所述第二厚度段的厚度与标准规格的母排厚度一致，在沿着所述第二方向上，所述第一厚度段在远离所述第二厚度段的一侧设置有端部凸起；在沿着垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向上，所述第一厚度段和所述第二厚度段均由上下两平面围成；所述端部凸起为圆形或多边形或两者的组合，所述端部凸起能与待连接件形成单侧双线接触结构。

2.如权利要求1所述的导电母排，其特征在于，所述端部凸起为对称结构，其具有对称线，所述单侧双线接触结构具有第一接触线和第二接触线，所述第一接触线和所述第二接触线关于所述对称线相对称。

3.如权利要求1所述的导电母排，其特征在于，所述导电本体上还设置有连接部。

4.如权利要求1所述的导电母排，其特征在于，在沿着所述第一方向上，所述导电本体中具有至少一个空腔。

5.如权利要求4所述的导电母排，其特征在于，所述空腔的个数为至少两个，分别设置在所述第二厚度段和所述第一厚度段中。

6.如权利要求4所述的导电母排，其特征在于，在沿着所述第二方向上，所述导电本体还设置有散热孔，所述散热孔与所述空腔相连通。

7.如权利要求1至6任一所述的导电母排，其特征在于，所述导电本体在沿着所述第二方向上具有依次分布的：第一厚度段、第二厚度段和第三厚度段，所述第三厚度段的厚度小于所述第二厚度段的厚度，所述第一厚度段在远离所述第二厚度段的一侧上设置有第一端部凸起，所述第三厚度段在远离所述第二厚度段的一侧设置有第二端部凸起。

8.如权利要求7所述的导电母排，其特征在于，所述连接部为螺栓孔，所述螺栓孔设置在靠近所述第一端的所述第一厚度段和所述第三厚度段处以及靠近所述第二端的所述第一厚度段和所述第三厚度段处。

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