CN111326872A

CN111326872A - 用于配电系统的导体

Info

Publication number: CN111326872A
Application number: CN201911290529.0A
Authority: CN
Inventors: J·福尔科; J·M·马纳安
Original assignee: Eaton Corp
Current assignee: Eaton Intelligent Power Ltd; Eaton Corp
Priority date: 2018-12-14
Filing date: 2019-12-16
Publication date: 2020-06-23
Also published as: EP3667844A2; EP3667844A3; US11056861B2; US20200194977A1; RU2019141322A; CA3064104A1

Abstract

本发明题为“用于配电系统的导体”。一种用于配电组件中的电导体包括主导体部分，该主导体部分包括导电材料。主导体部分沿轴线延伸。多个柔性分支构件包括导电材料。柔性分支构件从主导体部分侧向延伸。每个柔性分支构件可选择性地弯曲并且被配置为用于与电气开关装置进行电气连接。

Description

用于配电系统的导体

技术领域

本公开整体涉及配电系统，并且更具体地涉及用于配电系统的柔性导体底座。

背景技术

电气装置(诸如配电系统中使用的电气开关装置或电表)通常被单独地或与其他电表或开关装置组合(例如，不限于电路开关设备和电路遮断器(诸如电路断路器)、接触器、马达起动器、马达控制器和其他负载控制器)地安装在电气封装件(例如，不限于配电板、负载中心、仪表断路器面板)上或其内。电气封装件通常耦合到诸如例如建筑物的墙壁的结构并由其支撑，并且包括多个电气总线构件。

在工业应用中，可用空间有限。因此，为了使加工设备的空间最大化并使安装成本最小化，以可能的最小占有面积设计配电设备(诸如配电板)是有益的。另外，配电板通常包括用作电导体的至少一个刚性母线，以用于将电递送至电气开关装置。母线的刚性性质限制了开关装置在配电板内的定位以及可以在配电板内使用的开关装置的类型。典型的刚性母线包括多个连接点，这些连接点制造昂贵并且增加装配时间。进一步，两个附接的导体之间的接头可能增加电阻，从而在封装件内产生热量意义上的热点，这可能导致增加的维护频率和维护成本。例如，当将断路器直接被螺栓连接到母线上时，该接头连接之间可能存在相对高的电阻。这在图1A中示出，其中导体1A包括细长刚性母线部分3A，该刚性母线部分具有通过紧固件7A分别附接到母线部分的刚性分支导体5A。该系统具有增加的电阻，从而产生耐热性，从而导致温度升高或热点增加，进一步导致增加的维护频率和维护成本。另外，由于温度循环增加电阻以及在连接点处的温度上升，接头可能松动。松动的连接也可能导致电弧放电，这可能是危险/可燃环境中的点火源。配电板还可以具有暴露的带电导体，这对操作人员和维护人员来说是电击危险。

现有技术的另一刚性导体组件的示例在图1B中示出。每个导体1B包括细长刚性中心母线部分3B和从中心母线部分侧向延伸的多个刚性分支部分5B。分支部分5B被弯曲以适应于将多个导体组件堆叠在彼此的顶部以分配多个相的电。然而，该系统仅被配置成适应一个开关装置布置和有限的开关装置类型。因此，该母线布置需要所需的每个断路器系统布局的唯一的母线组件。因此，假设电气系统在系统寿命期间因任何原因而需要新的断路器布局，由于组件的可用性，需要完全更换母线组件，从而增加成本并使这些维护事件所需的计划复杂化。进一步，这些物流挑战影响了尚未为客户订单配置的产品的生产和库存成本。

发明内容

在一个方面，用于配电组件中的电导体通常包括主导体部分，该主导体部分包括导电材料。主导体部分沿轴线延伸。多个柔性分支构件由导电材料组成。柔性分支构件从主导体部分侧向延伸。每个柔性分支构件可选择性地弯曲并被配置为用于与电气开关装置进行电气连接。

在另一方面，配电组件通常包括封装件和被设置在封装件中的柔性电导体。柔性电导体包括由导电材料组成的主导体部分。多个分支构件包括从主导体部分侧向延伸的导电材料。每个分支构件可选择性地弯曲并且被配置为用于与电气开关装置进行电气连接。

在又一方面，用于配电组件中的电导体组件通常包括电导体。壳体覆盖电导体的至少一部分。壳体使电导体的至少一部分绝缘。

附图说明

图1A是现有技术导体组件的透视图；

图1B是另一现有技术导体组件的透视图；

图2A是包括封装件的配电组件的透视图；

图2B是图2A中的其中移除了内部覆盖件的配电组件的透视图，示出了封装件内并连接至多个开关装置的导体；

图2C是图2B中的其中移除了封装件的门的配电组件的前视图；

图3为导体的透视图，示出了处于弯曲构型的导体部分并且包括导体部分上方的帽部；

图4为图3中的其中移除了所有帽部的导体的前视图；

图5是另一实施方案的配电组件的透视图，该配电组件包括封装件和在封装件内并连接到多个开关装置的导体组件；

图6是图5中的导体组件的透视图；

图7是图6中的导体组件的分解图；

图8是图6中的导体组件的导体的透视图；

图9是图8中的导体的另一透视图；

图10是图8中的导体的前视图；

图11是导体组件的绝缘构件的透视图；并且

图12是导体组件的绝缘构件的另一透视图。

在整个附图中，对应的附图标记指示对应的部件。

具体实施方式

参照图2A至图4，配电组件的一个实施方案通常以20示出。配电组件20包括通常以22示出的电气封装件。封装件22包括外壳24，该外壳24可以由任何合适的材料(诸如不锈钢、塑料等)制成。外壳24可以包括门或覆盖件25或用于提供对封装件22的内部部件的触及的任何其它结构。外壳24还可包括内部覆盖件或外壳的内部的“固定面板式”覆盖件27。“固定面板式”覆盖件27具有用于接收开关装置32的切口。电导体30被容纳在所述封装件22内。导体30被配置为用于电气连接到多个电气开关装置32，诸如例如且不限于电路断路器。尽管开关装置32被描述为电路断路器，但在不脱离本公开的范围的情况下，可以采用任何已知或合适类型和/或构型的电气开关装置。为此，导体30实现了在单个系统内组合具有不同结构的不同电路断路器制造商的设备。这种不同电路断路器的组合在刚性母线系统中是不可能的。出于这个原因，对于包含刚性母线的配电板系统来说，标准的是指定单个合适的开关装置制造商以便于在该系统中使用。导体30减轻了对这种限制的需要。在一个实施方案中，电导体30为承载或传输电压、电流或功率的电气总线。

如本文所用，术语“封装件”是指用于容纳电气开关装置的任何合适的结构(例如，不限于电路开关设备和电路遮断器(诸如电路断路器)、接触器、马达起动器、马达控制器和其他负载控制器)，并且明确地包括，不限于配电板、负载中心和开关装置箱、以及诸如例如且不限于在建筑物的墙壁上、在机器的工件上、或在车辆上的准备好的开口中的覆盖有面板的其它结构或隔室。

如本文所用，两个或更多个零件“附接”在一起的表述应当意为这些零件直接接合在一起或通过一个或多个中间零件接合在一起。

如本文所用，术语“紧固件”是指任何合适的连接或拧紧机构，包括但不限于铆钉、螺钉、螺栓、以及螺栓和螺母(例如，但不限于锁定螺母)的组合，以及螺栓、垫圈和螺母的组合。

继续参照图2A至图2C和图3，封装件22内的电导体30包括柔性电导体。导体30包括细长柔性中心导体部分(广义上讲，主导体部分)34和从中心导体部分侧向延伸的多个细长柔性分支构件或导体36。每个分支构件36被配置为用于电气连接到开关装置32。因此，导体30提供柔性导电底座用于与不同的开关装置32进行多个电气连接。分支构件36可选择性地弯曲，使得分支构件能够以第一构型弯曲以适应第一开关装置布置，并且随后以不同于第一构型的第二构型或更多构型弯曲，以适应第二或更多个开关装置布置。因此，分支构件36是可弹性变形的。中心导体部分34也可以是可弹性变形的。导体30(包括中心导体部分34和分支构件36)可以围绕多个轴线弯曲或折叠以及/或者围绕轴线扭曲，以将导体配置成期望构型以用于特定用途。弯曲、折叠和/或扭曲可以由最终使用者手动完成。因此，导体30可以根据需要进行配置以适应不同尺寸和形状的开关装置32。此外，如下面将更详细地解释的那样，导体30的柔性性质允许开关装置32在多个导体在封装件22内堆叠在彼此的顶部上用于分配多个相的电时被适当地定位。

参照图3和图4，柔性导体部分34和每个柔性分支构件36各自包括大致矩形的部件。在不脱离本公开的范围的情况下，还设想了导体部分34和分支构件36的其他构型。在一个实施方案中，柔性分支构件36与柔性中心导体部分34一体形成。然而，分支构件36可以与中心导体部分34分离地形成并适当地附接到中心导体部分。附加地，在非限制性示例中，示出有总共十六(16)个分支构件的八(8)个分支构件36，这八个分支构件从导体30的中心导体部分34的相对侧垂直向外延伸。应当理解的是，还设想了其他数目的分支构件36。进一步，可以缩短或延长中心导体部分34以适应所期望的数量的分支构件36。如图所示，中心导体部分34的一侧上的分支构件36沿着中心导体部分的纵向轴线LA与中心导体部分的相对侧上的分支构件对齐。另选地，一个或多个分支构件36可以沿着中心导体部分34的纵向轴线LA相对于中心导体部分的相对侧上的分支构件交错或偏离。

导体30的中心导体部分34和分支构件36可以各自包括多层层压导电材料，诸如铜、铝或任何其他合适的导电材料。导电材料层也可以镀有相同导电材料或另一导电材料，诸如锡、银、铝、或任何其他合适的导电涂层。应当理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，中心导体部分34和分支构件36可以具有其他构型。绝缘覆盖件或套管40围绕包括中心导体部分34和分支构件36的导体30的至少一部分。在图示实施方案中，覆盖件40围绕中心导体部分34和分支构件36的主要部分，但不完全围绕整个导体30。如图所示，除了中心导体部分的自由端部分42之外，覆盖件40基本上围绕整个中心导体部分34，并且除了分支构件的自由端部分44之外基本上围绕每个分支构件36的整体。暴露的自由端部分42、44被构造为用于与开关装置32电气连接。例如，主电路断路器可以电气连接到中心导体部分34的自由端部分42，并且分支电路断路器可以电气连接到分支构件36的自由端部分44。如图2C所示，柔性连接器46可以将中心导体部分34的自由端部分42连接到主电路断路器32。

参照图3，帽部50可以覆盖分支构件36中的至少一些中的自由端部分44。例如，帽部50可以被放置在不连接到开关装置32的分支构件36的自由端部分44上。附加地，不连接到开关装置32的分支构件36可以弯曲或以其他方式被移出其他分支构件的区域，以在用于开关装置的封装件内提供附加的空间，并且用于进一步将裸露的导体端与检修人员绝缘。如图2B所示，底部分支构件36被卷起，从而屏蔽分支构件的端部。重新参考图3，帽部50由如绝缘覆盖件40的绝缘材料形成，使得导体30的导电部分不暴露。覆盖件40和帽部50可以被形成为包覆成型件或通过挤压形成。在一个实施方案中，覆盖件40围绕导体30的中心导体部分34的部分包覆成型在导体上，并且围绕分支构件36的覆盖件的部分被挤压成型。然而，在不脱离本公开的范围的情况下，整个覆盖件40可以被包覆成型或挤压成型。用于形成覆盖件40和帽部50的合适材料包括，不限于包括聚氯乙烯(PVC)的热塑性塑料。

另选地，虽然覆盖件40的绝缘材料被示出为覆盖导体30的导电材料的一部分，但并非全部，但覆盖件40的绝缘材料可以在中心导体部分34的整体和/或一个或多个分支构件36上延伸，从而不需要分离的帽部来覆盖暴露的自由端部分42、44。在这种情况下，可以将覆盖件40的一部分从中心导体部分34和/或一个或多个分支构件36移除，以暴露导电材料用于连接到开关装置32。

如图2B和图2C所示，导体30的柔性和绝缘构造还有利于将两个或更多个导体堆叠在彼此的顶部，以配置用于递送多个相的电的配电组件。在这种布置中，第一导体30可以被配置成将第一相的电分配给封装件22中的第一组开关装置32，直接被放置在第一导体上或至少通常放置在第一导体上的第二导体30可以被配置成将第二相的电分配给封装件中的第二组开关装置32，直接放置在第二导体上或至少通常放置在第二导体上的第三导体30可以被配置成将第三相的电分配给封装件中的第三组开关装置32等。在导体30堆叠在彼此的顶部上的情况下，分支构件36可能不与相应的开关装置32完全对齐。多极电路断路器32的情况尤其如此。图2B和图2C识别了2极电路断路器32_(2p)和3极电路断路器32_(3p)。导体30以及特别是分支部件36的柔性配置通过弯曲、扭曲或以其他方式操纵分支构件以与开关装置连接来允许仍与开关装置(包括多极电路断路器32_(2p)、32_(3p))一起进行电气连接。围绕导体30中的每一个的绝缘覆盖件40将每个导体与封装件22内的任何其他导体绝缘，从而允许导体30直接被放置在彼此的顶部而相之间没有任何干扰。

参照图5至图7，另一实施方案的配电组件通常以120示出。配电组件120包括通常以122示出的电气封装件。封装件122包括具有门或覆盖件(未示出)或用于提供对封装件122的内部部件的触及的任何其他结构的壳体124。电导体组件126被容纳在封装件122内并且包括多个电导体130。电导体130通过绝缘构件150彼此分离，以确保在组件126内保持适当的电气间距。导体130和绝缘构件150由形成导体组件126的外壳160保持在一起。导体组件126的每个导体130被构造成用于电气连接到多个电气开关装置132，诸如例如且不限于电路断路器。在图示实施方案中，多个导体130有利于分配多个相的电。

参照图8至图10，导体组件126的每个电导体130包括至少部分柔性的电导体。每个导体130包括细长刚性中心导体部分135、附接到刚性中心导体部分的细长柔性中心导体部分134，使得导体部分沿着导体的共同纵向轴线LA延伸，并且多个细长柔性分支构件136被附接到刚性中心导体部分135并从刚性中心导体部分侧向向外延伸。分支构件136可以通过任何合适的装置附接到刚性导体部分135。例如，可以使用螺纹紧固件、铆钉、焊接、粘合剂、夹具或任何其他合适的附接机构将分支构件136附接到刚性导体部分135。每个分支构件136被配置为用于电气连接到开关装置132。因此，每个导体130提供柔性导电底座用于与不同的开关装置132进行多个电气连接。细长刚性中心导体部分135和细长柔性中心导体部分134可以广义地被视为主导体部分。另选地，仅刚性中心导体部分135可以被视为主导体部分。

刚性中心导体部分135、柔性中心导体部分134和每个柔性分支构件136各自包括大致矩形的部件。在不脱离本公开的范围的情况下，还设想了导体部分134、135和分支构件136的其他构型。在图示的实施方案中，示出有从刚性中心导体部分135的相对侧垂直向外延伸的两(2)个分支构件136。应当理解的是，还设想了其他数目的分支构件136。另外，尽管每个分支构件136被示出为从刚性导体部分135的两侧侧向延伸，但一个或多个分支构件可以被分离成两个分离的分支构件并适当地附接到刚性导体部分的相对侧。在该实施方案中，一个或多个分支构件可以沿刚性中心导体部分135的纵向轴线相对于刚性中心导体部分的相对侧上的分支构件交错或偏离。

刚性中心导体部分135可以包括标准铜母线构件，并且柔性中心导体部分134和分支构件136可以各自包括多层层压导电材料，诸如铜、铝或任何其它合适的导电材料。导电材料层也可以镀有相同导电材料或另一导电材料，诸如锡、银、铝、或任何其他合适的导电涂层。应当理解的是，在不脱离本公开的范围的情况下，中心导体部分134、135和分支构件136可以具有过度构型。绝缘覆盖件或套管140围绕导体130的柔性中心导体部分134和柔性分支构件136。在图示实施方案中，覆盖件140围绕柔性中心导体部分134和分支构件136的主要部分，但不围绕它们的整体。如图所示，覆盖件140基本上围绕柔性中心导体部分134的整体，但不覆盖柔性中心导体部分的自由端部分142。相似地，覆盖件140基本上围绕分支构件136的整体，但不覆盖分支构件的自由端部分144。暴露的自由端部分142、144被构造为用于与开关装置132电气连接。例如，主电路断路器可以电气连接到柔性中心导体部分134的自由端部分142，并且分支电路断路器可以电气连接到分支构件136的自由端部分144。

参照图6、图11和图12所示，每个绝缘构件150接收导体130中的一个，并且使导体与其他导体隔开，使得导体组件126中的导体之间不存在电气干扰。每个绝缘构件150包括在该块的第一侧153中的中心通道152，用于接收中心导体部分134、135中的至少一些；以及中心通道152的侧壁156中的切口154，用于接收分支构件136以将导体130至少部分地定位在绝缘构件中。绝缘构件150的相对第二侧159上的突起158被配置为被接收在相邻绝缘构件150中的切口154中，以帮助在相邻绝缘构件内固定相邻绝缘构件中接收的导体130。附加地，绝缘构件150的第二侧159具有与绝缘构件的第一侧153的大致配合构型，使得绝缘构件可以彼此嵌套以为导体组件126提供紧凑的布置。绝缘构件150的纵向末端包括用于将壳体160的部分连接到绝缘构件以将绝缘构件和导体130保持在一起的紧固件孔162。绝缘构件150可以多种方式紧固在一起，包括通过卡扣配合。在一个实施方案中，绝缘构件150由模制塑料形成。

如图6和图7所示，壳体160包括前部面板164、顶部面板166和底部面板168。紧固件(未示出)延伸穿过顶部面板166和底部面板168中的紧固件孔170，并穿过绝缘构件150中的紧固件孔162，以将顶部面板166和底部面板168固定到绝缘构件150，并将顶部面板和底部面板放置为与前部面板164摩擦接合，以将这些面板保持在一起在绝缘构件周围。在不脱离本公开的范围的情况下，也可以结合壳体160的其他合适构型以及用于将导体130和绝缘构件150联接在一起的其他装置。例如，壳体160可以包括多个卡扣配合部件。

由绝缘构件150分离的多个导体130配置配电组件120，以用于递送多个相的电。因此，第一导体130可以被配置为将第一相的电分配给封装件122中的第一组开关装置132，第二导体130可以被配置为将第二相的电分配给封装件中的第二组开关装置132，第三导体130可以被配置为将第三相的电分配给封装件中的第三组开关装置132，并且第四导体130可以被配置为将第四相的电分配给封装件中的第四组开关装置132。绝缘块150和绝缘覆盖件140将每个导体与导体组件126的其他导体绝缘，从而允许导体130堆叠在彼此的顶部而相之间没有任何干扰。因此，当导体130堆叠在彼此的顶部上时，绝缘构件150防止相之间的短路。可以设想，在不脱离本公开的范围的情况下，导体组件126可以具有不同数量的导体130，用于分配不同相数的电。

已经详细描述了本发明，显而易见的是，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的范围内，可进行修改和变型。

由于在不脱离本发明的范围的情况下可以对上述构造和方法进行各种改变，因此意图是包含在以上描述中并在附图中示出的所有内容应当被解释为说明性的而不是以限制性意义来解释。

Claims

1.一种用于配电组件中的电导体，包括：

主导体部分，所述主导体部分包括导电材料，所述主导体部分沿着轴线延伸；和

多个柔性分支构件，所述多个柔性分支构件包括导电材料，所述柔性分支构件从所述主导体部分侧向延伸，每个柔性分支构件能够选择性地弯曲并且被配置用于电气连接到电气开关装置。

2.根据权利要求1所述的导体，其中，所述主导体部分和所述多个柔性分支构件的所述导电材料包括多层的层压导电材料。

3.根据权利要求1所述的导体，其中，所述主导体部分的至少一部分是柔性的。

4.根据权利要求3所述的导体，其中，所述主导体部分的整体是柔性的。

5.根据权利要求1所述的导体，还包括围绕所述主导体部分和所述多个柔性分支构件设置的绝缘件。

6.根据权利要求5所述的导体，其中，所述绝缘件仅围绕所述柔性分支构件中的至少一个的一部分设置，使得所述柔性分支构件的自由端暴露且无绝缘件。

7.根据权利要求5所述的导体，其中，所述绝缘件围绕至少一个所述柔性分支构件的整体设置。

8.根据权利要求1所述的导体，其中，所述主导体部分是细长的，并且具有第一侧和与第一侧相对的第二侧、从所述主导体部分的所述第一侧侧向延伸的第一柔性分支构件、以及从所述主导体部分的所述第二侧侧向延伸的第二柔性分支构件。

9.根据权利要求8所述的导体，其中，所述第一柔性分支构件和所述第二柔性分支构件沿着所述主导体部分的所述轴线在共同点处从所述主导体部分侧向延伸。

10.根据权利要求1所述的导体，其中，所述主导体部分和所述多个柔性分支构件彼此分离地形成，并且所述柔性分支构件被附接到所述主导体部分。

11.一种配电组件，包括：

封装件；和

柔性电导体，所述柔性电导体设置在所述封装件中，所述柔性电导体包括：主导体部分，所述主导体部分包括导电材料；和多个分支构件，所述多个分支构件包括从所述主导体部分侧向延伸的导电材料，每个分支构件能够选择性地弯曲并且被配置为用于电气连接到电气开关装置。

12.根据权利要求11所述的组件，进一步包括设置在所述封装件中的多个柔性电导体，所述电导体彼此绝缘。

13.根据权利要求12所述的组件，其中，所述组件被配置为用于分配多个相的电。

14.根据权利要求12所述的组件，其中，所述组件被配置为用于适应在极之间具有不同间距的多个电气开关装置。

15.一种用于配电组件中的电导体组件，包括：

电导体；和

壳体，所述壳体覆盖所述电导体的至少一部分，所述壳体绝缘所述电导体的所述至少一部分。

16.根据权利要求15所述的导体组件，其中，所述电导体包括柔性电导体，所述柔性电导体包括：主导体部分，所述主导体部分包括导电材料；和至少一个分支构件，所述分支构件包括从所述主导体部分侧向延伸的导电材料。

17.根据权利要求16所述的导体组件，其中，所述壳体包括用于接收所述主导体部分的第一通路和用于接收所述至少一个分支构件的第二通路。

18.根据权利要求16所述的导体组件，进一步包括设置在所述至少一个分支构件周围的绝缘件。

19.根据权利要求15所述的导体组件，其中，所述壳体包括彼此附接的多个壳体构件。

20.根据权利要求19所述的导体组件，其中，所述壳体构件具有配合对准结构，以使所述壳体构件相对于彼此正确地定位，用于将所述壳体构件彼此附接。