CN113875110B - 用于经由断路器使第一和第二层叠汇流排侧向连接部分电耦合的耦合元件和包括其的组件 - Google Patents

Abstract

一种用于使第一层叠汇流排(4a)的侧向连接部分(2a)电耦合到第二层叠汇流排(4b)的侧向连接部分(2b)的耦合元件(1)，所述耦合元件(1)具有基体(6)，基体(6)包括中间绝缘层(10)和片状金属的传导层(8.1、8.2、8.3)的夹层结构，所述中间绝缘层(10)布置于所述传导层(8.1、8.2、8.3)中间用于使所述传导层(8.1、8.2、8.3)彼此电绝缘，耦合元件(1)特征在于，所述传导层(8.1、8.2、8.3)中的每个包括与所述第一汇流排(4a)的所述侧向连接部分(2a)相关联的第一层区段(8.1a、8.2a、8.3a)和与所述第二汇流排4b的所述连接部分(2b)相关联的第二层区段(8.1b、8.2b、8.3b)，其中，所述第一层区段和所述第二层区段(8.1a、8.2a、8.3a、8.1b、8.2b、8.3b)通过绝缘元件(10.1、10.2、10.3)来彼此电绝缘，并且其中，所述第一层区段(8.1a、8.2a、8.3a)中的每个包括适于电连接到断路器(14)的输入端子(14.1a、14.2a、14.3a)的第一断路器连接端子(12.1a、12.2a、12.3a)，并且其中，所述第二层区段(8.1b、8.2b、8.3b)中的每个包括适于电连接到所述断路器(14)的输出端子(14.1b、14.2b、14.3b)的第二断路器连接端子(12.1b、12.2b、12.3b)。

Description

用于经由断路器使第一和第二层叠汇流排侧向连接部分电耦 合的耦合元件和包括其的组件

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于经由断路器使第一层叠汇流排和第二层叠汇流排的侧向连接部分电耦合的耦合元件和包括这样的元件的组件。

背景技术

在开关设备中使用层叠多相汇流排或多层汇流排来将交流电传导并且分配到通常安置于开关设备柜中的不同的电气装置。为了提供在单个汇流排中传导交流的所有三个相或甚至更多个相的可能性，已开发多相汇流排，多相汇流排包括电绝缘材料的覆盖层和基层，传导片状金属(特别地，铜)的两个或更多个层布置于覆盖层与基层之间，所述两个或更多个层借助于绝缘中间层来彼此电绝缘。代替如前所述地传导交流的不同相，汇流排还能够用于分配直流，直流可以由汇流排在不同电压水平下分配，例如，其中，例如380V的较高电压用于驱动高功率电驱动器和例如12V的较低控制电压用于传送用于控制驱动器的控制信号。然而出于简化原因，两种汇流排(AC汇流排和DC汇流排)在下文中都被称为层叠汇流排。然而，本发明在下文中参考层叠多相AC汇流排描述和解释。

在申请人的DE 10 2005 015 945 B4中描述了前述的汇流排，其中，不同层借助于液态树脂来彼此层叠。层叠汇流排具有如下的优点：层叠汇流排紧凑，并且不会由于由交流电产生的排斥力而倾向于分层，所述交流电在用于每个相的不同的传导层中传导并且在短路的情况下可能处于几千安培(kA)的范围内。

为了将电能从功率源供应到层叠多相汇流排，已知的是，将层的夹层结构的侧向区段中的绝缘材料移除，并且使从中间绝缘层突出的未涂覆传导层展开，以便提供三个或更多个侧向连接部分，即，针对每个相的一个侧向连接部分，且优选地，针对保护性的接地的一个侧向连接部分，电功率源的端子能够连接到所述侧向连接部分。

侧向连接部分还用于提供具有更短的长度的两个汇流排或汇流排区段之间的电连接。这允许将汇流排拆分，以便更容易处置和运送。在运送之后，汇流排或汇流排区段借助于耦合元件来电互连，该耦合元件包括基体，该基体具有绝缘层和用于每个相的传导层的夹层结构，所述绝缘层布置于传导层之间。基体的传导层中的每个包括其侧向边缘处的相关联的端子部件，所述端子部件分别适于与位于每个汇流排的侧向连接部分处的未涂覆端子区段接触。耦合元件通常机械地夹紧到相关联的侧向连接部分，以便提供可靠的电气和机械耦合。开关设备包括具有连接销的两个层叠汇流排，所述连接销沿垂直于传导层的平面的方向突出，并且通过在WO-A-2013/166 562中描述的耦合元件来耦合。

在已知的低电压开关设备系统中，断路器的连接通常借助于单独地连接到每个汇流排的扁平铜杆来进行。由于这些连接基本上是具有断路器的ACB端子处的一个连接和汇流排系统处的第二连接的点对点连接，因而上述的已知的断路器不可直接地连接到WO-A2013/166 652的层叠汇流排的连接销，所述连接销从每个电相的传导层通过邻接的绝缘层向外突出到开关设备柜的内部空间中。因此要求耗用空间的安装设备，以便使断路器耦合到从两个汇流排中的每个的前侧突出的圆柱形连接销。

此外，WO-A2013/166652的汇流排系统的另外的缺点是，不存在保护第一汇流排的三个电相中的每个的传导层以防例如由在汇流排通过耦合元件彼此电连接时在第二汇流排的传导层中发生的短路引起的过电流的电流保护装置。因而，存在第一汇流排的传导层中的短路例如由于引起所述层的分层而损坏第二汇流排的传导层的高风险。

发明内容

因此，本发明的目标是，提供用于使第一层叠多相汇流排和第二层叠多相汇流排的侧向连接部分电耦合的耦合元件，这允许保护第一汇流排以防在第二汇流排中引起的过电流，并且反之亦然。

该目标通过权利要求1中要求保护的组件实现。

本发明的另外的目标是，提供用于使第一层叠多相汇流排和第二层叠多相汇流排电耦合的组件，该组件安全地保护每个汇流排以防由在另一个汇流排中发生的过电流引起的损坏。

该目标通过权利要求8中要求保护的组件实现。

本发明的又另一目标是，提供包括具有改进的过电流保护的电耦合的第一层叠汇流排和第二层叠汇流排的开关设备。

该目标通过权利要求9中要求保护的开关设备实现。

根据本发明，用于使第一层叠汇流排的侧向连接部分电耦合到第二层叠汇流排的侧向连接部分的耦合元件包括基体，该基体具有与由第一层叠汇流排和第二层叠汇流排传导的交流电的每个相相关联的片状金属的传导层的夹层结构。耦合元件进一步包括布置于传导层之间并且用来使传导层彼此电绝缘的多个中间绝缘层。

耦合元件特征在于，传导层中的每个包括与第一汇流排的第一侧向连接部分相关联的第一层区段，并且另外包括与第二汇流排的连接部分相关联的第二层区段。根据本发明，第一层区段和第二层区段通过绝缘元件来彼此电绝缘，并且，第一层区段中的每个包括适于电连接到断路器的输入端子的第一断路器连接端子。此外，基体的传导层的第二层区段中的每个包括适于电连接到断路器的输出端子的第二断路器连接端子，断路器优选地也借助于第一断路器连接端子与第二断路器连接端子之间的电气和机械耦合来安装到基体。

根据本发明的汇流排耦合元件提供如下的优点：不存在为了将断路器安置于第一层叠多层汇流排和第二层叠多层汇流排的任一个上而需要的额外的空间，但通常被浪费的位于两个汇流排之间的耦合元件的空间有利地被利用于安装断路器。

在本发明的一个实施例中，使基体中的每个传导层的第一层区段和第二层区段彼此电绝缘的绝缘元件包括优选地横过第一层区段和第二层区段的邻近的侧向边缘之间的基体的整个宽度延伸的绝缘材料条。备选地，以空气填充的间隙可以代替绝缘材料条而使用，以便高效地使基体中的电相的第一层区段与邻接的第二层区段绝缘。

在本发明的优选实施例中，绝缘元件可以由塑料材料(特别地，纤维增强树脂)或由固化树脂条形成，其可以在使绝缘层层叠于基体的传导层的顶部上之前定位于每个层区段的邻近的侧向边缘之间。

根据本发明的另一目标是，第一断路器连接端子和第二断路器连接端子中的每个包括至少一个圆柱形连接销，所述至少一个圆柱形连接销安装到基体的对应的传导层的第一层区段和第二层区段中的相关联的一个。优选地由与传导层的片状金属(优选地，铜)相同的材料制作的传导销通过形成于邻接的绝缘层和传导层的夹层结构中的公共孔远离传导层突出。

在该实施例中，第一断路器连接端子和第二断路器连接端子中的每个优选地包括多个优选地圆柱形的销，以如前文中所描述的方式每个层区段被安装两个销，所述销横过基体的宽度优选地以彼此相等的距离布置成一行。在优选实施例中，可能存在全都连接到基体中的传导层的同一层区段的布置成一行的五个圆柱形连接销。在该实施例中，连接销通过例如借助于螺钉来安装到每个圆柱形连接销的自由端部分的公共导电分配杆来机械地互连。这提供如下的优点：通过基体中的每个传导层的第一层区段和第二层区段传导的电流基本上均匀地分配于每个层区段的更大面积上，以致于局部电流流过每个连接销，并且因此热负载显著地减小。然而，还可想象的是，使用电连接到传导层的同一层区段的两个或更多个行/排的连接销而非仅一行，以便进一步减小电流流过该层区段的圆柱形连接销。

根据本发明的另一目标，第一断路器连接端子和第二断路器连接端子中的每个包括安装于每个分配杆处的L形或T形端子部件。可以由铜制作并且用螺钉固定或夹紧或以其它方式机械地连接到相关联的分配杆的端子部件适于连接到带曲柄和/或弯曲和/或成角度连接杆的第一端部分。由如铜那样的传导材料制作的弯曲和/或成角度连接杆进而适于利用其第二端部分来机械地且电气地连接到断路器的输入端子和输出端子中的相应的一个。该设计具有耦合元件在具有连接端子的不同形状、尺寸以及构造的不同类型的已知的断路器的安装方面非常灵活的优点。在优选实施例中，L形或T形端子部件优选地安装到相关联的分配杆的中心，这允许从基体的相关联的层区段通过连接销和分配杆供给到断路器的输入端子或输出端子的电流的甚至更均匀的分配。

在本发明的甚至更复杂巧妙的实施例中，连接杆包括用于分别将连接杆的第一端部分机械地夹紧到断路器连接端子的L形或T形端子部件和设于断路器处的相关联的输入端子或输出端子的夹紧元件。

该实施例允许容易且快速地将不同类型和形状的断路器安装到耦合元件，以便获得由前述耦合元件和安装到该耦合元件的断路器组成的本发明的组件，该组件能够作为一个单元容易地安置于开关设备中，以便使第一层叠汇流排电耦合到第二层叠汇流排。

根据本发明的另一目标是，包括前述的耦合元件和电气地且机械地耦合到该耦合元件的断路器的该组件优选地用于借助于断路器来使开关设备中的第一层叠汇流排和第二层叠汇流排电互连，以便避免在第二汇流排中的过电流的情况下第一汇流排被损坏，并且反之亦然。

附图说明

在后文中参考附图来基于传导AC电流的示例性汇流排描述本发明。在附图中，

图1是第一层叠汇流排和第二层叠汇流排的示意性横截面视图，第一层叠汇流排和第二层叠汇流排具有用于传导AC电流的三个电相的三个传导层，所述传导层通过根据本发明的组件来在其侧向连接部分处电耦合，该组件包括根据本发明的耦合元件和安装到该耦合元件的断路器，以及

图2是不具有汇流排的在图1中示出的组件的示意性三维视图。

具体实施方式

如图1中所示出的，可以作为开关设备柜(未示出)中的后壁安置的第一层叠汇流排4a和第二层叠汇流排4b包括用于将由层叠汇流排4a、4b分配的电流的每个相L1、L2、L3的三个传导层8.1至8.3。两个层叠汇流排4a、4b中的每个包括侧向连接部分2a、2b，侧向连接部分2a、2b用来在将两个汇流排4a、4b运送到顾客等等之后，使两个汇流排4a、4b互连。第一层叠汇流排4a和第二层叠汇流排4b可以具有另外的连接部分(未示出)，以便构建如计量装置、熔断器、开关或电子部件等等那样的不同类型的已知的电气装置可以连接到的长的连续汇流排。

如进一步在图1中示出的，用于使第一汇流排4a的侧向连接部分2a电耦合到第二汇流排的侧向连接部分2b的耦合元件1包括基体6，基体6形成为与由两个汇流排4a、4b传导的电流的每个相L1、L2、L3相关联的片状金属的传导层(8.1、8.2、8.3)的夹层结构。由于第一汇流排4a和第二汇流排4b在正常操作条件下传导电流的相同电相，因而耦合元件1和汇流排4a、4b的所有传导层都在图1和图2中以相同参考标号8.1、8.2、8.3标示。

为了使汇流排4a、4b内部的传导层8.1、8.2、8.3和耦合元件1的基体6彼此电绝缘，中间绝缘层10布置于传导层8.1、8.2、8.3中间。

如能够进一步从图1和图2看到的，传导层8.1、8.2、8.3中的每个包括：第一层区段8.1a、8.2a、8.3a，其与第一汇流排4a的侧向连接部分2a相关联；和第二层区段8.1b、8.2b、8.3b，其与第二汇流排4b的连接部分2b相关联。

为了在基体6内部使第一层区段8.1a、8.2a、8.3a与第二层区段8.1b、8.2b、8.3b电绝缘，绝缘元件10.1、10.2、10.3布置于第一层区段8.1a、8.2a、8.3a和第二层区段8.1b、8.2b、8.3b中的每个的邻近的侧向边缘16a、16b之间。绝缘元件10.1、10.2、10.3优选地是优选地具有弹性性质和/或柔性性质的绝缘材料(例如，橡胶或纸)条。在备选实施例中，绝缘还可以形成为间隙，该间隙可以由布置于16a、16b的侧向边缘之间的间隔部产生，或可以在组装层式夹层结构时机加工到传导层8.1、8.2、8.3的片状金属中。如图2中所指示的，绝缘元件10.1、10.2、10.3优选地横过基体6的整个宽度W延伸。

如能够进一步从图1和图2看到的，第一层区段8.1a、8.2a、8.3a中的每个包括适于电连接到断路器14的输入端子14.1a、14.2a、14.3a的第一断路器连接端子12.1a、12.2a、12.3a。以相同方式，第二层区段8.1b、8.2b、8.3b中的每个包括适于电连接到断路器14的输出端子14.1b、14.2b、14.3b的第二断路器连接端子12.1b、12.2b、12.3b。

在本发明的在图2中示出的实施例中，第一断路器连接端子12.1a、12.2a、12.3a和第二断路器连接端子12.1b、12.2b、12.3b中的每个包括安装到对应的传导层8.1、8.2、8.3的第一层区段8.1a、8.2a、8.3a和第二层区段8.1b、8.2b、8.3b相关联的一个的至少一个圆柱形连接销。如能够在图1中最清楚地看到的，圆柱形连接销中的每个通过在基体6的传导层8.1、8.2、8.3和绝缘层10的夹层结构中形成的公共孔远离基体6的相关联的传导层8.1、8.2、8.3沿垂直方向突出。

为了在基体6的整个宽度W上更均匀地分配在传导层8.1、8.2、8.3中传导的电流，第一断路器连接端子12.1a、12.2a、12.3a和第二断路器连接端子12.1b、12.2b、12.3b中的每个包括安装并且电连接到每个层区段8.1a、8.2a、8.3a、8.1b、8.2b、8.3b的多个圆柱形销。为了进行这样的动作，每个层区段8.1a、8.2a、8.3a、8.1b、8.2b、8.3b的多个圆柱形销横过基体6的宽度W距彼此距离A地布置成一行。每一排销中的圆柱形连接销的自由端部分通过导电分配杆18来机械地互连，导电分配杆18优选地借助于螺钉来安装到圆柱形连接销的自由端部分，如图2中所指示的那样。

为了提供第一断路器连接端子12.1a、12.2a、12.3a和第二断路器连接端子12.1b、12.2b、12.3b到断路器14的输入端子14.1a、14.2a、14.3a和输出端子14.1b、14.2b、14.3b的容易、快速并且灵活的连接，L形或T形端子部件20优选地安装于每个分配杆18的中心处。L形或T形端子部件20具有适于被由如铜那样的导电并且可机械地变形的材料形成的带曲柄和/或弯曲和/或成角度的连接杆22的第一端部分接触的外部形状，以致于连接杆22的第二端部分能够机械地且电气地连接到断路器14的相关联的输入端子14.1a、14.2a、14.3a和输出端子14.1b、14.2b、14.3b。

为了使连接杆22的第二端部分机械地连接到断路器14的相关联的输入或输出端子，连接杆可以借助于夹紧元件24来夹紧到相关联的端子。在这方面，连接杆22可以备选地形成为平行地伸展的第二带曲柄或弯曲或成角度杆，该杆借助于螺钉等等来在其第一端部分和/或第二端部分处连接到连接杆。螺钉可以延伸通过断路器14的相关联的输入端子14.1a、14.2a、14.3a和输出端子14.1b、14.2b、14.3b，如图2中所指示的那样。

为了使两个多层汇流排4a、4b的侧向连接部分2a和侧向连接部分2b电连接，使用组件100，组件100包括耦合元件1，耦合元件具有基体6，断路器14如前文中所描述的那样安装到基体6，以致于组件100能够在工厂现场组装，并且作为一个单元运送用于安装到安置现场。

参考标号列表

1 　　　　　耦合元件

2a　　　　　第一汇流排的第一侧向连接部分

2b　　　　　第一汇流排的第二侧向连接部分

4a　　　　　第一层叠汇流排

4b　　　　　第二层叠汇流排

6 　　　　　基体

8.1-8.3　　 耦合元件的传导层

8.1a-8.3a 传导层的第一层区段

81b-8.3b 　 传导层的第二层区段

10　　　　　中间绝缘层

10.1-10.3 　绝缘元件

12.1a-12.3a 第一断路器连接端子

12.1b-12.3b 第二断路器连接端子

14.1a-14.3a 断路器的输入端子

14.1b-14.3b 断路器的输出端子

14　　　　　断路器

16a 　　　　第一层区段的侧向边缘

16b 　　　　第二层区段的侧向边缘

18　　　　　分配杆

20　　　　　L形或T形端子部件

22　　　　　弯曲和/或成角度连接杆

24　　　　　连接杆的夹紧元件

100 　　　　包括耦合元件和断路器的组件

A 　　　　　第一圆柱形连接销与第二圆柱形连接销之间的距离

W 　　　　　耦合元件的宽度

L1、L2、L3　 电相。

Claims (11)

1.一种用于使第一层叠汇流排(4a)的侧向连接部分(2a)电耦合到第二层叠汇流排(4b)的侧向连接部分(2b)的耦合元件(1)，所述耦合元件(1)具有基体(6)，所述基体(6)包括中间绝缘层(10)和片状金属的传导层(8.1、8.2、8.3)的夹层结构，所述中间绝缘层(10)布置于所述传导层(8.1、8.2、8.3)中间用于使所述传导层(8.1、8.2、8.3)彼此电绝缘，

其特征在于，

所述传导层(8.1、8.2、8.3)中的每个包括与所述第一层叠汇流排(4a)的所述侧向连接部分(2a)相关联的第一层区段(8.1a、8.2a、8.3a)和与所述第二层叠汇流排(4b)的所述连接部分(2b)相关联的第二层区段(8.1b、8.2b、8.3b)，其中，所述第一层区段和第二层区段(8.1a、8.2a、8.3a；8.1b、8.2b、8.3b)通过绝缘元件(10.1、10.2、10.3)来彼此电绝缘，并且其中，所述第一层区段(8.1a、8.2a、8.3a)中的每个包括适于电连接到断路器(14)的输入端子(14.1a、14.2a、14.3a)的第一断路器连接端子(12.1a、12.2a、12.3a)，并且其中，所述第二层区段(8.1b、8.2b、8.3b)中的每个包括适于电连接到所述断路器(14)的输出端子(14.1b、14.2b、14.3b)的第二断路器连接端子(12.1b、12.2b、12.3b)。

2.根据权利要求1所述的耦合元件，

其特征在于，

所述绝缘元件(10.1、10.2、10.3)包括位于所述基体(6)的每个传导层的所述第一层区段和所述第二层区段(8.1a、8.2a、8.3a、8.1b、8.2b、8.3b)的邻近的侧向边缘(16a、16b)之间的横过所述基体(6)的宽度(W)延伸的绝缘材料条或间隙。

3.根据权利要求2所述的耦合元件，

其特征在于，

所述绝缘元件(10.1、10.2、10.3)由塑料材料形成。

4.根据权利要求3所述的耦合元件，

其特征在于，

所述绝缘元件(10.1、10.2、10.3)由纤维增强树脂或由固化树脂条形成。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的耦合元件，

其特征在于，

所述第一断路器连接端子和所述第二断路器连接端子(12.1a、12.2a、12.3a、12.1b、12.2b、12.3b)中的每个包括至少一个圆柱形连接销，所述至少一个圆柱形连接销安装到所述基体(6)的对应的传导层(8.1、8.2、8.3)的所述第一层区段和所述第二层区段(8.1a、8.2a、8.3a、8.1b、8.2b、8.3b)中的相关联的一个，并且通过形成于所述基体(6)的传导层(8.1、8.2、8.3)和绝缘层(10)的夹层结构中的公共孔远离所述传导层(8.1、8.2、8.3)突出。

6.根据权利要求5所述的耦合元件，

其特征在于，

其中，第一断路器连接端子和所述第二断路器连接端子(12.1a、12.2a、12.3a、12.1b、12.2b、12.3b)中的每个包括多个圆柱形连接销，所述圆柱形连接销安装于每个层区段(8.1a、8.2a、8.3a、8.1b、8.2b、8.3b)处，所述层区段横过所述基体(6)的宽度(W)距彼此距离(A)地布置成至少一个行，并且，连接到同一层区段(8.1a、8.2a、8.3a、8.1b、8.2b、8.3b)的圆柱形连接销的所述行通过安装到所述圆柱形连接销的自由端部分的导电分配杆(18)来机械地互连。

7.根据权利要求6所述的耦合元件，

其特征在于，

连接到同一层区段(8.1a、8.2a、8.3a、8.1b、8.2b、8.3b)的圆柱形连接销的所述行通过借助于螺钉来安装到所述圆柱形连接销的所述自由端部分的导电分配杆(18)来机械地互连。

8.根据权利要求6所述的耦合元件，

其特征在于，所述第一断路器连接端子和所述第二断路器连接端子(12.1a、12.2a、12.3a、12.1b、12.2b、12.3b)中的每个包括L形或T形端子部件(20)，所述L形或T形端子部件安装在适于被带曲柄和/或弯曲和/或成角度连接杆(22)的第一端部分接触的相关联的导电分配杆(18)处，所述连接杆(22)适于利用其第二端部分来机械地且电气地连接到所述断路器(14)的所述输入端子(14.1a、14.2a、14.3a)和输出端子(14.1b、14.2b、14.3b)中的相应的一个。

9.根据权利要求8所述的耦合元件，

其特征在于，所述连接杆(22)包括夹紧元件(24)，所述夹紧元件(24)用于将所述连接杆(22)的所述第一端部分机械地夹紧到所述断路器连接端子(12.1a、12.2a、12.3a、12.1b、12.2b、12.3b)的所述L形或T形端子部件(20)和所述断路器(14)的相关联的输入端子(14.1a、14.2a、14.3a)或输出端子(14.1b、14.2b、14.3b)。

10.一种用于使第一层叠汇流排(4a)的侧向连接部分(2a)电耦合到第二层叠汇流排(4b)的侧向连接部分(2b)的组件(100)，其包括根据前述权利要求中的任一项所述的耦合元件(1)和安装到所述耦合元件(1)的断路器(14)。

11.一种开关设备，其包括根据权利要求10所述的组件(100)。

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