CN115207853A

CN115207853A - 增强散热效果且母线导体不易变形的数据中心母线

Info

Publication number: CN115207853A
Application number: CN202210714667.2A
Authority: CN
Inventors: S·施里斯塔; 李浩帮; 杨玲
Original assignee: Guangzhou Nandun Communications Equipment Co ltd
Current assignee: Guangzhou Nandun Communications Equipment Co ltd
Priority date: 2022-06-23
Filing date: 2022-06-23
Publication date: 2022-10-18

Abstract

本发明公开增强散热效果且母线导体不易变形的数据中心母线，涉及数据中心配电设备领域，包括由金属材料制成的母线槽、若干个母线导体槽以及三相母线导体，母线导体是横截面为“T”型的T型母线导体；火线导体L1、L2、L3、零线导体N与母线导体槽之间设有绝缘体；母线槽两端设有左盖板和右盖板，母线导体在母线槽内延左盖板和右盖板伸出形成延伸段。本发明采用T型母线导体，导体顶部发热面积更大，增强了数据中心母线的散热效果；T型母线导体更不易变形，轻微变形对绝缘体的压迫力更小，供插爪接触的接触压力及载流面积更大，不易因导体变形而引起电气事故。

Description

增强散热效果且母线导体不易变形的数据中心母线

技术领域

本发明涉及数据中心配电设备技术领域，特别是涉及一种增强散热效果且母线导体不易变形的数据中心母线。

背景技术

电缆是传统的配电材料，虽然电缆适用于低规模配电，但工业、实验室、工厂等的大规模配电由于其性能缺陷而受到高度限制，为解决电缆配电问题，母线被越来越多地被用于配电。母线通常由有限长度的金属外壳组成，其中包含导体和绝缘体，母线是现代安全、高效的大规模配电方式，母线通常是模块化的，这意味着母线是可以拼接延长布线距离以满足配电需求，插入式装置再将电源从母线引流传输至负载端。

对于数据中心这样的复杂系统而言，采用母线配电是明智的选择，其可在母线布置的任意点插入引流装置至负载端，更快的安装、可靠的连接、可现场拆卸的模块化设计、最低的规划和建设成本、未来的灵活性、最低的扩展和运营成本、更高的冷却效率、安全可靠和环境友好是数据中心特有的配电要求。因此，数据中心需要一个可靠、高效的配电系统。

目前，数据中心母线以每段母线槽拼接延长布线，母线槽与母线槽之间的拼接处可插接如插爪设备从母线引电至负载端。母线槽主要由导体槽、三相母线导体、及包裹于导体的绝缘体构成，对母线槽的散热要求极高，使用过程中导体容易发生变形。市场上主流的导体横截面有矩形和倒U型，导体平行、规则、紧密地布置于母线槽内，现有数据中心母线存在如下问题有待解决：

1).导体在母线槽中的散热不够理想，影响了母线的使用寿命及使用安全性；

2).导体间会产生相互作用的电动力及应力弧垂，导体会因为相互作用的电动力及应力弧垂导致变形，导体的变形会压迫与之接触的绝缘体，使绝缘体变形，同时通过绝缘体压迫母线槽外壳，过度的变形会引起绝缘破裂，导致导体短路等电气事故发生；

３).导体变形会影响引流插爪与导体的接触不良。具体表现为：导体变形会逼迫插爪发生形变，当超过一定限度后会导致插爪发生塑性形变，从而导致插爪与导体的接触压力不足，导致接触电阻增加。不规则的形变也会使导体与插爪的接触面积减少，载流面积减少。在接触压力与接触面积的双重减少的作用下，导体与插爪的接触部位会发生局部温升高，甚至有可能会引起电气事故的发生。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种增强散热效果且母线导体不易变形的数据中心母线。本发明采用T型母线导体，导体顶部发热面积更大，增强了数据中心母线的散热效果；T型母线导体更不易变形，轻微变形对绝缘体的压迫力更小，供插爪接触的接触压力及载流面积更大，不易因导体变形而引起电气事故。

本发明的上述目的通过如下技术手段实现：

一种增强散热效果且母线导体不易变形的数据中心母线，包括由金属材料制成的母线槽1，

所述母线槽1设有下盖板及若干个母线导体槽2，下盖板盖合所述母线槽；

母线导体槽2内设有母线导体3，该母线导体3为三相母线导体，包括火线导体L1、L2、L3、零线导体N以及地线导体PE；

所述母线导体3是横截面为“T”型的T型母线导体；

所述火线导体L1、L2、L3、零线导体N与母线导体槽2之间设有绝缘体4；

所述母线槽1两端设有左盖板11和右盖板12，左盖板11和右盖板12盖合于所述母线槽1；

所述母线导体3在母线槽1内延左盖板11和右盖板12伸出形成延伸段。

优选的：所述火线导体L1、L2、L3、零线导体N以同一水平高度均匀排列。

进一步的，所述绝缘体4由上绝缘体41和下绝缘体42一体设计而成；

其上绝缘体41的横截面为“T”型的T型绝缘体，该T型绝缘体与T型母线导体的上部相匹配且紧密接触；

其下绝缘体42不与T型母线导体的下部接触。

进一步的，火线导体L1、L2、L3、零线导体N以及地线导体PE设于同一高度；

或者火线导体L1、L2、L3以及零线导体N设于同一高度，地线导体PE低于零线导体N的高度。

优选的，所述火线导体L1、L2、L3、零线导体N以及地线导体PE的排列顺序为：火线导体L1、L2、地线导体PE、火线导体L3、零线导体N。

优选的，所述火线导体L1、L2、L3、零线导体N以及地线导体PE的排列顺序为：

地线导体PE、火线导体L1、L2、L3、零线导体N；

或者火线导体L1、L2、L3、零线导体N、地线导体PE。

进一步的，火线导体L1、L2对应匹配的绝缘体4的横截面为一体成型；

火线导体L3、零线导体N对应匹配的绝缘体4的横截面为一体成型。

进一步的，火线导体L1、L2、L3、零线导体N对应匹配的绝缘体4的横截面为一体成型。

进一步的，所述T型母线导体上端两侧设有一对以上的卡口31，所述母线导体槽2设有与所述卡口31相配合的一对以上的卡件21。

优选的，所述母线导体3的材质为铜材。

优选的，所述母线槽1的两侧设有安装槽13。

采用上述技术方案所产生的有益效果：

1.本发明，在母线导体横截面积、导体长度以及通电电流相同的前提下，T型母线导体比现有同行业的矩形母线导体、倒U型母线导体以及其他形状的母线导体顶部发热面积更大，增强了数据中心母线的散热效果。

2.本发明火线导体L1、L2、L3、零线导体N以同一水平高度均匀排列，导体间会产生相互作用的电动力及应力，在母线导体横截面积、导体长度以及通电电流相同的前提下，T型母线导体相对于同类型的倒U型母线导体和矩型母线导体更不易变形，轻微变形对绝缘体的压迫力更小，供插接箱插爪接触的接触压力及载流面积更大，不易因导体变形而引起电气事故。

3.下绝缘体不与T型母线导体的下部接触，外接插接箱时，需要在母线槽的任意位置安装，插接箱的插爪与母线槽导体的下部接触，形成回路，给插接箱供电。

4.母线导体在母线槽内延左盖板和右盖板伸出形成延伸段，该延伸段用于：拼接相同规格的母线槽延长数据中心母线的长度；外接插接箱时，插接箱的插爪与延伸段的母线导体的下部接触，形成回路，对外供电。

5.地线导体PE低于其它导体高度的用意在于，当插接箱上的插爪是同一高度时，插接箱与母线槽进行连接时，地线会优先进行连接，保证安全。

6.绝缘体做成一体成型的目的主要在于：既能减少在制造商的生产时间，降低成本，又能增强绝缘体安装后相互约束，不容易摇晃以增强绝缘体在母线槽中的稳定性。

7.本发明，母线导体设卡口，母线导体槽设卡件，使T型母线导体更好地固定于母线槽内，防止滑动，进一步增强了T型母线导体抗变形能力。

8.安装槽为外接插接箱提供固定支点。

附图说明

图1是实施例所述增强散热效果且母线导体不易变形的数据中心母线结构示意图；

图2是图1的局部放大图；

图3是图1的剖视图；

图4是实施例所述左盖板示意图；

图5是实施例所述绝缘体示意图；

图6是实施例所述T型母线导体示意图；

图7是实施例所述图2的俯视图；

图8是实施例所述横截面不同的三种导体间产生相互作用的电动力及应力弧垂示意图。

其中，1.母线槽；11.左盖板；12.右盖板；13.安装槽；2.母线导体槽；21.卡件；3.母线导体；31.卡口；4.绝缘体；41.上绝缘体；42.下绝缘体。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1:如图1-7示出一种增强散热效果且母线导体不易变形的数据中心母线，包括由金属材料制成的母线槽1，

所述母线导体3是横截面为“T”型的T型母线导体；

所述母线导体3在母线槽1内延左盖板11和右盖板12伸出形成延伸段，该延伸段用于：拼接相同规格的母线槽延长数据中心母线的长度；外接插接箱时，插接箱的插爪与延伸段的母线导体的下部接触，形成回路，对外供电。

本发明，T型母线导体通过绝缘体将热量导向母线槽进行散热，母线导体发热时，根据温升常理，其顶部为最高温区域，本发明采用T型母线导体，在母线导体横截面积、导体长度以及通电电流相同的前提下，T型母线导体比现有同行业的矩形母线导体、倒U型母线导体以及其他形状的母线导体顶部发热面积更大，本发明的T型母线导体增强了数据中心母线的散热效果。

在母线导体横截面积、导体长度以及通电电流相同的前提下，将T型母线导体、倒U型母线导体以及矩形母线导体顶部面积相比可知，T型母线导体>倒U型母线导体>矩形母线导体，取顶部面积较接近的T型母线导体和倒U型母线导体的散热效果相对比，如下表1示出T型母线导体以及倒U型母线导体的散热效果对比：

表1：

参数	倒U型母线导体	T型母线导体
			材料	铜	铜
截面积	78.7mm^2	78.7mm^2
			长度	3m	3m
顶部面积	18000mm^2	35999mm^2
			电流	250A	250A
导体本身最高温度	45.25度	43.78度
			母线槽最高温度	41.35度	42.04度
离母线槽间距1温度	32.85度	32.41度
			离母线槽间距2温度	29.80度	28.94度
离母线槽间距3温度	28.15度	28.13度

根据上表1可知，同一横截面积下，T型母线导体的顶部面积最大，由于T型母线导体的顶部散热面积大，T型母线导体本身的最大温度为43.78度，母线槽最大温度为42.04度，而倒U型的最大温度为45.25度，母线槽最大温度为41.35度，因此，本数据中心母线母线导体发热较小，母线槽散热效好，相比于倒U型母线导体增强了散热效果，由于矩形母线导体的顶部面积更小，同理的，T型母线导体相比于矩形母线导体以及其他形状的母线导体皆可增强散热效果。

本发明，如图8所示，横截面不同的三种导体，火线导体L1、L2、L3、零线导体N以同一水平高度均匀排列，导体间会产生相互作用的电动力及应力，在母线导体横截面积、导体长度、通电电流相同的前提下，T型母线导体比现有同行业的矩形母线导体、倒U型母线导体更不易产生变形。

表2：机械性能对比

参数	T型母线导体	倒U型母线导体	矩型母线导体
				材料	铜	铜	铜
截面积	78.7mm^2	78.7mm^2	78.7mm^2
				长度	3m	3m	3m
电流（A）	5000	5000	5000
				电动力（N）	163	114	276
应力（Mpa）	268	184.7	932
				变形量（mm）	17	32	218

表３：抗变形能力对比表

参数	T型母线导体	倒U型母线导体	矩型母线导体
				材料	紫铜	紫铜	紫铜
截面积	78.7mm^2	78.7mm^2	78.7mm^2
				长度	3m	3m	3m
电流（A）	5000	5000	5000
				极限力	180N	180N	90N
变形量(50N)	5.24	14.21	39.67

如表２所示，T型母线导体，其电动力介于倒U型母线导体和矩型母线导体之间，其应力弧垂介于倒U型母线导体和矩型母线导体之间，但是其变形量是在三者中最小。如表３所示，影响导体形变的主要因素为外力大小与材料材质，材料形状，表３的三种导体的材质均为T2紫铜，材料长度，横截面积相同，横截面形状不同， T型母线导体和倒U型母线导体的永久变形的极限约为180N，同在50N大小的外力下，T型母线导体的型变形量为5.24，倒U型母线导体的变形量为14.21，矩型母线导体的变形量为39.67， T型母线导体在抗形变方面更有优势。因此， T型母线导体相对于同类型的倒U型母线导体和矩型母线导体更不易变形，轻微变形对绝缘体的压迫力更小，供插爪接触的接触压力及载流面积更大，不易因导体变形而引起电气事故。

导体变形能力相关的计算公式参考如下：

σmax=3FL/（bh²）

δmax=4FL³/（Ebh³）

σmax为最大应力，F为外力，L为导体长度，h为导体厚度，b为导体宽度，E为材料的弹性模量。

优选实施例：本实施例其它技术特征与实施例1相同，不同之处在于，所述火线导体L1、L2、L3、零线导体N以同一水平高度均匀排列。

实施例2：本实施例其他技术特征与实施例1相同，不同之处在于，如图2-5所示，

所述绝缘体4由上绝缘体41和下绝缘体42一体设计而成；

其下绝缘体42不与T型母线导体的下部接触，外接插接箱时，需要在母线槽的任意位置安装，插接箱的插爪与母线槽导体3的下部接触，形成回路，给插接箱供电。

实施例3：本实施例其他技术特征与实施例1相同，不同之处在于，如图1-4所示，

火线导体L1、L2、L3、零线导体N以及地线导体PE设于同一高度；

地线导体PE低于其它导体高度的用意在于，当外接插接箱上的插爪是同一高度时，插接箱与母线槽进行连接时，地线会优先进行连接，保证安全。这个也可以通过调整插接箱地线插爪的高度来实现。核心点在于地线优先进行连接，保证安全。

实施例4：本实施例其他技术特征与实施例３相同，不同之处在于，如图1-4所示，

所述火线导体L1、L2、L3、零线导体N以及地线导体PE的排列顺序为：火线导体L1、L2、地线导体PE、火线导体L3、零线导体N。

实施例5：本实施例其他技术特征与实施例３相同，不同之处在于，所述火线导体L1、L2、L3、零线导体N以及地线导体PE的排列顺序为：

地线导体PE、火线导体L1、L2、L3、零线导体N；

或者火线导体L1、L2、L3、零线导体N、地线导体PE。

实施例6：本实施例其他技术特征与实施例4相同，不同之处在于，如图3-5所示，

火线导体L1、L2对应匹配的绝缘体4的横截面为一体成型；

绝缘体做成一体的目的主要在于：既能减少在制造商的生产时间，降低成本，又能增强绝缘体安装后相互约束，不容易摇晃以增强绝缘体在母线槽中的稳定性。

实施例7：本实施例其他技术特征与实施例5相同，不同之处在于，如图3-5所示，

火线导体L1、L2、L3、零线导体N对应匹配的绝缘体4的横截面为一体成型。

实施例8：本实施例其他技术特征与实施例1-7任意一项相同，不同之处在于，如图6-7所示，

所述T型母线导体上端两侧设有一对以上的卡口31，所述母线导体槽2设有与所述卡口31相配合的一对以上的卡件21。

本发明，母线导体设卡口，母线导体槽设卡件，使T型母线导体更好地固定于母线槽内，防止滑动，进一步增强了T型母线导体抗变形能力。

实施例9：本实施例其他技术特征与实施例1-7任意一项相同，不同之处在于，如图1所示，所述母线导体3的材质为铜材。

实施例10：本实施例其他技术特征与实施例1-7任意一项相同，不同之处在于，如图1所示，所述母线槽1的两侧设有安装槽13。安装槽13为外接插接箱提供固定支点。

Claims

1.一种增强散热效果且母线导体不易变形的数据中心母线，包括由金属材料制成的母线槽（1），其特征在于，

所述母线槽（1）设有下盖板及若干个母线导体槽（2），下盖板盖合所述母线槽；

母线导体槽（2）内设有母线导体（3），该母线导体（3）为三相母线导体，包括火线导体L1、L2、L3、零线导体N以及地线导体PE；

所述母线导体（3）是横截面为“T”型的T型母线导体；

所述火线导体L1、L2、L3、零线导体N与母线导体槽（2）之间设有绝缘体（4）；

所述母线槽（1）两端设有左盖板（11）和右盖板（12），左盖板（11）和右盖板（12）盖合于所述母线槽（1）；

所述母线导体（3）在母线槽（1）内延左盖板（11）和右盖板（12）伸出形成延伸段。

2.如权利要求1所述的增强散热效果且母线导体不易变形的数据中心母线，其特征在于，

所述绝缘体（4）由上绝缘体（41）和下绝缘体（42）一体设计而成；

其上绝缘体（41）的横截面为“T”型的T型绝缘体，该T型绝缘体与T型母线导体的上部相匹配且紧密接触；

其下绝缘体（42）不与T型母线导体的下部接触。

3.如权利要求1所述的增强散热效果且母线导体不易变形的数据中心母线，其特征在于，火线导体L1、L2、L3、零线导体N以及地线导体PE设于同一高度；

4.如权利要求３所述的增强散热效果且母线导体不易变形的数据中心母线，其特征在于，所述火线导体L1、L2、L3、零线导体N以及地线导体PE的排列顺序为：火线导体L1、L2、地线导体PE、火线导体L3、零线导体N。

5.如权利要求３所述的增强散热效果且母线导体不易变形的数据中心母线，其特征在于，所述火线导体L1、L2、L3、零线导体N以及地线导体PE的排列顺序为：

地线导体PE、火线导体L1、L2、L3、零线导体N；

或者火线导体L1、L2、L3、零线导体N、地线导体PE。

6.如权利要求４所述的增强散热效果且母线导体不易变形的数据中心母线，其特征在于，

火线导体L1、L2对应匹配的绝缘体（4）的横截面为一体成型；

火线导体L3、零线导体N对应匹配的绝缘体（4）的横截面为一体成型。

7.如权利要求５所述的增强散热效果且母线导体不易变形的数据中心母线，其特征在于，火线导体L1、L2、L3、零线导体N对应匹配的绝缘体（4）的横截面为一体成型。

8.如权利要求1-7任意一项所述的增强散热效果且母线导体不易变形的数据中心母线，其特征在于，所述T型母线导体上端两侧设有一对以上的卡口（31），所述母线导体槽（2）设有与所述卡口（31）相配合的一对以上的卡件（21）。

9.如权利要求1-7任意一项所述的增强散热效果且母线导体不易变形的数据中心母线，其特征在于，所述母线导体（3）的材质为铜材。

10.如权利要求1-7任意一项所述的增强散热效果且母线导体不易变形的数据中心母线，其特征在于，所述母线槽（1）的两侧设有安装槽（13）。