CN115332895A - 双母线用接触装置和两个双母线用接触系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双母线(102)用接触装置(104)，其中，该双母线(102)具有通过绝缘(110)相互分隔开并叠置成一个堆叠的第一母线(106)和第二母线(108)，其中，该接触装置(104)具有外插口(112)和内插口(114)，所述外插口用于触通针对该接触装置(104)的配对件(130)的外配对插座(132)，所述内插口同轴设置在外插口(112)中用于接触该配对件(130)的内配对插座(134)，其中，所述内插口(114)包围用于在接触装置(104)和配对件(130)之间施加轴向拉力的拉杆(118)的轴向承槽(116)，其中，该外插口(112)设置在第一母线(106)的扁平侧并且导电地连接至第一母线(106)，其中，该内插口(114)与第二母线(108)导电连接并穿过第一母线(106)，其中，该承槽(116)穿过第一母线(106)和第二母线(108)。

Description

双母线用接触装置和两个双母线用接触系统

技术领域

本发明涉及一种双母线用接触装置和一种两个双母线用接触系统。

背景技术

下面将主要结合车载电源描述本发明。但本发明可被用在传输电负载、特别是具有例如大于10kW的大功率或具有例如高于100V的高电压的大型电负载的任何应用中。

在车辆的低压电源中，车身的导电金属片可被用作接地，由此可以缩短回线的线缆长度。因此，近乎可以放弃车辆内的全部电缆的一半。

例如高于300V、甚至高于700V的机动车高电压可被用于传输大的电负载。由实心金属材料构成的母线可被用于机动车高电压。如果使用母线，则可能需要单独的正负母线以保证必要的安全性(防触摸、防电弧或电压击穿等)。正负母线可被设计成双母线，即，以小间距(<5mm)扁平叠置形成。

发明内容

因此，本发明的任务是使用设计尽量简单的手段的情况下提供改进的双母线用接触装置和改进的两个双母线用接触系统。在这里，改进例如可以涉及改善的辐射特性、尤其是缩减的电磁场辐射。

该任务通过独立权利要求的主题来完成。在从属权利要求、说明书和附图中详细说明本发明的有利改进方案。

在电动车中，即使在机动车高电压情况下也需要大的电流以传输驱动功率或制动功率或回收功率。通过电流在车辆的载流导体周围产生电磁场。导体可被屏蔽以减少或甚至防止场辐射。替代地或附加地，馈线用和回线用导体可尽量平行且尽量相互靠近布置，因为由相反电流引起的电磁场相消。

即使在母线情况下，馈线用母线和回线用母线也可以通过将两条母线全等堆叠而布置得非常靠近。堆叠的母线在此被单独电隔离。这种布置可被称为双母线。

为了在触点位置也保持消除效果，在这里所提出的做法中提出一种中心拧紧的双插口，它在触点位置也允许电流的同轴引导。

提出一种双母线用接触装置，其中，该双母线具有通过绝缘相互分隔开并叠置成一个堆叠的第一母线和第二母线，其中，该接触装置具有用于触通该接触装置的配对件的外配对插座的外插口和同轴设置在外插口中用于接触该配对件的内配对插座的内插口，其中，所述内插口包围用于在接触装置和配对件之间施加轴向拉力的拉杆的轴向承槽，其中，该外插口设置在第一母线的扁平侧并且导电地连接至第一母线，其中，该内插口与第二母线导电连接并穿过第一母线，其中，该承槽穿过第一母线和第二母线。

还提出一种两个双母线用接触系统，其中，该双母线分别具有通过绝缘相互分隔开且叠置成一个堆叠的第一母线和第二母线，其中，一个双母线具有根据在此所提出的做法的接触装置，另一双母线具有该接触装置的配对件，其中，该外插口与该配对件的外配对插座导电连接并形成该接触系统的外插口对，其中，该内插口在一个端侧的接触面导电连接至该配对件的内配对插座并形成接触系统的一个内插座对，其中，用于施加轴向拉力的拉杆安置在该承槽中并且借助拉力将该接触装置和配对件拉紧在一起。

母线可以是指实心长条金属片。例如母线可以由铝材或铜材构成。铝或铝合金具有良好的导电性、重量轻且材料成本低。铜或铜合金可以具有比铝或铝合金更高的电导率。此外，铜或铜合金可能是抗氧化的并具有低接触电阻。母线可以具有矩形的导线横截面。在此，母线可以是细长的并具有例如大于0.5m、优选大于1m的长度和例如介于0.5cm到10cm之间、优选在1cm到5cm之间的宽度。母线还可以具有例如在1mm到10mm之间的厚度。母线可以在所有侧都具有绝缘，即，被绝缘层包裹。例如该绝缘可以是塑料材料的。塑料材料可以是热塑性塑料。母线可以用热塑性塑料包封注塑。该绝缘可以具有针对高达1000伏直流电的机动车高电压设计的特性。尤其是，该绝缘的材料厚度可确保对机动车高电压的绝缘强度。

双母线可由两条同尺寸的母线组成。这两条母线可在扁平侧相互堆叠。该母线也可以相距很近。该母线可以全等布置。该双母线可以用塑料材料包覆。替代地或附加地，该双母线可以用织物材料包覆。例如该织物材料可以作为织物带被缠绕在双母线上。该双母线也还可以通过导电套被屏蔽以免于电磁场的辐射。

在安装状态下，双母线中的一条母线可被连接到机动车高电压的正电位。双母线中的另一母线可被连接到机动车高电压的负电位。流经两条母线的电流因此在彼此相反的方向上流动且一样大小。双母线中的母线的空间相邻造成所产生的电磁场基本完全相互抵消。

插口可由铜材料构成。插口可以是旋转对称的。插口可以基本上呈空心柱体状。插口可以具有用于与各自母线导电连接的连接几何形状。

所述插口彼此电隔离。在内插口和外插口之间可以设置绝缘衬套。该绝缘衬套可以是旋转对称的。该绝缘衬套可以基本上呈空心柱形。

配对插座可以由铜材料构成。配对插座可以是旋转对称的。配对插座可以基本呈空心柱形。配对插座可以具有用于与各自母线导电连接的连接几何形状。

配对插座彼此电隔离。绝缘衬套可以设置在内配对插座和外配对插座之间。绝缘衬套可以是旋转对称的。绝缘衬套可以基本呈空心柱形。

承槽可以是在内插口和内配对插座中的连续凹部。拉杆可以由螺钉和螺母组成。垫圈可以设置在该接触装置的或配对件的背面与拉杆底座之间。

该接触装置和配对件可被设计成彼此镜像相同或形状互补。内插口的端侧接触面可以是平坦的。

外插口的端侧接触面可以突出超过该内插口的端侧接触面。具有突出的外插口的接触装置可被称为接触系统的插头。

或者，内插口的端侧接触面可以突出超过外插口的端侧接触表面。具有突出的内插口的接触装置可被称为触头系统的接头。

外插口的端侧接触面可以呈圆锥形形成。替代地或附加地，内插口的端侧接触表面可以呈圆锥形形成。通过圆锥形形状，该接触装置能在接触时相互对中。

外插口的端侧接触面可以呈球形形成。替代地或附加地，内插口的端侧接触表面可以呈球形形成。该球形可造成接触系统具有角度公差。由此无需双母线相互精确平行取向。

用于触通外配对插座的薄片条可安置在外插口的内侧面。薄片条可以沿外插口的内径呈环状环绕。薄片条可以是导电的并导电连接到外插口的内侧面。薄片条可以具有弹性薄片。薄片条可以具有比外插口更小的内径。薄片可以基本上在外插口的轴向上取向。薄片在通过外配对插座被接触时可弹性变形并且以所产生的复位力压到外配对插座上。在接触装置和配对件之间的轴向错移和/或角错移可通过薄片的弹性被补偿。

外配对插座可以基本上对应于外插口。外配对插座的外径可以小于在薄片条区域中的外插口内径。外配对插座的外径可以大于薄片条的内径。配对插座可被设计成不具有薄片条。

外插口可以在内侧具有用于薄片条的环绕槽、即环形槽。分配给外插口的薄片条的至少局部区域或整体可被容纳在这种槽中。薄片条可通过一个槽沿轴向被固定在外插口中。薄片条的薄片可以从该槽突出到外插口的内腔中。薄片条可以作为弯成圆形的且其长度对应于槽周长的条被插入该槽中。薄片条可以通过复位力被压靠在槽底上。

可以在外薄片条的区域内设置用于在外插口和内插口之间的外配对插座的环形间隙。该间隙可以比外配对插座更宽。该间隙可以在其内侧通过该绝缘来界定。该间隙可以通过外插口的增大内径形成。外配对插座可以通过该间隙被插入所述外插口和内插口之间。因此，该接触系统可以具有低矮的结构高度。

薄片条的薄片可以细长构成、基本平行于外插口的轴向延伸并至少局部径向朝内突出超过外插口的内表面。薄片条的薄片能以弹性弹动方式径向朝内突出超过外插口的内表面。

该薄片条可包括上翼缘、下翼缘和多个横向布置在上翼缘和下翼缘之间的薄片。薄片条可以是冲压弯曲件。薄片条在薄片之间可以具有缝隙。薄片条可通过该缝隙被简单弯曲。翼缘能够在两端按照阶梯状将单独的薄片连接起来。薄片可以呈弧形被预弯曲。

通过径向向内突出的优选呈弧形的薄片，该外配对插座可以在接触装置内被定中。当外配对插座被插入外插口中时，该薄片可以通过克服预弯曲作用而弹性弹动回弯并因此产生作为接触力的复位力。

在第一母线和第二母线之间可以设置沿轴向作用的弹簧件。弹簧件可以包围内触口。例如弹簧件可以是波状弹簧垫圈。同样，该弹簧件可以是由碟形弹簧构成的弹簧片组。弹簧件可以补偿制造公差。弹簧件可以补偿热膨胀。弹簧件同样可以补偿该接触系统的下沉运动。通过该弹簧件，可以确保在接触装置之间的良好电接触。

与内插口对的参考尺寸相比，外插口对可以具有过盈。在安装状态下，弹簧件能以该过盈被压缩。在触通时，外插口对能以该过盈超前于该内插口对。由此，外插口对可以在内插口对之前彼此导电连接。

在至少其中一个接触装置的背面与拉杆之间可以设置沿轴向作用的弹簧件。弹簧件可通过拉力被压缩。例如该弹簧件可以是波形弹簧垫圈。同样，该弹簧件可以是由碟形弹簧构成的弹簧片组。弹簧件可以补偿热胀。弹簧件还可以补偿该接触系统的下沉运动。通过弹簧件可以确保该接触装置之间的良好的电接触。

附图说明

以下参考附图来解释本发明的有利实施例，其中：

图1示出根据一个实施例的接触系统的截面图；

图2示出根据另一实施例的接触系统的截面图。

图仅是示意性的图示并且仅用于解释本发明。相同的或作用相同的零部件始终带有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出根据一个实施例的接触系统100的截面图。接触系统100电连接两条双母线102。接触系统100具有接触装置104和基本与接触装置104呈镜像对称的配对件130。双母线102均由两条平行母线106、108组成。母线106、108各自具有电绝缘110。接触装置104和配对件130布置在双母线102的端部处。在此，接触装置104和配对件130横向于双母线102的主延伸方向取向并且分别布置在各自双母线102的扁平侧。

接触装置104具有两个同轴布置的插口112、114。插口112、114基本呈空心柱形。外插口112包围内插口114。在插口112、114之间还布置有绝缘110。外插口112与第一双母线102的第一母线106导电连接。内插口114与第一双母线102的第二母线108导电连接。内插口114穿过第一母线106以到达布置在其后面的第二母线108。

配对件130具有两个同轴布置的配对插座132、134。配对插座132、134基本呈空心柱形。外配对插座132包围内配对插座134。在配对插座132、134之间还设有绝缘体110。外配对插座132与第二双母线102的第一母线106导电连接。内配对插座134导电连接到第二双母线102的第二母线108。内配对插座134穿过第一母线106以到达布置在其后面的第二母线108。

外插口112和外配对插座132相互导电连接并形成一个外插口对。内插口114和内配对插座134也以导电方式彼此连接并且形成一个内插口对。

内插口114和内配对插座134包围出用于拉杆118的承座116。拉杆118在此是穿过接触装置104和配对件130的且拧装有螺母的螺钉。拉杆118抵靠接触装置104的和配对件130或第二母线108的背面。拉杆118以拉力将接触装置104和配对件130拉紧在一起，直到插口112、114的和配对插座132、134的端侧接触面120相互压靠。

在一个实施例中，母线106、108是铝材料的，而插口112、114和配对插座132、134是铜材料的。插口112、114和配对插座132、134通过摩擦焊被连接到母线106、108以获得可靠导电连接。

在一个实施例中，拉杆118导电连接到内插口114、内配对插座134和第二母线108。因此，电流在工作期间也流过拉杆118。

在一个实施例中，接触装置104的外插口112比接触装置104的内插口114长，而配对件130的外配对插座132比配对件130的内配对插座134短。接触系统100通过形成在插口112、114之间的台肩部自动定中。

在一个实施例中，插口112、114的和配对插座132、134的接触面120是圆锥形的。在此，接触装置104的接触面120是环形圆锥部，而配对件130的接触面120是环形漏斗部，或反之。该漏斗形状可以补偿在安装期间的轻微横向错移，因为圆锥形接触面120相互滑动。

或者，接触面120也可设计成球形。于是，接触面120是凹形的或凸形的环形球体部。内插口114的和外插口112的接触面120可以是同一球体的球段，即，可以具有共同的半径中心。因此，接触装置104不能相互倾斜并且接触系统100可以具有角度公差。

在一个实施例中，在配对件130中，弹簧件122布置在内配对插座134和外配对插座132之间或在第二双母线102的母线106、108之间。配对插座132、134可彼此相对轴向移动。在弹簧件122的松弛状态下，外配对插座132略微超前于内配对插座134。因此当接触系统100组装时，外插口对的接触面120先于内插口对的接触面120接触。为了内插口对接触，拉杆118将接触系统100拉紧抵靠弹簧件122并压缩弹簧件122。弹簧件122的弹簧刚度和弹簧件122的弹簧变形量限定了作用于外接触面120的接触力。弹簧变形量对应于外配对插座132超出内配对插座134的距离。接触装置104和配对件130的制造公差通过弹簧件122被补偿。

在一个实施例中，弹簧件122布置在拉杆118的螺钉头与接触装置104的背面之间。当拉杆118被拉紧时，弹簧件122以拉杆118的全部拉力被压缩。弹簧件122可以补偿拉杆118和内插口对的不同热胀。

在一个实施例中，包括双母线102的端部在内的整个接触系统100布置在一个电绝缘壳体124中。壳体由塑料材料制成并具有对拉杆118的接近口。接近口被电绝缘盖封闭。

图2示出根据一个实施例的接触系统100的截面图。接触系统100基本对应于图1中的接触系统。与之不同，拉杆118在此仅作用于内插口对。如图1所示，内插口对在端侧在接触面120处被导电触通。拉杆118的拉力作用于内接触面120。

外插口112在内侧具有薄片条200，其触通该外配对插座132的外侧面。外配对插口132因此部分安置在外插口112中。当外配对件132被插入外插口112中时，薄片条200弹性变形并因此以压紧力压靠外配对插座132的外侧面。

弹性的薄片条200可以使外插口112和外配对插座132彼此相对移动以补偿双母线102的热膨和角运动以及接触系统100的公差。特别是，外插口112和外配对插座132可以彼此相对轴向移动而不断开电接触。

在一个实施例中，薄片条200由梯形条金属片构成。由于以切割或冲压方式在条中形成有许多并行的缝，薄片条200具有上翼缘、下翼缘和在缝之间形成的许多薄片。薄片围绕该条的纵轴线呈弧形弯曲。为了插入到外插口112中，该条被切断成一定长度并被螺旋缠绕。在插口112内，将缠绕松开，于是所述条通过上、下翼缘的复位力呈环形抵靠外插口112的内侧面。

在一个实施例中，薄片条200安置于在内侧呈环形围绕外插口112的槽202中。薄片条200通过槽202被轴向固定并且在外配对插座132插入外插口112中时无法轴向移动。

在一个实施例中，外配对插座132设置在外插口112和绝缘110之间的环形间隙中。外插口112具有增大的直径，用以为间隙提供空间。接触装置104和配对件130通过该间隙嵌套并具有缩减的结构高度。

换言之，提出一种呈用于双母线电力传输系统的接触系统形式的中心拧紧的双插口。

除电动车领域中的经典圆形导体和单母线系统外，双母线系统也可被用于传输电力，因为它们因场消除而具有与较小的电磁场辐射相关的优势。场消除源自全等重叠的矩形母线以尽量小的相互间距的几何排列。需要具有接触系统的接口以将这些双母线系统接合到充电插座、开关盒或电池等部件。

本做法提出一种接触系统，它在几何上由两个同心嵌套的但彼此电绝缘的插座触件组成。特点是在插口端面上的接触面，接触面可被设计为与插口中心轴线正交的表面、圆锥形面或球形面。所需接触力通过一个连续的为了防材料松弛而被预紧的中心螺钉来施加，其中，通过借助例如波形弹簧进一步预紧内插口件来保证在触件正负侧的触头对之间的公差补偿。该接触系统因此在所有三个轴上都是静定的，没有微振动的自由度。

接触系统能够在壳体侧被拧紧或甚至被锁定。作为应用领域，考虑充电插座的接口(可选直接拧入其中一个直流插针中)、开关盒或电池的接口以及用作在困难的结构空间内的分段母线的悬置分离点，在该结构空间内看来无法在其整个长度进行使用或无法以一件式安装。

在电动车范围内的电功率要求不断提升的范围中，保护乘员免受电磁负荷(ICNIRP)方面越来越受到关注。高压(HV)双母线系统可以在电磁场辐射低的同时传输大量能量。该母线系统需要合适的户外适用接口。通过所提出的接触系统，双母线可作为作为开关盒或电池的接口安装在空间中。该接触系统也可以作为充电插座的接口(可选直接拧入其中一个直流插针中)、开关盒或电池的接口以及作为分段双母线的悬置分离点被安装在困难结构空间(其整个长度看起来无法被贯通)中。

绘图示出带有法兰连接的母线的接触系统的截面图。壳体仅在概念上被示出。可在截面中看到弹簧件(在此示例中显示为波形弹簧)，它向上预紧接头的外插口并确保公差补偿。

较大的外插口对在结构上被以如下方式设计，即，在任何公差情况下都存在关于内插口对基准长度的长度欠量。这种尺寸欠量通过弹簧预紧被消除。

外插口对的接触力仅由弹簧预紧力决定。由此，在任何情况下都排除内插口对在外插口对之前被触通的状况。

用于双母线电力传输系统的双插口也可被设计成具有薄片并中心拧紧。

在几何形状上，该实施例还由两个同心嵌套但彼此电绝缘的插口构成，其中，内触头对的电连接在端侧通过拉杆实现，而外触头对被设计为嵌合的插口。插座触通系统的特点是在外插口的内表面上作为接触面加入的薄片条。它可以作为环形条被预冲压、定尺切断并被插入为此设置在插口内的环形槽中。在内触头对的端面上的接触面可被设计为与插口中心轴线正交的面、圆锥面或球面。所需的接触力通过一个连续的以防材料松弛的方式被预紧的拉杆(如一个中心螺钉)来施加。

图2示出具有内插口的端侧触通的螺钉接触系统和外插口的薄片接触系统的实施例的剖视图。此外，在截面图中示出具有法兰连接的母线的接触系统。所示的壳体仅作说明之用。

该拉杆被设计为贯穿螺钉，其从在此在上方所示的插头被旋拧入在下方所示的接头中。在螺钉头与插头的内插口之间有一个弹簧件，它向上预紧该接头的内插口。为了确保公差补偿，外下插口以插入的薄片触通所插入的外上插口。

由于以上所详述的装置和方法是实施例，故本领域技术人员能在不脱离本发明范围的情况下以常见方式对其进行大范围修改。特别是，各个零部件的相互机械布置和尺寸关系仅是示例性的。

附图标记列表

100 接触系统

102 双母线

104 接触装置

106 第一母线

108 第二母线

110 绝缘

112 外插口

114 内插口

116 承槽

118 拉杆

120 接触面

122 弹簧件

124 壳体

130 配对件

132 外配对插座

134 内配对插座

200 薄片条

202 槽

Claims (10)

1.一种双母线(102)用接触装置(104)，

其中，该双母线(102)具有通过绝缘(110)相互分隔开并叠置成一个堆叠的第一母线(106)和第二母线(108)，

其中，该接触装置(104)具有外插口(112)和内插口(114)，所述外插口用于触通针对该接触装置(104)的配对件(130)的外配对插座(132)，所述内插口同轴设置在该外插口(112)中用于接触该配对件(130)的内配对插座(134)，

其中，所述内插口(114)包围用于在该接触装置(104)和该配对件(130)之间施加轴向拉力的拉杆(118)的轴向承槽(116)，

其中，该外插口(112)设置在该第一母线(106)的扁平侧并且导电地连接至该第一母线(106)，

其中，该内插口(114)与该第二母线(108)导电连接并穿过该第一母线(106)，

其中，该承槽(116)穿过该第一母线(106)和该第二母线(108)。

2.根据权利要求1所述的接触装置(104)，其中，该外插口(112)的端侧接触面(120)突出超过所述内插口(114)的端侧接触面(120)。

3.根据权利要求1所述的接触装置(104)，其中，该内插口(114)的端侧接触面(120)突出超过该外插口(112)的端侧接触面(120)。

4.根据前述权利要求之一所述的接触装置(104)，其中，所述外插口(112)的端侧接触面(120)呈圆锥形形成和/或所述内插口(114)的端侧接触面(120)呈圆锥形形成。

5.根据权利要求1至3之一所述的接触装置(104)，其中，所述外插口(112)的端侧接触面(120)呈球形形成和/或所述内插口(114)的端侧接触面(120)呈球形形成。

6.根据前述权利要求之一所述的接触装置(104)，其中，在所述外插口(112)的内侧上布置有用于触通该外配对插座(134)的薄片条(200)。

7.根据权利要求1至5之一所述的接触装置(104)，其中，沿轴向作用的弹簧件(122)设置在所述第一母线(106)和所述第二母线(108)之间，其中，所述弹簧件(122)包围该内插口(114)。

8.一种两个双母线(102)用接触系统(100)，

其中，所述双母线(102)分别具有通过绝缘(110)相互分隔开且叠置成一个堆叠的第一母线(106)和第二母线(108)，

其中，一个所述双母线(102)具有根据权利要求1至7之一所述的接触装置(104)，另一所述双母线(102)具有针对该接触装置(104)的配对件(130)，

其中，该外插口(112)与该配对件(130)的外配对插座(132)导电连接并形成该接触系统(100)的外插口对，

其中，该内插口(114)在一个端侧的接触面(120)导电连接至该配对件(130)的内配对插座(134)并形成所述接触系统(100)的一个内插座对，

其中，用于施加轴向拉力的拉杆(118)安置在该承槽(116)中并借助拉力将该接触装置(104)和该配对件(130)拉紧在一起。

9.根据权利要求8所述的接触系统(100)，其中，所述接触装置(104)具有根据权利要求7所述的弹簧件(122)，其中，所述外插口对相比于所述内插口对的基本尺寸具有过盈，其中，该弹簧件(122)以该过盈被压缩。

10.根据权利要求8至9之一所述的接触系统(100)，其中，在所述接触装置(104)的背面和所述拉杆(118)之间设有沿轴向作用的弹簧件(122)，其中，该弹簧件(122)通过拉力被压缩。

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