CN115332896A - 两个母线用接触系统和两个双母线用母线连接结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种两个母线(306)用接触系统(100)，其中，该接触系统(100)具有用于第一母线(306)的第一触点(102)和用于第二母线(306)的第二触点(104)以及可在插入位置(110)和夹紧位置(112)之间旋转的夹紧元件(106)，其中，当该夹紧元件(106)布置在插入位置(110)时该接触系统(100)是可插接的，其中，在该接触系统(100)的插入状态下所述第一触点(102)和第二触点(104)同轴套合布置，并且该夹紧元件(106)被设计成通过从插入位置(110)到夹紧位置(112)的旋转运动(108)夹紧至少其中一个触点(102,104)并使其径向弹性变形，其中，所述触点(102,104)在插入状态下因该径向变形而相互导电连接。

Description

两个母线用接触系统和两个双母线用母线连接结构

技术领域

本发明涉及一种两个母线用接触系统和一种两个双母线用母线连接结构。

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所需安全性(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，本发明的任务是在使用设计尽可能简单的手段情况下提供一种改进的两个母线用接触系统和一种改进的两个双母线用母线连接结构。

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，即使在高达1000伏直流电压的机动车高电压下也需要大电流以传输驱动功率或制动功率或回收功率。所述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，用于正极和负极的导体可尽量平行且紧邻布置，因为由相反电流引起的电磁场相消。

即使在母线情况下，正极用或正电位用母线和负极用或负电位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。

为了在接触点也保持消除作用，在这里提出的方法中提出一种同轴触点，其在接触点处也允许以彼此靠近的方式引导电流。

提出一种两个母线用接触系统，其中，该接触系统具有用于第一母线的第一触点和用于第二母线的第二触点以及在插入位置和夹紧位置之间可旋转的夹紧元件，其中，当该夹紧元件布置在插入位置时该接触系统是可插接的，其中，在该接触系统的插入状态下所述第一触点和第二触点同轴套合布置，并且该夹紧元件被设计成通过从插入位置到夹紧位置的旋转运动夹紧至少其中一个触点并使其径向弹性变形，其中，该触点在插入状态下因该径向变形而相互导电连接。

还提出一种两个双母线用母线连接结构，其中，双母线均具有两条母线，这两条母线通过绝缘被彼此隔离并且叠置成一个堆叠，其中，该母线在使用两个同心布置的根据在此提到的做法的接触系统的情况下被连接。

母线可以是指实心长条金属片。例如母线可以由铝材构成。铝或铝合金具有良好的导电性、重量轻且材料成本低。但母线也能够由铜材构成。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至10cm之间、优选在1cm至5cm之间的宽度。母线还可以具有例如在1mm至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。该母线可以在一接触部被剥露，即，例如可以至少在局部被去除绝缘和护套。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。

触点可以是金属材料的。触点尤其可以是铜材料的。触点可以具有基本上轴对称的基本形状。至少第一触点可以具有两个不同的直径。例如第一触点可以是椭圆柱形的。接触系统的插入方向可以对应于触点的对称轴线。接触系统的第一触点和第二触点可被称为触点对。

夹紧元件也可以具有基本上轴对称的基本形状。夹紧元件也可以具有两个不同的直径。夹紧元件可以具有至少一个用于旋转夹紧元件的作用点。根据实施方式的不同，作用点可以设置在夹紧元件的外侧或夹紧元件的内侧。夹紧元件的旋转轴线可以与该触点的对称轴线重合。

在插入状态下，第一触点可布置在该夹紧元件和第二触点之间。夹紧元件可被设计成在从插入位置到夹紧位置的旋转运动时改变第一触点的直径。通过改变直径，可以将第一触点压靠到第二触点上。在此，第一触点可以与第二触点导电连接。在插入状态下，在第一触点和第二触点之间可能存在间隙。可以通过改变直径来消弭该间隙。通过改变直径，第一触点能以规定的压紧力被压到第二触点上以获得低接触电阻。

在插入状态下，第二触点可以设置在第一触点内。夹紧元件可以从外侧包围第一触点。夹紧元件可被设计成在从插入位置到夹紧位置的旋转运动时减小第一触点的直径并将第一触点压靠到第二触点。或者，第二触点可在插入状态下从外侧包围第一触点，且夹紧元件可设置在第一触点内。夹紧元件于是可被设计成在从插入位置到夹紧位置的旋转运动时增大第一触点的直径并将第一触点压靠到第二触点。

当第一触点设于第二触点外且夹紧元件设置在第一触点的外侧时，夹紧元件的小内径可以小于第一触点的大外径。但夹紧元件的小内径可以大于第一触点的小外径。夹紧元件的大内径可以大于第一触点的大外径。

如果第一触点设置在第二触点内而夹紧元件设置在第一触点内侧，则夹紧元件的大外径可以大于第一触点的小内径。但夹紧元件的大外径可以小于第一触点的大内径。夹紧元件的小外径可以小于第一触点的小内径。

第一触点可以轴向开有缝以便改变直径。当第一触点被推压开时，第一触点的缝可以防止拉力的传递，或者为第一触点的压合提供空间。第一触点也可以由金属片材卷绕而成，其中，金属片材端部之间的接缝保持打开。特别是，第一触点可以开有两道缝。缝可以径向完全相对布置。第二触点可以呈环形闭合以抵抗在改变第一触点直径时的拉力或压缩力。

该夹紧元件可以是导电的并且在插入状态下可以布置在第一触点和第二触点之间。夹紧元件可以设计成在从插入位置到夹紧位置的旋转运动期间压靠第一触点和第二触点并将第一触点导电连接到第二触点。该夹紧元件可以是环形的。该夹紧元件可以在外侧和/或内侧具有用于启动旋转运动的作用点。如果作用点设于外侧，则第一触点可以具有至少一个用于作用点的缺口。如果该作用点设于内侧，则第二触点可以具有至少一个用于作用点的缺口。该夹紧元件也可以有多个作用点。然后，所述作用点和用于作用点的缺口可以均匀分布在夹紧元件周向上。

该夹紧元件可以具有两个径向完全相对的加厚部，它们在从插入位置到夹紧位置的旋转运动期间在第一触点和第二触点之间被移动。加厚部可以移入在第一触点和第二触点之间的间隙中并跨接该间隙。加厚部可以比间隙略宽，以便通过触点的弹性变形来产生压紧力。

在从插入位置到夹紧位置的旋转运动时，夹紧元件可以旋转90°。因此该夹紧元件可以处于两个明确而易检查的位置。

附图说明

以下参照附图来解释本发明的有利实施例，其中：

图1和图2示出根据实施例的接触系统的图示；

图3示出根据一个实施例的母线连接结构的示意图。

附图仅是示意性图示并仅用于解释本发明。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

为了便于理解，关于图1-3的附图标记保留在以下描述中以作参考。

图1a-1c示出根据一个实施例的接触系统100的图示。接触系统100由两个可插拔的触点102、104和可旋转的夹紧元件106组成。夹紧元件106设计成在从插接位置110到夹紧位置112的旋转运动108期间夹紧第一触点102并使第一触点变形。该变形造成第一触点102被压靠到第二触点104，并且在第一触点102和第二触点104之间建立牢固的导电连接。

触点102、104具有基本呈空心柱形的基本形状。触点102、104如图所示处于插入状态并在插入状态下彼此同轴布置或彼此嵌套。夹紧元件106也至少具有环形或空心柱形的基本形状。在此，第一触点102布置在夹紧元件106和第二触点104之间。夹紧元件106在外侧包围第一触点102。

夹紧元件106在其圆周范围具有不同的内径。夹紧元件106在其内侧具有两个对置的截平部114。截平部114在该处缩减夹紧元件106的内径。第一触点102在其圆周范围具有不同的外径。第一触点102的外侧面为椭圆形。未压缩的第一触点102的内径在其圆周范围保持恒定。第二触点104在此在其圆周范围具有保持恒定的外径。第二触点104的外径小于第一触点102的未压缩的内径。

夹紧元件106的大内径大于第一触点102的大外径。第一触点102的大外径最多可能等于夹紧元件106的大内径，因为第一触点102于是贴靠夹紧元件106。在截平部114处的夹紧元件106的小内径小于第一触点102的大外径。第一触点102的小外径小于在截平部114处的夹紧元件106的小内径。第一触点102的小外径最多可能等于夹紧元件106的小内径，因为第一触点102于是贴靠该截平部。

夹紧元件106在其外侧具有驱动几何形状116用于启动从插入位置110到夹紧位置112的旋转运动108。在这里，驱动几何形状116具有两个对置的平行面用于装接开口扳手或其它工具。

在一个实施例中，第一触点102开有缝。第一触点102在其小外径处具有两个径向相对的缝118。缝118为第一触点102变形提供空间并允许借助规定夹紧力的变形。

在图1a中，夹紧元件106布置在插入位置110。夹紧元件106的大内径在第一触点102的大外径处取向。夹紧元件106的小内径在第一触点102的小外径处取向。第一触点102不与第二触点104抵接或仅轻微抵接。接触系统100因此可容易地插入。

夹紧元件106如图1b所示处于从插入位置110到夹紧位置112的旋转运动108期间。此时该夹紧元件的截平部114滑动到第一触点102的外表面上并开始使第一触点102变形。第一触点102的大外径因变形而减小。作为直接结果，第一触点102的内径也在大外径区域中减小，并且第一触点102的内表面被压靠到第二触点104的外表面。

当第一触点102开有缝时，缝118因第一触点102变形而缩窄。第一触点102开始在接触区域120接触第二触点104。

在图1c中，夹紧元件106布置在夹紧位置112。夹紧元件106的小直径在第一触点102的原有的大外径处取向。第一触点102的原有的大外径现在等于夹紧元件106的当前小内径。夹紧元件106的当前小内径可以因夹紧元件106在旋转运动108期间弹性变形而大于在插入位置110的原有的小内径。第一触点102和第二触点104在第一触点102的原有的大外径区域内的接触区域120中彼此牢固贴靠并牢固地相互导电连接。

在一个实施例中，夹紧元件106已经在插入位置110和夹紧位置112之间旋转了90°。

图1a-1c所示的接触系统100也可以反向构成。第二触点104可以从外侧包围第一触点。然后，夹紧元件106被布置在第一触点102内。在从插入位置110到夹紧位置112的旋转运动108期间，夹紧元件106将第一触点102推离，直到第一触点102抵靠第二触点的内侧面并与其电接触。

图2a-2c示出根据一个实施例的接触系统100的图示。接触系统100如图1所示由两个可插拔的触点102、104和可旋转的夹紧元件106组成。夹紧元件106是导电的并且设计成在从插入位置110到夹紧位置112的旋转运动时夹紧并导电连接第一触点102和第二触点104。

与图1的实施例不同，夹紧元件106在此布置在第一触点102和第二触点104之间。第一触点102布置在夹紧元件106内。第二触点104布置在夹紧元件106外。

如图1所示，第一触点102和夹紧元件均具有两个不同的直径。在插入位置110，接触件106的小内径在第一触点102的小外径处取向，而夹紧元件106的大内径在第一触点102的大外径处取向。当夹紧元件106被旋转到夹紧位置112时，夹紧元件106的小内径在第一触点102的大外径处夹紧。由此使夹紧元件106变形并被压靠到第二触点104的内侧。

在一个实施例中，夹紧元件106也具有不同的外径。在此，夹紧元件106在其小内径处具有大外径。小内径和大外径导致加厚部200。

在一个实施例中，第二触点104也具有不同的直径。第二触点104的小内径布置在第一触点102的大外径处。当从插入位置110到夹紧位置112的旋转运动108时，加厚部200被移入第二触点104的小内径与第一触点102的大外径之间，同时夹紧第一触点102和第二触点104二者。

在一个实施例中，第二触点104是分段设计的。在此，第二触点104在第一触点102的大外径区域或第二触点104的小内径区域分别具有一个部段202。第二触点104在径向相对的部段202之间具有窗口204。接触件106的驱动几何形状116布置在窗口204中且因此可从外部接近。

在一个实施例中，接触件106具有两个径向相对的作用点206或杠杆作为驱动几何形状。在使用作用点206的情况下，接触件106可以无需工具地在插入位置110和夹紧位置之间被来回旋转。

在图2a中，该夹紧元件布置在插入位置110。

在图2b中，该夹紧元件通过旋转运动108从插入位置110转动到夹紧位置112并开始夹紧第一触点102和第二触点104。

在图2c中，夹紧元件106安置在夹紧位置112并在接触区域120中夹紧第一触点102和第二触点104。

图3示出用于两个双母线302、304的母线连接结构300的图示。母线连接结构300如图所示处于未插入状态。在图示中，双母线中的第一双母线302布置在上方并且为了简便也可被称为上双母线。双母线中的第二双母线304在图示中位于下方并且为了简便也可被称为下双母线。

双母线302、304均具有两条叠置成一个堆叠的母线306。上双母线的母线306通过绝缘308彼此电隔离。绝缘308也将上双母线302与环境隔离。

双母线302、304具有彼此同轴布置的两个根据在此提出的做法的接触系统100。外接触系统100在此对应于图1的接触系统。内接触系统100对应于图2的接触系统。外接触系统100被设计成将两个双母线302、304的两个彼此面对的母线306导电相连。内接触系统100被设计成穿过彼此面对的母线306地将两个双母线302、304的两个彼此背对的母线306导电相连。

在所示未插入状态下，两个接触系统100的第一触点102和第二触点104相互轴向错移布置。

在一个实施例中，第一双母线302具有两个接触系统100的各自第一触点102。第二双母线304具有接触系统100的各自第二触点104。外接触系统100的夹紧元件106布置在第一双母线302上。第二接触系统100的夹紧元件106布置在第二双母线304上。

在一个实施例中，外接触系统100的第一触点102和第二触点104布置在两个双母线302、304的对置扁平侧上。外接触系统100设计用于连接两个双母线302、306的对置母线306。内接触系统100设计成连接安置于双母线302、304的相反两侧的母线306。

在一个实施例中，内接触系统100的第二触点104和夹紧元件106布置在第二双母线304的背对第一双母线302的背侧(在图示中朝下)。因此，内接触系统100的第一触点102在轴向上从外接触系统100的基本呈空心柱形的第一触点102突出。第一触点102具有如下的长度，即，该第一触点在母线连接结构300的插入状态下突入布置在背侧的第二触点104中。除了尖端区域外，第一触点102被空心柱形的绝缘308包围。在插合状态下，该绝缘将内接触系统100的第一触点102与外接触系统100的第二触点进行隔离。

换言之，提出一种用于双母线电力传输系统的旋转夹紧插头的接触系统。

除了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，因为它们由于场消除而具有与较小的电磁场辐射相关的优势。场消除源自全等叠置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，其通过绕所述触通系统的纵轴线旋转某些构件来建立、改进和/或固定该电连接。

出于EMC考虑，叠置母线的两个电位以同心嵌套的方式被引导。在此如此设计横截面的几何形状，即，在插入过程中或在嵌套引导时不会或仅以很小程度发生待触通的电位的相互接触，因此不需要由配对触点相互摩擦而产生的力。在配对触点接合在一起并达到其相对最终位置之后，通过单独构件的旋转来建立合格的电触通。

在此可以使用不同的功能原理。在一个实施例中，至少其中一个配对触点可以通过因旋转而运动的构件例如弹簧或销栓而变形。在一个替代实施例中，配对触点能通过因旋转而运动的导电构件被电触通。导电构件可被称为中介体。

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电力。该母线系统需要合适的户外适用接口。通过所提供的接触系统，双母线可作为用于开关盒或电池的接口安装在空间中。

在此所提出的做法能够(几乎)不费力地定位包括母线在内的插头，并且在锁定时无需附加工具就产生所述连接的触通和固定。

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 第一触点

104 第二触点

106 夹紧元件

108 旋转运动

110 插入位置

112 夹紧位置

114 截平部

116 驱动几何形状

118 缝

120 接触区

200 加厚部

202 部段

204 窗口

206 作用点

300 母线连接结构

302 第一双母线

304 第二双母线

306 母线

308 绝缘

Claims (9)

1.一种两个母线(306)用接触系统(100)，其中，该接触系统(100)具有用于该第一母线(306)的第一触点(102)和用于该第二母线(306)的第二触点(104)以及可在插入位置(110)和夹紧位置(112)之间旋转的夹紧元件(106)，

其中，当该夹紧元件(106)布置在该插入位置(110)时该接触系统(100)是可插接的，

其中，在该接触系统(100)的插入状态下所述第一触点(102)和所述第二触点(104)同轴套合布置，并且该夹紧元件(106)被设计成通过从该插入位置(110)到该夹紧位置(112)的旋转运动(108)夹紧至少其中一个所述触点(102,104)并使其径向弹性变形，

其中，所述触点(102,104)在插入状态下因该径向变形而相互导电连接。

2.根据权利要求1所述的接触系统(100)，其中，所述第一触点(102)在插入状态下布置在所述夹紧元件(106)与所述第二触点(104)之间，其中，所述夹紧元件(106)设计用于在所述从该插入位置(110)到该夹紧位置(112)的旋转运动(108)期间改变该第一触点(102)的直径，其中，该第一触点(102)因直径改变而被压靠到该第二触点(104)上，并且该第一触点(102)与该第二触点(104)导电连接。

3.根据权利要求2所述的接触系统(100)，其中，所述第二触点(104)在插入状态下布置在该第一触点(102)之内，并且所述夹紧元件(106)从外侧包围该第一触点(102)，其中，该夹紧元件(106)设计用于在所述从该插入位置(110)到该夹紧位置(112)的旋转运动(108)期间减小该第一触点(102)的直径并将该第一触点(102)压靠到该第二触点(104)上。

4.根据权利要求2所述的接触系统(100)，其中，在所述插入状态下，所述第二触点(104)从外侧包围所述第一触点(102)，并且所述夹紧元件(106)布置在所述第一触点(102)之内，其中，该夹紧元件(106)设计用于在所述从该插入位置(110)到该夹紧位置(112)的旋转运动(108)期间增大该第一触点(102)的直径并将该第一触点(102)压靠到该第二触点(104)上。

5.根据前述权利要求之一所述的接触系统(100)，其中，所述第一触点(102)在轴向上开有缝以使直径改变变得容易。

6.根据权利要求1所述的接触系统(100)，其中，所述夹紧元件(106)是导电的并且在插入状态下布置在所述第一触点(102)与所述第二触点(104)之间，其中，所述夹紧元件(106)被设计用于在所从述该插入位置(110)到该夹紧位置(112)的旋转运动(108)期间压靠到该第一触点(102)和该第二触点(104)上并将该第一触点(102)导电连接至该第二触点(104)。

7.根据权利要求6所述的接触系统(100)，其中，所述夹紧元件(106)具有两个径向相对的加厚部(200)，所述加厚部在所述从所述插入位置(110)到所述夹紧位置(112)的旋转运动(108)的过程中在该第一触点(102)与该第二触点(104)之间移动。

8.根据前述权利要求之一所述的接触系统(100)，其中，该夹紧元件(106)能在所述从该插入位置(110)到该夹紧位置(112)的旋转运动(108)期间转动90°。

9.一种两个双母线(302,304)用母线连接结构(300)，其中，所述双母线(302,304)分别具有两条母线(306)，这两条母线通过绝缘(308)被相互隔离并且叠置成一个堆叠，其中，所述母线(306)在使用两个同心布置的根据权利要求1至8之一所述的接触系统(100)情况下连接。

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