CN115440543A - 一种漏电断路器导体组件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种漏电断路器导体组件及其制备方法，该导电组件包括连接板和导电排；导电排的外侧设有耐高温绝缘层，耐高温绝缘层位于导电排与互感器接触的区域；连接板上设有连接部，连接部设于靠近连接板的边缘位置，导电排的一端与连接部采用同种材料的冶金结合方式进行连接。本发明解决了绝缘套管不易套装和更换问题，而且接触电阻稳定，能够提高电器工作稳定性。

Description

一种漏电断路器导体组件及其制备方法

技术领域

本发明涉及低压电器技术领域，具体地，涉及一种漏电断路器导体组件及其制备方法。

背景技术

漏电断路器中的导电铜排等导电组件，要从零序互感器的内圆中穿过，从而获得采样信号，当被保护电路出现一定程度的危险漏电流时，漏电断路器中的零序互感器检测到这些信号，漏电断路器将迅速跳闸，切断电源以达到保护电路目的。

在漏电断路器的装配过程中，导电铜排经过焊接、折弯、分断连接，才能穿过零序互感器的内圆，但是，零序互感器的内圆面积有限，各相之间电气间隙小，必须进行相间绝缘，来避免发生击穿短路。

为解决这一问题，生产厂家通常在导电铜排上套绝缘套管、增加绝缘罩等。但是，在漏电断路器实际使用中受到环境、电流、电压变化，易发生绝缘套管老化，由此产生温升较高或相间绝缘破坏的现象时有发生，影响了漏电断路器在电路中的安全运行，这就需要及时更换新绝缘套管。然而由于零序互感器贯穿联接导电组件和导电装置中，更换起来极为麻烦。另外，漏电断路器导电铜排高温工作时易软化变形、导致接触不良、工作不稳定。

经检索，专利CN2013200470633公开了一种后导体组件，通过改变三相四线的铜片长度，避免其发热量超标，从而减缓绝缘套管老化和改善铜排高温工作易软化变形的情况，但是三相四线穿过零序互感器的不对称设置，容易造成低压配电系统的工作不稳定。

现急需一种漏电断路器的导体组件及其制备方法，以解决现有漏电断路器导电铜排更换绝缘套管不方便、高温工作易软化变形、工作不稳定、高价铜用量大等问题中的至少之一。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种漏电断路器导体组件及其制备方法。

根据本发明的一个方面，提供一种漏电断路器导体组件，该导体组件包括：

导电排，所述导电排的外侧设有耐高温绝缘层，所述耐高温绝缘层位于所述导电排与互感器接触的区域；

连接板，所述连接板上设有连接部，所述连接部设于靠近所述连接板的边缘位置，所述导电排的一端与所述连接部采用同种材料的冶金结合方式进行连接。

进一步地，所述导电排的材质为多层复合材料，所述多层复合材料包括依次设置的铜材料层和铁材料层；所述连接板的材质为纯铜、紫铜、无氧铜、电解铜、铁青铜、铜合金和铜铝复合材料中的任意一种，所述连接部为通孔；所述导电排的一端穿过所述通孔与所述连接板通过铜-铜冶金结合方式连接。

更进一步地，所述通孔的形状与所述导电排的形状一致。

可选地，所述导电排的材质为铝或铝合金；所述连接板的材质为铜铝复合材料，所述连接部为凸筋，所述凸筋设置于所述连接板的铝表面上；所述导电排与所述连接板在所述凸筋处通过铝-铝冶金结合方式连接。

进一步地，所述凸筋的形状为直线形、曲线形和点状中的任意一种；所述凸筋的数量不少于2个。

可选地，所述导电排的材质为铜合金，所述连接板的材质为纯铜或铜合金；或者，所述导电排的材质为纯银或银合金，所述连接板的材质为银合金；所述连接部为通孔或凸筋；所述导电排铆接或焊接于所述连接部处。

进一步地，所述耐高温绝缘层的材料包括环氧类树脂、酚醛类树脂、有机硅类耐高温漆、玻璃纤维类套管、聚氯乙烯类绝缘胶带或套管中的任意一种。

根据本发明的另一方面，提供一种上述的漏电断路器导体组件的制备方法，该方法包括：

将板材加工成连接板，并在连接板表面的近边缘处加工出连接部；

将板材或导线冲制成导电排；

在所述导电排的外侧采用粉体喷涂、套上、浸涂、或涂覆耐高温绝缘材料的方式，形成耐高温绝缘层，所述耐高温绝缘层位于所述导电排与互感器接触的区域；

采用同种材料的冶金结合方式连接所述导电排的一端与所述连接部，得到漏电断路器导体组件。

进一步地，所述在连接板表面的近边缘处加工出连接部，包括：所述连接板的材质为纯铜、紫铜、无氧铜、电解铜、铁青铜、铜合金和铜铝复合材料中的任意一种，在所述连接板表面的近边缘处沿着所述连接板的厚度方向加工通孔；

所述采用同种材料的冶金结合方式连接所述导电排的一端与所述连接部，包括：所述导电排的材质为多层复合材料，所述多层复合材料包括铜材料层和铁材料层，先在所述通孔处铆接连接所述导电排的一端和所述连接板，再激光焊铆接位置的两侧，实现所述导电排与所述连接板的铜-铜冶金结合。

可选地，所述在连接板表面的近边缘处加工出连接部，其中：所述连接板的材质为铜铝复合材料，所述连接部为凸筋，所述凸筋设置于所述连接板的铝表面上；

所述采用同种材料的冶金结合方式连接所述导电排的一端与所述连接部，包括：所述导电排的材质为铝或铝合金，将所述导电排的一端压扁处理，并采用激光焊或电阻焊方式焊接于所述凸筋处，实现所述导电排与所述连接板的铝-铝冶金结合。

可选地，所述在连接板表面的近边缘处加工出连接部，其中：所述连接部为通孔或凸筋；

所述采用同种材料的冶金结合方式连接所述导电排的一端与所述连接部，包括：所述导电排的材质为铜合金，所述连接板的材质为纯铜或铜合金；或者，所述导电排的材质为纯银或银合金，所述连接板的材质为银合金；将所述导电排的一端采用铆接或焊接方式连接于所述连接部处。

与现有技术相比，本发明具有如下至少之一的有益效果：

1、本发明的漏电断路器导体组件及其制备方法，通过预先冲制成型导电排，再在导电排外侧形成高温绝缘层，能够有效解决绝缘套管不易套装和更换问题。

2、本发明的漏电断路器导体组件及其制备方法，通过导电排与连接板之间的同种材料的冶金结合，能够实现导电排与连接板的牢固连接，接触电阻稳定，从而提高电器工作稳定性。

3、本发明的漏电断路器导体组件及其制备方法，生产工艺简单，适合批量化生产，大幅降低了贵金属铜的用量，显著降低生产成本，能够提升产品的使用性能和企业市场竞争力，具有显著经济效益。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例中漏电断路器导电组件的结构示意图；

图2为本发明一实施例中漏电断路器导电组件的局部结构示意图；

图3为本发明一实施例中导电排的横截面示意图；

图4为本发明一实施例中导电排与零序互感器的结构示意图；

图5为本发明一实施例中导线与零序互感器的结构示意图。

图中：1-连接板、2-导电排、3-连接部、5-铜材料层、6-铁材料层、8-铝表面、9-耐高温绝缘层、10-铆接位置、11-铆后焊接位置、12-焊接位置、13-互感器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供一种漏电断路器导体组件，参照图1，该导体组件包括连接板1和导电排2；导电排2的外侧设有耐高温绝缘层9，耐高温绝缘层9位于导电排2与互感器接触的区域；连接板1上设有连接部3，因漏电断路器中的空间有限，连接部3设于靠近连接板1的边缘位置，避免干涉螺钉固定连接板等，导电排2的一端与连接部3采用同种材料的冶金结合方式进行连接。本发明实施例通过导电排2的预先冲制成型，再在导电排2外侧形成耐高温绝缘层9，能够有效解决绝缘套管不易套装和更换问题。通过导电排2与连接板1之间的同种材料的冶金结合，能够实现导电排2与连接板的牢固连接，接触电阻稳定，从而提高电器工作稳定性。

在一些实施方式中，连接板1的材质为纯铜、紫铜、无氧铜、电解铜、铁青铜、铜合金、铜铝复合材料中的任意一种。导电排2的材质为多层复合材料，多层复合材料是指由两种或两种以上金属材料通过冷轧或热轧、温轧、复合、挤压、压铸等任一方式复合形成一体的材料，如图3所示，多层复合材料包括依次设置的铜材料层5和铁材料层6，铜材料层5的材质为纯铜、紫铜、无氧铜、铁青铜、铜合金和弥散增强铜合金中的任意一种，铁材料层6的材质为纯铁、不锈钢、冷轧钢和低碳钢中的任意一种；连接部3为通孔，通孔的形状与导电排2的形状一致，对于圆形的导电排2，通孔的形状为圆形，对于矩形的导电排2，通孔的形状为矩形；导电排2的一端穿过通孔，并与连接板1通过铜-铜冶金结合方式连接，具体地，连接板1先在通孔处与导电排2铆接连接，如图1中铆接位置10，再将导电排2的铜材料层5激光焊接于连接板1的通孔处，如图2中铆后焊接位置11。因为铜和铝不容易牢固焊接结合，采用铜-铜冶金结合方式的连接方式能够有效避免出现铜-铝焊接结合带来的不牢固问题。

本发明实施例采用覆铜钢复合材料制作导电排2，导电排2的铜材料层5与连接板1是同种材料连接，电流主要经过导电组件表面导电性好、接触电阻稳定的铜材料层，从而使导电组件兼具铜材料的良好导电性和钢材料的高强度，显著降低了电器温升和提高导点组件抗高温变形能力，避免了相间因间隙改变导致的相间击穿短路，大大提高了电器工作时的稳定性。

在一些可选的实施方式中，导电排2的材质为铝或铝合金；连接部3为凸筋，优选地，凸筋的形状为直线形、曲线形和点状中的任意一种；凸筋的数量不少于2个；更为优选地，凸筋为2个直线型凸筋，可以限制导电排2在垂直于凸筋方向进行移动和转动，提高结合强度；连接板1的材质为铜铝复合材料，凸筋设置于连接板1的铝表面8上；导电排2与连接板1在凸筋处通过铝-铝冶金结合方式连接，具体地，导电排2的一端呈压扁状，将该压扁状的结构焊接于凸筋处，从而将导电排2一端焊接于凸筋处，从而避免出现铜-铝焊接结合带来的不牢固问题。

本发明实施例采用相同载流面积的铝材料导电排2替代铜导电排2，导电排2的铝材料与连接板1的铝表面8是同种材料连接，使得导点组件的接触电阻稳定，实现减少贵金属铜使用量的同时，保障电器使用性能的目的。

在一些可选的实施方式中，导电排2的材质为铜合金，连接板1的材质为纯铜或铜合金；或者，导电排2的材质为纯银或银合金，连接板1的材质为银合金；连接部3为通孔或凸筋，优选地，通孔的形状为圆形或矩形。凸筋的形状为直线形、曲线形和点状中的任意一种；凸筋的数量不少于2个；导电排2铆接或焊接于连接部3处，实现铜-铜冶金结合或者银-银冶金结合。采用该种连接方式，一方面能够实现同种材料的冶金结合，另一方面便于从铆接位置直接将导电排2从连接板1上拆卸下来。

需要说明的是，在其他一些实施方式中，由于铜和银可以实现牢固焊接结合，因此，当导电排2为铜合金、纯银、银合金中的任意一种时，连接板1可以是纯铜、铜合金、银合金中的任意一种，此时可以是铜-铜同种材料冶金结合，也可以是铜-银异种材料冶金结合，均可实现牢固结合的目的。

在一些实施方式中，耐高温绝缘层9采用耐高温绝缘材料形成，耐高温绝缘层9的材料包括环氧类树脂、酚醛类树脂、有机硅类耐高温漆、玻璃纤维类套管、聚氯乙烯类绝缘胶带或套管中的任意一种，这些材料均具有良好的耐温性和热稳定性，从而使得导电排2与互感器之间保持稳定的绝缘，保障漏电断路器的产品稳定性。当然，在其他一些实施例中，还可以采用其他种类的耐高温绝缘层，只要能够实现与本发明实施例中相同的功能即可。

参照图5，在一些可选的实施方式中，导电排2可以采用导线如铝合金导线等，采用导线形成的导电排2与采用板材形成的导电排2的实现方式与技术效果相同，此处不再详述。

本发明另一实施例还提供一种上述的漏电断路器导体组件的制备方法，该方法包括：

S1、将板材加工成连接板1，并在连接板1表面的近边缘处加工出连接部3；

S2、将板材或导线冲制成导电排2；导电排2呈折弯状，以在漏电断路器的有限空间内，让导电排2能够穿过互感器，又能够尽可能方便的连接其他部件；

S3、在导电排2的外侧形成耐高温绝缘层9，耐高温绝缘层9位于导电排2与互感器13接触的区域；

S4、采用同种材料的冶金结合方式连接导电排2的一端与连接部3，得到漏电断路器导体组件。

在一些实施方式中，在连接板1表面的近边缘处加工出连接部3，包括：连接板1的材质为纯铜、紫铜、无氧铜、电解铜、铁青铜、铜合金和铜铝复合材料中的任意一种，在连接板1表面的近边缘处沿着连接板1的厚度方向加工通孔；

采用同种材料的冶金结合方式连接导电排2的一端与连接部3，包括：导电排2的材质为多层复合材料，多层复合材料包括铜材料层5和铁材料层6，先在通孔处铆接连接导电排2的一端和连接板1，再激光焊铆接位置的两侧，实现导电排2与连接板1的铜-铜冶金结合。

在一些可选的实施方式中，在连接板1表面的近边缘处加工出连接部3，其中：连接部3为凸筋，连接板1的材质为铜铝复合材料，凸筋设置于连接板1的铝表面8上；采用同种材料的冶金结合方式连接导电排2的一端与连接部3，包括：导电排2的材质为铝或铝合金，将导电排2的一端压扁处理，并采用激光焊或电阻焊方式焊接于凸筋处，实现导电排2与连接板1的铝-铝冶金结合。

在一些可选的实施方式中，在连接板1表面的近边缘处加工出连接部3，其中：连接部3为通孔或凸筋；采用同种材料的冶金结合方式连接导电排2的一端与连接部3，包括：导电排2的材质为铜合金，连接板1的材质为纯铜或铜合金；或者，导电排2的材质为纯银或银合金，连接板1的材质为银合金；将导电排2的一端采用铆接或焊接方式连接于连接部3处。

在另一些可选的实施方式中，由于铜和银可以实现牢固焊接结合，因此，当导电排2为铜合金、纯银、银合金中的任意一种时，连接板1可以是纯铜、铜合金、银合金中的任意一种，此时可以是铜-铜同种材料冶金结合，也可以是铜-银异种材料冶金结合，均可实现牢固结合的目的。

在一些实施方式中，在导电排2的外侧形成耐高温绝缘层9，包括：在导电排2上采用粉体喷涂、套上、浸涂、或涂覆耐高温绝缘材料的方式，形成耐高温绝缘层9。耐高温绝缘层9的具体的形成方式根据耐高温绝缘材料的形态确定，若耐高温绝缘层材料形态为粉体，则采用粉体喷涂、浸涂方式；若耐高温绝缘层材料形态为液态或膏状，则采用涂覆方式；若耐高温绝缘层材料形态为固态，则采用套上方式；采用这些方式形成的耐高温绝缘层，能够使得导电排2与互感器之间保持稳定的绝缘，从而保障漏电断路器的产品稳定性。

本发明实施例中的漏电断路器导体组件的制备方法，生产工艺简单，适合批量化生产，大幅降低了贵金属铜的用量，显著降低生产成本，在不降低导电组件导电性的前提下，达到保障产品使用性能和装配便捷的目的，能够提升产品的使用性能和企业市场竞争力，具有显著经济效益。

以下以具体实施例对本发明实施例中的漏电断路器导体组件及其制备方法进行更加详细地说明。

实施例1

如图1-4，本实施例提供了一种漏电断路器导体组件及其制备方法，其中，导电排2材质为Cu/Fe/Cu层状复合材料，连接板1材质为纯铜，制备方法包括以下步骤：

S1：先将纯铜板材冲制成连接板1，然后沿着连接板1近边缘处的厚度方向加工出矩形通孔。

S2：将冷轧复合而成的Cu/Fe/Cu板材冲制成Cu/Fe/Cu材质的导电排2。

S3：在Cu/Fe/Cu材质的导电排2上浸涂酚醛环氧树脂，浸涂位置如图4中标识9，形成耐高温绝缘层9，可以将导电排2与互感器13的接触区域进行绝缘，避免导电排2与互感器13之间发生短路击穿而烧损导电排2或互感器13。

S4：将S3所获得的Cu/Fe/Cu材质的导电排2穿过连接板1的通孔处，然后在通孔处进行铆接连接，铆接位置10如图1所示。再在连接板1的背面，沿着Cu/Fe/Cu材质的导电排2与连接板1的通孔的接触处进行激光焊，铆后焊接位置11如图2所示，实现导电排2的铜材料层5与连接板1的冶金结合，得到漏电断路器导体组件。

本实施例中漏电断路器导体组件的制备方法，步骤简单、实现方便、投入成本低且所生产的导电组件兼具铜材料的良好导电性和钢材料的高强度，在不降低组件导电性的前提下，提高了导体组件抗高温变形能力，避免了各相之间电气间隙小而导致的相间击穿，大大提高了电器工作时的稳定性，并且更换绝缘材料更便捷；由该导电组件制作而成的漏电断路器电寿命比常规产品增加了15％，贵金属铜的用量减少了10％。

实施例2

如图5，本实施例提供了一种漏电断路器导体组件及其制备方法，其中，导电排2为铝合金导线，连接板1材质为铜铝复合连接板，制备方法包括以下步骤：

S1：先将Cu/Al板材冲制成Cu/Al材质的连接板1，然后沿着连接板1近边缘处加工出2条直线型的凸筋。

S2：将铝合金导线冲制成铝合金材质的导电排2，得到的铝合金的导电排2与常规纯铜导电排具有相同载流密度，并将导电排2的一端进行压扁处理。

S3：在铝合金的导电排2上喷涂环氧树脂，喷涂位置如图5中导体组件与互感器13作用的位置处，形成耐高温绝缘层9，，可以将导电排2与互感器13的接触区域进行绝缘，避免导电排2与互感器13之间发生短路击穿而烧损导电排2或互感器13。

S4：将S3所获得铝合金的导电排2的压扁一端放置于Cu/Al材质的连接板1的凸筋处，然后进行电阻焊连接导电排2和连接板1，焊接位置12如图5所示，实现导电排2的铝合金与连接板1的铝表面8的冶金结合，得到漏电断路器导体组件。

本实施例中漏电断路器导体组件的制备方法，步骤简单、易于批量化生产、投入成本低，且所生产的导电组件在不降低组件导电性的前提下，采用铝导线替代铜导电排，并在铝导线上浸涂耐高温绝缘材料，大幅提高了产品质量一致性，并且明显降低了贵金属铜的使用量，铝导线和连接板采用铝铝冶金结合方式，避免了接触电阻不稳定、纯铜高温易软化变形的问题；由该导电组件制作而成的漏电断路器电寿命和常规产品相当，贵金属铜的用量减少了30％。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。上述各优选特征在互不冲突的情况下，可以任意组合使用。

Claims (11)

1.一种漏电断路器导体组件，其特征在于，包括：

导电排，所述导电排的外侧设有耐高温绝缘层，所述耐高温绝缘层位于所述导电排与互感器接触的区域；

连接板，所述连接板上设有连接部，所述连接部设于靠近所述连接板的边缘位置，所述导电排的一端与所述连接部采用同种材料的冶金结合方式进行连接。

2.根据权利要求1所述的漏电断路器导体组件，其特征在于，所述导电排的材质为多层复合材料，所述多层复合材料包括依次设置的铜材料层和铁材料层；所述连接板的材质为纯铜、紫铜、无氧铜、电解铜、铁青铜、铜合金和铜铝复合材料中的任意一种，所述连接部为通孔；所述导电排的一端穿过所述通孔与所述连接板通过铜-铜冶金结合方式连接。

3.根据权利要求2所述的漏电断路器导体组件，其特征在于，所述通孔的形状与所述导电排的形状一致。

4.根据权利要求1所述的漏电断路器导体组件，其特征在于，所述导电排的材质为铝或铝合金；所述连接板的材质为铜铝复合材料，所述连接部为凸筋，所述凸筋设置于所述连接板的铝表面上；所述导电排与所述连接板在所述凸筋处通过铝-铝冶金结合方式连接。

5.根据权利要求4所述的漏电断路器导体组件，其特征在于，所述凸筋的形状为直线形、曲线形和点状中的任意一种；所述凸筋的数量不少于2个。

6.根据权利要求1所述的漏电断路器导体组件，其特征在于，所述导电排的材质为铜合金，所述连接板的材质为纯铜或铜合金；或者，所述导电排的材质为纯银或银合金，所述连接板的材质为银合金；所述连接部为通孔或凸筋；所述导电排铆接或焊接于所述连接部处。

7.根据权利要求1所述的漏电断路器导体组件，其特征在于，所述耐高温绝缘层的材料包括环氧类树脂、酚醛类树脂、有机硅类耐高温漆、玻璃纤维类套管、聚氯乙烯类绝缘胶带或套管中的任意一种。

8.一种权利要求1-7任一项所述的漏电断路器导体组件的制备方法，其特征在于，包括：

将板材加工成连接板，并在连接板表面的近边缘处加工出连接部；

将板材或导线冲制成导电排；

在所述导电排的外侧采用粉体喷涂、套上、浸涂、或涂覆耐高温绝缘材料的方式，形成耐高温绝缘层，所述耐高温绝缘层位于所述导电排与互感器接触的区域；

采用同种材料的冶金结合方式连接所述导电排的一端与所述连接部，得到漏电断路器导体组件。

9.根据权利要求8所述的漏电断路器导体组件的制备方法，其特征在于，

所述在连接板表面的近边缘处加工出连接部，包括：所述连接板的材质为纯铜、紫铜、无氧铜、电解铜、铁青铜、铜合金和铜铝复合材料中的任意一种，在所述连接板表面的近边缘处沿着所述连接板的厚度方向加工通孔；

所述采用同种材料的冶金结合方式连接所述导电排的一端与所述连接部，包括：所述导电排的材质为多层复合材料，所述多层复合材料包括铜材料层和铁材料层，先在所述通孔处铆接连接所述导电排的一端和所述连接板，再激光焊铆接位置的两侧，实现所述导电排与所述连接板的铜-铜冶金结合。

10.根据权利要求8所述的漏电断路器导体组件的制备方法，其特征在于，

所述在连接板表面的近边缘处加工出连接部，其中：所述连接板的材质为铜铝复合材料，所述连接部为凸筋，所述凸筋设置于所述连接板的铝表面上；

所述采用同种材料的冶金结合方式连接所述导电排的一端与所述连接部，包括：所述导电排的材质为铝或铝合金，将所述导电排的一端压扁处理，并采用激光焊或电阻焊方式焊接于所述凸筋处，实现所述导电排与所述连接板的铝-铝冶金结合。

11.根据权利要求8所述的漏电断路器导体组件的制备方法，其特征在于，

所述在连接板表面的近边缘处加工出连接部，其中：所述连接部为通孔或凸筋；

所述采用同种材料的冶金结合方式连接所述导电排的一端与所述连接部，包括：所述导电排的材质为铜合金，所述连接板的材质为纯铜或铜合金；或者，所述导电排的材质为纯银或银合金，所述连接板的材质为银合金；将所述导电排的一端采用铆接或焊接方式连接于所述连接部处。

Images