CN115603134A - 高效率电导管 - Google Patents

Abstract

提供了用于运载工具的电气系统的方法和系统。在一个示例中，系统可以包括第一电气设备和相对于第一电气设备移动的第二电气设备。第二电气设备可以通过电导管耦合至第一电气设备，该电导管由通过被配置用于实现一个或多个板导体的枢转的耦合器串联连接的一个或多个板导体形成。

Description

高效率电导管

技术领域

本说明书大体上涉及用于运载工具的电导管。

背景技术

电动助力运载工具操作越来越普及，从而推动了电气部件的实现，这些部件足够稳健，能够承受与运载工具运动、热波动和运载工具部件封装相关联的条件。电气部件可以包括适用于高压应用并且用于在电源、电气修改器和消耗电能的设备之间传输能量的电缆。高压线缆的灵活性使两个相对彼此静止的部件以及处于相对运动中的部件之间保持电气连接。

然而，高压线缆的使用可以包括降低电气效率和增加运载工具成本的缺点。例如，将线缆的磁场(电流流过期间产生的磁场)暴露于导电材料和线缆的电阻可导致感应损耗。铰接高压线缆以将线缆耦合至运载工具和/或将线缆放置在运载工具部件周围可导致线缆材料的退化。

此外，高压线缆可包括复杂且昂贵的端部连接。作为示例，端部连接可包括经由诸如超声波焊接、钎焊、磁脉冲压接等方法附接到线缆端部的端子。端部连接可封装在热耐受性低于线缆导线的塑料壳体内。端部连接处产生的电阻和损耗的增加可表现为热量，该热量可以进一步加剧感应损耗。为了抵消超过塑料壳体的热耐受性的温度升高，可以增大线缆的尺寸，以允许线缆充当散热器，从而增加线缆的占地面积。

降低高压线缆端部连接的成本和复杂性的尝试包括使用扁平层压布线材料以形成电气线束。日本专利第3794556号中示出了一种示例方法。其中，涂覆有电绝缘树脂的层压扁平线缆可包括多个平行布置的层压布线材料。层压扁平线缆可以具有通过折叠多个层压布线材料中的每一者而形成的堆叠突起，从而形成平行导电板。堆叠突起可以通过钉状端子彼此连接，并且所连接的堆叠突起可以形成电导体可以耦合至的层压布线构件。

然而，本文的发明人已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，由层压布线构件形成的电气线束不能使电导体在不引起线缆疲劳的情况下进行铰接，也不能基于电气部件之间电导体的定位来按要求减少电导体的弯曲。此外，‘556专利中描述的电气线束不能减轻电流流动期间施加在电气线束上的热负荷。

发明内容

在一个示例中，上述问题可通过用于运载工具的系统解决，该系统包括第一电气设备和第二电气设备，该第二电气设备相对于第一电气设备运动，并通过由通过耦合器串联连接的一个或多个板导体形成的电导管耦合至第一电气设备，该耦合器被配置用于使一个或多个板导体能够围绕耦合器枢转。通过这种方式，减少了电气线束处的感应损耗，并将电气线束和包括电气线束中的至少一者的电导管的材料疲劳最小化。

作为一个示例，板导体可以封装在避免电导管的随机运动的刚性壳体中，同时可以通过板导体围绕耦合器的枢转适应第二电气设备的相对运动。刚性壳体可包括内部通道以用于使冷却剂流过其中，从而减小板导体的电阻。耦合器可包括多个电桥，每个电桥被配置用于与电导管的一个电相位对接，并且即使当板导体枢转时，也保持电流沿电相位流动。因此，降低了电气线束的成本，同时延长了电导管的使用寿命。

应该理解，提供以上概述以通过简化形式介绍以下详细描述中进一步描述的一些概念。这并不旨在标识所要求保护主题的关键或必要特征，所要求保护主题的范围由具体实施方式之后的权利要求书来唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决在上述或本发明的任一部分中提及的任何缺点的实现。

附图说明

图1示出了可以安装电气线束的运载工具的区域的示例。

图2示出了安装至图1的区域的电气线束。

图3示出了由图2的电气线束中的一者或多者形成的电导管的示例。

图4示出了图2的电气线束的详细视图。

图5示出了电气线束的板导体的第一示例的透视图。

图6示出了图5的板导体的横截面。

图7示出了板导体的第二示例。

图8示出了图2的电气线束的耦合器的示例。

图9示出了图8的耦合器的轴颈的示例。

图10示出了端帽向图9的轴颈的耦合。

图11示出了电绝缘板向图9的轴颈的耦合。

图12示出了相桥向图9的轴颈的耦合。

图13示出了桥式绝缘子向图12的相桥的耦合。

图14示出了图8的耦合器的横截面。

图15示出了图8的耦合器的弹簧推动器的示例。

图16示出了图4的电气线束的横截面。

图17示出了图11的轴颈的第一横截面。

图18示出了图11的轴颈的第二横截面。

图1-图18大致按比例显示。

具体实施方式

以下描述涉及用于电导管的系统和方法。电导管可在运载工具中用于在两个电气设备之间传送电能。电导管可包括电气线束，在电气线束中电导管的两个部分可连接，并且电气线束可安装到运载工具的各个区域，诸如钢板弹簧(leaf spring)处，如图1中所示。图2中描绘了与钢板弹簧耦合的相对于传统电连接器具有降低的寄生损耗的电气线束。在一个示例中，如图3中所示，在两个具有相对运动的电气设备之间延伸的电导管可以由在两个设备之间串联连接的多个电气线束形成。图4中详细示出了电气线束，在导体的端子端将两个导体耦合至彼此。导体可以是由平行布置的多个导电板形成的板导体，所述板中的每个板形成电导管的相位。图5和图6中分别从透视视图和横截面视图描绘了板导体的第一示例。图7中示出了板导体的第二示例，图示了替代几何形状。电气线束可以进一步包括连接导体的耦合器。图8和图14中分别从透视视图和横截面视图示出了耦合器的示例，并且图9-图13中描绘了耦合器的组件。图17和图18中示出了耦合器的进一步横截面视图，图示了该耦合器的各个内部部件。耦合器可包括如图15中所示的接合该耦合器的相桥的弹簧推动器。相桥可以被配置用于通过耦合器保持电导管的每个相位的电连续性，即使由于电导管端点之间的相对运动在电导管中引起运动时也是如此。图16中所示的电气线束的横截面中图示了导体的相位和耦合器的相桥之间的接触。

图1-图18示出了具有各种部件的相对定位的示例配置。在至少一个示例中，如果被示出为彼此直接接触或直接耦合，则此类元件可被分别称为直接接触或直接耦合。类似地，在至少一个示例中，被示出为彼此相连或相邻的元件可分别是彼此相连或相邻的。作为示例，彼此处于共享面接触的部件可称为共享面接触。作为另一示例，在至少一个示例中，定位成彼此隔开且彼此之间只有空间而没有其他部件的元件可被称为如此。作为又另一示例，被示出为在彼此上方/下方、在彼此相对侧、或在彼此左侧/右侧的元件可被称为相对于彼此如此。此外，如在各附图中示出的，在至少一个示例中，最上面的元件或元件点可被称为部件的“顶”，并且最下面的元件或元件点可被称为部件的“底”。如本文所使用的，顶/底、上/下、上方/下方可相对于附图的垂直轴并被用来描述各附图中的元件相对于彼此的定位。由此，在一个示例中，被示为在其他元件上方的元件被垂直定位在其他元件的上方。作为又一示例，各附图内所描绘的元件的形状可被称为具有这些形状(例如，诸如是圆形的、直的、平面的、弯曲的、圆角的、倒角的、成角度的，等等)。此外，在至少一个示例中，被示出为彼此交叉的元件可被称为交叉元件或彼此交叉。此外，在一个示例中，被示出为在另一元件内或被示为在另一元件外的元件可被称为如此。

传统电气线束可包括耦合至线缆端部的端部连接器，其中端部连接器可由塑料壳体形成。各种缺点可以与传统电气线束相关联，包括可导致发热的高电阻。暴露于热量可导致塑料壳体退化。电气线束处的热管理可包括增大电缆的尺寸以吸收热量，从而导致体积更大的线缆占用不期望的大量空间体积。

线缆关于电气效率和电气线束的使用寿命也可存在缺陷。例如，靠近线缆的线缆和导电材料之间的感应耦合可导致能量损失。此外，线缆的弯曲和不受控制的运动(来自相对彼此移动的部件的耦合)可导致线缆疲劳。

在一个示例中，上述问题可通过连接由平行导电板(例如，板导体)形成的导体(代替传统的导线导体)的电气线束至少部分解决。由于平行板布置和通过经由内部冷却剂通道实现有效的热管理，板导体可配置用于高压应用，并显示出相对于导线导体的更低电阻。板导体可通过允许板导体相对彼此旋转的耦合器彼此连接。耦合器可经由电桥保持板导体的相位，以减少感应损耗。与高压线缆相比，将板导体与耦合器结合使用可提供板导体随机运动减少的电气线束，并相对于依赖塑料端部连接器壳体的传统线束提高电气稳定性。

图1中示出了具有减少的随机运动和提高的电气效率的电气线束的用例示例。图1中示出了运载工具底盘100，其中钢板弹簧102耦合至底盘100。钢板弹簧102可用作运载工具的一个或多个车轮104的悬架。将注意到，为了清楚起见，从底盘100的一侧省略了一个或多个车轮104。如图1中由虚线椭圆所指示的，在区域200处，钢板弹簧102可通过接合106耦合至底盘100。接合106也可用作电气线束的安装件，如图2中所示。

图2中更详细地描绘了区域200。其中，电气线束202通过支架204耦合至接合106，使得电气线束202沿接合106与底盘100相对的一侧延伸。为了简洁起见，图2中仅示出了电气线束202的第一导体206和第二导体208中的每一者的长度的一部分，但将理解，第一导体206和第二导体208可以沿着底盘100(例如，与底盘100基本平行地)跨各种距离延伸。可以如图2中所示定位电气线束202，以将例如电气修改器耦合至耗电设备。

作为示例，如图3中所示，电气修改器可以是逆变器302，并且耗电设备可以是电机304。在一个示例中，逆变器302可以附接至运载工具的底盘(例如，图1和图2的底盘100)，电机304可以附接至运载工具的轮轴，以向轮轴提供扭矩。逆变器302和电机304可以通过由串联连接的一个或多个电气线束202形成的电导管306电耦合。

电导管306的多个导体303(其中多个导体303中的每一者都与图2的第一导体206和第二导体208相似)可以是不弯曲的刚性结构。然而，在其他示例中，电气线束202的导体中的至少一个可以是非刚性导体。由于运载工具的悬架系统，运载工具的底盘可通过钢板弹簧(例如，图1和图2中的钢板弹簧102)相对于轮轴移动。因此，可以安装至底盘的逆变器302可以相对于电机304发生位移。因此，可以铰接电导管306以适应逆变器302的移动，以提供不受逆变器302位移干扰的电流，诸如在运载工具行驶在非平坦地形时的底盘反弹期间。

可以通过将电气线束202与允许导体围绕耦合器枢转的耦合器相适配来实现电导管306的铰接。例如，从图4中的透视视图示出了电气线束202。提供一组参考轴400(包括x轴、y轴和z轴)用于所示视图之间的比较。第一导体206和第二导体208可以具有相似的宽度402和厚度404，但可以具有不同的长度406。

第一导体206的第一端408可通过耦合器412耦合至第二导体208的第一端410，第一导体206和第二导体208中的每一者可围绕耦合器412枢转，如箭头414所指示。如图5中所示，第一导体206的第一端408(和第二导体208的第一端410)可以具有弯曲边缘501，并且可以包括开口502，耦合器412通过开口502插入。开口502可延伸穿过第一导体206的整个厚度404，如图6中在第一导体206的横截面(沿图5的线A-A'截取)中所示。将理解，当图5和图6中仅描绘了第一导体206时，可以类似地配置第二导体208。

如图5中所示，第一导体206可由平行于z轴且彼此平行布置的多个板504形成，并封围在壳体506内。因此，第一导体206(和第二导体208)在下文中可称为板导体。多个板504可以各自具有相似的尺寸，并且可以彼此间隔，沿着第一导体206的整个长度406延伸。如图6中所示，在开口502处，多个板504的表面暴露，形成允许多个板504直接接触耦合器的耦合器插座602，如下进一步所述。此外，耦合器插座602处的多个板504的边缘可以凹陷，在耦合器插座602中形成圆形轨道。圆形轨道可以被配置用于接收耦合器412的导电部件，下文将进一步描述。耦合器插座602可以包括外部索引器604，外部索引器604可以是被配置用于与耦合器的内部索引器对接的样条外缘，如下面参考图8所述。外缘可以包围开口502，并且可以沿着第一导体206的一侧向外突出、远离壳体506。

多个板504可以由导电材料(诸如铜、铝、银、金等)形成。多个板504中的每一者可以是薄矩形板，例如，其厚度小于第一导体206的厚度404。在一个示例中，如图4-图6中所示，第一导体206可以是三相导体，其中多个板504包括三个板。然而，其他示例可以包括多个板504中的更多者或更少者，从而改变导体的电相位。

通过将多个板504实现为电导管(例如，图3的电导管306)的导电元件而不是导线，可以降低导电元件的制造成本。多个板504的电阻可以低于导线导体的电阻，并且电气部件和板导体(例如，第一导体206和第二导体208)之间的连接元件也可以具有比耦合线缆导体的连接器更低的电阻。

壳体506可完全包围多个板504，并将多个板504密封在壳体506内，使得壳体506外的空气或流体不会与壳体506内的空气或流体交换。壳体506可由刚性介电材料(诸如复合材料、聚合物等)形成。在一些示例中，壳体可通过低成本技术(诸如增材制造(例如，3D打印)、包覆成型等)制造。此外，此类制造方法可允许在壳体506中包括内部冷却剂通道。

内部冷却剂通道(图5中未示出)可延伸穿过多个板504之间的壳体材料，以允许冷却剂(诸如水)在靠近多个板504表面的位置流动，经由对流从多个板504提取热量。作为示例，内部冷却剂通道可以流体耦合至运载工具的用于促进例如运载工具辐射体处的热交换的冷却剂系统。通过冷却多个板504，当电流流过多个板504并驱动发热时，多个板504的温度可以保持较低。作为冷却的结果，可以使用更少的材料来形成多个板504，并且可以减小多个板504的电阻和经由发热的电力损失两者。

第一导体206可进一步由屏蔽件(未示出)封围，以阻挡来自相邻电气部件或导体的电磁干扰。例如，屏蔽件可以是铜层、黄铜层、镍层、银层等。在一些情况下，屏蔽件可以模制或印刷到壳体506的外表面上。作为另一示例，屏蔽件可配置作为围绕壳体506缠绕的编织护套(woven sock)。

板导体可形成有各种几何形状，以符合板导体的目标环境。例如，图2和图4-图6的第一导体206和第二导体208可沿它们的长度线性延伸，而板导体的其他示例可包括沿板导体的长度的一个或多个弯曲，如图3和图7中所示。转到图7，图示了非线性(例如弯曲的)板导体700的示例的横截面(沿x-z平面截取)。弯曲板导体700具有沿弯曲板导体700的长度延伸的多个板702，多个板702被壳体704包围。壳体704可包括内部冷却剂通道，如上所述。

弯曲板导体700在弯曲板导体700的端子端具有配置为耦合器插座706的开口，其中耦合器插座706与图5-图6的耦合器插座602类似地配置。弯曲板导体700进一步包括沿弯曲板导体700的长度的中点处的弯曲708。然而，在其他示例中，弯曲板导体700可以包括不止一个弯曲，或者弯曲708可以偏向弯曲板导体700的一端。因此，板导体的几何形状可符合期望的电导管总体配置，而不会导致材料疲劳。

电导管的铰接可通过耦合器412与电气线束202的板导体的耦合配置来实现。图8中所示的耦合器412独立于板导体，并且可以具有圆柱形几何形状，其中第一端帽802和第二端帽804布置在耦合器412的相对端。耦合器412的旋转中心轴801与图8-图13中的x轴平行对齐。端帽可以由类似于板导体壳体的非导电材料(诸如聚合物、树脂等)形成。第一端帽802和第二端帽804中的每一者都可以包括内部索引器806，内部索引器806可以是围绕第一端帽802和第二端帽804中的每一者的圆周布置的多个样条。内部索引器806可以从每个端帽的内边缘808延伸到每个端帽的内边缘808和外边缘810之间的中点。

图18中示出了内部索引器806中的一者的轮廓。内部索引器的各个凸片1802被偏置以允许在一个方向上进行索引。例如，根据图18中所示的视图，凸片1802的逐渐变薄(tapering)可以包括凸片1802在每个凸片的最右端处增加的向外突出。当外部索引器(诸如图5-图6的外部索引器604)与内部索引器806接合时，外部索引器可相对于第一端帽802顺时针旋转而不是逆时针旋转。内部索引器806引导的单向运动允许耦合器412(下文进一步描述)的桥式绝缘子刮板和相桥的运动均匀地磨损板导体的多个板504，该单向运动减少相桥和多个板504之间的电腐蚀。将理解，在其他示例中，内部索引器806可以被配置用于允许相反地沿逆时针方向(相对于图18的视图)旋转。

当耦合器412插入板导体的耦合器插座(例如，图5-图6的耦合器插座602)时，端帽中的一者的内部索引器806可与耦合器插座的外部索引器(例如，图5-图6的外部索引器604)对接。内部索引器和外部索引器的接合包括插通(click-fit)对接，其中外部索引器的旋转通过索引器的样条啮合(例如，互锁)的设定位置发生。样条的啮合将索引器保持在第一位置，直到施加足够的力来驱动内部或外部索引器中的一者的旋转，以克服样条邻接提供的干扰。然后，索引器卡入样条再次啮合的第二位置。

第一端帽802和第二端帽804的尺寸和形状可以彼此相似，并且可以具有比耦合器412的中心部分816的直径814更大的直径812。中心部分816可包括轴颈(例如，如图9中所示的轴颈902)，该轴颈是与端帽分离的单元，并且可以支撑导电部件。第一端帽802和第二端帽804各自可以通过夹紧(clamp)螺栓818耦合至中心部分816的轴颈，夹紧螺栓818可以插入耦合器412中，使得夹紧螺栓的长度以耦合器412的旋转中心轴801为中心并与之对齐。拧紧夹紧螺栓818将第一端帽802和第二端帽804耦合至轴颈，以使得端帽不相对于轴颈旋转。

图9-图13中依次示出了耦合器412的组件，其中图8描绘了完整组装的耦合器412。首先转到图9，耦合器412的中心部分816包括轴颈902，轴颈902可以是沿轴颈902的长度904具有均匀直径(例如图8的直径814)的杆。轴颈902可由与端帽类似的材料(例如，非导电材料)形成。轴颈902可包括沿轴颈902的长度904的一部分延伸，并围绕轴颈902的圆周均匀间隔的多个槽906。多个槽906中的每一者可以具有相似的尺寸，并在轴颈902的表面中形成线性凹槽。多个槽906中的每一者的长度901可以比轴颈902的长度904更短，并且多个槽906可以沿轴颈902的长度904为中心。

轴颈902的端面908可包括与旋转中心轴801对齐的开口903以及围绕旋转中心轴801均匀间隔并完全沿轴颈902的长度904延伸的内部通道910。通道910可以被配置用于接收弹簧推动器，如图14和图15中所描绘的并如在下文中进一步描述，以对位于轴颈902的圆周周围的相桥施加恒定力。该力使相桥对与相桥对接的板导体施加恒定且一致的压力，从而补偿磨损，并在振动和冲击负载期间保持相桥与板导体之间的接触。弹簧推动器可具有锁定到轴颈902的表面中的孔905中的销，位于轴颈902圆周周围与弹簧推动器的销相对应的位置。

在一个示例中，从端面908沿旋转中心轴801延伸的开口903可以具有螺纹表面，该螺纹表面被配置用于接收夹紧螺栓818(如图8中所示)，以将端帽固定到轴颈902的端面908。例如，如图10中所示，第一端帽802可以耦合至轴颈902的一端，使得第一端帽802和轴颈902两者沿旋转中心轴801对齐，并且彼此直接接触。第一端帽802可以包括轴环1002，轴环1002被包括在中心部分816中，附接至第一端帽802的内表面1004并从中突出。

轴环1002可以具有不规则的(例如，不对称的)几何形状，该几何形状具有沿旋转中心轴801在不同的距离处从第一端帽802的内表面1004突出的部分。这些部分的不同突起可以被配置用于容纳位于耦合器412的中心部分816中的不同尺寸的电子部件的定位。此外，可以布置这些部分的突起，使得这些部分不与轴颈902的多个槽906(例如，块)交叠。

如图11中所示，可将第一组绝缘板1102(以下称为桥式绝缘子刮板1102)插入轴颈902的多个槽906中的每个槽中。桥式绝缘子刮板1102可以是由电绝缘材料(诸如PVC、树脂、橡胶等)形成的矩形板。桥式绝缘子刮板1102中的每一者的长度1104可以与多个槽906的长度相似，并且可以在桥式绝缘子刮板1102中的每一者的第一端1106处邻接第一端帽802的轴环1002。桥式绝缘子刮板1102可以在桥式绝缘子刮板1102中的每一者的第二端1108处邻接耦合器412的第二端帽804的轴环，如图8中所示，其中第二端帽804的轴环是第一端帽802的轴环1002在y-z平面上的镜像。

桥式绝缘子刮板1102沿着桥式绝缘子刮板1102的宽度1110远离旋转中心轴801向外突出。桥式绝缘子刮板1102的宽度1110可以与轴颈902的直径814和端帽的直径812之间的差值相似，如图8中所指示。因此，桥式绝缘子刮板1102中的每一者的外边缘1112可沿旋转中心轴801与第一端帽802的轴环1002(和第二端帽804的轴环)的外表面齐平。可以通过将桥式绝缘子刮板1102中的每一者的内侧压入轴颈902的多个槽906中的一个槽来保持桥式绝缘子刮板1102就位。可以选择桥式绝缘子刮板1102的厚度，使得桥式绝缘子刮板1102在插入多个槽906时滑动(如图9和图10中所示)。此外，桥式绝缘子刮板可配置有槽口1702以容纳弹簧，如图17和图18中所示。

在一些示例中，如图11中所示，桥式绝缘子刮板1102的厚度可以不均匀。例如，桥式绝缘子刮板1102的厚度可以逐渐变薄，在外边缘1112处最厚，并且在朝向旋转中心轴801的方向上减小。桥式绝缘子刮板1102的逐渐变薄的厚度允许桥式绝缘子刮板在耦合器412的相桥之间紧密配合。然而，在其他示例中，桥式绝缘子刮板1102的厚度可以是均匀的。

图17中图示了沿图11的线D-D'截取的耦合器412的第一横截面，并且图18中图示了沿图11的线E-E'截取的耦合器412的第二横截面。桥式绝缘子刮板1102包括沿着桥式绝缘子刮板1102的内边缘1704(例如，沿着插入多个槽906的边缘，如图9和图10中所示)的槽口1702。槽口1702可以被配置用于接收弹簧1706，当组装到多个槽906中时，弹簧1706可向桥式绝缘子刮板1102施加向外的径向力，如箭头1708所指示。因此，桥式绝缘子刮板1102可以是弹簧加载的，并被迫抵靠在板导体的耦合器插座(例如，图5和图6的耦合器插座602以及图7的耦合器插座706)的内表面上滑动(例如摩擦)。换言之，桥式绝缘子刮板1102的外边缘1112可以与耦合器插座的内表面持续接触。持续接触可阻止可在相桥相对于板导体的多个板的移动期间形成的金属颗粒(诸如铜屑)进入耦合器插座。

桥式绝缘子刮板1102可以如图11中所示地布置，以将各种相桥彼此绝缘。如图12中所示，相桥可以耦合至轴颈902的外表面，并且包括第一相桥1202、第二相桥1204和第三相桥1206。将注意到，耦合器412可包括多于一个的所述相桥中的每一者。相桥可以在轴颈902和板导体的多个板(例如，图5和图6的第一导体206的多个板504)之间径向浮动，并由于轴颈902、桥式绝缘子刮板1102以及端帽的轴环1002的组合，相桥沿轴颈902的圆周的定位保持就位。下文进一步描述的弹簧推动器可向相桥中的每一者的台板1210施加力，该力可保持台板1210与板导体的多个板之间的接触。桥式绝缘子刮板1102抑制相桥的旋转，并通过轴环1002和耦合器412的端帽(例如，第一端帽802和第二端帽804)沿旋转中心轴801约束相桥的旋转。

相桥可以由导电材料(诸如铜、铝、银、金等)形成，并且每个相桥可以对应于板导体的相位。此外，每个相桥都具有耦合至台板1210的相对端的一对桥台1208。台板1210可以是具有矩形外部形状的平面，并且可以被布置为与轴颈902的外表面共享面接触。相桥的桥台1208中的每一者可与第一端帽802的轴环和第二端帽804的轴环中的一者邻接，并且可以与轴颈902的孔905中的一者对齐(如图9-图11中所示)。因此，每个桥台直接位于孔905中的一者的上方。桥台1208也可以是与台板1210连续的平面结构，但向外突出并远离旋转中心轴801，垂直于台板1210的平面。桥台1208中的每一者的内边缘1212和外边缘1214两者都可以弯曲以匹配轴颈902的外表面的曲率，例如，沿着轴颈902的圆周弯曲。外边缘1214也沿着旋转中心轴801弯曲。桥台1208可以大于桥式绝缘子刮板1102的向外突起的距离向外突出并远离旋转中心轴801。桥台1208的额外突起允许桥台1208中的每一者的外边缘1214与每个板导体的耦合器插座602的圆形轨道对接，如图6中所示。

桥台1208的外边缘1214可具有横跨角度α的弧。在一个示例中，角度α可以是60度。然而，在其他示例中，角度α可以根据耦合器412中包括的相桥中的每一者的数量以及板导体和耦合器412的相位的数量而变化。无论外边缘1214的径向跨度如何，与板导体的多个板中的板接触的桥台1208的外边缘1214的表面积都被配置为大于板的横截面积。第一相桥1202、第二相桥1204和第三相桥1206中的每一者的数量可以根据预期的外部环境因素(诸如振动、耦合到耦合器412的两个板导体之间的相对转速以及封装空间)而变化。增加相桥中的每一者的数量可能会增加相桥中的每一者与耦合器插座处板导体的相应板之间的接触量。

第一相桥1202可具有与旋转中心轴801平行定向的第一长度1216。第一相桥1202可沿轴颈902的长度904(如图9中所示)为中心。第二相桥1204可以类似地对齐，其中第二相桥1204的第二长度1218平行于旋转中心轴801定向，并围绕轴颈902的圆周与第一相桥1202相邻定位。然而，第二相桥1204通过放置在其间的桥式绝缘子刮板1102中的一者与第一相桥1202分离，例如，与第一相桥1202隔开并且不接触第一相桥1202。

如图9中所指示，第二相桥1204的第二长度1218可以大于第一相桥1202的第一长度1216，并且可以与多个槽906的长度901相似。第三相桥1206可与第二相桥1204相邻定位，与第一相桥1202相对，其中第三相桥1206的第三长度1220平行于旋转中心轴801定向，并沿轴颈902的长度904为中心。第三相桥1206通过桥式绝缘子刮板1102中的一者与第二相桥1204分离。第三相桥1206的第三长度1220可以比第一相桥1202的第一长度1216和第二相桥1204的第二长度1218中的任一者更短。

第一相桥1202、第二相桥1204和第三相桥1206以及布置在其间的桥式绝缘子刮板1102可以围绕轴颈902的圆周重复。因此，轴颈902的外表面可被相桥和桥式绝缘子刮板1102完全包围。通过将桥式绝缘子刮板1102定位在相桥中的每一者之间，相桥彼此电绝缘。

相桥中的每一者可沿旋转中心轴801以适当的突起邻接第一端帽802的轴环1002(和第二端帽804的轴环)的部分，以容纳相桥的长度。例如，第三相桥1206可以定位在沿旋转中心轴801比第二相桥1204邻接的轴环部分更突出的端帽的轴环部分之间。

第二组绝缘板1302(下文称为桥式绝缘子1302)可耦合至相桥中的每一者的台板1210。桥式绝缘子1302可以由电绝缘材料形成，该电绝缘材料可以是与形成桥式绝缘子刮板1102的材料相同的材料。可选择桥式绝缘子1302的尺寸，以匹配相桥的台板1210中的一者，使得桥式绝缘子1302可直接定位在台板1210中的一者的上方并与台板1210中的一者共享面接触，并布置在相桥的桥台1208之间以及布置在台板相对侧上的桥式绝缘子刮板1102中的两者之间。桥式绝缘子1302并非固定地耦合至相桥的台板1210，从而允许桥式绝缘子径向移动。桥式绝缘子1302的径向移动允许浮动相桥以在弹簧推动器施加在相桥上的压力的迫使下保持与板导体的多个板的接触。桥式绝缘子1302的外表面可包括例如粘合剂的涂层，以捕获在桥式绝缘子刮板1102抵靠板导体的多个板(例如，在耦合器插座内)摩擦期间形成的任何碎屑。

将桥式绝缘子1302定位在相桥的台板1210上，在台板1210和外部导电物体和部件之间提供绝缘屏障。因此，相桥的桥台1208可以专门提供与耦合器412的导电部件的接触点。耦合器412的完整组装包括将第二端帽804附接至轴颈902，与第一端帽802相对，如图8中所示。第一端帽802和第二端帽804可以通过夹紧螺栓818耦合至轴颈，如上文所述和图14中在耦合器412的横截面中所示。横截面沿图8的B-B'线截取。

如图14中所描绘的，将第一端帽802和第二端帽804固定至轴颈902的夹紧螺栓818可通过端帽中的通孔1401插入轴颈902中的开口903中，以与开口903中的螺纹接合。如上所述，弹簧推动器1402可插入延伸穿过轴颈902的通道910中。图15中更详细地示出了弹簧推动器1402。

如图15中所示，弹簧推动器1402可包括推杆1502和通过弹簧1506耦合至推杆1502的楔形件1504。推杆1502和楔形件1504可沿纵轴1508对齐，并由弹簧1506隔开。推杆1502和楔形件1504都可以由刚性材料(诸如金属)形成。弹簧1506可以允许推杆1502和楔形件1504之间的相对运动。

销1510在楔形件1504的窄端处耦合至楔形件1504，并可从楔形件1504的倾斜刻面1512突出，垂直于纵轴1508。与楔形件1504不同，销1510可以由绝缘材料形成。此外，绝缘材料可以被配置用于在与相桥接触时引起最小摩擦。销1510可以被配置有与轴颈902的孔905的直径相似的直径1514，如图9-图11中所示，从而允许销1510穿过孔905中的一者被插入。因此，弹簧推动器1402可以插入轴颈902的通道910中(例如，如图9中所示)，其中弹簧推动器1402中的每一者的销1510向外延伸并远离旋转中心轴801，如图18中所示。

如图14中所描绘的，沿图15的纵轴1508定义的弹簧推动器1402的长度可以被配置用于匹配轴颈902的端面908和轴颈902的孔905中的一个孔之间的距离1404。因此，弹簧推动器1402的长度可以根据弹簧推动器1402被配置用于与孔905中的哪个孔接合而变化，其中接合包括通过轴颈902的孔905中的一个孔插入弹簧推动器1402的销1510。例如，与定位在第一相桥1202的桥台1208下方的孔相对应的弹簧推动器可以比被配置用于与定位在第三相桥1206的桥台下方的孔相对应的弹簧推动器更短。

当弹簧推动器1402穿过轴颈902的通道910插入，使得销1510锁入轴颈902的相应孔905中时，销1510的至少一部分可以从轴颈902的外表面向外突出。销1510由此可推靠在相桥中的一者的内表面1406上，施加如图14中由箭头1408所指示的力。销1510施加的力可保持相应相桥与板导体的多个板中的一个板之间的接触。

板导体可耦合至耦合器412，使得耦合器412通过每个板导体的耦合器插座插入。因此，耦合器412被板导体中的两个板导体周向包围，其中每个板导体包围耦合器412的中心部分816的长度1410的一半。例如，转到图16，示出了沿图4的线C-C’截取的横截面。第一导体206和第二导体208连接到耦合器412，使得导体的长度与耦合器412的直径平行(例如，沿z轴)，并且导体的宽度与耦合器412的长度平行(例如，沿x轴)。第一导体206在耦合器412的中心部分816内与第二导体208相邻定位，并且垫圈1602可以被夹在导体之间。

如上所述，板导体中的每一者的耦合器插座602的外部索引器604可与耦合器412的内部索引器806中的一者对接，以允许板导体相对于耦合器412的单向运动。板导体可绕耦合器412旋转穿过y-z平面，同时保持与耦合器412的接触。更具体地，无论板导体的相对位置如何，每个板导体的多个板504都与耦合器412的相桥保持接触。

例如，第一导体206和第二导体208中的每一者的多个板504中的第一板504a可以是与第一相桥1202的桥台1208对齐的每个板导体的中间板。因此，无论板导体相对于耦合器412的位置如何，每个板导体的第一板504a都与布置在耦合器412相对侧的一对第一相桥1202直接接触。

第一相桥1202的配置允许每个板导体的第一板504a与第一相桥1202接触，但不允许第一板504a与多个板504的第二板504b或第三板504c接触。例如，第一相桥1202的第一长度1216(如图12中所示)可以比第一导体206的第二板504b和第二导体208的第二板504b之间的距离1604更窄。第一导体206的第三板504c和第二导体208的第三板504c各自与第一相桥1202的桥式绝缘子1302对齐，但与桥式绝缘子1302隔开一间隙。因此，第一相桥1202是第一导体206的第一板504a和第二导体208的第一板504a之间的电桥。由此，跨耦合器412保持由板导体的第一板504a形成的电相位的电连续性。第二相桥1204(例如，如图8、图12和图13中所示)能够沿跨耦合器412的板导体的第二板504b实现电连续性，并且第三相桥1206(例如，如图8、图12和图13中所示)能够沿跨耦合器412的板导体的第三板504c实现电连续性。桥式绝缘子1302和桥式绝缘子刮板1102(例如，如图8和图11-图13中所示)在电导管的相位之间提供电绝缘。

通过这种方式，可以减少电导管处的寄生损耗。电导管可包括由沿板导体的长度平行布置的一个或多个导电板形成的板导体。平行导电板可通过非导电材料形成的壳体彼此电绝缘，该壳体封围并分隔各板。板的平行布置(可具有比传统导线导体更低的电阻)可以通过使板中的每一者处产生的磁场累积抵消来最小化感应损耗。通过将壳体配置有冷却剂通道以允许冷却剂流过板导体，从而从板提取热量，可以进一步降低板导体的电阻。对于其中在两个端点(其中这两个端点中的至少一个端点相对于另一个端点运动)之间电能传输的应用，电导管可包括至少一个具有耦合器的电气线束。耦合器可以连接由板导体形成的电导管的部分的端子端。板导体的端子端可包括耦合器插座，该耦合器插座被配置用于接收耦合器，并保持电导管的每个相位的电连续性以及相位之间的电绝缘。耦合器可以允许板导体围绕耦合器枢转，从而适应由于在端点中的一个或多个端点处发生运动而导致的电导管端点之间相对位置的变化。然而，板导体的刚性避免了电导管的随机运动(诸如抽打或剥落)，从而减少因疲劳导致的电导管退化。此外，耦合器可以显示出比电导管中使用的传统电连接器更低的电阻和电腐蚀。

本公开还提供对用于运载工具的系统的支持，包括：第一电气设备；以及相对于第一电气设备运动，并通过由通过耦合器串联连接的一个或多个板导体形成的电导管耦合至第一电气设备的第二电气设备，该耦合器被配置用于使一个或多个板导体能够围绕耦合器枢转。在该系统的第一示例中，第一电气设备是耦合至运载工具底盘的逆变器，该底盘由运载工具的悬架系统悬挂。在该系统的第二示例(可选地包括第一示例)中，第二电气设备是耦合至运载工具的轮轴的电机。在该系统的第三示例(可选地包括第一示例和第二示例中的一者或两者)中，一个或多个板导体由平行布置的一组板形成，并封围在由非导电材料形成的壳体内，并且其中该组板由非导电材料隔开。在该系统的第四示例中(可选地包括第一示例到第三示例中的一者或多者或每一者)，壳体具有被配置用于使冷却剂流动以冷却该组板的内部冷却剂通道。在该系统的第五示例(可选地包括第一示例到第四示例中的一者或多者或每一者)中，该组板中的每个板形成电导管的相位。在该系统的第六示例(可选地包括第一示例到第五示例中的一者或多者或每一者)中，耦合器包括被配置用于提供跨耦合器的电导管相位的电连续性的多个电桥。在该系统的第七示例(可选地包括第一示例到第六示例中的一者或多者或每一者)中，耦合器包括在通过紧固件固定至轴颈的端帽之间延伸的轴颈，并且其中轴颈和端帽由非导电材料形成。

本公开还提供对用于运载工具的电气线束的支持，包括：通过耦合器耦合至第二导体的第一导体，由平行布置的板形成的第一导体和第二导体中的至少一者，并且其中电气线束被配置用于使相对彼此运动的一组运载工具部件电耦合。在该系统的第一示例中，耦合器包括不同几何形状的电桥，以与第一导体和第二导体中的每一者的一个相位对接。在该系统的第二示例(可选地包括第一示例)中，电桥包括向外突出并远离耦合器的旋转中心轴、并且通过沿耦合器表面延伸的台板彼此耦合的一对桥台。在该系统的第三示例(可选地包括第一示例和第二示例中的一者或两者)中，板由刚性壳体包围，并被配置用于使电流在该组运载工具部件之间流动，并且其中板中的每一者是电气线束的相位。在该系统的第四示例(可选地包括第一示例至第三示例中的一者或多者或每一者)中，耦合器包括被配置用于与刚性壳体的索引样条对接的索引样条。在该系统的第五示例(可选地包括第一示例至第四示例中的一者或多者或每一者)中，耦合器的索引样条和刚性壳体的索引样条之间的接口允许刚性壳体围绕耦合器旋转。在该系统的第六示例(可选地包括第一示例至第五示例中的一者或多者或每一者)中，刚性壳体具有线性或非线性几何形状，并且其中非线性几何形状包括沿刚性壳体长度的一个或多个弯曲。在该系统的第七示例(可选地包括第一示例至第六示例中的一者或多者或每一者)中，刚性壳体是通过包覆成型和增材制造中的一者形成的。在该系统的第八示例(可选地包括第一示例至第七示例中的一者或多者或每一者)中，刚性壳体包括被配置用于使冷却剂流动以冷却板的内部通道。

本公开还提供对用于运载工具的电气系统的支持，包括：连接到运载工具的第一部分的第一设备；以及连接到运载工具的第二部分并通过由至少一个板导体形成的电导管与第一设备电耦合的第二设备，该至少一个板导体包括被配置用于使冷却剂流动的内部通道。在该系统的第一示例中，电导管包括通过将屏蔽件模制或印刷到壳体表面而耦合至至少一个板导体的壳体表面的屏蔽件。在该系统的第二示例(可选地包括第一示例)中，当运载工具的第一部分被配置为相对于运载工具的第二部分移动时，电导管包括被配置用于允许至少一个板导体围绕至少一个耦合器旋转的至少一个耦合器。

所附权利要求书特别指出了被认为是新颖的且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指“一”元件或“第一”元件或其等价物。这样的权利要求应被理解为包括一个或多个这样的元件的结合，既不是必需也不是排除两个或更多个这样的元件。所公开的特征、功能、元件、和/或性质的其他组合和子组合可通过修改本权利要求书或通过在本申请或相关申请中提出新权利要求来要求保护。无论范围比原始权利要求更宽、更窄、等同还是不同的这些权利要求也被认为被包括在本公开的主题内。

Claims (15)

1.一种用于运载工具的系统，包括：

第一电气设备；以及

第二电气设备，所述第二电气设备相对于所述第一电气设备运动，并通过电导管耦合至所述第一电气设备，所述电导管由通过耦合器串联连接的一个或多个板导体形成，所述耦合器被配置用于使所述一个或多个板导体能够围绕所述耦合器枢转。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一电气设备是耦合至所述运载工具的底盘的逆变器，所述底盘由所述运载工具的悬架系统悬挂。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二电气设备是耦合至所述运载工具的轮轴的电机。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一个或多个板导体是由平行布置的一组板形成的，并且封围在由非导电材料形成的壳体中，并且其中所述一组板由所述非导电材料隔开。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述壳体包括被配置用于使冷却剂流动以冷却所述一组板的内部冷却剂通道，并且其中所述一组板中的每个板形成所述电导管的相位。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述耦合器包括被配置用于提供跨所述耦合器的所述电导管的相位的电连续性的多个电桥。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述耦合器包括在通过紧固件固定至轴颈的端帽之间延伸的所述轴颈，并且其中所述轴颈和所述端帽是由非导电材料形成的。

8.一种用于运载工具的电气线束，包括：

通过耦合器耦合至第二导体的第一导体，由平行布置的板形成的所述第一导体和所述第二导体中的至少一者，并且其中所述电气线束被配置用于使相对彼此运动的一组运载工具部件电耦合。

9.如权利要求8所述的电气线束，其特征在于，所述耦合器包括不同几何形状的电桥，以与所述第一导体和所述第二导体中的每一者的一个相位对接。

10.如权利要求9所述的电气线束，其特征在于，所述电桥包括向外突出并远离所述耦合器的旋转中心轴、并且通过沿所述耦合器的表面延伸的台板彼此耦合的一对桥台。

11.如权利要求8所述的电气线束，其特征在于，所述板由刚性壳体包围，并且被配置用于使电流在所述一组运载工具部件之间流动，并且其中所述板中的每一者是所述电气线束的相位。

12.如权利要求11所述的电气线束，其特征在于，所述耦合器包括被配置用于与所述刚性壳体的索引样条对接的索引样条。

13.如权利要求12所述的电气线束，其特征在于，所述耦合器的所述索引样条和所述刚性壳体的所述索引样条之间的接口允许所述刚性壳体围绕所述耦合器旋转，并且其中所述刚性壳体具有线性或非线性几何形状，并且其中所述非线性几何形状包括沿所述刚性壳体的长度的一个或多个弯曲。

14.如权利要求11所述的电气线束，其特征在于，所述刚性壳体是通过包覆成型和增材制造中的一者形成的。

15.如权利要求11所述的电气线束，其特征在于，所述刚性壳体包括被配置用于使冷却剂流动以冷却所述板的内部通道。

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