CN117996483A - 母线装置 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种母线装置。母线装置(100)包括：母线连接器(20)，包括至少一个连接导体(22)，连接导体(22)包括电接触表面和设置在电接触表面上的不同位置处的第一连接区和第二连接区，连接导体(22)在第一连接区处能够与第一母线(10)接触并且在第二连接区处能够与第二母线(10)接触，以将第一母线(10)和第二母线(10)电连接。第一连接区和第二连接区均包括第一导电涂层(25)，以使得连接导体(22)在第一连接区和第二连接区经由第一导电涂层(25)与相应母线(10)接触而电连接。由此，提高了母线装置的母线接头处的电接触性能。
Description
技术领域
本公开的实施例总体上涉及电力输送领域，特别涉及母线装置。
背景技术
母线装置广泛地用于电力系统实现电力传输。母线通常为铝材或铜材，并且为大致扁平形状并且具有一定横截面积，横截面积的尺寸与允许流过的电流大小相关。多段母线通常需要彼此连接在一起以延长母线。
随着长时间的使用，母线通常存在表面氧化的问题，将导致母线装置的接头处的接触电阻显著增大，严重劣化母线装置的导电性能。为了解决这种问题，母线的接头区域通常设置双金属片来抑制氧化。尽管双金属片能够解决上述问题，但是双金属片的工艺复杂且成本较高。此外，双金属片仅能设置在适合进行点焊的部位，这导致双金属片的布置区域受到限制。期望能够对传统的母线装置进行改进。
发明内容
本公开的实施例提供了一种母线装置，旨在解决上述问题以及其他潜在的问题中的一个或多个。
根据本公开的第一方面，提供一种母线装置。母线装置包括：母线连接器，包括至少一个连接导体，所述连接导体包括电接触表面和设置在所述电接触表面上的不同位置处的第一连接区和第二连接区，所述连接导体在所述第一连接区处能够与第一母线接触并且在第二连接区处能够与第二母线接触，以将所述第一母线和第二母线电连接；其中所述第一连接区和所述第二连接区均包括第一导电涂层，以使得所述连接导体在所述第一连接区和所述第二连接区经由所述第一导电涂层与相应母线接触而电连接。
根据本公开的母线装置，通过在母线连接器的连接导体上形成导电涂层，可以有效地提高导体的抗氧化能力，进而提高母线装置的性能。
在一些实施例中，所述母线装置还包括所述第一母线和所述第二母线，其中所述第一母线和所述第二母线中的每个母线包括母线连接区，所述第一母线和所述第二母线通过相应的所述母线连接区与所述连接导体接触。
在一些实施例中，所述第一母线和所述第二母线中的至少一个母线的母线连接区的表面未经过表面处理。由此，可以进一步降低成本并且维持母线装置制造的高性价。
在一些实施例中，所述连接导体包括由第一导电材料制成的导电主体，所述第一导电涂层由与所述第一导电材料不同的第二导电材料制成。由此，可通过不同的材料实现抗氧化能力的提升。
在一些实施例中，所述第一导电涂层通过冷喷涂所述第二导电材料的颗粒而被涂覆在所述第一连接区和所述第二连接区上。通过冷喷涂可以方便地形成涂层。
在一些实施例中，所述第一导电材料选自铜和铝之一，所述第二导电材料选自铜、银和锡中的至少一种材料。
在一些实施例中，所述第一导电涂层的厚度不小于0.02mm。由此，可以低成本来确保导电涂层发挥其保护性能。
在一些实施例中，用于形成所述电连接的所述第一导电涂层的延伸长度不小于所述连接导体的厚度的3倍。由此，可以确保在接头处的良好的导电性能。
在一些实施例中，所述母线装置包括针对每相连接的两个所述连接导体，以使得在所述第一母线和所述第二母线的两个相反表面处分别与所述连接导体接触。由此，可以在两个连接导体的表面处均提供保护功能。
在一些实施例中，所述母线装置包括针对每相连接的一个所述连接导体，以使得在所述第一母线和所述第二母线的单个表面处与所述连接导体接触。由此，可以在两个连接导体的表面处均提供保护功能。
在一些实施例中，所述连接导体的整个电接触表面设置所述第一导电涂层。
在一些实施例中，所述第一母线和所述第二母线中的至少一个母线的母线连接区包括第二导电涂层。
在一些实施例中，所述第二导电涂层通过冷喷涂材料而形成，冷喷涂的所述材料不同于所述至少一个母线的母线主体的材料。
在一些实施例中，所述第一母线和所述第二母线中的至少一个母线的母线连接区包括电镀层或被焊接有双金属覆层。由此，可以低成本地方式实现母排装置的良好性能。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开的实施例的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例而非限制性的方式示出本公开的若干实施例。
图1示出根据本公开的实施例的母线装置的立体图。
图2示出根据本公开的实施例的母线装置的爆炸图。
图3示出根据本公开的一个实施例的两个母线和母线连接器的连接导体接触的示意图。
图4示出根据本公开的另一个实施例的两个母线和母线连接器的连接导体接触的示意图。
图5示出根据本公开的又一个实施例的两个母线和母线连接器的连接导体接触的示意图。
图6示出根据本公开的又一个实施例的两个母线和母线连接器的连接导体接触的示意图。
图7示出根据本公开的实施例用于冷喷涂的系统的示意图。
在各个附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施例。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示放置或者位置关系的词汇均基于附图所示的方位或者位置关系，仅为了便于描述本公开的原理，而不是指示或者暗示所指的元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本公开的限制。
铜或铝制母线通常面临氧化而导致接触电阻显著增大的问题。针对此，根据本公开的实施例提供了一种母线装置，包括母线连接器，通过在母线连接器的连接导体的连接区形成导电涂层，以使得母线通过导电涂层与母线连接器的连接导体形成电接触。由此，防止接头处因发生氧化而导致接触电阻增大。通过在母线连接器处形成导电涂层，不仅成型方法简单，而且还可以根据需要在任何适当的位置处形成导电涂层，可以显著提升母线的性能。下面结合附图详细说明根据本公开实施例的母线。
图1和图2分别示出根据本公开实施例的母线装置100的立体图。如图1和图2所示，母线装置100可包括母线连接器20和沿着纵向延伸的母线10。母线连接器20可用于将相邻的母线10彼此紧固在一起以实现相邻母线之间的电连接。
母线10形成为具有预定的纵向长度。这里的术语“纵向”是指母线的延伸方向，该延伸方向与电流流动方向一致。多个母线10可以彼此连接以形成延长的母线。根据电力传输的距离，可以将多个母线10沿纵向彼此串联连接在一起，以将电力提供至所需的地方。
应当理解，在图示的实施例中，两个待连接母线沿着纵向连接(即两个母线成180°地连接)。应当理解，这仅仅是示例性地，在其他实施例中两个待连接母线也可以侧向地连接(即两个母线成180°地连接)或者以其他角度连接。此外，在图示的实施例中，母线装置100为三相电并且可包括三个并排布置的母线。应当说明的是，仅仅是示例性的，母线装置也可以包括其他数目的母线。
母线连接器20可用于多相母线的连接，并且可包括多个连接导体22、多个绝缘板26、紧固件24等部件。绝缘板26可被配置为使得用于不同相的连接导体彼此电绝缘。连接导体22的一部分与一个母线接触，连接导体22的另一部分与另一个母线接触。作为示例，连接导体22和绝缘板26可设置通孔，紧固件24(例如螺栓和螺母)可用于将连接导体22、绝缘板26和相邻母线10固定在一起。由此，母线10和连接导体22彼此可以压力接触。通过紧固件24将相邻母线和连接导体彼此通过压力安装在一起，以实现相邻母线的电连接。
在一些实施例中，如图1和图2所示，针对每相，母线连接器20可包括一个或多个连接导体22。连接导体22包括电接触表面。连接导体22的电接触表面与母线10接触而形成电连接。电接触表面可包括设置在其上的不同位置处的第一连接区和第二连接区。连接导体22在第一连接区处与第一母线接触并且在第二连接区处能够与第二母线接触。由此，可通过连接导体，将第一母线和第二母线电连接。
如图2所示，第一连接区和第二连接区均包括第一导电涂层25。导电涂层25可以跨连接导体的电接触表面延伸。连接导体22在第一连接区和第二连接区经由第一导电涂层25与相应母线10接触而电连接。
根据本公开的实施例，通过在连接导体的接头区域处设置导电涂层(导电涂层例如由与连接导体的主体的材料不同的材料制成)，并且通过导电涂层来实现母线与其他导体的电连接，可以有效地防止因母线的表面氧化、电位腐蚀等问题所造成的缺陷。
此外，由于是通过涂层的方式来形成，可以有效地降低工艺的复杂度。在一些实施例中，涂层例如可以在工厂期间预先形成，用户只需要在现场执行装配作业即可，而不需要进行附加的焊接等工艺，降低了用户使用不便利性以及相关联的硬件和人力成本。此外，导电涂层还可以使得仅使用少量的金属即可方便地形成，可以降低母线装置的制造成本。
在一些实施例中，涂层可利用冷喷涂工艺形成，涂层可以根据需要而形成在任何适当的位置。只要母线各部分的形状或构造特征不会干涉到涂覆工艺，则均可以应用涂层。在连接导体22上形成导电涂层可包括多种方式。作为示例，导电涂层25可通过冷喷涂导电材料的颗粒而被涂覆在接触表面区域上。稍后将参照图6详细说明示例性的冷喷涂方法。应当理解，冷喷涂仅仅是形成涂层的一个实施例，可以用任何其他适当的方法来形成导电涂层。
在一些实施例中，连接导体22包括由第一导电材料(例如铝或铜)制成的导电主体23(还参考图3-图5所示的实施例)。导电涂层25由与第一导电材料不同的第二导电材料制成。作为示例，连接导体的导电主体23的第一导电材料可由铜或铝制成。用于形成导电涂层25的第二导电材料选自铜、银和锡中的至少一种材料。作为示例，可以在铝表面(铝作为导电主体的材料)上涂覆银、锡、铜，或其组合。在铜表面(铜作为导电主体的材料)上涂覆银、锡涂层，或其组合。在一些实施例中，铝表面上仅涂覆银层，或者仅涂覆锡层，或者仅涂覆铜层。在一些实施例中，可以在铝表面上涂覆多层不同材料的金属层，例如先涂覆铜层，然后涂覆银层和/或锡层。采用这样的材料，可以有效地抑制前面所述的表面氧化、表面电腐蚀等相关问题。
在一些实施例中，导电涂层的厚度不小于0.02mm。由此，可以极其薄的导电涂层即可实现期望抗氧化的效果。在一些实施例中，导电涂层的厚度可以为0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm或更厚的厚度。
在一些实施例中，导电涂层的纵向喷涂长度不小于母线主体的厚度的3倍。由此，可以确保导电涂层有效地发挥其性能。在一些实施例中，导电涂层的喷涂长度可以是母线主体的厚度的4倍、5倍、6倍、7倍、8倍或更多倍。这里的术语“喷涂长度”是指连接导体和另一导体(例如母线)接触时在电流方向上的长度。
下面结合图3-图6详细说明母线连接器和母线的连接布置的结构细节。图3-图6分别示出根据本公开实施例的母线连接器和母线的多种不同的示例性连接布置。在图示的实施例中，为便于查看，仅示出了母线连接器中的一相的连接。应当理解，母线的其他相的连接可以类似地实施。
在一些实施例中，如图3所示，母线装置针对每相连接包括两个连接导体22。第一母线和第二母线的两个相反表面处分别与连接导体22接触。如图3所示，母线装置可包括两个连接导体22。两个连接导体22可位于母线10的两侧并且被配置成从母线10的两侧的表面分别与母线10接触。
连接导体22在与母线接触的接触表面处包括导电涂层25。在图示的实施例中，导电涂层25形成在与母线10形成电接触的区域。在其他实施例中，导电涂层25可以形成在连接导体的整个接触面上。作为示例，导电涂层25可以是冷喷涂涂层。
在图3所示的实施例中，母线10也可以设置导电涂层12。如图3所示，母线10可包括母线主体15，母线主体15的接触表面还可包括导电涂层12。在母线10也设置导电涂层的情况下，可以进一步提高母线装置的接头处的性能。
在一些实施例中，导电涂层12也可以是冷喷涂涂层。在另外一些实施例中，导电涂层12可是电镀层，例如可以由与母线主体15不同的导电材料经由电镀而形成。在另外一些实施例中，导电涂层12可是双金属覆层，双金属覆层可以由与母线主体15相同的第一材料和与母线主体14不同的第二材料制成。导电涂层12在第一材料处与母线主体15接合，而在第二材料处与连接导体22的导电涂层25接触。
图3还示出了导电涂层25喷涂长度d1，该喷涂长度d1可与接头区域的纵向长度对应。喷涂长度d1不小于连接导体22的导体主体23的厚h1度的3倍。在一些实施例中，导电涂层的喷涂长度可以是母线主体的厚度的4倍、5倍、6倍、7倍、8倍或更多倍。类似地，图3还示出了导电涂层12喷涂长度d2，该喷涂长度d2可与接头区域的纵向长度对应。喷涂长度d2不小于母线10的导体主体15的厚度h2的3倍。在一些实施例中，导电涂层的纵向喷涂长度可以是母线主体的厚度的4倍、5倍、6倍、7倍、8倍或更多倍。
图4示出了根据本公开实施例的母线连接器和母线的另一种的示例性连接布置。图4所示的实施例与图3所示的实施例类似。不同之处在于，在图4所示的实施例中，母线装置针对每相连接包括一个连接导体22。第一母线和第二母线在单个表面分别与连接导体22接触。如图4所示，母线装置可包括一个连接导体22。第一母线10和第二母线10在单个表面处与连接导体22接触。
母线10也可以设置导电涂层12。如图4所示，母线10可包括母线主体15，母线主体15的接触表面还可包括导电涂层12。在一些实施例中，导电涂层12也可以是冷喷涂涂层。在另外一些实施例中，导电涂层12可是电镀层，或者双金属覆层。
图5示出了根据本公开实施例的母线连接器和母线的另一种的示例性连接布置。图5所示的实施例与图3所示的实施例类似，不同之处在于，在图5所示的实施例中的母线10的接触表面未进行任何表面处理。由于母线未经任何表面处理，可以进一步降低母线装置的制造成本。
在图5的实施例中，母线10在两个表面处与两个连接导体22进行电接触。如图5所示，母线连接器的两个连接导体22在接触表面处包括导电涂层25。导电涂层25的厚度不小于0.02mm。由此，可以极其薄的导电涂层即可实现期望抗氧化的效果。导电涂层的厚度也可以为0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.1mm或更厚的厚度。
图5还示出了导电涂层25喷涂长度d3，该喷涂长度d3可与接头区域的纵向长度对应。喷涂长度d3不小于连接导体22的导体主体23的厚h3度的3倍。在一些实施例中，导电涂层的喷涂长度可以是母线主体的厚度的4倍、5倍、6倍、7倍、8倍或更多倍。
图6示出了根据本公开实施例的母线连接器和母线的另一种的示例性连接布置。图6所示的实施例与图5所示的实施例类似。在图6的实施例中，母线10可以在单侧表面处与单个连接导体22接触来实现电连接。如图6所示，母线连接器的连接导体22在接触表面处包括导电涂层25；而母线未经任何表面处理。导电涂层25的厚度不小于0.02mm。由此，可以极其薄的导电涂层即可实现期望抗氧化的效果。导电涂层的厚度也可以为0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.1mm或更厚的厚度。
图6还示出了导电涂层25喷涂长度d4，该喷涂长度d4可与接头区域的纵向长度对应。喷涂长度d3不小于连接导体22的导体主体23的厚h3度的3倍。在一些实施例中，导电涂层的喷涂长度可以是母线主体的厚度的4倍、5倍、6倍、7倍、8倍或更多倍。
图7示出根据本公开的实施例用于冷喷涂的系统700的示意图。系统700例如利用高速冷喷方式来实施导电涂层的形成。
如图7所示，系统700可包括气体控制器710、气体加热储罐720、中央控制器730、金属粉末罐740、喷枪750等。高压气体通过气体控制器710控制以对高压气体进行分流。经分流的一部分气体被输送至气体加热储罐720中，另一路输送到金属粉末罐740。在中央控制器730的控制下，来自气体加热储罐720的经加热的气体被输送至喷枪750。同时，经另一路气体作用，将金属粉末罐740中粉末输送至喷枪750(例如拉瓦利喷枪)。在喷枪750处，经加热过的高速气体，一方面对金属粉末进行预热，另一方面给粉末施加动能。喷枪750处，经过充分混合的粉末流体在通过拉瓦利管的过程中，形成高速流体并喷溅到基材760上并形成机械锚接的结合效果，由此在基材760上形成涂层770。通过中央控制器730的控制，可以根据需要，流体通过连续高速的喷射则可在基材上形成相应厚度的涂层。可通过对于基材760的喷射区域进行适当的选择而能方便地在适当的区域形成涂层770。通过这样的方法所形成的涂层可以用作连接导体22的导电涂层25。在一些实施例中，还可用于形成母线的导电涂层12。应当理解，系统700仅仅是示例性的。系统700可以包括任何其他适当的实现方式。
此外，虽然采用特定次序描绘了各操作，但是这应当理解为要求这样操作以所示出的特定次序或以顺序次序执行，或者要求所有图示的操作应被执行以取得期望的结果。在一定环境下，多任务和并行处理可能是有利的。同样地，虽然在上面论述中包含了若干具体实现细节，但是这些不应当被解释为对本公开的范围的限制。在单独的实施例的上下文中描述的某些特征还可以组合地实现在单个实现中。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何合适的子组合的方式实现在多个实现中。
尽管已经采用特定于结构特征和/或方法逻辑动作的语言描述了本主题，但是应当理解所附权利要求书中所限定的主题未必局限于上面描述的特定特征或动作。相反，上面所描述的特定特征和动作仅仅是实现权利要求书的示例形式。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。
Claims (14)
1.一种母线装置(100)，包括：
母线连接器(20)，包括至少一个连接导体(22)，所述连接导体(22)包括电接触表面和设置在所述电接触表面上的不同位置处的第一连接区和第二连接区，所述连接导体(22)在所述第一连接区处能够与第一母线(10)接触并且在第二连接区处能够与第二母线(10)接触，以将所述第一母线(10)和第二母线(10)电连接，
其中所述第一连接区和所述第二连接区均包括第一导电涂层(25)，以使得所述连接导体(22)在所述第一连接区和所述第二连接区经由所述第一导电涂层(25)与相应母线(10)接触而电连接。
2.根据权利要求1所述的母线装置(100)，其中所述母线装置还包括所述第一母线(10)和所述第二母线(10)，其中所述第一母线(10)和所述第二母线(10)中的每个母线(10)包括母线连接区，所述第一母线(10)和所述第二母线(10)通过相应的所述母线连接区与所述连接导体(22)接触。
3.根据权利要求2所述的母线装置(100)，其中所述第一母线(10)和所述第二母线(10)中的至少一个母线(10)的母线连接区的表面未经过表面处理。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的母线装置(100)，其中所述连接导体(22)包括由第一导电材料制成的导电主体(23)，所述第一导电涂层(25)由与所述第一导电材料不同的第二导电材料制成。
5.根据权利要求4所述的母线装置(100)，其中所述第一导电涂层(25)通过冷喷涂所述第二导电材料的颗粒而被涂覆在所述第一连接区和所述第二连接区上。
6.根据权利要求4所述的母线装置(100)，其中所述第一导电材料选自铜和铝之一，所述第二导电材料选自铜、银和锡中的至少一种材料。
7.根据权利要求4所述的母线装置(100)，其中所述第一导电涂层(25)的厚度不小于0.02mm。
8.根据权利要求4所述的母线装置(100)，其中用于形成所述电连接的所述第一导电涂层(25)的延伸长度不小于所述连接导体(22)的厚度的3倍。
9.根据权利要求1-3、5-8中任一项所述的母线装置(100)，其中所述母线装置包括针对每相连接的两个所述连接导体(22)，以使得在所述第一母线(10)和所述第二母线(10)的两个相反表面处分别与所述连接导体(22)接触。
10.根据权利要求1-3、5-8中任一项所述的母线装置(100)，其中所述母线装置包括针对每相连接的一个所述连接导体(22)，以使得在所述第一母线(10)和所述第二母线(10)的单个表面处与所述连接导体(22)接触。
11.根据权利要求1-3、5-8中任一项所述的母线装置(100)，其中所述连接导体(22)的整个电接触表面设置所述第一导电涂层(25)。
12.根据权利要求1-3、5-8中任一项所述的母线装置(100)，其中所述第一母线(10)和所述第二母线(10)中的至少一个母线的母线连接区包括第二导电涂层(12)。
13.根据权利要求12所述的母线装置(100)，其中所述第二导电涂层(12)通过冷喷涂材料而形成，冷喷涂的所述材料不同于所述至少一个母线的母线主体的材料。
14.根据权利要求1-3、5-8中任一项所述的母线装置(100)，其中所述第一母线(10)和所述第二母线(10)中的至少一个母线(10)的母线连接区包括电镀层或被焊接有双金属覆层。
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