CN206976034U - 用于传导交流电的汇流条 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了用于传导交流电的汇流条。用于传导交流电的汇流条可包括多个基本上平行的肋部和导电附接装置。每个肋部可包括第一端和第二端。每个肋部可被提供用于传导基本上相等量的电流。肋部可被间隔开以在其间提供间隙，以用于气流通过间隙。导电的附接装置可连接多个肋部的第一端，并且可被提供用于将多个肋部附接到电气部件。用于制造用于传导交流电的汇流条的方法可包括附接多个导电条带以形成具有多个肋部的汇流条，每个肋部具有第一端和第二端，肋部被间隔开以在其间提供间隙以用于气流通过间隙，多个肋部的第一端连接在一起。

Description

用于传导交流电的汇流条
技术领域
下面涉及用于传导交流电的汇流条以及用于制造这样的汇流条的方法。
背景技术
完全或部分地由电动机供电的机动车辆可以被称作电动车辆(EV) 或混合电动车辆(HEV)。如本领域中所公知的，这样的车辆包括用于为其电动机供应电力的高压(HV)电池或多个电池。
这样的电动车辆通常提供使用安装在车辆上的电池充电器模块来对 HV电池充电。车载电池充电器模块被设置为与车辆HV电池通信，并且被配置为对来自电力公用电网的AC电力进行整流以用于通过车辆HV电池进行储存。这样的电动车辆还包括逆变器，该逆变器用于使由车辆电池提供的DC电压转换成用于为车辆的电动机或多个电动机供电的AC电压。另外，这样的电动车辆还可以包括辅助电源模块。这些设备和模块可以包括许多电气部件，这些电气部件可以包括变压器、电感器、电容器、汇流条、晶体管及其他部件。
在用于传导交流电的汇流条中，AC电流趋向于更靠近汇流条的表面集中。也就是说，电流密度朝向汇流条的外表面较高，而朝向汇流条的中心较低。因此，当AC电力被传输通过时，仅部分地使用电导体的实心横截面。这导致汇流条的有效电阻增加。当AC电流的频率增加时，AC电阻的增加更明显。因此，虽然在60Hz AC公用系统中经历了这种效应，但是它不是实质性的。然而，在约1000Hz下工作的牵引逆变器显著地经历该效应，并且在约85kHz下工作的无线充电系统在AC电阻上具有几倍增加。AC电阻的增加导致AC汇流条中的功率损耗增加并且因此导致温度增加。
实用新型内容
因此，存在对用于传导交流电的改进的汇流条的需要，其将解决以上背景技术中指出的问题。这样的汇流条将包括多个电导体条带。可以基于 AC频率来选择厚度，并且可以基于总的所需载流能力来选择条带的数量和宽度。薄的条带减小AC电阻，并且条带之间的间隙允许发生空气流动。因此，损耗被降低，并且温度通过降低的损耗并通过改进的对流气流和热辐射来降低。
这种具有形成肋状结构的槽而不是实心横截面的汇流条通过降低损耗并降低工作温度来提高汇流条的效率。这样的汇流条还比实心横截面汇流条在重量上更轻并且在尺寸上更紧凑。这样的汇流条还提供更接近车载充电器的效率水平的无线充电器的效率水平。
本实用新型主要包括以下方面：
1)根据本文描述的实施例中的一个，提供了用于传导交流电的汇流条。汇流条可包括多个基本上平行的肋部，每个肋部具有第一端和第二端，由每个肋部传导的电流的量基本上相等，肋部被间隔开以在其间提供间隙以用于气流通过肋部之间的间隙。汇流条还可包括连接多个肋部的第一端的导电的附接装置，该附接装置用于将多个肋部附接到电气部件。
2)如1)所述的汇流条，其中，所述多个肋部在多个非平行平面中延伸。
3)如1)所述的汇流条，其中，所述多个肋部中的每一个具有基本上矩形的横截面。
4)如1)所述的汇流条，其中，所述多个肋部包括焊接或钎焊在一起的多个冲压的导电条带。
5)如1)所述的汇流条，其中，所述多个肋部中的每一个具有基本上大于厚度的宽度。
6)如1)所述的汇流条，其中，所述附接装置包括被配置为与所述电气部件的端子配合的端子。
7)如1)所述的汇流条，其中，当所述交流电的频率增加时，所述多个肋部提供提高的汇流条效率。
8)如1)所述的汇流条，还包括电绝缘间隔物，所述电绝缘间隔物位于所述多个肋部中的至少两个之间以向其提供支撑。
9)如1)所述的汇流条，还包括位于所述多个肋部中的至少两个之间的导电间隔物，所述间隔物包括电连接装置。
10)根据本文描述的另一个实施例，提供了用于传导交流电的汇流条。汇流条可包括多个肋部，每个肋部具有第一端和第二端，肋部被间隔开以在其间提供间隙以用于气流通过肋部之间的间隙；连接多个肋部的第一端的导电的第一附接装置，第一附接装置用于将多个肋部附接到第一电气部件；以及连接多个肋部的第二端的导电的第二附接装置，第二附接装置用于将多个肋部附接到第二电气部件。多个肋部基于要由汇流条传导的交流电的频率来提供增加的汇流条效率。
11)如10)所述的汇流条，其中，所述多个肋部在多个非平行平面中延伸。
12)如10)所述的汇流条，其中，所述多个肋部包括焊接在一起的多个冲压的导电条带。
13)如10)所述的汇流条，其中，所述多个肋部中的每一个具有基本上大于厚度的宽度。
14)如10)所述的汇流条，其中，所述第一附接装置包括被配置为与所述第一电气部件的端子配合的端子，并且所述第二附接装置包括被配置为与所述第二电气部件的端子配合的端子。
15)如10)所述的汇流条，还包括电绝缘间隔物，所述电绝缘间隔物位于所述多个肋部中的至少两个之间以向其提供支撑。
16)如10)所述的汇流条，还包括位于所述多个肋部中的至少两个之间的导电间隔物，所述间隔物包括电连接装置。
根据本文描述的又一个实施例，提供了用于制造用于传导交流电的汇流条的方法。该方法可包括附接多个导电条带以形成具有多个肋部的汇流条，每个肋部具有第一端和第二端，肋部被间隔开以在其间提供间隙以用于气流通过肋部之间的间隙，多个肋部的第一端连接在一起。该方法还可包括形成用于将多个肋部附接到电气部件的附接装置。
下面连同附图一起阐述了用于传导交流电的汇流条的这些和其他实施例的详细描述。
附图说明
图1是根据本公开的示例性实施例的用于传导交流电的汇流条的透视图。
图2是根据本公开的示例性实施例的图1的用于传导交流电的汇流条的前视图。
图3是根据本公开的示例性实施例的图1的用于传导交流电的汇流条的底视图。
图4是根据本公开的示例性实施例的图1的用于传导交流电的汇流条的侧视图。
图5是根据本公开的另一示例性实施例的用于传导交流电的汇流条的透视图。
图6是根据本公开的其他示例性实施例的用于传导交流电的汇流条的横截面视图。
图7是根据本公开的示例性实施例的用于制造用于传导交流电的汇流条的方法的示例性流程图。
具体实施方式
根据需要，本文公开了详细的实施例。然而，应当理解的是，所公开的实施例仅仅是示例性的并且可以采取各种形式和替换形式。附图不一定按比例绘制。装置可以被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构细节和功能细节不应被解释为具有限制性，而仅被解释为用于教导本领域的技术人员的代表性基础。
参考图1-7，将描述用于传导交流电的汇流条以及用于制造这样的汇流条的方法的各种实施例的更详细的描述。为了便于说明并帮助理解，在全部附图中，类似的参考数字在本文中用于类似的部件和特征。
如先前描述的，电动车辆(EV)和混合电动车辆(HEV)通常提供使用安装在车辆上的电池充电器模块来对HV电池充电。车载电池充电器模块被设置为与车辆HV电池通信，并且被配置为对来自电力公用电网的 AC电力进行整流以用于通过车辆HV电池进行储存。这样的电动车辆还包括逆变器，该逆变器用于使由车辆电池提供的DC电压转换成用于为车辆的电动机或多个电动机供电的AC电压。另外，这样的电动车辆还可以包括辅助电源模块。这些设备和模块可以包括许多电气部件，这些电气部件可以包括变压器、电感器、电容器、汇流条、晶体管及其他部件。
在传导AC的汇流条中，电流趋向于靠近汇流条的表面集中(该效应在行业中被称为“趋肤效应”)。因此，当AC电力通过时，仅部分地使用诸如铜或铝的电导体的实心横截面积。这导致汇流条的有效电阻增加。当 AC电流的频率增加时，AC电阻的增加更明显。因此，虽然在50或60Hz AC公用系统中经历该效应，但是它不是实质性的。然而，在1000Hz下工作的牵引逆变器显著地经历该效应，并且在85kHz下工作的无线充电系统在AC电阻上具有几倍增加。AC电阻的增加导致AC汇流条中的功率损耗增加并且因此导致温度增加。
因此，存在对用于传导交流电的改进的汇流条的需要，其将解决以上指出的问题。这样的汇流条将包括多个电导体条带。可以基于AC频率来选择厚度，并且可以基于总的所需载流能力来选择条带的数量和宽度。细条带减小AC电阻，并且条带之间的间隙允许发生空气流动。因此，损耗被降低，并且由于可供汇流条用于与周围环境交换热辐射的表面积增加，温度通过降低的损耗并通过改进的对流气流和改进的热辐射来降低。
现在参考图1-4，分别示出了根据本公开的一个实施例的用于传导交流电的汇流条10的透视图、前视图、底视图和侧视图。如在其中看到的，汇流条10可包括多个基本上平行的肋部12，每个肋部12具有第一端14 和第二端16。每个肋部12可被提供用于传导基本上相等量的电流。肋部 12可被间隔开以在其间提供间隙18，以用于气流通过肋部12之间的间隙 18。
如在图1-4中所看到的，多个肋部12可在多个非平行平面中延伸。在这方面，汇流条10可以是基本上一维的、具有多个直肋部12(参见例如图5)。然而，汇流条10也可以是二维或三维的，这取决于任何特定应用的要求和连接电气部件所需的汇流条10的形状。
仍然参考图1-4，导电的附接装置20可被提供用于连接多个肋部12 的第一端14。类似地，导电的附接装置22可被提供用于连接多个肋部12 的第二端16。附接装置20、22还可被提供用于将多个肋部12附接到电气部件(未示出)。
如在图1-4中看到的，附接到装置20、22的肋部12的端14、16允许肋状汇流条10附接到提供并使用电力的电气系统(未示出)。装置20、 22可包括螺栓接合或连接点24(诸如通孔)和/或适当设计的电端子(诸如阳性片式端子26)的配置。因此，附接装置20、22中的每一个包括被配置为与电气部件(未示出)的端子配合的端子。
如本领域中所公知的，DC电流基本上均匀地分布在实心导体中。相反地，通过实心导体的AC电流不均匀地分布在导体的横截面上。相反， AC电流密度在导体的表面处最高并且在更深入实心导体中(远离表面) 的点处降低。AC电流密度降低至表面处或接近表面的值的36.79％的深度可被称为导体的“趋肤深度”，其还依赖于AC电流的频率和导体的特定材料。
在这方面，在高频率下，AC电流集中在导体的表面，从而降低导体效率。因此，具有带有多个条带或肋部12的结构的汇流条10可以通过提供更大的表面积来增加用于AC电流的导体效率。在这样的汇流条10中的增加的效率还导致较低的损耗并且因此导致较冷的工作温度。因此，当交流电的频率增加时，汇流条10的多个肋部12提供了汇流条10的增加的效率。虽然这样的益处在高频AC下更加显著，但是即使在诸如50或 60Hz的标准公用频率的较低频率下，也可以获得这些益处。
接下来参考图5，示出了根据本公开的另一实施例的用于传导交流电的汇流条10的透视图。如在其中看到的，汇流条10可包括多个肋部12，每个肋部具有第一端14和第二端16。肋部12可被间隔开以在其间提供间隙18，以用于气流通过肋部12之间的间隙18。多个肋部12基于要由汇流条10传导的交流电的频率来提供汇流条10的增加的效率。
汇流条10还可以包括连接多个肋部12的第一端14的导电的第一附接装置20。第一附接装置20可被提供用于将多个肋部12附接到第一电气部件(未示出)。汇流条10还可包括连接多个肋部12的第二端16的导电的第二附接装置22。第二附接装置22可被提供用于将多个肋部12附接到第二电气部件(未示出)。
在这方面，汇流条10的第一附接装置20可包括被配置为与第一电气部件(未示出)的端子配合的端子24。汇流条10的第二附接装置22可同样包括被配置为与第二电气部件(未示出)的端子配合的端子24。如先前提到的，端子24可被配置用于螺栓接合或连接点，诸如通孔或任何其他适当设计的电端子。
仍然参考图5，汇流条10还可包括位于多个肋部12中的至少两个之间的一个或多个间隔物28，以向其提供支撑和/或保持肋部12之间的间隔。在这方面，间隔物28可包括绝缘材料，例如塑料。对于长的汇流条，间隔物28的第二种功能是避免条带由于自重而引起的下垂并保持相邻条带之间的恒定间隔。另外，当汇流条10被部署在振动环境(诸如机动车辆)中时，间隔物28提高汇流条10的刚度并防止单个条带12的振荡运动变得过度和有破坏性。对于这两种功能，间隔物28可由不一定导电的工程聚合物制成。
可选地，间隔物28可包括导电材料并可被配置为电连接装置。这样的连接装置可用作分接电力的连接点，该连接装置可包括形成在如图5 所示的间隔物28中的通孔。
参考图1-5，汇流条10的多个肋部12可包括多个冲压的导电条带，诸如铜。可选地，汇流条10可由其他不常使用的材料(诸如其他金属和/ 或导电聚合物)制成。这样的条带可以例如通过将条带焊接或钎焊到间隔物28来在肋部12的第一端14和第二端16处焊接或钎焊在一起。然而，焊接或钎焊方法仅仅是示例性的，并且多个肋部12可以以任何已知的方式(诸如铆接)附接在第一端14和/或第二端16处。
接下来参考图6，示出了根据本公开的一个实施例的用于传导交流电的汇流条10的横截面视图。在这方面，所示的横截面视图可与诸如图1-5 中描绘的那些汇流条的汇流条10相关联。
如在其中看到的，汇流条10的结构在于具有薄的肋部或条带12，每个肋部或条带具有基本上矩形的横截面。在这方面，术语“肋部”和“条带”可以在本文中互换使用。条带12可具有任何数量(n)，在图6中被示出为条带编号1、2、...、(n-1)、n。肋部或条带12各自具有宽度30和厚度32，并且一起形成限定汇流条10的厚度34的堆叠。通常，每个条带12的宽度30基本上大于条带12的厚度32。条带12的宽度30与汇流条10的厚度34的比率是取决于应用的并且还可由制造可行性来驱动。肋部或条带12还被定位成彼此相距小的距离，该距离形成多个空气间隙18。
即使图6示出的条带12具有相同的横截面和间隔，这些条件对于提供本文描述的益处来说并不是必需的。也就是说，堆叠中的条带12可具有不同的厚度和不同的间隔。在一些情况下，这可能是可取的，因为与更靠近堆叠的中心的条带12相比，外部条带12可被更好地冷却。此外，每个条带12不需要具有与其他条带12相同的长度。相反，任何条带12的长度可以不同于其他条带12。更进一步，任何条带12的宽度30和/或厚度32可沿着汇流条10的长度变化。
汇流条10中的每个条带12的厚度32是设计变量。每个条带12的厚度32主要基于条带12的导电材料的先前描述的“趋肤深度”特性和要通过汇流条10传导的AC电流的频率来选择。对于给定的AC频率，每个条带12的较小厚度32通常提供更好的材料利用效率。在这方面，条带厚度32的较小值导致较低的AC电阻。
汇流条10中相邻条带12之间的间隔或间隙18是另一设计变量。增加间隔18改善了汇流条10的冷却并因此提高了汇流条10的效率，但是也增加了汇流条10的总横截面积(即，汇流条厚度34)。条带12之间的间隔18的选择基于工程设计和优化。
汇流条10中的条带12的宽度30和条带12的数量的组合主要根据汇流条10的载流能力和期望的纵横比。为了保持汇流条10的AC能力，通过增加堆叠中的条带12的数量(n)并且因此增加汇流条10的厚度34 来减小条带12的宽度30是可能的。相反地，堆叠中的条带12的数量(n) 以及因此汇流条10的厚度34可通过增加条带12的宽度30来减小。条带 12的宽度30和汇流条10堆叠的厚度34的精确选择以及汇流条10的形状可针对每个设计凭经验确定。
还应当注意的是，汇流条10的尺寸是取决于应用和设计的。在这方面，参考图5和图6，在约85kHz下承载25至30安培的AC电流的汇流条10的示例性尺寸是：三个肋部或条带12；每个肋部或条带12具有0.6 至1.0mm的厚度32；每个肋部或条带12具有8至12mm的宽度30；以及汇流条10具有8至12mm的厚度34。
现在参考图7，根据本公开的示例性实施例的用于制造用于传导交流电的汇流条的方法40的示例性流程图。如在其中看到的，方法40可包括附接42多个导电条带以形成具有多个肋部的汇流条，每个肋部具有第一端和第二端，肋部被间隔开以在其间提供间隙以用于气流通过肋部之间的间隙，多个肋部的第一端连接在一起。方法40还可包括形成44用于将多个肋部附接到电气部件的附接装置。
方法40还可包括从导电材料冲压46多个导电条带，每个条带具有基本上类似的形式。此外，根据方法40，附接42多个导电条带可包括将多个条带焊接或钎焊48在一起。
在这方面，应当注意的是，由本文描述的汇流条10提供的益处不受指定的制造方法的限制。即使焊接和钎焊制造工艺对于较小尺寸的汇流条 10可能更可行，但在一些实例中，将条带12铆接在一起也可能是更可行且成本较低的构造方法。对于较大的汇流条10，铸造和后续加工可以是最佳制造方法。同样地，3D打印可以可选地是最佳制造工艺。无论如何，如先前提到的，与本文描述的汇流条10的各种实施例相关联的益处不受所利用的制造工艺的影响或者不取决于所利用的制造工艺。所选择的制造工艺可取决于要生产的物品的大小、尺寸、精度和数量。
如从上文明显的是，已经描述了用于传导交流电的汇流条以及用于制造这样的汇流条的方法的实施例。这样的实施例提供了不具有实心横截面但具有形成肋状结构的槽的汇流条，从而通过降低损耗并降低工作温度来提高汇流条效率，并提供了比实心横截面汇流条在重量上更轻且在尺寸上更紧凑的汇流条。
虽然在本文中已经图示和描述了用于传导交流电的汇流条和用于制造这样的汇流条的方法的各种实施例，但是其仅是示例性的并且不意指这些实施例图示和描述了所有可能的实施例。相反，本文中使用的词语是描述性的而非限制性的词语，并且应理解，可以对这些实施例做出各种更改而不背离以下权利要求的精神和范围。

Claims (18)

1.一种用于传导交流电的汇流条，所述汇流条包括：
基本上平行的多个肋部，每个肋部具有第一端和第二端，由每个肋部传导的电流的量基本上相等，所述多个肋部被间隔开以在其间提供间隙以用于气流通过所述多个肋部之间的所述间隙；以及
导电的附接装置，所述附接装置连接所述多个肋部的所述第一端，所述附接装置用于将所述多个肋部附接到电气部件。
2.如权利要求1所述的汇流条，其中，所述多个肋部在多个非平行平面中延伸。
3.如权利要求1所述的汇流条，其中，所述多个肋部中的每一个具有基本上矩形的横截面。
4.如权利要求1所述的汇流条，其中，所述多个肋部包括焊接在一起的多个冲压的导电条带。
5.如权利要求1所述的汇流条，其中，所述多个肋部中的每一个具有基本上大于厚度的宽度。
6.如权利要求1所述的汇流条，其中，所述附接装置包括被配置为与所述电气部件的端子配合的端子。
7.如权利要求1所述的汇流条，其中，当所述交流电的频率增加时，所述多个肋部提供提高的汇流条效率。
8.如权利要求1所述的汇流条，还包括电绝缘间隔物，所述电绝缘间隔物位于所述多个肋部中的至少两个之间以向其提供支撑。
9.如权利要求1所述的汇流条，还包括位于所述多个肋部中的至少两个之间的导电间隔物，所述间隔物包括电连接装置。
10.如权利要求1所述的汇流条，其中，所述多个肋部包括钎焊在一起的多个冲压的导电条带。
11.一种用于传导交流电的汇流条，所述汇流条包括：
多个肋部，每个肋部具有第一端和第二端，所述多个肋部被间隔开以在其间提供间隙以用于气流通过所述多个肋部之间的所述间隙；以及
导电的第一附接装置，所述第一附接装置连接所述多个肋部的所述第一端，所述第一附接装置用于将所述多个肋部附接到第一电气部件；以及
导电的第二附接装置，所述第二附接装置连接所述多个肋部的所述第二端，所述第二附接装置用于将所述多个肋部附接到第二电气部件；
其中，所述多个肋部基于要由所述汇流条传导的交流电的频率来提供提高的汇流条效率。
12.如权利要求11所述的汇流条，其中，所述多个肋部在多个非平行平面中延伸。
13.如权利要求11所述的汇流条，其中，所述多个肋部包括焊接在一起的多个冲压的导电条带。
14.如权利要求11所述的汇流条，其中，所述多个肋部中的每一个具有基本上大于厚度的宽度。
15.如权利要求11所述的汇流条，其中，所述第一附接装置包括被配置为与所述第一电气部件的端子配合的端子，并且所述第二附接装置包括被配置为与所述第二电气部件的端子配合的端子。
16.如权利要求11所述的汇流条，还包括电绝缘间隔物，所述电绝缘间隔物位于所述多个肋部中的至少两个之间以向其提供支撑。
17.如权利要求11所述的汇流条，还包括位于所述多个肋部中的至少两个之间的导电间隔物，所述间隔物包括电连接装置。
18.如权利要求11所述的汇流条，其中，所述多个肋部包括钎焊在一起的多个冲压的导电条带。
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