CN209571338U - 具有低寄生电感开关装置的层叠母排装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具有低寄生电感开关装置的层叠母排装置，其包括底层金属板以及上层导电体，上层导电体通过绝缘层与底层金属板绝缘隔离，上层导电体包括上层金属体，所述上层金属体间通过缺口间隔；还包括母排开关，所述母排开关包括与缺口适配的中间定位体以及对称分布于中间定位体两侧的导电连接体，中间定位体位于缺口内且支撑于绝缘层上时，中间定位体两侧的导电连接体能与对应的上层金属体接触，以使得一上层金属体通过导电连接体、中间定位体能与另一上层金属体电连接。本实用新型结构紧凑，能满足层叠母排的开关，且实现低的寄生电感，并能承受较大的电流，泄漏电流低，安全可靠。

Description

具有低寄生电感开关装置的层叠母排装置

技术领域

本实用新型涉及一种层叠母排装置，尤其是一种具有低寄生电感开关装置的层叠母排装置，属于层叠母排的技术领域。

背景技术

理论上导电导体只要在周边可形成电场，便会有寄生电感。通常情况下 1cm的单股导线会引入约5nH的电感，1cm²的电流环路会引入10nH左右的电感。但某些特定电路中需要控制导电体引入的寄生电感。最常见的方式是将正负导线双绞，这样当两个导线的电流方向相反时，其周边的大部分电场会相互抵消，从而降低寄生电感。但在一些传导大电流且对寄生电感要求严苛的应用场合，会使用两块平板导体相互平行地重叠，中间用很薄的绝缘材料隔开，如图1所示。由于通常是将两块金属排叠加在一起，故又称作叠层母排(或母排)，英文为busbar。图1中，底层金属板1上方设置正对应的上层金属板3，上层金属板3通过绝缘层2与底层金属板1绝缘隔离。

在某些系统中通常会使用叠层母排来控制特定电路的寄生电感。但由于特定需求，需要在叠层母排中接入开关装置，通过开关装置能实现切换不同的运行模式。这些开关装置一方面需要保证引入的寄生电感较小(nH量级)，另一方面需要能够承受较大的电流(几十到数千安培)，同时还要保证开关装置的泄漏电流足够小(例如，小于1μA)。这种情况下，常用的半导体开关装置(存在较大的泄漏电流)或继电器(会引入较大的寄生电感)无法满足要求。

如图2所示，为利用继电器实现开关的设计，但会在整个电路中引入较大的电流回路。此外，上层金属体4和另一上层金属体4之间的导电体通常距离较远而导致形成较大的环路面积，且通过继电器5实现两上层金属体4 的连通状态控制时，最终导致电路中寄生电感较大(几十nH以上)。

而用半导体器件作为开关装置也会引入较严重的寄生电感(几十nH以上)。另外，半导体开关器件关断后仍有较大的泄漏电流，这也是多数系统中不希望有的。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有低寄生电感开关装置的层叠母排装置，其结构紧凑，能满足层叠母排的开关，且实现低的寄生电感，并能承受较大的电流，泄漏电流低，安全可靠。

按照本实用新型提供的技术方案，所述具有低寄生电感开关装置的层叠母排装置，包括底层金属板以及位于所述底层金属板正上方的上层导电体，所述上层导电体通过绝缘层与底层金属板绝缘隔离，上层导电体包括两个上层金属体，所述两个上层金属体间通过缺口间隔；

还包括能控制两上层金属体电连接状态的母排开关，所述母排开关包括与缺口适配的中间定位体以及对称分布于中间定位体两侧的导电连接体，中间定位体位于缺口内且支撑于绝缘层上时，中间定位体两侧的导电连接体能与对应的上层金属体接触，以使得一上层金属体通过导电连接体、中间定位体能与另一上层金属体电连接。

还包括用于驱动母排开关在缺口正上方运动开关运动控制机构，通过开关运动控制机构使得母排开关位于缺口上方的分断位时，中间定位体位于缺口上方，且导电连接体位于相应上层金属体的上方，以断开两上层金属体之间的电连接。

所述开关运动控制机构包括气缸或电缸。

所述中间定位体位于缺口内且支撑于绝缘层上时，导电连接体位于上层金属体的上方，且导电连接体通过导电接触体与对应的上层金属体接触后电连接。

所述导电接触体焊接在导电连接体上和/或焊接在上层金属体上，导电接触体的材料包括银。

还包括与上层金属体电连接的过渡导电体，中间定位体位于缺口内且支撑于绝缘层上时，中间定位体两侧的导电连接体能与对应的过渡导电体接触，以使得一上层金属体通过过渡导电体、导电连接体以及中间定位体能与另一上层金属体电连接。

所述过渡导电体包括过渡导电第一连接体以及过渡导电第二连接体，过渡导电第一连接体支撑于绝缘层上，过渡导电第二连接体支撑于上层金属体上，上层金属体通过过渡导电第二连接体能与过渡导电第一连接体电连接；

所述过渡导电第一连接体间形成缺口，中间定位体置于缺口且支撑于绝缘层上时，中间定位体两侧的导电连接体与对应的过渡导电第一连接体电接触。

所述导电连接体通过导电接触体与过渡导电第一连接体接触后电连接，所述导电接触体焊接在导电连接体上和/或焊接在过渡导电第一连接体上，导电接触体的材料包括银。

所述过渡导电体与上层金属体间的连接方式包括插拔式连接、压紧式连接，或过渡导电体通过螺栓与上层金属体固定连接。

本实用新型的优点：母排开关位于闭合位时，能使得两上层金属体之间电连接，上层金属体通过母排开关电连接后能与底层金属板对应，母排开关处于分断位时，能使得两上层金属体之间处于相互断开的非连接状态，从而能满足层叠母排的开关，且实现低的寄生电感，并能承受较大的电流，泄漏电流低，安全可靠。

附图说明

图1为现有层叠母排的一种示意图。

图2为现有层叠母排的另一种示意图。

图3为本实用新型的结构示意图。

图4为本实用新型的另一种实施结构示意图。

图5为本实用新型母排开关的一种实施示意图。

图6为本实用新型过渡导电体的实施示意图。

图7为本实用新型母排开关处于分断位的示意图。

图8为本实用新型母排开关处于闭合位的示意图。

附图标记说明：1-底层金属板、2-绝缘体、3-上层金属板、4-上层金属体、 5-继电器、6-气缸、7-母排开关、8-导电接触体、9-中间定位体、10-导电连接体、11-过渡导电体、12-母排开关导电接触体、13-过渡导电第一连接体、14- 过渡导电第二连接体、15-过渡导电体导电接触体、16-固定孔、17-开关连接盘以及18-缺口。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

如图3所示：为了能满足层叠母排的开关，且实现低的寄生电感，并能承受较大的电流，泄漏电流低，本实用新型包括底层金属板1以及位于所述底层金属板1正上方的上层导电体，所述上层导电体通过绝缘层2与底层金属板1绝缘隔离，上层导电体包括两个上层金属体4，所述两个上层金属体4 间通过缺口18间隔；

还包括能控制两上层金属体4电连接状态的母排开关7，所述母排开关7 包括与缺口18适配的中间定位体9以及对称分布于中间定位体9两侧的导电连接体10，中间定位体9位于缺口18内且支撑于绝缘层2上时，中间定位体 9两侧的导电连接体10能与对应的上层金属体4接触，以使得一上层金属体 4通过导电连接体10、中间定位体9能与另一上层金属体4电连接。

具体地，上层导电体与底层金属板1正对应，上层导电体通过绝缘层2 与底层金属板1绝缘隔离，绝缘层2、上层导电体以及底层金属板1均可以采用现有常用的材料，以形成层叠母排的形式，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。为了能实现对层叠母排的开关，本实用新型实施例中，上层导电体包括两个上层金属体4，两个上层金属体4之间通过缺口18间隔，即一般情况下，上层金属体4之间处于非电连接导通状态。

具体实施时，为了实现对上层金属体4之间的电连接状态进行控制，本实用新型实施例中，在缺口18的正上方设置母排开关7，母排开关7具有闭合位与分断位，母排开关7处于闭合位时，母排开关7位于缺口18内，此时，两个上层金属体4之间能通过母排开关7电连接，而母排开关7处于分断位时，两上层金属体4之间处于隔离状态，即电流无法在两上层金属体4之间流动。

本实用新型实施例中，中间定位体9、导电连接体10均采用导电材料制成，中间定位体9与缺口18适配，即中间定位体9能置于缺口18内，当中间定位体9置于缺口18内，中间定位体9两侧的导电连接体10能与缺口18 两侧的上层金属体4对应且接触，当导电连接体10与上层金属体4接触后，一上层金属体4能通过导电连接体10、中间定位体9能与另一上层金属体4 电连接，即两上层金属体4通过母排开关7实现电连接，两上层金属体4电连接后，由于中间定位体9、导电连接体10可采用板状金属制成，即得到位于底层金属板1正上方的上层导电体，实现低的寄生电感；能承受较大的电流，降低泄漏电流。

如图7和图8所示，还包括用于驱动母排开关7在缺口18正上方运动开关运动控制机构，通过开关运动控制机构使得母排开关7位于缺口18上方的分断位时，中间定位体9位于缺口18上方，且导电连接体10位于相应上层金属体4的上方，以断开两上层金属体4之间的电连接。

本实用新型实施例中，所述开关运动控制机构包括气缸6或电缸，此外，开关运动控制机构还可以采用电磁驱动机构，电磁驱动机构的具体形式可以根据需要进行选择，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。气缸6 的活塞杆上设置开关连接盘17，通过开关连接盘17能与母排开关7连接，即通过开关运动控制机构能实现将母排开关7在分断位与闭合位之间的切换，当母排开关7处于分断位时，母排开关7与上层金属板4之间的电气间隙满足断开两上层金属体4之间电连接的要求。具体实施时，开关运动控制机构还可以采用其他常用的形式，只要能实现驱动母排开关7在分断位与闭合位之间切换即可，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。

进一步地，所述中间定位体9位于缺口18内且支撑于绝缘层2上时，导电连接体10位于上层金属体4上方，且导电连接体10通过导电接触体8与上层金属体4对应电接触。

本实用新型实施例中，由于导电连接体10与相应的上层金属体4之间需要频繁接触与分段，导电连接体10通过导电连接体8与上层金属体4间电连接，能保证导电连接体10与上层金属体4之间的接触良好，同时能提高接触区域的耐磨性与耐烧性(通电时接触点可能会打火或形成电弧)。

具体实施时，当母排开关7处于闭合位时，中间定位体9位于缺口18内且支撑于绝缘层2上，此时，中间定位体9两侧的导电连接体10位于上层金属体4的上方，从而导电连接体10通过导电接触体8与下方的上层金属体4 间对应电接触。

本实用新型实施例中，所述导电接触体8焊接在导电连接体10上和/或焊接在上层金属体4上，导电接触体8的材料包括银。当导电接触体10焊接在导电连接体10上时，得到位于导电连接体10上的母排开导电接触体12，导电接触体8也可以直接设置于上层金属体4上，导电接触体8的位置可以根据需要进行选择，导电接触体8可以采用银制成，导电接触体8的大小可以根据需要进行选择确定，以能实现导电连接体10与上层金属体4之间稳定电接触的目的即可。

如图4、图7和图8所示，还包括与上层金属体4电连接的过渡导电体 11，中间定位体9位于缺口18内且支撑于绝缘层2上时，中间定位体9两侧的导电连接体10能与对应的过渡导电体11接触，以使得一上层金属体4通过过渡导电体11、导电连接体10以及中间定位体9能与另一上层金属体4电连接。

当上层金属板4的面积较大时，在工艺上存在加工难度大等问题，如无法有效实现导电接触体8在上层金属体4上的加工，本实用新型实施例中，通过过渡导电连接体11与上层金属体4配合，再通过过渡导电连接体11与母排开关7配合，即中间定位体9位于缺口18内且支撑于绝缘层2上时，中间定位体9的导电连接体10能与对应的过渡导电体11电接触，从而能使得一上层金属体4通过过渡导电体11、导电连接体10以及中间定位体9能与另一上层金属体4电连接。

进一步地，所述过渡导电体11包括过渡导电第一连接体13以及过渡导电第二连接体14，过渡导电第一连接体13支撑于绝缘层2上，过渡导电第二连接体14支撑于上层金属体4上，上层金属体4通过过渡导电第二连接体14 能与过渡导电第一连接体13电连接；

所述过渡导电第一连接体13间形成缺口18，中间定位体9置于缺口18 且支撑于绝缘层2上时，中间定位体9两侧的导电连接体10与对应的过渡导电第一连接体13电接触。

本实用新型实施例中，所述过渡导电体11与上层金属体4间的连接方式包括插拔式连接、压紧式连接，或过渡导电体11通过螺栓与上层金属体4固定连接。当过渡导电体11通过螺栓与上层金属体11固定连接时，在过渡导电第二连接体14上设置用于螺栓嵌置的固定孔16，具体采用插拔形式、压紧式连接或固定连接形式的具体连接配合形式可以根据需要进行选择，此处不再赘述。

过渡导电第一连接体13支撑于绝缘层2上时，过渡导电第一连接体13 与上层金属体4平齐，而过渡导电第二连接体14位于上层金属体4的上方，且上层金属体4与上方的过渡导电第二连接体14接触并连接，从而上层金属体4通过过渡导电第二连接体14能与过渡导电第一连接体13电连接。

具体实施时，所述导电连接体10通过导电接触体8与过渡导电第一连接体13接触后电连接，所述导电接触体8焊接在导电连接体10上和/或焊接在过渡导电第一连接体13上，导电接触体8的材料包括银。

如图5所示，为将导电接触体8设置在导电连接体10上得到导电连接体导电接触体12，图6为将导电接触体8设置于在过渡导电第一连接体13上得到过渡导电体导电接触体15的情况，导电连接体10与过渡导电第一连接体 13配合实现电连接时，导电连接体导电接触体12与过渡导电体第一连接体13接触。将导电接触体8焊接在导电连接体10或过渡导电第一连接体13的具体过程为本技术领域人员所熟知。

Claims (9)

1.一种具有低寄生电感开关装置的层叠母排装置，包括底层金属板(1)以及位于所述底层金属板(1)正上方的上层导电体，所述上层导电体通过绝缘层(2)与底层金属板(1)绝缘隔离，上层导电体包括两个上层金属体(4)，所述两个上层金属体(4)间通过缺口(18)间隔；其特征是：

还包括能控制两上层金属体(4)电连接状态的母排开关(7)，所述母排开关(7)包括与缺口(18)适配的中间定位体(9)以及对称分布于中间定位体(9)两侧的导电连接体(10)，中间定位体(9)位于缺口(18)内且支撑于绝缘层(2)上时，中间定位体(9)两侧的导电连接体(10)能与对应的上层金属体(4)接触，以使得一上层金属体(4)通过导电连接体(10)、中间定位体(9)能与另一上层金属体(4)电连接。

2.根据权利要求1所述的具有低寄生电感开关装置的层叠母排装置，其特征是：还包括用于驱动母排开关(7)在缺口(18)正上方运动开关运动控制机构，通过开关运动控制机构使得母排开关(7)位于缺口(18)上方的分断位时，中间定位体(9)位于缺口(18)上方，且导电连接体(10)位于相应上层金属体(4)的上方，以断开两上层金属体(4)之间的电连接。

3.根据权利要求2所述的具有低寄生电感开关装置的层叠母排装置，其特征是：所述开关运动控制机构包括气缸或电缸。

4.根据权利要求1所述的具有低寄生电感开关装置的层叠母排装置，其特征是：所述中间定位体(9)位于缺口(18)内且支撑于绝缘层(2)上时，导电连接体(10)位于上层金属体(4)的上方，且导电连接体(10)通过导电接触体(8)与对应的上层金属体(4)接触后电连接。

5.根据权利要求4所述的具有低寄生电感开关装置的层叠母排装置，其特征是：所述导电接触体(8)焊接在导电连接体(10)上和/或焊接在上层金属体(4)上，导电接触体(8)的材料包括银。

6.根据权利要求1所述的具有低寄生电感开关装置的层叠母排装置，其特征是：还包括与上层金属体(4)电连接的过渡导电体(11)，中间定位体(9)位于缺口(18)内且支撑于绝缘层(2)上时，中间定位体(9)两侧的导电连接体(10)能与对应的过渡导电体(11)接触，以使得一上层金属体(4)通过过渡导电体(11)、导电连接体(10)以及中间定位体(9)能与另一上层金属体(4)电连接。

7.根据权利要求6所述的具有低寄生电感开关装置的层叠母排装置，其特征是：所述过渡导电体(11)包括过渡导电第一连接体(13)以及过渡导电第二连接体(14)，过渡导电第一连接体(13)支撑于绝缘层(2)上，过渡导电第二连接体(14)支撑于上层金属体(4)上，上层金属体(4)通过过渡导电第二连接体(14)能与过渡导电第一连接体(13)电连接；

所述过渡导电第一连接体(13)间形成缺口(18)，中间定位体(9)置于缺口(18)且支撑于绝缘层(2)上时，中间定位体(9)两侧的导电连接体(10)与对应的过渡导电第一连接体(13)电接触。

8.根据权利要求6所述的具有低寄生电感开关装置的层叠母排装置，其特征是：所述导电连接体(10)通过导电接触体(8)与过渡导电第一连接体(13)接触后电连接，所述导电接触体(8)焊接在导电连接体(10)上和/或焊接在过渡导电第一连接体(13)上，导电接触体(8)的材料包括银。

9.根据权利要求6所述的具有低寄生电感开关装置的层叠母排装置，其特征是：所述过渡导电体(11)与上层金属体(4)间的连接方式包括插拔式连接、压紧式连接，或过渡导电体(11)通过螺栓与上层金属体(4)固定连接。