JP2023513356A - シヌソイドのチューブ状の導電性バスバー - Google Patents

Abstract

シヌソイドのチューブ状の導電性バスバーとは、導体バスバーを指し、より具体的には、低電圧および高電圧ならびに事前に製作された電気線のための制御およびスイッチギアに対する電気キャビネットに適用される、シヌソイドのチューブ状の形状を有する導体バスバーを指す。バスバーは、第１のシヌソイドに接続されている最初の圧着タブを有しており、第１のシヌソイドは、接合タブに接続されており、接合タブは、第２のシヌソイドに接続されており、その結果、前記第１のシヌソイドおよび前記第２のシヌソイドが、それらの間にチューブ状の領域を形成し、前記第１のシヌソイドと前記第２のシヌソイドとの間に接触は存在しない。前記第２のシヌソイドは、最終的な圧着タブまたは第２の接合タブにさえ接続されており、第２の接合タブは、第３のシヌソイドに接続されており、前記第３のシヌソイドは、最終的な圧着タブに接続されている。

Description

本発明は、導電性バスバーに関し、より具体的には、低電圧および高電圧の電力および事前に製作された電力線のための制御およびスイッチギアアセンブリに対する電気キャビネットに適用される、シヌソイドの（sinusoidal）チューブ状の形状を有する導電性バスバーに関する。

低電圧および高電圧の制御およびスイッチギアアセンブリは、経済活動のあらゆる部門において任意の電気設備に不可欠である。そのようなアセンブリは、電力の発電、送電、配電、および変換のために、ならびに、電力を消費する機器の制御のために設計されている機器とともに使用することが意図されている。これらのアセンブリは、電気キャビネット、個々のデバイスが設置されている機能的なユニット、およびバスバーシステムから構成されている。

バスバーシステムは、低インピーダンス導体であり、いくつかの電気回路が、低インピーダンス導体に別個に接続され得る。その機能は、アセンブリの中のいくつかのポイントの間で電力を伝導することであり、そのサイズ決めは、以下の要因を考慮して実施されなければならない。
ａ） 通常の使用状況において電子フローによって引き起こされる温度上昇（ここで、そのような温度上昇は、使用される材料の選択に関係付けられる）；
ｂ） 電圧および電流スパイク、短絡、および、事故的な電気アークなどのような、異常な状況によって引き起こされる熱的および動的応力；
ｃ） 導体間の近接および導体と電気キャビネットの金属パーツとの間の近接によって引き起こされる漏れ電流；ならびに、
ｄ） 接続および導出が行われた量および方式。

電気バスバーのこれらの本質的な特質を所与として、それらは、長方形断面を有する銅バーからほとんど完全に作製されている。その理由は、銅が良好な電気伝導性を有しており、他の導電性材料（たとえば、銀および金など）と比較して相対的に低い製造コストを有しているからである。

導体バスバーは、高い値の交流電流を受けるとき、大きな表皮効果の発生に苦しみ、すなわち、電気を通すための有用な面積が低減される。その理由は、交流電流が、導体の周辺に集中させられる傾向があり、その内側の電流密度を減少させるからである。

そのような表皮効果の結果として、中実のバスバーの生産において、より多くの材料が使用され、したがって、低い見かけの電気抵抗を有する導体を保証するために、その断面積を増加させ、それは、表皮効果の悪影響を低減させ、より効果的なバスバーを結果として生じさせる。

長方形で中実のプロファイルを有するバーは、電気キャビネットにおけるすべての銅バスバー用途において実用的に使用されており、そのような構成は、通常、なかでも１００ｘ１０ｍｍ、８０ｘ１０ｍｍ、５０ｘ１０ｍｍなどのような、さまざまなサイズで見出される。

他のフォーマットのバスバーも使用され、１つの例は、２０１８年９月６日に出願された文献ＢＲ１０２０１８０６８１１３－３に開示されているものであり、それは、熱放散を改善する外周を増加させ、表皮効果によって引き起こされる損失を低減させ、高い電流のために材料の中の電流密度を強化し、したがって、それを行うためにより少ない材料の使用を可能にすることを目標としている。しかし、そのような改善にもかかわらず、その外周を増加させることによって取得される利益を利用しようとするこの構成および他の構成では、１相当たり２つ以上の導体が使用されるシステムにおいて、その原理が表皮効果と同じである現象によって引き起こされる損失も発生させられる。しかし、異なる導体の間で起こる相互作用と同様に、現象は、近接効果と呼ばれる。

このように、先行技術は、その実施形態が、より少ない材料の使用を可能にし、電磁界によって辿られる可能な経路の転置および反転を通して、近接効果の減衰が存在しており、それによって、電流プロファイルと同じ電流容量が実現されることができるような形状を提示するプロファイルから利益を得ることになる。

本発明は、シヌソイドのチューブ状の形状で構築されたバスバーを開示しており、中実の導電性バスバーと互換性のある機械的な抵抗を有する設定を有するが、従来のシステムと比較した場合に、導体外周を増加させるときに、より大きな導電効率を有しており、その結果、熱放散のためのより大きなエリアを取得する。これと組み合わせられて、バスバーは、表皮効果および近接効果も利用し、これは、バスバーによって占有されるスペースを強化することに加えて、導体の電流密度を増加させる断面の低減を結果として生じさせ、結果的に、支持される電流容量を増加させるためにいくつかのバスバーを一緒に組み立てる可能性を結果として生じさせる。

本発明の一目的は、より少ない材料によってより大きな電流を通すことができるバスバーを提供することである。

本発明の別の目的は、外周を増加させることを可能にし、導体の熱放散を改善するバスバーを提供することである。

チューブ状の形状を使用するときに、導体の内部エリアにおいてより少ない材料を使用して、表皮効果の使用を改善するバスバーを提供することも、本発明の目的である。

本発明の別の目的は、近接効果によって発生させられる電磁界が減衰されるように、１相当たりに２つ以上の導体を備えたシステムの組み立てを可能にし、同じ相の２つの導体の間の電流バランスを改善するバスバーを提供することである。

本発明の別の目的は、通常の作業状況または応力状況のいずれかにおいて（たとえば、短絡において）、バスバーが受ける動的応力に耐えるように優れた機械的な抵抗を有するバスバーを提供することである。

熱交換を改善し、その冷却を強化し、結果的に電気伝導性を強化するバスバーを提供することも、本発明の目的である。

最後に、本発明の別の目的は、バスバーによって占有されるスペースの最適化につながるバスバーを提供することである。

本明細書の主題は、下記に列挙されている図に基づいて行われることになる詳細な説明から、その技術的な態様において、完全に明らかになることになる。

単一の折り畳まれたシートにおけるバスバーの実施形態の側面図を示しており、最初の圧着タブおよび接合タブは、同じ平面において位置合わせされており、前記最初の圧着タブは、単一の層を有している、側面図である。 単一の折り畳まれたシートにおけるバスバーの実施形態の側面図を示しており、最初の圧着タブおよび接合タブは、平行になっており、異なる平面にあり、前記最初の圧着タブは、単一の層を有している、側面図である。 単一の折り畳まれたシートにおけるバスバーの実施形態の側面図を示しており、接合タブおよび最終的な圧着タブは、同じ平面において位置合わせされており、最初の圧着タブは、二重層を有しており、接合タブは、三重層を有している、側面図である。 単一の折り畳まれたシートにおけるバスバーの実施形態の側面図を示しており、シヌソイドは、Ｍ字形状になっており、接合タブおよび最終的な圧着タブは、同じ平面において位置合わせされており、最初の圧着タブは、二重層を有しており、接合タブは、その側部間で間隔を置いて配置されている、側面図である。 単一の折り畳まれたシートにおけるバスバーの実施形態の側面図を示しており、３つのＭ字形状のシヌソイドが使用されており、最初の圧着タブは、２つの層を有しており、２つの層を備えた２つの接合タブが使用されている、側面図である。 図１に示されているような、２つのバスバーアセンブリの側面図を示しており、２つのバスバーの間に接触は存在しておらず、締結エレメントが、バスバーによって占有されているエリアの中にある、側面図である。 図２に示されているような、２つのバスバーアセンブリの側面図であり、２つのバスバーの間に接触が存在しており、最初の圧着タブおよび接合タブは、平行になっており、異なる平面にある、側面図である。 図３に示されているような、２つのバスバーアセンブリの側面図を示しており、両方のバスバーは、最終的な圧着タブおよび最初の圧着タブによって固定されており、バスバー同士は、互いに対して横方向に変位されている、側面図である。 図３に示されているような、２つのバスバーアセンブリの側面図を示しており、バスバーのうちの一方は、最終的な圧着タブおよび最初の圧着タブによって固定されており、他方のバスバーは、接合タブによって固定されており、バスバー同士は、互いに対して横方向に変位されている、側面図である。 位置合わせされて組み立てられた２つのバスバーアセンブリの斜視図を示しており、固定孔部および冷却孔部を観察することができる、斜視図である。 接続エレメントが取り付けられている状態のバスバーの斜視図を示しており、固定孔部および冷却孔部を観察することができる、斜視図である。

上述の図によれば、本発明「シヌソイドのチューブ状の導電性バスバー」は、バスバー（Ｂ）から構成されており、バスバー（Ｂ）は、第１のシヌソイド（１０）に接続している最初の圧着タブ（１）を有しており、第１のシヌソイド（１０）は、接合タブ（２）に接続しており、接合タブ（２）は、第２のシヌソイド（２０）に接続しており、前記第１のシヌソイド（１０）および第２のシヌソイド（２０）が、それらの間にチューブ状の領域（Ｔ）を形成し、前記第１のシヌソイド（１０）と第２のシヌソイド（２０）との間に接触は存在しない。前記第２のシヌソイド（２０）は、第２の接合タブ（２ｂ）または最終的な圧着フラップ（３）に接続され得る。

最初の圧着部（１）は、第１のシヌソイド（１０）に接続する平坦な部分であり、図１および図２において見られるように、単一の層を含むことが可能であり、または、図３、図４、および図５によれば、２つ以上の層を含むことが可能であり、１８０°の１つまたは複数の折り畳み部が存在するようになっており、２つの層を形成する１８０°折り畳み部を備えた最初の圧着部（１）の例を観察することが可能である。

接合タブ（２）は、第１のシヌソイド（１０）を第２のシヌソイド（２０）に接続している。参照される接合タブ（２）は、２つ以上の平坦な領域を有しており、１つまたは複数の１８０°折り畳み部を有することが可能である。２つの層を形成する１８０°折り畳み部を備えた接合タブ（２）の例が、図１および図２に見られる。図３では、４つの層を形成する３つの１８０°折り畳み部を備えた接合タブに注目することが可能である。追加的に、接合タブ（２）は、図４において見られるように、その層を分離させることが可能であり、そこでは、２層の接合タブ（２）が、それらの間に間隔を置いて配置されて示されている。３つ以上のシヌソイドを備えた導体バスバー（Ｂ）に関して、図５に示されているように、２つ以上の接合タブ（２）が使用されており、図５は、２つの接合タブ（２ａおよび２ｂ）を有する例を示しており、前記接合タブ（２ｂ）は、第２のシヌソイド（２０）を第３のシヌソイド（３０）に接続している。

最終的な圧着タブ（３）は、プロファイルを閉じており、最初の圧着タブ（１）または接合タブ（２）を巻き込むことが可能である。図１から図４は、最初の圧着タブ（１）を巻き込む最終的な圧着タブ（３）の例を示しており、図５は、接合タブ（２ａ）を巻き込む最終的な圧着タブ（３）を示している。

接合タブ（２）および最終的な圧着タブ（３）の表面は位置合わせされ得、すなわち、同じ平面にあることが可能である。それらは、平行な平面の中にあることが可能であり、すなわち、位置合わせされていないことが可能であり、または、それらは、特定のケースにおいて組み立てを促進させるために、セカント平面（secant plane）の中にあることも可能である。図１、図３、図４、および図５は、位置合わせされた接合タブ（２）および最終的な圧着タブ（３）の例を示しており、図２および図７は、前記タブが平行な平面の中にある例を示している。

第１のシヌソイド（１０）および第２のシヌソイド（２０）は、チューブ状の領域（Ｔ）を形成しており、チューブ状の領域（Ｔ）は、互いに触れていない２つのシヌソイドの分離によって発生させられている。追加的に、図５に示されているように、３つ以上のシヌソイドが存在することも可能であり、図５では、第３のシヌソイド（３０）が存在しており、第３のシヌソイド（３０）は、２つのチューブ状の領域（ＴａおよびＴｂ）を形成している。シヌソイドは、導体バスバー（Ｂ）の湾曲した領域を形成しており、図１、図２、および図３に示されているように、正弦波自身に近い形状を有することが可能であり、または、異なる波形状を有することが可能である。図４および図５は、文字「Ｍ」と同様のシヌソイドの形状を示している。

バスバー（Ｂ）は、最初の圧着タブ（１）、最終的な圧着タブ（３）、および接合タブ（２）に沿って、固定孔部（４）を含有することが可能である。そのような孔部は、組み立てを補助し、過剰な重量を排除し、材料を節減する。

冷却孔部（５）は、シヌソイドに沿って挿入され得、前記孔部は、チューブ状の領域（Ｔ）の中への空気循環を補助し、バスバー（Ｂ）の冷却に貢献する。バスバーに接触する高温空気対流は、冷却孔部によって、バスバー（Ｂ）との空気交換を強化する空気フローを作り出し、貢献する。

バスバー（Ｂ）導電容量よりも大きい電流を必要とする施設に関して、２つ以上のバスバー（Ｂ）によって組み立てること可能である。図６、図７、および図１０は、バスバー（Ｂ）が横方向に位置合わせされているアセンブリを示しており、このタイプのアセンブリでは、バスバー（Ｂ）は、図６において見られるように、間隔を離して配置されてもよく、または、それは、図７および図１０において見られるように、依然として接触していてもよい。追加的に、バスバー（Ｂ）は、図８および図９に示されているように、変位なしに装着され得る。

好適な実施形態において、バスバー（Ｂ）は、単一の折り畳まれた無溶接シートから作製されている。

複数の層エリアは、好ましくは、それらの間に電気絶縁体を含有し、層間に生じ得る小さな距離に起因して、電気アークが形成することを防止するべきである。

バスバー（Ｂ）のシヌソイドのチューブ状の形状は、表皮効果の発生を低減させ、バスバー（Ｂ）の中に到達した皮相電流を、同じ断面積のバスバーに関して計算される定格電流のより近くにする。

バスバー（Ｂ）が、位置合わせされた最初の圧着タブ（１）および接合タブ（２）を有するときに、図６において見られるように、バスバー（Ｂ）によって占有されるエリアを超える固定スクリューを備えないバスバーアセンブリ（Ｂ）を装着することが可能であり、バスバー（Ｂ）が組み立てられる電気キャビネットの内側のスペースを節減する。

バスバー（Ｂ）は、他のバスバーが中実のまたは閉じたチューブ状のアセンブリを有するのに対して、それがシヌソイドのチューブ状のアセンブリを有するという事実に主に起因して、先行技術において開示されている他の電気バスバーよりも際立っている。したがって、バスバー（Ｂ）は、そのアセンブリの中の導電性材料の大幅な節減を提供し、その生産コストを低減させ、そのアセンブリの中で使用される元素（たとえば、銅、アルミニウム、金、および銀など）の天然埋蔵量への影響を低減させる。

バスバー（Ｂ）の別の利点は、その高い機械的な強度に関係する。その理由は、それが、湾曲した壁部に基づいたアセンブリを有しており、中実の長方形のバスバーと比較して機械的な強度を増加させ、したがって、高レベルの短絡のテストにさらされるときに最小変形を提供するからである。

最後に、バスバー（Ｂ）の別の利点は、その用途における組み立てが、中実のバスバーと比較して実質的により容易であることである。その理由は、それが、固定、拡張、およびバイパス動作を促進させる一連の孔部オプションを有するからである。

本明細書は、本明細書で説明されている詳細に適用を限定するものではなく、本発明は、他の実施形態も可能であり、特許請求の範囲内において、さまざまな方式で実践または実施されるべきであることが理解されるべきである。特定の用語が使用されてきたが、これらの用語は、一般的かつ説明的な意味で解釈されるべきであり、限定の目的のために解釈されるべきではない。

１ 最初の圧着タブ
２ 接合タブ
２ａ 接合タブ
２ｂ 第２の接合タブ
３ 最終的な圧着フラップ
４ 固定孔部
５ 冷却孔部
１０ 第１のシヌソイド
２０ 第２のシヌソイド
Ｂ バスバー
Ｔ チューブ状の領域
Ｔａ チューブ状の領域
Ｔｂ チューブ状の領域

Claims (20)

1. 低電圧および高電圧の電力ならびに事前に製作された電力線のためのコマンドおよびスイッチギアアセンブリに対する電気キャビネットに適用されるシヌソイドのチューブ状の導電性バスバーであって、前記バスバーは、第１のシヌソイド（１０）に接続する最初の圧着タブ（１）を有しており、前記第１のシヌソイド（１０）は、接合タブ（２、２ａ、２ｂ）に接続しており、前記接合タブ（２、２ａ、２ｂ）は、第２のシヌソイド（２０）に接続しており、前記第１のシヌソイド（１０）と前記第２のシヌソイド（２０）との間にチューブ状の領域（Ｔ、Ｔｂ）を形成しており、前記第２のシヌソイド（２０）は、最終的な圧着部（３）に接続されていることを特徴とするシヌソイドのチューブ状の導電性バスバー。
2. 前記第２のシヌソイド（２０）は、第２の接合タブ（２ｂ）に接続されており、前記第２の接合タブ（２ｂ）は、前記第３のシヌソイド（３０）に接続しており、前記第１のシヌソイド（１０）と前記第３のシヌソイド（３０）との間にチューブ状の領域（Ｔａ）を形成しており、前記第３のシヌソイド（３０）は、前記最終的な圧着部（３）に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載のバスバー。
3. 前記最初の圧着部（１）は、単一の層を有していることを特徴とする、請求項１または２に記載のバスバー。
4. 前記最初の圧着部（１）は、２つ以上の層を有していることを特徴とする、請求項１または２に記載のバスバー。
5. 前記最初の圧着部（１）は、平坦になっていることを特徴とする、請求項１または２に記載のバスバー。
6. 前記接合タブ（２）は、２つの層を有していることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のバスバー。
7. 前記接合タブ（２）は、３つ以上の層を有していることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のバスバー。
8. 前記接合タブ（２）の前記層は、接合されることになることを特徴とする、請求項６または７に記載のバスバー。
9. 前記接合タブ（２）の前記層の間にギャップが存在していることを特徴とする、請求項５または６に記載のバスバー。
10. 前記最終的な圧着タブ（３）は、前記最初の圧着タブ（１）を巻き込むことを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のバスバー。
11. 前記最終的な圧着タブ（３）は、前記接合タブ（２、２ａ、２ｂ）のうちの１つを巻き込むことを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載のバスバー。
12. 前記接合タブ（２）および前記最終的な圧着部（３）の表面は、同じ平面にあることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のバスバー。
13. 前記接合タブ（２）および前記最終的な圧着部（３）の表面は、平行な平面の中にあることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のバスバー。
14. 接合タブ（２）および最終的な圧着部（３）の両方の表面は、セカント平面の中にあることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載のバスバー。
15. 前記シヌソイド（１０、２０）は、正弦波形状を有していることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載のバスバー。
16. 前記シヌソイド（１０、２０）は、「Ｍ」字形状を有していることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載のバスバー。
17. 前記バスバー（Ｂ）は、少なくとも１つの外側縁部に沿って固定孔部（４）を有していることを特徴とする、請求項１から１６のいずれか一項に記載のバスバー。
18. 前記バスバー（Ｂ）は、少なくとも１つのシヌソイドに沿って冷却孔部（５）を有していることを特徴とする、請求項１から１７のいずれか一項に記載のバスバー。
19. 前記バスバー（Ｂ）は、単一の折り畳まれた無溶接シートから作製されていることを特徴とする、請求項１から１８のいずれか一項に記載のバスバー。
20. 前記バスバー（Ｂ）は、２つ以上の層を備えた部分間において電気絶縁体を含有していることを特徴とする、請求項１から１９のいずれか一項に記載のバスバー。
    

Images