TWI769307B - 用於匯流排之結構配置 - Google Patents

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Abstract

用於匯流排之結構配置，係指一種匯流排以及其結構變形，其具有基 於單、雙及三重壁的封閉管狀形式，以提供給本案匯流排與傳統的實心匯流排相比之下具有較佳機械阻力以及同等的導電性，且本案匯流排可藉由擠壓、塑形或折彎製程來製造。

Description

用於匯流排之結構配置
本發明係關於一種應用於電櫃的匯流排，其形成為封閉管狀輪廓，其結構提供了與實心匯流排相符的電及機械阻力，但節省了用於結構之材料。
電櫃為重要的電子裝置，一般廣泛使用於工業。
其基本機能為於工業工廠中供電及/或控制設備、裝置、工作區域或電池，可應用於幾乎所有的產業領域的自動化及/或運作上。
電櫃通常分出具有多樣性的組裝元件的艙室或抽屜，具有多樣的目的。
於大部分的應用當中，電櫃係藉由匯流排的方式連接至主電源網路，匯流排由銅或其他傳導性材料所構成，導電於主網路與電櫃之間，而電櫃再提供電力給與其所連接的設備。
由於高電流會被施加至此等匯流排，因此，此等匯流排需要可兼容此電流的電及機械特性，並須接受一系列的測試，此等測試係設計為用以保證因短路所引起的動態應變下的機械阻力，以及其他需求。
基於導電匯流排的本質特徵緣故，此等匯流排大多由銅所構成，由於銅呈現出低電阻，提供良好的導電性，並且與如銀及金的其他導電材料相比之下具有較低的生產成本。
由銅所構成的匯流排的製造製程係藉由擠壓方式，其中基本上包含將與所設計商品有不同的長度與寬度的銅胚料與銅條導入至液壓機，液壓機負責以預設幾何形狀來形成該胚料的通道至開口中，因而形成想要的輪廓，也就是所謂的母材。
接著，母材經由處理而提供多種類型的輪廓，例如方形，長方形，三角形，圓形，以及其他形狀，此等輪廓使用於所有壓擠模態中。
由於匯流排受到高交流電的影響而具有高度的表面效應，也就是說，其有效的導電區域縮小，此乃由於交流電具有集中於導體外側部而損傷其中心部之傾向。
作為表面效應之結果，較多的材料係用來產生實心匯流排，且增加了其中的剖面區域，以保證其為一低電阻抗的導體，進而得到效率較佳之匯流排。
於幾乎所有電櫃的銅匯流排之應用中，其結構為因應機械及電方面的需求，使用長方形並具多樣的尺寸，例如100x10mm；80x10mm；50x10mm以及其他尺寸。
因此，為了達成特定應用所需的導電率，結合現有技術規範中對於機械阻力、短路的要求，經壓擠而製成的銅匯流排係具有源於使用大量銅的高堅固性，但也同時也受限於此條件。
本申請主張2017年9月11日所申請案件BR 10 2017 019382-9的國際優先權。
本發明之目的為提供一用於高電流匯流排之結構配置，其可應用於低電壓及中電壓電櫃，並可藉由多種製造方法獲得，例如壓擠、塑形或折彎。
上述結構配置新穎處在於，其使用較少量的材料以節省天然資源，卻提供優化的導電率及機械阻力。
本發明的主要特徵之一為容易組裝，因其具有具多個孔的三重壁，其可達到匯流排與分枝電路之間更良好的連接，此外，還具有中央雙重壁，其亦具有孔，可提供匯流排與接口連接之間的優越連接。
本發明之另一目的為提供應用之多樣性，由於除了其主結構之外，其具有一系列的結構變形，因此可適用於電櫃中的大部分的不同應用，例如主電源、次電源及其他。
1:主結構變形
1':樑匯流排
2:三重壁
2':中央三重壁
2'a:三重壁
2'b:三重壁
3:下結構
3':內樑結構
4:上結構
4':上梁結構
5:中央雙重壁
6:具有中央凸緣及內補強件的單匯流排
6':雙插結構變形
7:雙重結構
8:內部十字形狀中央結構
9:具有中央凸緣之單匯流排
9':具有中央凸緣之單匯流排
11:單中央結構
20:三重壁
30:中央結構
30a:中央結構
40:後壁
50:雙重壁
60:上緣
70:後壁
80:前壁
100:匯流排
100a:結構變形
為了對於本發明之詳細說明的完整理解及視覺化，但並非意圖限定或限制本發明的範圍，提供如附圖式，其中：〔圖1.1〕係為匯流排於其主結構中的透視圖。
〔圖1.2〕係為匯流排於其主結構中的前視圖。
〔圖1.3〕係為匯流排於其主結構中的透視圖及前視圖。
〔圖2.1〕係為匯流排於其一結構變形中的前視圖。
〔圖3.1〕係為匯流排於其主結構變形中的透視圖。
〔圖3.2〕係為匯流排於其主結構變形中的前視圖。
〔圖3.3〕係為匯流排於其主結構變形中的右側視圖。
〔圖3.4〕係為匯流排於其主結構變形中的左側視圖。
〔圖4.1〕係為結構變形樑匯流排的透視圖。
〔圖4.2〕係為結構變形樑匯流排的前視圖。
〔圖5.1〕係為具有中央凸緣及內補強件之結構變形單匯流排的透視圖。
〔圖5.2〕係為具有中央凸緣及內補強件之結構變形單匯流排的前視圖。
〔圖6.1〕係為雙插結構變形之透視圖。
〔圖6.2〕係為雙插結構變形之前視圖。
〔圖7.1〕係為具有中央凸緣之結構變形單匯流排之透視圖。
〔圖7.2〕係為具有中央凸緣之結構變形單匯流排之前視圖。
〔圖8.1〕係為具有兩個側邊凸緣之結構變形單匯流排之透視圖。
〔圖8.2〕係為具有兩個側邊凸緣之結構變形單匯流排之前視圖。
根據於發明說明中所敘述之標的，本發明提供一種匯流排(100)，其可透過塑形製程、擠壓製程、甚至是折彎機械獲得，其具有獨特的結構，可在製造上節省材料及在使用時的效率，因其提供了優化的導電率以及機械阻力。
匯流排(100)具有基於L字形樑之形狀，其具有優越的應力阻抗以及負重力，其有利匯流排(100)的機械阻力，因此，其能夠通過匯流排所屬於的多種短路測試，於高達80kA 1s的電流下僅受到彈性變形。
匯流排(100)於其下部具有三重壁(20)，該三重壁具有在其整個延伸區(即長度)上彼此間等距的複數個中央孔。該三重壁(20)的正上方為管狀且實質上為立方體的中央結構(30)，其包含V字形且其中頂點於該匯流排(100)的內側延伸的後壁(40)。
該匯流排(100)於該中央結構(30)正上方為一雙重壁(50)，其具有在其整個其延伸區(即長度)上彼此等距的複數個中央孔，此外於其最上部具有上緣(60)，於該上緣中該雙重壁係被略為分開。
於該匯流排(100)的中央結構(30)具有溝槽，該溝槽可被絕緣材料填充，該絕緣材料(例如：聚苯乙烯)，其有助於穩定匯流排負載時的磁場。
匯流排(100)係以連續方式形成，也就是說，不論其製造當中使用何種方式，都不含有焊接接點或是外部鍛造連接，而此有助於高機械阻力，因為焊接接點或是鍛造連接會導致存在產生較高應力的點。
匯流排(100)於其主要應用，也就是作為電櫃中的主匯流排當中，係為連接著使用，也就是說，各連接相(connection phase)中具有兩個匯流排(100)，而其有助於改善電流傳導效率以及更佳的機械阻力。
匯流排(100)中的三重壁(20)有利於更為容易地將匯流排組裝於其應用端中，因為三重壁(20)作為匯流排(100)的一種延伸且具有沿著其整個長度分布的許多個孔，該等孔用於匯流排(100)之間的連接，或是甚至是當匯流排(100)使用於電櫃當中時，該電櫃本身中的固定。
配置於三重壁(20)以及雙重壁(50)的鑽孔也具有匯流排(100)的冷卻作用，因為此等鑽孔允許空氣通過此等孔，其有利於散發因電流通過匯流排(100)而產生的熱。
匯流排(100)可連接地使用，也就是說，兩個具有相同型態的匯流排(100)，於此應用當中，匯流排(100)為鏡像設置，也就是他們的雙重壁(50)互相相對，並且藉由連接元件以及螺絲連接。
匯流排(100)具有一結構變形(100a)，其中，中央結構(30a)具有實質上為錐體之形狀，其包含兩個彎曲形狀並具有連接兩個彎曲的中心交點的後壁(70)；以及與後壁(70)相同形狀的前壁(80)。
匯流排(100)具有一主結構變形(1)包括：三重壁(2)，於該匯流排(100)的下部，該三重壁具有在其整個延伸區(即長度)上彼此間等距的複數個中央孔。於該三重壁(2)的正上方，具有下結構(3)，其為管狀且實質上為立方體且中空，且該三重壁(2)對齊該下結構(3)的側壁的其中之一。
主結構變形(1)具有上結構(4)，其位於下結構(3)的正上方且具有與下結構(3)相同形狀，也就是說實質上為立方體且中空。上結構(4)以透過中央雙重壁(5)之方式連接下結構(3)，中央雙重壁(5)配置於下結構(3)的中央部與上結構(4)的中央部，且中央雙重壁(5)當中具有三組鑽孔，其中各組包含五個互相等距的孔，其中一組的孔位於中央雙重壁(5)的長度的中央部；而另外兩組該鑽孔位於該中央雙重壁(5)的長度之兩端。
主結構變形(1)係以連續方式形成，也就是說，不論其製造當中使用何種方式，都不含有焊接接點或是外部鍛造連接，而此有助於高機械阻力，因為焊接接點或是鍛造連接會導致存在產生較高應力的點。
與三重壁(2)同樣的易於組裝特性也存在於中央雙重壁(5)，因為後者的長度中亦設置有許多個孔，該等孔不但可用來直接將主結構變形(1)固定至電櫃中，還可以用於其與分流器或延展器間的連接。
匯流排(100)具有一結構變形，其稱為樑匯流排(1’)，其具有與該主結構變形(1)相同之結構，惟其差異之處為該下結構(3)與該上結構(4)於其壁上具有小的後成樑(subsequent beams)，稱為內樑結構(3’)及上樑結構(4’)。
匯流排(100)亦具有一第三結構變形，稱為具有中央凸緣及內補強件的單匯流排(6)，其具有位於其下部的中央三重壁(2’)；以及雙重結構(7)，其實質為中空平行管狀，並具有內部十字形狀中央結構(8)；十字形狀的各個端部與該雙重結構(7)之內側連接；其中，中央三重壁(2’)於該雙重結構(7)的下部中央連接該雙重結構(7)。
具有中央凸緣及內補強件的單匯流排(6)的功能為代替主結構變形的連接應用，相對於兩個主結構變形(1)，其僅使用了具有中央凸緣及內補強件的單匯流排(6)。
接著，具有中央凸緣及內補強件的單匯流排(6)，其亦具有一雙插結構變形(6’)，其實質具有與該具有中央凸緣及內補強件的單匯流排(6)相同的形狀，惟其差異之處在於具有兩個側邊三重壁(2’a及2’b)以取代中央三重壁(2’)，且其分別位於該雙重結構(7)的各側邊上，作為其側壁的延伸。
匯流排(100)亦具有一結構變形，稱為具有中央凸緣的單匯流排(9)，其具有三重壁(2’)；以及單中央結構(11)，其具有實質為中空立方體形狀，其中三重壁(2’)位於該單中央結構(11)之下壁的中央部。
具有中央凸緣之單匯流排(9)，其應用於電櫃之主要目的為做為次匯流排，也就是說，於主匯流排與電櫃中其他元件之間傳遞電流。不過，在較低負載的電櫃當中使用具有中央凸緣之單匯流(9)排作為主匯流排並無大礙。
最後，具有中央凸緣的單匯流(9)排具有一雙插結構變形，稱為具兩個側邊凸緣之單匯流排(9’)，其具有單中央結構(11)及兩個側邊三重壁(2)，該兩個側邊三重壁(2)互相相對，且其中之一連接該單中央結構(11)的一側壁並向下設置，另一者連接至該單中央結構(11)的另一側壁但向上設置。
具有側邊凸緣的單匯流排(9’)之目的為更有助於電櫃中的組裝，由於其具有不僅單個而是兩個互相相對配置的三重壁(2)，其增加了固定至電櫃上的可能性，以及結合分流器或延展器的可能性。
匯流排(100)以及所有的其結構變形係突出於其他本技術領域之電匯流排，因為其揭露了一種具有封閉管狀的結構，而其他的匯流排呈現實心結構。因此，本發明之匯流排(100)以及其結構變形具有顯著的節約使用結構中的導電材料效果，降低其生產的經濟成本，也降低對於結構中所使用元素，例如銅、鋁、金及銀等天然資源的影響。
匯流排(100)以及其結構變形之另一優點在於其高機械阻力，基於複雜方式配置的壁形成了封閉式的管狀結構，而藉由具有此技術特徵之事實提高了相較於實心匯流排還高的機械阻力，當將其接受高階的短路測試時，其呈現最小的形變。
最後，匯流排(100)及其結構變形之另一優點為此事實：其應用當中的組裝部分實質上相較於實心匯流排還要容易，此乃由於其提供了一系列的選項，如雙壁及鑽孔等，其有利於固定、延展及分流作業。
應該理解的是，本發明之敘述並不限制本發明之使用於此之詳細敘述當中。在申請專利範圍的範圍之內，本發明可具有其他實施型態，亦或 是以其他多種模式來完成。雖然使用特定詞語，但該詞語應解釋為通用性且描述性意義，而非出於限制的目的。
1:主結構變形
2:三重壁
3:下結構
4:上結構
5:中央雙重壁

Claims (11)

  1. 一種用於匯流排的結構配置，其使用於低電壓及中電壓電櫃當中所用的高電流主匯流排或次匯流排，其特徵為：該匯流排(100)係藉由壓擠、塑型或彎曲製程以連續方式獲得；其中該匯流排(100)於其下部具有三重壁(20)，該三重壁(20)具有沿著其整個延伸區(即長度)彼此間等距的複數個中央孔；該三重壁(20)的正上方為管狀且實質上為立方體的中央結構(30)，該中央結構(30)包含V字形且其中的頂點於該匯流排(100)的內側延伸的後壁(40)；於該中央結構(30)的正上方為一雙重壁(50)，其具有沿著其整個延伸區彼此等距的複數個中央孔；以及於最上部的上緣(60)，於該上緣中該雙重壁係被略為分開。
  2. 如請求項1所述之用於匯流排的結構配置，其中，該匯流排(100)的中央結構(30)具有溝槽，該溝槽可被絕緣材料填充。
  3. 如請求項1所述之用於匯流排的結構配置，其中，該匯流排(100)具有一結構變形(100a)，其中該中央結構(30)係為實質上為錐體形狀的中央結構(30a)，其包含為兩個彎曲形狀且具有連接兩個彎曲的中心交點的後壁(70)；以及與該後壁(70)相同形狀的前壁(80)。
  4. 如請求項1所述之用於匯流排的結構配置，其中，該匯流排(100)具有一主結構變形(1)包括： 三重壁(2)，於該匯流排(100)的下部；下結構(3)，其具有管狀形式，實質上為立方體且中空，且位於該三重壁(2)的正上方，且該三重壁(2)對齊該下結構(3)的側壁的其中之一；上結構(4)，具有與該下結構有相同形狀，即，實質上為立方體且中空；及中央雙重壁(5)，分別連接下結構(3)的中央部與該上結構(4)的中央部。
  5. 如請求項4所述之用於匯流排的結構配置，其中，該三重壁(2)具有沿著其整個延伸區(即長度)彼此間等距的複數個中央孔。
  6. 如請求項4所述之用於匯流排的結構配置，其中，該中央雙重壁(5)具有三組鑽孔，各組該鑽孔包含五個等間距的孔，且其中一組該鑽孔位於該中央雙重壁(5)的長度之中央部，且另外兩組該鑽孔位於該中央雙重壁(5)的長度之兩端。
  7. 如請求項4所述之用於匯流排的結構配置，其中具有一結構變形稱為樑匯流排(1’)，其具有與該主結構變形(1)相同之結構，惟其差異之處為該下結構(3)與該上結構(4)於其壁上具有小的後成樑，稱為內樑結構(3’)及上樑結構(4’)。
  8. 如請求項1所述之用於匯流排的結構配置，其具有一結構變形，稱為具有中央凸緣及內補強件的單匯流排(6)，其具有位於其下部的中央三重壁(2’)；以及雙重結構(7)，其實質為中空平行管狀，並具有內部十字形狀中央結構(8)；十字形狀的各端部與該雙 重結構(7)之內側連接；其中，中央三重壁(2’)於該雙重結構(7)的下部中央連接該雙重結構(7)。
  9. 如請求項8所述之用於匯流排的結構配置，其具有一雙插結構變形(6’)，其實質具有與該具有中央凸緣及內補強件的單匯流排(6)相同的形狀，惟其差異之處在於具有兩個側邊三重壁(2’a,2’b)以取代中央三重壁(2’)，且其分別位於該雙重結構(7)的各側邊上，作為其各側壁的延伸。
  10. 如請求項1所述之用於匯流排的結構配置，其具有一結構變形，稱為具有中央凸緣的單匯流排(9)，其具有單個三重壁(2’)；以及單中央結構(11)，其具有實質為中空立方體形狀，其中該三重壁(2’)位於該單中央結構(11)之下壁的中央部。
  11. 如請求項1所述之用於匯流排的結構配置，其具有一結構變形，係為具有側邊凸緣的單匯流排(9’)，其具有單中央結構(11)及兩個側邊三重壁(2)，該單中央結構(11)具有實質為中空立方體形狀，該兩個側邊三重壁(2)互相相對，且其中之一連接該單中央結構(11)的一側壁並向下設置，另一者連接至該單中央結構(11)的另一側壁但向上設置。
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