用於額定電流不同的電氣儀器和設備的連接母線的製作方法
2023-10-25 05:28:12 2
專利名稱：用於額定電流不同的電氣儀器和設備的連接母線的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用成型半成品製成的用於將電氣儀器和設備的電氣部件與外部電路連接起來的連接母線，其中，連接母線通過處於儀器或設備壁內的開口延伸並藉助固定裝置固定在外殼內。
以此方式可以在連接母線從外殼向外伸出的部分上連接設備端的輸電母線。連接母線通常固定安裝在儀器或設備的絕緣壁體中，這通常藉助貫穿孔和緊固件實現。
此外，連接母線必須設計為能經濟地生產並適用於滿足規定的功能。這些功能包括電流的承載能力、散熱、用於連接輸電母線的表面、以及接受和傳遞靜態和動態力。換句話說，所涉及的是一個在受力和動力學方面有高要求的部位。
此外應有可能將用於不同電流強度的連接母線裝在具有統一的貫穿孔的統一的外殼內。
在傳統的儀器和設備中，用作連接母線的固定裝置是螺釘，它們通過垂直於連接母線的縱軸布置的孔延伸，以及為了安裝它們通常在相應外殼的壁內製有螺母。考慮到機械強度，在一個用絕緣材料製成的外殼中為此採用金屬的嵌入螺母或壓入螺母。
因此這種連接母線的製造和安裝在材料及加工方面的費用高。
所以例如在低壓功率開關中建議將使用的連接母線鋸切為帶有一個或多個突出部的型材，即使這些連接母線通過孔洞插入，而型材的一個或多個突出部用作連接母線在開關外殼上的止擋並因此構成開關力向外殼的傳力裝置。
因此，在這種開關中，一次確定固定觸點相對於外殼的位置，而另一方面固定點沒有所提及的這些力，所以這裡只需要一個固定力，而不會發生由於切力和定位力造成的負荷。
這樣一種具有成形在上面的突出部的用於低壓功率開關的連接母線，在DE-OS 19643607中被建議用來解決上述成本問題。這種連接母線從內部通過外殼壁的貫穿孔插入並藉助突出部支承在外殼後壁上。
為了製造這種連接母線採用特殊型材，它們有整體成型的板條。然後將型材切成段，這些段構成連接母線。
迄今常見的是，在功率開關的一個結構系列內，根據額定電流的不同採用不同厚度的連接母線。這些連接母線同樣由型材通過鋸切製成。外殼總是按照設計的最大額定電流強度的連接母線統一製作。對於額定電流強度較小因而較薄的連接母線則使用塑料的定距塊，它們用來充填空隙。安裝定距塊帶來的缺點是，為這些零件要支付附加的費用以及提高裝配成本，而且在電流路徑的用戶一側，在裝配時它們將構成故障源。
在所有這些已知的電氣儀器和設備中，這些連接母線均用實心材料製造，而與製造工藝無關。這使得用於不同電流強度的母線有不同的截面並因而有不同的外部尺寸，這帶來上面已論及的缺點。
在高壓和高頻技術中已知空心的導電導體。在這些空心導體中，空心結構的目的在於減少導體的電暈耗損，亦即減少能量在銳邊或小半徑處的反射，以及考慮集膚效應(這種集膚效應是基於在高頻的情況下只在導體的外部區內傳遞能量)，而目的不是為了在外部橫截面統一的條件下保證不同的電流負荷能力。
在US-A 3597713中也介紹了一種空心導電結構，它公開了一種作為高壓熔斷器的代用品的設備，其中描述了一種真空開關與開關操作手柄的組合，該操作手柄類似於高壓或中壓隔離開關的用於操作的小環。在設備的空心連接段內裝入電子開關。雖然由此已知了一種在電氣開關設備上導電的空心零件，但是它僅僅用於安裝設備的另一個部件，亦即所提及的電子開關，而不是用來調整構件的電流承載能力。
因此本發明的目的在於提供一種連接母線，它即使對不同的額定電流值也有相同的外橫截面，而無需在儀器和設備外殼內裝入具有統一貫穿孔的附加的定距塊。
本發明的目的通過以下措施加以實現將用於電氣儀器和設備的連接母線設計為空心的，在這種情況下它們既可以只有一個空腔，也可以有多個空腔。
在這裡，用於電流強度不同的所有連接母線有相同的外橫截面。因此電流承載能力藉助於空心母線的壁厚調整，壁厚構成導電的、承載電流負荷的截面。由此得出，在電流強度較低時，由於壁厚較小存在較大的內部空腔，或在電流強度較高時由於壁厚較大因而存在較小的內部空腔，直至在最高的電流強度時可能導致無空腔的實心結構。於是在各儀器和設備外殼內的貫穿孔按用於此最高電流強度所需要的外部尺寸設計。
在連接母線中可能需要一些孔，它們可制有螺紋或沒有螺紋，例如用於在外殼上固定的目的或相對於一個軸移動。這些孔可布置在一公共軸線上，或者也可以彼此錯開。為避免空心的連接母線在穿過這些孔或旋在這些孔的螺紋中的螺釘夾緊力作用下變形，在連接母線的空腔之間可以設置適用於提高強度的腹板。就製造型材而言這也許意味著增加成本，但這對電流承載能力沒有任何影響。
為避免這種可能的成本提高，在連接母線的空腔內還可以設置垂直於連接母線的縱向的導槽，用於在需要時插入的支持板。插入導槽中的支持板可用與連接母線相同的材料製造，但也可以用不同的材料製造。
插入的支持板的作用與成型在上面的腹板的作用相同，亦即穩定連接母線，防止空心的連接母線在穿過孔的螺栓或旋入這些孔的螺紋中的螺釘的夾緊力或負荷的作用下變形。
因為插入的支持板對電流承載能力沒有影響，所以在材料的選擇方面可以基於其他的著眼點，例如將強度作為評估參數。
上述制有或沒有螺紋的孔可設在空腔的所在區域內，尤其在要穿過貫通式螺栓時這樣設計是特別恰當的，在這種情況下這些孔必須有公共的軸線並且不需要螺紋。
在製造帶螺紋的孔時，比較有利的是將它們布置在腹板內。由此可以有較長的螺紋，這種長的螺紋允許螺紋連接有高的負荷能力。
為了避免固定孔，在連接母線上也可以設置軸向固定用的已知的止擋。它們再藉助已知的適用的緊固件、例如夾緊螺釘，沿軸向固定連接母線。這種止擋可在同時或額外地承受軸向力並將該力傳遞給外殼。
在所有上述連接母線中，一個或多個空腔可垂直於連接母線縱向的延伸長度設置並兩側開口。在這種實施方式中，作為原材料可有利地製造一種擠壓型材，所需不同寬度的連接母線可從此擠壓型材截割下來。
為更好地理解本發明，下面藉助附圖和不限於本發明保護範圍的優選實施例，詳細說明本發明。
圖1示意表示用於較低電流強度的連接母線的第一種實施形式；圖2示意表示用於較大電流強度的連接母線的第二種實施形式；圖3示意表示有一個空腔和一些固定孔的連接母線的第三種實施形式；圖4示意表示有多個空腔的連接母線的第四種實施形式；圖5示意表示有多個空腔的連接母線的第五種實施形式；圖6示意表示有一個空腔並在空腔內設有可插入的支持板的連接母線的第六種實施形式；圖7示意表示有用於軸向固定的止擋的連接母線的第七種實施形式；以及圖8是連接母線的俯視圖，其中對設備壁也加以描繪。
圖1表示用於電流強度低的電氣儀器和設備的連接母線1的第一種實施形式。在這種實施形式中，它只有唯一的空腔2，空腔基本上沿整個母線延伸。這種連接母線1有一個較薄的、適於小工作電流的壁3。由於連接母線1的外部尺寸，亦即外橫截面大小固定，所以壁厚較小空腔2就比較大。
圖2表示用於電流強度較高的電氣儀器和設備的連接母線4的第二種實施形式。在這種實施形式中同樣只有唯一的空腔5，該空腔基本上沿整個母線延伸。這種連接母線4有一個較厚的，適於較大工作電流的壁6。由於連接母線4的外部尺寸，亦即外橫截面大小同樣固定，所以壁厚較大，空腔5就比較小。
圖3表示具有一個空腔8的用於電氣儀器和設備的連接母線7的第三種實施形式，空腔8基本上沿整個母線延伸。這種連接母線7有孔9；10；11；12，它們用於固定的目的並可能有螺紋。在本例中，孔9和10具有公共的軸線，這是在使用貫通式螺栓時所要求的，而孔11和12錯開設置，這例如在使用單個螺釘時可能是恰當的。在這種情況下這些孔制有螺紋。
圖4表示具有多個空腔18；19；20的用於電氣儀器和設備的連接母線13的第四種實施形式，在空腔之間設腹板21；22。在此連接母線13中在空腔18、19和20所在區域內設有孔14；15；16；17。所述腹板21和22用來提高強度，以及避免空心連接母線13在穿過這些孔14至17的螺栓或旋入這些孔14至17的螺紋內的螺釘的夾緊力或負荷的作用下變形。
圖5表示具有多個空腔24；25；26的用於電氣儀器和設備的連接母線23的第五種實施形式。在這種實施形式中，制有圖中未示出的螺紋的孔27；28是這樣布置的，即，使它們處於腹板29；30中。由此可有較大的螺紋長度，這種大的螺紋長度允許螺釘連接有更高的負荷能力。
圖6表示具有一個基本上沿連接母線31延伸的空腔32的、用於電氣儀器和設備的連接母線31的第六種實施形式。在這種實施形式中，成型的半成品有垂直於縱軸線布置的導槽35；36；37；38，在需要時可在導槽中插入支持板33；34。插入此導槽35；36；37；38中的支持板33；34可以用與連接母線31相同的材料製造，但也可以用不同的材料製造。
插入的支持板33；34與成形在上面的那些腹板的作用相同，即穩定連接母線，防止空心的連接母線在穿過這些孔39；40；41；42的螺栓或旋入這些孔的螺紋中的螺釘夾緊力或負荷作用下變形。但在支持板中不能設任何孔。
圖7表示具有止擋44；45的用於電氣儀器和設備的連接母線43的第七種實施形式，該止擋用於將連接母線43軸向固定在相應的外殼內。藉助於這些止擋44；45，連接母線43可用適宜的緊固件，例如夾緊螺釘，沿軸向固定。這些止擋44；45可以同時或額外地承受軸向力並將這種力傳遞給外殼。
圖8是上面已說明的連接母線之一的俯視圖，例如是連接母線1(圖1)的俯視圖。可以看出，空腔2垂直於連接母線的縱向延伸並且兩側敞開。此外還示意表示了設備外殼的一個壁46，連接母線1穿過該壁延伸。
本發明技術方案的優點是，使用一個結構尺寸實現連接母線統一的外部尺寸，由此可以取消定距塊或類似物。在一個結構尺寸內可以採用統一的插入孔，並因此可以採用統一的外殼尺寸，其結果是顯著減少方案的多樣性並降低成本。空心型材的孔可以通過衝壓而成，這比鑽孔更加經濟也更加清潔。連接技術簡化為每種結構尺寸只需一種方案，這樣也簡化了加工。通過顯著增大側面開口的空心型材的表面積，導致更好地散熱。
權利要求
1.一種用於額定電流不同的電氣儀器和設備的連接母線，它用於將電氣儀器和設備的電氣部件與外部電路連接，其中，連接母線通過儀器或設備壁內的開口延伸並通過固定裝置固定在儀器或設備的外殼內，其特徵在於，連接母線(1；4；7；13；23；31；43)設計為空心的。
2.根據權利要求1所述的連接母線，其特徵為，連接母線(1；4；7；31)只有一個空腔(2；5；8；32)。
3.根據權利要求1所述的連接母線，其特徵為，連接母線(13；23)有多個空腔(18-20；24-26)。
4.根據權利要求1所述的連接母線，其特徵為，用於所有電流強度的連接母線(1；4；7；13；23；31；43)有相同的外部橫截面。
5.根據權利要求1所述的連接母線，其特徵為，用於不同電流強度的連接母線(1；4；7；13；23；31；43)有不同的壁厚。
6.根據權利要求1所述的連接母線，其特徵為，在一個型號系列的各種儀器和設備的外殼內的連接母線(1；4；7；13；23；31；43)的貫穿孔，按照用於最大電流強度的連接母線的尺寸設計為相同的。
7.根據權利要求1所述的連接母線，其特徵為，連接母線(7；13；23；31)具有用於固定目的的孔(9-12；14-17；27；28；39-42)。
8.根據權利要求7所述的連接母線，其特徵為，所述孔(9-12；14-17；27；28；39-42)中制有螺紋。
9.根據權利要求7所述的連接母線，其特徵為，在連接母線(7；13；31)內的孔(9；10；14-17；39-42)沿一條公共軸線設置在其上側和下側。
10.根據權利要求7所述的連接母線，其特徵為，在連接母線(7)內的孔(11-12)彼此錯開地設置在其上側和下側。
11.根據權利要求1所述的連接母線，其特徵為，連接母線(13；23)在其空腔(18-20；24-26)之間有適用於提高強度的腹板(21；22；29；30)。
12.根據權利要求7和11所述的連接母線，其特徵為，在連接母線(7；13；31)內的孔(9-12；14-17；39-42)設置在空腔(8；18-20；32)的所在區域內。
13.根據權利要求7和11所述的連接母線，其特徵為，在連接母線(23)內的孔(27；28)設置在腹板(29；30)中。
14.根據權利要求1所述的連接母線，其特徵為，連接母線(43)上設置有已知的用於軸向固定的止擋(44；45)。
15.根據上述任一項權利要求所述的連接母線，其特徵在於，一個或多個空腔(18-20；24-26)垂直於連接母線(1、4、7、13；23、31)的縱向設置並且兩側開口。
全文摘要
本發明涉及一種用於額定電流不同的電氣儀器和設備的連接母線,它們設計為空心的。它們可以只有一個或多個空腔(2;5;8;18－20;24－26;32)。連接母線(1;4;7;13;43)對於所有電流強度都有相同的外部橫截面,它們對於不同的電流強度有不同的壁厚並因而有不同大小的空腔(2;5;8;18－20;24－26;32)。因此在一個型號系列的各種開關外殼內用於連接母線的貫穿孔,可以按照用於最大電流強度的連接母線的尺寸設計為相同的。
文檔編號H01H1/58GK1370323SQ0081158
公開日2002年9月18日 申請日期2000年8月11日 優先權日1999年8月18日
發明者麥可·巴赫, 麥可·西貝科, 岡特·塞德勒－斯塔爾, 德特萊夫·施米特, 英戈·蒂德, 塞扎伊·圖爾克曼 申請人:西門子公司