萬能式斷路器的母線的制作方法
【專利摘要】本實用新型針對現有的整體母線在通大電流時因存在明顯的集膚效應導致溫升高的缺陷，提供一種對母線結構進行優化設計的萬能式斷路器的母線，包括至少由第一外母線板和第二外母線板組合成的多個母線板，并且，各母線板緊貼層疊設置。本實用新型將母線采用多塊疊加的方法完成通電，降低集膚效應，可節約材料成本和制造成本。
【專利說明】
萬能式斷路器的母線
技術領域
[0001]本實用新型涉及低壓電器領域，具體涉及一種萬能式斷路器的母線。
【背景技術】
[0002]眾所周知，萬能式斷路器是供配電系統中常用的低壓電器，一般包括固定式和抽屜式兩種，斷路器母線排包括上母線和下母線，現有的萬能式斷路器母線均采用整體結構，無論是上母線還是下母線，均為一個整體，在通大電流時，比如4000A以上電流時，溫升高的問題比較突出。現有的解決母線溫升問題的技術手段主要有兩種:第一種是通過增加母線厚度以降低溫升；另一種是在母線上設置槽或孔或在多塊母線之間設置絕緣墊，用散熱的原理降低溫升。但是，加大母線的厚度不僅會使材料成本很高，而且不利于小型化設計要求，加上母線厚，不能采用經濟的、高效的冷沖的方式完成，會導致加工成本的大幅度提高；而在設置槽或孔或絕緣墊的同時，通常需要增加母線的橫截面的尺寸，以兼顧滿足母線載流的橫截面積的設計要求和散熱的設計要求，這樣同樣存在不利于小型化設計、增加材料成本和浪費資源的問題。
[0003]特別是由于受母線的結構限制，增加橫截面積的通常都是通過增加母線厚度實現的，由于存在集膚效應，母線厚度的增加會導致由渦流引起的溫升加劇，實際上不能達到預期的降低溫升的效果，給大電流小型化的母線設計增加了困難。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述整體母線在通大電流時因存在明顯的集膚效應導致溫升高的缺陷，提供一種對母線結構進行優化設計的萬能式斷路器的母線，將母線采用多塊疊加的方法完成通電，降低集膚效應，可節約材料成本和制造成本。
[0005]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0006]—種萬能式斷路器的母線，包括至少由第一外母線板Ia和第二外母線板Ib組合成的多個母線板，并且，各母線板緊貼層疊設置。
[0007]優選的，所述的母線還包括被緊壓聯接在第一外母線板Ia與第二外母線板Ib之間的至少一個中間母線板I C。
[0008]優選的，各母線板通過固定聯接結構緊壓聯接在一起。
[0009]優選的，所述的固定聯接結構為將各母線板通過鉚釘10緊壓鉚合聯接在一起的鉚合聯接結構。
[0010]優選的，所述的固定聯接結構為將各母線板通過螺釘11緊壓固定聯接在一起的螺釘聯接結構。
[0011]優選的，所述的固定聯接結構為將各母線板通過螺栓13和螺母14緊壓固定聯接在一起的螺栓聯接結構。
[0012]優選的，所述的第一外母線板Ia的厚度a和第二外母線板Ib的厚度b分別大于中間母線板Ic的厚度C。
[OO13]優選的，所述的中間母線板Ic的厚度c的尺寸范圍為0.5mm至1mm。
[OOM] 優選的，萬能式斷路器的額定電流為4000A，各母線版的厚度之和為20mm至30mm。
[0015]優選的，所述的第一外母線板Ia的厚度a的尺寸范圍為8mm至20mm所述的第二外母線板Ib的厚度b的尺寸范圍為5mm至10mm。
[0016]本實用新型的萬能式斷路器的母線，通過綜合采用至少由第一外母線板Ia和第二外母線板Ib組合成的多個母線板緊貼層疊設置的結構，形成一個萬能式斷路器的母線，不僅能有效提高母線的單位橫截面積的載流能力，而且還能有效降低由集膚效應導致的渦流發熱，為降低日益小型化的斷路器在大電流時母線的溫升提供了簡單、易行、高效并低成本的技術途徑。本實用新型的萬能式斷路器的母線，相比具有相同厚度的一個整體式母線，在不增加母線體積的情況下，能有效提高母線的單位橫截面積的載流能力，而且還能有效降低由集膚效應導致的渦流發熱，避免萬能式斷路器溫度過高。在滿足同樣電流要求的情況下，本實用新型的萬能式斷路器的母線厚度可以比整體式的母線厚度降低，母線厚度可以降低3%-15%左右，可以有效降低成本。以4000A的額定電流的萬能式斷路器為例，母線厚度可以降低5%左右。
【附圖說明】
[0017]下面將結合附圖及實施方式對本實用新型作進一步說明，從附圖所示實施例的描述中可更清楚地看出本實用新型的優點和特征，其中:
[0018]圖1是本實用新型的萬能式斷路器的母線安裝在斷路器本體的絕緣基座2上的立體示意圖。
[0019]圖2是本實用新型的萬能式斷路器的母線的第一實施例的局部結構的平面示意圖，其采用了第一外母線板Ia和第二外母線板Ib的組合及鉚合聯接結構。
[0020]圖3是本實用新型的萬能式斷路器的母線的第二實施例的局部結構的平面示意圖，其采用了第一外母線板la、第二外母線板Ib和一個中間母線板Ic的組合及鉚合聯接結構。
[0021]圖4是本實用新型的萬能式斷路器的母線的第三實施例的局部結構的平面示意圖，其采用了第一外母線板Ia和第二外母線板Ib的組合及螺釘聯接結構。
[0022]圖5是本實用新型的萬能式斷路器的母線的第四實施例的局部結構的平面示意圖，其采用了第一外母線板la、第二外母線板Ib和一個中間母線板Ic的組合及螺釘聯接結構。
[0023]圖6是本實用新型的萬能式斷路器的母線的第五實施例的局部結構的平面示意圖，其采用了第一外母線板Ia和第二外母線板Ib的組合及螺栓聯接結構。
[0024]圖7是本實用新型的萬能式斷路器的母線的第六實施例的局部結構的平面示意圖，其采用了第一外母線板la、第二外母線板Ib和一個中間母線板Ic的組合及螺栓聯接結構。
[0025]圖8是現有的整體結構的母線的集膚效應導致的集膚電流的分布圖。
[0026]圖9是本實用新型的萬能式斷路器的由第一外母線板Ia和第二外母線板Ib組合而成的母線第一、第三、第五實施例中母線I的集膚效應導致的集膚電流的分布圖。
[0027]圖10是本實用新型的萬能式斷路器的由第一外母線板la、中間母線板Ic和第二外母線板Ib組合而成的母線第二、第四、第六實施例中母線I的集膚效應導致的集膚電流的分布圖。
【具體實施方式】
[0028]參見圖1，本實用新型的萬能式斷路器的母線I安裝在萬能式斷路器的斷路器本體的絕緣基座2上，絕緣基座2可采用已知任意一種結構，在絕緣基座2上的安裝也可采用已知任意一種結構。本實用新型的母線I的一個有益特點具體體現在圖2-圖7所示實施方式中，母線I采用至少由第一外母線板Ia和第二外母線板Ib組合成的多個母線板的結構，并且，各母線板緊貼層疊設置。緊貼層疊設置的各母線板與相同厚度的一個整體式母線比較，可以有效改善電流在母線I的橫截面(垂直于電流流動方向的截面)上的分布均勻性，減小集膚效應產生的渦流發熱，以有效增加母線I的單位橫截面積的載流能力，同時有效降低母線I的溫升。
[0029]現有的萬能斷路器的上下母線均采用實心的整體結構，或者采用在整體結構上開設槽或孔的結構，這些結構由于存在集膚效應，使得50Hz的交變電流通過母線導體時將集中在母線導體表面流過，或者說，流過母線導體的電流非平均分布于整個導體的橫截面積中，由于母線導體的厚度很厚，所以集膚效應所產生的渦流發熱嚴重，母線導體的厚度越厚，則渦流發熱越嚴重，從而使大電流(如4000A以上的)母線的設計面臨困難，采用傳統的加大母線導體厚度的技術手段，不僅不能有效減小母線導體的電阻，還會一定程度上導致溫升的加劇和材料及成本的增加。本實用新型的母線I從減小集膚效應的渦流發熱出發，采用至少由一個第一外母線板Ia和一個第二外母線板Ib組合成的多個母線板，各母線板通過固定聯接結構緊壓聯接在一起，不僅從機械上將多個母線板聯接成一個整體，而且還從電學上將多個母線板以緊壓聯接的方式實現電氣聯接。應當能理解到，緊壓聯接的目的不僅在于增加機械強度，確保母線I的整體性及其它性能的要求，同時還在于確保各母線板之間的接觸力，以減小各母線板之間的接觸電阻。
[0030]本實用新型的有益效果和特征從附圖8至圖10所示實施例的描述中可更清楚地看出。在如圖8所示的現有的整體母線Iz的結構中:集膚效應使得電流集中在該整體母線Iz的上表面和下表面，其中上表面的集膚電流為Iza，下表面的集膚電流為Izb。在如圖9所示的本實用新型的由第一外母線板Ia和第二外母線板Ib組合成的母線I的結構中:集膚效應使得電流集中在第一外母線板Ia的上表面和下表面以及第二外母線板Ib的上表面和下表面，其中第一外母線板Ia的上表面的集膚電流為Iaa，第一外母線板Ia的下表面的集膚電流為Iab，第二外母線板Ib的上表面的集膚電流為Iba，第二外母線板Ib的下表面的集膚電流為Ibb。在如圖10所示的本實用新型的由第一外母線板la、第二外母線板Ib和一個中間母線板Ic組合成的母線I的結構中:集膚效應使得電流集中在第一外母線板Ia的上表面和下表面、第二外母線板Ib的上表面和下表面，以及中間母線板Ic的上表面和下表面。其中第一外母線板Ia的上表面的集膚電流為Iaa，第一外母線板Ia的下表面的集膚電流為Iab;第二外母線板Ib的上表面的集膚電流為Iba，第二外母線板Ib的下表面的集膚電流為Ibb;中間母線板Ic的上表面的集膚電流為Ica，中間外母線板Ic的下表面的集膚電流為Icb。假設各母線板的集膚電流的電阻發熱因子相同，則有Iaa = Iab = Iba= Ibb = Iza=Izb,由此可知，圖9所示的本實用新型的由第一外母線板Ia和第二外母線板Ib組合成的母線I的結構的載流能力比圖8所示的現有的整體母線Iz的結構的載流能力增強I倍;圖10所示的本實用新型的由第一外母線板la、第二外母線板Ib和中間母線板Ic組合成的母線I的結構的載流能力比圖8所示的現有的整體母線Iz的結構的載流能力增強2倍。此外，由于圖9所示的第一外母線板Ia的厚度a與第二外母線板Ib的厚度b之和等于圖8所示的整體母線Iz的厚度z;圖10所示的第一外母線板Ia的厚度a、第二外母線板Ib的厚度b與中間母線板Ic的厚度b之和等于圖8所示的整體母線Iz的厚度z，即:每個母線板的厚度減小了，因此，圖9和圖10所示的本實用新型的由集膚效應產生的渦流發熱比圖8所示的現有整體結構要少得多。
[0031]本實用新型的另一個有益特點是關于各母線板的厚度的優化設計。基于集膚效應原理，增加母線板的數量對于提升母線I的載流能力和降低渦流發熱是有利的，但由第一外母線板Ia和第二外母線板Ib組成的母線結構是確保母線I的機械性能(強度和剛度)的關鍵，因此第一母線板Ia的厚度a和第二外母線板Ib的厚度b的設計應滿足機械性能要求。由于固定聯接結構可以不同，厚度a與厚度b的尺寸可有相同，也可以不同，當然，在滿足于機械性能的前提下，厚度a與厚度b的尺寸取值越小，越有利于減少渦流發熱。因此，兼顧上述因素，厚度a與厚度b的范圍可作如下優選:萬能式斷路器的額定電流為4000A，各母線版的厚度之和為20mm至30mm。所述的第一外母線板Ia的厚度a的尺寸范圍為8mm至20mm;所述的第二外母線板Ib的厚度b的尺寸范圍為5mm至10_。
[0032]參見圖3、5、7，為了進一步提升母線I的載流能力，可通過增加中間母線板Ic的方式實現，具體結構如:所述的母線還包括被緊壓聯接在第一外母線板Ia與第二外母線板Ib之間的至少一個中間母線板lc。中間母線板Ic的數量與厚度c的設計需兼顧考慮集膚效應、接觸電阻和加工工藝三個要素，在母線I的厚度、第一外母線板Ia的厚度a和第二外母線板Ib的厚度b已限定的條件下，各母線板Ic組合后的總厚度也因此而確定，并且總厚度=數量X厚度。因此，從集膚深度出發，對于中間母線板Ic的厚度c的如下優選是有意義的，其中:一個優選方案是，所述的第一外母線板Ia的厚度a和第二外母線板Ib的厚度b分別大于中間母線板Ic的厚度c;另一個優選方案是，所述的中間母線板Ic的厚度c的尺寸范圍為0.5_至1mm。應當能理解到，厚度c越小，集膚越明顯，但當厚度c的尺寸等于或小于0.5mm時，由于其已小于集膚深度，因此集膚效應已不明顯，但由于厚度減薄而導致的中間母線板Ic的數量增加，可使中間母線板Ic之間的接觸電阻增大，由此增大而引起電阻發熱不利于降低母線I的溫升。
[0033]如圖2-6所示，各母線板可通過固定聯接結構緊壓聯接在一起。本實用新型的再一個有益特點是關于固定聯接結構的設計，它可有多種具體方案，如通過萬能式斷路器的殼體進行固定聯接。一種固定聯接結構的優選的方案如圖2給出的第一實施例和圖3給出的第二實施例所示:所述的固定聯接結構為鉚合聯接結構，它包括鉚釘10，各母線板通過鉚釘10緊壓鉚合聯接在一起。鉚合聯接結構的優點在于，可利用通用的形成設備(如沖壓設備)加工各母線板(包括其輪廓及其上的鉚接孔)，可利用專用的鉚接設備和鉚接工藝來獲得很高的聯接強度和加工效率，十分有利于大規模生產，制造成本較低。在鉚合聯接結構方案下，母線I的結構形式可有兩種:一種是如圖2所示的第一實施例，它由第一外母線板Ia和第二外母線板Ib組合而成，第一外母線板Ia和第二外母線板Ib通過鉚釘10緊壓鉚合聯接在一起;另一種是如圖3所示的第二實施例，它由第一外母線板la、第二外母線板Ib和中間母線板Ic組合而成，中間母線板Ic被緊壓第一外母線板Ia與第二外母線板Ib之間，第一外母線板la、中間母線板Ic和第二外母線板Ib通過鉚釘10依次緊壓鉚合聯接在一起。
[0034]另一種固定聯接結構的方案如圖4給出的第三實施例和圖5給出的第四實施例所示:所述的固定聯接結構為螺釘聯接結構，它包括螺釘11，各母線板通過螺釘11緊壓固定聯接在一起。螺釘11可采用通用的設備加工成型，與螺釘11匹配的設置在第一外母線板Ia上的沉頭通孔、設置在第二外母線板Ib上的沉頭螺孔和設置在中間母線板Ic上的通孔可采用已知的工藝實現。在螺釘聯接結構方案下，母線I的結構形式可有兩種:一種是如圖4所示的第三實施例，它由第一外母線板Ia和第二外母線板Ib組合而成，第一外母線板Ia和第二外母線板Ib通過螺釘11緊壓固定聯接在一起;另一種是如圖5所示的第四實施例，它由第一外母線板la、第二外母線板Ib和中間母線板Ic組合而成，中間母線板Ic被緊壓第一外母線板Ia與第二外母線板Ib之間，第一外母線板la、中間母線板Ic和第二外母線板Ib通過螺釘11依次緊壓固定聯接在一起。
[0035]再一種固定聯接結構的方案如圖6給出的第五實施例和圖7給出的第六實施例所示:所述的固定聯接結構為螺栓聯接結構，它包括螺栓13和螺母14，各母線板通過螺栓13和螺母14緊壓固定聯接在一起。螺栓13和螺母14可采用通用的設備加工成型，與螺栓13和螺母14匹配的設置在各母線板上的沉頭通孔或通孔可采用已知的工藝實現。在螺釘聯接結構方案下，母線I的結構形式可有兩種:一種是如圖6所示的第六實施例，它由第一外母線板Ia和第二外母線板Ib組合而成，第一外母線板Ia和第二外母線板Ib通過螺栓13和螺母14緊壓固定聯接在一起；另一種是如圖7所示的第六實施例，它由第一外母線板la、第二外母線板Ib和中間母線板Ic組合而成，中間母線板Ic被緊壓第一外母線板Ia與第二外母線板Ib之間，第一外母線板la、中間母線板Ic和第二外母線板Ib通過螺栓13和螺母14依次緊壓固定聯接在一起。
[0036]以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型所作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種萬能式斷路器的母線，其特征在于:包括至少由第一外母線板(Ia)和第二外母線板(Ib)組合成的多個母線板，并且，各母線板緊貼層疊設置。2.根據權利要求1所述的萬能式斷路器的母線，其特征在于:所述的母線還包括被緊壓聯接在第一外母線板(Ia)與第二外母線板(Ib)之間的至少一個中間母線板(lc)。3.根據權利要求1或2所述的萬能式斷路器的母線，其特征在于:各母線板通過固定聯接結構緊壓聯接在一起。4.根據權利要求3所述的萬能式斷路器的母線，其特征在于:所述的固定聯接結構為將各母線板通過鉚釘(10)緊壓鉚合聯接在一起的鉚合聯接結構。5.根據權利要求3所述的萬能式斷路器的母線，其特征在于:所述的固定聯接結構為將各母線板通過螺釘(11)緊壓固定聯接在一起的螺釘聯接結構。6.根據權利要求3所述的萬能式斷路器的母線，其特征在于:所述的固定聯接結構為將各母線板通過螺栓(13)和螺母(14)緊壓固定聯接在一起的螺栓聯接結構。7.根據權利要求2所述的萬能式斷路器的母線，其特征在于:所述的第一外母線板(Ia)的厚度a和第二外母線板(Ib)的厚度b分別大于中間母線板(Ic)的厚度C。8.根據權利要求7所述的萬能式斷路器的母線，其特征在于:所述的中間母線板(Ic)的厚度c的尺寸范圍為0.5mm至1mm。9.根據權利要求1或2所述的萬能式斷路器的母線，其特征在于:萬能式斷路器的額定電流為4000A，各母線版的厚度之和為20_至30_。10.根據權利要求9所述的萬能式斷路器的母線，其特征在于:所述的第一外母線板(Ia)的厚度a的尺寸范圍為8mm至20mm所述的第二外母線板(Ib)的厚度b的尺寸范圍為5_至1mm0
【文檔編號】H02B1/20GK205657026SQ201620289750
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年4月8日 公開號201620289750.X, CN 201620289750, CN 205657026 U, CN 205657026U, CN-U-205657026, CN201620289750, CN201620289750.X, CN205657026 U, CN205657026U
【發明人】張應波, 代朝旭, 雷鴻健
【申請人】浙江正泰電器股份有限公司