最優(yōu)成形的母線連接器的制造方法
【專利摘要】本文提出了電力連接器（14）和開關(guān)裝置組件（12）。電力連接器（114）被公開以用于將斷路器（10）電聯(lián)接到導(dǎo)電匯流條。該連接器包括用于電連接到斷路器的叉形頭部（116），以及電連接到匯流條的底部（118）。軛部（120）延伸在底部和叉形頭部之間并將底部連接到叉形頭部。軛部具有橫向橫截面（136），該橫向橫截面（136）具有大于寬度（W1）的長度（L1）。橫向橫截面的長度和/或?qū)挾仍谠摍M向橫截面的相應(yīng)的端部之間變化（L1’、W1’）。
【專利說明】最優(yōu)成形的母線連接器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開一般涉及電力分配裝置和系統(tǒng)，且更特別地涉及用于將斷路器連接到電力匯流條的母線連接器(bus connector)。
[0002]背景
[0003]斷路器最普遍地用于保護電子設(shè)備免于過載和短路事件。承載數(shù)千安培的電流的大型斷路器常常安裝到也被稱為“開關(guān)板”的金屬封閉的開關(guān)裝置組件中。開關(guān)裝置具有被稱為匯流條(或“匯流排”)的大量的電導(dǎo)體，該匯流條(或“匯流排”)將來自例如公共電力站的電源的電流穿過斷路器輸送到被斷路器保護的負載。稱重可為數(shù)百磅的這些大型斷路器通常被吊裝到開關(guān)裝置中并通過將斷路器安裝到抽出式托架(drawout cradle)中來裝架。人工控制機構(gòu)或遠程操作機構(gòu)插入到托架中以轉(zhuǎn)動曲柄，該曲柄將斷路器裝架到開關(guān)裝置中并完成由斷路器保護的電路。
[0004]在這些大型斷路器的面向開關(guān)裝置柜的內(nèi)后部的背部上是例如匯流條的連接構(gòu)件，該連接構(gòu)件帶有像在火車軌道上的導(dǎo)軌一樣突出的樞軸部(也稱為“集群支架(clustersupport)”)。將多個“集群”安裝到這些樞軸部上，該“集群”是具有板狀指部的相對層疊部的電連接器。這些指部跨在樞軸部上并允許集群將它們的位置調(diào)整到接合匯流條連接器，例如固定的刺終端(“多個刺”)或可轉(zhuǎn)動接頭安裝件(TJM)連接器，其在盲裝架連接(blindrack-1n connection)期間放置在開關(guān)裝置柜的內(nèi)部。這些指部由彈簧元件偏置以停留在樞軸部上使得集群“卡合”到樞軸部上。重要的是這些集群保持固定在樞軸部上，由于當斷路器被裝架到開關(guān)裝置中時或在開關(guān)裝置的操作期間，如果該集群變松或脫落，可發(fā)生從電相位到地面的交叉相位連接或短路。
[0005]開關(guān)裝置組件通常包括放置抽出式斷路器托架的柜以用于接收和支撐斷路器。抽出式托架簡化了斷路器的安裝并簡化了從現(xiàn)場維修連接件拆卸斷路器，允許易于安裝、移除及維修。斷路器后成型件(backmold)在柜的遠端處，該后成型件經(jīng)常由例如酚醛樹脂的剛性熱固性材料制成并且用作安裝接口。例如，后成型件附接到斷路器托架并提供安裝表面以用于電流互感器、計量互感器及電力連接器(power connector)(例如，多個刺或多個TJM)0電力連接器通常設(shè)計成接合斷路器集群、現(xiàn)場維修連接件及電流互感器及計量互感器。
[0006]當代TJM電力連接器是具有矩形底部的實心金屬結(jié)構(gòu)，矩形底部通過中間軛部(yoke)附接到兩插腳叉狀頭部，該電力連接器的所有由熱擠壓金屬加工工藝整體地形成。將連接器的底部連接到頭部的軛部具有實心方形橫截面且操作以將來自匯流條的電流輸送到一個或多個斷路器集群。目前的TJM連接器沒有被設(shè)計成在操作時提供最優(yōu)的電流密度分布(例如，每橫截面的單位面積上的電流)。目前的TJM連接器的設(shè)計對于減輕由相鄰的電流承載結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的鄰近效應(yīng)也是失敗的。此外，現(xiàn)存的TJM連接器沒有被設(shè)計成減少集膚效應(yīng)或最大化熱對流冷卻。
[0007]概述
[0008]通過基于多物理的分析工具的使用，本公開的方面涉及電力連接器設(shè)計，該設(shè)計考慮到鄰近效應(yīng)、集膚效應(yīng)、電流密度分布及熱對流理論。與改進的金屬鑄造工藝相結(jié)合的這種分析方式允許就生熱(例如，通過焦耳加熱)、熱耗散(例如通過傳導(dǎo)、對流及輻射)、機械能、材料及重量而言更優(yōu)化的連接件幾何形狀的實現(xiàn)。在一些實施方式中，在此公開的各種設(shè)計可適用于可轉(zhuǎn)動接頭安裝件(JTM)連接器。
[0009]本公開的實施方式的優(yōu)點包括制造每個母線連接器所需的減少量的材料，而沒有減少電流承載量或母線連接器的結(jié)構(gòu)整體性。在材料上的顯著的減少以及增加的對流傳熱及減少的鄰近效應(yīng)和集膚效應(yīng)通過優(yōu)化軛部的橫截面幾何形狀及在一些實施方式中通過從軛部的中心移除材料來實現(xiàn)。獲得了這些優(yōu)點同時保持了連接器的結(jié)構(gòu)整體性，包括承受在產(chǎn)品安裝及高電流電中斷期間出現(xiàn)的力所需要的強度。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一些方面，提出了電力連接器以用于將斷路器連接到導(dǎo)電匯流條。電力連接器包括被配置成電連接到斷路器的叉形頭部及被配置成電連接到匯流條的底部。軛部延伸在底部和叉形頭部之間并將底部電連接到叉形頭部。軛部具有帶有大于寬度的長度的橫向橫截面。該長度或?qū)挾?，或兩者均在橫向橫截面的相應(yīng)的端部(respective end)之間變化。
[0011]根據(jù)本公開的其他方面，提出了電力連接器以用于將斷路器電聯(lián)接到開關(guān)裝置組件的導(dǎo)電電力匯流條。在非限制性的例子中，電力連接器可為TJM連接器類型。該電力連接器包括具有兩個或更多個插腳的叉形頭部，插腳中的每一個被配置成將從斷路器突出的一個或多個斷路器集群接收在其上且電連接到該一個或多個斷路器集群。電力連接器也包括被配置成安裝到開關(guān)裝置組件并且電連接到匯流條的底部。軛部延伸在底部和叉形頭部之間并與底部和叉形頭部整體地形成。軛部具有伸長的幾何形狀的橫向橫截面-即，其長度大于其寬度。由于橫截面大體上垂直于電力連接器的中心定位的長軸(major axis),所以橫截面是橫向的。該長度和寬度從中心朝著橫向橫截面的相應(yīng)的端部減小。
[0012]根據(jù)本公開的另外的方面，開關(guān)裝置組件作用為用于將斷路器電聯(lián)接到導(dǎo)電電力匯流條。開關(guān)裝置組件包括殼體、后成型件及電連接器。殼體被設(shè)計成將斷路器接收在其中。后成型件可操作地附接在殼體的遠端處。電連接器包括具有叉形頭部、底部和軛部的金屬單體。叉形頭部電連接到斷路器。底部安裝到后成型件并且電連接到匯流條。延伸在底部和叉形頭部之間的軛部具有帶有長度和寬度的橫向橫截面。橫向橫截面大體上垂直于電連接器的長軸。橫截面的長度和寬度在橫向橫截面的相應(yīng)的端部之間變化。
[0013]前文的概述不意在表示本公開的每種實施方式或每個方面。更確切地，前文的概述僅僅提供了本文中包括的新穎性特征和方面中的一些的例證。當結(jié)合附圖和所附權(quán)利要求考慮時，從以下用于實現(xiàn)本發(fā)明的實施方式的和最好形式的詳細描述，以上特征和優(yōu)點及本公開的其他特征和優(yōu)點將是容易明顯的。
[0014]附圖簡述
[0015]圖1是根據(jù)本公開的方面的將代表性的斷路器組件電聯(lián)接到代表性的開關(guān)裝置組件的透視圖圖示。
[0016]圖2A是根據(jù)本公開的方面的示例性十字形電力連接器的透視圖圖示。
[0017]圖2B是圖2A的示例性電力連接器的可選擇的透視圖圖示。
[0018]圖2C是圖2A的示例性電力連接器的平面視圖圖示。
[0019]圖2D是圖2A的示例性電力連接器的端部視圖圖示，其沿圖2C中的線A-A以部分橫截面截取。
[0020]圖3A是根據(jù)本公開的方面的另一種示例性十字形電力連接器的透視圖圖示。
[0021]圖3B是圖3A的示例性電力連接器的可選擇的透視圖圖示。
[0022]圖4A是根據(jù)本公開的方面的又另一種示例性十字形電力連接器的透視圖圖示。
[0023]圖4B是圖4A的示例性電力連接器的可選擇的透視圖圖示。
[0024]圖5A是根據(jù)本公開的方面的示例性六角形電力連接器的透視圖圖示。
[0025]圖5B是圖5A的示例性電力連接器的可選擇的透視圖圖示。
[0026]圖5C是圖5A的示例性電力連接器的平面視圖圖示。
[0027]圖是圖5A的示例性電力連接器的端部視圖圖示，其沿圖5C中的線B-B以部分橫截面截取。
[0028]圖6A是根據(jù)本公開的方面的另一種示例性六角形電力連接器的透視圖圖示。
[0029]圖6B是圖6A的示例性電力連接器的可選擇的透視圖圖示。
[0030]圖7A是根據(jù)本公開的方面的示例性的通氣的菱形電力連接器的透視圖圖示。
[0031]圖7B是圖7A的示例性電力連接器的可選擇的透視圖圖示。
[0032]圖7C是圖7A的示例性電力連接器的平面視圖圖示。
[0033]圖7D是圖7A的示例性電力連接器的端部視圖圖示，其沿圖7C中的線C-C以部分橫截面截取。
[0034]圖8A是根據(jù)本公開的方面的另一種示例性的通氣的菱形電力連接器的透視圖圖
/Jn ο
[0035]圖8B是圖8A的示例性電力連接器的可選擇的透視圖圖示。
[0036]盡管本公開易于各種修改及可選擇的形式，具體的實施方式通過在附圖中的例子已經(jīng)被示出并將在此更詳細地描述。然而應(yīng)理解，本公開不意在限于所公開的具體形式。更確切地，本公開覆蓋屬于在如由所附權(quán)利要求界定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等效物及可選擇方案。
[0037]詳細描述
[0038]現(xiàn)在參考附圖，其中相同的參考數(shù)字表示遍及多個視圖的相同部件，圖1是示意性地以10圖示的代表性斷路器組件的透視圖圖示。斷路器組件10可為“抽出型”的斷路器。在一些非限制性的例子中，合適的斷路器組件10可基于例如在Thomas J.Krom等人的美國專利號5，036, 427或Bernard C.Rickmann的美國專利號4，531，174中公開的示例性的抽出型斷路器。就這一點而言，斷路器組件10可常規(guī)地安裝以用于移動到一般以在圖1中的12表示的代表性開關(guān)裝置組件中和從該開關(guān)裝置組件出來，用于連接到導(dǎo)電電力匯流條。用于將抽出型斷路器裝架到開關(guān)裝置單元的代表性的裝架裝置例如在David L.Swindler等人的美國專利號5，477，017中被公開。開關(guān)裝置組件12可包括常規(guī)柜(這里也被稱為“外殼”或“殼體”)，該常規(guī)柜一般在附圖中由剛性后成型件(以30示意性地圖示)及可轉(zhuǎn)動接頭聯(lián)接件(以32示意性地圖示)來表示，可轉(zhuǎn)動接頭聯(lián)接件可電連接到電力匯流條(在提供的視圖中不可見)。關(guān)于開關(guān)裝置組件的另外的信息可在Jacob B.Spiegel等人的美國專利號6，242，702中找到。盡管所圖示的實施方式顯示為開關(guān)板設(shè)備，應(yīng)理解，本公開的方面可以以包括而不限于電機控制器及其他負載控制器的其他類型的電氣設(shè)備來實現(xiàn)。
[0039]在圖示的實施方式中，斷路器組件10通過一個或多個導(dǎo)電電力連接器14電聯(lián)接到開關(guān)裝置組件12，該導(dǎo)電電力連接器14可為可轉(zhuǎn)動接頭安裝件(TJM)連接器類型，如下面更詳細地解釋的。雖然在圖1中僅示出了一個電力連接器14，應(yīng)容易地理解，開關(guān)裝置組件12將通常包括多個相似地定向的電力連接器14。當合適地連接時，斷路器10可操作以將電力從例如標準公共電源的主電源分配到負載。斷路器組件10包括例如具有向后面向的壁19的殼體18。三個大體上相同的集群支架20A-20C固定到斷路器殼體18的向后面向的壁19。一對側(cè)向隔開的、鏟形樞軸部22A-22F與圖1中示例的每個集群支架20A-20C整體地形成。樞軸部22A-22F是一般正交地從斷路器殼體18的向后面向的壁19突出的豎直地伸長的導(dǎo)軌。應(yīng)理解，附圖不一定按比例且僅僅用于描述性的目的被提供；因此，這里出現(xiàn)的單個和相關(guān)的尺寸和定向不被認為是限制性的。所以，斷路器10可包括具有相似于或不同于在附圖中示出結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的多于或少于三個的集群支架20A-20C。
[0040]在圖1中，斷路器10通過自鎖定的“集群型”斷路器連接器24A-24C的一個或多個柱16A-16F(圖1中是兩個)電聯(lián)接到每個電力連接器14。每個柱16A-16F包括豎直地一個堆積在另一個頂部上的三個大體上相同的斷路器集群24A-24C(S卩，在圖示的實施方式中合計18個斷路器連接器)。每個斷路器集群24A-24C具有在圖1中一般表示為26的第一(“斷路器側(cè)”)端部部分、一般表示為28的相對第二(“母線側(cè)”)端部部分。第一端部部分26被設(shè)計成附接到(例如，放在且跨在)集群支架20A-20C的鏟形樞軸部22A-22F中的一個。對比而言，第二端部部分28被設(shè)計成與電力連接器14中的一個進行電匹配(例如，過盈配合并夾到臂15上)。每個斷路器集群24A-24C包括罩36A-36C及指部集群34A-34C。指部集群34A-34C —般包括一對導(dǎo)電性的、伸長的板(也被稱為“指部”)的相對層疊部。罩36A-36C一般充當功能性的套筒或護板，一般圍繞對應(yīng)的集群34A-34C的外部周邊連續(xù)地延伸以因此可操作地將指部保持在它們的層疊部中。雖然示出了與六個斷路器集群24A-24C接口，但是電力連接器14可被配置成與少于或多于六個斷路器集群24A-24C相匹配，其中每一個在設(shè)計上可相似或不同于在附圖中示出的斷路器集群。例如，電力連接器14可被配置成與于2011年I月25日提交的由Timothy R.Faber等人的共同擁有的、同時待審的美國專利申請?zhí)枮?3/013，275中存在的一個或多個斷路器集群的設(shè)計相匹配。
[0041]圖2A-2D圖示了根據(jù)本公開的方面的一般以114表示的示例性電力連接器。根據(jù)該圖示的實施方式，電力連接器114包括三個主要的部分:叉形頭部116、底部118及軛部120。一般來說，軛部120延伸在底部118和叉形頭部116之間并將底部118電連接到叉形頭部116。在圖示的實施方式中，例如，軛部120起始于底部118的表面并從該表面突出，底部118的該表面與接觸后成型件30的表面相對；軛部120終止于叉形頭部116的腹板126并連接到該腹板126。頭部116、底部118及軛部120可整體地形成為單件整塊結(jié)構(gòu)。與常規(guī)慣例相比較，在本公開的一些方面中優(yōu)選地是電力連接器114通過鑄造或模制來形成。在這種情況下，這里公開的電力連接器可呈現(xiàn)另外的特征和復(fù)雜的3維設(shè)計，另外，其通過用于制造現(xiàn)有技術(shù)的電力連接器的常規(guī)擠壓工藝來制造將是不現(xiàn)實的或甚至是不可能的。在一些實施方式中，所期望的是電力連接器114由例如銅或鋁的高導(dǎo)電性材料來制造。
[0042]一般來說，叉形頭部116被配置成將電力連接器114電連接到例如圖1中的斷路器組件10的電子部件。例如，在圖2A-2C中圖示的叉形頭部116包括大體上平的、鈍端的通過中間腹板126連接的兩個插腳(也被稱為“叉齒(tine)”或“臂”)122及124?；ミB的插腳122、124及腹板126共同地界定了大體上對稱的U形平面輪廓，如在圖2C中最好地可見的。第一插腳和第二插腳122、124分別具有第一厚度和第二厚度Tl、T2，而腹板126具有第三厚度T3。根據(jù)本公開的一些方面，腹板126及兩個插腳122、124具有大體上一致的厚度，即第一厚度、第二厚度和第三厚度T1-T3大約彼此相等。
[0043]每個插腳122、124可被設(shè)計成將一個或多個斷路器集群接收在其上并從而可操作地連接到該一個或多個斷路器集群，斷路器集群例如圖1中的集群型斷路器連接器24A-24C。通過非限制性的例子，當斷路器組件10例如由抽出式裝架裝到開關(guān)裝置組件12中時，一個或多個斷路器集群24A-24C的指部34A-34C按壓在對應(yīng)的插腳122、124上并跨在對應(yīng)的插腳122、124上。以這種方式，過盈配合產(chǎn)生在集群24A-24C和電力連接器114的叉形頭部116之間。這允許電流通過斷路器集群24A-24C在斷路器10和電力連接器114之間經(jīng)過。應(yīng)認識到，一般頭部116或具體的每個插腳122、124的大小和形狀可變化，例如，取決于電力連接器114的有意圖的應(yīng)用。
[0044]一般來說，底部118被配置成將電力連接器114安裝到安裝表面例如圖1中的開關(guān)裝置組件12的互補部分，并且可操作地將電力連接器114聯(lián)接到電路，其可經(jīng)由圖1中的可轉(zhuǎn)動接頭聯(lián)接件32到匯流條。在圖示的實施方式中，例如，底部118是大體上對稱的并分層的，其中帶輪廓的平臺128大體正交地從一般矩形層130突出，如在圖2B中最好地可見的。在一些實施方式中，底部118可被說成具有“裂口底部”配置，該“裂口底部”配置具有楔形的(或不規(guī)則的)凸起平臺128。應(yīng)認識到，底部118的大小和形狀可從附圖中所示的發(fā)生變化而不偏離本公開的范圍和精神。平臺128具有第一安裝表面129，第一安裝表面129大體上平行于層130的第二安裝表面131且從該第二安裝表面131隔開(例如，縱向地偏移)。第一安裝表面129被配置成例如通過第一安裝孔132 (圖2D)可操作地聯(lián)接到匯流條，例如通過圖1中的可轉(zhuǎn)動接頭聯(lián)接件32。相對地，第二安裝表面131被配置成例如通過第二安裝孔134 (圖2D)附接到例如開關(guān)裝置組件12的后成型件30的安裝表面。
[0045]一般來說，軛部120將頭部116電聯(lián)接并機械聯(lián)接到底部118。圖2D示出了軛部120具有一般以136表不的橫向橫截面，該橫向橫截面具有伸長的幾何形狀，即，具有大于寬度Wl的長度LI。通過說明性的且非限制性的方式，橫截面136是橫向的橫截面因為其大體上垂直于電力連接器114的縱向中心線，該縱向中心線由在圖2D中設(shè)置的十字準線(crosshair)的中心來表示。圖2A-2D中的橫向橫截面136具有十字形狀,該十字形狀包括兩個側(cè)向地延伸的肋142及144，肋142及144中的每一個大體上垂直地從柱146的相應(yīng)的相對側(cè)部突出?？v向中心線可為電力連接器114的長軸(S卩，該軸具有在對跖點(antipodalpoint)之間的最長的距離)?？蛇x擇的孔洞140縱向地延伸穿過電力連接器114，該孔洞140從底部116，穿過軛部120，并從叉形頭部118出來。不像一些常規(guī)的連接器，電力連接器114的軛部120可具有復(fù)雜的3維幾何形狀。在本公開的一些實施方式中，例如，軛部120的幾何形狀配置在笛卡爾坐標系的所有三個平面上改變。
[0046]與現(xiàn)有設(shè)計相比，在圖2A-2D中的軛部120的橫向橫截面136的長度LI沿其寬度Wl不是恒定的，并且橫向橫截面136的寬度Wl沿其長度LI不是恒定的。例如，以LI’表示的長度比其箭頭終點到達在圖2D中的該尺寸的相應(yīng)端部的LI短。同樣地，例如，以W1’表示的寬度比以其箭頭終點到達在圖2D中的該尺寸的相應(yīng)端部的Wl表示的寬度Wl短。根據(jù)圖示的實施方式，當你從圖2D中的縱向定向的中心線Cl朝著橫向橫截面136的每個相應(yīng)的橫向端部(或側(cè)部)移動時，長度LI減小到例如LI’。類似地，當你從圖2D中的橫向定向的中心線C2朝著橫向橫截面136的每個相應(yīng)的縱向端部(或側(cè)部)移動時，橫向橫截面136的寬度Wl減小到例如W1’。從而，如這里圖示的長度LI或?qū)挾萕l或兩者均在橫向橫截面的它們相應(yīng)的端部之間變化。另外，軛部120的橫向橫截面136的外部邊緣(outerperimeter)包括多個圓形倒角138 (在圖示的實施方式中是八個)。
[0047]出現(xiàn)在圖2A-2D中的實施方式的優(yōu)點包括制成每個電力連接器114所需要的減少量的材料，同時保持所需的電流承載量(例如，60Hz下1600A-2000A)及結(jié)構(gòu)整體性(例如，機械負荷和電負荷分別為1500kg和320ka)以用于其進行正常地操作。材料上顯著的減少通過優(yōu)化軛部120的橫截面幾何形狀并通過孔洞140的加入來實現(xiàn)。獲得了這些優(yōu)點同時保持了電力連接器114的結(jié)構(gòu)整體性，包括經(jīng)受在產(chǎn)品安裝及高電流電中斷期間出現(xiàn)的力所需要的穩(wěn)健性。
[0048]通過數(shù)學(xué)模型及分析工具的使用，設(shè)計了這些優(yōu)化的幾何形狀同時考慮到鄰近效應(yīng)、集膚效應(yīng)及熱對流理論。被稱為“集膚效應(yīng)”的現(xiàn)象認為在導(dǎo)體的表面附近的電流密度大于在其核心處的電流密度。也就是說，集膚效應(yīng)是交流電(AC)趨向于在導(dǎo)體內(nèi)分布自身，其中電流密度在導(dǎo)體的表面附近最大，在更大的深度處減小。集膚效應(yīng)導(dǎo)致導(dǎo)體的有效阻力在集膚深度更小的地方以更高頻率增加，從而減小了導(dǎo)體的有效橫截面。此外，在多相位系統(tǒng)中，相鄰的連接器經(jīng)受被稱為“鄰近效應(yīng)”的另一種不希望的現(xiàn)象，其涉及流經(jīng)一個相位的電流如何影響流經(jīng)相鄰相位的電流。在承載交變電流的導(dǎo)體中，如果電流流經(jīng)一個或多個其他附近的導(dǎo)體，例如在相鄰的TJM連接器內(nèi)，在第一導(dǎo)體內(nèi)的電流的分布由于在相鄰的導(dǎo)體中的交變磁場而將被約束到更小的區(qū)域。所導(dǎo)致的電流擁擠被稱為“鄰近效應(yīng)”。當與其常規(guī)的連接器對應(yīng)件相比較時，這里存在的軛部120的設(shè)計顯著地減少了集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)。在一些實施方式中，當電流流經(jīng)其時，軛部120具有電流密度，該電流密度實質(zhì)上比在相比較的常規(guī)設(shè)計中可得到的電流密度更均勻地遍及軛部120的橫向橫截面136而分布。
[0049]接下來轉(zhuǎn)到圖3A和3B，其中相同的參考數(shù)字表示來自其他附圖的相同部件，呈現(xiàn)根據(jù)本公開的方面的一般以214表示的另一種示例性電力連接器。與在圖1A-1D中體現(xiàn)的電力連接器114類似，電力連接器214包括三個主要的部分:叉形頭部216、底部218及軛部220。在圖3A和3B中圖示的實施方式中，頭部216、底部218及軛部220在結(jié)構(gòu)上和功能上與圖2A-2D中的頭部116、底部118及軛部120相似。例如軛部220延伸在底部218和叉形頭部216之間并且將底部218電連接并機械連接到叉形頭部216。另外，頭部216被配置成將電力連接器214電連接到例如圖1中的斷路器組件10的電子部件。作為相似性的另一個例子，底部218被配置成將電力連接器214安裝到安裝表面例如圖1中的開關(guān)裝置組件12的互補部分，并且可操作地將電力連接器214聯(lián)接到電路，該電路可為電力匯流條的方式。在又另一個例子中，軛部220具有帶有伸長的十字形形狀的橫向橫截面，該伸長的十字形形狀包括兩個相互垂直的重疊的矩形部分。軛部220可相似于軛部120被優(yōu)化以增加熱耗散，減少集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)及連接器材料，同時保持所需的電流承載量和結(jié)構(gòu)整體性。因此，為了有效并簡明，將不再詳細地描述這些部件。在圖3A及3B的電力連接器214和出現(xiàn)在圖2A-2D中的電力連接器114之間的主要的不同是連接器214的總體尺寸和總重量。特別地，電力連接器214具有比電力連接器114的高度Hl更大的高度H2。因此，電力連接器214也具有更大的電負載承載力和機械負載承載力。[0050]參考圖4A和4B，其中相同的參考數(shù)字表示來自其他附圖的相同部件，呈現(xiàn)根據(jù)本公開的方面的一般以314表示的另一種示例性電力連接器。與上面討論的電力連接器114和214類似，電力連接器314包括三個主要的部分:叉形頭部316、底部318及軛部320。在圖4A和4B中圖示的實施方式中，頭部316、底部318及軛部320在結(jié)構(gòu)上和功能上與圖2A-2D中的頭部116、底部118及軛部120相似。通過非限制性的例子，軛部320延伸在底部318和叉形頭部316之間并將底部318電連接并機械連接到叉形頭部316。另外，頭部316被配置成將電力連接器314電連接到例如圖1中的斷路器組件10的電子部件。作為相似性的另一個例子，底部318被配置成將電力連接器314安裝到安裝表面，例如圖1中的開關(guān)裝置組件12的互補部分，并且可操作地將電力連接器314聯(lián)接到電路，該電路可以為電力匯流條的方式。在又另一個例子中，軛部320具有帶有伸長的十字形形狀的橫向橫截面。軛部320可相似于軛部120被優(yōu)化以增加熱耗散，減少集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)及連接器材料，同時保持所需的電流承載量和結(jié)構(gòu)整體性。因此，為了簡潔并簡明，將不再詳細地描述這些部件。
[0051]在圖4A及4B的電力連接器314和電力連接器114及214之間的一個不同是連接器214的總體尺寸和總重量。特別地，電力連接器214具有比電力連接器114的高度Hl及電力連接器214的高度H2高的高度H3。在一些實施方式中，高度Hl是大約2英寸(5.1cm),高度H2是大約3英寸(7.6cm),而高度H3是5英寸(12.7cm)。因此，電力連接器314也具有比電力連接器114及214大的電負載承載力和機械負載承載力。另外,軛部320的十字形橫向橫截面包括四個側(cè)向地延伸的肋，該肋中的兩個(在圖4A中以342和344表示)在提供的視圖中是可見的。第一對肋342、344大體上垂直地從柱346的第一側(cè)部突出，而第二對(不可見)大體上垂直地從柱346的第二側(cè)部突出，該第二側(cè)部在第一側(cè)部的相反處。另外，電力連接器314包括從第二圓形孔洞348豎直地隔開的第一圓形孔洞340，該兩個圓形孔洞340、348縱向地延伸穿過電力連接器314，從底部316，穿過軛部320，并從叉形頭部318出來。
[0052]圖5A-5D圖不了根據(jù)本公開的方面的一般以414表不的不同的不例性電力連接器。類似于電力連接器114、214和314，電力連接器414包括三個主要的部分:叉形頭部416、底部418及軛部420。在圖示的實施方式中，軛部420起始于底部418的表面并從該表面突出，底部418的該表面與接觸后成型件30的表面相對；軛部420終止于叉形頭部416的腹板并連接到該腹板。出現(xiàn)在圖5A-5D中的實施方式的頭部416及底部418在結(jié)構(gòu)上和功能上與圖2A-2D中的頭部116及底部118相似。因此，除了另外明確地指出之外，電力連接器414可包括以上或以下討論的特征和選項中的任一個。因此，下面僅更詳細地揭露可能的關(guān)鍵區(qū)別點。
[0053]圖不出了軛部420具有一般以436表不的橫向橫截面，該橫向橫截面帶有伸長的六角形形狀，該伸長的六角形形狀包括六個大體上平的側(cè)部。橫向橫截面436大體上垂直于電力連接器414的縱向中心線，該縱向中心線由在圖中設(shè)置的十字準線的中心來表示。可選擇的橢圓形孔洞440縱向地延伸穿過電力連接器414，從底部418，穿過軛部420，并從叉形頭部416出來。不像一些常規(guī)的連接器，電力連接器414的軛部420可具有復(fù)雜的3維幾何形狀。在本公開的一些實施方式中，例如，軛部420的幾何形狀配置在笛卡爾坐標系的所有三個平面上改變。[0054]與現(xiàn)有設(shè)計相比，在圖5A-?中的軛部420的橫向橫截面436的長度L2沿其寬度W2不是恒定的，并且橫向橫截面436的寬度W2沿其長度L2不是恒定的。根據(jù)圖示的實施方式，當你從圖中的縱向地定向的中心線C3朝著橫向橫截面436的每個相應(yīng)的橫向端部(或側(cè)部)移動時，長度L2減小到例如L2’。相似地，當你從圖中的橫向地定向的中心線C4朝著橫向橫截面436的每個縱向端部(或側(cè)部)移動時，橫向橫截面436的寬度W2減小到例如W2’。從而，如這里圖示的長度L2或?qū)挾萕2或兩者均在橫向橫截面的它們相應(yīng)的端部之間變化。
[0055]如在圖中出現(xiàn)的橫截面圖示中可見，橫向橫截面436的外部邊緣具有多個側(cè)部442-445，當你從每條中心線C3、C4朝著橫向橫截面436的相應(yīng)的端部移動時，該側(cè)部442-445中的每一個逐漸變小。另外，軛部420的橫向橫截面436的外部邊緣包括多個圓形倒角438 (在圖示的實施方式中是六個)。類似于在其他附圖中出現(xiàn)的實施方式，圖5A-5D的軛部420被優(yōu)化以增加熱耗散，減少集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)及連接器材料，同時保持所需的電流承載量和結(jié)構(gòu)整體性。
[0056]參考圖6A和6B，其中相同的參考數(shù)字表示來自其他附圖的相同部件，呈現(xiàn)根據(jù)本公開的方面的一般以514表示的另一種示例性電力連接器。相似于上面討論的各種電力連接器實施方式，電力連接器514包括三個主要的部分:叉形頭部516、底部518及軛部520。在圖6A和6B圖示的實施方式中，頭部516、底部518及軛部520在結(jié)構(gòu)上和功能上相似于圖5A-5D中的頭部416、底部418及軛部420。通過非限制性的例子，軛部520延伸在底部518和頭部516之間并將底部518電連接并機械連接到頭部516。另外，叉形頭部516被配置成將電力連接器514電連接到例如圖1中的斷路器組件10的電子部件。作為相似性的另一個例子，底部518被配置成將電力連接器514安裝到安裝表面例如圖1中的開關(guān)裝置組件12的互補部分，并且可操作地將電力連接器514聯(lián)接到電路，該電路可為電力匯流條的方式。在又另一個例子中，軛部520具有帶有伸長的六角形形狀的橫向橫截面，該伸長的六角形形狀包括六個大體上平的側(cè)部。軛部520可相似于軛部420被配置并另外被優(yōu)化以增加熱耗散，減少集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)及連接器材料，同時保持所需的電流承載量和結(jié)構(gòu)整體性。因此，為了簡潔并簡明，將不再詳細地描述這些部件。
[0057]在圖6A及6B中的電力連接器514和電力連接器414之間的主要的不同是連接器514的總體尺寸和總重量。特別地，電力連接器514具有比電力連接器414的高度H4高的高度H5。在一些實施方式中，高度H4是大約2英寸(5.1cm)，而高度H5是大約3英寸(7.6cm)。因此，電力連接器514也具有比電力連接器414大的電負載承載力和機械負載承載力。
[0058]然后轉(zhuǎn)到圖7A-7D，呈現(xiàn)根據(jù)本公開的另外的方面的一般以614表示的另外的示例性電力連接器。相似于前面提到的電力連接器114、214、314、414及514，電力連接器614包括三個主要的部分:叉形頭部616、底部618及軛部620。在圖示的實施方式中，軛部620起始于底部618的表面并從該表面突出，底部618的該表面是與接觸后成型件30的表面相對的表面；軛部620終止于叉形頭部616的腹板并連接到該腹板。出現(xiàn)在圖7A-7D中的實施方式的頭部616及底部618在結(jié)構(gòu)上和功能上相似于圖2A-2D中的頭部116及底部118。因此，除了另外明確地指出之外，電力連接器614可包括以上或以下討論的特征和選項中的任一個。因此，在下文僅詳細地描述關(guān)鍵區(qū)別點。[0059]在圖7D中示出的電力連接器614的軛部620具有一般以636表示的橫向橫截面，該橫向橫截面具有菱形(這里也被稱為“通氣的菱形”)形狀。橫向橫截面636大體上垂直于電力連接器614的縱向中心線，該縱向中心線由在圖6D中設(shè)置的十字準線的中心來表示。與以上和以下討論的實施方式相比，伸長的橫向橫截面636的長軸(即，該軸具有在對跖點之間的最長的距離)大體上平行于底部618的長軸。另一個區(qū)別點是軛部618的伸長的橫向橫截面包括三個不同的橫截面區(qū)域642-644。這些不同的橫向橫截面區(qū)域642-644產(chǎn)生，至少部分地因為軛部620界定了一個或多個通氣槽，且在一些實施方式中是至少兩個通氣槽646及648，這些通氣槽中的每一個橫向地延伸穿過軛部620。在非限制性的例子中，在圖7D中示出的第一橫截面區(qū)域和第三橫截面區(qū)域642及644具有共同的三角形形狀，且每個定位在具有六角形形狀的第二橫截面區(qū)域643的對應(yīng)的相對側(cè)上。這些通氣槽646、648提供超過本文公開的其他實施方式的增加的對流熱耗散，而不危及結(jié)構(gòu)整體性。
[0060]與現(xiàn)有設(shè)計相比，在圖7A-7D中的軛部620的橫向橫截面636的長度L3沿其寬度W3不是恒定的，并且橫向橫截面636的寬度W3沿其長度L3不是恒定的。根據(jù)圖示的實施方式，當你從圖7D中的縱向定向的中心線C5朝著橫向橫截面636的每個橫向端部(或側(cè)部)移動時，長度L3減小到例如L3’。相似地，當你從圖7D中的橫向定向的中心線C6朝著橫向橫截面636的每個縱向端部(或側(cè)部)移動時，橫向橫截面636的寬度W3減小到例如W3’。從而，如這里圖示的長度L3或?qū)挾萕3或兩者均在橫向橫截面的它們相應(yīng)的端部之間變化。
[0061]可選擇的橢圓形孔洞640縱向地延伸穿過電力連接器614，從底部618，穿過軛部620并從叉形頭部616出來。不像一些常規(guī)的連接器，電力連接器614的軛部620可具有復(fù)雜的3維幾何形狀。在本公開的一些實施方式中，例如，軛部620的幾何形狀配置在笛卡爾坐標系的所有三個平面上改變。類似于在其他附圖中出現(xiàn)的實施方式，圖7A-7D中的軛部620被優(yōu)化以增加熱耗散，減少集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)及連接器材料，同時保持所需的電流承載量和結(jié)構(gòu)整體性。
[0062]參考圖8A和SB，其中相同的參考數(shù)字表示來自其他附圖的相同部件，呈現(xiàn)根據(jù)本公開的方面的一般以714表示的另一種示例性電力連接器。相似于上面討論的各種電力連接器實施方式，電力連接器714包括三個主要的部分:叉形頭部716、底部718及軛部720。在圖8A和8B中圖示的實施方式中，頭部716、底部718及軛部720在結(jié)構(gòu)上和功能上相似于圖7A-7D中的頭部616、底部618及軛部620。通過非限制性的例子，軛部720延伸在底部718和頭部716之間并且將底部718電連接并機械連接到頭部716。另外，叉形頭部716被配置成將電力連接器714電連接到例如圖1中的斷路器組件10的電子部件。作為相似性的另一個例子，底部718被配置成將電力連接器714安裝到安裝表面例如圖1中的開關(guān)裝置組件12的互補部分，并且可操作地將電力連接器714聯(lián)接到電路，該電路可以為電力匯流條的方式。在又另一個例子中，軛部720具有伸長的橫向橫截面,該橫向橫截面具有菱形或“通氣的菱形”形狀，其包括四個大體上平的邊緣側(cè)部及一對大體上平行的通氣槽(僅其中的一個在附圖中部分地可見并在圖SB中以746表示)。軛部720可相似于軛部620被配置并另外被優(yōu)化以增加熱耗散，減少集膚效應(yīng)、鄰近效應(yīng)及連接器材料，同時保持所需的電流承載量和結(jié)構(gòu)整體性。因此，為了簡潔并簡明，將不再詳細地描述這些部件。
[0063]在圖8A及SB中的電力連接器714和電力連接器614之間的主要的不同是電力連接器714的總體尺寸和總重量。特別地，電力連接器714具有比電力連接器614的高度H6高的高度H7。在一些實施方式中，高度H7是大約2英寸(5.1cm),而高度H6是大約3英寸(7.6cm)。因此，電力連接器714也具有比電力連接器614大的電負載承載力和機械負載承載力。
[0064]盡管本公開的具體方面、實施方式及應(yīng)用已經(jīng)被圖示并描述，但是應(yīng)理解本公開不限于本文公開的精確構(gòu)造及組成，并且其各種修改、變換及變化可從前面的描述變得明顯而不偏離如在所附權(quán)利要求中所界定的本發(fā)明的精神和范圍。最后，以上討論的所有專利和非專利文獻通過引用并入本文。
【權(quán)利要求】
1.一種用于將斷路器連接到導(dǎo)電匯流條的電力連接器，所述連接器包括: 叉形頭部，其被配置成電連接到所述斷路器； 底部，其被配置成電連接到所述匯流條；以及 軛部，其延伸在所述底部和所述叉形頭部之間并將所述底部電連接到所述叉形頭部，所述軛部具有橫向橫截面，所述橫向橫截面具有大于寬度的長度，所述長度或所述寬度、或所述長度和所述寬度兩者在所述橫向橫截面的相應(yīng)的端部之間變化。
2.如權(quán)利要求1所述的電力連接器，其中所述長度和所述寬度均在所述橫向橫截面的相應(yīng)的端部之間變化。
3.如權(quán)利要求1所述的電力連接器，其中所述長度和所述寬度均從所述橫向橫截面的中心朝著相應(yīng)的端部減小。
4.如權(quán)利要求1所述的電力連接器，其中所述軛部的所述橫向橫截面的外部邊緣包括多個倒角。
5.如權(quán)利要求1所述的電力連接器，其中所述橫向橫截面具有帶有多個側(cè)部的外部邊緣，所述外部邊緣的所述側(cè)部中的每一個朝著所述橫向橫截面的相應(yīng)的端部逐漸變小。
6.如權(quán)利要求1所述的電力連接器，其中所述底部、所述軛部及所述叉形頭部共同地界定了延伸穿過其的孔洞。
7.如權(quán)利要求1所述的電力連接器，其中所述橫向橫截面具有十字形形狀。
8.如權(quán)利要求1所述的電力連接器，其中所述橫向橫截面具有六角形形狀。
9.如權(quán)利要求1所述的電力連接器，其中所述橫向橫截面具有菱形形狀。
10.如權(quán)利要求1所述的電力連接器，其中所述橫向橫截面包括多個不同的橫截面區(qū)域。
11.如權(quán)利要求1所述的電力連接器，其中所述軛部界定了橫向地延伸穿過其的一個或多個通氣槽。
12.如權(quán)利要求1所述的電力連接器，其中所述叉形頭部包括兩個或更多個插腳，所述插腳中的每一個被配置成將從所述斷路器突出的一個或多個斷路器集群接收在其上。
13.如權(quán)利要求1所述的電力連接器，其中所述叉形頭部包括由腹板連接的兩個或更多個插腳，所述腹板和所述兩個或更多個插腳具有大體一致的厚度。
14.如權(quán)利要求1所述的電力連接器，其中所述底部包括大體平行于第二安裝表面并從所述第二安裝表面隔開的第一安裝表面，所述第一安裝表面被配置成附接到可轉(zhuǎn)動接頭聯(lián)接件，所述可轉(zhuǎn)動接頭聯(lián)接件連接到所述匯流條，且所述第二安裝表面被配置成附接到后成型件，所述后成型件連接到開關(guān)裝置組件。
15.如權(quán)利要求1所述的電力連接器，其中所述底部、所述頭部及所述軛部通過模制為金屬單塊結(jié)構(gòu)整體地形成。
16.如權(quán)利要求1所述的電力連接器，其中所述橫向橫截面大體上垂直于所述電力連接器的中心定位的長軸。
17.如權(quán)利要求1所述的電力連接器，其中所述長度和所述寬度共同地界定了所述橫向橫截面的外部邊緣。
18.一種用于將斷路器電聯(lián)接到開關(guān)裝置組件的導(dǎo)電匯流條的電力連接器，所述斷路器具有從其突出的多個斷路器集群，所述電力連接器包括:叉形頭部，所述叉形頭部具有兩個或更多個插腳，所述插腳中的每一個被配置成將所述斷路器集群中的一個或多個接收在其上并電連接到所述斷路器集群中的該一個或多個； 底部，所述底部被配置成安裝到所述開關(guān)裝置組件并且電連接到所述匯流條；以及軛部，所述軛部延伸在所述底部和所述叉形頭部之間并與所述底部和所述叉形頭部整體地形成，所述軛部具有伸長的幾何形狀的橫向橫截面，所述伸長的幾何形狀具有大于寬度的長度，所述橫向橫截面大體上垂直于所述電力連接器的中心定位的長軸，所述長度和所述寬度從所述橫向橫截面的中心朝著相應(yīng)的端部減小。
19.一種用于將斷路器電聯(lián)接到導(dǎo)電電力匯流條的開關(guān)裝置組件，所述斷路器具有從其突出的多個斷路器集群，所述開關(guān)裝置組件包括: 殼體，其被配置成將所述斷路器接收在其中； 后成型件，其可操作地附接在所述殼體的遠端處；以及 電連接器，其包括金屬單體，所述金屬單體具有被配置成電連接到所述斷路器的叉形頭部、被配置成安裝到所述后成型件并且電連接到所述匯流條的底部，以及延伸在所述底部和所述叉形頭部之間的軛部，所述軛部具有帶長度和寬度的橫向橫截面，所述橫向橫截面大體上垂直于所述電連接器的長軸， 所述長度和所述寬度在所述橫向橫截面的相應(yīng)的端部之間變化。
【文檔編號】H01R105/00GK103620873SQ201280028225
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月8日
【發(fā)明者】蒂莫西·R·法伯爾, 本杰明·普利多, 丹尼爾·G·霍林格 申請人:施耐德電氣美國股份有限公司