CN111917080B

CN111917080B - 包括电导体和壳体的装置

Info

Publication number: CN111917080B
Application number: CN202010376573.XA
Authority: CN
Inventors: A.阿纳欧; S.威贝尔; L.利纳雷斯; P.莱普雷特雷; J-M.卡兰特
Original assignee: Schneider Electric Industries SAS
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 2019-05-07
Filing date: 2020-05-07
Publication date: 2025-03-21
Anticipated expiration: 2040-05-07
Also published as: CN111917080A; ES2986155T3; FR3095921A1; US20200358278A1; EP3736926B1; FR3095921B1; EP3736926A1; US11482846B2

Abstract

一种装置包括壳体、至少一个电导体(20)和至少一个支撑件(25)，电导体(20)配置成承载电流，壳体限定容纳电导体(20)的室，支撑件(25)配置成将电导体(20)附接到壳体，壳体特别地由金属制成。支撑件(25)由陶瓷制成，支撑件(25)与电导体(20)以及壳体接触。

Description

包括电导体和壳体的装置

技术领域

本发明涉及一种包括壳体和至少一个电导体的装置。

背景技术

许多装置包括容纳在限定室的壳体中的一个或多个电导体，这些一个或多个电导体将容纳在室中的电构件彼此连接。这些电构件例如是输出电线、断路器、连接到外部电网的电连接器或者开关构件或计算机模块。

在许多情况下，导体和/或电构件附接到壳体的侧壁，其然后将它们保持就位而无需额外的框架。例如，将电外壳中的输出线连接到输入线(其从外部电网接收电流)的电导体附接到壳体的内面。

当然，这些电构件的操作以及通过一个或多个导体的电流的流动产生热量，其可能达到数十度或更高。然而，如果加热得太高，则导体和各种电构件的制造材料就有被损坏的风险。例如，高于约140℃的温度可能会损坏铜导体。

为了防止这种加热，由于电导体的加热取决于电流密度，因此特别已知的是，根据电导体要承载的电流来确定电导体的尺寸。因此，如果导体的截面积足够大，则导体的加热仍受限。相反，用于给定电流强度的导体不能用来承载更大的电流，或者在恒定电流强度下，不能将电导体的截面积减小到给定阈值以下而不会过度加热。这意味着不能将导体重量减小到一定限度以下，因此必须确定壳体的尺寸以承受它们。因此，装置的尺寸涉及许多约束。

发明内容

因此，需要一种包括壳体和至少一个电导体的装置，其在该导体的尺寸上允许更大的自由度。

为此，提出了一种装置，包括壳体、至少一个电导体和至少一个支撑件，电导体配置成承载电流，壳体限定容纳电导体的室，支撑件配置成将电导体附接到壳体，壳体特别由金属制成，支撑件由陶瓷制成，支撑件与电导体以及壳体接触。

根据特定实施例，该装置单独地或以任何技术上可行的组合包括以下一个或多个特征：

-壳体包括在水平平面中限定室的一组侧壁，支撑件配置成将导体悬挂在侧壁上；

-具有以下特性中的至少一个：

-壳体由金属特别是钢制成；

-导体是金属棒；

-陶瓷是氧化铝；

-支撑件包括抵靠着壳体的内面的第一部分和第二部分，第一部分沿第一方向介于电导体和壳体之间，第二部分沿第一方向从第一部分延伸，电导体抵靠着第二部分，第一方向特别是垂直于壳体的内面的方向；

-第二部分具有第一面和与第一面相对的第二面，电导体抵靠着第一面，该装置还包括用于每个支撑件的至少一个第一夹子，其特别由金属制成，该第一夹子配置成抵靠着第二面，以便将电导体压靠在第一面上；

-其上悬挂有导体的侧壁在第一方向上由内面和外面界定，该装置还包括用于每个支撑件的至少一个第二夹子，其配置成抵靠着外面和第一部分，以便将第一部分压靠在内面上，第二夹子特别与第一夹子相同；

-支撑件还包括第三部分，其沿第一方向从第一部分延伸，电导体沿垂直于第一方向的第二方向插入第二部分和第三部分之间；

-该装置包括用于每个电导体的至少两个支撑件；以及

-该装置是配电箱，其包括多条输出电线和一条输入线，该输入线适用于接收来自输入线可以连接到的电网的电流，特别是低压电流，每条输出电线配置为电连接到输出电线能够向其供电的电气设备，每个电导体配置成将一条相应的输出电线电连接到输入线。

附图说明

通过阅读以下描述，本发明的特征和优点将变得显而易见，该描述仅通过非限制性示例的方式并参考附图提供，其中：

图1示意性地示出了根据本发明的装置，包括至少一个电导体和支撑件；

图2是根据本发明的电导体和支撑件的示例的透视图；

图3是通过平面III的图2的电导体和支撑件的截面图；以及

图4是通过平面IV的图2的电导体和支撑件的截面图。

具体实施方式

图1示出了电气装置10。

电气装置10包括壳体15、至少一个电导体20以及用于每个电导体20的至少一个支撑件25。

装置10例如是包括一条输入线30和一组输出电线35的电外壳，为了提高清晰起见，图1中仅示出了其中一条。在这种情况下，输入线30配置为电连接到供电网络，例如低压网络，即对于DC电压在50V(伏特)和1000V之间或对于AC电压在120V和1500V之间的电压下的网络。每条输出电线35用于向相应的电气设备供应从输入线30接收的电流。

每条输出电线35通过至少一个电导体20电连接到输入线30。

例如，输入线30包括多个电输入连接器40，其例如对应于网络的各个相，并且每条输出线包括多个电输出连接器45，每个电输入连接器40通过相应的电导体20电连接到每个输出线35的电输出连接器45。电输入40和输出45连接器以及电导体20然后形成配电板。

作为可选的补充，每条输出电线35和/或输入线30包括至少一个断路器50，其适于中断流过输出电线35或输入线30的电流。

作为变型，装置10是配电外壳、机器控制外壳或用于保护一个或多个电单元的任何其他外壳。

壳体15限定室55。室55容纳每个电导体20。例如，室55容纳每个电导体20、每个电输入40或输出45连接器以及每个断路器50。

壳体15例如由诸如钢的金属制成。特别地，壳体15由钢板制成。

然而，应注意，也可以想到其他材料，例如其他金属或复合材料或塑料。

壳体15包括例如一组平面壁。特别地，壳体15是具有六个壁的平行六面体壳体，例如四个侧壁60和两个端壁65。

当装置10操作时，侧壁60在水平平面中限定室55。当装置10操作时，侧壁60在竖直方向Z上界定室55。

为壳体15限定一组内面70和一组外面75。每个侧壁60特别由相应侧壁60的内面70和外面75限定。

为每个侧壁60定义法线方向N。法线方向N垂直于侧壁60的内面70。

每个侧壁60包括至少一个开口77，其在外面75和内面70之间穿过侧壁60，从而允许将支撑件附接到侧壁60。

每个电导体20例如是金属棒。例如，如图2所示，电导体20是平行六面体棒。在这种情况下，电导体20在主方向D上延伸，主方向D例如平行于竖直方向Z。然而，每个电导体20的定向可以变化。

作为变型，每个电导体20是电缆。

限定了每个电导体20的截面积。截面积是与在截面中的任意点处流过电导体20的电流传播所沿的方向垂直的表面的面积。例如，截面积是垂直于主方向D的表面的面积。

截面积在250mm²(平方毫米)和1000mm²之间。

当电导体20是平行六面体棒时，导体20例如具有在垂直于主方向的第一方向X上限定电导体20的第一侧面80和第二侧面85以及在垂直于主方向D和第一方向X的第二方向Y上限定电导体20的第三侧面90和第四侧面95。第二方向Y例如平行于法线方向N。

在第一方向X上测量的电导体20的厚度例如在5mm(毫米)和10mm之间。

在第二方向Y上测量的电导体20的宽度例如在50mm和100mm之间。特别地，宽度严格小于厚度。

截面积尤其等于宽度和厚度的乘积。

在主方向D上测量的电导体20的长度在15cm(厘米)和200cm之间。

应当注意，电导体20的尺寸可以变化。

每个电导体20由诸如金属特别是铜的导电材料制成。作为变型，可以使用另一种材料。

当装置10是电外壳时，每个电导体20将例如电输入连接器40连接到电输出连接器45。然而，根据一些可以设想的变型，至少一个电导体20电连接到诸如断路器的开关构件、传感器、计算机模块、另一电导体或任何其他类型的电构件。

每个电导体20通过至少一个支撑件25例如通过至少两个支撑件25附接到壳体15。应注意，支撑件25的数量可以变化，特别是根据电导体20的长度。

因此，每个支撑件25配置成将相应的电导体20附接到壳体15，例如与同相同电导体20相关的一个或多个其他支撑件25一起。

电导体20特别地附接到侧壁60，特别地悬挂在侧壁60上。

特别地，“悬挂”是指当装置10操作时，电导体20经由支撑件25通过侧壁60支承载，而侧壁60不位于电导体20下方。特别地，电导体20不由壁65的最底部承载，也不由电导体20搁置在其上的另一构件承载。

支撑件25在图2中详细示出，并且分别在图3和4中以通过平面III-III和IV-IV的截图出现。

支撑件25与电导体20以及与壳体15接触，特别是与电导体20所附接到的侧壁60的内面70接触。因此，支撑件25能够将热通量从导体20传导到壳体15。特别地，没有电绝缘材料介于支撑件25和电导体20之间。

特别地，支撑件25至少部分地介于内面70和之间。

支撑件25由导热率高于或等于10W·m^-1·K^-1(瓦特每米每开尔文)的材料制成，特别是高于或等于30W·m^-1·K^-1，例如等于35W·m^-1·K^-1。

另外，支撑件25由电绝缘材料制成，该电绝缘材料具有例如高于10¹⁰欧姆-米的电阻率。

特别地，支撑件25由陶瓷制成。特别地，“陶瓷”是指无机非金属材料。

氧化铝或铝氧化物Al₂O₃是陶瓷的一个示例。

陶瓷的其他示例是例如氮化铝AlN、氮化硅Si₃N₄和氮化硼BN。

沿主方向D测量的支撑件25的长度在10cm至30cm之间。

根据图2至4所示的示例，支撑件25包括第一部分100、第二部分105和第三部分110。另外，对于每个支撑件25，装置10包括至少一个第一夹子115，特别是两个第一夹子115，以及至少一个第二夹子120。

如下所示，第一部分100、第二部分105和第三部分110形成在垂直于主方向D的平面中具有U形横截面的支撑件25。

第一部分100、第二部分105和第三部分110例如相对于彼此一体地形成。换句话说，支撑件25形成为单件。

第一部分100沿法线方向N介于内面70和电导体20特别是第三侧面90之间。第一部分100沿法线方向N进一步介于内面70与第二部分105和第三部分110中的每一个之间。

第一部分100抵靠着内面70，例如介于内面70和电导体20之间。

在第一方向X上测量的第一部分100的厚度在20mm至100mm之间。

第二部分105沿法线方向N从第一部分100延伸。

第二部分105具有第一面125和第二面130。第一面125和第二面130在第一方向X上限定第二部分105。

对于每个第一夹子115，第二部分105还具有从第一面125穿过第二部分至第二面130的开口，特别是狭槽。

狭槽特别地从支撑件25的一端沿主方向D延伸。

第一面125面向第三部分110。第一面125尤其是平面的。

电导体120抵靠着第一面125。例如，第一侧面80抵靠着第一面125。

特别地，如下面所示，电导体20通过对应于支撑件25的每个第一夹子115压靠在第一面125上。

第三部分110沿法线方向N从第一部分100延伸。

第三部分110具有第三面135和第四面140。第三面135和第四面140在第一方向X上限定第三部分110。

第三部分110还具有至少一个狭槽，其从第三面135穿过第三部分110至第四面140。

第三面135面向第二部分110。

第三面135具有在法线方向N上界定第三面135的内端145和外端150。内端145与第一部分100接触。

外端150具有突起155。突起155沿方向X从第三面135延伸。换句话说，突起155在该方向X上沿第二部分105的方向延伸。

每个第一夹子115由金属例如钢制成。

每个第一夹子115配置成将电导体20压靠在第二部分105上，特别是压靠在第一面125上。

例如，每个第一夹子115具有主要部分160、次要部分165和第三部分170。

主要部分160至少部分地容纳在第二部分105中的狭槽内。

主要部分160进一步抵靠着第一部分100，其特别介于主要部分160和内面70之间。主要部分106例如介于第三侧面90和第一部分100之间。

次要部分165和第三部分170中的每一个从主要部分160沿法线方向N延伸。

电导体20介于次要部分165和第一面125之间。特别地，次要部分165抵靠着第二侧面85。

另外，次要部分165介于突起155和第一部分100之间。例如，次要部分165的一端配置成抵靠着突起155，以防止次要部分165沿法线方向N移动，这会使次要部分165与第一部分100隔开。

根据一可设想的实施例，第二部分165呈弯曲形状，其在第二部分165的端部处远离第二侧面85移动。例如，该端部165抵靠着第三部分110，特别是抵靠着突起155。

第二部分105介于第三部分170和电导体20之间。特别地，第三部分170抵靠着第三面130。

主要160、次要165和第三170部分配合以将电导体20压靠在第二部分105上，例如通过制成第一夹子115的材料的弹性。

主要160、次要165和第三170部分例如相对于彼此一体地形成。

每个第二夹子120配置为将支撑件20附接至壳体15，特别是相应的侧壁60。特别地，每个第二夹子120配置为抵靠着外面75以及第一部分100，从而将支撑件25压靠在内面70上。

每个第二夹子120例如在结构上与第一夹子115相同。

第二夹子120的主要部分在下文中称为中间部分175。

中间部分175至少部分地容纳在开口77内。特别地，中间部分175抵靠着界定开口77的表之一，特别是开口77的下面，使得中间部分175将支撑件25和电导体20的至少一部分重量转移到侧壁60上。

第二夹子120的次要部分在下文中称为外部分180。外部分180抵靠着外面75。

第二夹子120的第三部分在下文中称为内部分185。内部分185抵靠着第一部分100，特别是在第一部分100中制成的开口的面。

外部分180、中间部分175和内部分185配合以将第一部分100压靠在内面70上，例如通过第二夹子120的弹性。

应当注意，尽管上面已经针对其中支撑件与第一夹子115配合以将导体20附接到壳体的情况描述了支撑件20，但也可以设想其中不存在第一夹子115的实施例。例如，将导体20压配合在第二部分105和第三部分110之间，然后通过由部分105和110施加在导体20上的力将导体20保持就位。作为变型，导体20具有突起115装配在其中的凹槽，突起的一个面例如抵靠着突起155，从而电导体20的重量由支撑件25承载。

根据另一变型，例如如果第一部分100容纳在壳体15中的腔或开口内，则不使用第二夹子120。

还应该注意的是，除了由陶瓷制成的支撑件20之外，还存在由另一种材料制成的支撑件的实施例也是可以设想的。

另外，还可以设想其中支撑件25的形状不同于图2至4所示的形状的实施例。

由陶瓷制成的支撑件25允许导体20与壳体15电绝缘同时允许导体20与壳体15之间的热传递。因此，增强了导体20的冷却。对于相同的载流强度，可以减小导体20的截面积；这意味着制造导体20所需的材料更少且因此减小了导体20的重量。结果，壳体15可以更薄且导体20的成本更低。

对于导体20的相同截面积，可以增加流过导体20的电流的强度。

氧化铝由于其良好的导热性和其电绝缘特性而特别适合用作支撑件25。

金属棒是易于承载大电流的电导体20的示例。

当导体被悬挂在壳体15的侧壁60上时，能够减小导体的截面积是特别有用的。

导体20抵靠着的具有第一部分100和第二部分105的支撑件25允许导体20有效地保持就位以及其与支撑件25之间良好的热接触，特别是通过抵靠着第二部分105。因此，提高了电导体20的冷却。

在这种配置中，一个或多个第一夹子115允许导体20以直接的方式附接到支撑件25。另外，当一个或多个第一夹子115由金属制成时，一个或多个第一夹子115还在电导体20和支撑件25之间的热传递中且因此在电导体20的冷却中起作用。

类似地，第二夹子120的使用允许支撑件25以直接的方式附接到侧壁60，进一步增强了支撑件25(且因此导体20)与壳体15之间的热传递，这有助于冷却电导体20。当第二夹子120与第一夹子115相同时，装置10的组装得以简化。

第三部分110允许保护导体20免受冲击。此外，当第三部分110与导体20或者一个或多个第一夹子115接触时，第三部分110允许将第一夹子115且因此电导体20更好地保持就位，同时允许增强热传递。

Claims

1.一种电气装置(10)，包括壳体(15)、至少一个电导体(20)和至少一个支撑件(25)，电导体(20)配置成承载电流，壳体(15)限定容纳电导体(20)的室(55)，支撑件(25)配置成将电导体(20)附接到壳体(15)，壳体(15)特别地由金属制成，

该装置(10)的特征在于，所述支撑件(25)由陶瓷制成，支撑件(25)与电导体(20)以及壳体(15)接触，

其中，所述支撑件(25)包括抵靠着壳体(15)的内面(70)的第一部分(100)和第二部分(105)，第一部分(100)沿第一方向(Y)介于电导体(20)和壳体(15)之间，第二部分(105)沿第一方向(Y)从第一部分(100)延伸，电导体(20)抵靠着第二部分(105)，第一方向(Y)特别是垂直于壳体(15)的内面(70)的方向，

其中，所述第二部分(105)具有第一面(125)和在垂直于第一方向(Y)的第二方向(X)上与第一面(125)相对的第二面(130)，所述电导体(20)抵靠着第一面(125)，该装置(10)还包括用于每个支撑件(25)的至少一个第一夹子(115)，该第一夹子(115)配置成抵靠着第二面(130)，以便将电导体(20)压靠在第一面(125)上。

2.根据权利要求1所述的电气装置，其中，所述壳体(15)包括在水平平面中限定室(55)的一组侧壁(60)，所述支撑件(25)配置成将导体(20)悬挂在侧壁(60)上。

3.根据权利要求1所述的电气装置，其中，具有以下特性中的至少一个：

-所述壳体(15)由金属制成；

-所述导体(20)是金属棒。

4.根据权利要求3所述的电气装置，其中，所述壳体(15)由钢制成。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电气装置，其中，所述陶瓷是氧化铝。

6.根据权利要求1所述的电气装置，其中，至少一个第一夹子(115)由金属制成。

7.根据权利要求2所述的电气装置，其中，其上悬挂有所述导体(20)的侧壁(60)在第一方向(Y)上由所述内面(70)和外面(75)界定，该装置(10)还包括用于每个支撑件(25)的至少一个第二夹子(120)，其配置成抵靠着外面(75)和第一部分(100)，以便将第一部分(100)压靠在内面(70)上。

8.根据权利要求7所述的电气装置，其中，第二夹子(120)与第一夹子(115)相同。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的电气装置，其中，所述支撑件(25)还包括第三部分(110)，其沿第一方向(Y)从第一部分(100)延伸，所述电导体(20)沿垂直于第一方向(Y)的第二方向(X)插入第二部分(105)和第三部分(110)之间。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的电气装置，包括用于每个电导体(20)的至少两个支撑件(25)。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的电气装置，所述装置(10)是配电箱，其包括多条输出电线(35)和一条输入线(30)，该输入线(30)适用于接收来自输入线(30)所连接到的电网的电流，特别是低压电流，每条输出电线(35)配置为电连接到输出电线(35)能够向其供电的电气设备，每个电导体(20)配置成将一条相应的输出电线(35)电连接到输入线(30)。