一种母线导体连接面压紧均流方法与流程

本发明涉及电连接件及母线导体连接，具体为一种母线导体连接面压紧均流方法。

背景技术：

1、母线连接结构广泛用于低压开关柜、母线槽、变流器直流汇流单元、储能并联系统以及大功率测试平台，其作用是在有限的壳体空间将两个相邻的母排可靠地搭接起来，使额定电流、冲击电流和短时故障电流经过连接面传递。已有工程中所采用的母排一般为矩形铜排或铝排，连接处一般由表面清理、搭接定位、螺栓穿接、垫圈压紧和力矩复核等步骤完成装配。对于某些大电流设备而言，连接面微小的接触阻抗会被载流时间、散热边界和环境温湿度放大到温升差异上，因此这类结构一般考虑接触面积、螺栓预紧力、导体截面、绝缘间距、温升裕量等参数，防止接触电阻升高造成局部发热现象；兼顾柜体空间，提高装配效率，便利检修。

2、中国专利文献cn101964456a公开了一种母线连接结构，该文献将其应用于低压成套开关设备技术领域。同时说明公知母线的连接，通常都是在母线上打孔、用螺栓和弹簧垫圈压紧；为了满足温升和短路电流的要求，往往会增加螺栓数量或者更大一些的螺栓规格进行压紧。该文献提出的方案包括二组二根平行母线、母线连接件和紧固件。母线连接件是空心圆柱形导电体，两端有突出的肩部并形成肩端面、肩侧面和肩根端面。分别将二组母线之间插入两个平行的母线（母线连接件），利用母线连接件将两组母线分别压在母线连接件两端的肩根端面上，即形成电接触面，使用弹簧垫圈来给予接触压力。当特大短路电流通过时，平行母线之间产生向内的压力，这个力将母线压到母线连接件肩侧面上去，从而使得接触面变大且降低了接触电阻，可以减少连接处熔焊的风险。该文献还表示电动补偿力与峰值电流的平方成正比，与母线长度成正比，与母线距离成反比。

3、上述现有技术虽然可以改善短路大电流下的压接和抗熔焊能力，但基本思想仍是依靠螺栓、垫圈、母线连接件肩部、短路电动力增加或补偿接触压力。高频交变脉冲大电流、母线槽空间受限、连接面长期经历热循环和振动等问题时，母线搭接面并不会一直按照理想均匀面接触传流，由于趋肤效应和邻近效应，交变电流在导体边缘及相邻导体靠近侧更易形成电流密度集中，且搭接面微凸峰、氧化膜、装配残余应力和螺栓预紧衰减使真实导电斑点呈离散分布，若局部边缘区域先发热则氧化膜增厚、微动磨屑和热膨胀又进一步改变了接触状态，两者互为促进作用，形成了接触阻抗上升与局部温升互动的后果链条，对于紧凑型母线槽或大功率脉冲设备而言，该问题可能表现为连接面局部温升异常、接触电阻漂移、维护周期缩短，严重还会增加电弧、熔焊或绝缘热老化风险。特别是当设备不便频繁停机复紧时，单纯采用初始装配力矩难以及时反映出连接面内部微观接触变化。

4、因此，尚需解决在受限安装空间和高频脉冲载流情况下，如何保持母线导体连接面低阻稳定贴合的技术问题。

技术实现思路

1、（一）解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种母线导体连接面压紧均流方法，将中心紧固载荷转换为边缘法向压强大于中心法向压强的静态反高斯机械应力场；再在其背侧封闭盲腔内设置复合相变矩阵，利用交变脉冲电流产生的瞬态交变寄生磁场触发形状记忆合金微柱局部法向增压；同时通过空间隔离基底吸收微柱相变伴生的横向体积增量；并借助非对称微沟槽网络引导相变导电介质进入中心浅储槽。在受限安装空间内维持连接面低阻贴合，降低热循环和高频脉冲工况下的接触不稳定风险，便于装配复核和后续拆检维护；解决了背景技术中记载的技术问题。

3、（二）技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

5、一种母线导体连接面压紧均流方法，由母线接头压紧组件在母线搭接面上执行，包括：在母线搭接面外侧配置具有中心受载脊、过渡臂和边缘触压台的非等厚马鞍形空间梯度转换构件，使施加于中心受载脊的单一法向紧固载荷经过渡臂传至边缘触压台，并在母线搭接面形成边缘法向压强大于中心法向压强的静态反高斯机械应力场；

6、在空间梯度转换构件背侧封闭盲腔内配置与边缘触压台对应的复合相变矩阵，复合相变矩阵包括铁氧体磁损耗颗粒和形状记忆合金微柱阵列，并在交变脉冲电流跃迁产生的瞬态交变寄生磁场作用下输出局部法向增压；

7、在封闭盲腔内配置包裹复合相变矩阵的空间隔离基底，空间隔离基底包括内凹多面体胞元，并吸收复合相变矩阵相变伴生的横向体积增量，以限制该横向体积增量向静态反高斯机械应力场反向传导。

8、进一步的，非等厚马鞍形空间梯度转换构件包括沿紧固件轴线布置的中心受载脊、从中心受载脊向两侧连续延伸的过渡臂以及位于过渡臂外端的边缘触压台；

9、过渡臂的厚度从中心受载脊向边缘触压台递减，边缘触压台的下表面形成连续带状压接面，中心受载脊承受的单一法向紧固载荷经过渡臂传递至边缘触压台。

10、进一步的，复合相变矩阵包括沿边缘触压台长度方向排列的两列形状记忆合金微柱阵列；

11、每个形状记忆合金微柱的下端嵌入封闭盲腔内的定位孔，每个形状记忆合金微柱的上端朝向绝缘耐热薄片，形状记忆合金微柱内分散有铁氧体磁损耗颗粒，形状记忆合金微柱外周设置导电桥联层。

12、进一步的，空间隔离基底包括分别环绕复合相变矩阵中各形状记忆合金微柱的环形包裹体；

13、环形包裹体内形成内凹多面体胞元，相邻内凹多面体胞元之间设置连通窄桥，环形包裹体背向母线搭接面的一侧设置绝缘限位肩，绝缘限位肩与封闭盲腔的侧壁保持间隔。

14、进一步的，非等厚马鞍形空间梯度转换构件由第一弹片和第二弹片镜像叠置形成；

15、第一弹片的中心受载脊与第二弹片的中心受载脊上下重合，第一弹片的边缘触压台与第二弹片的边缘触压台沿母线搭接面宽度方向错位布置，第一弹片和第二弹片共同形成覆盖母线搭接面边缘区域的连续压接带。

16、进一步的，形状记忆合金微柱包括镍钛铌合金柱芯和包覆于镍钛铌合金柱芯外周的多孔金属壳层；铁氧体磁损耗颗粒嵌设于多孔金属壳层内，导电桥联层填充在相邻铁氧体磁损耗颗粒之间，并与多孔金属壳层连接成连续磁热转换外层。

17、进一步的，在母线搭接面上设置非对称微沟槽网络，非对称微沟槽网络包括靠近边缘触压台的边缘蓄脂槽、从边缘蓄脂槽斜向延伸的斜向喉道以及位于中心法向压强区域的中心浅储槽；在边缘蓄脂槽内预置相变导电介质，相变导电介质经热软化状态沿斜向喉道进入中心浅储槽。

18、进一步的，封闭盲腔的开口由绝缘封合薄片封闭，绝缘封合薄片与形状记忆合金微柱阵列的上端相对；封闭盲腔内设置非金属定位栅，非金属定位栅具有与两列形状记忆合金微柱阵列一一对应的定位孔，在拆检状态下绝缘封合薄片与封闭盲腔分离后暴露非金属定位栅以及两列形状记忆合金微柱阵列。

19、进一步的，绝缘限位肩沿封闭盲腔的背侧边界连续布置，内凹多面体胞元处于未致密化状态时绝缘限位肩与封闭盲腔的侧壁保持间隔；

20、内凹多面体胞元处于致密化状态时绝缘限位肩与封闭盲腔的侧壁抵接，并形成位于封闭盲腔背侧的环形止挡痕。

21、进一步的，非对称微沟槽网络在冷却固封后形成连续固封导电介质带；

22、连续固封导电介质带从边缘蓄脂槽延伸，经斜向喉道进入中心浅储槽，并在拆解后的母线搭接面上呈现由边缘区域指向中心区域的细线状填充路径。

23、（三）有益效果

24、本发明提供了一种母线导体连接面压紧均流方法，具备以下有益效果：

25、采用非等厚马鞍形空间梯度转换构件，将中心紧固载荷转化为边缘法向压强大于中心法向压强的静态反高斯机械应力场，使母线搭接面在装配阶段就能够形成与高频电流边缘拥挤相匹配的低阻接触分布，减少单纯依赖均匀压紧时边缘微接触点过早发热、氧化和松动。通过复合相变矩阵截获交变脉冲电流跃迁产生的瞬态交变寄生磁场，并由铁氧体磁损耗颗粒和形状记忆合金微柱阵列形成局部法向增压，保证边缘存在高阻隐患区域可以有效地在热量传导之前原位破膜作用，减小氧化膜和微动磨屑对接触电阻不断放大的影响。

26、利用空间隔离基底包裹复合相变矩阵，并通过内凹多面体胞元吸收微柱相变伴生的横向体积增量，使局部相变增压不反向顶升空间梯度转换构件保持步骤一形成边缘强压和中心稳压关系，避免以微观修复动作破坏宏观压紧均流基础。采用非对称微沟槽网络和相变导电介质将边缘高压区与中心低压区之间的压差作为定向填缝的动力，使相变导电介质沿着边缘蓄脂槽、斜向喉道进入中心浅储槽补偿中心位置可能出现的微脱空缝隙，提高连接面在热循环和振动条件下的接触连续性。

27、将静态反高斯机械应力场、复合相变矩阵、空间隔离基底和相变导电介质依次衔接，形成压紧、破膜、隔离、填缝和复位的闭环，使母线导体连接面在受限安装空间内兼顾初始低阻贴合、脉冲冲击响应和后续接触稳定性，减少频繁停机复紧和人工巡检维护。