用于母线系统的装置的制作方法

用于母线系统的装置
1.本技术是国际申请号为pct/ep2017/061668，国际申请日为2017年5月 16日，进入国家阶段申请号为201780030499.2，发明名称为“用于母线系统 的装置”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及一种用于母线系统(busbar system)的装置，该装置可通过防 触碰集成基板模块连接至母线系统。


背景技术：

3.母线系统可包括一个或多个用于给电气装置供电的母线。传统的母线系统 使用具有矩形截面的母线来进行电力传输。例如，这样的母线可以安装于开关 柜内并用于单相或多相电源系统。对于多相电源，母线通常彼此平行，其中开 关装置通过锁定元件或适配器装置放置在平行的母线上。对于传统的母线系统， 需要在母线上没有安装开关装置的点处通过保护罩使载流母线对于用户而言 是接触安全的。对于传统的母线系统，由于不仅必须在母线上安装开关装置， 而且还必须在母线上附接另外的电绝缘的罩元件来保护用户，因此用户面临相 当大的安装工作。
4.在传统的母线系统中，可以在母线系统上安装不同的装置。例如，这样的 装置包括保护开关装置、电机保护断路器等。它们通常使用所谓的适配器部件 来安装，该适配器部件作为完全独立的元件被放置在母线上。适配器部件一方 面用于夹紧在母线上，另一方面用作不同装置的安装模块。一方的母线与另一 方相应的装置之间的电连接通过借助于连接线将接触部件连接至相应的电气 装置来实现。这里的缺点是适配器或适配器部件必须作为另外的部件连接至母 线并且必须设置有连接线或连接触头。装置也必须作为单独的组件安装于适配 器上并与连接线或连接触头电接触。因此，如果装置被更换或移除，则需要从 相应的装置移除引出线，然后重新连接它们。另外，在移除之前必须将装置与 适配器部件拆开，并且在更换之后必须紧固新更换的装置。如果需要，甚至必 须将母线系统的母线断电以安装和/或移除装置。


技术实现要素：

5.因此，本发明的目的是提供一种用于母线系统的装置，该装置一方面允许 简单地安装和移除装置，另一方面为用户提供高度的接触保护。
6.根据本发明，上述目的通过具有权利要求1中限定的特征的用于母线系统 的装置来实现。
7.因此，本发明提供一种用于母线系统的装置，其中该装置的壳体在壳体一 侧包括电连接触头，所述电连接触头被构造成使得它们能穿过母线系统的防触 碰基板模块的馈送孔，并且能插入设置在防触碰基板模块内的母线模块的接触 孔内，以与母线模块产生直接的电连接和机械连接，所述接触孔均匀间隔开并 且设置在馈送孔下面。
8.在根据本发明的装置的可能实施方式中，装置的壳体上附接有另外的锁定 装置，该另外的锁定装置可以锁定到基板模块的盖板上和/或锁定到防触碰基 板模块的与母线模块平行的锁定腹板中。
9.在根据本发明的装置的另一种可能的实施方式中，所述装置是电气装置、 电子装置或机电装置，其通过电连接的母线模块供电，和/或通过电连接的母 线模块与母线系统的其他装置通信。
10.在根据本发明的装置的另一种可能的实施方式中，在所述装置的壳体上为 电连接触头设置有对应的彼此平行的防触碰肋。
11.在根据本发明的装置的另一种可能的实施方式中，所述装置的壳体设置有 用于正确连接至母线系统的防反极性肋。
12.在根据本发明的装置的另一种可能的实施方式中，所述装置的连接触头是 v形或指形，并且可以穿过基板模块的盖板的槽形的馈送孔，并可以插入下面 的接触孔中。
13.在根据本发明的装置的另一种可能的实施方式中，所述装置的壳体包括一 体形成的腹板，该腹板上附接有安装导轨或顶帽式导轨。
14.在根据本发明的装置的另一种可能的实施方式中，该装置包括用于该装置 的供电的第一电连接触头和用于与母线系统的其他装置通信的第二电连接触 头。
15.在根据本发明的装置的另一种可能的实施方式中，该装置包括集成的收发 器，该收发器被配置为通过电力线通信(plc)、通过插入母线模块的装置的 连接触头或通过无线电接口与母线系统的其他装置交换信息数据。
16.在根据本发明的装置的可能的实施方式中，所述装置是电机控制单元。
17.在根据本发明的装置的另一种可能的实施方式中，所述装置是测量装置。
18.在根据本发明的装置的另一种可能的实施方式中，所述装置是显示装置。
19.在根据本发明的装置的另一种可能的实施方式中，所述装置是电源单元。
20.在根据本发明的装置的另一种可能的实施方式中，所述装置是熔断器座装 置。
21.在根据本发明的装置的另一种可能的实施方式中，所述装置是隔离开关。
22.在根据本发明的装置的另一种可能的实施方式中，所述装置是熔断式隔离 开关。
23.在根据本发明的装置的另一种可能的实施方式中，所述装置是过电压保护 装置。
24.在根据本发明的装置的另一种可能的实施方式中，所述装置是防雷装置。
25.在根据本发明的装置的另一种可能的实施方式中，所述装置是通信装置。
26.在根据本发明的装置的另一种可能的实施方式中，所述装置是剩余电流断 路器。
27.在根据本发明的装置的另一种可能的实施方式中，所述装置是干扰抑制装 置。
附图说明
28.下面，参照附图详细描述根据本发明的用于母线系统的装置的可能的实施 方式。
29.在图中：
30.图1是根据本发明的用于母线系统的装置的示例性实施方式的视图；
31.图2是图1所示的装置的另一个视图；
32.图3是在母线系统中使用的具有内置盖模块的防触碰基板模块的可能的 实施方式的立体图；
33.图4示出了图3所示的防触碰基板模块，其中盖模块被移除；
34.图5a、图5b、图5c、图5d示出了与母线系统一起使用的可能的母线模 块的各种实施方式；
35.图6a、图6b示出了与根据本发明的装置一起使用的电连接触头的各种 实施方式；
36.图7示意性示出了插在基板模块中的根据本发明的装置的剖视图。
具体实施方式
37.图1和图2示出了根据本发明的用于母线系统的装置1的示例性实施方式 的立体图。在图1所示的示例性实施方式中，附图标记2表示电机控制单元， 特别是电机起动器。图1所示的装置1包括壳体2，装置1的电气或机电组件 或元件集成在壳体2中。壳体2在其壳体下侧包括电连接触头3，这些电连接 触头3被构造成使得它们可以穿过母线系统的防触碰基板模块6的盖板5的馈 送孔4，并且可以插入位于馈送孔4下面的、设置在基板模块6内的母线模块 8的均匀间隔开的接触孔7中，以与母线模块8产生直接的电连接和机械连接。 这还在图7中示意性示出。
38.图3、图4示出了基板模块6的示例性实施方式。图3示出了附接有盖板 5的基板模块6，而图4示出了盖板5被移除的基板模块6。从图4中可以看 出，在所示的例子中，在基板模块6内有用于不同电流相l的三个平行设置 的母线8-1、8-2、8-3。这些不同的母线8-i各自具有均匀间隔开的接触孔7。 在图4所示的例子中，接触孔7是在母线8内以预定的阵列均匀间隔开的接触 槽。基板模块6的盖板5包括对应于设置在基板模块6内的三个母线8-1、8-2、 8-3的对应的馈送孔4的排9-1、9-1、9-3，如图7示意性所示，馈送孔4也彼 此均匀地间隔开并且设置在对应的接触孔或接触槽7的上面。
39.图1所示的装置1的壳体2可在其上侧具有一个或多个控制元件9，例如 旋转开关等。如图1所示，对于盖板5内的每一排9-i的馈送孔4以及基板模 块6内的母线8-i的每一排接触孔7，壳体2在其下侧包括至少一个对应的电 触头3-i。对于图3、图4所示的具有和没有盖板5的基板模块6，装置1包括 图1、图2所示的三个平行的电连接触头3-1、3-2、3-3。电连接触头3-1、3-2、 3-3之间的间隔对应于9-1、9-2、9-3排的馈送孔4之间的间隔或馈送孔下面的 设置在基板模块6内的对应母线8-1、8-2、8-3的接触孔7之间的间隔。在可 能的实施方式中，对于每个母线8-i，装置1的壳体2还可包括几个连接触头 3-i。在图1所示的示例性实施方式中，对于三个母线8-1、8-2、8-3中的每一 个，壳体2在其下侧包括两个电连接触头。对于每个母线8-i的装置1的连接 触头3-i的数量可以根据装置1的类型而变化。可以通过基板模块6的电连接 的母线模块8-i给装置1的集成在壳体2中的电气部件、电子部件或机电部件 供电。例如，在基板模块6内设置用于三种电流相l1、l2、l3的三个母线8-1、 8-2、8-3。
40.在一种可能的实施方式中，装置1借助于电连接的母线模块8-1、8-2、8-3 与母线系统中的其他装置通信。在一种可能的实施方式中，装置1包括用于装 置1的电源的第一电连接触头和用于与母线系统的其他装置通信的第二电连 接触头。装置1的优选实施方式包括集成在壳体2中的收发器，该收发器被配 置为通过电力线通信(plc)或通过插入母线模块8-i中的装置1的连接触头 3与母线系统的其他装置交换信息数据。
41.在可能的实施方式的情况下，对于3-i电连接触头，装置1的壳体2设置 有对应的
平行的防触碰肋。在根据图7的示意图中，示出了平行于装置1的电 连接触头3的两个防触碰肋10、11。这些防触碰肋10、11在图1、图2中也 可见。为第一母线8-1设置的电连接触头3-1包括与其平行设置的两个防触碰 肋10-1、11-1。此外，为第二母线8-2设置的电连接触头3-2包括与其平行设 置的两个防触碰肋10-2、11-2。对于第三母线8-3，通过相同的方式，装置1 的第三电连接触头3-3包括与其平行设置的两个防触碰肋10-3、11-3。如图7 所示，馈送孔4位于直接在母线8的对应的接触孔7上方的基板模块6的盖板 5内。馈送孔4之间的间隔正好对应于母线8内的各种接触孔7之间的间隔。 馈送孔4的尺寸和形状还优选正好对应于母线模块8内的接触孔7的尺寸和形 状。优选地，如图3、图4所示，馈送孔4和下面的接触孔7是槽形的。
42.防触碰肋10、11提供引导功能，以确保壳体2有针对性地放置于基板模 块6上。特别是在装置1的壳体2已从基板模块6移除的情况下，防触碰肋 10、11还形成连接触头3的侧向机械保护。如图7所示，侧向的防触碰肋10、 11与中间的电连接触头3之间的间隔优选正好对应于基板模块6的盖板5内 的两个馈送孔4之间的间隔或母线模块8内的两个接触孔7之间的间隔。因此， 该侧的电连接触头3和两个对应的防触碰肋10、11的阵列对应于基板模块6 的盖板5中的馈送孔4的阵列和母线模块8内的接触孔7的阵列。
43.在图7和图1所示的示例性实施方式的情况下，电连接触头3包括彼此平 行的两个防触碰肋10、11。在其他可能的实施方式中，可以在对应的馈送孔4 或接触孔7的阵列中平行地设置另外的防触碰肋10、11，以进一步便于将电 连接触头3插入基板模块6中并增加插入状态的机械稳定性。在图7所示的例 子中，电连接触头3是v形，使得它们可以容易地穿过馈送孔4，然后可以通 过将它们插入下面的母线模块8的接触孔7中而与该母线模块8建立电连接和 机械连接。
44.图6a、图6b示出了用于将电气装置1连接在母线模块8-i的接触孔或接 触槽7中的电连接触头3的各种实施方式。图6a示出了可能的电连接触头3 的六种不同的实施方式3a至3f，电连接触头3的这些实施方式可以通过馈送 孔4、特别是馈送槽插入母线模块8的接触孔或接触槽7中。图6b示出了处 于未插入状态的根据图6a的电连接触头3-i的不同实施方式3a至3f。此外， 图6b示出了连接触头3的另外的实施方式3g。在图6中可以看出，除了电 接触之外，连接触头3优选还被构造成使得它们与对应的母线模块8建立机械 连接。
45.图7示意性示出了根据图6b的具有根据实施方式3g的v形连接触头的 装置1。连接触头3的各种实施方式优选被构造成使得装置1的壳体2可以插 入对应的母线模块8中，然后在必要时可以再次拔出。在替代的实施方式中， 电连接触头3也可以机械地构造成使得它们在插入母线模块8之后锁定到位， 并且壳体2不再能够简单地从母线模块8中拔出。
46.在可能的示例性实施方式中，在装置1的壳体2上附接有另外的锁定装置， 该锁定装置可以锁定到基板模块6的盖板5上和/或锁定到防触碰基板模块6 的平行于母线模块8的锁定腹板中。图6a、图6b所示的连接触头3优选为 实施方式3f、3g所示的v形，或者为实施方式3d所示的指形。连接触头3 可以穿过基板模块6的盖板5的槽形的馈送孔4并插入正下方的接触孔7中。
47.从图1中可以看出，装置1的壳体2包括一体成型的腹板12，安装导轨 或顶帽式导轨13可以附接在该腹板上。在图1所示的示例性实施方式中，顶 帽式导轨13设置在壳体2的腹板12上，这可以安装另外的装置，例如接触器 或类似装置。
48.在图1所示的例子中，对于母线系统的每个母线8-i，设置有一对连接触 头3-i。因此，在图1所示的示例性实施方式中，装置1包括总共六个电连接 触头3，由此对于母线系统的三个母线模块8-i中的一个母线模块各设置两个 电连接触头。在一种可能的实施方式中，该对触头中的一个电触头3用于给装 置1供电，并且相邻的第二电触头3用于与母线系统的其他装置通信。通过这 种方式，图1所示的电机起动器1可以通过为此设置的连接触头3与母线系统 的其他各种装置通信或者交换信息数据。例如，母线系统的各种这样的装置包 括电机控制单元、测量装置、显示单元、电源单元、固定装置、隔离开关、熔 断器式隔离开关、过电压保护装置、防雷装置、通信装置、剩余电流断路器或 干扰抑制装置。
49.在一种可能的实施方式中，图3所示的防触碰基板模块6由盖板5和下部 构成，盖板5和下部二者牢固地相互连接。在一种可能的实施方式中，上部或 盖板5通过夹持连接件夹在下部上。在替代的实施方式中，上部或盖板5被牢 固地拧到下部上。此外，盖板5可以牢固地焊接到下部。在另一种可能的实施 方式中，盖板5被铆接或用胶粘接到防触碰基板模块6的下部。上部或盖板5 以及下部中的每一个由电绝缘材料构成。在优选的实施方式中，盖板5和下部 由阻燃性塑料材料制成。在优选的实施方式中，防触碰基板模块6的上部5 和下部的电绝缘的阻燃性塑料材料包括相对较高的导热率以散热。装置1的壳 体2优选由电绝缘的阻燃性塑料材料构成。
50.电气装置1可以直接安装于基板模块6上，而不需要适配器装置等。装置 或开关装置1各自具有壳体2，在壳体2的下侧优选附接有v形或指形的连接 触头3。这些连接触头3用于与防触碰基板模块6内的导电母线模块8建立电 连接。在可能的实施方式中，装置1的连接触头3是自弹回的。在另一种可能 的实施方式中，装置1的连接触头3是在外部弹簧加载的。
51.在图1所示的实施方式中，基板模块6的前板或盖板5包括三排9-i馈送 孔4。装置1的连接触头3被构造成使得它们可以穿过盖板5的馈送孔4，并 且在穿过之后可以插入被绝缘防触碰基板模块6包围的导电母线模块8的指定 的接触孔阵列的对应设置的接触孔7中。导电母线模块8是具有接触孔7的特 殊的母线模块8，接触孔7也包括指定的接触孔阵列。在图3、图4所示的实 施方式中，馈送孔4和接触孔7是槽形的。可替代地，馈送孔4和接触孔7 可以是圆形、椭圆形、方形或三角形。
52.图5a、图5b、图5c、图5d示出了导电母线模块8的各种实施方式。在 根据图5a至5d的实施方式中，接触孔7是槽形的并且形成接触槽。根据本 发明的装置1的对应的连接触头3插在这些槽中，以建立电连接和机械连接。 对于可能的示例性实施方式，馈送孔4和接触孔7具有指定的4.5mm的间隔， 并且可以优选宽2.2mm。在可能的实施方式中，馈送孔4和接触孔7是接触 槽，并且槽长度大约为15mm。在替代的实施方式中，馈送孔4和接触孔7 的其他尺寸和间隔也是可行的。装置1的连接触头3的尺寸和间隔也可以相应 地变化。
53.在图5a所示的实施方式中，导电母线模块8是扁平的。在图5b、图5c 和图5d所示的实施方式中，母线模块8具有u形或o形截面。
54.在图3、图4所示的实施方式中，防触碰基板模块6包括具有用于容纳安 装装置1的锁闩的轮廓或槽的两排14-1、14-2。这些锁闩可以防止单元1被向 前拉。防触碰肋10、11将装置1在重力方向上固定。另外，图3所示的实施 方式包括另一排轮廓或槽15，连接的装置1的防反极性肋可以接合到这些轮 廓或槽中。防反极性肋位于图1、图2所示的装置1的壳体2
的下侧。防触碰 基板模块6的上部5内的成排的轮廓或槽15防止电气装置1被不正确地或以 错误的取向插入防触碰基板模块6。由于装置1的防反极性肋的防反极性轮廓 和锁定轮廓的各种馈送槽4的特定设置，整个防触碰基板模块6可以配备电气 装置1，而在左侧或右侧不丢失任何安装空间。装置1优选可以在防触碰基板 模块6上在它们之间没有任何间隙地排成一行，使得在防触碰基板模块6的前 部或前侧没有自由空间，即，不丢失任何空间。在一种可能的实施方式中，防 触碰基板模块6提供防止意外接触的ip20保护。编码和防反极性肋的行还可 靠地防止连接装置1的意外扭曲。可以在不使用工具的情况下将装置1与母线 系统连接或断开。开槽的螺丝刀只可用于操作装置1的锁定元件。
55.在一种可能的实施方式中，母线系统的装置1通过电力线通信(plc)借 助于包含在防触碰基板模块6中的母线8彼此通信。装置1各自具有收发器， 以通过相关联的连接触头3交换信息数据。优选地，50khz至500khz和/或 16mhz至30mhz的频率范围用于数据传输。在较低的频率范围内可以实现 高达2.5兆比特/秒的数据速率，而在较高的频率范围内可以实现高达14兆比 特/秒的数据速率。在母线系统的另一种可能的实施方式中，连接到母线系统 的装置1通过单独的无线电接口彼此通信。
56.在根据本发明的装置1的另一种可能的示例性实施方式的情况下，装置1 和其他装置1之间的通信通过各种通信信道来执行，特别是电数据线、电力线 通信和/或借助于无线电接口的无线通信来执行。对于可能的示例性实施方式， 这些无线电接口包括wlan、蓝牙、zigbee或rfid接口。特别地，使用无 线电接口，装置1还可以通过外部发射器和接收器(例如，智能手机)进行通 信，以交换和设置数据和参数。在另一种可能的实施方式中，防触碰基板模块 6包括用于中性导体n或pe导体的附加模块，或者可以延长数据线。在该实 施方式中，装置1包括对应的连接触头，以连接至附加模块的中性导体n和/ 或pe导体。
57.根据本发明的装置1可以以相对较小的力量快速地附接至母线系统。在 不使用任何工具的情况下进行组装。防触碰基板模块6提供防止用户意外接触 的几乎全部保护。此外，如果需要，可以快速且安全地从安装板或防触碰基板 模块6移除图1所示的装置1，而不必将母线模块8-i与电流供应装置或电压 供应装置断开。电气装置1和母线8-i之间的接触电阻非常低，使得产生的功 率损耗也是最小的。母线8-i不仅用于连接装置1的电流供应或电压供应，同 时还用于不同装置1之间的通信。对于优选的实施方式，防触碰基板模块6 被构造在开关柜中，由此多排馈送孔4和对应排的接触孔7在开关柜内水平延 伸。在装置1的未安装状态下，例如防触碰肋10、11用于防止中间连接触头 3弯曲或受到其他机械损伤。在装置1的安装状态下，即，在插入基板模块6 中之后，防触碰肋10、11提供对抗重力的机械保持力。另外，电连接触头3 还与母线模块8建立机械连接。