用于恶劣环境的高功率套管制造技术

提供一种用于高功率的套管(100)，其中建立了套管导体(120)的连接部分(121，122)相对于绝缘体(110)的弹性变形能力。由于套管导体(120)的连接部分(121，122)的弹性变形能力，实现了套管导体(120)的连接部分(121，122)和周围的绝缘体(110)的本体端部部分的显著的机械解耦，从而显著降低了造成损坏的可能性，该可能性通常由作用在套管导体(120)的连接部分(121，122)上的径向力引起。以这种方式，即使在相对长的寿命期间，特别是在恶劣的环境条件下，例如在列车应用中这类条件下，也可以实现套管(100)的优异完整性。

High-power bushing for harsh environment

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于恶劣环境的高功率套管
总体来说，本专利技术涉及接触技术，尤其涉及用于在承载相对高功率(例如在几十千瓦到几百千瓦及更高的范围内)的外部电缆和用于进一步处理所提供的电力的壳体内部导体之间提供连接的套管。
技术介绍
在许多
中，电力必须由某些部件提供或提供给某些部件，例如复杂的开关、变压器、电机等，其可能经常至少部分地定位在适当的壳体中。另一方面，在壳体外部，所需的电力可以由连接到相应的电源或电气部件的一个或多个适当尺寸的电缆提供或提供给其，其中电力可以作为AC或DC或两者提供。取决于所考虑的应用，相应的电功率的范围可以从几十千瓦到几百千瓦甚至更高，从而在横截面和绝缘特性方面需要相应的电缆配置。例如，在中等电压到高电压的背景下经常会提供高电功率，范围从几百伏到几万伏，从而导致在外部电缆中输送相对低的电流，而在其他应用中，例如，在诸如电动车辆的移动DC应用中，可以使用相对低的电压，从而对相应电缆的驱动电流能力提出了更高的要求。在任何情况下，对应的外部电缆可能需要关于导体材料、导体横截面、绝缘护套等的适当配置，从而通常导致以下电缆配置：包括一个或多个铜基或铝基芯线，其横截面为几厘米，由适当的绝缘体或覆盖材料围绕，其提供所需的绝缘性能和整个电缆的完整性。由于这些电缆可能经常暴露于相对恶劣的环境中，例如这些电缆可能暴露于外部条件，包括暴露于直射阳光，-50℃至70℃的极端温度等，由此需要使用合适的护套材料，因此除了芯材料之外，这些护套材料也会增加相应电缆的额外重量。另一方面，通常，相应的电力接收部件或电源部件(例如开关、变压器、电机等)通常封装在合适的壳体中，以便提供这些部件或其至少任何接触结构的优异完整性。由于壳体的受保护的内部，对壳体内部导体的任何要求可能明显不那么严格，从而甚至允许在没有外部绝缘材料等的情况下使用这种壳体内部导体。壳体内部导体和外部电缆的一个关键接口代表相应的套管，其应被理解为适当地安装到壳体并且提供用于在外部电缆和壳体之间交换电力的通道的部件。为此，对应的套管通常包括高导电金属导体，通常为铜螺栓的形式，其由绝缘材料围绕，该绝缘材料由适当的材料(例如环氧树脂)形成。已知环氧树脂具有高机械强度和刚度以及优异的绝缘特性。为了提供机械和电气稳定的套管，金属芯和环氧树脂通常通过例如注射模制形成为整体部件，从而获得稳健(robust)且刚性的产品。因此，通过在任何适当的位置提供适当的安装凸缘，套管可以插入设置在壳体中的对应的孔中，并且可以通过安装凸缘固定至其，从而提供在套管的一端附接至套管的外部电缆与在套管的另一端连接至套管的壳体内部导体之间的所得连接的高机械和电气完整性。然而，这些成熟的高功率套管在用于与复杂外部条件相关的应用中时可能遭受增加的故障事件。例如，传统高功率套管的稳健且刚性的配置在暴露于相对极端的温度(例如从大约-40℃到大约70℃，通常会在各种地理位置的各种环境条件下遇到)时可能表现出越来越多的设备故障。例如，许多类型的车辆(例如列车)中的电源可能导致暴露于恶劣条件，例如上述温度，例如直接暴露于阳光下，而在寒冷的冬天，可能发生极低的温度。这种极端温度本身可能代表套管的显著应力，因为通常环氧树脂和通常高导电的铜材料可能具有非常不同的热膨胀系数，这可能导致绝缘环氧树脂中的裂缝或任何其他损坏，特别是当某些机械力可能另外作用于某些套管部件时。例如，可能具有相对较高重量的外部电缆通常连接到套管，使得套管的铜螺栓的端面与外部电缆的相应端面或者与和其连接的触头组件牢固接触，这可能导致施加在套管的铜螺栓上的或多或少明显的弯曲力。然而，如上所述，在极端温度条件下，这些相对较高的弯曲力可能会促使绝缘材料产生损坏，因为热膨胀的差异与作用于铜螺栓并因此作用于环氧树脂的额外机械力相结合最终可能导致外部护套的破裂，从而通常也导致整个高功率连接的故障。类似地，在中等高温下，环氧树脂的机械性能也可能经受劣化，从而也增加了导致严重的设备故障的可能性。上述情况甚至可能在下述环境中变得更糟，其中作用在套管的某些部件上的相应的力可能及时地和空间地变化，例如，当存在外部或内部引起的振动时。这种振动的来源可以是，例如，在移动应用中沿着相应的铁路轨道的运动，其中相邻轨道之间的接头会或多或少地以规则的方式引起显著的振动，这取决于相应的电动车辆的整体速度和关节的距离。然而，在街道车辆中可能遇到类似的振动，其具有降低的规则性，其中相应道路的速度和表面状况可以显著地确定作用在对应的套管部件上的振动的最终“频谱”。此外，在列车应用或类似的用例中，可能必须使用复杂的接触器或开关装置，其中在对应的切换过程期间加速和移动中等高的质量，从而通常涉及直接撞击对应的接触部件并且引入相应的机械震动或振动到套管部件中。虽然这种引起的机械负载的罕见事件可能不一定显著影响套管以及各种部件的电气和绝缘状态，但是，事实证明，在许多应用中通常需要的延长寿命，例如10至15年，传统的稳健和刚性配置，例如基于整体模制的环氧树脂和铜螺栓部件获得的可能导致显著的可靠性问题，从而使得传统配置对于在复杂环境条件下使用的高功率套管而言并不理想。因此，本专利技术的一个目的是提供一种套管，特别是高功率套管，其对复杂的环境条件的响应显著较小，特别是在机械力，特别是在机械力(特别是震动和振动)和/或延长寿命内的极端温度方面。
技术实现思路
上面提到的目的通过套管来解决，例如，套管可以用于将电缆与壳体内部连接。套管包括长形的绝缘体，其包括第一本体端部部分、第二本体端部部分、以及连接第一本体端部部分和第二本体端部部分的本体中心部分。套管还包括长形的套管导体，其在绝缘体内轴向延伸并机械地耦接到绝缘体。套管导体(在下文中也称为“螺栓”)包括第一连接部分，其具有位于第一本体端部部分处的第一端面。套管导体还包括第二连接部分，其具有位于第二本体端部部分处的第二端面。最后，套管导体包括中心部分，该中心部分电气地且机械地连接第一连接部分和第二连接部分。第一连接部分可相对于第一本体部分弹性变形，和/或第二连接部分可相对于第二本体端部部分弹性变形。除其他方面外，创造性的套管包括至少一个连接部分，例如第一连接部分、第二连接部分或两者，其在一状态下可相对于其相应的或对应的本体端部部分沿着至少一个径向方向弹性变形，在该状态下，当套管提供电连接时，第一端部部分的第一端面和/或第二本体端部部分的第二端面连接到配对导体的端子部分，例如壳体-外部电缆或电缆接触区域和/或壳体-内部接触区域。结果，套管导体的第一连接部分和/或第二连接部分可以弹性地移位并因此相对于周围的绝缘体的部分变形。也就是说，在响应作用在套管导体的相应连接部分上的机械力时，绝缘体的相应部分可以保持基本上不受相应机械力的影响，并因此保持套管导体的相关部分的相应弹性变形，因此，即使考虑到相应的机械力可能作用在套管上的相对长的时间间隔，也可以避免或至少显著降低绝缘体损坏的风险。因此，根据本专利技术的原理，已经认识到可以通过使用以下理念获得套管(例如高功率套管)的可靠性的显著提高：套管导体的一部分与绝缘体的一部分的机械解耦，通过适当的弹性变形使套管导体能够响应机械力(例如静态和/或动态负载)，而不会或仅对周围的绝缘体的部分产生影响。例如，如上所述，即使在极端本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种套管(100)，包括长形的绝缘体(110)，其包括第一本体端部部分(111)、第二本体端部部分(112)和本体中心部分(113)，所述本体中心部分连接所述第一本体端部部分(111)和第二本体端部部分(112)，长形的套管导体(120)，其在所述绝缘体(110)内同轴地延伸并机械地耦接到所述绝缘体(110)，所述套管导体(120)包括：第一连接部分(121)，其具有位于所述第一本体端部部分(111)处的第一端面(121F)，第二连接部分(122)，其具有位于所述第二本体端部部分(112)处的第二端面(122F)，以及中心部分(123)，其电气地且机械地连接所述第一连接部分(121)和第二连接部分(122)，其中所述第一连接部分(121)可相对于所述第一本体端部部分(111)沿着至少一个径向方向弹性变形，和/或所述第二连接部分(122)可相对于所述第二本体端部部分(112)沿着所述至少一个径向方向弹性变形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.31 EP 17153982.81.一种套管(100)，包括长形的绝缘体(110)，其包括第一本体端部部分(111)、第二本体端部部分(112)和本体中心部分(113)，所述本体中心部分连接所述第一本体端部部分(111)和第二本体端部部分(112)，长形的套管导体(120)，其在所述绝缘体(110)内同轴地延伸并机械地耦接到所述绝缘体(110)，所述套管导体(120)包括：第一连接部分(121)，其具有位于所述第一本体端部部分(111)处的第一端面(121F)，第二连接部分(122)，其具有位于所述第二本体端部部分(112)处的第二端面(122F)，以及中心部分(123)，其电气地且机械地连接所述第一连接部分(121)和第二连接部分(122)，其中所述第一连接部分(121)可相对于所述第一本体端部部分(111)沿着至少一个径向方向弹性变形，和/或所述第二连接部分(122)可相对于所述第二本体端部部分(112)沿着所述至少一个径向方向弹性变形。2.如权利要求1所述的套管，其中间隙(160)设置在所述第一连接部分(121)和所述第一本体端部部分(111)之间，和/或在所述第二连接部分(122)和所述第二本体端部部分(112)之间。3.如权利要求2所述的套管，其中所述间隙(160)至少部分地填充有弹性填充材料和/或可压缩材料。4.如权利要求2和3中任一项所述的套管，其中所述间隙(160)的宽度在高至5.0mm的范围内，和/或高至所述套管导体(120)的第一连接部分和/或第二连接部分(121，122)的长度的5...

【专利技术属性】
技术研发人员：T西蒙森，T弗里德里克，M霍夫曼，L莫蒂默，
申请(专利权)人：泰科电子瑞侃有限责任公司，泰科电子英国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE