用于电流的导体，制造导体的方法和导体用于传导具有AC分量的电流的用途与流程

用于电流的导体，制造导体的方法和导体用于传导具有ac分量的电流的用途
技术领域
1.本公开涉及一种用于传导电流(尤其是具有ac分量的电流)的导体。导体可以用于传导纯ac电流或添加有ac分量的dc电流。导体可以是刚性金属导体，并且可以具有大致圆形的横截面。导体可以适用于传导高ac电流。导体可以用在输电或配电系统的不同部件中，例如，套管、电缆终端、气体绝缘开关装置、气体绝缘线路、断路器、开关、隔离开关、或电流棒。


背景技术：

2.用于具有显著的ac分量的电流的已知刚性导体是实心金属棒或空心管的形式。通过导体传输的工作电流受到导体中的欧姆损耗产生的热量的限制，欧姆损耗与导体的电阻成比例。由于趋肤效应，电流的ac分量倾向于仅在导体的被称为趋肤深度的厚度的外层中流动。由于这种限制，全棒导体通常仅应用于有限直径的情况。大直径导体仅制成管状，壁厚与趋肤深度相当。这需要应用直径非常大的导体，对于50-60hz的数十ka的电流，这些导体很可能达到分米大小的直径。这意味着导体总截面中只有很小的一部分被用于传输电流。
3.存在限制包括绝缘电缆芯的柔性导体中的趋肤效应的已知方式。特别地，分段导体是已知的，也称为米利肯导体(milliken conductor)。分段导体的原理在例如，us1,904,162和us 6,313,409 b1中进行了描述。在这种分段导体中，包括薄环形电线的绞合子导体被轧制成三角形饼片形状，并且很多这样的子导体被组装成一条环形导体。
4.文献us2 872 501 a1、de 11 70 486 b1、de 82 35 154 u1、和ep 0 022 269 a1中的每一个都公开了一种导体，该导体包括周期性地转换的导电元件。
5.在包括绞合电线的标准导体中，每条单根电线到导体轴线的距离沿着导体的长度是恒定的。由导体中的电流产生的ac磁通量流过两条电线(一条电线离导体轴线更近，另一条电线离导体轴线更远)之间的表面区域，感应出在两条电线中流动的回路电流，使得靠近轴线的电线的有效电流减少，而远离轴线的电线的有效电流增加。由于这种机制，电流倾向于仅在靠近导体表面的电线中流动，并且在靠近导体轴线的电线中被抵消。因此，发生了趋肤效应。在分段米利肯导体中，每条单根电线沿着导体的长度从靠近轴线的位置延伸到远离轴线的位置。以这种方式，磁通量被抵消，并且回路电流不会在单独的电线之间感应，因此趋肤效应被显著降低。然而，这种解决方案专门用于绞合线导体而不适用于固体金属的刚性导体。


技术实现要素：

6.目的在于提供一种用于传导ac电流的改进导体和用于生产该导体的方法。
7.根据第一方面，用于传导ac电流的导体沿其长度具有至少两个主要分段和连接这些主要分段中的相邻分段的转换接头。导体包括至少两条部分导体，每条导体都穿过主要
分段和转换接头，其中，导体在主要分段和转换接头中彼此电绝缘。每条部分导体在每个主要分段中具有外径。对于圆柱形，外径是部分导体的外半径的两倍。对于不同于圆柱形的形状，外径是该形状的最大外径。例如，对于正方形，外径是正方形的对角线。
8.在第一主要分段中，第一部分导体的外径大于第二部分导体的外径，并且在第二主要分段中，第二部分导体的外径大于第一部分导体的外径。
9.因此，每条部分导体在每个主要分段中具有不同的外径。由此，电流在一个主要分段中的每条导体中更靠近导体中心流动，并且在另一个主要分段中的每条导体中距导体中心较大距离地流动。以这种方式，电流被迫在两条部分导体中流动，特别地，一次更靠近中心，一次更远离中心。因此，可以避免或减少趋肤效应，允许电流在导体的几乎整个横截面上传导。
10.导体可以是环状导体。每条部分导体至少在主要分段中可以具有环状外部形状。特别地，每条导体可以具有柱体的形状。柱体可以是填充的，也可以是空心的。两条导体可以由相同的材料制成。例如，材料可以是铝、铜、或相应的合金。
11.部分导体可以通过沿着主要分段的整个长度的间隙和转换接头而彼此绝缘。例如，这些间隙可以是空气间隙或绝缘插入件。绝缘插入件可以包括例如，硬化树脂。每条部分导体可以在主要分段的每个部分中完全包围导体的纵轴。因此，每条部分导体在主要分段中具有闭合表面。
12.例如，在第一主要分段中，第一导体可以是具有第一外半径的圆柱体的形状，并且第二部分导体可以是具有第二外半径的圆柱体的形状，其中，第一外半径大于第二外半径。在第二主要分段中，第一导体可以是具有第二外半径的圆柱体的形状，并且第二部分导体可以是具有第一外半径的圆柱体的形状。在转换接头中，第一和第二导体的形状(特别是半径)发生变化。对于空心柱体，柱体壁的厚度对于所有导体和所有直径可以是相同的。
13.在进一步的示例中，部分导体在主要分段中可以具有不同于圆柱体的其他形状，例如，具有椭圆形或矩形横截面的柱体。矩形横截面也可以是方形横截面。
14.例如，在主要分段中，第一导体可以是具有第一外径的空心柱体，而第二导体可以是具有第二外径的填充柱体。在第二分段中，第二导体可以是具有第二外径的填充柱体，而第一导体可以是具有第一外径的空心柱体。
15.在每个主要分段中，部分导体可以沿着主要分段的整个长度具有恒定的外径。部分导体的几何形状沿着主要分段的长度是恒定的。
16.导体可以包括不止两个主要分段。例如，当导体恰好包括两条部分导体时，主要分段的数量可以是2的倍数。
17.根据一个实施例，在第一主要分段中，第一导体可以包围第二导体，并且在第二主要分段中，第二导体可以包围第一导体。特别地，相应的导体可以在主要分段中完全包围相应的另一导体。
18.整个导体在两个主要分段中可以具有相同的内部结构。然而，在第一主要分段中，几何部分由与第二主要分段中不同的一条部分导体提供。因此，导体在主要分段之间切换它们的形状。
19.主要分段可以具有相同的长度。因此，部分导体提供了每个半径的相同长度。因此，每个主要分段中的导体之间的磁通量具有相似的绝对值和相反的符号。因此，磁通量在
很大程度上被抵消，从而使有助于产生趋肤效应的感应回路电流最小化。
20.为了使能转换接头中的半径的改变，每条部分导体在其壁上具有一个或多个开口，用于允许另一条部分导体的一个或多个转换部分穿过该条部分导体的壁，从而使得该另一条部分导体可以改变其外径。
21.取决于开口和转换部分的布置，可以在转换接头中实现或多或少均匀的电流分布。例如，开口和转换部分可以采用半圆形，从而允许电流在半圆形截面中流动。例如，为了更均匀地分布电流，开口可以采用两个四分之一圆形。
22.导体可以包括接合接头，其中，第一导体和第二导体在该接合接头中彼此电连接。
23.接合接头可以位于导体的每个端部。因此，电流以单条电流路径的形式进入导体，然后被分成由部分导体提供的两条或更多条电流路径。这些电流路径在另一个端部分段处再次接合为单条电流路径。
24.在另一个实施例中，导体包括第一部分和第二部分，每个部分包括至少两个主要分段和主要分段之间的转换接头。导体包括部分之间的接合接头，其中，在接合接头中，第一导体和第二导体彼此电连接。因此，部分导体的电流路径在接合接头中分开或接合。在每个部分中，部分导体的结构可以如前所述。
25.由此，第一部分和第二部分中的每条部分导体的结构可以被去耦。因此，一个部分中的部分导体中的电流路径独立于另一个部分中的部分导体中的电流路径。例如，第一部分中的主要分段可以具有与第二部分中的主要分段不同的长度。此外，第一部分中的部分导体的形状可以不同于第二部分中的部分导体的形状。
26.在实施例中，导体具有弯曲部。例如，弯曲部可以设置在转换接头或接合接头中。在这种情况下，主要分段中的电流路径是线性的，并且在弯曲部处不受干扰。导体可以在转换接头或接合接头中包括多个弯曲部。
27.在一些实施例中，导体正好具有两条部分导体，而不是不止两条部分导体。这种导体在下文中被称为双芯导体(double conductor)。
28.在其它实施例中，导体具有不止两条部分导体。例如，导体可以包括三条部分导体。特别地，导体可以正好具有三条部分导体，而不是不止三条部分导体。这种导体在下文中被称为三芯导体(triple conductor)。在这种情况下，导体具有第三主要分段和第二与第三主要分段之间的第二转换接头。三条部分导体中的每条都沿着所有的主要分段和转换接头延伸，并且在主要分段和转换接头中彼此电绝缘。前面描述的特性相应地对于三条部分导体是有效的。
29.每条部分导体在每个主要分段中可以具有不同的外径。例如，部分导体可以在三个主要分段中采用三个不同的外半径。每一条部分导体在一个主要分段中采用第一半径，在另一个主要分段中采用第二半径，并且在又一个主要分段中采用第三半径。在任何一个主要分段中，两条部分导体的半径都不相同。
30.例如，在每个主要分段中，每条部分导体可以具有管状形状。在这种情况下，导体具有贯穿所有主要分段的中心开口。中心开口也可以存在于转换接头中。例如，部分导体在每个主要分段中可以具有不同半径的、同心布置的空心柱体的形状。每个空心柱体由一条部分导体提供。在不同的主要分段中，空心柱体在部分导体之间不同地分布。在另一个实施例中，替代地，内柱体可以是填充柱体。
31.通常，导体可以包括两条、三条、或三条以上导体。主要分段的数量至少是导体的数量。特别地，主要分段的数量可以是导体的数量的倍数。相邻的主要分段可以通过转换接头连接。在主要分段的总数量或两个相邻的接合接头之间的主要分段的数量等于导体的数量的情况下，每条部分导体在每个主要分段中具有不同的外径。在前面描述的细节相应地适用于多条导体。
32.根据另一方面，公开了导体用于传导具有ac分量的电流的用途。特别地，导体可以用于输电或配电系统的各个部分，例如，套管、电缆终端、气体绝缘开关装置、气体绝缘线路、断路器、开关、隔离开关、或电流棒。ac电流可以是大电流。例如，ac电流可以是数ka的电流。频率可以是例如，50-60hz的频率。电流也可以是具有ac分量的dc电流。
33.根据另一方面，一种电气设备包括前述导体。该设备可以是高电流设备。特别地，该设备可以是例如，发电机、变压器、或开关装置。
34.根据另一方面，公开了一种制造导体的方法，其中，通过增材制造(am)法或通过铸造法来制造导体的至少一部分。增材制造法可以是3d打印方法。铸造法是一种将液态材料填充到模具中的方法。
35.例如，主要分段和转换接头可以通过相同的增材工艺或铸造工艺来形成。也可以通过增材法或铸造法形成与主要分段分开的转换接头，然后将转换接头连接到主要分段。
36.在铸造法中，插入件可以定位在模具中。插入件可以提供使部分导体彼此绝缘的间隙。因此，插入件是成品导体的一部分。
37.本公开包括若干方面。关于一个方面描述的每个特征在本文中也关于另一方面公开，即使在特定方面的上下文中没有明确提及相应的特征。
附图说明
38.通过以下结合附图对示例性实施例的描述，进一步的特征、改进、和便利变得显而易见。
39.图1在示意性侧视图中显示了具有两条部分导体的导体的实施例。
40.图2在纵向截面图中显示了具有两条部分导体的导体的实施例。
41.图3a至3g是图2的导体在不同位置的横截面图。
42.图4显示了具有两条部分导体的导体的端部截面。
43.图5a和5b在两个纵向截面图中显示了具有两条部分导体的导体的另一实施例。
44.图6a至6g是图5a至5b的导体在不同位置的横截面图。
45.图7在示意性侧视图中显示了具有三条部分导体的导体的实施例。
46.图8在纵向截面图中显示了具有三条部分导体的导体的实施例。
47.图9a至9i显示了图8的导体在不同位置的横截面图。
48.图10显示了具有三条部分导体的导体的端部截面。
49.图11在示意图中显示了具有两条部分导体的导体的另一实施例。
50.图12在示意图中显示了具有两条部分导体的导体的另一实施例。
51.在附图中，具有相同结构和/或功能的元件可以用相同的参考标号来表示。应当理解，图中所示的实施例是说明性的，并且不一定按比例绘制。
具体实施方式
52.图1显示了用于传导具有ac分量的dc电流或ac电流的导体1的实施例。导体1可以用于低压、中压、或高压电气设备。例如，导体1可以用于输电或配电系统。
53.例如，导体1可以用于开关装置，例如，气体绝缘开关装置、发电机、或变压器。导体1可以用于套管(例如，大电流变压器或发电机套管)、气体绝缘线路、或绝缘电流棒。
54.导体1具有环状横截面形状。导体1的导电部分包括例如，铜或铝等金属。
55.沿着其长度，导体1包括两个主要分段2、3和主要分段2与3之间的转换接头4。此外，导体1包括第一端部分段5和第二端部分段6。
56.导体1包括两条部分导体(见图2)，它们沿着主要分段2、3和转换接头4的整个长度相互绝缘。导体1正好包括两条部分导体而不是更多条部分导体。因此，所示出的导体1是双芯导体。每条部分导体都提供电流路径。
57.部分导体具有这样的结构，使得在主要分段2、3中，电流在导体1的长度l的方向上流动。在转换接头4中，电流至少在转换接头4的部分中沿厚度或径向r流动或者以朝向长度l的角度流动。特别地，在第一主要分段2中沿长度l的方向流动的电流被迫沿厚度方向r流动。在第二主要分段3中，电流再次沿长度l的方向流动，但是与导体1的中心相距不同于第一主要分段2中的距离。因此，转换接头4用于切换电流路径与导体1的中心的距离。
58.这种结构有助于避免趋肤效应，因此基本上导体的整个厚度都可以用于传导电流。趋肤效应导致ac电流基本上只在导体的外部分区流动，该外部分区的厚度为所谓的“趋肤深度”的一个数量级。
59.为了有效地消除趋肤效应，主要分段2、3的长度l2和l3是相同的。此外，用于双芯导体1的主要分段2、3的数量应该是2的倍数。
60.图2在纵向截面图中显示了双芯导体1的实施例。图3a至3g分别在图2和图3a至3g中的a-a至g-g标记的不同位置的横截面图中显示了导体1。例如，导体1可以是图1中的导体1。
61.结合图3a和3g在图2中可以看出，导体1在其主要分段2和3中包括彼此电绝缘的两条同心部分导体7、8。在转换接头4中，部分导体2、3的外径和整体形状在彼此之间切换。
62.在第一主要分段2中，第一部分导体7具有空心柱体的形状，其外径d1对应于第一部分导体7的外半径r1的两倍。此外，第二部分导体8具有填充柱体的形状，即实心棒。在其他实施例中，内部部分导体部分可以是空心管。第二部分导体8的外径d2对应于第二部分导体8的外半径r2的两倍。第二部分导体8位于导体1的中心。
63.半径r1大于半径r2。第一部分导体7的外半径r1是导体1的外半径。第一部分导体7完全包围第二部分导体8。第一和第二部分导体7、8同心布置并且在整个主要分段2、3中具有封闭的外表面。
64.沿着主要分段2、3和转换接头4的整个长度，部分导体7、8通过一个或多个间隙11彼此电绝缘。在主要分段2、3中，间隙11具有空心管的形状。间隙11可以是空气间隙或者填充有绝缘材料，以维持部分导体7、8彼此之间的绝缘距离。
65.从图3a和3g的比较中可以看出，第一部分导体7的形状在主要分段2、3之间切换为第二部分导体8的形状，反之亦然。因此，由部分导体7、8提供的电流路径切换它们与导体1的中心的距离。
66.结合图3b在图2中可以看出，在转换接头4的开始处，第一部分导体7从封闭管状形式变为开放半管。因此，在第一部分导体7的壁中提供开口14。
67.结合图3c在图2中可以看出，开口14提供了一个空间，第二部分导体8的转换部分12可以通过该空间穿过第一部分导体7的壁，使得电流路径径向向外引出。
68.结合图3d在图2中可以看出，第二部分导体8现在已经将其形状从具有第二外半径r2的填充柱体切换为具有第一半径r1的空心半柱体。
69.在导体1的长度进一步下降到结合图3e在图2中所示的位置之后，另一个接头部分13将第一部分导体7的形状从具有外半径r1的空心柱体切换到具有外半径r2的填充柱体。
70.结合图3f在图2中可以看出，在转换接头4的端部，第一部分导体7已经完全切换其形状，留下了可以由第二部分导体8填充的开口14。
71.结合图3g在图2中可以看出，第二部分导体8现在具有外半径为r1的空心柱体的形状，第一部分导体7具有外半径为r2的填充柱体的形状。
72.部分导体7、8中的每一条可以形成为单个整体成型件。也可以将部分导体7、8中的一条或每条形成为多个件。例如，实心杆可以通过转换接头连接到空心柱体。
73.通过第一和第二主要分段2、3的相同长度并且通过提供两个主要分段2、3或者主要分段的数量为2的倍数，部分导体7、8中的电流路径在导体长度的相等部分上以更靠近中心的距离和更远离中心的距离延伸。因此，回路电流没有被生成或者至少被最小化，并且电流在导体1的中心部分没有被完全抵消，从而显著减少了趋肤效应。通常，对于导体1的整个长度，第一部分导体7以较小半径延伸的总长度和第一部分导体7以较大半径延伸的总长度应该相等。第二部分导体8的情况应该也是如此。
74.结果，除了部分导体7、8之间的间隙11之外，电流几乎在导体1的整个横截面中流动。与具有相同外径的传统实心或管状导体1相比，这导致导体1的ac电阻小得多。间隙11尽可能地小。特别地，间隙厚度可以比每条部分导体7、8的厚度小得多。此外，转换接头4的长度可以比每个主要分段2、3的长度小得多。
75.图4显示了图1所示的双芯导体1的端部分段5。另一端部分段6具有相应的结构。
76.在端部分段5中，部分导体7、8彼此电连接。特别地，提供了接合接头9，其可以具有例如，实心圆盘、实心螺栓、或螺纹连接器的形状。通过接合接头9，电流被分成由两条部分导体7、8提供的两个电流路径，或者被接合在一起。
77.在端部分段5、6中，导体1可以通过任何已知的方法电连接到电触点，例如，夹紧、螺纹连接、或插接连接。
78.图5a和5b在两个截面图中显示了双芯导体1的另一实施例，图5b中的第二视图围绕长度方向旋转了90
°
。图6a至6g在a-a至g-g标记的不同位置的横截面图中显示了导体1。
79.导体1可以具有图1所示的一般结构，其中，在接合接头5、6中，电流被分成由部分导体7、8提供的两条电流路径。在转换接头4中，电流路径从第一径向距离切换到第二径向距离，反之亦然。
80.结合图6a至6g从图5a、5b可以看出，在主要分段2、3中，导体1具有与图2和3a至3g所示实施例的导体1相同的结构。特别地，在第一主要分段2中，第一部分导体7具有外半径为r1的空心柱体的形状，并且第二部分导体8具有外半径为r2的实心棒的形状。在第二主要分段3中，第一部分导体7具有外半径为r2的实心棒的形状，并且第二部分导体8具有外半径
为r1的空心柱体的形状。
81.在转换接头4中，部分导体7、8的形状在第一转换部分12和第二转换部分13的帮助下切换，如结合图6c和6e所示从图5a和5b中可以看出的。与第一实施例不同，第一部分导体7的柱体壁首先展开成两个相对的四分之一柱体开口14，见图6b。相应地，每个转换部分12、13包括相对布置的四分之一部分。否则，转换接头4中的形状切换对应于前述实施例的形状切换。
82.由于分别包括彼此相对的四分之一部分的转换部分12、13，电流从一个径向距离更均匀地流动到另一个径向距离。此外，这使得导体7、8的部分在机械上更加稳定并且抗弯曲。转换部分12、13布置成使得电流流向导体7、8的两侧。还可以以其他方式布置转换部分12、13，其中，电流流向三个、四个、或更多侧面，以更均匀地分配电流并增加结构的刚性。
83.图7显示了导体10的另一实施例。与前述实施例不同，导体10具有形成三条独立的电流路径的三条部分导体。因此，导体10是三芯导体。
84.导体10具有三个主要分段18、19、20。如在前述实施例中，在主要分段18、19、20中的每个分段中，每条部分导体以及因此每条电流路径以固定的径向距离均匀地沿着导体10的长度延伸。在主要分段18、19、20之间的转换接头21、22中，每条电流路径切换其径向位置。
85.在具有三条部分导体的导体10的其他实施例中，主要分段的数量可以大于三并且是三的倍数。当主要分段的数量是三的倍数(包括三个)并且主要分段具有相同长度时，每条部分导体中的电流在导体的最内半径、中间半径、和最外半径处的相同长度部分中流动。由此，由导体之间的磁通量感应的回路电流被最小化，并且可以避免或至少显著减少趋肤效应。
86.图8在纵向截面图中显示了三芯导体10的实施例。导体10可以是图7所示的导体。图9a至9i显示了导体10在a-a至i-i所示的不同位置的横截面图。
87.导体10具有三条部分导体15、16、17。如同在双芯导体中一样，部分导体15、16、17沿着导体10的长度彼此电绝缘，除了端部分段5、6之外，在端部分段中部分导体15、16、17接合在一起。
88.在图8中，描绘了三个主要分段18、19、20和两个转换接头21、22中的仅前两个主要分段18、19和仅一个转换接头21(见图7)。第三主要分段20与第一或第二主要分段18、19的端部邻接，其中，第二转换接头22在其之间。第三主要分段20具有与第一和第二主要分段18、19相同的结构。第二转换接头22具有与第一转换接头21相同的结构。
89.从图8及图9a和9i中可以看出，在主要分段18、19、20中的每个分段中，导体15、16、17中的每条导体都具有均匀的空心柱体的形状，其固定外径d1、d2、d3对应于外半径r1、r2、r3的两倍，并且柱体壁的厚度固定。三个空心柱体同心排列。最里面的柱体被中间的柱体包围。中间的柱体被外面的柱体包围。也有可能的是，在主要分段18、19、20中的每个分段中，导体15、16、17中的内侧导体具有实心棒的形状，而不是空心柱体的形状。
90.在转换接头21、22中，部分导体15、16、17中的每条导体的外半径发生变化。特别地，如图8所示，在第一主要分段18中，第一导体15的外半径为r1。第二导体16被第一导体15包围并且具有外半径r2。第三导体17被第一导体15和第二导体16包围并且具有最小的外半径r3。在主要分段18、19、20内，部分导体15、16、17中的每条导体的壁是均匀并且不间断的。
91.在所示的实施例中，导体15、16、17在主要分段18、19、20中的每一个中具有相同的壁厚。根据特定的外半径r1、r2、r3，壁厚也可能不同。
92.在转换接头21、22中，部分导体15、16、17的壁从一个半径逐步转换到另一个半径。如同在双芯导体中一样，部分导体15、16、17的壁展开并为转换部分23、24、25、26提供空间。
93.从图8及图9b、9c和9d中可以看出，在转换接头21的开始处，最外面的第一部分导体15的壁展开，使得中间的第二部分导体16可以通过转换部分23从中间半径r2部分转换到外半径r1。开口14具有半圆的形状。
94.从图8及图9d、9e、和9f中可以看出，在转换接头21的第二部分，最外面的第一部分导体15通过转换部分24从外半径r1部分转换到中间半径r2。同时，最内侧的第三部分导体17通过转换部分25从内半径r3部分转换到中间半径r2。
95.从图8和图9g中可以看出，现在最外面的第二部分导体16将其壁封闭成闭合的管状。
96.从图8及图9f至9h可以看出，在另一步骤中，第一导体15通过转换部分26完成其从中间半径r2到内半径r
13
的转换。此外，第三部分导体17完成其到中间半径r2的转换。
97.在另一个转换接头22(见图7)中，部分导体15、16、17的半径相应地转换。因此，在三个主要分段18、19、20中，部分导体15、16、17中的每条导体在这些主要分段之一中具有第一半径r1，在这些主要分段之一中具有第二半径r2，并且在这些主要分段之一中具有第三半径r3。这确保了流过导体15、16、17中的导体对之间的表面区域部分的磁通量在很大程度上抵消，部分导体中的感应回路电流被最小化，并且可以防止或至少减少趋肤效应。
98.同样，在三芯导体10的情况下，转换接头21、22可以以更对称的方式形成，使得部分连接的壁展开成若干对称布置的部分，类似于图6c和6e所示的双芯导体1的实施例。
99.具有不止三条部分导体的导体中的转换原理对应于针对双芯导体和三芯导体所示的转换。
100.图10显示了具有三条部分导体15、16、17的导体10的端部分段5。导体1可以是图8至图9i所示的三芯导体10。
101.对于图4的双芯导体1，部分导体15、16、17通过接合接头9连接。
102.图11在示意图中显示了双芯导体1的另一实施例。与图1中的双芯导体1不同的是，双芯导体1有两个部分27、28，每个部分分别由两个主要分段2、3和2'、3'以及转换接头4和4'组成。部分27、28通过另一转换接头29相互连接，该转换接头29具有与转换接头4、4'相同的结构，但部分导体的分配不同。
103.在第一主要分段2和另一第一主要分段2'中，导体1具有相同的内部结构，部分导体到内部结构的分配相同。这同样适用于第二主要分段3和另一第二主要分段3'。因此，由第一主要分段2、转换接头4、和第二主要分段3组成的第一部分27被第二部分28相同地重复，该第二部分28由另一第一主要分段2'、另一转换接头4'、和另一第二主要分段3'组成。
104.在三芯导体10的情况下，可以提供两个部分，每个部分包括三个主要分段和两个转换接头。
105.在双芯导体1或三芯导体10的进一步实施例中，可以提供包含主要分段和转换接头的更多部分。通常，主要分段的数量应该是部分导体的数量的倍数。此外，主要分段的长度应使每条部分导体在相同的总长度上占据每个外半径。在这种情况下，每条电流路径在
每个半径的导体长度的相同部分上行进，从而最小化回路电流并避免或至少减少趋肤效应。每个主要分段可以具有相同的长度。也有可能的是，主要分段2、3的长度与其它主要分段2'、3'的长度不同。
106.图12显示了双芯导体1的另一实施例，双芯导体1在导体1的两个部分27、28之间具有弯曲部30。
107.弯曲部30由接合接头9提供，该接合接头9接合相邻的主部分段2'、3中的每一个中的部分导体。接合接头9可以是例如，刚性杆的一部分。由于接合接头9，第一部分27相对于在每个部分中产生的回路电流与第二部分28去耦。
108.第一部分27的主要分段2、3具有相同的长度。第二部分28的主要分段2'、3'具有相同的长度。然而，第一部分27的主要分段2、3的长度不同于第二部分的主要分段2'、3'的长度。在进一步实施例中，不同长度的部分27、28可以通过接合接头连接，而不存在弯曲部。
109.在其他实施例中，弯曲部30可以通过转换接头来提供，在转换接头中，部分导体切换它们的形状但不彼此电连接。
110.所有实施例的导体1、10，特别是包括转换部分的部分导体，可以通过增材制造技术制造，其中，部分导体的薄层被逐个添加。该工艺可以沿着导体的长度方向进行，在工艺的每个部分必须添加的层的形状分别从图2至3g、5a至6g、和8至9i中可见。
111.还可以制造一个或多个转换接头或部分作为单独部件。在这种情况下，转换接头可以随后被固定到导体的主要分段。转换接头可以使用增材制造法来制造。转换接头的部分也可以通过机械加工，即，通过去除材料和随后的组装来制造。
112.为了防止导体的部分相对于彼此移动并形成电接触，可以在主要分段中的相邻部分导体之间插入电绝缘垫片，特别是在靠近转换接头的区域中。
113.此外，可以用绝缘材料填充主要分段中的部分导体之间以及转换接头的不同部分之间的整个空间。合适的材料是可硬化的树脂，例如，环氧树脂、丙烯酸树脂、或硅基树脂。树脂可以包含填料，特别是高导热性电绝缘填料，例如，氮化硼或氮化铝。
114.制造导体的另一种方法是金属铸造工艺。这特别适用于由铝及其合金制成的导体。在该方法中，制备芯插入件，例如，由陶瓷材料制成。芯插入件的形状为导体的部分之间的间隙。从图2至3g、图5a至6g、和图8至9i中所示的实施例中可以很容易地得出转换接头区域中的这种空白空间的形状。在端部分段的区域中，芯插入件可以具有比图4和图10中可见的狭缝更向上突出的元件，以便芯插入件可以机械固定在模具中。
115.芯插入件本身可以使用增材制造法来制造。在铸造之后，对导体进行机械加工，使得位于到达转换接头的外表面的狭缝中的芯插入件的元件暴露出来。以这种方式，提供独立电流路径的部分导体变得彼此电绝缘。
116.已经进行了许多计算，以便评估根据本发明的导体与标准导体相比能够传导多少更多的电流。特别地，将标准的杆状和管状导体与具有相同外径的根据本发明的导体进行比较。在标准管状导体的情况下，对导体的内径进行优化，以使其交流电阻最小化，从而使用优化的标准导体进行比较。
117.例如，计算表明，用相同外径的双芯导体代替60mm标准铜棒导体，可获得0.69的ac电阻降低系数。这提供了将同一器件中的工作电流增加高达120％的可能性，而不会增加欧姆损耗，从而不会增加温度。对于90mm的铜棒导体，相应的数字分别为0.60％和130％。当用
三重导体代替标准90mm导体时，ac电阻是标准导体的ac电阻的一半，工作电流可以增加到140％以上。
118.此外，对于通常用于大电流应用中的较大直径的铝导体，例如，在发电厂的发电机电路的部件中，例如，发电机套管、lv升压变压器套管、发电机断路器，双导体可以提供130％至140％之间的工作电流增益。通过使用三芯导体，可以在不增加导体的外径或导体周围的绝缘部件的尺寸的情况下实现150％和170％之间的增益。
119.参考标号
120.1双芯导体
121.2，2'第一主要分段
122.3，3'第二主要分段
123.4，4'转换接头
124.5端部分段
125.6端部分段
126.7第一部分导体
127.8第二部分导体
128.9接合接头
129.10三芯导体
130.11间隙
131.12转转部分
132.13转换部分
133.14开口
134.15第一部分导体
135.16第二部分导体
136.17第三部分导体
137.18第一主要分段
138.19第二主要分段
139.20第三主要分段
140.21转换接头
141.22转换接头
142.23转换部分
143.24转换部分
144.25转换部分
145.26转换部分
146.27第一部分
147.28第二部分
148.29另一转换接头
149.30弯区部
150.l长度方向
151.r径向
152.r1第一外半径
153.r2第二外半径
154.r3第三外半径
155.d1第一外径
156.d2第二外径
157.d3第三外径
158.m主要分段的数量
159.n部分导体的数量。

技术特征：
1.一种用于传导电流的导体(1、10)，沿其长度(l)包括至少两个主要分段(2，2'，3，3'，18，19，20)，所述至少两个主要分段包括第一主要分段(2，2'，18)和第二主要分段(3，3'，19)并且包括连接所述主要分段(2，2'，3，3'，18，19，20)中的相邻分段的至少一个转换接头(4，4'，21，22)，所述导体(1，10)包括至少两条部分导体(7，8，15，16，17)，所述至少两条部分导体至少包括第一部分导体(7，15)和第二部分导体(8，16)，所述部分导体(7，8，15，16)中的每条部分导体穿过所述主要分段(2，2'，3，3'，18，19，20)和所述转换接头(4，4'，21，22)并且在所述主要分段(2，2'，3，3'，18，19，20)和所述转换接头(4，4'，21，22)中彼此电绝缘，所述部分导体(7，8，15，16，17)中的每条部分导体在所述主要分段(2，2'，3，3'，18，19，20)中的每个主要分段中具有外径(d1，d2，d3)，其中，在所述第一主要分段(2，2'，18)中，所述第一部分导体(7，15)的外径(d1，d2，d3)大于所述第二部分导体(7，8，15，16，17)的外径(d1，d2，d3)，并且在所述第二主要分段(3，19)中，所述第二部分导体(8，16)的外径(d1，d2，d3)大于所述第一部分导体(7，15)的外径(d1，d2，d3)，其特征在于，所述导体(1，10)包括第一部分(27)和第二部分(28)，所述部分(27，28)中的每个部分包括至少两个主要分段(2，2'，3，3'，18，19，20)以及所述主要分段(2，2'，3，3'，18，19，20)之间的至少一个转换接头(4，4'，21，22)，并且包括所述部分(27，28)之间的接合接头(9)，其中，在所述接合接头(9)中，所述部分导体(7，8，15，16，17)彼此电连接。2.根据权利要求1所述的导体(1、10)，其中，在所述第一主要分段(2，2'，18)中，所述第一部分导体(7，15)为具有第一外半径(r1)的圆柱体形状，并且所述第二部分导体(8，16)为具有第二外半径(r2)的圆柱体形状，其中，所述第一外半径(r1)大于所述第二外半径(r2)。3.根据前述权利要求中任一项所述的导体(1、10)，其中，在所述第一主要分段(2，2'，18)中，所述第一部分导体(7，15)包围所述第二部分导体(8，16)，并且在所述第二主要分段(3，3'，19)中，所述第二部分导体(8，16)包围所述第一部分导体(7，15)。4.根据前述权利要求中任一项所述的导体(1、10)，其中，所述导体(1，10)的内部结构在所述主要分段(2，2'，3，3'，18，19，20)中是相同的，并且其中，所述主要分段(2，2'，3，3'，18，19，20)具有相同的长度。5.根据前述权利要求中任一项所述的导体(1、10)，其中，在所述主要分段(2，2'，3，3'，18，19，20)中的每个分段中，所述部分导体(7，8，15，16)沿着相应的主要分段(2，2'，3，3'，18，19，20)的长度具有恒定的几何形状。6.根据前述权利要求中任一项所述的导体(1、10)，其中，在所述转换接头(4，4'，21，22)中，所述部分导体(7，8，15，16，17)中的每条部分导体在其壁中具有一个或多个开口(14)，以使所述部分导体(7，8，15，16，17)中的另一条部分导体的一个或多个转换部分(12，13，23-26)能够穿过所述壁。7.根据前述权利要求中任一项所述的导体(1、10)，其中，所述部分导体(7，8，15，16，17)通过间隙(11)彼此分开，其中，所述间隙(11)是空气间隙和/或绝缘插入件。8.根据前述权利要求中任一项所述的导体(1、10)，包括位于其每个端部的接合接头(9)，其中，在所述接合接头(9)中，所述部分导体(7，8，15，16，17)彼此电连接。9.根据前述权利要求中任一项所述的导体(1、10)，其中，所述部分导体中的每条部分
导体被形成为单个整体成型件。10.根据前述权利要求中任一项所述的导体(1、10)，具有弯曲部(30)，所述弯曲部由电连接所述部分导体(7，8，15，16，17)的接合接头(9)提供或者由改变所述部分导体(7，8，15，16，17)的外径(d1，d2，d3)的转换接头(4，4'，21，22)提供。11.根据前述权利要求中任一项所述的导体(1、10)，包括一定数量(n)的部分导体(15，16，17)和一定数量(m)的主要分段(18，19，20)，其中，所述数量(n)大于2，所述主要分段(18，19，20)中的相邻分段通过转换接头(21，22)连接，m是n的倍数。12.根据前述权利要求中任一项所述的导体(1、10)，其中，在所述主要分段(2，2'，3，3'，18，19，20)中的每个分段中，所述部分导体(7，8，15，16，17)中的每条部分导体具有管状形状。13.一种制造前述权利要求中任一项所述的导体(1，10)的方法，其中，所述导体(1、10)的至少一部分是通过增材制造法或造模法制造的。14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述导体(1，10)至少部分地通过铸造形成，其中，插入件被定位在模具中，其中，所述插入件提供使所述部分导体(7，8，15，16，17)彼此绝缘的间隙(11)。15.根据权利要求1至12中任一项所述的导体(1，10)用于传导具有ac分量的电流的用途。

技术总结
一种用于传导电流的导体(1，10)，沿其长度(L)具有至少两个主要分段(2，2'，3，3'，18，19，20)，这些主要分段至少包括第一主要分段(2，2'，18)、第二主要分段(3，3'，19)、以及连接这些主要分段(2，2'，3，3'，18，19)中的相邻分段的至少一个转换接头(4，4'，21)。导体(1，10)包括多个部分导体(7，8，15，16，17)，这些部分导体至少包括第一部分导体(7，15)和第二部分导体(8，16)，其中，在第一主要分段(2，2'，18)中，第一部分导体(7，15)的外径(d1，d2，d3)大于第二部分导体(8，16)的外径(d1，d2，d3)，并且在第二主要分段(3，3'，19)中，第二部分导体(8，16)的外径(d1，d2，d3)大于第一部分导体(7，15)的外径(d1，d2，d3)。)。)。


技术研发人员：J
受保护的技术使用者：日立能源瑞士股份公司
技术研发日：2022.02.11
技术公布日：2023/10/7