配电系统 【发明领域】
本发明涉及电导体、可弯曲导电轨道、电连接器和配电系统。
本发明尤其是(但不限于)涉及下列用途的电导体、可弯曲导电轨道、电连接器和配电系统：用在墙壁、地板、天花板、(墙)裙板和类似场合中，用于配送电功率和/或电信号。
背景技术
用于这些用途的可弯曲导电轨道已是公知的。以MassInternational Pty Ltd名义提交的国际专利申请PCT/AU92/00414便是公知的可弯曲导电轨道的一个例子。
国际专利申请PCT/AU92/00414的发明主题提供了一种绝缘壳体，此壳体适于弯曲成直角，而不需要角部接续器。国际专利申请PCT/AU92/00414中的壳体具有多个纵向延伸的凹口，当可弯曲导电轨道以国际专利申请PCT/AU92/00414的图8-10中所示的方式弯曲时，这些凹口闭合。国际专利申请PCT/AU92/00414的图11中所示的可弯曲导体是一根硬铜导线，它支撑一个沿长度具有开口的导电刀片。
发明概述
本发明的目的在于提供能够可靠且有效地使用的电导体、可弯曲导电轨道、电连接器和配电系统。
从一方面讲，本发明总体上涉及总(母)线配电组件，该组件包括：
一个细长的可弯曲绝缘壳体；
一个在壳体中纵向延伸的槽；和
设置于槽中的细长的可弯曲导体组件，此导体组件包括一根螺旋空心导体。
在一优选实施例中，细长地可弯曲绝缘壳体具有多个纵向延伸的槽，这些槽从壳体的一面向内延伸，一根螺旋空心导体放置于这一面上的至少一个槽中，壳体还具有从其另一面向内延伸的至少一个纵向延伸的槽；结构是这样的：当总线配电组件在垂直于槽的平面中弯曲时，槽的宽度减小。
螺旋空心导体可以是闭合螺旋线圈或开口螺旋线圈，并可由大体扁平的导电材料形成。这里所用的表述用语“扁平导电材料”包括条状和带状材料。螺旋空心导体可以是单股的，或者也可由多股组成。
螺旋空心导体可通过任一种合适的方式夹持于槽内。这可通过粘结或通过超声波焊接实现。在一优选实施例中，总线配电组件包括用于将螺旋空心导体紧固于槽中的紧固装置。紧固装置可以是适于与螺旋空心导体或螺旋空心导体的加长线圈相配合(啮合)的安装钉。另外，紧固装置也可以是与螺旋空心导体电接触并支撑螺旋空心导体的销杆。在另一实施例中，紧固装置可以是与螺旋空心导体互挤压的绝缘壳体的一部分。
绝缘壳体的一部分可大致填塞空心导体的芯空间并延伸穿过开口的螺旋线圈，从而形成至少一个沿空心导体的外部纵向延伸的绝缘部分。
从另一方向讲，本发明总体上涉及用于连接至上述的总线配电组件的电连接器，该连接器包括：
一个支撑部件；
多个从支撑部件径向延伸的触脚；和
多个分别与触脚相关联的插口装置，用于建立与各螺旋空心导体的电接触。
结构上具有这样的特点：触脚可容纳于靠近配电组件的插槽内，以防止建立电接触；电连接器可在插槽内旋转，以建立电接触。
优选方案是，在连接器旋转时，在其它插口装置分别与其它螺旋空心导体进行电连接之前，一个插口装置与配电组件中接地导体(首先)电连接。
插口装置可适于以可脱开方式与螺旋空心导体配合并适于钳制于导体上，插口装置还可包括旋转限制装置，此限制装置适于防止电连接器旋转超过一定取向，在此取向时，触脚大体垂直于螺旋空心导体。
旋转限制装置可以是一个凸台，此凸台适于与总线配电组件上的止挡部件配合，或者可以是其它合适的装置。不过，旋转限制装置最好是一个具有止挡装置的偏心轮。偏心轮可以是支撑部件上的外围凸缘，止挡装置可以是凸缘的周边部分的切向延伸部分。
在另一实施例中，电连接器包括一个保护部件，此部件铰装在支撑部件上，在连接器旋转时，当保护部件与总线配电组件相配合时，保护部件适于从大体包围触脚和插口装置的位置转动。
旋转限制装置可包括一个销杆和一个槽，其中之一与保护部件相联并适于随之旋转。在一优选实施例中，旋转限制装置的凸台是位于保护部件上的一个销杆，此销杆适于随保护部件转动，止挡部件为连接器壳体中的一个弧形槽。另一种方案是，销杆可设在壳体上，而槽设在旋转限制装置上。
从再一方面讲，本发明总体上涉及配电系统，该系统包括：
一个支撑壳体，它具有至少一个纵向延伸的空腔，用于容纳和支撑总线配电组件；
如上面所定义的总线配电组件，它设置于空腔中并与空腔的一个壁隔开一定距离，以在此界定一个纵向连续延伸的插槽；和
至少一个电连接器，它具有多个用于建立与相应螺旋空心导体的电接触的插口装置，结构上是这样的：插口装置与可容纳于插槽内的触脚相联防止建立电接触，插头组件可在插槽内旋转而建立电接触。
从另一方面讲，本发明总体上涉及配电系统，该系统包括：
一个支撑壳体，它具有至少一个纵向延伸的空腔，用于容纳和支撑总线配电组件；
如上面所定义的总线配电组件，它设置于空腔中并与空腔的一个壁隔开一定距离，以在此界定一个纵向连续延伸的插槽；和
如上面所定义的电连接器，它适于被容纳在插槽内。
从再一方面讲，本发明总体上涉及配电方法，该方法包括以下步骤：
提供支撑壳体，此壳体具有至少一个纵向延伸的空腔，用于容纳和支撑总线配电组件；
将如上面所定义的总线配电组件置于空腔中并与空腔的一个壁隔开一定距离，以在此界定一个纵向连续延伸的插槽；
将如上面所定义的电连接器置入插槽中；并且转动电连接器。
从又一方面讲，本发明总体上涉及细长的可弯曲导体组件，该组件包括：
一个开口螺旋空心导体；和
一个绝缘部件，此部件大体上填塞空心导体的芯空间并延伸穿过开口的螺旋线圈，以形成至少一个沿空心导体的外部纵向延伸的绝缘部分；
其中所述外部具有至少一个未被绝缘部件覆盖的纵向延伸的暴露表面，用于建立与导体的电接触。
从再一方面讲，本发明总体上涉及由大体扁平的或带状导电材料形成的细长的开口螺旋空心导体。附图的描述
为更容易地理解和实施本发明，下面对描述本发明的优选实施例的附图进行说明。
图1-4为根据本发明的配电系统的立体图，其中示出建立电连接的方式；
图5和7为根据本发明的配电组件的立体图；
图6为用于将导体紧固于壳体内的带齿尖的紧固件的立体图；
图8为根据本发明的闭合螺旋导体的立体图；
图9为根据本发明的开口螺旋导体的侧视图；
图10示出螺旋导体弯曲时的拉伸和挤压状态；
图11-19和图30及31示出多种螺旋导体，其中包括导体在壳体中的布置结构；
图20为根据本发明的另一种开口螺旋导体的侧视图；
图21和22分别为根据本发明的一种电连接器的侧视图和端视图；
图23和24分别为根据本发明的另一种电连接器的端视图和侧视图；
图25是设置于裙板中的配电系统的剖视图；
图26示出连接于配电系统中的插头的正面横截面图；
图27示出在电连接器旋转过程中逐渐增加的电连接；
图28示出设置于地板中的配电组件；和
图29示出设置于天花板中的配电组件，此组件用于向电灯或类似装置供电。
在国际专利申请PCT/AU92/00414中阐述了配电组件的机械操作原理。
从图5中可以看出，可弯曲导电轨道(track)11包括闭合螺旋空心导体17，导体17安装或以其它方式紧固于在绝缘壳体12中形成的纵向延伸的槽口13-15的端部。另一槽口16与中央槽口14相对设置。
螺旋空心导体17最好由铜或铝制成。
闭合螺旋空心导体可借助于图7中所示的安装钉18紧固于槽口内。安装钉为沟槽状，并带有从基体21延伸的一对齿尖臂19和20。安装钉21通过纵向延伸的槽缝22与导体配合，或者象可从图6中看到的那样，通过横向槽缝23与导体配合。在前一种情况下，导体是借助定位于导体螺旋(相邻匝)之间的齿尖紧固的，而在后一种情况下，导体是通过齿尖臂夹持螺旋导体的外表面紧固的。
另一种方式如图13所示，闭合螺旋空心导体34具有均匀间隔的环路35，此环路适于穿过壳体16顶部上的槽式开口并被弯曲，从而将导体34保持于壳体中。图14示出带开口螺旋导体的这种结构。环路可以扭绞(未示出)，以增加螺旋线圈的刚度。
从图9中可以看出，开口螺旋空心导体24也是合适的。正如将从图10中看到的，当螺旋空心导体弯折一定角度，例如图中所示的直角时，螺旋线圈的一侧28被拉伸，而另一侧27则被挤压。
从图12中可以看出，螺旋导体可以是单股60，或者如图11所示，螺旋导体55可以是由多个单股56-59组成的多股导体。因此，可通过增加股数来增大螺旋线圈的电流承载容量，同时维持导线和螺旋线圈的直径于所选择的最小设计值。
另一种方式如在图15中可以看到的，螺旋导体61可穿插至带孔的塑料框架62上，此框架适于通过热、化学或超声波焊接或其它合适的固定方式安装于绝缘壳体内。
图16-18分别示出螺旋导体63、65和67，在导体65上通过熔焊或钎焊与销杆66相联(图17)，在导体63上套钓并扭绞安装有导线64(图16)，在螺旋导体67上装有L形脚68(图18)。另一种方式可从图19中看到，螺旋线圈69可在部分70处变细，并装配和扭绞安装一根固定导线(未示出)。
图20示出开口的螺旋导体71，它是一段基本扁平的材料构成的螺旋线圈，是通过将圆的导电材料压扁并将压扁的材料螺旋弯制成所要求的直径形成的。对于相同的导体截面面积而言，螺旋给出了比螺旋“圆柱”更小的螺旋线圈直径。另外，螺旋“扁条”带的线性长度比等效的螺旋“圆柱”的线性长度小，因此前者的线性电阻较小。
图30为显示嵌装于绝缘壳体的一部分中的开口螺旋导体的剖视图。绝缘壳体92的一部分可与螺旋导体91相互挤压，并堵塞螺旋导体的内部空间93，且形成有一定角度的导引部分94，以便于插口33的臂的对准。这种紧固方法还有利增强螺旋线圈的强度和支撑。导体91的螺旋扁条带提供了比螺旋圆柱导体更大的接触面积。另外，正如实验表明的那样，螺旋扁条带的线性电阻小于相似的直圆柱导体。这说明可有更大的直流电流流经螺旋扁条带。
另一种方式如图31所示，此图是一个部分截去的立体示意图，开口螺旋导体嵌置于三角形的绝缘壳体中，一个绝缘的螺旋导体95要固定至绝缘支座上，例如按图7所示结构通过化学粘结、超声波焊接、互挤或其它合适的方法固定至绝缘壳体上。例如，绝缘的螺旋导体95可以象常规导体那样以盘绕卷(roll)方式设置、安装定位于挤压十字头上，盘绕卷的数量取决于配电系统的特性，即2导线、3导线、4导线等，并且在被挤压时与壳体连结。
从图21和22中可以看出，连接器插头29以与国际专利申请PCT/AU92/00414中所描述的方式相似的方式与导体配合。连接器插头29具有用于安装连接器插口33的腿30-32，插口33适于卡住螺旋导体71，如图26所示。外围凸缘72形式的凸台适于支持外壳或裙板，具有直角止销74的凸缘73适于防止电插头29过度居中，如图27所示。
图23和24示出另一种连接器，它具有安装在枢轴(pivot)96上并连至连接器的护罩75，以便能相对于腿自由地转动。在使用时，导引74(guide74)既能保护触脚，又能在总线组件(busassembly)内进行转动的过程中导引这些触脚。
从图27中可以看出，结构是这样的：在插头转动过程中，腿32上的接地导体首先啮合。相应地，在将电连接器从配电系统中取去的过程中，接地导体最后脱离配合。凸缘73提供了偏心轮导引作用，当直角止销74与配电组件上的或裙板的配合表面配合时，它停止转动，由此可防止插头旋转超过90°。通过在枢轴96上设置一个销杆97，还可更为简单方便，销杆97适于在设置于插头外壳53的壁99中的九十度弧形槽98内随护罩75转动。槽98是这样定位的：从不连接位置至连接位置，触脚不能旋转超过90°。
从图25中可以看出，总线配电组件76支撑于裙板支撑壳体78内。盖77支撑配电组件76，簧片盖79装入总线配电组件76下方的插槽内，在使用时它容纳电连接器。通道盖80封盖通道93。纵向延伸的棱81设置在壳体78的内壁上，并用于防止柔性物不小心地或偶然地插入壳体中。这增加了安全性，并可防止因小孩将导电材料插入总线配电组件中导致的触电事故。
图26示出一个连接器插头53，它被置于配电组件中，并旋转90°而建立了电接触。图26中所示的配电组件是从壁82向外伸出的，相比之下，图25中示出的配电组件则是与壁82平齐的。
从图28中可以看出，配电组件87可设置于地板84中，并与垫物85上方的地毯86平齐。
另一种方式如图29所示，总线配电组件88可设置在天花板89中，利用连接器91给电灯90供电。
在如图1-4所示的应用情况中，可弯曲导电轨道设置于裙板50中。盖条在52处被切除，从而留出一个间隙。连至电线54的电连接器53插入间隙52中，如图3所示，并旋转90°，如图4所示。
将能理解的是，在使用时，可弯曲导电轨道能弯折相当大的角度，螺旋空心导体将在一侧被挤压而在另一侧被拉伸，但不会有永久变形，因为螺旋空心导体具有内在的弹性。
与直的导体相比，螺旋空心导体伴生的电磁场更为集中，由此减轻了由常规配电系统传输的数据所遭受的干扰程度。
还将能理解的是，根据本发明的配电系统还具有其它优点。配电组件可以是单层或多层盒结构，这样就有可能在单一壳体中增设附加盒，从而增大输电业务的范围。例如，在一个电路中提供电源，在第二电路用于音响，而在第三电路用于计算机。由于电磁场集中在螺旋导体内部，包括数据和通信系统的多电缆系统的共用壳体是可行的。
另外，触脚在导体上的摩擦作用提供了自清洁效果，并可除去导体上的氧化层。
在使用时，本发明的可弯曲壳体的适应性，即可弯曲一定角度，典型的是弯曲直角或其它角度包括180°折返，免除了采用刚性导体的现有系统需要在房屋角落处切割和安装接续器的麻烦。导体组件的连续性改善了电特性，并且还简化了安装，由此降低了材料和人工安装成本。
本发明的配电系统为公知系统提供了一种有用的替代选择。它适于用在地板、天花板以及墙裙板中，并可用作照明系统的光线布置轨道，或者在音响系统中用于传输声音信号。
本发明的螺旋导体是对国际专利申请PCT/AU92/00414中描绘的导体的改进，在所述申请中，当弯曲约90°角时，导体组件的内部可弯曲导体可变成扭结的，因为在内部边缘弯曲程度小于中部和外部导体的弯曲程度。
当然，应当认识到，尽管已通过本发明的例证性实施例给出了以上说明，但对于本领域的技术人员而言，所有这类和其它改进和变换都应视为落入了如权利要求寻求保护的本发明的宽的范围和构思中。