專利名稱：用于太陽(yáng)能電池屋瓦的連接器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電互連系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，涉及用于安裝在屋瓦系統(tǒng) 中的光電能陣列的電互連系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光電(PV)模塊或者陣列從太陽(yáng)能產(chǎn)生電力。通過(guò)pv模塊產(chǎn)生的電力降
低不可再生資源例如化石燃料和核能需要的能量的量。顯著的環(huán)保效益還 可從太陽(yáng)能發(fā)電中獲得，例如，降低燃燒化石燃料帶來(lái)的空氣污染，降低 發(fā)電廠的水和土地的使用，并且降低廢物副產(chǎn)品的存儲(chǔ)。太陽(yáng)能不產(chǎn)生噪
音，并具有較少的運(yùn)動(dòng)部件。由于其可靠性，PV模塊還降低消費(fèi)者的住宅
和商業(yè)用電成本。
PV電池實(shí)質(zhì)上是大面積的晶體二極管。由于光電效應(yīng)，當(dāng)PV電池通 過(guò)光源例如日光進(jìn)行照射時(shí)，光子的能量在PV電池內(nèi)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?。PV電 池一般被互連到具有高達(dá)100瓦或者更大功率范圍的太陽(yáng)能模塊中。對(duì)于 大的PV系統(tǒng)，專門(mén)的PV模塊產(chǎn)生有高達(dá)數(shù)百瓦的一般功率范圍。光電模 塊是光電發(fā)電系統(tǒng)的基本元件。根據(jù)期望的電壓和電流參數(shù)，PV模塊具有 串聯(lián)或者并聯(lián)的太陽(yáng)能電池。PV電池^皮連接并布置在底部的聚乙烯板和頂 部的鋼化玻璃之間。PV電池被互連于半導(dǎo)體材料的上側(cè)上的薄的觸頭。典 型的晶體模塊功率范圍從幾瓦直到200瓦/模塊。
在正面或者屋頂系統(tǒng)的情形中，可以在構(gòu)建過(guò)程中安裝光電系統(tǒng)，或
者在建好后加入到建筑物中。屋頂系統(tǒng)通常是低功率的系統(tǒng)，例如10kW， 以滿足一般的住宅負(fù)荷。屋頂集成光電系統(tǒng)可以包括不同的模塊類型，例 如晶體和微孔非晶模塊。 一部分自然日光通過(guò)模塊轉(zhuǎn)移到建筑物中。屋頂 集成光電系統(tǒng)被集成到屋頂內(nèi)；以使得其整個(gè)屋頂或者一部分屋頂被光電 模塊覆蓋，或者其在后來(lái)被加入到屋頂。PV電池可以與屋瓦結(jié)合起來(lái)。
PV模塊/陣列需要專門(mén)設(shè)計(jì)的裝置，該裝置適于彼此互連各PV模塊/ 陣列以及互連于配電系統(tǒng)。PV連接系統(tǒng)用于容納PV陣列的串聯(lián)和并聯(lián)連接。除了接線盒之外，PV連接系統(tǒng)包括連接器，這些連接器允許快速現(xiàn)場(chǎng) 安裝或者高速制造制成一定長(zhǎng)度的電纜組件。
現(xiàn)有的PV屋瓦采用電連接器系統(tǒng)，其需要定制的工具用于制造端子。 該工具類似螺絲刀或者具有末端分叉的扳手，其與連接器主體內(nèi)的槽配合。 當(dāng)接合在連接器主體槽中時(shí)，通過(guò)樞轉(zhuǎn)或者旋轉(zhuǎn)所述工具以使槽選擇性地 對(duì)齊在打開(kāi)或者閉合位置，線接頭被鎖定在連接器內(nèi)部或者在連接器內(nèi)被 解開(kāi)。然而，除了需要屋頂安裝者攜帶昂貴的額外的工具的不便性之外， 這些分叉件在現(xiàn)場(chǎng)容易損壞，因?yàn)楫?dāng)施加力矩時(shí)將其折斷僅需相對(duì)小的力。 再者，當(dāng)插入到連接器主體中的導(dǎo)體被預(yù)先鍍錫時(shí)，工具可能對(duì)不準(zhǔn)連接 器。因此，待解決的問(wèn)題是需要一種用于PV屋瓦的電互連系統(tǒng)，其在屋瓦 和電纜導(dǎo)體之間提供牢固、可靠的機(jī)電連接。

發(fā)明內(nèi)容
解決方案通過(guò)用于屋瓦系統(tǒng)的PV陣列的電連接器系統(tǒng)提供。該電連接
器系統(tǒng)包括主體部分和插頭組件。主體部分和插頭組件可鎖定地接合。主 體部分具有柔性鎖定件、形成開(kāi)口于一端的凹槽的周邊末端和肋。 一對(duì)陰
腔體從鄰近凹槽的周邊末端向內(nèi)延伸。陰腔體都被配置成以接收集成在主 體部分內(nèi)的導(dǎo)體部分。邊緣連接器部分沿著與頂部邊緣相對(duì)的主體部分的 一部分周邊定位。鎖定件從主體部分的頂部邊緣向外延伸并包括遠(yuǎn)端，突 起形成在遠(yuǎn)端用于保持性地接合插頭組件。每個(gè)插頭組件包括用于保持地 接收遠(yuǎn)端的突起的第一槽口和用于接收肋部分的第二槽口 。插頭組件每個(gè) 還包括一對(duì)環(huán)形的陽(yáng)突起，其從插頭組件的周邊末端向外延伸。每個(gè)陽(yáng)突 起被配置成以將電纜導(dǎo)體的末端端子接收在其中。電纜導(dǎo)體延伸過(guò)插頭組 件并從相對(duì)末端出來(lái)。該對(duì)陽(yáng)突起被配置成以密封連接方式接合該對(duì)陰腔 體。當(dāng)主體部分和肋部分配合時(shí)，導(dǎo)體部分的每一個(gè)通過(guò)相關(guān)電纜導(dǎo)體末 端端子形成電連接。鎖定件突起保持地接合在第一槽口內(nèi)，插頭組件通過(guò) 操控鎖定件突起件而脫離。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，其提供低成本的端子方案，其具有良好的對(duì)齊、 密封、鎖定和散熱，并且其實(shí)現(xiàn)不需要使用用于制造端子的工具。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于，其包括傳統(tǒng)的可靠的端子接口，其具有正向
鎖扣鎖定特征的平的陽(yáng)推動(dòng)式(push-on)端子。本發(fā)明的另 一優(yōu)點(diǎn)在于，其采用具有推動(dòng)式刀端子的可靠的端子接觸 接口。
本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)在于， 一種具有電纜正鎖扣鎖定特征的過(guò)模制連接 器瓦組件。
本發(fā)明的再又一優(yōu)點(diǎn)在于，整個(gè)插頭組件具有配合在屋瓦系統(tǒng)的有限 范圍內(nèi)的小截面。


本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)從下面的結(jié)合附圖的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述 中變得明顯，所述附圖通過(guò)例子的方式示出本發(fā)明的原理。
現(xiàn)通過(guò)例子參照附圖描述本發(fā)明，其中
圖1表示本發(fā)明的連接器系統(tǒng)的截面的、局部剖視圖；其中，虛線表 示過(guò)模制的連接器主體和插頭組件部分，實(shí)線表示連接器主體和插頭組件 的內(nèi)部元件；
圖la示出圖1的連接器系統(tǒng)的替代實(shí)施例；
圖2示出連接器系統(tǒng)的后部或者朝下的側(cè)面的平面視圖3示出插頭/連接器組件的頂部視圖4示出插頭/連接器組件的底部視圖5示出安裝在光電屋瓦上的插頭/連接器組件；
圖6示出具有定位在插頭組件上的鎖定部分的插頭/連接器組件的替代 實(shí)施例的頂部透4見(jiàn)圖7示出圖6的插頭/連接器組件的后視圖。
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)Dl和2，電互連系統(tǒng)一般用IO表示。連接器主體12罩住內(nèi)部導(dǎo) 體部分14、 16和18; 二極管組件20以及孔22、 24和26?？?2、 24設(shè)置 在連接器主體12的背面或者朝下的側(cè)面上以使得能夠焊接凸片到PV板上， 并且孔26設(shè)置在連接器主體12的背面或者朝下的側(cè)面上以便為二極管提 供通風(fēng)孔用于散熱。優(yōu)選地，導(dǎo)體部分14、 16和18以及二極管20插入模 制在連接器部分12中。 一個(gè)接觸部分16或者18可包括在二極管20周圍 形成直角的一體的板狀部分16a,用于接觸二極管20的散熱片20c。板部分16a提供具有散熱片20c的額外的散熱表面。
導(dǎo)體部分l4、 16和18分別延伸到連接器主體12的末端40、 38處的 凹槽30和32或者34和36中。凹槽30、 32、 34和36被布置成以接收陰 端子主體42、 42a,其從插頭組件14突起，與導(dǎo)體部分44、 44a電連通。 通過(guò)非限定性的例子，陰端子體42、 42a可以是壓接型的端子，例如由賓夕 法尼亞中部城市的Tyco Electronics公司制造的250 FASTON⑧連接器。
連接器主體12具有從頂部邊緣50延伸的一對(duì)鎖定部分46、 48,并且 一對(duì)保持肋或者鎖定件52、 54與鎖定部分46、 48相對(duì)布置。鎖定部分46、 48和保持肋52、 54在一端形成凹槽56、 58用于接收插頭組件60。每個(gè)插 頭組件60包括一對(duì)絕緣的或者過(guò)模制的陰連接器部分62、 64。陰接觸部分 62、 64通過(guò)與導(dǎo)體部分14、 16和18摩擦接觸而服貼地配合到凹槽30、 32、 34和36中。當(dāng)與凹槽30和32或者34和36接合時(shí)，柔性過(guò)模塑件96提 供圍繞陰接觸部分62、 64的防水密封。
每個(gè)插頭組件60具有沿著頂部邊緣68的槽口 66，其適于接收連接器 主體12的鎖定部分46、 48。再者，插頭組件60中的槽口 70位于沿著底部 邊緣72與槽口66相對(duì)，用于接收連接器主體12的肋52和54。插頭組件 60的槽口 66和槽口 70通過(guò)分別與鎖定部分46、 48和肋部分52、 54咬合 配合而保持地結(jié)合連接器主體12。鎖定部分46或者48通過(guò)沿著插頭組件 60的向前邊緣78分別折曲鎖定部分46、 48的傾斜邊緣74、 76而接合插頭 組件60的槽口 66。鎖定部分46、 48形成在連接器主體頂部邊緣50的延伸 件80、 82的遠(yuǎn)端。延伸件80、 82是足夠彈性的以允許鎖定部分46、 48在 前邊緣78上面偏斜傾斜邊緣74的邊框部分84，并咬合到槽口 66中。同時(shí)， 延伸件80、 82是足夠剛性的以當(dāng)顯著的橫向力施加時(shí)維持鎖定部分46、 48 在槽口 66內(nèi)，也就是在插頭組件上用力拔拉時(shí)不應(yīng)當(dāng)4吏鎖定部分46、 48 從槽口66脫離。鎖定部分46、 48具有延伸端86、 88,其從接合的插頭組 件60和槽口 66的表面對(duì)角線地向外突起，以允許鎖定部分46、 48從插頭 組件60脫離。當(dāng)壓力例如通過(guò)手指操控或者通過(guò)支點(diǎn)力例如平的螺絲起子、 刀口等纟皮施加到延伸端86、 88時(shí)，鎖定部分46、 48從槽口 60柔性地縮回。 肋部分52、 54提供防止插頭組件60意外脫離的補(bǔ)充保證。通過(guò)上述安置， 插頭組件60可通過(guò)人手的相對(duì)小的嵌入力而保持地接合連接器主體12。孔 90優(yōu)選地為橢圓形狀以允許指端插入和握持以施加插入或者拆除力到插頭組件60和連接器主體12。插頭組件60/連接器主體12結(jié)構(gòu)能使PV屋瓦 104(參見(jiàn)圖5)通過(guò)人手連接和拆開(kāi)，也就是不需要專門(mén)工具，并且優(yōu)選地不 需要工具。接合和/或脫離插頭組件60和連接器主體12需要的力優(yōu)選地通 過(guò)用手抓住兩個(gè)部分并將兩個(gè)部分按壓在一起直到鎖定部分46或者48與 插頭組件60的槽口 66接合而實(shí)現(xiàn)。
極性標(biāo)記92、 94施加到插頭組件60和連接器主體12的過(guò)/插入才莫以防 止錯(cuò)誤連接。優(yōu)選地，極性標(biāo)記將模制在插頭組件60和連接器主體12內(nèi)。 如圖1所示，插頭組件60的極性標(biāo)記92、 94呈現(xiàn)為相反的，因?yàn)楫?dāng)安裝 時(shí)后表面面對(duì)屋瓦。除了極性標(biāo)記92、 94之外，鎖定部分70、 66提供保 證插頭組件60不會(huì)插入到錯(cuò)誤的極中的極性特征。
接著參照?qǐng)D3-5，示出連接系統(tǒng)的替代實(shí)施例。插頭/電纜組件100集 成到安裝在屋瓦104上的連接器主體12內(nèi)。插頭/電纜組件100包括在一端 的插頭組件60和通過(guò)導(dǎo)體44、 44a互連的連接器主體12。鎖定部分46和 48、凹槽38和40以及肋部分52和54在該構(gòu)型中設(shè)置在連接器主體12的 一端上，導(dǎo)體44、 44a通過(guò)連接技術(shù)例如焊接或者壓接而過(guò)模制為與內(nèi)部導(dǎo) 體部分14或者16和散熱片16a接觸。
連接器主體12具有邊緣部分102 ，其覆蓋連接器主體12和PV屋瓦104 之間的連接(參見(jiàn)圖5)。優(yōu)選地，邊緣部分102是由塑料材料制成，但是， 可使用任何適當(dāng)?shù)牟牧?。邊緣部?02防止?jié)駳膺M(jìn)入PV屋瓦104和連接器 主體12之間的接口。 PV屋瓦104被配置成以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為直流電。連 接器部分12優(yōu)選地通過(guò)模制導(dǎo)熱樹(shù)脂例如PPO(聚苯醚樹(shù)脂)而制成。
接著參照?qǐng)D6,示出本發(fā)明的替代實(shí)施例，與圖1和2中描述的連接器 主體12相比，其中鎖定部分47設(shè)置在插頭組件60上并從插頭組件60的 向前邊緣78向外延伸。連接器主體12包括槽口 49和51,其被配置成以保 持地接合鎖定部分47。
參照?qǐng)D7，連接器主體12的底側(cè)設(shè)置有用于施加膠粘劑的表面 202-206，其中所述膠粘劑用于將連接器主體12粘附到屋瓦104(參見(jiàn)圖5)。 空氣通道208位于從連接器主體12的背面212延伸離開(kāi)的導(dǎo)軌210之間， 產(chǎn)生箭頭214所示的流動(dòng)路徑，用于冷卻金屬散熱片。此外，圖6-7中的連 接器主體12包括內(nèi)部元件，例如散熱片20c、內(nèi)導(dǎo)體部分14、 16和18(參 見(jiàn)圖1)、 二極管組件20以及孔22、 24和26用于焊接二極管端子20a和20b(參見(jiàn)圖1)。散熱片20c優(yōu)選地插入連接器主體12并與連接器主體12 —體模 制，并暴露到穿過(guò)通道208的空氣中。再者，邊緣部分可優(yōu)選地具有用于 增加粘附到PV屋瓦104的玻璃表面的網(wǎng)紋表面。
盡管已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 能夠理解，而不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變化，可以用 等效物替換其元件。此外，在不背離其實(shí)質(zhì)范圍的情況下，可以根據(jù)本發(fā) 明的教導(dǎo)進(jìn)行許多修改以適應(yīng)特定情形或者材料。因此，目的是，本發(fā)明 并不限于作為用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式而公開(kāi)的特定實(shí)施例，而是本發(fā) 明將包括落在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種用于互連光電屋瓦系統(tǒng)的電氣元件的連接器系統(tǒng)(10)，其特征在于主體部分(12)和插頭組件(14)，所述主體部分(12)和插頭組件(14)能夠鎖定地接合，以及所述主體部分(12)具有柔性鎖定件(46，48)、形成開(kāi)口于一端的凹槽(56，58)的周邊末端和肋(52，54)，以及一對(duì)從與所述凹槽(56，58)相鄰的所述周邊的末端向內(nèi)延伸的陰腔體(30，32，34，36)；所述鎖定件(46，48)從所述主體部分(12)的頂部邊緣(50)向外延伸并具有遠(yuǎn)端，一突起形成在所述遠(yuǎn)端上；所述陰腔體(30，32，34，36)都被配置成以接收導(dǎo)體部分(14，16，18)，其中所述導(dǎo)體部分(14，16，18)集成在所述主體部分(12)內(nèi)；邊緣連接器部分(102)沿著所述主體部分(12)的一部分周邊；所述插頭組件(14)具有用于保持地接收所述遠(yuǎn)端的所述突起的第一槽口(66)和用于接收所述肋部分(52，54)的第二槽口(70)，并且一對(duì)環(huán)形陽(yáng)突起(96)從所述插頭組件(14)的周邊末端向外延伸，每個(gè)突起被配置成以將電纜導(dǎo)體的末端端子接收在其中，所述電纜導(dǎo)體延伸通過(guò)所述插頭組件并從相對(duì)端出來(lái)；其中，所述一對(duì)陽(yáng)突起(96)被配置成以密封地接合所述一對(duì)陰腔體(30，32，34，36)以使得當(dāng)所述主體部分(12)和所述肋部分(52，54)配合時(shí)所述導(dǎo)體部分(14，16，18)的每一個(gè)與所述相關(guān)電纜導(dǎo)體末端端子形成電連接，并且所述鎖定件突起保持地接合在所述第一槽口(66)內(nèi)，所述插頭組件(14)通過(guò)操控所述鎖定件突起件而脫離。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述插頭組件(14)具有用于手指 插入的中心孔(90)以允許握持所述插頭組件(14)。
3. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述邊緣連接器部分(102)具有多 個(gè)接觸元件，所述多個(gè)接觸元件被配置成以互連所述光電屋瓦(104)和所述 導(dǎo)體部分(14， 16, 18)。
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述主體部分(12)具有用于將部 件固定到所述主體部分(12)的多個(gè)窗(22, 24, 26)。
5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述部件是二極管(20)和多個(gè)凸片。
6. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述部件通過(guò)焊接固定。
7. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，極性標(biāo)記布置在所述連接器主體 (12)和所述插頭組件(14)的至少一個(gè)側(cè)面上。
8. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征還在于 用于截止所述光電屋瓦(104)中的反向電流的二極管(20);和 用于從所述二極管元件(20)散熱的散熱片(20c)。
9. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)導(dǎo)體的一個(gè)導(dǎo)體還被焊 接到二極管(20)的散熱片(20c)并被配置成以通過(guò)熱傳導(dǎo)提供額外的散熱，同 時(shí)維持所述光電屋瓦電路的電絕緣。
10. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中，所述電纜導(dǎo)體是壓接的線纜250 Faston連接器和250 Faston凸片。
全文摘要
一種用于光電屋瓦的連接器系統(tǒng)(10)，具有主體(12)和帶有鎖定裝置的插頭組件(14)。主體部分(12)具有鎖定件(46，48)和形成用于與插頭組件(14)配合的凹槽(56，58)。一對(duì)腔體從凹槽(56，58)向內(nèi)延伸。鎖定件(46，48)具有突起，并且一體的導(dǎo)體形成在主體部分(12)內(nèi)。插頭組件(14)具有用于保持地接收突起的槽口(66)和用于接收肋(52，54)的槽口(70)。一對(duì)突起(96)從插頭組件(14)的圓周末端延伸并接收插頭組件(14)的電纜端子。當(dāng)主體和插件配合時(shí)，突起(96)與腔體接合并密封腔體以形成與電纜端子的導(dǎo)電通路。鎖定突起保持地接合插頭。插頭組件(14)通過(guò)操控鎖定件突起件而脫離。
文檔編號(hào)H01R13/627GK101589476SQ200780049056
公開(kāi)日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2007年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月3日
發(fā)明者克里斯托弗·G·戴利, 斯科特·S·杜斯特霍夫特 申請(qǐng)人:泰科電子公司