具有熱熔斷器的電緊固件組件的制作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有熱熔斷器的電緊固件組件
[0001]本發(fā)明的背景
電力系統(tǒng)(諸如飛行器配電系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的那些電力系統(tǒng))使用電匯流條以用于將功率從電源輸送至電負(fù)載。在電短路或其它失效狀態(tài)的情況中，高壓構(gòu)件可分流穿過(guò)非預(yù)計(jì)的電觸點(diǎn)，導(dǎo)致配電系統(tǒng)的失效處的高電流。高電流繼而生成過(guò)高的熱水平，且可導(dǎo)致可能的電或熱破壞。
[0002]本發(fā)明的簡(jiǎn)要描述
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種用于聯(lián)接第一端子和第二端子的電緊固件組件，且包括將第一端子和第二端子彼此聯(lián)接的緊固件、在熔化之前電聯(lián)接第一端子和第二端子的導(dǎo)電的可熔化元件，以及具有位于第一端子與第二端子之間的部分且保持它們物理分離的分離件。傳導(dǎo)通路至少由第一端子、第二端子和可熔化元件限定，其中可熔化元件響應(yīng)于沿傳導(dǎo)通路的熱而熔化，以響應(yīng)于過(guò)熱狀態(tài)中斷傳導(dǎo)通路，同時(shí)分離件保持第一端子和第二端子物理地分離。
[0003]在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種用于聯(lián)接第一端子和第二端子的電緊固件組件，且包括將第一端子和第二端子彼此聯(lián)接的緊固件、提供固持力以在熔化之前固定緊固件的可熔化固持件，以及具有位于第一端子與第二端子之間的部分且施加與固持力相反的偏壓力的偏壓元件。傳導(dǎo)通路至少由第一端子和第二端子限定，其中可熔化固持件響應(yīng)于熱熔化，從而釋放偏壓元件的偏壓力以將第一端子和第二端子物理地分離，且響應(yīng)于過(guò)熱狀態(tài)中斷傳導(dǎo)通路。
[0004]在還有另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明涉及一種電過(guò)載保護(hù)設(shè)備，其包括:包括螺柱的第一端子、具有接納螺柱的開(kāi)口的第二端子、螺紋地接納在螺柱上且將第二端子固定到第一端子上的螺母，以及具有接納螺柱的開(kāi)口且定位在第一端子與第二端子之間且具有導(dǎo)電的可熔化元件的墊圈。傳導(dǎo)通路至少由第一端子、第二端子和可熔化元件限定，其中可熔化元件響應(yīng)于沿傳導(dǎo)通路的熱而熔化，以響應(yīng)于過(guò)熱狀態(tài)中斷傳導(dǎo)通路。
[0005]附圖的簡(jiǎn)要描述在附圖中:
圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的飛行器和配電系統(tǒng)的自頂向下的簡(jiǎn)圖。
[0006]圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電緊固件組件的透視圖。
[0007]圖3為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的焊料墊圈組件的透視圖。
[0008]圖4為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電緊固件組件的截面視圖，其中焊料環(huán)未熔化。
[0009]圖5為根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電緊固件組件的截面視圖，其中焊料環(huán)熔化。
[0010]圖6為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的電緊固件組件的截面視圖，其中焊料環(huán)未熔化。
[0011]圖7為根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的電緊固件組件的截面視圖，其中焊料環(huán)熔化。
[0012]本發(fā)明的實(shí)施例的描述
本發(fā)明的所述實(shí)施例針對(duì)一種電緊固件組件，其例如可用于飛行器的配電系統(tǒng)中。盡管該描述主要針對(duì)飛行器的配電系統(tǒng)，但其還適用于使用電緊固件組件的任何環(huán)境，以用于將一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)的部分電連接至另一個(gè)。
[0013]如圖1中所示，飛行器10示為具有至少一個(gè)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，其示為左發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)12和右發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)14。作為備選，功率系統(tǒng)可具有較少或額外的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。左發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)12和右發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)14可大致相同，且還可包括至少一個(gè)電機(jī)，諸如發(fā)電機(jī)18。飛行器示為還包括多個(gè)功率消耗構(gòu)件或電負(fù)載20，例如，促動(dòng)器負(fù)載、飛行臨界負(fù)載和非飛行臨界負(fù)載。各個(gè)電負(fù)載20經(jīng)由配電系統(tǒng)(例如，匯流條28)與其中至少一個(gè)發(fā)電機(jī)18電聯(lián)接。
[0014]在飛行器10中，操作左發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)12和右發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)14提供機(jī)械能，其可經(jīng)由轉(zhuǎn)軸取得以提供用于發(fā)電機(jī)18的驅(qū)動(dòng)力。發(fā)電機(jī)18繼而又將生成的功率提供至匯流條28，其將功率輸送至電負(fù)載20以用于負(fù)載操作。可構(gòu)想出用于將功率提供至電負(fù)載20的額外功率源，諸如緊急功率源、沖壓空氣渦輪系統(tǒng)、起動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)或電池組。將理解的是，盡管在飛行器環(huán)境中示出本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，但本發(fā)明不限于此，且具有非飛行器應(yīng)用中的電力系統(tǒng)的普遍應(yīng)用，諸如其它移動(dòng)應(yīng)用和非移動(dòng)工業(yè)、商業(yè)和住宅應(yīng)用。
[0015]圖2示出了示例性電緊固件組件24，其包括導(dǎo)電的DC電力接觸器26，接觸器26具有至少一個(gè)電端子32、示為導(dǎo)電匯流條支撐件28的至少第二電端子，以及焊料墊圈組件30 AC接觸器26的端子32可經(jīng)由焊料墊圈組件30與匯流條支撐件28電聯(lián)接。在此意義上，焊料墊圈組件30定位在端子32與匯流條支撐件28之間且物理地分離端子32和匯流條支撐件28。電端子32、焊料墊圈組件30和匯流條支撐件28示為具有開(kāi)口 36，以用于經(jīng)由機(jī)械緊固件(諸如接觸器固定螺釘34或螺柱)接納可除去的聯(lián)接件。此外，盡管描述了焊料墊圈組件30，但可構(gòu)想出備選的幾何形狀，其中，例如，焊料組件30可包括沒(méi)有開(kāi)口36的一個(gè)或多個(gè)塊，且定位在接觸器固定螺釘34旁邊，將端子32與匯流條支撐件28物理地分離。
[0016]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3，焊料墊圈組件30示為墊圈類(lèi)型，且可包括示為成形環(huán)的外接口套環(huán)38、也成形為環(huán)的內(nèi)分離件(諸如絕緣環(huán)40)，以及接納在套環(huán)與環(huán)38、40之間的導(dǎo)電且可熔化的元件，諸如焊料環(huán)42或盤(pán)。當(dāng)組裝時(shí)，接口套環(huán)38、絕緣環(huán)40和焊料環(huán)42也限定開(kāi)口 36，其沿軸向延伸穿過(guò)焊料墊圈組件30的中心。盡管描述了接口套環(huán)38、絕緣環(huán)40和焊料環(huán)42，但可構(gòu)想出備選的幾何形狀。
[0017]構(gòu)想出接口套環(huán)38包括導(dǎo)電材料，且示為包括徑向側(cè)壁44且朝開(kāi)口 36沿徑向向內(nèi)延伸的底板46。底板46、側(cè)壁44和絕緣環(huán)40可共同限定儲(chǔ)器47，其能夠至少容納等于熔化的焊料環(huán)42的體積的液體體積。焊料環(huán)42可構(gòu)造成抵靠底板46的至少一部分，使得焊料42和板46電聯(lián)接。絕緣環(huán)40可包括非傳導(dǎo)材料，其在組裝時(shí)內(nèi)襯焊料墊圈組件30的開(kāi)口36，以阻止接口套環(huán)38和/或焊料環(huán)42與接納在開(kāi)口 36中的物體(例如，接觸器固定螺釘34)之間的徑向電接觸。此外，如圖所示，焊料環(huán)42的軸向高度大于接口套環(huán)38或絕緣環(huán)40的軸向高度，且絕緣環(huán)40的軸向高度可大于接口套環(huán)38的軸向高度。
[0018]盡管描述了焊料，但可構(gòu)想出備選的導(dǎo)電和可熔化元件。用于焊料環(huán)42的一個(gè)示例性熔點(diǎn)可在200和250攝氏度之間；然而，可構(gòu)想出各種焊料合金和/或合金組合，使得可熔化元件的熔點(diǎn)可參照電緊固件組件24的期望的熱操作或故障狀態(tài)限定。
[0019]圖4示出了組裝的電緊固件組件24的截面。如圖所示，組件24還可包括電絕緣套筒48、示為貝氏墊圈(Belleville washer)50的壓縮或偏壓元件，以及可選的電絕緣墊圈52。還示出了匯流條支撐件28還包括緊固件底座，諸如螺釘座54或螺母，其構(gòu)造成牢固地接納緊固件。構(gòu)想出螺釘座54可固定地附接到匯流條支撐件28或與其整體結(jié)合，且提供了使聯(lián)接的螺釘34與匯流條支撐件28絕緣的絕緣性。例如，螺釘座54可包括絕緣材料，或螺釘座54可經(jīng)由絕緣粘合劑附連至匯流條支撐件28?？蓸?gòu)想出另外的絕緣方法和/或材料。
[0020]貝氏墊圈50構(gòu)造成使得其不在相對(duì)的軸向壓力或壓縮力下時(shí)可具有朝擴(kuò)張狀態(tài)的偏壓力，且其中墊圈50的軸向長(zhǎng)度在擴(kuò)張狀態(tài)中比在壓縮狀態(tài)中更長(zhǎng)。貝氏墊圈50可取決于與偏壓力相反作用的壓力或力在壓縮狀態(tài)與擴(kuò)張狀態(tài)之間流暢地切換。盡管描述了貝氏墊圈50，但可構(gòu)想出另外的偏壓元件，其具有可與固持壓力或固持力相反作用的偏壓力，且其中元件的軸向長(zhǎng)度在未受到固持力時(shí)比在受到固持力時(shí)的元件的軸向長(zhǎng)度更長(zhǎng)。例如，備選的偏壓元件可包括機(jī)械彈簧。
[0021]接觸器固定螺釘34示為至少部分地接納在絕緣套筒48內(nèi)，使得螺釘34的該至少一部分由絕緣套筒48電絕緣。盡管絕緣套筒48示為僅包圍接觸器固定螺釘34的一部分，但可構(gòu)想出本發(fā)明的實(shí)施例中整個(gè)螺釘34接納在套筒48內(nèi)。作為備選，絕緣套筒48可由絕緣涂層或樹(shù)脂替換。在該備選實(shí)例中，其中整個(gè)接觸器固定螺釘34例如由套筒48、涂層或樹(shù)脂絕緣，其它絕緣元件40、52、54可選地提供絕緣性質(zhì)。
[0022]如圖所示，電緊固件組件24通過(guò)從底部到頂部層鋪匯流條支撐件28、焊料墊圈組件30、DC接觸器26的端子32、貝氏墊圈50和絕緣墊圈52而組裝，使得層鋪對(duì)準(zhǔn)各個(gè)墊圈和元件28、30、32、50、52的開(kāi)口 36。接觸器固定螺釘34(具有絕緣套筒48)沿軸向接納穿過(guò)開(kāi)口36，且與螺釘座54可除去地聯(lián)接，使得聯(lián)接提供足夠的機(jī)械限制，以將元件28、30、32、50、52沿軸向壓制和/或聯(lián)接在一起，且壓縮貝氏墊圈50。在此意義上，貝氏墊圈50的偏壓力朝彼此偏壓端子32和匯流條支撐件28，且與焊料墊圈組件30的結(jié)構(gòu)固持力且特別是焊料環(huán)42的結(jié)構(gòu)固持力相反。該偏壓力由裝固至螺釘座54的接觸器固定螺釘34克服，從而相對(duì)于端子32和焊料環(huán)42壓縮貝氏墊圈50。
[0023]絕緣套筒48、絕緣墊圈52、絕緣環(huán)40和螺釘座54的組合構(gòu)造成使接觸器固定螺釘34與端子32和匯流條支撐件28兩者電隔離。因此，在所示構(gòu)造中，DC接觸器26的端子32和電緊固件組件24的匯流條支撐件28可僅通過(guò)焊料環(huán)42和焊料墊圈組件30的接口套環(huán)38電連接。
[0024]在飛行器操作期間，電壓和電流穿過(guò)DC接觸器26、焊料墊圈組件30和匯流條支撐件28。然而，在配電系統(tǒng)22中的電故障、失效或短路的情況中，在非預(yù)計(jì)的電力連接上分流的大量電流可在構(gòu)件的電或熱破壞中生成過(guò)量的熱。
[0025]在電失效的這種情況中，失效點(diǎn)可與電緊固件組件24熱接觸或熱連接。來(lái)自失效點(diǎn)的過(guò)量熱可經(jīng)由DC接觸器26(和端子32)和/或匯流條支撐件28熱傳導(dǎo)至焊料墊圈組件30。如果傳導(dǎo)的熱相比焊料的熔點(diǎn)足夠大，則焊料環(huán)42可熔化。為DC接觸器26與匯流條支撐件28之間的電連接的至少一部分的焊料環(huán)42的熔化斷開(kāi)了接觸器26的端子32與支撐件28之間的電連接。電連接的斷開(kāi)將中斷電故障、失效或短路的電流，且因此使得系統(tǒng)安全。
[0026]圖5示出了上述實(shí)施例的備選構(gòu)造，其中電緊固件組件124的焊料環(huán)142的熔化斷開(kāi)DC接觸器26與匯流條支撐件28之間的電連接。具有備選構(gòu)造的部分將標(biāo)有增加100的相似數(shù)字，其中將