專利名稱:電纜連接器的制作方法
技術領域:
本發明涉及一種電纜連接器。更具體來講,本發明涉及這樣一種電纜連接器其用于對多個模塊通過電纜進行電連接,其中的模塊例如為太陽能電池模塊。
背景技術:
能將太陽光轉化為電能的太陽能發電系統由于不會對地球環境造成污染、且能節約能源,所以,公眾對這樣的系統是看好的。在太陽能發電系統中,為了使電力輸出足以達到所需的功率,就要將幾十或幾百個太陽能電池模塊并排地排列在一起,并用電纜將這些太陽能電池模塊串聯起來。常規的作法是在房屋建筑完成后,將大量的太陽能電池模塊安裝到房頂上。但在近些年來,為了能簡化組裝過程、并降低構建成本,集成了太陽能發電系統的建筑材料變得普遍起來,在這樣的材料中,集成地設置了太陽能電池。也就是說,太陽能電池與建筑材料一體地進行安裝,其中的建筑材料例如為建筑物的外墻材料、房瓦、和/或其它材料。
圖7是一個示意圖,表示了多個太陽能電池模塊之間常規電連接的示例。如圖7所示,在并排布置的各個太陽能電池模塊101A、101B、101C...的背面上分別設置了各個接線盒102A、102B、102C...,用于將利用光電變換而產生的電力輸送出去,其中的背面與接收光照的表面處于相反位置。如果需要的話,在接線盒102A、102B、102C...的每一個中還設置了旁路二極管和逆止二極管。
每個接線盒102A、102B、102C...都具有正極輸出端和負極輸出端。附圖標記107A、107B、107C...指代正極輸出端。數字標號108A、108B、108C...則指代負極輸出端。從正極輸出端107A、107B、107C...分別延伸出正極電纜103A、103B、103C...。在各正極電纜103A、103B、103C...的引出端上分別連接著陽連接器105A、105B、105C...。從負極輸出端108A、108B、108C...分別延伸出負極電纜104A、104B、104C...。在各負極電纜104A、104B、104C...的引出端上分別連接了陰連接器106A、106B、106C...。如圖7所示,通過將相鄰太陽能電池模塊的陰連接器106A、106B、106C...與陽連接器105A、105B、105C...進行連接,就可將各個太陽能電池模塊101A、101B、101C...串聯起來。
在集成于建筑材料內的太陽能發電系統中,由于太陽能電池模塊在高度方向或垂直方向上的空間非常有限,所以必須要在非常狹小的空間內對從接線盒引出的電纜進行布線,在其中的集成式太陽能發電系統中,太陽能電池與外墻材料或頂瓦等建筑材料集成為一體。當集成了太陽能電池的外墻材料被粘接到建筑物墻壁的表面上時,必然要在墻面與外墻材料之間的有限空間內執行布線。
但是,如圖7所示,在那樣的太陽能發電系統中,采用了當前通用的HCV電纜作為其中的電纜103A、104A...,并使用了接線盒102A...,而接線盒102A...的高度尺寸卻很大,且各個連接器106A...和105A...的外徑也很大—例如為11mm。因而,在狹小的空間內進行布線將是很困難的。
發明內容
考慮到上述的問題,本發明的一個目的是提供一種電纜連接部件的結構,當對集成于建筑材料內的太陽能發電系統進行安裝時,該結構能實現在狹小空間內對電纜進行布線,用以將太陽能電池模塊相互連接起來。
為了解決上述問題,此處提供了一種電纜連接器,用于串聯電連接從多個太陽能電池模塊延伸出的電纜,該電纜連接器包括一第一連接器,其從其中一個太陽能電池模塊延伸出,并連接到一扁平的第一輸電電纜的引出端上,該引出端的極性為第一極性;以及一第二連接器,其從另一個太陽能電池延伸出,并連接到一扁平的第二輸電電纜的引出端上,該引出端的極性為第二極性,第二極性與第一連接器所對應第一極性相反。
在該結構中,第一連接器和第二連接器的外形構造是扁平狀的,在兩連接器的厚度方向大致上與扁平電纜的厚度方向一致的情況下,將第一、第二連接器分別與扁平電纜進行連接。在第一連接器的厚度方向與第二連接器的厚度方向大體一致的情況下,將第一連接器與第二連接器相互連接起來。
第一連接器和第二連接器可具有能相互連接起來的殼體,并具有可相互連接的耦接部件,耦接部件容納在殼體中,其對第一連接器與第二連接器進行電連接,而使它們相互連通起來。在該結構中,當兩殼體被相互連接起來時,第一連接器的耦接部件就與第二連接器的耦接部件相互連接到了一起。
與第一連接器相連接的第一扁平電纜、以及與第二連接器相連接的第二扁平電纜可與太陽能電池模塊的內部線路直接進行連接。
第一連接器和第二連接器可各具有一電纜連接部件,其與扁平電纜進行電連接,且與所述耦接部件是導通的,可利用一模制的樹脂構件來將扁平電纜和電纜連接部件制成一個整體。
模制的樹脂構件通過這樣的工藝來制得在扁平電纜以及與扁平電纜相連接的電纜連接部件被布置到一模具中的情況下,將一種材料填充到所述模具中,并在合模之后將材料硬化。模制樹脂構件的材料可以是熱熔性的樹脂。可通過將建筑材料與太陽能電池相互結合起來而制出太陽能電池模塊。
在下文對示例性實施例的描述中,對本發明這些(以及其它的)目的、優點和顯著的特征進行了介紹,且從下文的描述,可清楚地領會本發明的目的、優點和特征。
下面將參照附圖對本發明的示例性實施方式進行描述,附圖中相同的附圖標記指代同種部件,在附圖中圖1是一透視圖,其示意性地示出了集成在建筑材料內的太陽能發電系統的一個部件,其中的發電系統例如為集成到屋瓦中的太陽能發電系統,該系統采用了根據本發明一示例性實施方式的電纜連接件結構;圖2是一俯視圖,示意性地表示了屋瓦集成型太陽能電池模塊,其與圖1所示的太陽能電池模塊具有相同的結構;圖3中的示意性剖視圖表示了本發明示例性實施方式的第一連接器;圖4中的示意性剖視圖表示了本發明示例性實施方式的第二連接器;圖5是一局部剖開的俯視圖,表示了圖3中的第一連接器與圖4所示的第二連接器之間的連接狀態;
圖6是一個局部剖開的側視圖,表示了圖5中第一、第二連接器之間的連接狀態;以及圖7是一示意圖,表示了多個太陽能電池模塊之間常規電連接的示例。
具體實施例方式
圖1是一透視圖,其示意性地示出了與建筑材料集成到一起的太陽能發電系統的一個部件,其中的發電系統例如為集成到屋瓦中的太陽能發電系統,該系統采用了根據本發明一示例性實施方式的電纜連接件結構。如圖1所示,與屋瓦集成到一起的太陽能電池模塊10A、10B和10C被布置到一基板上,其中的基板例如為屋頂板1,其被用作鋪布蓋瓦或屋頂上其它物品的基礎。太陽能電池模塊10A到10C是通過將太陽能電池埋入到建筑材料中而制成的,其中的建筑材料例如是厚的屋頂巖板。可通過鋪設屋瓦的方法,來將太陽能電池模塊10A到10C安裝成所需的格局,其中的屋瓦鋪設方法例如是現有的任何鋪設方法、或者是以后發展出的鋪設方法。
優選的是太陽能電池模塊10A、10B和10C與正極電纜11A、11B、11C以及負極電纜12A、12B、12C直接相連,而沒有經過中繼接線盒。正極電纜11A到11C傳輸太陽能電池模塊10A到10C的正極電力輸出。負極電纜12A到12C則傳輸太陽能電池模塊10A到10C的負極電力輸出。對于每一電纜11A到11C、12A到12C,都可采用扁平電纜或扁平導線。扁平電纜可具有一導線層,該導線層是由多股用銅箔制成的導線構成的,其被制在一帶狀的柔性樹脂襯底上,扁平電纜還包括一種保護材料,其覆蓋著所述的導線層。可利用超聲熱壓粘接工藝,在柔性的樹脂襯底上按照雙層結構來制得所述導線層。
在負極電纜12A、12B和12C的一端上分別連接著第一連接器13A、13B和13C。在正極電纜11A、11B和11C的一端上分別連接著第二連接器14A、14B和14C。如圖1所示,在太陽能電池模塊10C的背面與屋頂板1之間的狹窄空間(狹小部分)內,相鄰的太陽能電池模塊10A和10B之間設置了電纜11B和12A,從而可將第一連接器13A與第二連接器14B串聯起來。
圖2是一俯視圖,示意性地示出了與屋瓦集成到一起的太陽能電池模塊10,其與圖1所示的太陽能電池模塊具有相同的結構。太陽能電池模塊10中帶有一內部正極導線15和一內部負極導線16。負極電纜12的根部12b被埋入到太陽能電池模塊10內,并與負極內部導線16直接進行連接。類似地,正極電纜11的根部11b也被埋入到太陽能電池模塊10內,并與正極內部導線15直接進行連接。
圖3的示意性剖面圖所示的第一連接器13被連接到負極電纜12的引出端上。圖4的示意性剖面圖所示的第二連接器14被連接到正極電纜11的引出端上。
第一連接器13和第二連接器14的外觀構造都較為扁平,在將兩連接器的厚度方向大體上對正的情況下,兩連接器可相互連接起來。在該實施例中,第一連接器13和第二連接器14分別具有殼體20和40,這兩個殼體的外形構造是扁平狀的,并能相互連接起來。兩殼體20、40的厚度(高度)例如均為5mm。殼體20、40分別與扁平電纜12和11相連接,且進行連接時殼體20、40的厚度方向分別與扁平電纜12、11的厚度方向大體上一致。因而,當在高度方向很狹窄的一個空間(狹小部分)內對集成于屋瓦內的太陽能電池模塊10進行安裝時,可以在相鄰太陽能電池模塊之間對扁平電纜進行布線。
在該實施例中,無需在太陽能電池模塊10的背面上設置接線盒。扁平電纜11、12被埋設到太陽能電池模塊10中,并利用釬焊的方法分別與內部導線15和16直接進行連接。這樣,就可以完成在相鄰太陽能電池模塊之間、非常狹小的空間中的線路連接。在常規的設計中,由于采用了圓形截面、且其厚度約為6mm的HCV電纜,所以很難將HCV電纜裝入到太陽能電池模塊內的薄型區域內,除非將太陽能電池模塊的一部分制得厚一些,但是,在本實施例中,由于可采用扁平電纜(或扁平線)11、12,且電纜的厚度小于厚度例如約為5mm的連接器13、14,因而能容易地將扁平電纜11和12裝入到太陽能電池模塊中,而且無須對太陽能電池模塊的設計作大的改動。
下文將參照圖3到圖6對第一連接器13和第二連接器14的示例性結構作詳細的描述,圖3是一個俯視圖,示意性地表示了第一連接器13的剖面結構。圖4中俯視圖則示意性地表示的是第二連接器14的剖面結構。圖5是一個局部剖開的俯視圖,表示了圖3中的第一連接器13與圖4中的第二連接器14在連接到一起時的狀態。圖6是一個局部剖開的側視圖,表示了圖5中第一、第二連接器的連接狀態。
如圖3所示,第一連接器13具有一殼體20,該殼體是連接器的主體,且有一個模制樹脂構件21罩在殼體20的前端上。殼體20具有一凹腔,其沿縱長方向貫穿殼體20,一用金屬制成的接線端22被插入到所述凹腔內,并被安裝到殼體20上。接線端22被制成一中空(圓筒狀)的陰耦接部件22b,其后部是開口的,并有一電纜連接部件22a與該陰耦接部件22b保持電路連通。電纜連接部件22a與負極電纜12相連接,并與之保持電路連通。如圖6中的側視圖所示,電纜連接部件22a具有多個填隙部分22e、22e...,這些填隙部分從其左右兩側向上延伸,右側的填隙部分22e和左側的填隙部分22e相互面對著。這些填隙部分22e...被塞入,而負極電纜12則被夾置在左右兩側的填隙部分22e中。由此,電纜連接部件22a能固定住負極電纜12,并與其保持電路連通。
第一連接器13的殼體20具有一桿軸部分28,其沿自身軸線向后延伸,并在桿軸部分28的兩相對側制有接合件24、26,且在接合件24、26與桿軸部分28之間形成了兩個凹穴29、30。在桿軸部分28內制有一后端開口部分28h,這一部分的后部上具有一開孔。接線端22的陰耦接部件22b被布置到一凹腔中,該凹腔靠近后端開口部分28h。接合件24和26上具有卡爪部分25、27,它們在第一連接器13的寬度方向上向外突伸。
模制樹脂構件21例如可通過下面的方法來制得,模制所用的材料主要包含聚酰胺(尼龍基)熱熔性樹脂或其它的樹脂材料。首先,對電纜連接部件22a的一部分進行擠塞或卷壓,以便于將接線端22與負極電纜12連接起來,使得它們實現相互電連接。然后,將與電纜連接部件22a相連接的接線端22插入到殼體20的凹腔中,這樣就將接線端22安裝到了殼體20中,呈現為圖3所示的狀態。在將其上已安裝了接線端22的殼體20放置到樹脂模壓模具(圖中未示出)中之后,將模具合閉。對以熱熔性樹脂作為其主要成分的材料進行加熱,而使其熔化,然后將其注入到模具中。之后,對填注的材料和模具進行冷卻,以便于使材料硬化。這樣就形成了圖3所示的模制樹脂構件21。
如圖3所示,模制樹脂構件21可被制成貼合到殼體20的整個前周邊部分23上,以這樣的方式就可以覆蓋住負極電纜12和電纜連接部件22a,從而在模制樹脂構件21和負極電纜12之間就不會形成任何的間隙。因而,就可以防止水或灰塵進入到殼體20中,進而防止了接線端22出現腐蝕。第一連接器13的密封性能很高,足以耐受室外的使用環境。由于以熱熔性樹脂作為其主要成分的材料易于與不同類型的材料結合起來,所以可在模制樹脂構件21與負極電纜12、以及模制樹脂構件21與殼體20之間獲得很好的粘接性能。由于熱熔性樹脂能以相對較低的壓力注入到模具中,所以能簡化模具的夾壓結構。因而,在模具中對模制樹脂構件21進行注入和模制的成本將會很低。
如圖4所示,第二連接器14具有一殼體40,該殼體是該連接器的主體,且有一個模制樹脂構件41罩在殼體40的后端上。殼體40具有一凹腔,其沿縱長方向貫穿殼體40,一用金屬制成的接線端42被插入到所述凹腔內,并被安裝到殼體40上。接線端42被制為一陽耦接部件42a,該耦接部件42a向前突伸,并有一電纜連接部件42b與該陽耦接部件42a保持電路連通。電纜連接部件42b與正極電纜11相連接,并與之保持電路連通。如圖4和圖6所示,電纜連接部件42b具有多個填隙部分42e、42e...,它們制在耦接部件42b的左右兩側部分上,且右側的填隙部分42e與左側的填隙部分42e相互面對。這些填隙部分42e...被填塞入,并將正極電纜11夾置在左右兩側的填隙部分42e之間。由此,電纜連接部件42b將正極電纜11固定住,并與其保持電路連通。
在第二連接器14殼體40的前部上制有一對鎖止部分45、46,它們位于一前端開口部分47軸線的周邊上,這兩個鎖止部分45、46相互面對,而前端口部分47的前側上則具有一開孔。陽耦接部件42a沿前端開口部分47的縱向向前突伸,并通過一密封構件44固定到前端口部分47的一內壁面上。可在鎖止部分45的一外壁面上制出溝槽48、50。在可兩溝槽48、50之間制出一突起部分49。可在鎖止部分46的外壁面上制出溝槽51和53。且在兩溝槽51和53之間形成一突起部分52。如下文將要描述的那樣,突起部分49和52分別鎖卡到接合件24的一接合孔24h、以及接合件26的一接合孔26h中。
與圖3所示的模制樹脂構件21類似,模制樹脂構件41例如是如下文描述的那樣制成的,即通過對一種以聚酰胺(尼龍基)熱熔性樹脂或其它的樹脂材料為主要成分的材料進行壓模而形成的。首先,對電纜連接部件42b的一部分進行擠塞或卷壓,以便于將接線端42與正極電纜11連接起來,使得它們實現相互電連接。然后,將與電纜連接部件42b相連接的接線端42插入到殼體40的凹腔中,從而將接線端42安裝到殼體40中,呈現出圖4所示的狀態。在將其上已安裝了接線端42的殼體40放置到樹脂模壓模具(圖中未示出)中之后,將模具合閉。對以熱熔性樹脂作為其主要成分的材料進行加熱,而使其熔化,然后將其注入到模具中。之后,對填注的材料和模具進行冷卻,以便于使材料硬化。這樣就形成了圖4所示的模制樹脂構件41。
如圖4所示,模制樹脂構件41可被制成能貼接到殼體40的整個后周邊部分43上,以這樣的方式就可以覆蓋住正極電纜11和電纜連接部件42b,從而在模制樹脂構件41和正極電纜11之間就不會形成任何的間隙。因而,就可以防止水或灰塵進入到殼體40中。因而,第二連接器14的密封性能足以勝任室外的使用環境。由于材質中是以熱熔性樹脂作為其主要成分,所以具有很好的密封性。另外,如上文所述的那樣,在模具中對模制樹脂構件41進行注入和模制的成本是很低的。
下文將參照圖5和圖6對第一連接器13與第二連接器14相互連接的過程進行描述。在圖5中,中線CL1下方的部分表示了第一連接器13和第二連接器14的示意性剖面結構,而圖5中中線CL1上方的部分則表示了兩連接器的外觀形狀。圖6是一側視圖,表示了當從下方對第一連接器13和第二連接器14進行觀察時的所看到的狀態。在圖6中,中線CL2下方的部分表示了第一連接器13和第二連接器14的示意性剖面結構,而中線CL2的上方部分則表示了兩連接器的外觀形狀。
首先,將圖3所示第一連接器的后端與圖4所示第二連接器14的前端相互對置,且使它們的縱向軸線相互正對。在此狀態下,將第一連接器13的桿軸部分28插入到第二連接器14的前端開口部分47中,從而將前端開口部分47內的陽耦接部件42a插入到桿軸部件28的后端開口部分28h內的陰耦接部件22b中。這樣就實現了第一連接器13的接線端22與第二連接器14的接線端42之間的電連接。
在執行上述操作的同時,第二連接器14的鎖止部分45、46被分別插入到第一連接器13的凹穴29和30中,使得第一連接器13上的接合孔24h和26h分別騎跨在突起部分49、52上。這樣,突起部分49、52就分別被鎖卡了在接合孔24h和26h上。與此同時,如圖6所示,第一連接器13的殼體20被裝配到了第二連接器14殼體40上向前突出的兩接合件54、55之間。這樣就將第一連接器13與第二連接器14相互連接到了一起,從而達到圖5和圖6所示的狀態。
在上文對本發明電纜連接部件的示例性結構所作的描述中,是以這樣的太陽能發電系統作為舉例在該系統中,用作建筑材料的屋瓦與太陽能電池被集成到了一起。但是,本發明也可應用到其它的太陽能發電系統中,只要其需要在狹小空間內布設導線、用以將太陽能電池模塊相互電連接起來即可。
如上所述,按照本發明電纜連接部件的結構,在扁平電纜的厚度方向上,第一連接器和第二連接器的厚度是很薄的,且它們分別與對應的扁平電纜電連接。因而,當在其高度方向很狹窄的空間(狹小部分)內對太陽能電池模塊進行安裝時,可以實現在相鄰太陽能電池模塊之間對扁平電纜進行布線。采用柔性的扁平電纜還具有優點增大了線路布設的自由度。
此外,根據本發明,第一連接器的耦接部件和第二連接器的耦接部件被容納在對應的殼體中,且當兩殼體被相互連接到一起時,兩耦接部件實現了電路的接通。因而,能可靠地將兩耦接部件對接在一起,并能防止將耦接部件暴露在外界空氣中,從而可防止發生腐蝕。
另外,薄的扁平電纜可被直接連接到太陽能電池模塊的內部導線上,此外,根據本發明,無需采用其背面上帶有接線盒的太陽能電池模塊。這將進一步便于在非常狹小的空間內對扁平電纜進行布線。
根據本發明,通過采用模制樹脂構件,可將扁平電纜牢固地固定到用于進行電連接的第一連接器和第二連接器上。
另外,通過采用模制樹脂構件,可將扁平電纜和與扁平電纜相連接的電纜連接部件制成一體,且在它們之間不留有間隙。這就可達到很好的密封性,用以擋住水或灰塵。
由于熱熔性的樹脂易于同各種不同類型的材料進行結合,所以可在模制樹脂構件與第一、第二連接器的電纜連接部件之間達到很好的粘接性能,并能保證很高的密閉性。由于可以用相對較低的壓力將以熱熔性樹脂作為其主要成分的材料注入到模具中,所以可簡化模具的夾壓結構。從而,能低成本地制出電纜連接部件。
根據本發明,可以在集成于建筑材料內的太陽能發電系統的狹小空間內,對相鄰太陽能電池模塊之間的扁平電纜進行布設。
盡管在上文中結合特定的實施例對本發明進行了描述,但很顯然本領域技術人員在本文公開內容的教導下,將能構思出多種等效的備選方案、改動或變型。因而,上述的本發明的優選實施例只能被看作是例示性的,而非限定性的。在不超越本發明精神和范圍的前提下,可對上述實施例作多種形式的改動。
權利要求
1.一種電纜連接結構,用于對從多個太陽能電池模塊引出的電纜進行串聯電連接,該連接結構包括一第一連接器,其從其中一個所述太陽能電池模塊延伸出,并連接到一第一扁平電纜的一端上,所述第一連接器的外形構造是扁平狀的,所述第一連接器在其厚度方向與所述第一扁平電纜的厚度方向大體上一致時,與所述第一扁平電纜進行連接;以及一第二連接器,其從另一個所述太陽能電池模塊延伸出,并連接到一第二扁平電纜的一端上,所述第二連接器的外形構造是扁平狀的,所述第二連接器在其厚度方向與所述第二扁平電纜的厚度方向大體上一致時,與所述第二扁平電纜進行連接,其中,當所述第一連接器與所述第二連接器相互連接起來時,所述第一連接器的所述厚度方向與所述第二連接器的所述厚度方向大體上是一致的。
2.根據權利要求1所述的電纜連接結構,其中所述第一連接器包括一殼體,該殼體可與所述第二連接器的一個殼體相互連接;以及在所述的兩個殼體內各安裝了一個耦接部件,當所述兩殼體彼此連接時,兩耦接部件實現了所述第一連接器與所述第二連接器之間的電連接。
3.根據權利要求1所述的電纜連接結構,其中與所述第一連接器相連的所述第一扁平電纜、以及與所述第二連接器相連的所述第二扁平電纜與各自對應的所述太陽能電池模塊的內部線路直接進行連接。
4.根據權利要求1所述的電纜連接結構,其中所述第一連接器和所述第二連接器各具有一電纜連接部件,兩電纜連接部件分別與各自對應的所述第一、第二扁平電纜連接,并與所述的耦接部件連通;以及,通過一模制樹脂構件將所述扁平電纜與所述電纜聯接部件聯成一體。
5.根據權利要求4所述的電纜連接結構,其中所述模制樹脂構件是一個注塑成型的構件,該構件是圍繞著所述扁平電纜和所述電纜連接部件模壓而成的。
6.根據權利要求5所述的電纜連接結構,其中所述模制樹脂構件的材料為熱熔性樹脂。
7.根據權利要求1所述的電纜連接結構,其中所述太陽能電池模塊包括集成了太陽能電池的建筑材料。
8.根據權利要求1所述的電纜連接結構,其中所述第一連接器和所述第二連接器的厚度約為5mm。
9.一種太陽能發電系統,其包括多個太陽能電池模塊,這些太陽能電池模塊利用權利要求1所述的電纜連接結構相互連接起來。
全文摘要
本發明公開了一種電纜連接器,其可實現在狹小空間內完成布線,從而將太陽能電池模塊相互連接起來。在一基板上安裝了多個太陽能電池模塊,這些電池模塊具有埋入到建筑材料中的太陽能電池。從太陽能電池模塊延伸出一正極電纜和一負極電纜。在其中一電纜的一端上連接著一第一連接器。在另一電纜的一端上連接著一第二連接器。第一、第二連接器的外形構造均為扁平狀,當第一連接器的厚度方向與第二連接器的厚度方向基本上相互一致時,將二者相互連接起來。在第一、第二連接器的厚度方向與各自對應扁平電纜的厚度方向基本一致的情況下,將第一、第二連接器與扁平電纜連接起來。
文檔編號E04D1/30GK1469509SQ03142369
公開日2004年1月21日 申請日期2003年6月10日 優先權日2002年6月10日
發明者吉川裕之, 東小薗誠, 誠 申請人:住友電裝株式會社