具有熱熔斷器的電緊固件組件的制作方法
【專利說明】具有熱熔斷器的電緊固件組件
[0001]本發明的背景
電力系統(諸如飛行器配電系統中發現的那些電力系統)使用電匯流條以用于將功率從電源輸送至電負載。在電短路或其它失效狀態的情況中，高壓構件可分流穿過非預計的電觸點，導致配電系統的失效處的高電流。高電流繼而生成過高的熱水平，且可導致可能的電或熱破壞。
[0002]本發明的簡要描述
在一個實施例中，本發明涉及一種用于聯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接的緊固件、在熔化之前電聯接第一端子和第二端子的導電的可熔化元件，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于沿傳導通路的熱而熔化，以響應于過熱狀態中斷傳導通路，同時分離件保持第一端子和第二端子物理地分離。
[0003]在另一個實施例中，本發明涉及一種用于聯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，且響應于過熱狀態中斷傳導通路。
[0004]在還有另一個實施例中，本發明涉及一種電過載保護設備，其包括:包括螺柱的第一端子、具有接納螺柱的開口的第二端子、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口且定位在第一端子與第二端子之間且具有導電的可熔化元件的墊圈。傳導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于沿傳導通路的熱而熔化，以響應于過熱狀態中斷傳導通路。
[0005]附圖的簡要描述在附圖中:
圖1為根據本發明的一個實施例的飛行器和配電系統的自頂向下的簡圖。
[0006]圖2為根據本發明的一個實施例的電緊固件組件的透視圖。
[0007]圖3為根據本發明的第一實施例的焊料墊圈組件的透視圖。
[0008]圖4為根據本發明的第一實施例的電緊固件組件的截面視圖，其中焊料環未熔化。
[0009]圖5為根據本發明的第一實施例的電緊固件組件的截面視圖，其中焊料環熔化。
[0010]圖6為根據本發明的第二實施例的電緊固件組件的截面視圖，其中焊料環未熔化。
[0011]圖7為根據本發明的第二實施例的電緊固件組件的截面視圖，其中焊料環熔化。
[0012]本發明的實施例的描述
本發明的所述實施例針對一種電緊固件組件，其例如可用于飛行器的配電系統中。盡管該描述主要針對飛行器的配電系統，但其還適用于使用電緊固件組件的任何環境，以用于將一個電網絡的部分電連接至另一個。
[0013]如圖1中所示，飛行器10示為具有至少一個燃氣渦輪發動機，其示為左發動機系統12和右發動機系統14。作為備選，功率系統可具有較少或額外的發動機系統。左發動機系統12和右發動機系統14可大致相同，且還可包括至少一個電機，諸如發電機18。飛行器示為還包括多個功率消耗構件或電負載20，例如，促動器負載、飛行臨界負載和非飛行臨界負載。各個電負載20經由配電系統(例如，匯流條28)與其中至少一個發電機18電聯接。
[0014]在飛行器10中，操作左發動機系統12和右發動機系統14提供機械能，其可經由轉軸取得以提供用于發電機18的驅動力。發電機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載20以用于負載操作。可構想出用于將功率提供至電負載20的額外功率源，諸如緊急功率源、沖壓空氣渦輪系統、起動機/發電機或電池組。將理解的是，盡管在飛行器環境中示出本發明的一個實施例，但本發明不限于此，且具有非飛行器應用中的電力系統的普遍應用，諸如其它移動應用和非移動工業、商業和住宅應用。
[0015]圖2示出了示例性電緊固件組件24，其包括導電的DC電力接觸器26，接觸器26具有至少一個電端子32、示為導電匯流條支撐件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可經由焊料墊圈組件30與匯流條支撐件28電聯接。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示為具有開口 36，以用于經由機械緊固件(諸如接觸器固定螺釘34或螺柱)接納可除去的聯接件。此外，盡管描述了焊料墊圈組件30，但可構想出備選的幾何形狀，其中，例如，焊料組件30可包括沒有開口36的一個或多個塊，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]現在轉到圖3，焊料墊圈組件30示為墊圈類型，且可包括示為成形環的外接口套環38、也成形為環的內分離件(諸如絕緣環40)，以及接納在套環與環38、40之間的導電且可熔化的元件，諸如焊料環42或盤。當組裝時，接口套環38、絕緣環40和焊料環42也限定開口 36，其沿軸向延伸穿過焊料墊圈組件30的中心。盡管描述了接口套環38、絕緣環40和焊料環42，但可構想出備選的幾何形狀。
[0017]構想出接口套環38包括導電材料，且示為包括徑向側壁44且朝開口 36沿徑向向內延伸的底板46。底板46、側壁44和絕緣環40可共同限定儲器47，其能夠至少容納等于熔化的焊料環42的體積的液體體積。焊料環42可構造成抵靠底板46的至少一部分，使得焊料42和板46電聯接。絕緣環40可包括非傳導材料，其在組裝時內襯焊料墊圈組件30的開口36，以阻止接口套環38和/或焊料環42與接納在開口 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42的軸向高度大于接口套環38或絕緣環40的軸向高度，且絕緣環40的軸向高度可大于接口套環38的軸向高度。
[0018]盡管描述了焊料，但可構想出備選的導電和可熔化元件。用于焊料環42的一個示例性熔點可在200和250攝氏度之間；然而，可構想出各種焊料合金和/或合金組合，使得可熔化元件的熔點可參照電緊固件組件24的期望的熱操作或故障狀態限定。
[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，其構造成牢固地接納緊固件。構想出螺釘座54可固定地附接到匯流條支撐件28或與其整體結合，且提供了使聯接的螺釘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可經由絕緣粘合劑附連至匯流條支撐件28。可構想出另外的絕緣方法和/或材料。
[0020]貝氏墊圈50構造成使得其不在相對的軸向壓力或壓縮力下時可具有朝擴張狀態的偏壓力，且其中墊圈50的軸向長度在擴張狀態中比在壓縮狀態中更長。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與擴張狀態之間流暢地切換。盡管描述了貝氏墊圈50，但可構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度在未受到固持力時比在受到固持力時的元件的軸向長度更長。例如，備選的偏壓元件可包括機械彈簧。
[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，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，但可構想出本發明的實施例中整個螺釘34接納在套筒48內。作為備選，絕緣套筒48可由絕緣涂層或樹脂替換。在該備選實例中，其中整個接觸器固定螺釘34例如由套筒48、涂層或樹脂絕緣，其它絕緣元件40、52、54可選地提供絕緣性質。
[0022]如圖所示，電緊固件組件24通過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，使得層鋪對準各個墊圈和元件28、30、32、50、52的開口 36。接觸器固定螺釘34(具有絕緣套筒48)沿軸向接納穿過開口36，且與螺釘座54可除去地聯接，使得聯接提供足夠的機械限制，以將元件28、30、32、50、52沿軸向壓制和/或聯接在一起，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的結構固持力且特別是焊料環42的結構固持力相反。該偏壓力由裝固至螺釘座54的接觸器固定螺釘34克服，從而相對于端子32和焊料環42壓縮貝氏墊圈50。
[0023]絕緣套筒48、絕緣墊圈52、絕緣環40和螺釘座54的組合構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可僅通過焊料環42和焊料墊圈組件30的接口套環38電連接。
[0024]在飛行器操作期間，電壓和電流穿過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22中的電故障、失效或短路的情況中，在非預計的電力連接上分流的大量電流可在構件的電或熱破壞中生成過量的熱。
[0025]在電失效的這種情況中，失效點可與電緊固件組件24熱接觸或熱連接。來自失效點的過量熱可經由DC接觸器26(和端子32)和/或匯流條支撐件28熱傳導至焊料墊圈組件30。如果傳導的熱相比焊料的熔點足夠大，則焊料環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42的熔化斷開了接觸器26的端子32與支撐件28之間的電連接。電連接的斷開將中斷電故障、失效或短路的電流，且因此使得系統安全。
[0026]圖5示出了上述實施例的備選構造，其中電緊固件組件124的焊料環142的熔化斷開DC接觸器26與匯流條支撐件28之間的電連接。具有備選構造的部分將標有增加100的相似數字，其中將