CN101409388A - 电连接系统 - Google Patents

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CN101409388A CNA2008101315200A CN200810131520A CN101409388A CN 101409388 A CN101409388 A CN 101409388A CN A2008101315200 A CNA2008101315200 A CN A2008101315200A CN 200810131520 A CN200810131520 A CN 200810131520A CN 101409388 A CN101409388 A CN 101409388A
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Abstract

一种用于在第一和第二装置间提供电连接的电连接系统,包括一个或多个电连接柱和一个或多个电连接管。每个柱具有第一端和相对的第二端,其中第一端构造为与诸如光电池的第一装置电连接。每个管具有开口以接收相应柱的第二端并提供与其的电连接。第一和第二端连接器设置在连接管的相对轴向端,以实现相邻管间的端对端的电连接。开口包括纵向沟槽和多个次级沟槽。每个次级沟槽包括沿周向延伸的第一长度、沿轴向延伸的第二长度和电接触件的圆形部。为了连接柱与管,管定向使得柱的端部与沟槽对准。管随后轴向地滑动,使得柱的端部位于沟槽中且位于管的内部,邻近沟槽的各个第一长度。随后管绕其纵向轴线旋转并轴向地滑动以最终将端部定位在圆形部中。

Description

电连接系统
技术领域
本发明涉及一种用于在第一装置或部件与第二装置或部件之间提供电连接的电连接系统。
背景技术
本发明通过考虑在相邻的分离光电池或瓦片之间提供电连接的需要而被开发出,例如本发明可以设置在太阳能配电板内或设置有太阳能电池屋顶瓦片的屋顶上。
这种分离的电池或瓦片之间的电连接可以使用传统的方法形成,例如:焊接导线;
使用连接块,所述连接块通常包括绝缘材料块,该绝缘材料块承装容纳多个导线的传导管和能拧入该管中的螺钉,以与所述导线机械接合且电接合;以及
使用匹配插塞。
但是,这种连接方法在用于瓦片的光电池时会有问题,因为需要在附着于诸如屋顶梁的支承结构上的电池或瓦片的侧部上进行连接。
尽管本发明最初开发了与光电池和太阳能瓦片相关的应用,但是本发明的实施例可以应用至需要电连接两个或多个装置或部件的任何应用中。例如,本发明的实施例可以用于将成排的一个或多个传感器电连接至处理器。
可以理解,如果在此涉及任何现有技术出版物,则这些参考文献在澳大利亚或任何其它国家并不构成对这些出版物形成本领域的公知常识的一部分的承认。
发明内容
一种电连接系统,用于在第一装置和第二装置之间提供电连接,该电连接系统包括:
至少一个电连接柱,所述柱或每个所述柱具有第一端和第二端,第一端构造成与第一装置电连接;和
至少一个电连接管,所述管或每个所述管具有接收相应柱的第二端并提供与其的电连接的开口,以及在所述管的每个轴向端的端连接器,所述端连接器构造为与相邻管的端连接器电连接,其中第二装置可以与所述管的端连接器电连接,且由此与所述第一装置电连接。
每个管中的开口可包括用于容纳柱的第二端的纵向沟槽,该纵向沟槽使管的至少一端打开。
在一个实施例中,纵向沟槽在管的两端上打开。
系统还可包括从纵向沟槽延伸的至少一个次级沟槽,所述次级沟槽或每个所述次级沟槽构造为接收相应柱的第二端并提供与相应柱的第二端的电连接。
每个管还可包括第一导体和第二导体,该第一导体在各个端连接器之间延伸并与第一组次级沟槽电连接,所述第二导体在各个端连接器之间延伸并与第二组次级沟槽电连接,其中,所述第一导体和第二导体彼此电绝缘。
在系统的一个实施例中,每个管还在每个端部处设置有互补的连接部,以在相邻的管之间实现机械连接。
附图说明
仅参考所附附图并通过实例的方式对本发明的实施例进行描述,其中:
图1为合并到电连接系统中的电连接柱的示意性表示;
图2为合并到电连接系统中的电连接管的透视图;
图3为图2所示的管的平面图;和
图4为图2和3所示的管的截面图;
图5为合并到根据本发明的电连接系统的实施例中的底部瓦片的截面正视图;
图6为图5所示的底部瓦片的顶部正视图;
图7为合并到光电瓦片组件中的覆盖瓦片的底部正视图;
图8为图7所示的覆盖瓦片的顶部正视图;
图9为合并电连接系统、底部瓦片和覆盖瓦片的光电瓦片组件的侧向截面图;和
图10为图9所示的光电瓦片组件的横向侧视图。
具体实施方式
参考附图且特别是图1和图2,一种用于在第一装置和第二装置之间提供电连接的电连接系统10的实施例包括一个或多个电连接柱12(如图1所示)和一个或多个电连接管14(如图2所示)。每个柱12具有第一端16和相对的第二端18,其中第一端16构造为与诸如光电池20的第一装置电连接。如从图2中清楚可见,每个管14具有开口22,以容纳和提供与各个柱12的第二端18的电连接。第一端连接器24和第二端连接器26设置在连接管14的各个相对的轴向端处,以使得在相邻管14之间实现端对端的电连接。端连接器24和26有助于与第二装置电连接。
在以下更详细描述的实施例中,其中电连接系统10合并到光电瓦片组件(photovoltaic tile assembly)中,光电池20可以被认为是第一装置,并且电力管理系统和/或诸如电池的电储存装置可被认为是第二装置。由此,连接系统10可实现光电池20和管理单元或储存装置之间的电连接。
图5-10示出了合并电连接系统10的光电瓦片组件28。该瓦片组件28包括底部瓦片(base tile)30和一个或多个覆盖瓦片(cover tile)32,每个覆盖瓦片32具有一个或多个PV电池20。
尽管瓦片组件28的具体结构对于板形状的连接系统10来说并不重要,但是仍对瓦片组件28进行描述,以给连接系统10的一个具体应用提供背景。底部瓦片30为方形板的形状和形式,该方形板具有平坦的且基本连续的上表面34,该方形板的连续性仅被一系列横向延伸的孔36打断,柱12插入到这些孔中。底部瓦片30的下侧38形成有多个壁或肋,该壁或肋将下侧38分成多个不同的区域。在此具体实施例中,底部瓦片30的四个角落40中的每一个都由固体材料制成,其可以用于接收诸如钉子或螺钉的机械紧固件。
一对平行壁42在底部瓦片30的相对侧边44和46之间延伸,且部分地形成坚固部分40的边界。底部瓦片30还包括垂直于壁42延伸的壁48,所述壁42也限制坚固部分40的各个侧边。壁48在底部瓦片30的各个相邻侧边50、52与最近的壁42之间延伸。通过这种结构,底部瓦片30的下侧38形成有邻近侧边50和52的隔间54,以及在壁42之间的较大的中央隔间56。如图10中最清楚地示出,壁42设置有用于接收管14的凹部58。
为了有助于提供相邻瓦片组件28之间的防水连接,每个底部瓦片30沿两个纵向边缘设置,每个纵向边缘具有侧向延伸的舌状物60,每个舌状物60在它们的上表面和下表面上设置有纵向延伸的橡胶密封件62。两个互补的凹槽64沿底部瓦片30的其余两个侧边形成,用于接收相邻底部瓦片30的舌状物60。
具体参见图1、2、9和10,可以看到每个柱12是管的形状,且在其第一端16处具有开口,用于接收橡胶扣环66形状的端盖。端盖或扣环66可以由诸如橡胶的弹性材料制成,且通过过盈配合和使用粘接剂这两种方法中的一种或两种来保持在端部16中。例如,扣环66可以设置有多个周边肋,所述肋通过将扣环66插入到端部16中而被挤压,由此提供过盈配合。此外,粘接剂可以应用至肋或应用至端部16处的柱12的内侧。然而,在另外的改变例中,如果需要,盖可以由螺纹紧固件和被紧固件的头部保持在紧固件的杆部上的橡胶密封件和/或垫圈的组合来形成,并具有互补螺纹用于配合在端部16附近的柱内形成的紧固件。
柱12本身由诸如钢或不锈钢的导电材料制成,以使得电流可以在柱12的端部16和18之间流动。
在所示的实施例中,柱12形成有一对周向且轴向间隔开的凹槽或凹部68。凹部68接收在底部瓦片30中的孔36内形成的相应的突出部,其中柱12插入到孔36中。突出部与凹槽或凹部68配合,以形成每个柱12和底部瓦片30之间的防水密封。
导电弹簧70与每个柱12的端部18电连接且机械连接。这例如可以通过将弹簧70焊接或点焊至端部18上而实现。然而,在另外的改变例中,弹簧70可以与柱12分开地形成,并在其安装之后附着于柱12。例如,这可以通过使用螺钉和保持在螺钉头部上的分开的弹簧而实现,其中螺钉可以在端部18处与在柱12内侧上形成的配合螺纹实现螺纹配合。在此改变例中,柱12可设置有外螺纹,以使得柱能够拧入基底或物品中,而不是穿过孔被推入。在另一可能的改变例中,第一端部16可以形成有整体的盖或头部。
如前所述,每个管14包括开口22,以接收柱12的第二端18并提供与其的电连接。每个开口22包括纵向沟槽72和从纵向沟槽72延伸的多个次级沟槽74,在本实施例中,该沟槽72延伸管14的整个长度。次级沟槽74包括沿周向延伸的第一长度76、沿轴向方向延伸的第二长度78和圆形部分80,该圆形部分80构造为用作电接触件。
第一端连接器24可以是弹簧加载或偏压的销或插塞的形式,同时第二端连接器26可以是插槽的形式。销或插塞24可以退回,以在连接管14的过程中大致与管14的相邻端平齐。在再一改变例中,插槽26还可形成为在诸如弹簧的偏压机构的影响下直线地退回,以使得它们可以从管14的相邻端沿轴向方向延伸。在再一改变例中,第一端连接器24可以是弹簧偏压的导电球形式,其保持在管14的相邻端中并被偏压,以使得每个球的一部分可以从管14的轴向端延伸并同时保持在管14中。在该改变例中,第二端连接器26可以是在管14的相对端中形成的杯状物或凹陷的形式,用于接收球的从相邻管14伸出的相应部分。
如从附图可见,在该具体实施例中,在管14的一端处有两个第一端连接器24,并且在管14的相对端处有两个第二端连接器26。第一导体82将第一端连接器24中的一个连接到第二端连接器26中的一个,并且还提供与一组次级沟槽74的电连接,且具体说是与每个次级沟槽74的端部处的圆形部分80的电连接。类似地,第二导体84提供其余的第一端连接器24和第二端连接器26与第二组次级沟槽74和相应圆形部分80之间的电连接。更具体地,导体82和84提供对交替的圆形部分80的电连接,所述圆形部分与PV电池20的正极端子86a和负极端子86b电连接。由此实际上,每个PV电池20的正极端子82a与导体82电连接,同时每个PV电池20的负极端子86b与导体84电连接。
端子86a和86b(下文中一般称为“端子86”)是通孔87的形式,该通孔形成在每个覆盖瓦片32中,并设置有导电表面。柱12与形成在覆盖瓦片32中的孔87的表面之间的接触和柱12的外表面提供电连接。为了增强电连接,柱12还可设置有一个或多个偏压接触表面,诸如第一端16附近的弹簧或弹性件88。弹簧88例如可以是普通的“香蕉插塞(banana plug)”的形式。
管14的每个轴向端可以设置有一些机械连接的形式,以实现相邻管14的端部的连接。例如这可以通过一些过盈配合的形式来实现,或通过使用相邻管14之间的“卡扣连接器(click connector)”来实现。在管14的每个端部处的机械连接的具体形式对于连接系统10的实施例的功能或操作来说并不重要。
电连接系统10的操作方式将参考在诸如木质屋顶框架这样的结构上构建和安装瓦片组件28的过程来描述。最初,不具有相应盖或扣环66的柱12被推入到在底部瓦片30中形成的孔36内,并且第二端18从表面34推过所述孔。柱12被推动使得端部18且特别是弹簧70延伸到凹部58中。柱12的尺寸使得在弹簧70位于凹部58中时第一端16在表面34上方延伸。一旦所有柱12插入到底部瓦片30中的孔36内,则各个管14可放置在相应凹部58中,且端部18和弹簧70位于纵向沟槽22内。这通常可以通过将管14滑到其对应凹部58中以使得弹簧70位于管14的内部而实现。管14滑到每个柱12的端部18和弹簧70邻近相应的次级沟槽74的位置。管随后可以转过长度等于沟槽74的第一长度76的距离,以便将端部18邻近次级沟槽74的第二长度78放置。管随后可以再次沿轴向方向滑动,以使得最终将端部18放置在圆形部分80中,且弹簧70围绕圆形部分80承靠管14的内表面。由此,经由柱12提供从端子86到导体82和84的电连接,且由此提供到各个第一端连接器24和第二端连接器26的电连接。例如,通过驱动钉子或螺钉穿过坚固部分40到框架的下层元件上,底部瓦片30可以固定在支承结构的位置上。
于是,已经以与上述相同的方式被组装的第二瓦片可以放在之前放好的瓦片附近,且相应的舌状物和凹槽部相互间彼此嵌合。通过一个管14的第一端连接器24或第二端连接器26与相邻管14的第二端连接器26和第一端连接器24之间的相互接合和电连接,实现了相邻管14之间的电连接。由此,沿相邻管14形成到第二装置的电连接路径,该第二装置例如电能管理单元,或诸如电池的储存装置。
对于本领域普通技术人员来说对电连接系统10的明显的修改和改变例被视为落在本发明的范围内,其本质取决于上述说明和所附权利要求。
这些修改和改变例如可以包括使管14形成为具有方形截面形状,而不是圆形截面形状。在这种实施例中,沟槽72和次级沟槽74将形成在管的同一面上。此外,柱12可主要地由诸如塑料或橡胶的绝缘材料制成,并具有嵌入的导电体以能够导电。电连接系统10的其它实施例可用在需要两个或多个装置或部件电连接的任何应用情况中,而不仅是用于光电瓦片。
在本申请的权利要求中和本发明的说明书中,除了在内容需要的地方之外,其它的由于语言表达或需要暗含的地方,词语“包括”或诸如“包括”或“包含”的变化形式都用于包括的含意,即在本发明的各种实施例中,用以说明所述的特征的存在,而不是排除另外特征的存在或增加。
可以理解,即使本申请涉及任何现有出版物,这些参考文献在澳大利亚或任何其它国家并不构成对这些出版物形成本领域的公知常识的一部分的承认。

Claims (14)

1、一种电连接系统,用于在第一装置和第二装置之间提供电连接,该电连接系统包括:
至少一个电连接柱,所述柱或每个所述柱具有第一端和第二端,所述第一端构造成与第一装置电连接;和
至少一个电连接管,所述管或每个所述管具有接收相应柱的第二端并提供与相应柱的第二端的电连接的开口,以及在所述管的每个轴向端的端连接器,所述端连接器构造为与相邻管的端连接器电连接,其中第二装置可以与所述管的端连接器电连接,且由此与所述第一装置电连接。
2、如权利要求1所述的系统,其中,每个管中的开口包括用于接收柱的第二端的纵向沟槽,所述纵向沟槽使所述管的至少一端打开。
3、如权利要求2所述的系统,其中,所述纵向沟槽在所述管的两端上打开。
4、如权利要求2或3所述的系统,还包括至少一个次级沟槽,该次级沟槽从所述纵向沟槽延伸,所述次级沟槽或每个所述次级沟槽构造为接收相应柱的第二端并提供与相应柱的第二端的电连接。
5、如权利要求4所述的系统,其中,所述管还包括第一导体和第二导体,所述第一导体在各个端连接器之间延伸并与第一组次级沟槽电连接,且所述第二导体在各个端连接器之间延伸并与第二组次级沟槽电连接,其中所述第一导体和第二导体彼此电绝缘。
6、如权利要求1至5中任何一项所述的系统,其中,所述端连接器或每个所述端连接器在所述管的一端处包括第一连接器,该第一连接器可以在伸出位置和缩回位置之间移动。
7、如权利要求6所述的系统,其中,所述第一连接器朝向所述伸出位置被偏压。
8、如权利要求6或7所述的系统,其中,所述端连接器或每个所述端连接器在所述管的相对端处包括第二连接器,用于接收相应的第一连接器。
9、如权利要求8所述的系统,其中,所述第一连接器是插销或球中的一种;而所述第二连接器是插槽。
10、如权利要求1至9中任何一项所述的系统,其中,每个所述管还在每一端处设置有互补的连接部,以实现相邻管之间的机械连接。
11、如权利要求1至10中任何一项所述的系统,还包括用于每个所述柱的盖,所述盖和所述柱的第一端构造为彼此配合,所述盖具有与所述柱的第一端横向延伸的头部。
12、如权利要求1至11中任何一项所述的系统,其中,所述柱形成至少一个带有至少一个周向凹槽的凹部。
13、如权利要求1至12中任何一项所述的系统,其中,至少一个所述柱在所述柱的第一端处设置有第一弹性电连接装置。
14、如权利要求1至13中任何一项所述的系统,其中,至少一个所述柱在所述柱的第二端处设置有第二弹性电连接装置。
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