CN101485241A - 电子模块及包括其的互锁总线系统 - Google Patents

Abstract

一种电子模块。该电子模块包括母线系统和连接到该母线系统的电源插头连接器。该电源插头连接器构造为接收一部分系统总线。

Description

电子模块及包括其的互锁总线系统

相关申请的交叉引用

[0001]本发明要求在2006年6月30日公布的美国临时专利申请号60/817,860的优先权。

技术领域

[0002]本申请公开了一种发明，该发明总体上和在不同实施例中涉及与互锁总线系统一起使用的电子模块。

背景技术

[0003]电子模块有不同形状和尺寸，且被广泛使用。例如在一些应用中，电子模块形成电源的部分。通常，电源中的每个电子模块的重量随着其总体尺寸的变化而变化。对于具有更大重量的电子模块来说，该更大重量使得更难把电子模块安装在需要的位置和/或从电源移除该电子模块。

[0004]形成一部分电源的每个电子模块可接收三相交流输入功率且输出单相交流电压。因此，对于这种应用，每个电子模块需要五个电连接(三个输入和两个输出)。

[0005]当通过使用与各自的电子模块直接连接的电接线实现五个电连接时，生产电连接的劳动密集型过程往往会增加电源的总成本。而且，当需要更换与电接线直接连接的电子模块时，断开电接线的劳动密集型过程通常会增加与更换电子模块相关的相对成本。

发明内容

[0006]在一个总的方面，本申请公开了一种电子模块。根据不同的实施例，该电子模块包括母线系统和连接到母线系统的电源插头连接器。该电源插头连接器构造为接收一部分系统总线。

[0007]在另一总的方面，本申请公开了一种互锁总线系统。根据不同的实施例，该互锁总线系统包括系统总线和连接到系统总线的电子模块。该电子模块包括母线系统和连接到母线系统的电源插头连接器。

附图说明

[0008]通过例子并结合附图，本文对本发明的不同实施例进行了描述。

[0009]图1示出了电子模块的不同实施例；

[0010]图2示出了图1的电子模块的锁定构件的不同实施例；

[0011]图3示出了图1的电子模块的锁定构件和底架之间的连接的不同实施例；

[0012]图4示出了电子模块的不同实施例；

[0013]图5A和5B示出了系统的不同实施例；

[0014]图6示出了图5A的系统的模块支撑轨道的不同实施例；

[0015]图7A和7B示出了图5A的系统的系统总线的不同实施例；

[0016]图8示出了图7A的系统总线的一部分的不同实施例；和

[0017]图9A-9C示出了在电子模块装载到系统中的过程的不同阶段，图5A的系统的电子模块。

具体实施方式

[0018]应该理解的是，本发明的至少一些附图和描述被简化以集中在有助于清楚理解本发明的元件上，同时为了清楚起见，删除了本领域普通技术人员能明白也包括本发明一部分的其他元件。然而，由于这些元件在本领域中是众所周知的，并且因为其对于更好地理解本发明不是必要的，所以在此将不再对其进行描述。

[0019]图1示出了电子模块10的不同实施例。该电子模块10可实施为任何类型的模块，例如动力装置、电源、变换器和驱动底架等。根据不同的实施例，该电子模块10实施为动力装置，该动力装置接收三相交流输入功率且输出单相交流电压。这种动力装置在美国专利5,625,545(Hammond)已经描述，且包括交流-直流整流器、平滑电路、输出直流-交流转换器和控制电路。

[0020]电子模块10包括底架12和连接到底架12的锁定构件14。根据不同的实施例，底架12包括连接在一起的几个部分(如顶部、底部和四个侧面)，该底架12的一个或多个部分是可移除的。该底架12限定电子模块10的外部部分，且包围电子模块10的多个部件(如，下列部件中的任何一个或全部：电容器、印刷电路板、散热器等)。该底架12可由任何合适的材料制成。例如，根据不同的实施例，该底架12由导电性材料(如镀锌钢)制成。对于这种实施例，该底架12的导电性材料可用于在底架12内为电弧故障提供低阻抗路径以使由此产生的潜在损害最小化。该底架12具有足够的厚度以阻挡电子模块10的内部部件出现故障导致的任何碎屑离开由底架12包围的空间，从而防止对电子模块10附近的其它部件造成任何间接损害。此外，该底架12在装运和操纵期间用于保护电子模块10的内部部件免受损害，且构造为使得电子模块10能置于其任何侧面上而不会对电子模块10的部件造成任何损害。而且，该底架12还限定了用于辅助强制空气冷却底架12内所有部件的风室(air plenum)。

[0021]图2示出了锁定构件14的不同实施例。锁定构件14限定开口16并包括把手部分18、弯曲部分20和突片部分22。如图2所示，弯曲部分20邻近于把手部分18，且突片部分22与弯曲部分20相对。锁定构件14可由任何合适的材料(如镀锌钢)制成。把手部分18、弯曲部分20和突片部分22可彼此分开地或作为整体制成。

[0022]锁定构件14可以任何合适的方式连接到底架12。例如，锁定构件14可旋转地连接到底架12的一个侧面。图3示出了锁定构件14和底架12之间的可旋转连接的不同实施例。对于这种实施例，可旋转连接由带肩螺钉24实现，所述带肩螺钉24穿过弹性垫圈26、穿过开口16、穿过布置于第一锁定构件14和底架12之间的带肩垫圈28和穿过底架12的开口，并螺纹连接到螺母30。根据不同的实施例，螺母30是连接到底架12上的自紧螺母。带肩垫圈28允许锁定构件14旋转同时仍保持连接到底架12上，且弹性垫圈26提供对锁定构件14的旋转阻力。

[0023]把手部分18可为适合人手抓握的任何形状。例如，根据不同的实施例，把手部分18的形状可为具有大致矩形截面的细长形状。根据不同的实施例，锁定构件14还可包括在把手部分18上的盖件32(见图1)。盖件32可用于保护用户不接触任何锐边，并可由任何合适的材料(例如橡胶、乙烯和塑料等)制成。弯曲部分20和突片部分22可为适合协作来安装、紧固电子模块10或从系统(例如电源)拆卸电子模块10的任何形状。根据不同的实施例，弯曲部分20通常为凸轮形状而突片部分22通常为矩形形状。

[0024]回到图1，根据不同的实施例，电子模块10还包括连接到底架12上的第二锁定构件34。该第二锁定构件34可与锁定构件14相同。因此，第二锁定构件34可包括把手部分、邻近于把手部分的弯曲部分、与弯曲部分相对的突片部分、和把手部分上的盖件。此外，第二锁定构件34可以与关于锁定构件14所描述的相同的方式连接到底架12。因此，第二锁定构件34可旋转地连接到底架12。如图1所示，锁定构件14和第二锁定构件34连接到电子模块10的相对侧面。

[0025]图4示出了电子模块40的不同实施例。根据不同的实施例，电子模块40包括图1所描述的关于电子模块10的所有特征。电子模块40包括母线系统42和连接到母线系统42的电源插头连接器44。母线系统42包括多条母线42a。相应母线可由合适的导电性材料制成，且共同地构造为传输功率给电子模块10或从电子模块10传输功率。至少两条母线42a构造为输入母线且至少两条母线42a构造为输出母线。母线42a的数量、尺寸和形状能够因应用而异。通常，相应母线42a定尺寸为适应于与特定应用有关的需求。

[0026]电源插头连接器44包括导电性材料46和环绕导电性材料46的壳体48。导电性材料46可由任何合适的导体(例如铜)制成。壳体48可由任何合适的绝缘材料(例如塑料)制成。在电子模块40连接到系统总线时，壳体48限定构造为接收一部分系统总线的开口。该开口环绕导电性材料46，且在电子模块40连接到系统总线时，导电性材料46限定构造为接收所述一部分系统总线的更小开口。因此，在电子模块40连接到系统总线时，壳体48和导电性材料46共同地限定定尺寸为接收所述一部分系统总线的开口50。

[0027]电源插头连接器44可以任何合适的方式连接到母线系统42上。例如，根据不同的实施例，电源插头连接器44以将导电性材料设置成与母线系统42直接接触的方式经由紧固件(如螺钉或螺母和螺栓)机械地连接到母线系统42。因此，母线系统42还用作电源插头连接器44的散热器。电源插头连接器44构造为使得它能以允许电源插头连接器44进行某些移动的方式连接到母线系统42。如图4所示，电子模块40可包括连接到母线系统42的多个电源插头连接器44。

[0028]根据其他的实施例，电连接器可以不同的方式来构造。例如，根据不同的实施例，给定的电源插头连接器可包括凸部和分开的凹部，它们共同地用作把电子模块40连接到系统总线。对于一些实施例，凸部连接到母线系统42而凹部连接到系统总线。在其他实施例中，凸部连接到系统总线而凹部连接到母线系统42。总体上，对于给定的应用，可选择电源插头连接器的特定构造以适应与特定应用有关的需求。

[0029]根据不同的实施例，电子模块40还包括母线系统支撑件52。母线系统支撑件52可由任何合适的绝缘材料(如塑料和玻璃纤维等)制成且可用于减少对电子模块40内的部件的机械应力。母线系统支撑件52还可用于对准母线系统42的不同母线42a并向其提供机械支撑。根据不同的实施例，电子模块40还包括如图4所示的第二母线系统支撑件54。第二母线系统支撑件54可类似于母线系统支撑件52且可提供类似的功能。

[0030]图5A和图5B示出了系统60的不同实施例。系统60可用于不同的应用中。例如，系统60可用作电源。系统60包括电子模块62。根据不同的实施例，电子模块62包括关于图1的电子模块10和/或图4的电子模块40描述的所有特征。根据不同的实施例，系统60包括任意数量的电子模块62。例如，根据不同的实施例，系统60可包括一个到二十四电子模块62。为了清楚起见，图5A仅示出了一个电子模块62，且图5B仅示出了一个电子模块62。

[0031]系统60还包括多个模块支撑轨道64。模块支撑轨道64成对设置，该对中的一个模块支撑轨道64与另一个模块支撑轨道64呈镜像。一旦给定的电子模块62安装于系统60内，每对模块支撑轨道64与该给定的电子模块62接触并为给定的电子模块62提供机械支撑。模块支撑轨道64还用于在把电子模块62装载到系统60中或卸载出系统60时引导电子模块62的路径，以便一旦电子模块62安装于系统60内时避免电子模块62的侧向移动，并且一旦电子模块62安装于系统60内时，帮助将电子模块62保持到位。模块支撑轨道64可由任何合适的材料制成。例如，根据不同的实施例，模块支撑轨道64由导电性材料(如金属)制成。根据其他的实施例，模块支撑轨道64由绝缘材料(如非金属材料)制成。模块支撑轨道64的不同实施例将参考图6在后文更详细地描述。

[0032]系统60还包括系统外壳66、外壳支撑结构68、背板70和系统总线72。为了清楚起见，在图5A和图5B仅示出了系统外壳66的一部分。系统外壳66可由任何合适的材料(如镀锌钢)制成。系统外壳66用于包围系统60的不同部件，可限定任意数量的开口或拆卸器(knockout)(如用于动力和控制连接)，且可包括任何数量的铰接的或可拆卸的面板，该面板设置用于接近并维护系统外壳66内的不同部件。

[0033]外壳支撑结构68布置于系统外壳66内且连接到系统外壳66。外壳支撑结构68可以任何合适的方式连接到系统外壳66。例如，根据不同的实施例，外壳支撑结构68经由机械紧固件可拆卸地连接到系统外壳66。根据其他的实施例，外壳支撑结构68可焊接到系统外壳66。外壳支撑结构68可构造为如图5A的水平设置或如图5B的竖直设置。对于给定尺寸的电子模块62，外壳支撑结构68的竖直设置可用于使系统60的整体高度低于采用外壳支撑结构68的水平设置时的高度。

[0034]背板70可由任何合适的绝缘材料制成。根据不同的实施例，背板70由高强度绝缘层压材料制成。背板70可经由机械紧固件(如螺钉或螺母和螺栓)连接到外壳支撑结构68。背板70限定多个开口，该开口构造为允许看见电子模块62的电源插头连接器和系统总线70之间的连接。背板70还限定多个开口(如槽或缝隙)，该开口构造为接收模块支撑轨道64的一部分，如在后文更详细地描述的那样。

[0035]图6示出了图5A的系统60的一个模块支撑轨道64的不同实施例。根据不同的实施例，每个模块支撑轨道64包括第一部分74和定向为与第一部分74大致正交的第二部分76。第一部分74限定了开口78，该开口78构造为与外壳支撑结构68的开口对准以便于将模块支撑轨道64连接到外壳支撑结构68。第一部分74还限定了一个或多个开口80，该开口80构造为接收电子模块62的锁定构件的突片部分和弯曲部分和/或接收电子模块62的第二锁定构件的突片部分和弯曲部分。根据不同的实施例，该一个或多个开口80构造为槽或缝隙。每个模块支撑轨道64还可包括附着于第一部分74的低摩擦材料82，例如聚乙烯。该低摩擦材料82用于使将电子模块62装载到系统60中/卸载出系统60所需要的努力最小化。

[0036]第二部分76包括构造为穿过由背板70限定的开口(如槽或缝隙)的部分84且提供与该开口的互锁连接。根据不同的实施例，该部分84可为如图6所示的大致钩形部分。对于使用如图5B所示的竖直设置的外壳支撑结构68，第二部分76限定开口，该开口类似于开口78且构造为与外壳支撑结构68的开口对准，以便于将模块支撑轨道64连接到外壳支撑结构68。

[0037]图7A和图7B示出了图5A的系统60的系统总线72的不同实施例。系统总线72的每个相应部分经由紧固件(如螺钉或螺母和螺栓)在至少两个不同的位置连接到背板70。系统总线72构造为在电子模块62安装到系统60中时匹配电子模块62的电源插头连接器。如图8所示，与电子模块62的电源插头连接器匹配的系统总线72的部分86可为圆形倒角或斜面倒角的。当电子模块62连接到系统总线72时，该系统总线72的圆形倒角或斜面倒角的部分86用于使对电源插头连接器的相应壳体的任何潜在的机械损害最小化，该机械损害是由于电源插头连接器和系统总线72之间的任何未对准造成的。系统总线72的部分86的圆形倒角或斜面倒角与电源插头连接器连接到电子模块62的母线系统的方式相组合允许在系统总线72和母线系统之间建立合适的电连接，甚至在系统总线72和电源插头连接器彼此未对准时也是如此。例如，根据不同的实施例，如果系统总线72和任何电源插头连接器之间的未对准在所有方向都接近或小于6度时，在系统总线72和电子模块62的母线系统之间将仍建立合适的电连接。

[0038]系统总线72可由任何合适的导电性材料制成。例如，根据不同的实施例，系统总线72由铜或铝制成，且在接近于圆形倒角或斜面倒角的部分86用镀镍或镀银涂层。根据不同的实施例，把电子润滑剂涂敷到系统总线72接近于圆形倒角或斜面倒角的部分86。如图7B所示，电缆88或附加的总线可用于将系统总线72连接到系统60的其它部件。

[0039]图9A-9C示出了在把电子模块62装载到图5A的系统中的过程的不同阶段的电子模块62。如图9A所示，电子模块62已设置在一对模块支撑轨道64的相应第一部分上，且锁定构件34的把手部分已经向电子模块62的“前部”旋转至“水平”位置，从而锁定构件34的突片部分位于电子模块62的“底部”处或上方。在电子模块62已设置在相应第一部分之前或之后，该把手部分被旋转。随着电子模块62沿着相应第一部分上的低摩擦材料朝着系统外壳的“背部”移动，该突片部分将与由图9B所示第一部分限定的开口80(如槽或缝隙)趋于对准。一旦该突片部分对准开口80，把手部分朝着如图9C所示的“竖直”位置“向上”旋转。随着把手部分“向上”旋转，该弯曲部分也旋转并与第一部分协作使得电源插头连接器开始与系统总线匹配。随着弯曲部分的旋转，突片部分也旋转。当完成把手部分到“竖直”位置的旋转时，电源插头连接器与系统总线完全匹配，且电子模块62借助于突片部分和第一部分的协作锁定到位。对于电子模块62也包括第二锁定构件的实施例，前述的过程类似，但锁定构件旋转伴有第二锁定构件的同时旋转。

[0040]从系统卸载电子模块62的过程与上述的装载过程相反。例如，锁定构件34可从“竖直”位置旋转到“水平”位置，从而与第一部分协作，使得电源插头连接器脱离系统总线。然后电子模块62沿着相应第一部分上的低摩擦材料朝向系统外壳的“前部”移动并从系统拆卸。

[0041]虽然本文通过实例已经描述了本发明的几个实施例，但是本领域技术人员能理解的是，在不偏离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可对所描述的实施例进行不同的修改、替换和改写。

Claims (20)

1.一种电子模块，包括：

母线系统；和

连接到所述母线系统的电源插头连接器，其中所述电源插头连接器构造为接收一部分系统总线。

2.根据权利要求1所述的电子模块，其中所述母线系统包括多条母线。

3.根据权利要求2所述的电子模块，其中所述母线中至少一条由导电性材料制成。

4.根据权利要求1所述的电子模块，其中所述母线系统包括构造为输入母线的至少两条母线。

5.根据权利要求1所述的电子模块，其中所述母线系统包括构造为输出母线的至少两条母线。

6.根据权利要求1所述的电子模块，其中所述电源插头连接器机械地连接到所述母线系统。

7.根据权利要求1所述的电子模块，其中所述电源插头连接器包括：

导电性材料；和

环绕导电性材料的壳体。

8.根据权利要求7所述的电子模块，其中以下项中的至少一项限定构造为接收所述一部分系统总线的开口：

导电性材料；和

壳体。

9.根据权利要求1所述的电子模块，还包括连接到所述母线系统的多个电源插头连接器。

10.根据权利要求1所述的电子模块，还包括与所述母线系统接触的母线系统支撑件

11.一种互锁总线系统，包括：

系统总线；和

连接到所述系统总线的电子模块，其中所述电子模块包括：

母线系统；和

连接到所述母线系统的电源插头连接器。

12.根据权利要求11所述的系统，其中所述系统总线包括以下项中的至少一项：

圆形倒角的部分；和

斜面倒角的部分。

13.根据权利要求11所述的系统，其中所述系统总线的至少一部分被电镀。

14.根据权利要求11所述的系统，其中所述电子模块可拆卸地连接到所述系统总线。

15.根据权利要求11所述的系统，其中所述母线系统包括多条母线。

16.根据权利要求11所述的系统，其中所述电源插头连接器包括：

导电性材料；和

环绕所述导电性材料的壳体。

17.根据权利要求11所述的系统，其中所述电源插头连接器连接到系统总线。

18.根据权利要求11所述的系统，其中所述电子模块还包括连接到母线系统的多个电源插头连接器。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述多个电源插头连接器连接到系统总线。

20.根据权利要求11所述的系统，其中所述电子模块还包括与该母线系统接触的母线系统支撑件。

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