CN103843475B - 航空器的电力中枢 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航空器的电力中枢，其包括至少一个搁架(54)，所述搁架(54)上设置有至少一个模块(56)，所述模块(56)包含组件并包括适于连接到至少一个供电电缆(60)的至少一个输入端和适于连接到至少一个输出电缆(64)的至少一个输出端，其中对于一个模块(56)，所述输出电缆(64)在设置于所述模块下方的所述搁架(54)的下方或内部穿行。

Description

航空器的电力中枢

技术领域

本发明涉及航空器的电力中枢。

背景技术

电力中枢是在航空器上管理和分配电能的柜，该电能主要来自于发动机上的发电器、来自于辅助发电机或者经由发电电缆来自于其它源。

如图1中所示，电力中枢10包括诸如接触器、中继器、断路器或其它的组件12以及电子板14。这些组件相互电连接并按功能组合在一起。

为了简化描述，在图2中已经示出了两个发电组件16.1、16.2以及数个配电组件20.1、20.2、20.3和20.4，每个发电组件包括连接到发电电缆18的输入端，配电组件的输出端经由电力电缆22连接到分布在航空器中的负载(未示出)。配电组件20.1、20.2的输入端通过电缆24或刚性棒连接到发电组件16.1的输出端，而配电组件20.3、20.4的输入端通过电缆24或刚性棒连接到发电组件16.2的输出端。这些不同的组件设置在构成结合到柜的嵌板的垂直平面上。

这些组件通过模块组合在一起，这些模块特别为平行六面体形状，其搁置在搁架上。每个搁架为中空凹部，其横截面是封闭的，特别确保力的吸收以及用来冷却电子器件的空气的循环。

航空器的电力中枢受到越来越强迫的空间限制，特别是对于小飞机。

的确，出于可接近性原因来考虑在平行于形成电力中枢的柜的前表面的垂直嵌板上的组件的布置以及平行于航空器的纵轴的柜的前表面的设置，电力中枢占用了较大空间，由于新飞机的增长的电能需求，这变得更加如此。现在，电力中枢或者具体为航空器的电力中枢10被设置在飞机的鼻锥26中并必须与例如飞行计算机等其它系统28共用空间，如图3中所示。

在航空学上，航空电子技术领域存在标准“Arinc600”，其提供包括两部分的连接器30，第一部分32固定到壳体34，例如计算机，第二部分36固定到壳体的支架38，如图4中所示。用于计算机的连接器是“挂架”("rackable")式，即它们确保连接器的一部分的凸元件到另一部分的凹元件的自动导向和插入。

这种类型的连接器设置在壳体的后表面上，包括由壳体操作的所有电缆，即电缆进入和退出，使其可能组装大数目的具有小横截面的电缆。当壳体采用电子板形式并且壳体内不包括任何电缆时，这种类型的连接器更加合适。因此，根据“Arinc600”标准的用于计算机的连接器的简单调换不能用于这种包括具有截面的较少电缆的电力中枢，重要的是产生了更多的发热，电缆的发热和隔离不利于用于计算机的连接器所追求的紧凑性。

而且，包括在模块的一个表面上的电输入端和输出端的单个的连接器需要电缆的存在，以确保电返回连接器，这不可能在模块高度上优化组件的密度。

根据另一限制，需要在电力中枢的后部设置足够的空间，以能够通过接线片20来连接发电电缆18.1、18.2、18.3，如图5中所示。考虑到传递的电能，这些电缆从电动机延伸到具有较大横截面的电力中枢，为了节省重量，这些电力中枢由铝合金制成，所以横截面更加大。由于它们较大的横截面和它们的硬度，这些电缆需要大的曲率半径并在有限的空间里很难布线。

如图6中所示，发电电缆18.1到18.3包括用于每个相的至少两个导体，由此增加它们的硬度。

考虑到电缆的硬度和它们的定位精确度不足，电缆之间的隔离距离L(也称作防护)是较大的，由此与在有限空间内布线相违背。

根据另一个问题，电力中枢10的后部分上的底板不平坦并且符合机身的轮廓，因此使得发电电缆的连接仍然很困难。

发明内容

因此，本发明旨在通过提出一种具有新颖结构的航空器的电力中枢来缓解现有技术的缺点，该电力中枢可能增加组件单位体积的密度并获得更好的紧凑性。

为此，本发明的主题是航空器的电力中枢，其包括至少一个搁架，所述搁架上设置有至少一个模块，所述模块包含组件，并包括能够连接到至少一个供电电缆的至少一个输入端和能够连接到至少一个输出电缆的至少一个输出端，其中对于一个模块，所述输出电缆在设置于所述模块下方的所述搁架的下方或内部穿行。

根据另一个特征，所述电力中枢包括简化了发电电缆的连接的延伸部。

附图说明

其它的特征和优点将通过本发明下面结合附图的描述而表现出来，该描述仅作为示例给出，图中：

图1是以示意的方式示出了根据现有技术的航空器的电力中枢的透视图；

图2是以示意的方式示出了根据现有技术的电力中枢的组件的横向截面图；

图3是从航空器的鼻锥的上方观看的视图，示出了电力中枢的位置；

图4是以示意的方式示出了根据现有技术的用来连接航空电子设备系统的组件的连接件的侧视图；

图5是根据现有技术的电力中枢的后部分的局部视图，示出了发电电缆的连接；

图6是示出了发电电缆和它们的间距的截面图；

图7是根据本发明的电力中枢的后部的示意图；

图8是根据本发明的电力中枢的模块和搁架的截面图；

图9是示出了根据本发明的电力中枢的延伸部的透视图；

图10是以示意方式示出了根据本发明的电力中枢的延伸部的透视图；

图11是电力中枢的延伸部的横向截面图；

图12是示出了电力中枢的延伸部的细节的横向截面图；

图13是表示一个实施例的示意图，其将根据本发明的电力中枢以及电子柜和/或电气柜结合到航空器的驾驶室中。

具体实施方式

图7中已经示出了根据本发明的电力中枢50。电力中枢包括托架结构52，托架结构52包括搁架54，每个搁架54支撑至少一个模块56。如图8中所示，模块56包括能够通过第一连接件58连接到至少一个供电电缆60的至少一个输入端和能够通过第二连接件62连接到至少一个输出电缆64的至少一个输出端。

根据图8中所示的示例，模块56被连接到至少一个发电电缆60并包括第一电缆64形式的输出端。

模块56将沿着平行于电力中枢的深度的方向设置的至少两个组件组合在一起，并被电流连续地穿过。

在模块内部，刚性导体被设置来互连不同的组件。

根据一个实施例，这些组件同设置在现有技术的电力中枢的嵌板上的组件相同。因此，本发明并不是要改进电力中枢的组件，而是改进它们的布置。但是，组件的形状和布置是可以改变的。

通过示例的方式，如图8中所示，模块包括三个发电组件66.1、66.2和66.3以及数个配电组件68.1、68.2、68.3、68.4、68.5、68.6、68.7和68.8，每个发电组件包括连接到发电电缆60的输入端，配电组件的输出端通过电力电缆连接到分布在航空器中的负载(未示出)。配电组件68.1到68.3的输入端通过电缆或刚性棒连接到发电组件66.1的输出端，配电组件68.4到68.6的输入端通过电缆或刚性棒连接到发电组件66.2的输出端，配电组件68.7到68.8的输入端通过电缆或刚性棒连接到发电组件66.3的输出端。

这样，与将组件设置在嵌板上的现有技术相比，本发明提出将这些组件结合到称为模块56的空间结构中。因此，这些组件还根据电力中枢50的深度设置，使其可能减少对于相同数目的组件的电力中枢的前表面的尺寸。

根据本发明的一点，模块56中的电子功能的处理通过直流电路来实现。因此，在对发电组件、用于配电和增大输出的组件处理之后，通过第一连接件58的电路的输入端位于电力中枢的后部分上，而通过第二连接件62的输出端设置在前表面上。

根据本发明的重要特征，对于至少一个模块56，输出电缆64在设置于模块下方的搁架54下方或者内部行进。只要电路没有在模块56中形成环路，这些组件可布置在模块的整个高度上，所以该布置使其可能增加模块内组件的密度。

有利地，输出电缆64在搁架54的中空部分70中布线，而现有技术中在前表面和后表面处是敞开的。

根据本发明的一点，托架结构并且具体是搁架54用来容许输出电缆返回电力中枢的后表面。根据这种布置，电力中枢包括叠加的体积，一体积用于模块，另一体积对应于搁架。这样，电力中枢的整个高度用于电缆的连接，由此帮助增加模块内组件的密度。而且，该布置使其可能获得发电电缆和电力电缆之间的良好隔离，不同类型的电缆设置在不同的高度上。

根据一个实施例，电力中枢包括用来冷却在搁架70中循环的电缆的通风装置。

根据一个实施例，每个模块56包括第一基本平行六面体部分和作为下部的突起，第一基本平行六面体部分的深度大于搁架的深度，突起的高度基本等于搁架的深度，使得模块具有高于搁架的唇缘的表面71。

为了便于可连接性，对于每个模块56的供电电缆60，电力中枢包括位于电力中枢的后表面上的第一连接件58，第一连接件58的第一部分72固定到模块56，并与设置在供电电缆60的末端并可选固定到托架结构的第二部分74协作。有利地，第一连接件58是“挂架”式的连接器，其确保连接器的一部分的凸元件到另一部分的凹元件的自动导向和插入。

作为补充，对于每个模块56，电力中枢包括用于输出电缆64的第二连接件62，其位于模块的表面71上，具有固定到托架结构52的第一部分76和设置在模块56上的第二部分78。

有利地，第二连接件62是“挂架”式的连接器，其确保连接器的一部分的凸元件到另一部分的凹元件的自动导向和插入。

连接件58和62是“挂架”式的连接器的事实简化了在航空器的制造或其维护期间模块56的安装和移除。

为了简化敷设电缆，托架结构52可以预敷设电缆，并且对于至少一个模块在位于下面的搁架54中包括一束电缆80，电缆80在搁架的相对唇缘上设置的两个连接件的两部分之间布线。因此，输出电缆包括与这束电缆对应的第一部分。

根据该实施例，电力中枢包括第三连接件82，其位于电力中枢的后表面，特别是在第一连接件58的下面。

第三连接件82包括设置在这束电缆80的末端的第一部分84，其能够与设置在输出电缆64的末端上的第二部分86配合。

这束电缆80包括与模块56中的电缆88相同的或者实际上更多数目的电缆。

根据本发明的另一个特征，可能增加电力中枢50的深度并得益于该增加的深度，以增加电力中枢中组件的密度，只要特别来自电动机的发电器的发电电缆并没有直接连接到电力中枢的后表面，而是位于至少一个延伸部90上，该延伸部90从电力中枢的后部延伸到相对于所述电力中枢的至少一侧偏斜的连接面板92。因此，不需要在电力中枢的后表面和机身的侧壁之间提供较大间距来确保发电电缆的连接。

有利地，连接面板92被设置在对应于图3中可见的横向连接中心的区域94中。

区域94比位于电力中枢后部的区域更容易接近，并提供了平坦的底板，这改进了负责工业化或维护的操作者的工作条件。

根据本发明，延伸部包括用于每个发电线的每个相的铜导电元件96。

在下面的描述中，铜用来指铜或者铜合金。

延伸部90构成电力中枢50的整体部分。因此，节省空间优于节省重量，与每个相包括至少两个具有较小横截面的铝合金发电电缆相比，其可能向用于每个发电线的每个相提供具有较大横截面的单个导电元件，以限制导电元件的发热。

通过示例，图11中已经示出了9个电导体，三个相用于三个发电线97.1、97.2和97.3。

通过代替铝合金使用铜作为材料，导电元件96被提供了可能具有约1到2mm的弯曲半径的更大的弯曲能力。

根据另一个优点，铜比用来制作根据现有技术的发电电缆的铝合金具有更低的热膨胀。

根据另一个特性，导电元件96是刚性的并分别采用铜刚性棒的形式。

通过提供刚性元件，每个导电元件之间的防护可以减小。

根据本发明的另一个特性，每个导电元件96设置在由电绝缘材料制成的刚性导管98中，刚性导管98具有足够大的横截面，使得导电元件通过与导电元件96同心的空气间隙与导管的内表面隔离。

该空气间隙还提高了导电元件96的冷却。根据第一点，只要每个刚性导管98与电力中枢的内部连通，并且电力中枢的内部通过强制通风来通风，强制空气流产生在每个导管98的内部。根据另一点，孔隙100(图12中可见)均匀地形成在每个导管98上，以进一步改进导电元件96的通风。

有利地，衬垫102设置在导管98中，以均匀的间隔分布，用来维持导电元件96周围的隔离。

根据一个实施例，这些衬垫102由硅酮制成。每个衬垫包括中心孔，其横截面与导电元件96相适应，在其周围的突起103上，突起103的外部形状与导管98的横截面相适应。在突起103之间，空气可沿着导管98循环。

这些衬垫102还确保了振动过滤。

根据一个实施例，导电元件具有矩形横截面并包括绝缘保护表面。该刚性导管98也具有矩形横截面。

有利地，刚性导管98包括两个组装的半壳104、104′。

根据一个实施例，半壳相对于优选垂直的中间平面106近似对称。每个半壳包括第一侧壁108、垂直于侧壁108的上壁110和下壁112以及垂直于侧壁108并以均匀的方式分布在上壁110和下壁112之间的两个分隔壁114。

半壳的上壁、下壁以及分隔壁的自由边缘具有协作来确保两个半壳之间的连接的形状。优选地，两个半壳104、104′是相同的并头尾组装。因此，根据一个实施例，上壁和两个分隔壁中的一个分隔壁的自由边缘包括能够容纳另一个半壳的自由边缘的狭槽。

根据本发明，发电线的这些相通过设置在由两个组装的半壳104、104′形成的导管98中而相互隔离。发电线通过设置在不同套的半壳中而相互隔离。因此，对于三根发电线，可提供三套的两个半壳，在各套两半壳之间形成空间。

三套的半壳通过固定法兰116来支撑组装。因此，延伸部90具有基本矩形的横截面。

优选地，偏转装置118设置在这套导管98的上方，以保护它们免受液体滴落。

优选地，延伸部90包括在每个导电元件的每一端上的差动保护装置，例如霍尔效应类型的线圈。

从连接性的观点来看，每个导电元件的末端通过电触头连接到电力中枢，例如通过大横截面的公/母“耦接器”类型的连接件。在连接面板处，每个导电元件的另一端通过接线条类型的连接件120被连接到一个发电电缆的对应导电元件。

尽管铜具有低膨胀系数，但是优选提供用来吸收导电元件96的长度变化的装置。

从这个意义上讲，发电电缆的导电元件和延伸部的发电线的导电元件之间的连接装置被浮动安装在连接面板92上。

作为一种变形或补充，延伸部90包括具有900双弯头的沿其长度的Z形轮廓，以吸收由于膨胀现象引起的导电元件的长度变化。

根据本发明，如图13中所示，通过与通常存在于驾驶室中的其它元件共用空间，可能将通常设置在驾驶室下方的舱中的整个电子设备结合到驾驶室的空间中。

因此，在驾驶舱124的鼻部上设置的驾驶室122中，可能结合诸如系统柜126或电力中枢128等电子柜和/或电气柜。

同样地，可以组织这些不同的电子柜和/或电气柜，从而在至少一个可接近的连接中心130处使驾驶舱124和包括驾驶室122的鼻锥之间的连接保持畅通，改进了负责航空器的电子网络的安装或维护的操作者的舒适度，优选航空器的每一侧上具有一个连接中心130。根据该设置，驾驶舱的电子网络通过连接装置连接到航空器的鼻锥的电子网络，这些连接装置设置在连接中心130。因此，可以在可接近的连接区域独立于驾驶室的电子网络集成驾驶舱的电子网络，并随后将它们连接。

Claims (15)

1.航空器的电力中枢，其包括至少一个搁架(54)，所述搁架(54)上设置有至少一个模块(56)，所述模块(56)包含组件并包括适于连接到至少一个供电电缆(60)的至少一个输入端和适于连接到至少一个输出电缆(64)的至少一个输出端，其中对于一个模块(56)，所述输出电缆(64)在设置于所述模块下方的所述搁架(54)的下方或内部穿行，不同类型的电缆设置在不同的高度上，使不同类型的电缆之间具有良好隔离。

2.根据权利要求1所述的电力中枢，其特征在于，所述搁架具有中空的结构，并且所述输出电缆(64)在所述搁架(54)的中空部分(70)中布线。

3.根据权利要求2所述的电力中枢，其特征在于，模块(56)包括第一平行六面体部分和作为下部的突起，使得所述模块具有高过所述搁架的唇缘的表面(71)。

4.根据权利要求3所述的电力中枢，其特征在于，所述电力中枢一方面包括用于每个所述模块的第一连接件(58)，其位于所述电力中枢的第一表面上用于所述供电电缆(60)，所述第一连接件(58)的第一部分(72)固定到所述模块(56)并能够与设置在所述供电电缆(60)的末端的第二部分(74)配合，另一方面包括第二连接件(62)，其位于所述模块的表面(71)上用于所述输出电缆(64)，所述第二连接件(62)具有设置在所述模块(56)上的第一部分(76)和第二部分(78)。

5.根据权利要求4所述的电力中枢，其特征在于，所述第一连接件(58)和所述第二连接件(62)是挂架式的连接器，其确保所述连接器的一部分的凸元件到另一部分的凹元件的自动导向和插入。

6.根据权利要求2到5中任一项所述的电力中枢，其特征在于，所述电力中枢包括用于模块(56)的电缆束(80)，所述电缆束(80)设置在所述搁架的所述中空部分(70)中，在位于所述搁架的第一唇缘处的第一端，连接件(62)将所述电缆束(80)连接到所述模块(56)，在位于所述搁架的另一唇缘处的第二端，连接件(82)将所述电缆束(80)连接到所述输出电缆(64)。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的电力中枢，其特征在于，模块(56)将沿着平行于所述电力中枢的深度的方向设置的至少两个组件组合在一起，并被电流连续地穿过。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的电力中枢，其特征在于，所述电力中枢包括至少一个延伸部(90)，所述延伸部(90)从所述电力中枢的后部延伸到相对于所述电力中枢的至少一侧偏斜的连接面板(92)。

9.根据权利要求8所述的电力中枢，其特征在于，所述延伸部(90)包括用于每个发电线的每个相的铜导电元件(96)。

10.根据权利要求9所述的电力中枢，其特征在于，每个所述铜导电元件(96)是刚性的并采用棒的形式。

11.根据权利要求9或10所述的电力中枢，其特征在于，所述延伸部包括用于每个导电元件(96)的导管(98)，所述导管(98)由电绝缘材料制成，刚性导管(98)具有足够大的横截面，使得所述导电元件(96)通过与所述导电元件(96)同心的空气间隙与所述导管(98)的内表面分隔开。

12.根据权利要求11所述的电力中枢，其特征在于，所述延伸部包括在每个所述导管中的衬垫(102)，所述衬垫(102)用于维持所述导电元件(96)周围的隔离。

13.根据权利要求11所述的电力中枢，其特征在于，刚性导管(98)包括两个组装的半壳(104，104’)。

14.根据权利要求8所述的电力中枢，其特征在于，所述延伸部(90)包括沿着其长度的Z形轮廓。

15.航空器，其特征在于，包括具有电子网络的驾驶舱(124)，并在其设有包含电子网络的鼻锥的鼻部处包括至少一个电气柜，其中，所述航空器包括至少一个连接中心(130)，所述连接中心包括用于所述驾驶舱(124)的所述电子网络和所述鼻锥的所述电子网络之间的连接装置。