CN109494122A - 一种宇航用大功率接触器汇流安装结构及装配方法 - Google Patents

Abstract

一种宇航用大功率接触器汇流安装结构及装配方法，包括U型绝缘罩、分立汇流条、输入输出汇流片、T型绝缘罩、支撑柱、O型绝缘垫圈、固定架实现宇航用大功率接触器的汇流结构安装。解决传统的继电器开关类配电单机采用导线或印制板汇流，电流载流量小，电流容载量均在50A以下的设计难点，该安装结构及方法实现了在高密度、大功率、内部空间紧张的宇航电子单机产品内的汇流结构安装，实现了电流载流量在100A以上。

Description

一种宇航用大功率接触器汇流安装结构及装配方法

技术领域

本发明涉及一种宇航用大功率接触器汇流安装结构及装配方法，属于航天领域电子产品中使用的大功率接触器汇流安装技术领域，适用于航天类大功率配电类单机。

背景技术

伴随航天大功率配电类单机使用需求及大功率宇航接触器的大量使用，大功率大电流的多路控制与汇流是宇航配电单机设计难点。

传统的继电器开关类配电单机采用导线或印制板实现汇流，电流载流量小，电流容载量均在50A以下；随着大功率接触器的使用，电流载流量需求在100A以上，传统的汇流方式已不在适用大功率接触器汇流需求，同时传统的汇流安装方式在高密度、大功率、内部空间紧张的单机内已无法实施。

针对目前的大功率接触器汇流安装的需求，以分立汇流条+汇流片的方式，通过巧妙的安装结构设计及方法实现大功率接触器的汇流安装。

经检索国内外相关文献，未见有关宇航用大功率接触器汇流安装结构及装配方法的报道。

发明内容

本发明解决的问题是：克服现有技术的不足，提出了一种宇航用大功率接触器汇流安装结构及装配方法，实现大功率接触器的汇流安装需求。

本发明采用的技术解决方案是：

一种宇航用大功率接触器汇流安装结构，包括：U型绝缘罩、分立汇流条、输出汇流片、T型绝缘套、支撑柱、O型绝缘垫圈、接触器、固定架和输入汇流片。

接触器的两个主触点分别紧固连接输出汇流片和输入汇流片，输入汇流片上设置有安装耳，T型绝缘套插入安装耳内，O型绝缘垫圈设置安装耳下方且套在T型绝缘套上，通过紧固螺钉和支撑柱实现输入汇流片的紧固绝缘安装。

输出汇流片贴紧安装在分立汇流条上，分立汇流条插入U型绝缘罩的U型槽内，U型绝缘罩固定在固定架上设置的凹槽内，T型绝缘套设置在分立汇流条上的安装孔内，并嵌入U型绝缘罩内，通过紧固螺钉依次穿过固定架、U型绝缘罩和分立汇流条实现紧固安装。

T型绝缘套外壁涂抹GD414胶后旋入分立汇流条安装孔内以及输入汇流片的安装耳内。

接触器的两个主触点与输出汇流片和输入汇流片紧固连接时，通过紧固螺钉预留2～3螺距实现。

输出汇流片贴紧安装在分立汇流条上，输出汇流片和分立汇流条之间的间隙不大于0.05mm。

固定架和支撑柱均固定在整机安装面上，垂直度控制在以整机安装面为基准0.05mm以内。

O型绝缘垫圈与U型绝缘罩零电位面开矩形或圆形放气槽，矩形放气槽的截面尺寸为0.5mm×0.5mm，圆形放气槽的截面直径为0.5mm。

分立汇流条、输出汇流片和输入汇流片的表面均镀覆铅锡合金。

分立汇流条、输出汇流片和输入汇流片的棱边均进行圆角处理。

输出汇流片和输入汇流片上设置有折弯结构，实际折弯半径R1＞目标折弯半径R+δ,δ为材料厚度。

输出汇流片和输入汇流片板金成型后进行退火处理。

O型绝缘垫圈套在T型绝缘套上，T型绝缘套的嵌入长度0.5δ₁＜L＜δ₁，δ₁为O型绝缘垫圈的厚度。

T型绝缘套嵌入U型绝缘罩内嵌入长度0.5δ₂＜L＜δ₂，δ₂为U型绝缘罩的厚度。

一种装配如所述宇航用大功率接触器汇流安装结构的装配方法，步骤如下：

步骤1：完成输出汇流片、输入汇流片与接触器主触点的安装，将接触器主触点自带固定螺钉拆下并穿过输出汇流片、输入汇流片的安装孔，将螺钉拧上，预留2～3螺距，待整体安装时拧紧；

步骤2：完成U型绝缘罩、分立汇流条、T型绝缘套、固定架的安装，安装前完成U型绝缘罩、分立汇流条、T型绝缘套、固定架安装孔内壁采用工业酒精清洗、烘干；T型绝缘套外壁涂抹GD414胶后旋入分立汇流条安装孔内；T型绝缘套、分立汇流条插入U型绝缘罩的U型槽内；T型绝缘套、分立汇流条、U型绝缘罩放入固定架的L型槽内并压紧；将紧固螺钉依次穿过固定架、U型绝缘罩、分立汇流条、T型绝缘套的安装孔并完成紧固安装；

步骤3：完成T型绝缘套、输入汇流片、O型绝缘垫圈、支撑柱的安装；将T型绝缘套外壁涂抹GD414后旋入输入汇流片安装孔内；将O型垫圈设置在输入汇流片下方，套在T型绝缘套上，并与输入汇流片贴紧；将支撑柱放入O型垫圈下，保证孔心对准；将紧固螺钉依次穿过T型绝缘套、输入汇流片、O型垫圈的安装通孔并拧入支撑柱螺纹内；

步骤4：完成输出汇流片与分立汇流条的安装；将步骤1中预先安装的输出汇流片旋转并贴紧步骤2中已完成安装的分立汇流条外表面；利用塞尺检查贴紧程度，间隙＞0.05mm时，旋转输出汇流片调整间隙；将紧固螺钉依次穿过分立汇流条、输出汇流片的安装孔完成紧固安装；

步骤5：完成步骤2中已完成安装的固定架与整机安装面垂直度的调整，垂直度控制在以整机安装面为基准0.05mm以内；完成步骤3中已完成安装的支撑柱与整机安装面垂直度的调整，垂直度控制在以整机安装面为基准0.05mm以内；

步骤6：完成接触器汇流安装；将步骤1中接触器主触点自带固定螺钉预留的2～3螺距拧紧；

步骤7：所有紧固螺钉采用GD414胶进行球状全包覆固封，分立汇流条、输出汇流片以及输入汇流片表面喷涂聚氨酯清漆。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1、从根本上实现了单机大功率接触器100A以上电流的汇流安装；

2、采用分立汇流条及汇流片设计，独立安装与固定，缩小空间，大量减少导线的使用量，避免安装过程中导线反复折弯的风险；

3、创新性的设计了“T型绝缘套”、“O型绝缘垫圈”、“U型绝缘罩”，组合使用满足多种情况下汇流条绝缘安装的使用需求；

4、“O型绝缘垫圈”与“U型绝缘罩”的放气孔设计，避免了大功率汇流安装中可能产生的低气压环境，从根本上消除大电流低气压环境下的放电风险；

5、开创性的采用了紧固螺钉GD414胶的球形全包覆固封方式及分立汇流条(汇流片)的“三防漆”的全喷涂方式，消除了电位差带来放电风险。

附图说明

图1为本发明宇航用大功率接触器汇流安装结构图；

图2为本发明T型绝缘套、O型绝缘垫圈及汇流片安装结构图；

图3为本发明O型绝缘垫圈放气孔结构设计图；

图4为本发明T型绝缘套、U型绝缘垫圈及汇流条安装结构图；

图5为本发明U型绝缘垫圈放气孔结构设计图；

具体实施方式

如图1所示，本发明提出了一种宇航用大功率接触器汇流安装结构，包括：U型绝缘罩1、分立汇流条2、输出汇流片3、T型绝缘套4、支撑柱5、O型绝缘垫圈6、接触器7、固定架8和输入汇流片9。

如图1所示，接触器7的两个主触点分别紧固连接输出汇流片3和输入汇流片9。

如图2所示，输入汇流片9上设置有安装耳，T型绝缘套4插入安装耳内，O型绝缘垫圈6设置安装耳下方且套在T型绝缘套4上，通过紧固螺钉和支撑柱5实现输入汇流片9的紧固绝缘安装。

如图4所示，输出汇流片3贴紧安装在分立汇流条2上，分立汇流条2插入U型绝缘罩1的U型槽内，U型绝缘罩1固定在固定架8上设置的凹槽内，T型绝缘套4设置在分立汇流条2上的安装孔内，嵌入U型绝缘罩1内，通过紧固螺钉依次穿过固定架8、U型绝缘罩1和分立汇流条2实现紧固安装。

如图2、图4所示，T型绝缘套4外壁涂抹GD414胶后旋入分立汇流条2安装孔内以及输入汇流片9的安装耳内，GD414胶起到固定及二次绝缘的作用。

如图1所示，接触器7的两个主触点与输出汇流片3和输入汇流片9紧固连接时，通过紧固螺钉预留2～3螺距实现，实现预留调整间隙，实现接触器7汇流安装结构搭接阻抗及垂直度调整需求。

如图1、图4所示，输出汇流片3贴紧安装在分立汇流条2上，输出汇流片3和分立汇流条2之间的间隙不大于0.05mm，保证输出汇流片3和分立汇流条2间搭接阻抗满足设计要求，减低大电流汇流的功率损耗，实现最优的汇流设计需求。

如图1、图2所示，固定架8和支撑柱5均固定在整机安装面上，垂直度控制在以整机安装面为基准0.05mm以内，保证固定架8和支撑柱5与整机安装面接触热阻满足设计要求，实现大功率汇流安装结构的散热需求，调高其整体结构的散热的有效性；同时保证整机安装面平面度满足设计要求。

如图3、图5所示，O型绝缘垫圈6与U型绝缘罩1零电位面开矩形或圆形放气槽，矩形放气槽的截面尺寸为0.5mm×0.5mm，圆形放气槽的截面直径为0.5mm，防止O型绝缘垫圈6与U型绝缘罩1零电位面由于抽真空环境中因其缺少气压释放路径，而形成低气压环境，进而在100A-200A电流通路中形成低气压放电。

如图1所示，分立汇流条2、输出汇流片3和输入汇流片9的表面均镀覆铅锡合金；分立汇流条2采用黄铜材料，截面积64mm²，所有棱边均圆角处理，子口搭接设计，表面镀覆铅锡合金；分立汇流条(2)截面积设计要满足100A以上的载流量；输出汇流片3和输入汇流片9采用紫铜材料，截面积12mm²；异形板金结。

如图1所示，分立汇流条2、输出汇流片3和输入汇流片9的棱边均进行圆角处理，防止分立汇流条尖点在单机内低气压环境下产生放电。

如图1所示，输出汇流片3和输入汇流片9上设置有折弯结构，实际折弯半径R1＞目标折弯半径R+δ,δ为材料厚度，减少零件板金成型后的回弹损耗，保证零件成型后满足设计需求。

输出汇流片3和输入汇流片9板金成型后进行退火处理，防止成型过程局部硬度增强，通过退化处理降低其硬度，满足安装使用需求。

如图2所示，O型绝缘垫圈6套在T型绝缘套4上，T型绝缘套4的嵌入长度0.5δ₁＜L＜δ₁，δ₁为O型绝缘垫圈6的厚度,T型绝缘套4嵌入O型绝缘垫圈6内增大爬电路径，防止低气压环境下的放电。

如图4所示，T型绝缘套4嵌入U型绝缘罩1内嵌入长度0.5δ₂＜L＜δ₂，δ₂为U型绝缘罩1的厚度，T型绝缘套4嵌入U型绝缘罩1内增大爬电路径，防止低气压环境下的放电。

T型绝缘套4圆柱段单边内壁厚δ₃＞0.5mm，保证聚酰亚胺绝缘层后的有效耐压厚度，同时提高其加工的工艺性；T型绝缘套4端面直径Φ＞1.2φ，其中Φ为T型绝缘套4端面直径，φ为螺钉端面直径，增大爬电路径，保证安全电气间距。

所有紧固螺钉采用GD414胶进行球状全包覆固封，所有分立汇流条2及输出汇流片3和输入汇流片9喷涂“三防”漆，进行二次绝缘处理。

宇航用大功率接触器汇流安装结构及方法适用于大功率宇航配电类电子单机，该结构为典型的一组安装结构及方法，使用过程中可以多组交叉连续使用，也可单组独立使用；突破传统宇航电子单机通过印制板及导线汇流的方式，利用分立汇流条2、输出汇流片3、输入汇流片9，通过安装结构设计及方法实现汇流安装。

单组汇流安装结构及方法包括：U型绝缘罩1、分立汇流条2、输出汇流片3、T型绝缘套4、支撑柱5、O型绝缘垫圈6、接触器7、固定架8和输入汇流片9。

其中，U型绝缘罩1零件本体尺寸20mm×20mm×4mm，采用聚酰亚胺板料通过机械切削加工而成；U型绝缘罩1设计有16mm×20mm×2mm的U型槽及截面尺寸为0.5mm×0.5mm的矩形放气槽。

分立汇流条2零件本体尺寸16mm×4mm×α，α为设计需求的分立汇流条2长度；采用黄铜板料通过机械切削加工而成，所有锐边进行圆角处理，分立汇流条2表面镀铅锡合金。

输出汇流片3与输入汇流片9采用1.2mm×12mm的紫铜板料根据需求的电流路径通过板金成型而成，零件板金成型后经过退火处理，表面镀铅锡合金。

T型绝缘套4零件截面为T型，法兰直径6mm，中心通孔直径2.8mm，圆柱段单边厚度0.5mm；采用聚酰亚胺棒料机加而成；T型绝缘套4设计有直径0.5mm的圆形放气槽。

支撑柱5与固定架8采用铝合金材料，通过机械切削加工而成；

O型绝缘垫圈6外直径6mm，内直径2.8mm，厚度1mm；采用聚酰亚胺棒料机械加工而成。

接触器7采用分立汇流2、输出汇流片3、输入汇流片9等汇流载体，通过巧妙的结构安装设计，精准严格的安装方法要求，实现了宇航大功率100A-200A的汇流安装。

本发明汇流结构创新性的设计了“T型绝缘套”、“O型绝缘垫圈”、“U型绝缘罩”，O型绝缘垫圈”与“U型绝缘罩”还采用了放气孔设计，避免了大功率汇流安装中可能产生的低气压环境，从根本上消除大电流低气压环境下的放电风险，采用分立汇流条及汇流片设计，独立安装与固定，缩小空间，大量减少导线的使用量，避免安装过程中导线反复折弯的风险，从根本上实现了单机大功率接触器100A以上电流的汇流安装。

本发明所述汇流安装结构，采用如下装配方法进行装配：

步骤1：完成输出汇流片3、输入汇流片9与接触器7主触点的安装，将接触器7主触点自带固定螺钉拆下并穿过输出汇流片3、输入汇流片9的安装孔，将螺钉拧上，预留2～3螺距，待整体安装时拧紧；

步骤2：完成U型绝缘罩1、分立汇流条2、T型绝缘套4、固定架8的安装，安装前完成U型绝缘罩1、分立汇流条2、T型绝缘套4、固定架8安装孔内壁采用工业酒精清洗、烘干；T型绝缘套4外壁涂抹GD414胶后旋入分立汇流条2安装孔内；T型绝缘套4、分立汇流条2插入U型绝缘罩1的U型槽内；T型绝缘套4、分立汇流条2、U型绝缘罩1放入固定架8的L型槽内并压紧；将紧固螺钉依次穿过固定架8、U型绝缘罩1、分立汇流条2、T型绝缘套4的安装孔并完成紧固安装；

步骤3：完成T型绝缘套4、输入汇流片9、O型绝缘垫圈6、支撑柱5的安装；将T型绝缘套4外壁涂抹GD414后旋入输入汇流片9安装孔内；将O型垫圈6设置在输入汇流片9下方，套在T型绝缘套4上，并与输入汇流片9贴紧；将支撑柱放入O型垫圈6下，保证孔心对准；将紧固螺钉依次穿过T型绝缘套4、输入汇流片9、O型垫圈6的安装通孔并拧入支撑柱螺纹内；

步骤4：完成输出汇流片3与分立汇流条2的安装；将步骤1中预先安装的输出汇流片3旋转并贴紧步骤2中已完成安装的分立汇流条2外表面；利用塞尺检查贴紧程度，间隙＞0.05mm时，旋转输出汇流片3调整间隙；将紧固螺钉依次穿过分立汇流条2、输出汇流片3的安装孔完成紧固安装；

步骤5：完成步骤2中已完成安装的固定架8与整机安装面垂直度的调整，垂直度控制在以整机安装面为基准0.05mm以内；完成步骤3中已完成安装的支撑柱5与整机安装面垂直度的调整，垂直度控制在以整机安装面为基准0.05mm以内；

步骤6：完成接触器7汇流安装；将步骤1中接触器7主触点自带固定螺钉预留的2～3螺距拧紧；

步骤7：所有紧固螺钉采用GD414胶进行球状全包覆固封，分立汇流条2、输出汇流片3以及输入汇流片9表面喷涂聚氨酯清漆。

Claims (12)

1.一种宇航用大功率接触器汇流安装结构，其特征在于包括：U型绝缘罩(1)、分立汇流条(2)、输出汇流片(3)、T型绝缘套(4)、支撑柱(5)、O型绝缘垫圈(6)、接触器(7)、固定架(8)和输入汇流片(9)；

接触器(7)的两个主触点分别紧固连接输出汇流片(3)和输入汇流片(9)，输入汇流片(9)上设置有安装耳，T型绝缘套(4)插入安装耳内，O型绝缘垫圈(6)设置安装耳下方且套在T型绝缘套(4)上，通过紧固螺钉和支撑柱(5)实现输入汇流片(9)的紧固绝缘安装；

输出汇流片(3)贴紧安装在分立汇流条(2)上，分立汇流条(2)插入U型绝缘罩(1)的凹槽内，U型绝缘罩(1)固定在固定架(8)上设置的凹槽内，T型绝缘套(4)设置在分立汇流条(2)上的安装孔内，嵌入U型绝缘罩(1)内，通过紧固螺钉依次穿过固定架(8)、U型绝缘罩(1)和分立汇流条(2)实现紧固安装。

2.根据权利要求1所述的一种宇航用大功率接触器汇流安装结构，其特征在于：T型绝缘套(4)外壁涂抹GD414胶后旋入分立汇流条(2)安装孔内以及输入汇流片(9)的安装耳内。

3.根据权利要求1所述的一种宇航用大功率接触器汇流安装结构，其特征在于：接触器(7)的两个主触点与输出汇流片(3)和输入汇流片(9)紧固连接时，通过紧固螺钉预留2～3螺距实现。

4.根据权利要求1所述的一种宇航用大功率接触器汇流安装结构，其特征在于：输出汇流片(3)贴紧安装在分立汇流条(2)上，输出汇流片(3)和分立汇流条(2)之间的间隙不大于0.05mm。

5.根据权利要求1所述的一种宇航用大功率接触器汇流安装结构，其特征在于：固定架(8)和支撑柱(5)均固定在整机安装面上，垂直度控制在以整机安装面为基准0.05mm以内。

6.根据权利要求1所述的一种宇航用大功率接触器汇流安装结构，其特征在于：O型绝缘垫圈(6)与U型绝缘罩(1)零电位面开矩形或圆形放气槽，矩形放气槽的截面尺寸为0.5mm×0.5mm，圆形放气槽的截面直径为0.5mm。

7.根据权利要求1所述的一种宇航用大功率接触器汇流安装结构，其特征在于：分立汇流条(2)、输出汇流片(3)和输入汇流片(9)的表面均镀覆铅锡合金。

8.根据权利要求1所述的一种宇航用大功率接触器汇流安装结构，其特征在于：分立汇流条(2)、输出汇流片(3)和输入汇流片(9)的棱边均进行圆角处理。

9.根据权利要求1所述的一种宇航用大功率接触器汇流安装结构，其特征在于：输出汇流片(3)和输入汇流片(9)上设置有折弯结构，实际折弯半径R1＞目标折弯半径R+δ,δ为材料厚度。

10.根据权利要求1所述的一种宇航用大功率接触器汇流安装结构，其特征在于：输出汇流片(3)和输入汇流片(9)板金成型后进行退火处理。

11.根据权利要求1所述的一种宇航用大功率接触器汇流安装结构，其特征在于：O型绝缘垫圈(6)套在T型绝缘套(4)上，T型绝缘套(4)的嵌入长度0.5δ₁＜L＜δ₁，δ₁为O型绝缘垫圈(6)的厚度；

T型绝缘套(4)嵌入U型绝缘罩(1)内嵌入长度0.5δ₂＜L＜δ₂，δ₂为U型绝缘罩(1)的厚度。

12.一种装配如权利要求1～11所述宇航用大功率接触器汇流安装结构的装配方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：完成输出汇流片(3)、输入汇流片(9)与接触器(7)主触点的安装，将接触器(7)主触点自带固定螺钉拆下并穿过输出汇流片(3)、输入汇流片(9)的安装孔，将螺钉拧上，预留2～3螺距，待整体安装时拧紧；

步骤2：完成U型绝缘罩(1)、分立汇流条(2)、T型绝缘套(4)、固定架(8)的安装，安装前完成U型绝缘罩(1)、分立汇流条(2)、T型绝缘套(4)、固定架(8)安装孔内壁采用工业酒精清洗、烘干；T型绝缘套(4)外壁涂抹GD414胶后旋入分立汇流条(2)安装孔内；T型绝缘套(4)、分立汇流条(2)插入U型绝缘罩(1)的U型槽内；T型绝缘套(4)、分立汇流条(2)、U型绝缘罩(1)放入固定架(8)的L型槽内并压紧；将紧固螺钉依次穿过固定架(8)、U型绝缘罩(1)、分立汇流条(2)、T型绝缘套(4)的安装孔并完成紧固安装；

步骤3：完成T型绝缘套(4)、输入汇流片(9)、O型绝缘垫圈(6)、支撑柱(5)的安装；将T型绝缘套(4)外壁涂抹GD414后旋入输入汇流片(9)安装孔内；将O型垫圈(6)设置在输入汇流片(9)下方，套在T型绝缘套(4)上，并与输入汇流片(9)贴紧；将支撑柱放入O型垫圈(6)下，保证孔心对准；将紧固螺钉依次穿过T型绝缘套(4)、输入汇流片(9)、O型垫圈(6)的安装通孔并拧入支撑柱螺纹内；

步骤4：完成输出汇流片(3)与分立汇流条(2)的安装；将步骤1中预先安装的输出汇流片(3)旋转并贴紧步骤2中已完成安装的分立汇流条(2)外表面；利用塞尺检查贴紧程度，间隙＞0.05mm时，旋转输出汇流片(3)调整间隙；将紧固螺钉依次穿过分立汇流条(2)、输出汇流片(3)的安装孔完成紧固安装；

步骤5：完成步骤2中已完成安装的固定架(8)与整机安装面垂直度的调整，垂直度控制在以整机安装面为基准0.05mm以内；完成步骤3中已完成安装的支撑柱(5)与整机安装面垂直度的调整，垂直度控制在以整机安装面为基准0.05mm以内；

步骤6：完成接触器(7)汇流安装；将步骤1中接触器(7)主触点自带固定螺钉预留的2～3螺距拧紧；

步骤7：所有紧固螺钉采用GD414胶进行球状全包覆固封，分立汇流条(2)、输出汇流片(3)以及输入汇流片(9)表面喷涂聚氨酯清漆。