CN109644552B - 功率分配组件 - Google Patents

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Abstract

一种功率分配组件包括印刷电路板(PCB)(20)，其具有功率输入(25)和连接至PCB传导迹线(26)的电气构件(24)。功率总线从PCB(20)延伸，且具有传导核心(12)、在传导核心的外部表面上的介电层(14)、在介电层上的传导迹线(18)以及穿过介电层到传导核心的功率切口(16)。传导核心通过功率切口通孔连接至功率输入且至少一个第二传导迹线连接至PCB传导迹线。

Description

功率分配组件
背景
电功率系统(诸如，在飞行器功率分配系统中发现的那些)采用功率生成系统或功率源(诸如，发电机)，其用于生成电以用于向飞行器的系统和子系统供能。电穿过电气母线以将功率从功率源输送到电气负载，通常通过印刷电路板(PCB)。通常，PCB还利用信号来控制来自母线的功率的分配，例如，如在开关中。信号通常通过敷设在除母线之外的介电材料上的轨迹或迹线传送于PCB上和不同的PCB之间。
简要描述
在一个方面，一种功率分配组件包括一个或多个印刷电路板(PCB)，每个PCB具有功率输入和连接至PCB上的第一传导迹线的构件。功率总线从PCB延伸，且具有传导核心、在传导核心的外部表面上的介电层、在介电层上的第二传导迹线以及穿过介电层到传导核心的功率切口。传导核心通过功率切口连接至功率输入且第二传导迹线连接至第一传导迹线。
在另一方面，一种用于飞行器的功率分配组件包括功率开关，其具有PCB，该PCB带有功率输入和连接至PCB上的第一传导迹线的构件。功率总线从PCB延伸，该功率总线具有传导核心、在传导核心的外部表面上的介电层、在介电层上的第二传导迹线以及穿过介电层到传导核心的功率切口。传导核心通过功率切口连接至功率输入且第二传导迹线连接至第一传导迹线。
在又一方面，一种在功率分配组件中集成功率和信令的方法包括向PCB提供功率输入和连接至PCB上的第一传导迹线的至少一个构件。该方法还包括：使功率总线从PCB延伸，该功率总线具有传导核心、在传导核心的外部表面上的介电层、在介电层上的第二传导迹线以及穿过介电层到传导核心的功率切口；以及将传导核心通过功率切口连接至功率输入且将第二传导迹线连接至第一传导迹线。传导到功率输入的功率可由构件响应于通过第一传导迹线和第二传导迹线传导的信令来控制。
附图的简要描述
在附图中：
图1为根据本发明的一个方面的母线的一部分的等距视图。
图2为根据本发明的方面的连接至印刷电路板的图1的母线的等距视图。
图3为根据本发明的方面的连接至多个PCB的图1的母线的等距视图。
详细描述
本发明的所描述的实施例针对与模块化功率分配设备相关联的方法和设备。其中可使用这样的方法和设备的一个示例性环境包括但不限于用于飞行器的功率分配系统。本发明的方面还可适用于使用基于节点的功率分配系统的任何环境，其中输入功率被接收、被作用(如果必要)，例如，转变或修改，且被分配至一个或多个电气负载，该一个或多个电气负载使用信令以用于切换、控制等。
例如，飞行器具有至少一个燃气涡轮发动机，功率源(诸如，电机或发电机)从该至少一个燃气涡轮发动机获得功率且将功率分配至成组的功率消耗构件或电气负载(诸如例如，促动器负载、飞行临界负载和非飞行临界负载)。电气负载经由功率分配系统(例如包括功率传送线路或母线)与功率源电气地联接。
图1示出根据本发明的方面的母线10的实施例。将理解的是，功率源可生成AC或DC功率，其然后在母线10上传送。母线10包括传导核心12，其优选地为实心铜。在飞行器中的实心核心12上传送的典型功率将为270 V DC。实心核心12具有用介电层14(诸如，铝酸盐聚合物或陶瓷)覆盖的至少一个表面。优选地，实心核心12的所有表面由介电层14覆盖。为了下文所解释的目的，成组的功率切口通孔16穿过介电层14暴露传导核心12。同样，虽然母线10可具有任何截面形状，但将看到的是，母线10优选地具有非圆形截面，这里示为六边形的。
成组的传导迹线18设置在介电层14上。传导迹线可通过电镀和然后蚀刻至介电层14来形成，或通过通常已知用于将传导迹线敷设在绝缘基底上的任何其他技术来形成。传导迹线18布置有对于低压控制信号(飞行器中典型地在30 V DC的量级上)的输送必要的连接和节点。
现在查看图2，可看到母线10与印刷电路板(PCB)20之间的接口。PCB包括绝缘基底22，该绝缘基底22承载成组的电气构件24，其布置且配置成用于如由飞行器所需要的多个功能中的任一个。成组的PCB传导迹线26提供到电气构件24的连接以及电气构件24之间的连接，该电气构件24中的一个可为功率输入25。电气构件24的示例性功能为功率切换功能，其引导和切换由母线10传送至飞行器中的成组负载中的任一个的功率。介电基底22具有穿过其延伸的孔口28，该孔口28定形成匹配母线10的截面形状。贯穿板的连接器30包绕孔口28且接合母线10以提供用于一方面母线10上的传导迹线18和功率切口通孔16以及另一方面PCB传导迹线26和电气构件24之间的连接的路径。叶形连接32提供相应的连接，其中叶形连接的信令子集34将母线10上的传导迹线18联接至PCB传导迹线26，PCB传导迹线26将信号引导至电气构件24，且叶形连接的功率子集36将实心核心12联接至PCB传导迹线26，优选地功率输入25，其将功率引导至负载。母线10的非圆形截面可确保叶形连接32被保持且不由母线10相对于PCB 20的旋转所损害。
图3示出成组的PCB 40, 42, 44, 46，各自连接至单个母线10，且各自具有相异且不同组的电气构件。母线10上的不同组的传导迹线18连接至成组的PCB且在成组的PCB之间连接，使得不同PCB上的成组的电气构件可经由传导迹线18彼此连通。一个或多个PCB 40,42, 44或46经由用于每个PCB的一个或多个功率切口通孔16联接至实心核心12以启用到电气负载的功率输送。母线10的非圆形截面可确保叶形连接32被保持且不由母线10相对于PCB 40, 42, 44, 46中的任一个的旋转所损害。
电路可设在PCB上或在别处以过滤掉传导迹线18上传送的信号与实心核心12上传送的功率之间的干扰。公共控制模块或处理器(未示出)可配置成控制母线10(包括任何干扰电路)上的信令和功率的分配的有效操作。例如，如果PCB 40, 42, 44, 46切换模块以选择性地启用或停用从实心核心12到电气负载的功率供应，公共控制模块或处理器可通过传导迹线18上的信令选择性地操作相应的切换模块，而母线10同时在实心核心12上输送功率。
本文中公开的实施例提供用于在单个母线上同时分配功率和信令的方法和设备。可在上文的实施例中实现的优点是：重量上的减小(由于具有更少的连接构件)、简化的连接、比现有技术需要更小的体积(节省空间)；并联连接，其降低一个电气构件或PCB中的失效的影响；设计的稳健性；可扩缩性；形式的灵活性；以及PCB堆叠的整体强度。
在尚未描述的范围内，各种实施例的不同特征和结构可如期望的那样彼此结合使用。一个特征可能未在所有的实施例中示出不意在解释成它可能不是，而是为了描述简洁来那样做。因此，不同实施例的各种特征可如期望的那样混合和匹配以形成新的实施例，不管是否明确地描述了该新的实施例。本文中描述的特征的所有结合或置换由该公开内容所覆盖。
该书面描述使用示例来公开本发明(包括最佳模式)，且还使本领域的任何技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可申请专利的范围由权利要求书限定，且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例具有不与权利要求书的字面语言不同的结构元件，或如果它们包括与权利要求书的字面语言不带有实质差异的等同结构元件，则意在使这样的其他示例在权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种功率分配组件，所述功率分配组件包括：
至少一个印刷电路板(PCB)，其具有功率输入和连接至所述PCB上的至少一个第一传导迹线的至少一个构件；以及
从所述至少一个PCB延伸的功率总线，所述功率总线具有传导核心、在所述传导核心的外部表面上的介电层、在所述介电层上的至少一个第二传导迹线以及穿过所述介电层以暴露所述传导核心的第一开口；
其中所述传导核心通过所述第一开口连接至所述功率输入，且所述至少一个第二传导迹线连接至所述至少一个第一传导迹线。
2.根据权利要求1所述的功率分配组件，其特征在于，所述介电层是聚合物或陶瓷中的一者。
3.根据权利要求1或权利要求2中任一项所述的功率分配组件，其特征在于，所述功率总线穿过所述至少一个PCB延伸到至少一个另外的PCB，所述至少一个另外的PCB具有第二功率输入和连接至所述至少一个另外的PCB上的至少一个第三传导迹线的至少一个另外的构件，其中所述传导核心通过穿过所述介电层的第二开口连接至所述第二功率输入，且所述至少一个第二传导迹线连接至所述至少一个第三传导迹线。
4.根据任何前述权利要求所述的功率分配组件，其特征在于，所述功率总线被楔固至所述至少一个PCB。
5.根据权利要求4所述的功率分配组件，其特征在于，所述功率总线具有六边形截面。
6.根据任何前述权利要求所述的功率分配组件，其特征在于，所述传导核心是实心的。
7.根据任何前述权利要求所述的功率分配组件，其特征在于，所述传导核心配置成传导处于270 VDC的电流，且所述至少一个第二传导迹线配置成传导处于30 VDC的电流。
8.根据任何前述权利要求所述的功率分配组件，其特征在于，所述功率分配组件还包括电路以最大限度地减小所述传导核心上传导的电流与所述至少一个第二传导迹线上传导的电流之间的干扰。
9.根据任何前述权利要求所述的功率分配组件，其特征在于，所述至少一个第二传导迹线通过电镀和蚀刻所述介电层形成。
10.一种用于飞行器的功率分配组件，所述功率分配组件包括：
功率开关，所述功率开关具有至少一个印刷电路板(PCB)，其具有功率输入和连接至所述PCB上的至少一个第一传导迹线的至少一个构件；
从所述至少一个PCB延伸的功率总线，所述功率总线具有传导核心、在所述传导核心的外部表面上的介电层、在所述介电层上的至少一个第二传导迹线以及穿过所述介电层以暴露所述传导核心的第一开口；
其中所述传导核心通过所述第一开口连接至所述功率输入，且所述至少一个第二传导迹线连接至所述至少一个第一传导迹线。
11.根据权利要求10所述的功率分配组件，其特征在于，所述介电层是聚合物或陶瓷中的一者。
12.根据权利要求10或权利要求11中任一项所述的功率分配组件，其特征在于，所述功率总线穿过所述至少一个PCB延伸到至少一个另外的PCB，所述至少一个另外的PCB具有第二功率输入和连接至所述至少一个另外的PCB上的至少一个第三传导迹线的至少一个另外的构件，其中所述传导核心通过穿过所述介电层的第二开口连接至所述第二功率输入，且所述至少一个第二传导迹线连接至所述至少一个第三传导迹线。
13.根据权利要求10至权利要求12中任一项所述的功率分配组件，其特征在于，所述功率总线被楔固至所述至少一个PCB。
14.根据权利要求13所述的功率分配组件，其特征在于，所述功率总线具有六边形截面。
15.根据权利要求10至权利要求14中任一项所述的功率分配组件，其特征在于，所述传导核心是实心的。
16.根据权利要求10至权利要求15中任一项所述的功率分配组件，其特征在于，所述传导核心配置成传导处于270 VDC的电流，且所述至少一个第二传导迹线配置成传导处于30VDC的电流。
17.根据权利要求10至权利要求16中任一项所述的功率分配组件，其特征在于，所述功率分配组件还包括电路以最大限度地减小所述传导核心上传导的电流与所述至少一个第二传导迹线上传导的电流之间的干扰。
18.根据权利要求10至权利要求17中任一项所述的功率分配组件，其特征在于，所述至少一个第二传导迹线通过电镀和蚀刻所述介电层形成。
19.一种在功率分配组件中集成功率和信令的方法，所述方法包括：
提供至少一个印刷电路板(PCB)，其具有功率输入和连接至所述PCB上的至少一个第一传导迹线的至少一个构件；
使功率总线从所述至少一个PCB延伸，所述功率总线具有传导核心、在所述传导核心的外部表面上的介电层、在所述介电层上的至少一个第二传导迹线以及穿过所述介电层以暴露所述传导核心的开口；以及
将所述传导核心通过所述开口连接至所述功率输入且将所述至少一个第二传导迹线连接至所述至少一个第一传导迹线；
其中传导到所述功率输入的功率可由所述至少一个构件响应于通过所述至少一个第一传导迹线和所述至少一个第二传导迹线传导的信令来控制。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述方法在飞行器中执行。
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