CN110890678B

CN110890678B - 用于配电总成的电力模块

Info

Publication number: CN110890678B
Application number: CN201910846995.6A
Authority: CN
Inventors: N.杨; J.T.韦弗林; S.E.杰克逊; R.C.库尼
Original assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Current assignee: Hamilton Sundstrand Corp
Priority date: 2018-09-07
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2022-09-30
Anticipated expiration: 2039-09-06
Also published as: CN110890678A; EP3621421B1; EP3621421A1; US20200083655A1; US10622771B2

Abstract

一种用于印刷线路板总成的汇流条具有配电部分和供电部分。所述供电部分具有插座接触件，所述插座接触件在无需介入的接头部分的情况下与所述配电部分电连通，以限制安置于所述插座接触件中的供电插头和所述汇流条的所述配电部分之间的电阻。还描述了印刷线路板总成、配电总成和制造印刷配电总成的方法。

Description

用于配电总成的电力模块

技术领域

本公开涉及配电系统，并且更具体地，涉及用于配电系统中的印刷线路板总成的汇流条。

背景技术

电气系统(诸如在飞机上的电气系统)一般采用开关来控制到需要电力的各个负载的电力流动。电力通常由电连接到各个开关的电源总线供应到开关。在一些电气系统中，诸如在高电流电气系统中，开关被分组在卡上。该卡安置在卡箱中，通常在背板中，并且经由开关将电力路由到各个电气装置。紧固的接头通常将卡电连接到汇流条或电缆。

紧固的接头允许在组装期间通过将紧固件扭动到预定负载来控制接头的紧密度。继而可以在维修期间通过检查接头和紧固件预负载来监测接头紧密度。由于紧固件的紧密度通常是在模块汇流条和供电汇流条之间流动的电流的接头电阻的良好指标，从而可以控制电阻。紧固的接头需要在构造卡箱时进行组装。紧固的接头还需要在卡和卡箱的使用寿命期间卡需要维修或替换时进行拆卸。

此类常规方法和系统通常被认为对于其预期目的是令人满意的。然而，本领域中仍需要改进的印刷线路板总成、制造印刷线路板的方法，以及用于印刷线路板总成的汇流条。本公开提供了针对这种需要的解决方案。

发明内容

一种用于印刷线路板总成的汇流条具有配电部分和供电部分。供电部分具有插座接触件，该插座接触件在无需介入的接头部分的情况下与配电部分电连通，以限制安置于插座接触件中的供电插头和汇流条的配电部分之间的电阻。

在某些实施方案中，插座接触件可以限定具有孔的插头接收器。该孔可以位于供电部分的与配电部分相对的一端上。该插头接收器可以在孔和插座接触件的内部之间在宽度上渐缩。箔体可以设置在插头接收器内，用于电连接插座接触件与供电插头。绝缘体可以耦合到汇流条，用于电绝缘汇流条与外部环境。

根据某些实施方案，配电部分可以相对于供电部分成角度。汇流条可以具有由汇流条的配电部分和供电部分限定的L形主体。供电部分和插座接触件的长度可以小于配电部分的长度。插座支架可以与插座接触件共位在供电部分的一端上，用于将汇流条安装到印刷线路板(PWB)主体。

设想配电部分可以具有第一突片和第二突片。第一突片可以串联地电连接第二突片与插座接触件。第二突片的电横截面可以小于第一突片的电横截面。第一端子可以从第一突片延伸，用于向固态开关装置供应电力。第二端子可以从第二突片延伸，用于向固态开关装置供应电力。一个或多个固态开关装置可以连接到汇流条。

还可以设想，根据某些实施方案，支架部分可以通过第二突片与插座接触件串联地电连接。第一支架可以布置在配电部分的与供电部分相对的一侧，用于将汇流条安装到PWB主体。第二支架可以布置在第一支架的与配电部分相对的一侧，用于将汇流条安装到PWB主体。中间支架可以布置在供电部分上在插座部分和汇流条的配电部分之间，用于将汇流条安装到PWB主体。配电部分可以包括沿至少第二突片延伸的脊柱部分，以加固包括汇流条的PWB总成。

PWB总成包括具有突片端和背板端的PWB主体。如上所述的汇流条安装到PWB主体。插座接触件布置在PWB主体的背板端处，用于配合插座连接件与配电总成底架中的供电插头。

在某些实施方案中，汇流条可以具有由汇流条的配电部分和供电部分限定的L形主体，该供电部分和插座接触件的长度可以小于配电部分的长度，并且该插座接触件可以限定具有孔的插头接收器，该孔位于供电部分的与配电部分相对的一端上。该插头接收器可以在孔和插座接触件的内部之间在宽度上渐缩。

根据某些实施方案，汇流条的配电部分可以具有第一突片和第二突片，该第一突片可以串联地电连接该第二突片与插座接触件，并且该第二突片的电横截面可以小于该第一突片的电横截面。第一端子可以从第一突片延伸，第二端子可以从第二突片延伸，并且支架部分可以通过第二突片与插座接触件串联地电连接。

还可以设想，根据某些实施方案，第一支架可以布置在配电部分的与供电部分相对的一侧，用于将汇流条安装到PWB主体，第二支架可以布置在第一支架的与配电部分相对的一侧，用于将汇流条安装到PWB主体，中间支架可以布置在供电部分上在插座和配电部分之间，用于将汇流条安装到PWB主体，并且插座接触件支架可以与插座接触件共位在汇流条的供电部分的一端上，用于将汇流条安装到PWB主体。配电部分可以包括沿至少第二突片延伸的脊柱部分，以加固PWB总成。

一种具有底架和背板的配电总成。供电插头位于底架的背板中。如上所述的PWB可滑动地接收在底架内。安置在插座接触件中的供电插头使得总线的配电部分在无需于汇流条和背板之间使用紧固件的情况下与供电插头电连通。

从结合附图进行的优选实施方案的以下详细描述中，本公开的系统和方法的这些和其他特征对于本领域的技术人员将变得更加明显。

附图说明

为使本公开所属领域的技术人员将容易地理解如何在不进行过度实验的情况下制造并使用本公开的装置和方法，下文将参考某些附图详细描述其实施方案，在附图中：

图1是具有根据本公开构造的汇流条的电气系统的示例性实施方案的示意图，示出了安装到印刷线路板(PWB)总成且布置在配电总成内以选择性地连接电源与各个电气负载的汇流条；

图2是图1的配电总成的示意图，示出了可滑动地接收在配电总成的底架内且在无需紧固的接头的情况下电连接到供电插头的多个PWB总成；

图3是图1的PWB总成的平面图，示出了安装到PWB总成的PWB主体的汇流条和固态开关装置，以及与固态开关装置通信的信号连接器；

图4和图5是图1的汇流条的外表面和PWB表面的透视图，示出了具有供电部分和配电部分的L形主体，该供电部分具有插座接触件，并且该配电部分具有用于向固态开关装置提供电力的多个突片和端子；以及

图6是制造配电总成的方法的框图，示出了用于在无需于供电插头和安装到PWB总成的汇流条之间采用紧固件的情况下制造配电总成的步骤。

具体实施方式

现在将参考附图，其中相似的参考符号识别本公开的类似的结构特征或方面。为了解释和说明而非限制的目的，根据本公开的用于印刷线路板(PWB)总成的汇流条的示例性实施方案的局部视图示于图1中且一般由参考符号100表示。根据本公开的PWB总成、配电总成和制造配电总成的方法的其他实施方案或其各方面在如将描述的图2至图6中提供。本文描述的系统和方法可以用于交通工具(诸如飞机，但是本公开不限于飞机)中的配电系统。

参考图1，示出了电气系统10，例如飞机电气系统。电气系统10包括发电机12、电源总线14和多个电气负载16。发电机12与发动机18(例如，飞机主发动机或辅助动力装置)可操作地关联，并且被布置为向电源总线14提供电力20的流动。电源总线14通过汇流条100连接到相应的电气负载16，该汇流条100安装到可滑动地接收在配电总成300内的PWB总成200。虽然在示出的示例性实施方案中示出了飞机电气系统，但是应理解和明白，其他类型的交通工具以及非车辆应用中的电气系统也可以受益于本公开。

参考图2，示出了配电总成300。配电总成300包括底架302、背板304和多个PWB总成200。底架302具有布置在底架302的与背板304相对的一端上的维修端306，其中多个卡槽308在维修端306和背板304之间延伸。相应的PWB总成200可滑动地接收在底架302内在相应的卡槽308中，所述PWB总成200在维修端306和背板304之间彼此横向地间隔开。位于背板304上的供电插头310连接到相应的PWB总成200，以向安装在每个PWB总成200上的相应的汇流条100提供电力20(图1中示出)。任选地，位于背板端206上的信号连接器312连接到固态开关装置202(图3中示出)，以根据电气负载16(图1中示出)的操作要求电打开和闭合固态开关装置202。

参考图3，示出了PWB总成200。PWB总成200包括具有突片端208的PWB主体204、相对的背板端206和安装表面210。安装在突片端208上的突片212被配置为且适于将PWB总成200固定到配电总成300(图2中示出)的维修端306(图2中示出)。PWB主体204被构造在诸如玻璃或FR-4的电绝缘材料214上，并且在其内部包括一个或多个布线迹线216，以通过由导电材料形成的PWB主体204提供电连通。如本领域的技术人员考虑到本公开将明白，内部布线迹线减少(或完全消除)电缆布线的需要，从而简化了配电总成100的组装。汇流条100在安装表面210上安装到PWB主体204，使得汇流条100的插座接触件102位于背板端206处邻近信号连接器218。

固态开关装置202安装在PWB主体204的安装表面210上。每个固态开关装置202包括输入引线220、输出引线222和栅极引线224。输入引线220电连接到汇流条100，用于从汇流条100接收电力20(图1中示出)。输出引线222诸如通过子系统馈送引线或布线迹线216电连接到相应的电气负载16(图1中示出)。栅极引线224电连接到信号连接器218，用于接收通过其中的打开/闭合命令，根据连接到输出引线222的电气负载16(图1中示出)的需要，响应于所述打开/闭合命令，输出引线222电断开连接且电连接到输入引线220。

栅极引线224的连接可以经由分立的引线和/或布线迹线216，如适合用于预期的应用的。固态开关装置202可以是MOSFET固态开关装置、IGBT固态开关装置或MOSFET和IGBT固态开关装置的组合。在示出的示例性实施方案中，PWB总成200包括八个(8)固态开关装置，这允许配电总成200(图2中示出)的尺寸被设计为使得配电200可以用作传统电气系统的插入式替换或升级。如本领域的技术人员考虑到本公开将明白，PWB总成200可以包括多于八个或少于八个固态开关装置，如适合用于预期的应用的。如本领域的技术人员考虑到本公开将明白，PWB总成200还可以包括晶体管装置和/或诸如接触器等机电装置，如适合用于预期的应用的。

参考图4，示出了汇流条100的顶表面的透视图。汇流条100具有配电部分104和供电部分106。插座接触件102位于供电部分106上并且在无需介入的接头部分110(以虚线轮廓示出)的情况下与配电部分104电连通，以限制在安置于插座接触件102中的供电插头310(图2中示出)和汇流条100的配电部分104之间的电阻。

如图4中所示，汇流条100具有L形主体108。L形主体108促进将PWB总成200封装在配电总成300(图1中示出)中，从而提供汇流条/PWB主体布置的紧凑性。如本领域的技术人员考虑到本公开将明白，其他形状可能在本公开的范围内。

汇流条100包括导电材料112。导电材料112单片地限定供电部分106和配电部分104。供电部分106和插座接触件102具有小于配电部分104的长度113的长度111，并且相对于配电部分104成角度。在示出的示例性实施方案中，供电部分106和插座接触件102彼此相对于配电部分104成约90度的角度，例如正交。这将需要支撑汇流条100的PWB主体204(图3中示出)的尺寸限制为适于固态开关装置202(图3中示出)的尺寸且允许插座接触件102沿PWB主体204纵向延伸。任选地，绝缘体114可以耦合到汇流条100，从而覆盖导电材料112且电隔离汇流条100与外部环境22。

插座接触件102在构造上是单片的并且限定具有孔118的插头接收器116。孔118和插头接收器116被配置为且适于可移除地安置供电插头310(图2中示出)。孔118位于供电部分106的与配电部分104相对的一端120上。插头接收器116在孔118和插座接触件102的内部122之间在宽度上渐缩。任选地，箔体124可以设置在插头接收器116内，用于电连接插座接触件102与供电插头310(图2中示出)。

配电部分104具有多个突片，即，具有端子的突片部分。如图4中所示，配电部分104具有第一突片126、第二突片128和沿配电部分104延伸的脊柱部分164。脊柱部分164跨越至少第二突片128，以向PWB主体204提供额外的刚度。第一突片126连接到供电部分106并且具有从其延伸的端子134、端子136和端子140。端子134、端子136和端子140被配置用于连接到固态开关装置202(图2中示出)的输入引线，并且通过第一突片136与供电部分106串联地电连接。第一突片126具有电横截面144，其对应于(例如，基本上等同于)供电部分106的电横截面。

第二突片128在第一突片的与供电部分106相对的一侧上连接到第一突片126并且具有从其延伸的端子138和端子146。端子138和端子146通过第二突片128和第一突片126与供电部分106串联地电连接。第二突片具有电横截面142，其小于第一突片126的电横截面144，配电部分104以对应于流过配电部分104的电流的方式具有阶梯式电横截面积，即，具有低于另一突片的电流的一个突片具有更小的电横截面。阶梯式电横截面积通过利用由配电部分104的连续突片减少配电部分104承载的电流量(例如，第二突片128的电横截面小于第一突片126的电横截面)限制了汇流条100的重量。

在示出的示例性实施方案中，配电部分104具有四个(4)突片。为此，配电部分104具有第三突片130和第四突片150。第三突片130具有端子132和端子133。端子132和端子133经由第三突片130通过第二突片128和第一突片126与供电部分106串联连接，第三突片130具有电横截面148，其小于第二突片128的电横截面142。在示出的示例性实施方案中，脊柱部分跨越第二突片128、第三突片130和第四突片150。

第四突片150具有端子152、支架部分156和电横截面154。端子152通过第三突片150、第二突片128和第一突片126与供电部分106串联地电连接。电横截面154小于第三突片130的电横截面148。支架部分156从第四突片150延伸，用于汇流条100固定到PWB主体204(图3中示出)。如本领域的技术人员考虑到本公开将明白，具有带四个突片的配电部分的汇流条允许在PWB主体204(图3中示出)上放置四个固态开关装置为两排，从而使PCB总成200的功能符合传统PWB总成的功能。如本领域的技术人员考虑到本公开将明白，本文中所述的汇流条可以具有多于四个突片和少于四个突片且保持在本公开的范围内，如适合用于预期的应用的。

参考图5，以透视图示出了汇流条100的安装表面。汇流条100具有沿配电部分104和供电部分106的长度布置的多个支架。为此，汇流条100具有通过配电部分104的突片(例如，第一突片126和第二突片128)与插座接触件102串联地电连接的支架156。支架部分156继而具有被配置为且适于将汇流条100安装到PWB主体204的配电部分支架158。供电部分支架160布置在汇流条100的支架部分156上，被配置为且适于将汇流条100安装到PWB主体204，并且与配电部分支架158协作以向PWB主体204提供刚度。如本领域的技术人员考虑到本公开将明白，向PWB主体204提供刚度减少了(或完全消除了)向PWB主体204提供加固元件的需要，从而减少了PWB总成200的重量。

在示出的示例性实施方案中，供电部分支架160与插座接触件102共位，并且供电部分106具有中间支架162。中间支架162沿汇流条100的长度布置在供电部分支架160和配电部分支架158之间，从而增加提供给PWB主体204的刚度。此外，设想多个突片端子中的一个(例如，端子132)可以被布置为电连接到固态开关装置的引线并且接收紧固件，从而进一步增加汇流条100提供给PWB主体204的刚度。在示出的示例性实施方案中，汇流条100包括12个支架/端子，用于将汇流条100安装到PWB主体204并且向PWB主体204提供刚度。如本领域的技术人员考虑到本公开将明白，汇流条100可以具有多于12个支架/端子或少于12个支架/端子，如适合用于预期的应用的。

参考图6，示出了制造配电总成的方法400。如框410所示，方法400包括将汇流条，例如汇流条100(图1中示出)，安装到PWB主体，例如PWB主体202(图3中示出)。如框420中所示，将PWB主体，例如PWB主体200(图3中示出)，插入在配电总成中，例如配电总成300(图2中示出)中。如框422中所示，PWB总成接收在槽内，例如卡槽308(图2中示出)内。如框424所示，随着PWB总成接收在槽内，位于PWB主体上的信号连接件安置在信号引脚上。此外，如框426所示，随着PWB总成接收在槽内，插座接触件，例如插座接触件102(图4中示出)，安置在电源引脚上，用于向汇流条提供电力。如框428所示，在无需使用紧固件的情况下进行电连接。

如上所述和附图中所示，本公开的方法和系统提供了具有优异性能的汇流条、PWB总成和配电总成，所述优异性能包括在与供电连接器的汇流条连接和到相应的固态开关装置输入引线的连接之间不存在接头。虽然已经参考优选实施方案示出并描述了本公开的设备和方法，但是本领域技术人员将容易地理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可对其进行改变和/或修改。

Claims

1.一种用于印刷线路板总成的汇流条，其包括：

配电部分；和

供电部分，所述供电部分具有插座接触件，其中所述插座接触件在无需介入的接头的情况下与所述配电部分电连通，以限制安置于所述插座接触件中的供电插头和所述汇流条的所述配电部分之间的电阻，

其中所述配电部分具有第一突片和第二突片，所述第一突片串联地电连接所述第二突片与所述插座接触件，并且其中，所述配电部分还包括沿至少所述第二突片延伸的脊柱部分，以加固包括所述汇流条的印刷线路板总成。

2.如权利要求1所述的汇流条，其中所述配电部分相对于所述供电部分成角度。

3.如权利要求1所述的汇流条，其中所述汇流条具有由所述汇流条的所述配电部分和所述供电部分限定的L形主体。

4.如权利要求1所述的汇流条，其中所述供电部分和所述插座接触件的长度小于所述配电部分的长度。

5.如权利要求1所述的汇流条，其中所述第二突片的电横截面小于所述第一突片的电横截面。

6.如权利要求1所述的汇流条，其还包括从所述第一突片延伸的第一端子和从所述第二突片延伸的第二端子。

7.如权利要求1所述的汇流条，其还包括通过所述第二突片与所述插座接触件串联连接的支架部分。

8.如权利要求1所述的汇流条，其还包括插座支架，所述插座支架与所述插座接触件共位在所述供电部分的一端上，用于将所述汇流条安装到印刷线路板主体。

9.如权利要求1所述的汇流条，其还包括绝缘体，所述绝缘体耦合到所述汇流条，用于电绝缘所述汇流条与外部环境。

10.如权利要求1所述的汇流条，其中所述插座接触件限定具有孔的插头接收器，所述孔位于所述供电部分的与所述配电部分相对的一端上，所述插头接收器在所述孔和所述插座接触件的内部之间在宽度上渐缩。

11.如权利要求10所述的汇流条，其还包括箔体，所述箔体设置在所述插头接收器内，用于电连接所述插座接触件与供电插头。

12.一种印刷线路板总成，其包括：

印刷线路板主体，所述印刷线路板主体具有突片端和背板端；

如权利要求1所述的汇流条，所述汇流条安装到所述印刷线路板主体，其中插座接触件布置在所述印刷线路板主体的所述背板端处，用于配合插座连接件与配电总成底架中的供电插头；

第一支架，所述第一支架布置在所述配电部分的与所述供电部分相对的一侧，用于将所述汇流条安装到印刷线路板主体；

第二支架，所述第二支架布置在所述第一支架的与所述配电部分相对的一侧，用于将所述汇流条安装到所述印刷线路板主体；

中间支架，所述中间支架布置在所述供电部分上在所述插座和所述配电部分之间，用于将所述汇流条安装到印刷线路板主体；和

插座接触件支架，所述插座接触件支架与所述插座接触件共位在所述供电部分的一端上，用于将所述汇流条安装到印刷线路板主体。

13.如权利要求12所述的印刷线路板总成，其中所述汇流条具有由所述汇流条的配电部分和供电部分限定的L形主体，其中所述供电部分和所述插座接触件的长度小于所述配电部分的长度，其中所述插座接触件限定具有孔的插头接收器，所述孔位于所述供电部分的与所述配电部分相对的一端上，所述插头接收器在所述孔和所述插座接触件的内部之间在宽度上渐缩，并且其中所述配电部分包括沿至少所述第二突片延伸的脊柱部分以加固所述印刷线路板总成。

14.如权利要求12所述的印刷线路板总成，其中所述配电部分具有第一突片和第二突片，所述第一突片串联地电连接所述第二突片与所述插座接触件，其中所述第二突片的电横截面小于所述第一突片的电横截面，并且其还包括：

从所述第一突片延伸的第一端子和从所述第二突片延伸的第二端子；以及

通过所述第二突片与所述插座接触件串联地电连接的支架部分。

15.一种配电总成，其包括：

底架，所述底架具有背板；

供电插头，所述供电插头位于所述底架的所述背板中；和

如权利要求12所述的印刷线路板总成，所述供电插头安置在插座接触件中使得总线的配电部分在无需于汇流条和所述背板之间使用紧固件的情况下与所述供电插头电连通。

16.一种用于印刷线路板总成的汇流条，其包括：

配电部分；

供电部分，所述供电部分具有插座接触件，其中所述插座接触件在无需介入的接头的情况下与所述配电部分电连通，以限制安置于所述插座接触件中的供电插头和所述汇流条的所述配电部分之间的电阻；

第二支架，所述第二支架布置在所述第一支架的与所述配电部分相对的一侧，用于将所述汇流条安装到所述印刷线路板主体；和

中间支架，所述中间支架布置在所述供电部分上在所述插座部分和所述汇流条的所述配电部分之间，用于将所述汇流条安装到印刷线路板主体。