JP2018143086A - 接触器装置、配電パネル、および接触器の健全性を監視する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 接触器の健全性を監視するシステム及び方法を提供する。【解決手段】 接触器装置は、ポストと、締め具と、温度センサとを含む。ポストはポスト軸を画定する。締め具は、ポスト軸に沿ってポストに固定される。温度センサは、締め具を介して接触器導体及びポストと熱的に連通しており、締め具によってポストに固定された接触器の中の抵抗性の発熱を監視するためにポストから絶縁されている。【選択図】図４

Description

本開示は、電気系統に関し、より詳細には、例えば接触器などの電気系統の構成要素の健全性を監視することに関する。

航空機などにおける配電系統は一般に、電源と電力消費機器の間の電流の流れを制御するために電力切り替え装置を含んでいる。電源の例には、電池、メインエンジン発電機及び補助動力源が含まれる。電力消費機器の例には、暖房装置、照明器具、制御装置、作動装置及びモータが含まれる。切り替え作業は、回路遮断器、ソリッドステートデバイス及び／または接触器によって行うことができる。

「より多くの電気で動く」航空機の出現と共に、配電系統は、より多数の電力消費機器に電力を供給するために、より大きな電流を流すようにますます求められてきている。そのような配電系統における切り替え作業は一般に、接触器によって行われており、これは典型的に、例えば２００アンペア以上の比較的高い電流定格を有し、配電パネルの中に収容されており、それらはそこから、配電パネルに接続された電力消費機器への電力の流れを制御する。接触器の動作は一般に、配電パネル及びその中の接触器へと通される比較的低い電流の制御バスによって行われる。一部の配電系統においては、接触器は、抵抗加熱の熱の影響などから周期的な交換を必要とする場合がある。

そのような従来の方法及びシステムは一般に、その意図する目的に対して十分であると考えられてきた。しかしながら当技術分野では改善された及び接触器の監視方法がなおも必要とされている。本開示は、この必要性に対する解決策を提供する。

接触器装置は、ポストと、締め具と、１つまたは複数の温度センサとを含む。ポストはポスト軸を画定する。締め具は、ポスト軸に沿ってポストに対して固定される。センサは、締め具を介してポストと熱的に連通しており、締め具によってポストに固定された接触器における抵抗性の発熱（resistive heat generation）を監視するためにポストから絶縁されている。

特定の実施形態において、センサは、中性温度係数（neutral temperature coefficient）サーミスタ、サーモカップルまたは半導体タイプのセンサを含むことができる。この装置は、締め具とポストの一端との間に接触器を固定する導体（conductor）を有する接触器を含むことができる。バスバーを、ポストの導体と反対側の端部に固定することができる。センサは、樹脂またははんだによって接触器装置に結合することができる。座金を締め具とポストの間に設置することができる。座金は、ポストから半径方向に延出するタブを含むことができる。

特定の実施形態によると、センサは、ポストの軸に沿って締め具に接着させることができる。センサは、高い電流を保持する電気面から電気的に絶縁させることができる。締め具は、その両端部に配置された、ヘッドと、ねじ山付き部分とを有することができる。ねじ山付き部分は、ポストの軸に沿って配置することができる。ヘッドはポストの一端から突出することができる。センサをヘッド内に設置することができる。ヘッドは空洞を有することができる。センサは、樹脂またははんだによってこの空洞の中に埋め込むことができる。ヘッドは、締め具に対して予圧を加えるために空洞の周りに配置された平面を含むことができる。波形座金をヘッドとポストの間に設置することができる。

接触器の健全性を監視する方法は、接触器の周りの周辺温度を監視することと、接触器を横切って通過する電流を監視することと、電流が接触器を横切って通過する間接触器の温度を監視することとを含む。接触器の健全性の状態は、周辺温度及び電流負荷のよく似た状況の下で同様の接触器に対して集められた実験から得られたデータに基づいて判定される。

特定の実施形態において、健全性の状態を判定することは、接触器の温度を規格限界と比較し、接触器の温度が規格限界を超えた場合、接触器に点検のフラグを立てる（flagging）ことを含むことができる。健全性の状態を判定することはまた、接触器の温度を設計限界と比較し、接触器の温度が設計限界を超えた場合、劣化したものとして接触器にフラグを立てることと、接触器の温度を警告限界と比較し、接触器の温度が警告限界を超えた場合、接触器に点検のフラグを立てること、のうちの１つまたは複数を含むことができる。

配電パネルは、上に記載したような接触器装置と、導体（conductor）によって締め具とポストの一端との間に接続された接触器と、ポストの導体と反対側の端部に固定されたバスバーとを含む。制御モジュールが、接触器、センサ及び配電パネルと通信するように配設される。

特定の実施形態において、温度リード線が、制御モジュールに温度情報を提供するために温度センサを制御モジュールに接続することができる。接触器リード線が、制御モジュールに電気情報を提供するために接触器を制御モジュールに動作可能に接続することができる。パネルリード線が、制御モジュールに電気情報を提供するために制御モジュールを電力パネルに接続することができる。制御モジュールは、バス電力制御ユニットであってよい。特定の実施形態によると、制御モジュールはメモリを含むことができる。メモリは、制御モジュールによって読み取られた場合に、制御モジュールに前述の方法のステップを実行させる、記憶された命令を有することができる。

主題の開示のシステム及び方法のこのような特徴及び他の特徴は、例示の実施形態の以下の詳細な説明を図面と併せて取り入れることで、当業者により容易に明白になるであろう。

そうすることで、主題の開示が属する当業者は、不当な実験をせずに、主題の開示の装置及び方法をどのように作製しどのように利用するかを容易に理解することになり、その実施形態は、特定の図面を参照して以下に詳細に説明される。

配電パネルと、接触器装置とを備えた航空機の電気系統を示す、本開示によって構築された航空機の一例の実施形態の概略図である。 入力バスバーと出力バスバーの間に配置された接触器を含む、制御モジュールに接続された接触器装置を示す、図１の配電パネルの斜視図である。 接触器の健全性を判定する方法のステップを示す、ブロック図である。 接触器装置の締め具に接続された温度センサを示す、図１の接触器装置の第１の実施形態の概略図である。 座金によって接触器に接続された温度センサを有する接触器を示す、図１の接触器装置の第２の実施形態の概略図である。 座金におけるセンサ接続を示す、図１の接触器装置の第２の実施形態の概略図である。

次に図面を参照すると、そこでは同様の参照数字は、主題の開示の同様の構造的特徴または態様を特定している。限定ではなく、説明及び例示の目的で、本開示による接触器装置の一例の実施形態の部分図が、図１に示されており、参照符号１００によって全体的に示されている。記載されるように接触器装置、そのような接触器装置を有する配電パネル、及び本開示に従って接触器の健全性を監視する方法またはその態様の他の実施形態が図２〜図５Ｂに提供されている。本明細書に記載されるシステム及び方法は、例えば航空機の電気系統などにおける接触器の健全性を監視するために使用することができるが、本開示は全体として接触器または航空機の電気系統に限定されない。

図１を参照すると、航空機１０が示されている。航空機１０は、配電系統１４に接続された複数の電力消費機器１２を含んでいる。配電系統１４は、接触器装置１０２を有する配電パネル１００を含んでおり、この接触器装置１０２は、電力消費機器１２に電力を提供するために電源１６に接続されている。電源１６は、メイン発電機または補助動力源であってよく、順にエンジン１８に作動可能に接続され、エンジン１８から機械的回転を受け取り、エンジン１８から受け取った機械的回転を利用して電力を生成する。電力は、接触器装置１０２に含まれる接触器の作動によって電力消費機器に選択式に加えられる。図示される例示の実施形態では、配電パネル１００は、航空機１０の電気設備ベイ２０（図２に示される）の中に配置され、これは制限された高度まで加圧されない、または加圧される場合がある。

図２を参照すると、配電パネル１００が示されている。配電パネル１００は、配電パネル１００の中に収容された少なくとも１つの接触器１０４を含む。接触器１０４は、接触器装置１０２を介して入力バスバー１０６及び出力バスバー１０８と電気的に連通しており、オン状態と、オフ状態とを有する。オフ状態において接触器１０４は、出力バスバー１０８を入力バスバー１０６から電気的に隔てる。オン状態では、接触器１０４は、出力バスバー１０８を入力バスバー１０６と電気的に接続し、電流の流れｉが入力バスバー１０６から接触器１０４を横切って、出力バスバー１０８の中へと流れることを可能にする。オフ状態とオン状態の切り替え作業（及びその逆）は、接触器１０４内に含まれる切り替え要素（明確にする理由で示されていない）によって行われ、この要素は、接触器制御リード線１１２を介して制御モジュール１１０から受信した切り替え命令信号に従って状態を切り替え、制御モジュールは、バス電力制御ユニット（ＢＰＣＵ）であってよい。

当業者によって理解されるように、通電構成要素（current carrying component）を通る電流の流れは、それぞれの通電構成要素の抵抗熱によって熱を生成し、これは図２に熱Ｈによって概略的に示される。熱Ｈは典型的には、航空機１０（図１に示される）の作動の過程において、例えば配電パネル１００を取り囲む電気設備ベイ２０の中などの周辺環境へと無事に消散する。しかしながら一部の配電パネルでは、配電パネル内の発熱が作動中に増大する場合があり、配電パネルの中に含まれる接触器の信頼性が損なわれる場合がある。例えば一部の接触器における発熱は、例えば接触器の中に含まれる切り替え要素の循環作用などの使用に起因して経時的に増大する場合がある。例えば導電要素の表面の間のボルト留め継ぎ目が緩んだ場合、継ぎ目の抵抗力が増大し、継ぎ目の抵抗力の増大に見合って発熱を増大させるなど、特定の通電構成要素の抵抗が経時的に増大する場合もある。経時的に増大する大きさの熱に曝されることは、配電パネル内の接触器及び／または保守構成要素の交換を必要とする場合がある。航空機内の配電パネルは、加圧されない、または半ば加圧された電気機器ベイの中に配置され、重量及び／またはスペースを最小限にするためにその定格負荷に極めて近い電流を流すように構成された接触器を有するため、発熱の増大に対してとりわけ影響を受けやすい場合がある。

発熱を監視するために、配電パネル１００は、ＢＰＣＵ内に、すなわち制御モジュール１１０内に健全性を監視する機能性を含む。この点において、制御モジュール１１０は、インターフェース１２３と通信するように配設されたプロセッサ１２１と、非一時的機械可読メモリ１２５とを含む。インターフェース１２３は、接触器１０４及び／または接触器装置１０２の健全性の指示（indication）を提供するために、１つまたは複数の健全性信号リード線によって配電パネル１００に接続される。図示される例示の実施形態では、接触器温度リード線１１４が、接触器装置１０２を制御モジュール１１０に、接触器の温度センサを用いて接続して制御モジュール１１０に接触器装置の温度信号を提供する。負荷リード線１１６が、入力バスバー１０６及び／または出力バスバー１０８に結合された電流センサを制御モジュール１１０に接続して、所与の負荷における接触器１０４を通る電流の流れ及び／または接触器１０４にわたる電圧降下を示す信号を提供する。パネル周辺温度リード線１１８が、周辺温度センサを制御モジュール１１０に接続して、電気機器ベイ２０の内部の周辺温度を示す信号を制御モジュール１１０に提供する。パネル周辺圧力リード線１１９が、周辺圧力センサを制御モジュール１１０に接続して、電気機器ベイ２０の内部の周辺圧力を示す信号を制御モジュール１１０に提供する。

メモリ１２５は、そこに記憶された複数のプログラムモジュール１２９を有し、プロセッサ１２１によって読み取られる際、制御モジュール１１０に特定の動作を始めるようにさせる。そのような動作の中には、接触器の健全性を監視する方法２００（図３に示される）のステップがある。特定の種類の制御モジュールを上に記載したが、制御モジュール１６０は、目的とされる用途に適合するように、回路、ソフトウェアまたは回路とソフトウェアの組み合わせとして実装されうることを理解されたい。メモリ１２５はまた、規格限界、設計限界及び熱モデルのうちの１つまたは複数を含む、記憶された温度基準１２７を有する。

規格限界（specification limit）は、接触器の設置及び接触器１０４の作動状況にかかわらず、接触器１０４を横切って流れることができる最大電流を表す固定基準である。設計限界（design limit）は、接触器１０４を横切って流れることができる最大電流を表す規格限界より低い固定基準であり、接触器１０４の実際の動作条件を考慮しない、配電パネル１００内に接触器１０４の設置するためのものである。熱モデル（thermal model）は、接触器１０４の実際の動作条件の関数である警告限界（warning limit）を生成するアルゴリズムである。熱モデルは、周辺温度、周辺圧力、接触器１０４を横切る電流流れ及び／または接触器の温度のうちの１つまたは複数に従って警告限界を調整することができる。

図３を参照すると、接触器、例えば接触器１０４（図２に示される）の健全性を監視する方法２００が示されている。方法２００は全体的にボックス２１０で示されるように、接触器の周りの周辺温度を監視することを含む。方法２００はまた、ボックス２２０で示されるように、接触器を横切って流れる電流を監視することと、ボックス２３０で示されるように電流が接触器を横切って流れる間、接触器の温度を監視することとを含む。接触器の健全性の状態は、角括弧２４０によって全体的に示されるように、周辺温度及び電流負荷のよく似た状況の下での同様の接触器に対して集められた実験から得られたデータの１つまたは複数に基づいて判定される。

接触器の周りの周辺温度を監視すること２１０は、接触器の環境の範囲内に配設された温度センサから周辺温度情報を受信することを含むことができる。例えば周辺温度情報は、周辺温度リード線１１８（図２に示される）を介して制御モジュール１１０（図２に示される）に接続された周辺温度センサ（図２に示される）から受信することができる。

接触器を横切って流れる電流を監視すること２２０は、接触器と電気的に連通している電流センサ（図２に示される）から電流情報を受信することを含む。例えば電流流れ情報は、負荷リード線１１６を介して制御モジュール１１０（図２に示される）に接続された電流センサ（図２に示される）から受信することができる。

電流が接触器を横切って流れる間、温度を監視すること２３０は、接触器１０４と熱的に連通している温度センサ（図２に示される）を介して接触器１０４から接触器の温度情報を受信することを含む。図示される例示の実施形態では、接触器の温度は、接触器の温度リード線１１４を介して接触器１０４の１つまたは複数の相（phases）から受信される。接触器１０４からの温度情報は、接触器１０４の利用に適合するように、電流流れ情報、周辺温度情報及び／または周辺圧力情報と合わせて受信される場合もある。

接触器の健全性の状態を判定すること２４０は、ボックス２５０で示されるように、接触器の温度を規格限界と比較することを含む。比較が、接触器の温度が規格限界を超えていることを示した場合、ボックス２５２で示されるように、接触器は点検のためにフラグが立てられる（flagged）。点検のために接触器にフラグを立てることは、接触器の利用に適合するように、例えば接触器を開放（opening）する、または接触器によって提供される負荷制限を行う（shedding load）など即時行動を取ることを含むことができる。比較が、接触器の温度が規格限界を下回ることを示した場合、ボックス２６０で示されるように接触器の温度は、設計限界と比較される。

設計限界は、規格限界を下回り、それは接触器の特定の利用を考慮に入れる。比較が接触器の温度が設計限界を超えていることを示した場合、ボックス２６２で示されるように、接触器は劣化したものとしてフラグが立てられる。劣化したものとしてフラグが立てられた接触器は、中間的な行動（intermediate action）のために、例えばスケジュール設定されたメンテナンス行事における点検及び／または交換のためにスケジュールに入れることができる。比較が、接触器の温度が設計限界を下回ることを示した場合、ボックス２７０で示されるように、接触器の温度は、警告と比較される。

警告限界は、設計限界より低く、接触器の温度が異常であるかどうかを示すものである。比較が、接触器の温度が警告限界を超えていることを示した場合、ボックス２７２で示されるように、接触器は初期劣化としてフラグが立てられる。例えば初期劣化のフラグは、報告された接触器の温度の原因の究明なしに、性能の低下が予測されることを意味している。比較が接触器の温度が警告限界を下回ることを示した場合、矢印２８０で示されるように温度監視作業を続ける。

警告限界は、接触器の測定値が取得されるときの接触器の実際の作動状況を考慮に入れることが企図されている。例えば制御モジュール１１０は、メモリ１２５に記憶された熱モデルを含むことができる。熱モデルは、タイプ別に接触器に包括的であってよい。熱モデルは、特定の接触器及び接触器設置に対して固有であってよい。熱モデルは、入力として、例えば電流センサ１１５（図２に示される）などの電流センサを介して、電流流れ情報を受信し、例えば温度センサ１３０（図２に示される）などの周辺温度センサを介して周辺温度を受信し、温度センサ１４４（図４に示される）または温度センサ３４４（図４に示される）などの温度センサを介して接触器の温度を受信する、及び／または例えば圧力センサ（図２に示される）などの圧力センサを介して周辺圧力情報を受信することができるように企図されている。受信した情報に基づいて、モジュールは、接触器の温度測定値が報告されたときの接触器の作動状況に対応付けられた警告限界を生成することができ、これにより、接触器が特定の作動形態によってストレスを受けた場合、少なくとも最初のうちに、そのような指標が認識可能であるため、初期劣化の検出が可能になる。

警告限界は、経時的に変化する１つまたは複数の変数を考慮に入れることができる。例えば周辺空気温度は、接触器の温度判定に含まれる場合がある。高度または周辺空気圧力が、接触器の温度判定に含まれる場合がある。定格負荷における接触器の電圧降下が、接触器の温度判定に含まれる場合もある。全体の抵抗の最初の測定に基づいた平均のボルト留め継ぎ目の抵抗Ｒ（図４に示される）が、接触器の温度の判定に含まれる場合もある。周辺温度は、特定の航空機または作動の範囲に応じて変動する可能性があるため、接触器の電圧降下は、接触器が経年変化する際に経時的に変化する場合があり、ボルト留め継ぎ目の抵抗は、予圧作用が消失する際、経時的に増大する場合があり、温度判定においてこのような変数のうちの１つまたは複数を含むことは、接触器装置内の現在の劣化の状態の指示を提供することができる。

図４を参照すると、接触器装置１０２が示されている。単に考察の目的であり、限定することは目的とせずに、接触器装置１０２を単相の文脈で考察する。接触器装置１０２は、２つ以上の相を有する場合もあり、例えば２相の接触器装置または３相の構成である場合もあることが理解され認識されるべきである。

接触器装置１０２は、接触器１０４を支持し、接触器１０４を介して入力バスバー１０６と出力バスバー１０８の間に電気的な連通を実現する。接触器１０４は、第１の導体１２０、例えば入力タブと、第２の導体１２２、例えば出力タブとを有し、接触器制御リード線１１２（図２に示される）を通して受信した制御信号に従って第１の導体１２０と第２の導体１２２を電気的に接続するために、その内部に切り替え要素（明確にする理由のために示されない）が含まれる。第１の導体と、第２の導体の文脈で本明細書では説明するが、第１の導体１２０及び／または第２の導体は、目的とされる用途に適合するように、タブ、リード線、ワイヤまたは任意の他の導電構造体であり得ることが理解され認識されるべきである。切り替え要素は、目的とされる用途に適合するように、可動の機械的要素またはソリッドステートデバイスであり得ることが企図されている。

第１の導体１２０及び第２の導体１２２は、接触器１０４から横方向に互いから横方向に反対側に延びている。第１の導体１２０は、入力ポスト１２４によって入力バスバー１０６に電気的に接続されている。入力ポスト１２４は、ポスト軸１２６を画定し、このポスト軸は、対向するバスバー端部１２８と入力ポスト１２４の導体端部１３０との間に入力ポスト１２４の長さに沿って長手方向に延在している。

締め具１３２が、第１の導体１２０を入力ポスト接触器端部１３０に対して保持する。締め具１３２は、入力ポスト接触器端部１３０から突出するヘッド１３４と、対向するねじ山付き部分１３６とを有する。ねじ山付き部分１３６は、ポスト軸１２６に沿って延在し、ポスト軸１２６に沿って入力ポスト１２４の内側部分の中にねじ込み式に据えられる。座金１３８が、入力ポスト接触器端部１３０と、締め具ヘッド１３４の間に据えられ、締め具のねじ山付き部分１３６のねじ込み係合が、座金１３８を締め具ヘッド１３４と入力ポスト接触器端部１３０の間に圧縮式に固定する。特定の実施形態において、座金１３８は、締め具１３２に加えられる予圧を保持するために波形座金である。締め具１３２及び座金１３８は、鋼またはステンレス鋼合金などの導電性材料から形成されることが企図されている。

締め具ヘッド１３４は空洞１４０を有する。空洞１４０は、締め具１３２の入力ポスト１２４と軸方向に反対側の端部から、外側から到達可能である。空洞１４０はポスト軸１２６に沿って配置され、複数の締め具ツール係合機構１４２によって円周方向に囲まれており、この機構は平面であることで、締め具１３２に予圧を加える（及び再度加える）ことを可能にすることができる。理解されるように、予圧を加える締め具１３２は、第１の導体１２０の接触面１３３及び１３５と、入力ポストの接触器端部１３０との間に圧縮力を及ぼし、構成要素間の電気抵抗を低下させ、構成要素間の接触面に起因する抵抗加熱を制限する。

温度センサ１４４が空洞１４０の中に設置される。温度センサ１４４は、締め具１３２から絶縁されている。特定の実施形態において、温度センサ１４４は、例えばサーモカップル１４４Ａまたはサーミスタ１４４Ｂなどの抵抗ベースのデバイスを含む。サーモカップル１４４Ａまたはサーミスタ１４４Ｂは、樹脂１４６Ａによって締め具１３２に結合され、樹脂１４６Ａは、温度センサ１４４を締め具ヘッド１３４に機械的に結合し、温度センサ１４４と、接触器１０４との間に熱的な連通を実現し、かつ温度センサ１４４を電流が横断する接触器装置１０２から絶縁することができる。特定の実施形態によると、温度センサ１４４は、半導体デバイス１４４Ｃを含むことができる。電気パッケージの中に絶縁されることで、半導体デバイス１４４Ｃを、はんだ１４６Ｂまたはろう付け１４６Ｃによって締め具１３２に接続させることができる。

理解されるように、樹脂１４６によって実現される絶縁が、抵抗ベースの測定デバイスを用いた温度の感知を可能にし、臨界状態の接触器の周りに存在し得る高電圧環境における温度測定の獲得を容易にする。好適な樹脂材料の例には、コネチカット州、スタンフォードのＯｍｅｇａ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｉｎｃ．より入手可能なＯｍｅｇａｂｏｎｄ（登録商標）１０１が含まれる。そのような樹脂材料は、接触器装置１０２の温度範囲を超えて十分な熱伝導率を提供することで、信頼できる接触器の温度の指示を提供し、温度センサ１４４を電流が通過する締め具１３２から隔てるための十分な絶縁を実現し、接触器装置１０２を通る電流流れに関連した抵抗加熱に起因する締め具ヘッド１３４の周期的な膨張と収縮に適応するために十分な弾性を有する。

接触器装置１０２を第１の導体１２０に関して説明してきたが、第２の導体１２２が、第２の温度センサを有して、またはそれなしで、出力ポスト１４８を介して出力バスバー１０８に接続される場合もあることを理解し認識すべきである。第２の温度センサ（点線によって示される）を、第２の導体１２２に熱結合させることができる。第１の導体１２０の温度を測定せずに、第２の導体１２２の温度に基づいて接触器の温度を判定するために、１つのセンサが第２の導体１２２に熱結合され得ることも企図される。特定の実施形態では、１つの温度センサが、接触器１０４の、例えば第１の導体１２０または第２の導体１２２のいずれかに結合される。特定の実施形態によると、１つの温度センサが、例えば第１の導体１２０または第２の導体１２２のいずれかの、接触器１０４の各々の相に結合される。温度センサは、多相接触器の相ごとの２つの温度センサなど、第１の導体１２０と、第２の導体１２２の両方に結合することができるように企図される。

図５Ａを参照すると、接触器装置３０２の別の例示の実施形態が示されている。接触器装置３０２は、接触器装置１０２と同様であり、追加としてリード線３１４と、接合部３１５とを備えた座金設置式の温度センサ３４４を含む。この点において、接触器装置３０２は、半径方向に延出するタブ３５０を有する座金３３８を含む。半径方向に延出するタブ３５０は、座金３３８の環状本体３５４からポスト軸３２６に対して半径方向外向きに延出しており、温度センサ３４４を収容し、この温度センサは、樹脂３４６によってタブ３５０に固定される。

図５Ｂを参照すると、樹脂３４６は、温度センサ３４４と接触器装置３０２（図５Ａに示される）の間の熱的な連通、接触器装置３０２内を流れる電流からの温度センサ３４４の絶縁、ならびに接触器装置３０２の通電する構成要素の抵抗加熱からのタブ３５０の周期的な熱膨張と収縮に起因するタブ３５０の幾何学的な変化に適応するための弾性を提供する。上述のように、温度センサ３４４は、サーミスタ、サーモカップル、または、樹脂、はんだ、もしくはろう付けによって結合された半導体デバイスを含むことができる。現在の配置を鑑みて当業者によって理解されるように、タブ３５０における温度測定は、タブ３５０が接触器３０４の第１の導体３２０に近接することから、相対的に正確な接触器の温度の近似値を提供することができる。

航空機の電気系統によって収容される電力レベルは増大するため、接触器は、増大した電力レベルを扱うことが要求される。一部の接触器装置では、寿命、及びオン状態とオフ状態の間を繰り返す作業からの接触器の利用は、電気抵抗を増大させ、通電構成要素の抵抗加熱から発熱を生じさせ、場合によって接触器の信頼性の低下及び／または故障につながる場合もある。一部のタイプの配電パネルを接触器の定格容量付近でまたは定格容量で電気負荷を扱うように設計する傾向も、電気系統を接触器の変化（例えば劣化）の影響を受けやすくする場合がある。

本明細書に記載される実施形態では、接触器装置は、接触器装置によって支持される接触器の健全性に関する情報を提供するように配置されたセンサを含む。例えば特定の実施形態において、接触器装置は、接触器の熱的な健全性を示す信号を提供するために、センサと熱的に連通する温度センサを含む。これにより、接触器及び／または接触器装置の劣化を経時的に監視することが可能になる。特定の実施形態によると、例えば接触器を接触器ポストに接続する締め具の間など、接触器装置の締め具または座金の温度を測定するために、サーモカップルまたはサーミスタが利用される。温度センサからの温度情報は、接触器の温度行動モデルに対する入力として、例えば負荷電流及び／または接触器の電圧降下、周辺環境の条件（例えば圧力及び／または温度）などの電気データと組み合わせることができることが企図されている。別の実施形態によると、温度情報を利用して、この熱情報によって示される劣化の度合いに応じて接触器を交換する、または接触器装置を点検するための何らかの要望の緊急性が判定される。例えば判定された接触器の温度は、温度警告限界、設計温度限界及び／または規格温度限界と比較されて、即時交換及び／または点検のために接触器にフラグを立てることができる。

上に記載され図面に示される本開示の方法及びシステムは、接触器装置及び配電パネルに対して、接触器装置の耐用年数の間の接触器の健全性の監視を含めた優れた特性を提供する。主題の開示の装置及び方法は、好ましい実施形態を参照して示され記載されてきたが、当業者は、主題の開示の範囲から逸脱することなく、それに対して変更及び／または修正を行うことができることを容易に理解するであろう。

１０２…接触器装置
１０４…接触器
１０６…入力バスバー
１０８…出力バスバー
１１２…接触器制御リード線
１２０…第１の導体
１２２…第２の導体
１２４…入力ポスト
１２６…ポスト軸
１２８…バスバー端部
１３０…導体端部
１３２…締め具
１３４…ヘッド
１３６…ねじ山付き部分
１３８…座金
１４０…空洞
１４２…締め具ツール係合機構
１４４…温度センサ
１４４Ａ…サーモカップル
１４４Ｂ…サーミスタ
１４４Ｃ…半導体デバイス
１４６Ａ…樹脂
１４６Ｂ…はんだ
１４６Ｃ…ろう付け
１４８…出力ポスト

Claims (20)

1. ポストと、
   前記ポストに接触器の導体を電気的に装着するように構成された締め具と、
   前記導体と熱的に連通するように位置決めされ、かつ構成された温度センサと、
   を備えた、接触器装置。
2. 前記センサが、エポキシ接合部により、前記ポストによって画定されたポスト軸に沿って前記締め具に接着される、請求項１に記載の装置。
3. 前記締め具が、その両端部に配置された、ヘッドと、ねじ山付き部分と、を有し、前記ねじ山付き部分は、前記ポストに取り付けられ、前記ヘッドは、前記ポストの一端から突出し、前記センサを据え付ける、請求項１に記載の装置。
4. 前記ヘッドが空洞を有し、前記センサが樹脂によって前記空洞の内部に埋め込まれる、請求項３に記載の装置。
5. 前記締め具のヘッドと前記ポストの間に設置された波形座金をさらに備える、請求項３に記載の装置。
6. 前記ヘッドが、前記締め具に予圧を加えるためにボルトの周りに円周方向に配置された複数の平面を含む、請求項３に記載の装置。
7. 前記ポストによって画定されたポスト軸に沿って前記締め具と前記ポストの間に設置された、半径方向に延出するタブを有する座金をさらに備える、請求項１に記載の装置。
8. 前記センサが、エポキシ接合部によって前記タブに接着される、請求項８に記載の装置。
9. 前記締め具と前記ポストの一端の間に固定された導体と、前記ポストの前記導体と反対側の端部に固定されたバスバーと、を有する接触器をさらに備える、請求項１に記載の装置。
10. 前記センサが、サーミスタ、サーモカップル及び半導体デバイスのうちの１つまたは複数を含む、請求項１に記載の装置。
11. 請求項１に記載の接触器装置と、
    前記導体によって前記締め具と前記ポストの一端の間に固定された接触器と、
    前記ポストの前記導体と反対側の端部に固定されたバスバーと、
    前記接触器、前記温度センサ及び前記配電パネルと連通している制御モジュールと、
    を備えた、配電パネル。
12. 前記制御モジュールに温度情報を提供するために前記制御モジュールを前記センサに接続する接触器温度リード線をさらに備える、請求項１１に記載の配電パネル。
13. 前記バスバーに接続されるとともに、前記バスバーを通って流れる電流の大きさを示す信号を提供するように構成された負荷リード線をさらに備える、請求項１１に記載の配電パネル。
14. 前記配電パネルの周辺環境の温度を示す信号を提供するために前記制御モジュールに接続するパネル温度リード線をさらに備える、請求項１１に記載の配電パネル。
15. 前記制御モジュールが、メモリと連通するように配設されたバス電力制御ユニットであり、このメモリは、前記制御モジュールに対し、
    接触器の健全性の信号を受信し、
    接触器の温度を判定し、
    前記接触器の温度を所定の値と比較し、
    前記接触器が健全であると判定された場合、前記接触器の温度を監視し、前記接触器が健全ではないと判定された場合、前記接触器に点検のフラグを立てるようにさせる、記憶された命令を有する、請求項１１に記載の配電パネル。
16. 前記メモリが、警告限界と、前記警告限界より高い設計限界と、前記設計限界より高い規格限界と、を含む所定の値を記憶する、請求項１４に記載の配電パネル。
17. 接触器の周りの周辺温度を監視することと、
    前記接触器を横切って通過する電流を監視することと、
    電流が接触器を横切って通過する間、前記接触器の温度を監視することと、
    周辺温度及び電流負荷の同様の状況の下で同様の接触器に対して集められた実験から得られたデータに基づいて、前記接触器の健全性の状態を判定することと、
    を備えた、接触器の健全性を監視する方法。
18. 前記健全性の状態を判定することが、前記接触器の前記温度を規格限界と比較することを含み、前記接触器の前記温度が前記規格限界を超えた場合、前記接触器に点検のフラグを立てることをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記健全性の状態を判定することが、前記接触器の前記温度を設計限界と比較することを含み、前記接触器の前記温度が前記設計限界を超えた場合、劣化したものとして前記接触器にフラグを立てることをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
20. 前記健全性の状態を判定することが、前記接触器の前記温度を警告限界と比較することを含み、前記接触器の前記温度が前記警告限界を超えた場合、前記接触器に点検のフラグを立てることをさらに含む、請求項１７に記載の方法。

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