TWI364882B - Connector system for conductive plates - Google Patents

Description

1364882 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 板之於電氣連接器，尤其關於介面化傳導 【先前技術】 要3 ★多個傳導板’且有時候可想 要“連接该傳導板至外部設備，以供診斷 ^控，目的。此架構應用於現存與新興技 新需求於電氣連接器上。舉例 ^ 控個別板上之電，期間監 該板已經被證明為很建立可靠電喊機械連線至 板分=====易於使用中與該 J接器與捿點亦應於需要或想要時可 ΓΓ於已知接點與連接器並不適用於°這：目ί。 此外，於特定電氣系統中，爷 :目的 非傳統金屬材料製造，然：5成材料而 系統，該合成材料傾向複=才枓可成有利於該電氣 與電氣介面。傳統連接1!^ ^反與該連接11間之機械 又，於具itt電m於使用此類合成材料。 池，於不同操作溫度下該板之膨脹糸二可?:燃料！ 至該板之電氣接點盥連接哭卜’、欠縮可阢導致嵌合 力傾向自該板用力移動該;:之==。熱麼 當診斷、職、與監控程序。⑯阻撓“板之適 連結以符合該“需求而無上述問題之問㈣提供-種 6 【發明内容】 該解決方法係由用以匹配一傳導板之電氣連接器 加以提供。該板具有板安裝邊緣，及自該板安裝邊緣延 伸之第一與第二表面，且該連接器包含接點，其包含接 觸安裝邊緣與相對該接觸安裝邊緣之引導介面邊緣。第 接觸樑與第二接觸樑自該接觸安裝邊緣延伸，且該第一 接觸樑配置以於當穿過該板安裝邊緣時嵌合該板之第 一表面。該第二接觸樑配置以於當穿過該板安裝邊緣時 嵌合該板之第二表面，且該第一與第二接觸樑沿著該接 觸安裝邊緣互相橫向偏移。至少一個引導接點自該引導 介面邊緣延伸，且該引導接點配置以匹配一匹配連接 器。 【實施方式】 第一圖係範例電氣系統100之一部分之部分立體 圖，其包含範例連接器組合102，其能可靠建立機械與 電氣連線至該系統100中之傳導板且於使用於此一系統 中時克服前述已知連接器之問題與困難。 於範例具體實施例中，該連接器組合102經由下述 之介面鏈结（未顯示於第一圖中）以一監控裝置（未顯示 於第一圖t)介面化一燃料電池104。該介面鏈結接著連 接至處理透過該連接器組合102與該介面鏈結自該燃料 電池104傳送之信號之監控模組（未顯示於第一圖中）。 因此，該監控模組可用以監控該燃料電池104之操作， 以供監控、測試與/或診斷之目的。雖然在此該連接器組 合102描述與範例於以監控模組介面化一燃料電池104 之内容中，應思考本發明之利益帶給該連接器組合102 之其他應用，且該燃料電池104僅係可了解本發明之利 1364882 ι之範幻。又 因此，此處揭示的描述僅用於說明，並 且不用^將本發明限制在任何特定末端使用或應用。 ―於I巳例，體貫施例中，該燃料電池1〇4係已知單 兀’其與空氣反應氣體燃料，例如重新製作之天然氣， 以已知方式產生電力。該燃料電池1〇4 &含—些雙極 傳導板110，/各該傳導板包含互相黏著結合之ί-板 部分111與第二板部分112。此外，於具體實施例中，

由合成材料’例如已知傳導聚合材料或聚 合合成m非來自傳統金屬材料。然而，除了合 替代合成板，應了解本發明之實施例可用於傳統 金屬板。

如下所述般，板接點（未顯示於第一圖中）附著至 各该板110 ’且該板接點經由該連接器組合收允許該 監控模組於操作期間監控該燃料電池謝之對應板11C 。，壓而:科電池中之各板110具有預定名、上的 届度T L亥板110配置於一堆疊中於該才反11〇之間

ΐ間：值s，其總和有時候稱為該板ιι(] 之名義间度值P。亦即，該板11G之堆疊突 自板之邊緣跨該板至相鄰板之邊緣 二 ;110之平面之方向測量之再現尺寸P。理論ΐ 犬出部^數二該板i 10於該燃料電池堆疊終於統一距離 公差之支配’且實際尺寸P可能稍微導自該板二: 104 該連接器組合舰包含一些分離連接器114 中-個連接器U4連接至該堆疊中之各該板ii〇e 8 一對一相關聯的板110與連接器114，該連接器114可 固疋至S玄板11〇，使得確保各連接器114相對該個別板 U0之位置，即使該板110相對另一板之位置（即相鄰板 =之尺寸P)可能變異。該板110與該連接器114間之可 靠與安全機械與電氣連結可能因此建立，不管該板110 之名義高度間隔P中之某些偏差為何。 各該連接器114包含具有互相間隔該板11〇之厚度 T之相對侧面118與12〇之絕緣（即非傳導）殼體116，及 於該側面118、12〇之間延伸之匹配面122。該殼體116 另包含於該匹配面122之相對端上之側面118、120之 間延伸之端邊緣124。該侧面118、120、該匹配面122、 及該端邊緣124為嵌合該堆疊中之個別板11〇之板接點 (未顯示於第一圖但說明如下）圍繞空腔或插座於其間。 於範例具體實施例中，且如第一圖所示，各殼體116 之其中一側面118包含狹縫126，而另一側面120包含 絕緣凸緣128。當該板11〇堆疊時，該凸緣128巢居於 該狹縫126中’且該凸緣128避免該接觸樑接觸相鄰板 且使板短路。提供一對開口或插座130於各殼體116之 匹配面122中，且該插座130接收下述之匹配連接器， 以建立電氣連線於該殼體116中之板接點與該監控模組 之間。安裝腳132以遠離該匹配面122之方向自該侧面 118向下依附’且各安裝腳132包含保持孔134，其接 收保持棒(未顯示於第一圖中）以固定該殼體116至該個 別板11 〇。 第二圖係該系統100(顯示於第一圖中）之部分分解 圖’並例示其中一連接器114與其中一板11〇。該板11〇 包含接收該連接器114之安裝邊緣150，及延伸自該安 1364882 裝邊緣150且對應至定義該雙極板lio之第一板部分 111與第二板部分112之外表面之相對側面或表面Μ〕、 154。該第一板部分111包含第一與第二接觸狹縫156 與其間的引導通道157 ’且各該狹縫156與該通道^57 位於相鄰該板安裝邊緣150。嵌壁式保持區域158延伸 於該狹縫156與該引導通道157下方。 該第二板部分154包含位於該第一板部分狹縫156 與相對該引導通道157之接觸狹縫160。嵌壁式溝162 亦提供於該狭縫160中任一側上之第二板部分ns中。 於範例具體實施例中’該連接器114包含該殼體116 與板接點170。該板接點170包含本體區段172、自該 本體區段172向下延伸之中央接觸樑174及自該中央接 觸樑174任一側上之本體區段172延伸之第一與第二外 接觸樑176。該接觸樑174與176構成穿過或被移動過 且接收於該板安裝邊緣150之上。當穿過該板安裝邊緣 150時’該中央接觸樑174接收於該第二板部分狹縫ι6〇 中，且該外接觸樑176接收於該第一板部分狹縫156 中。就其本身而論，該中央接觸樑174嵌合第一板部分 111之内表面178並由該狹縫160暴露且位於該引導通 道157後方，而該外接觸樑176嵌合第二板部分112之 内表面180並由該狹縫156暴露。 第一與第二引導接點182自該本體區段172向上延 伸至該殼體116中。該引導接點182暴露於該匹配面122 之插座130中。當接點184插入其中一個插座130中時， 該引導接點182建立與該匹配接點184之電氣連結。於 範例具體實施例中，該匹配接點184以連接至已知監控 模組188之線186之方式耦合至介面鏈結，舉例而言， 1364882 該已知監控模組188可被實施以監控該燃料電池 之板110之操作電壓。 該連接殼體116之絕緣心128可滑動接收於該引 1C 157中，且母一遠女裝腳132接故於該嵌壁式溝

中。該絕緣凸緣189依附自該殼體116，且於該外 接觸標176上，以保護該樑176 *受意外接觸並避免 該外接觸樑176與相鄰板110短路。該安裝腳132中之 保持孔134對齊透過該板110延伸之保持孔19〇，且保 持棒192 t裝至該第一板部分ill之保持區域158中。 該保持棒192包含插入該板孔190 t且读堝贫史s 腳孔134之保持柱194、196。於該例示具體實施。例中裝 該保持柱194、196係當插過該孔190與134時有恢復 力偏斜，且接著有恢復力抓攫或回到安全固定該安裝腳 132至該板11〇之鎖住位置之分枝柱。於另一具體實施 例中，該保持柱194、196製造為具有稍微大於該安裝 腳孔134之尺寸之堅固架構，且因此以一適合力或適合 干擾固定該連接器殼體U6至該板110。 σ

5亥保持棒192 .於範例具體貫施例中由非傳導材料 (如塑膠）製造，且與該連接器殼體116分離提供。一旦 該連接器104嵌合至該板11〇,容易安裝該保持棒192， 且可節約製造該保持棒192 ，而仍提供該連接器殼體 116安全嵌合至該板11〇。於不同具體實施例中，該保持 棒192可安裝於該連接器殼體116與該板接點17〇安裝 通過該板安裝邊緣150之前或之後。亦即，該保持柱可 於該殼體116與該板接點170可滑動嵌合至該板110之 後插過該安裝腳孔134，或若先前已安裝該保持棒192， 該安裝腳132可滑過該板安裝邊緣150並抓攫該保持柱 11 1364882 194、196。 第三圖係用於第二圖所示之板接點170之放大立體 圖。該本體區段172於範例具體實施例中係大致平面且 呈矩形，並包含接觸安裝邊緣200、引導介面邊緣202、 及延伸於該接觸安裝邊緣200與該引導介面邊緣202間 之侧邊緣204。該本體區段172包含一些細長開口 206， 透過其間延伸且排列於延伸於該接觸侧邊緣204間之列 中。該開口 206定義薄結構區段208，延伸於相鄰開口 206之間。該薄結構區段208比該本體區段172之剩餘 部分具有大為減小之剖面區域，且因此該薄結構區段 208對該薄結構區段208中區域之彎力具有減小之結構 強度與阻坑。因此，由於該開口 206與該薄結構區段 208，該本體區段172可相對該薄結構區段208彎曲或 屈曲，並釋放或可傾向自該相關板11〇(顯示於第一圖與 第二圖中）用力移動該樑174與176之接觸樑174與176 上之機械應力。就其本身而論，該本體區段係順性者。 該外接觸樑176自該接觸安裝邊緣200延伸，且橫 向遠離該t央接觸樑174，使得該中央接觸樑174位於 該接觸樑176外部之間。於具體實施例中，各外接觸樑 176包含一對接觸樑。該接觸樑176傾斜延伸至該順性 本體區段172，且包含圓形接觸表面210，其嵌合該第 二板部分112(顯示於第二圖中）之内表面180。當安裝該 板接點170時，該接觸表面210掃過該板110，且當該 樑176嵌合至該板110且該樑176偏斜時，該樑176之 傾斜角度相對該板110產生一正交接觸力。 該中央接觸樑174傾斜延伸至該本體區段172，且 包含圓形接觸表面212，其嵌合該第一板部分111(顯示 12 於第二圖中）之肉表面178。當安裝該板接點170時，該 接觸表面212掃過該板11〇，且當該樑I74嵌合至該板 110且該樑174偏斜時’該樑174之傾斜角度相對該板 110產生一正交接觸力。 於範例具體實施例中，該中央接觸樑174與該外接 觸樑17ό沿著該接觸安裝邊緣2〇〇以一相對方向互相呈 一角度。5亥外接觸樑176之接觸表面210與該中央接觸 樑174之接觸表面212因此互相以相對方向面對面，且 當插過該板安裝邊緣150(顯示於第二圖中）時，該 4 與該樑176以相對方向偏斜。因此，由於該接觸 Γ方:角度，當偏斜該樑174與176時以相 對方向知供正父力接點。該板接點17〇因此 110上作為夾鉗，且由於該對外接觸樑；： 接觸樑Π4之橫向偏斜至一特定角度 樑與176提供之多重接觸表面 i f供接點之多於度數，並於當顿』7= 、於以反110上時確保至該板11〇 = 然五個接_卜” _ 17 。雖 第三圖中，應了解更多或二^)例示於 實施例中。 人/俠碉知」扠供於其他具體 ”丨導接點182自該本體區段172 緣202延伸，且辞4也匕忟i η之引導介面邊 116(顯示於第二圖二 點182對應至該連接器殼體 中，該引導接點182#^ = H於範例具體實施例 214之又型接點。上f f目面對面之1可偏斜樑 216於其對齊該摔^4 ^ 包含®狗丨導突出部 之末一當該匹配接…入時，該二圖:斜) 13 1364882 且該匹配接點184接收於該樑間之開放空間217中。該 引導接點182亦包含相鄰該可偏斜樑214之保持孔或窗 218。利用該固定窗218以如下所示般固定該匹配接點 184。雖然為該引導接點182例示又型接點，應了解可 貫施想要之其他型態之接點，以於其他具體實施例中介 面化一匹配接點。 亦提供殼體保持倒鉤220,並自該引導介面邊緣202 延伸’且大約位於該引導接點182間之中央。粗链化該 ,220之側邊緣222 ’並穿過該連接器殼體116(顯示於 第二圖中）之一部份’以牢牢固定該板接點17〇至該殼體 116 中。 ,可使用已知製造過程與技術使用傳導材料衝壓、成 t與錢金屬包含該本體區段172、該接觸樑174與176、 。亥引導接點182與該保持倒鉤220之板接點170。一旦 該板接點170組合至該殼體116中以完成該連接器 s亥連接器114玎插入該雙極板11〇中且藉由安裝 該保持棒192(顯示於第二圖中）安全固定於定位中。 第四圖與第五圖例示喪合至該板其中之一之板 ，點Π0。該板接點170之接觸樑174與176插過該板 女裝邊緣150，且該接觸樑174與170嵌合該板110之 2對表面。該外接觸樑I76接收於該第一板部分狹縫156 :，且該中央接觸樑174接收於該第二板部分狹縫16〇 。，外接觸樑176之偏斜產生一正交接觸力N| (第四 :)於該板110之一表面上，該中央接觸樑174之偏斜產 生—正交接觸力N2(第五圖）於該板11〇之另一表面上。 。玄接點17〇因此安全嵌合至該板n〇。 第六圖係具有安裝於該連接器殼體116中之板接點 14 1364882 17〇(顯示於第二圖至第五圖中）之連接器114之組合圖。 該板接點170之接觸樑174與176透過該連接器殼體 之下端暴露。該凸緣128自靠近該中央接觸樑174之殼 體116延伸，而該凸緣丨89自靠近該外接觸樑176之殼 體116延伸。該殼體116構成具有垂直大約該板厚度 T(第一圖）或以下之板測量之尺寸D，使得該尺寸D因此 不干擾該板對板間隔或當該板堆疊時相鄰板n〇間之高 度P(第一圖）。 _ 第七圖係用於該板接點170之引導接點182(第二圖 與第三圖）之匹配接點184之立體圖。於範例具體實施例 中，該匹配連接器184係捲曲至分離電線186尾端之刀 片接點。該匹配接點184包含可偏斜樑23〇於其末端， 且該樑230包含嵌合該引導接點182之固定窗218(第三 圖）之突出部232，在插入匹配接點184時，該樑23〇偏 斜並乂供確保該匹配接點184至該引導接點182之足夠 固定力之殘留力。 第八圖例示板110、安裝於該板11〇上之連接器 _ 114、及嵌合至該連接器之匹配接點184與電線 186。於具體實施例中，於該板堆疊前，該連接器ιΐ4 耦合至该個別板110。該板接點17〇如第四圖與第五圖 所示般嵌合至板110,且該連接器殼體凸緣189接收於 忒第一板部分狹縫150中，並保護該接觸樑176以電氣 絕緣相鄰板110,並避免其於該堆疊中短路。該凸緣128 接收於該引導通道157巾，且該凸緣128以及該安裝腳 132支撐該板11〇上之殼體116<}該匹配接點184接收於 δ亥連接β殼體116中之其中—個插座13〇中，以建立與 泫監控模組188(第二圖）之通訊，以監控該板11〇之電 15 椏。s忒板110如第一圖所示般堆疊時，匹配連接哭 ^任何該連接器插座起使用，以監控該堆疊中 -UTS供可靠連接傳導板至外部設備之連接器組 此隸-括仍避免關於已知連接^統之前述問題。因 統相容之如用於與現存連接器系 五圖）之連接板接點170(第三圖至第 可單猶盥》。弟一圖、第二圖、第六圖及第八圖） 可與多^戈多重板接點170—起使用，錢接器114 與且用。冗餘接觸表面提供有接觸襟Μ n2(第四圖與與176之相對方向正交力凡與 械與電氣連結。^拉j呆該板接點170與該板110之機 接器殼體m固^棒192(第二圖與第八圖）提供該連 以及該安裝腳132义者至該板110，且該殼體凸緣128 殼體116，且圖與第六圖）支禮該板110上之 叠中互相短路與189避免相鄰板110於該堆 該連接哭114 + Γ板接點17〇之順應本體區段172釋放 該接觸^ 174Γ=^74與176上之機械應力，使得 至該板110。/、 6於變化刼作條件與溫度下維持嵌合 結。 。因此提供至該板11〇之高級電氣與機械連 該項同特定具體實施例而論’熟知 與範嘴内實施修\發明可於申請專利範圍之精神 1364882 【圖式簡單說明】 本發明經由參照附圖之範例加以說明，其中： 第一圖係包含根據本發明範例具體實施例形成之 連接器组合之範例電氣系統之部分立體圖。 第二圖係第一圖所示之系統之部分分解圖。 第三圖係用於第二圖所示之連接器之範例接點之 立體圖。 第四圖係第一圖與第二圖所示之系統之部分組合 圖。 第五圖係第一圖與第二圖所示之系統之另一部分 組合圖。 第六圖係第一圖與第二圖所示之連接器之組合圖。 第七圖係用於第一圖所示系統之匹配連接器之立 體圖。 第八圖例示第二圖所示之系統之部分組合圖。 【主要元件符號說明】 100 範例電氣系統 102 範例連接器組合 104 燃料電池 110 雙極傳導板 111 第一板部分 112 第二板部分 114 分離連接器 116 絕緣（即非傳導）殼體 118 側面 120 側面 17 1364882

122 匹配面 124 端邊緣 126 狹縫 128 絕緣凸緣 130 開口或插座 132 安裝腳 134 保持孔 150 安裝邊緣 152 側面或表面 154 側面或表面 156 第一與第二接觸狹缝 157 引導通道 158 嵌壁式保持區域 160 接觸狹縫 162 嵌壁式溝 170 板接點 172 本體區段 174 中央接觸樑 176 第一與第二外接觸樑 178 内表面 180 内表面 182 第一與第二引導接點 184 匹配接點 186 電線 188 已知監控模組 189 絕緣凸緣 190 保持孔 18 1364882 192 保持棒 194 保持柱 196 保持柱 200 接觸安裝邊緣 202 引導介面邊緣 204 側邊緣 206 細長開口 208 薄結構區段 210 圓形接觸表面 212 圓形接觸表面 214 可偏斜樑 216 圓形引導突出部 217 開放空間 218 保持孔或窗 220 殼體保持倒鉤 222 側邊緣 230 可偏斜樑 232 突出部 19

Claims (1)

100年9月27曰 申請專利範圍： 一種用於匹配傳導板（110)之電氣連接器（1〇2)，該板具 有板女裝邊緣（150)、及自該板安裝邊緣延伸之第一與 第二表面（152,154) ’該連接器之特徵在於： 殼體（116); —接點（170)，包含：接觸安裝邊緣(2〇〇)與相對該接 觸女裝邊緣之引導介面邊緣(2〇2);自該接觸安裝邊緣 延伸之第一接觸樑(176)與第二接觸樑（174)，該第一接 觸樑配置以於當穿過該板安裝邊緣（15〇)時嵌合該板 之第一表面（152)，及該第二接觸樑配置以於當穿過該 板安裝邊緣時嵌合該板之第二表面（154)，該第一與第 一接觸樑沿著該接觸安裝邊緣互相橫向偏移；及自該 引導介面邊緣(202)延伸之至少一個引導接點（182)，該 引導接點配置以匹配一匹配連接器， 其中提供複數個插座（130)於該殼體（丨丨6)之—匹 配面（122)中，一匹配接點（184)接收於該殼體（116)中之 其中一個插座（130)中，以建立通訊。 如申請專利範圍第1項所述之電氣連接器，其中該接 占進步包含延伸於5亥接觸安裝邊緣(2〇〇)與該引導 介面邊緣(202)間之順性本體區段（172卜 如申請專利範圍第1項所述之電氣連接器，其中該接 點，含實質平面本體區段(172)、透過該本體區段延 之複數個開口（206)、及相鄰開口間之順性結構區段 (208)，其中該順性結構區段允許該本體區段相對該^ 性結構區段撓曲，並緩和該第一與第二接觸樑上 械應力。 瑪 如申請專利範圍第1項所述之電氣連接器，其中該第 · …卞 > 月27日 一接觸樑(176)包含配置以嵌合該板(152)之第 :哕Ϊ接:f :該對接觸樑沿著該接觸安裝邊緣(200) 自該第一接觸樑(174)橫向偏移。 5. 如申明專利範圍第丨項所述之電氣連接器，其中 一接觸樑(176)包含配置以後合該板（152)之第—=面 個接觸樑，該第二接觸樑(174)位於該接觸安 裝邊緣(2GG)上該至少兩個接觸樑（176)之間。 6. ^申明專利範®第1項所述之電氣連接器，進-步包 =殼體（116)與配置以固定該殼體至該板之保持棒 (H2)，該保持棒與該殼體分離提供。 7· ^申請專利範圍第1項所狀電氣連㈣，其中該殼 包含對應至該第一與第二接觸樑（176,174)其中之一 之絕緣凸緣（128,189) ’該絕緣凸緣配置以於當複數個 板堆疊於電氣系統中時避免該對應接觸樑接觸相鄰 板0 .如申哨專利範圍第1項所述之電氣連接器，其中該板 ^燃料電池堆疊之雙極板，該連接器進一步包含環繞 該接點之一部份之該殼體（116)，該殼體包含至少一個 安裝腳（132)，配置以供附著至該雙極板。 9· 一種電氣系統(100)，包含具有安裝介面邊緣（15〇)之傳 導板(110)、自該安裝邊緣延伸之第一表面（152)及相對 忒第一表面自該安裝邊緣延伸之第二表面（154)，該板 配置用以組件組合方式堆疊，其特徵在於： 連接器（114)，包含配置以可滑動嵌合該板安裝邊 緣（150)之殼體（116)，及該殼體中之接點（17〇)配置以嵌 合該板之第一表面（152)與第二表面（154);及 非傳導保持棒(192)，非附著至該殼體，且配置以 21 1364882 100年9月27曰 固定該殼體至該板， 其中提供複數個插座（130)於該殼體（116)之一匹 配面（122)中，—匹配接點（184)接收於該殼體（116)中之 其中一個插座（130)中，以建立通訊。 10·—種電氣系統（1〇〇)，包含互相一致配置且以名義高度 值互相分離之複數個電氣組件（110)，各該組件具有配 置以接收電氣連接器（114)之組件安裝邊緣（150)，及附 著至該電氣組件（11〇)之個別其中之一之複數個電氣 連接器（114)，其特徵在於： 各該複數個電氣連接器包含：配置以可滑動嵌合 該個別電氣組件（110)之安裝邊緣(15〇)之殼體（116);接 點（170)，包含自該殼體延伸之第一與第二接觸樑 (176，174)，該第一與第二接觸樑配置以嵌合相鄰該組 件安裝邊緣之板之相對表面（152,154);及 非傳導保持棒（192)非附著至該殼體，該保持棒配 置以固定該殼體至靠近該組件安裝邊緣之個別電氣組 件， 其中提供複數個插座（130)於該殼體（116)之一匹 配面（122)中，一匹配接點（184)接收於該殼體（116)中之 其中一個插座（130)中，以建立通訊。 22