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CN113228836A - 包括共同支撑功率棒和功率部件的基架的配电模块 - Google Patents

包括共同支撑功率棒和功率部件的基架的配电模块 Download PDF

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CN113228836A CN201980085328.9A CN201980085328A CN113228836A CN 113228836 A CN113228836 A CN 113228836A CN 201980085328 A CN201980085328 A CN 201980085328A CN 113228836 A CN113228836 A CN 113228836A
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Abstract

本发明涉及一种配电模块，该配电模块包括板(25)，该板支撑基架(21至24)，基架转而支撑功率部件(26，27)和连接至功率部件(26，27)的功率棒(33a至35a)。每个基架(21至24)包括底座(37)，该底座支撑彼此间隔开的支柱和桥接件，每个桥接件连接两个连续的支柱、与底座相距一距离以形成开口，该开口用于使功率棒(34a)在板(25)与由基架(21至24)支撑的功率部件(26，27)之间过渡。

Description

包括共同支撑功率棒和功率部件的基架的配电模块
技术领域
本发明涉及一种用于航空应用的配电模块，该配电模块承载由功率棒供电的功率部件，这种模块也被称为功率芯，通常形成安装有多个模块的配电柜的一部分。
背景技术
在图1的示例中，用于安装在飞行器电气柜中的配电模块1包括配备有两个端子块3、4的板2，板2承载第一功率部件6、第二功率部件7和第三功率部件8，第一功率部件6、第二功率部件7和第三功率部件8通过共同形成串联电路的四个功率棒组11、12、13、14彼此串联连接并且连接至这些端子块。
这些功率部件6至8例如是承受高功率的开关元件和/或断路器，由此电源可以是250A/115VAC或175A/230VAC的交流电，或400A/28VDC的直流电。
汇流棒11至14一起形成从第一端子块3通过部件6至8到第二端子块4的功率电路，在该布置中，这些棒彼此间隔开并与板2间隔开。每个部件位于汇流棒的上方并与汇流棒间隔开，同时与汇流棒电连接。
更具体地，第一汇流棒组11包括将第一端子块3连接至第一部件6的底座16的三个棒，第二汇流棒组12和第三汇流棒组13分别将底座16连接至第二部件7的底座17和第三部件8的底座18。第四棒组14将底座18连接至第二端子块4。
如在图1中可见的，保持汇流棒彼此分开并与板2分开，以及支持部件6至8远离这些汇流棒同时又与这些汇流棒连接，需要一个复杂的布置。该布置包括大量的部件，而且该布置必须针对每个模块配置进行重新设计，这导致了很高的开发和制造成本。
本发明的目的是提供一种解决方案，使图1所示的类型的模块更简单、更紧凑，从而使该模块的制造成本更低，更容易集成到给定的飞行器结构中。
发明内容
为此，本发明的一个目的是一种配电模块，该配电模块包括板，承载功率部件和连接至这些功率部件的功率棒的基架附接至该板，其特征在于，每个基架包括用于附接至板的底座，每个基架设置有彼此间隔开的立柱和各自连接两个连续的立柱的桥接件，每个桥接件与底座相距一距离，以与该底座和每个桥接件所连结的立柱一起界定开口，该开口用于使功率棒在板与由该基架承载的功率部件之间通过。
通过这种布置，功率棒可以在功率部件下方延伸而不必连接至功率部件，以连接至另一相邻的功率部件。这使得可以提供紧凑的模块布置。
本发明还涉及这样限定的模块，其中，每个基架的立柱在远离底座的方向上从桥接件突出，以在每对连续的立柱之间界定适于接纳功率棒的端部的凹口。
本发明还涉及这样限定的模块，其中，每个桥接件具有与底座相对的面，在该面中形成有螺纹孔，该螺纹孔接纳螺钉，该螺钉穿过由基架承载的功率部件的底座和功率棒的端部，该功率棒的端部被接纳在由该桥接件和该桥接件所连结的立柱界定的凹口中，以用于将功率部件的底座共同附接至基架并将功率棒的端部电连接至功率部件的底座。
本发明还涉及这样限定的模块，其中，每个桥接件包括其中形成有附加螺纹孔的侧面，该附加螺纹孔接纳穿过功率棒的部段以及供电构件的电端子的螺钉，以用于将功率棒共同附接至桥接件并将功率棒电连接至供电构件的电端子。
本发明还涉及这样限定的模块，其中，每个功率部件由两个基架承载。
本发明还涉及这样限定的模块，其中，每个基架在每个基架的底座的每个端部处具有孔，每个基架通过旋拧穿过该孔而附接至板。
本发明还涉及这样限定的模块，其中，每个基架具有螺柱，该螺柱从每个基架的底座突出，并且通过这些螺柱，每个基架通过将这些螺柱装配到板中的相应孔中而附接至板。
本发明还涉及这样限定的模块，其中，每个基架具有四个立柱以界定三个开口和三个凹口，并且其中，每个基架承载三相功率部件。
附图说明
图1是已知的分配模块的概略图；
图2是根据本发明的模块的一部分的横截面图；
图3是根据本发明的模块的一部分的俯视图；
图4是根据本发明的模块的基架的第一透视图；
图5是根据本发明的模块的基架的第二透视图；
图6是根据本发明的模块的基架的横截面图；
图7是根据本发明的模块的电气图；
图8是根据本发明将功率棒从基架上解除固定的第一步骤的横截面图；
图9是根据本发明将功率棒从基架上解除固定的第二步骤的横截面图；
图10是根据本发明将功率棒从基架上解除固定的第三步骤的横截面图；
图11是根据本发明将功率棒从基架上解除固定的第四步骤的横截面图。
具体实施方式
本发明的基本思想是设计一种将被安装到板上的电绝缘基架，以在与该板相距一距离处承载功率部件，同时沿着该部件承载功率棒，以确保功率棒与该部件连接，并且更靠近该板但不一定与该基架所承载的该部件连接的其它棒穿过该部件。
在图2中，根据本发明的功率模块的一部分包括附接至板25的上部面的四个基架21、22、23、24。基架21和22一起承载第一功率部件26，该第一功率部件26包括装配到底座28中的主体29，底座28附接至基架21和22且远离板25布置。类似地，基架23和24承载第二功率部件27，该第二功率部件27包括装配到底座31中的主体32，底座31远离板25并附接至基架23和24。
这四个基架21至24共同承载三个功率棒组33、34和36，以确保这些棒保持在板25与部件26和27之间，并确保这些棒电连接至这些部件的底座28和31。第一棒组33包括标记为33a、33b和33c的三个棒，第二棒组34包括另外三个棒34a、34b和34c，第三棒组36包括三个棒35a、35b和35c。
在图4中单独出现的基架21是电绝缘元件，该电绝缘元件尤其由聚醚醚酮(PEEK)制成、包括底座37，该底座37类似于椭圆形板，该椭圆形板的宽度与其长度相比较小，该椭圆形板的长度沿着标记为AX的主方向延伸。该底座37承载四个支撑立柱38至41，这四个支撑立柱38至41从底座的上部面突出并沿方向AX彼此均匀地间隔开，以限定三个空间，每个空间用于接纳两个功率棒，这两个功率棒一个置于另一个之上。每个立柱38至41成形为与底座37具有相同宽度的矩形板，并在正交于轴线AX的平面中定向。
可补充地，基架21包括分别连接立柱38和39、立柱39和40、以及立柱40和41的三个桥接件43、44和45。每个桥接件平行于轴线AX延伸，且位于距底座37一距离处，以与该桥接件使之彼此连接的两个立柱和该底座37一起限定用于使功率棒穿过的开口，这些开口被标记为47至49。
如在图4和图5中可见的，立柱38至41在与底座37相反的方向上伸出桥接件43至45以外，使得每个桥接件与每个桥接件所连结的两个立柱一起限定U形凹口。每个凹口在基架上形成未封闭的上开口，该上开口用于接纳功率棒的一个端部，这些凹口被标记为51、52和53。
基架22、23和24在结构上与基架21大致相同。每个基架使得能够支撑功率部件和功率棒的端部，从而使这些端部能够电连接至功率部件的底座，同时使其它棒能够在底座和板之间通过。
每个基架21至24可具有从每个基架的底座37的下部面突出的螺柱54，以通过将这些螺柱54装配到形成在板25中的相应孔中而附接至该板，如在图2的示例中所示。可替代地，底座37可在其端部包括附接孔(例如在图4和图5中可见的附接孔55)，以使底座能够通过旋拧附接至板25。
如在图2和图3中可见的，基架21和22彼此相距一距离，彼此平行地延伸以共同支撑底座28。基架21进一步将第一棒组33的三个棒33a至35a的端部承载在其上凹口中，以确保这些棒电连接至部件26的底座28。基架22将第二棒组34的三个棒34a至34c的端部承载在其上凹口中，同时确保这些棒34电连接至功率部件26的底座28。
第一组33的棒33a沿着垂直于方向AX且平行于板25的方向AY延伸。棒33a包括形成模块的输出端子A1的自由端部和由基架21的上凹口承载的附接端部，使得该端部沿底座28的下部面延伸。棒33a的这个附接端部通过螺钉56连接至底座28，该螺钉56穿过两个对准孔(这两个对准孔穿过底座28且穿过棒的端部形成)，以拧入并拧紧到承载棒33a的这个附接端部的桥接件中。这样的螺纹孔(在图6中标记为58)形成在每个桥接件的上部面(即与底座37相对的面)中。因此，螺钉56确保棒33a电连接至底座28且确保该底座附接至基架21。
类似地，棒34a也沿着方向AY延伸，棒34a包括由基架22中的上凹口承载的附接端部，以电连接至底座28。螺钉57穿过棒34a，该螺钉还旋拧穿过底座并拧入该基架22的桥接件的螺纹孔中，该螺钉57还确保底座28附接至基架22。
因此，棒34a包括终止于其端部中以用于附接至基架22的第一部段T1，该第一部段T1延伸到第二部段T2，该第二部段T2相对于板25的平面倾斜且自身延伸到与第一部段平行的第三部段T3，第三部段T3沿方向AY延伸。如在图2中可见的，第三部段T3穿过基架23的下开口和基架24的下开口，这两个基架23和24共同承载第二部件27的底座31。因此，第三部段T3与板25保持相对较小的距离，而与悬于板25之上的部件27保持较大的距离。
第三部段T3延伸到第四部段T4，该第四部段T4以直角弯曲，以垂直于板25延伸，从而沿着基架24的桥接件的侧部面延伸。该第四部段T4延伸到第五部段T5，该第五部段T5以直角弯曲，以平行于第三部段T3(即沿着方向AY)延伸，并与第三部段T3相距一距离，该第五部段T5由棒34a的另一连接和附接端部终止。
如在图2中可见的，基架24的每个桥接件在其侧面上包括附加螺纹孔59，该附加螺纹孔59与诸如部段T4的棒部分邻接。借助于这些附加的孔59，第四部段T4可以通过螺钉61连接至图2和图3中未示出的另一电气部件，该螺钉61穿过该部件的连接端子以及形成在第四部段T4中的相应孔，以拧入到附加螺纹孔59中。因此，第四部段T4形成功率棒33的供电端子A2。
沿方向AY延伸的第五部段T5接合在基架24的上凹口中，以在底座31下方并沿底座31延伸。该第五部段T5以与部段T1连接至底座28的方式相同的方式电连接至底座31。因此，未示出的螺钉穿过该底座和形成在第五部段T5的端部中的相应孔，以拧入到桥接件中的面向该底座的螺纹孔中，从而确保棒34a连接至底座31并确保该底座31附接至基架24。
如在图3中可见的，棒35a平行于板25且远离板25延伸，同时弯曲以具有终止于另一输出端子A3并且在底座28和31之间沿着方向AY延伸的部分和沿着方向AX延伸的部分。该棒35a具有附接端部，以与其他棒相同的方式，该附接端部被接纳在基架23的上凹口中并通过螺钉连接至底座31，也确保该底座31附接至基架23。
第一组33的棒33b和33c具有与棒33a相同的形状和定向，并且棒33b和33c由基架21的另外两个凹口承载，并且以与棒33a相同的方式连接至底座28。这些棒33b和33c的自由端部形成被标记为B1和C1的另外两个输出端子。棒34b和34c具有与棒34a相同的形状和定向，并且以与棒34a相同的方式由基架22、23和24的另外两个下开口以及由基架24的另外两个凹口承载以连接至底座31，同时形成被标记为B2和C2的另外两个功率端子。通过以与棒35a相同的方式定向，棒35b和35c具有与棒35a相同的大体平坦和弯曲的形状。棒35b和35c由基架23的另外两个上凹口承载并且以与棒35a相同的方式连接至底座31，并且棒35b和35c的自由端部限定被标记为B3和C3的另外两个输出端子。
在这些条件下，第二棒组中的每个棒34a至34c具有形成供电端子的部段、每个棒连接至第一部件26所借助的端部以及每个棒连接至第二部件27所借助的另一端部。
因此，如在图7中示意性所示，根据本发明的模块可以通过呈端子块形式的三相供电构件62供电，该端子块电连接至输入端子A2、B2、C2以将第一三相输出电流输送至端子A1、B1、C1并且将第二三相输出电流输送至端子A3、B3、C3。第一输出电流对应于由第一功率部件26调制的供电电流，第二输出电流对应于由第二功率部件27调制的供电电流，两个功率部件均通过第二棒组34直接连接至供电端子A2、B2、C2。
如在图8至图11中示意性所示，选择包括由桥接件连结的立柱的基架使得能够容易地拆卸棒和整个电气模块。更具体地，拆卸棒34a以使棒34a与基架24解除固定首先包括拧下棒34a的三个附接螺钉。然后，推动该棒以使该棒的第四部段T4远离该棒34a的端部所围绕的桥接件而移动，接着该棒围绕该桥接件枢转，如图9和图10所示。一旦该枢转完成，棒的端部(即棒的第五部段T5)完全脱离基架的开口，从而使棒能够被完全拔出。
一般而言，根据本发明的基架适于在基架上部的凹口中接纳三个棒的端部，以将这三个棒的端部附接并电连接至基架所承载的部件的底部，且适于使位于基架下部的开口中的三个其他棒穿过该部件。这三个其他棒在功率部件的下方延伸，更靠近板，并且不一定连接至由这三个其他棒穿过的基架承载的部件。
因此，根据本发明的基架使得能够以模块化的方式实现可根据需要配置的配电模块布置。这样的模块包括附接至该模块的基架的功率部件，以及可在板和功率部件之间在多个水平或级上延伸的功率棒，同时允许模块及其功率部件和棒可拆卸。

Claims (8)

1.一种配电模块，所述配电模块包括板(25)，承载功率部件(26，27)和连接至这些功率部件(26，27)的功率棒(33a至35a，33b至35b，33c至35c)的基架(21至24)附接至所述板，其特征在于，每个基架(21至24)包括用于附接至所述板的底座(37)，每个基架设置有彼此间隔开的立柱(38至41)和各自连接两个连续的立柱(38至41)的桥接件(43至45)，每个桥接件(43至45)与所述底座(37)相距一距离，以与该底座(37)和每个桥接件所连结的立柱(38至41)一起界定开口(47至49)，所述开口用于使功率棒(34a，34b，34c)在所述板(25)与由该基架(21至24)承载的功率部件(26，27)之间通过。
2.根据权利要求1所述的模块，其中，每个基架(21，24)的立柱(38至41)在与所述底座(37)相反的方向上从所述桥接件(43至45)突出，以在每对连续的立柱(38至41)之间界定适于接纳功率棒(33a至35a，33b至35b，33c至35c)的端部的凹口(51至53)。
3.根据权利要求2所述的模块，其中，每个桥接件(43至45)具有与所述底座(37)相对的面，在所述面中形成有螺纹孔(58)，所述螺纹孔接纳螺钉(56，57)，所述螺钉穿过由所述基架(21至24)承载的功率部件(26，27)的底座(28，31)和功率棒(33a至35a，33b至35b，33c至35c)的端部，所述功率棒的端部被接纳在由该桥接件(43至45)和该桥接件所连结的立柱(38至41)界定的凹口(51至53)中，以将所述功率部件(26，27)的底座(28，31)共同附接至所述基架(21至24)并将所述功率棒(33a至35a，33b至35b，33c至35c)的端部电连接至所述功率部件(26，27)的底座(18，31)。
4.根据权利要求3所述的模块，其中，每个桥接件(43至45)包括其中形成有附加螺纹孔(59)的侧面，所述附加螺纹孔接纳穿过功率棒(34a至34c)的部段(T4)以及供电构件(62)的电端子的螺钉，以将所述功率棒(34a至34c)共同附接至所述桥接件并将所述功率棒电连接至所述供电构件的电端子。
5.根据权利要求1所述的模块，其中，每个功率部件(26，27)由两个基架(21至24)承载。
6.根据权利要求1所述的模块，其中，每个基架(21至24)在每个基架的底座(37)的每个端部处包括孔(55)，每个基架通过旋拧穿过所述孔而附接至所述板(25)。
7.根据权利要求1所述的模块，其中，每个基架(21至24)包括螺柱(54)，所述螺柱从每个基架的底座(37)突出，并且通过所述螺柱，每个基架通过将这些螺柱(54)装配到所述板(25)的相应孔中而附接至所述板(25)。
8.根据权利要求1所述的模块，其中，每个基架(21至24)包括四个立柱以界定三个开口(47至49)和三个凹口(51至53)，并且其中，每个基架(21至24)承载三相功率部件(26，27)。
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