Плата для распределения электроэнергии, содержащая защищенную распределительную шину

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении надежности. Плата (10) для распределения электрической энергии содержит распределительную шину (11), первую несущую пластину (12), на которой закреплена распределительная шина (11), и контактный элемент (14), соединенный с распределительной шиной (11). Плата (10) содержит вторую несущую пластину (13), закрепленную на распределительной шине (11) так, чтобы распределительная шина (11) располагалась между первой несущей пластиной (12) и второй несущей пластиной (13). 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Область техники

Изобретение касается коробок для распределения электрической энергии и, в частности, защиты распределительных шин первичных коробок.

Предшествующий уровень техники

Летательный аппарат, в общем, содержит электрическую систему, включающую в себя, в частности, первичную распределительную цепь электроэнергии. Эта первичная распределительная цепь позволяет обеспечить защиту и распределить электрическую мощность, поступающую от различных внутренних источников, например генераторов или батарей, или от внешних источников, таких как блоки мощности или парковая группа, к полезным нагрузкам или другим распределительным коробкам летательного аппарата.

Первичная распределительная коробка содержит обычно силовую часть и электронную часть. Силовая часть передает с помощью кабелей энергию, производимую электрогенераторами, приводимыми в движение двигателями. Каждая коробка для распределения электрической энергии, первичной, вторичной или иной, содержит распределительные компоненты, функцией некоторых из которых является передача полученной электроэнергии на распределительные шины, которые расположены в той же коробке для распределения электроэнергии или в другой коробке для распределения электроэнергии.

Распределительная шина или силовая шина является проводящей шиной, к которой подключены, с одной стороны, источник электроэнергии, а, с другой стороны, различные электрические устройства, к которым по распределительной шине поступает электроэнергия. Источником электроэнергии может быть генератор в случае распределительной шины первичной распределительной коробки или первичная распределительная коробка в случае распределительной шины вторичной распределительной коробки. Электрические устройства, на которые по распределительной шине распределяется электроэнергия, могут быть подключены к вторичным распределительным цепям или электрическим нагрузкам.

Распределительные шины являются, разумеется, проводящими и постоянно подключенными к источникам электроэнергии. Таким образом, случается, что проводящие объекты, в частности болты или гайки, отсоединяются от коробки вследствие вибрации, которая существует в летательных аппаратах. Такие объекты способны падать на дно коробки и контактировать с распределительными шинами. Хотя это случается относительно редко, такое происшествие способно вызвать нарушение электрической цепи и даже привести к короткому замыканию одной распределительной шины с другой распределительной шиной или с массой.

Распределительные шины должны быть защищены от окружающих проводящих объектов. Для этого шины распределения электрической мощности содержат, по меньшей мере, одну распределительную шину, установленную на поверхности несущей пластины из эпоксидной смолы. Но такой монтаж защищает только частично распределительную шину, так как только одна поверхность покрыта несущей пластиной из эпоксидной смолы. Такая защита является только частичной, тем более, что крепежные элементы, такие как крепежные болты, выходят с каждой стороны распределительной шины. Крепежные болты выходят также со стороны несущей пластины из эпоксидной смолы, проходят сквозь последнюю, открывая доступ к проводящему элементу, соединенному с распределительной шиной, доступной объекту, расположенному со стороны несущей пластины из эпоксидной смолы.

Обычно, как это изображено на фиг. 1, распределительные шины 1 закреплены с помощью заклепок 2 на несущей пластине 3 из эпоксидной смолы, при этом заклепки 2 выходят со стороны распределительных шин 1 и несущей пластины 3 из эпоксидной смолы. На распределительных шинах 1 закреплен также контактный элемент 4 с помощью болтов 5, фиксируемых на контактном элементе 4, и гаек 6, удерживаемых на распределительной шине 1. Контактный элемент 4 управляется по кабельной жиле 7. Наконец, напряжения распределительной шины 1 распределяются по кабелю, вставленному в наконечник 8 и закрепленному с помощью зажима шайбой и гайкой 9 на распределительных шинах 1.

Такой тип монтажа не позволяет защитить распределительные шины 1 в случае контакта посторонних предметов с распределительной шиной. Действительно, посторонние предметы могут упасть на проводящую часть, соединенную с распределительными шинами, и вызвать короткое замыкание, вследствие чего может возникнуть электрическая дуга, приводящая к разрушению распределительных шин.

Краткое изложение существа изобретения

Изобретение направлено на решение упомянутых выше проблем путем предложения платы для распределения электрической энергии, встроенной в сборку несущих изолирующих пластин.

В соответствии с одним аспектом изобретения в варианте осуществления предложена плата для распределения электроэнергии, содержащая распределительную шину, первую несущую пластину, на которой закреплена распределительная шина, и контактный элемент, соединенный с распределительной шиной.

В соответствии с общей характеристикой плата содержит вторую несущую пластину, закрепленную на выходной распределительной шине таким образом, что распределительная шина размещена между первой пластиной и второй несущей пластиной.

Встраивание распределительной шины между двумя несущими изолирующими пластинами, например из эпоксидной смолы, позволяет защитить распределительную шину от непосредственных контактов с посторонними предметами на распределительной шине. Распределительная шина может быть приклеена к первой и второй несущим пластинам.

Предпочтительно, контактный элемент является несъемным контактным элементом, установленным на распределительной шине через, по меньшей мере, защитный слой, выполненный во второй несущей пластине.

Несъемный контактный элемент позволяет исключить выпадающие крепежные винты, используемые для крепления съемного контактного элемента. Этот тип контактного элемента может быть установлен непосредственно на распределительной шине через прокладки, установленные на второй несущей плате. Кроме того, такой несъемный контактный элемент позволяет исключить крепежные заклепки, используемые между распределительной шиной и несущей пластиной для увеличения жесткости платы при использовании крепления несъемного контактного элемента.

Исключение выпадающих винтов и заклепок позволяет удалить два проводящих элемента, которые находятся в непосредственном контакте с распределительной платой и могут контактировать с окружающими предметами. Уменьшаются также риски короткого замыкания. Распределительная шина, кроме того, полностью защищена от посторонних предметов.

Плата может, предпочтительно, содержать охлаждающее устройство, закрепленное на поверхности первой несущей пластины, противолежащей поверхности напротив распределительной шины.

Контактный элемент является элементом коммутации мощности и выделяет, следовательно, большое количество тепловой энергии. Охлаждающее устройство, закрепленное на первой несущей пластине, обеспечивает лучшее рассеяние тепловой энергии, выделяемой контактным элементом.

Предпочтительно, охлаждающее устройство приклеено к первой несущей пластине. Теплопроводный клей, используемый для крепления охлаждающего устройства на первой несущей пластине, позволяет также уменьшить контактное сопротивление и, следовательно, улучшить теплообмен.

Охлаждающее устройство может также быть приклепано к первой несущей пластине и/или второй несущей пластине вне зон, содержащих распределительную шину, при этом заклепки проходят только сквозь одну или несколько несущих пластин без контакта с распределительной шиной. Использование заклепок позволяет увеличить жесткость платы.

Охлаждающее устройство может, предпочтительно, содержать алюминиевую пластину либо герметичную камеру, позволяющую обеспечить циркуляцию газа или охлаждающей текучей среды.

Охлаждение платы может также быть улучшено путем принудительной конвекции либо использованием охлаждающей текучей среды, при этом циркуляция последней в герметичной камере улучшает теплообмен по сравнению с квазистатической средой в камере.

Предпочтительно, вторая несущая пластина содержит электронную схему, представляющую собой электрическую цепь на поверхности второй несущей пластины, противолежащей поверхности второй несущей пластины напротив распределительной шины.

Использование электронной схемы, выполненной на второй несущей пластине, позволяет исключить, на месте перехода напряжения на распределительную плату, риски короткого замыкания и электрическую дугу на месте переходов.

Предпочтительно, вторая несущая пластина закреплена на распределительной шине токопроводящим клеем. Электрическая связь между электрической схемой второй несущей пластины и распределительной шиной обеспечивается токопроводящим клеем между поверхностью второй несущей пластины напротив распределительной шины и противолежащей поверхностью второй несущей пластины.

Плата может, предпочтительно, содержать электрические компоненты, соединенные с электронной схемой на второй несущей пластине.

Плата может, таким образом, содержать электрические или электронные компоненты для обеспечения функций питания, и/или защиты, и/или управления, и/или связи, и/или логические функции.

Предпочтительно, плата может содержать согласующее устройство, позволяющее соединять электрическую схему упомянутой платы с электронным блоком.

Соединение согласующего устройства используется для осуществления согласования электрических сигналов электрической схемы со второй несущей пластиной.

Плата может содержать свободную часть распределительной шины, позволяющую осуществлять на конце распределительной шины соединения между распределительной шиной и устройством согласования мощности электронной схемы.

На свободной части распределительная шина не встроена между первой несущей пластиной и второй несущей пластиной. Устройство согласования мощности, такое как соединитель, разветвление, контакт, либо, например, силовая ламель используется для электрического соединения распределительной шины с распределительной цепью, которая может быть соединена с другими распределительными шинами. Можно также соединить вместе несколько плат для распределения электрической энергии. Интерфейс мощности электрически изолирован от интерфейсного соединения. В такой конфигурации плата выполнена съемной в электронном блоке.

Вторая несущая пластина также может содержать плоскости теплового рассеяния, расположенные между поверхностью напротив распределительной шины и поверхностью, на которой выполнена электронная схема.

Плоскости теплового рассеяния могут быть выполнены из меди или других проводящих материалов. Они обеспечивают лучшую тепловую диффузию по всей плате.

Распределительная шина имеет толщину, примерно, от 2 мм до 0,5 мм и, в частности, около 0,2 мм, а первая несущая пластина имеет от, примерно, 1,6 мм до 0,5 мм и, предпочтительно, около 0,2 мм, и вторая несущая пластина имеет толщину от 0,5 мм до 0,2 мм.

Такие размеры позволяют получить плату для распределения электрической энергии, толщина которой подобна уже известным платам, не обладающими преимуществами изобретения. Первую несущую пластину и вторую несущую пластину получают разрезанием на две части пластины, используемой в известном уровне техники. Таким образом, общая толщина не увеличивается.

В соответствии с другим аспектом в варианте осуществления предложена электрическая распределительная коробка, содержащая описанную выше пластину для распределения электрической энергии.

Краткое описание чертежей

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых:

- фиг. 1 схематично изображает вид в разрезе платы для распределения электрической энергии в соответствии с известным уровнем техники;

- фиг. 2 и 3 схематично изображают соответственно вид в разрезе и вид сверху платы для распределения электрической энергии в соответствии с вариантом осуществления.

Описание предпочтительных вариантов воплощения

На фиг.2 и 3 соответственно представлены вид в разрезе и вид сверху платы 10 для распределения электроэнергии в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

Плата 10 для распределения электроэнергии содержит распределительную шину 11, заключенную между первой несущей пластиной 12 и второй несущей пластиной 13, контактный элемент 14 и охлаждающее устройство 15.

Распределительная шина 11 наклеена на первую несущую пластину 12 и на вторую несущую пластину 13 с помощью проводящего клея для улучшения теплоотвода и электропроводности, как это будет ниже описано. Первая и вторая несущие пластины 12 и 13 выполнены в данном примере из эпоксидной смолы для обеспечения хорошей электрической изоляции распределительной шины 2 от посторонних предметов, которые могли бы упасть на первую и вторую несущие пластины 12 и 13.

В представленном примере распределительная шина 11 имеет толщину, примерно, от 4 мм до 0,2 мм, первая несущая пластина имеет толщину, примерно, от 1,6 мм до 0,2 мм и вторая несущая пластина имеет толщину, примерно, от 0,5 мм до 0,2 мм.

Контактный элемент 14 является несъемным контактным элементом 14. В данном примере контактный элемент 14 закреплен на первой несущей пластине 12 через первую прокладку, выполненную во второй несущей пластине 13, и вторую прокладку, выполненную в электрической распределительной шине 11, коаксиальную первой прокладке. Контактный элемент 14 непосредственно электрически соединен с электрической шиной 11. Крепление контактного элемента позволяет улучшить жесткость системы, состоящей из распределительной шины 11 и первой несущей пластины 12, а также второй несущей пластины 13.

Охлаждающее устройство 15 приклеено к поверхности первой несущей пластины 12, противолежащей соответствующей поверхности распределительной шины 11 с помощью теплопроводного клея. Теплопроводный клей облегчает теплообмен между охлаждающим устройством 15 и второй несущей пластиной 13, которая расположена в непосредственном контакте с распределительной шиной 11 и контактным элементом 14, которые являются двумя силовыми компонентами, выделяющими при работе значительное количество тепла.

В этом примере охлаждающее устройство 15 содержит герметичную камеру 16, в которой циркулирует охлаждающая жидкость 17 (пример: 60% гликоля и 40% воды).

Как изображено на фиг. 3, вторая несущая пластина 13 содержит электрическую схему 18, расположенную на поверхности второй несущей пластины 13, напротив распределительной шины 11. Дорожки электронной схемы 18 на второй несущей пластине 13 позволяют представить вторую несущую пластину 13 как электронную карту. Вторая несущая пластина 13 содержит электронные компоненты 19, электрически соединенные с электронной схемой 18, согласующее устройство 20, электрически соединенное с электронной схемой 18, и переходы 21, позволяющие электрически соединить распределительную шину 11 с электронной схемой 18.

Согласующее устройство 20 позволяет управлять электрическими сигналами, поступающими к электрическим компонентам 19 через электронную схему 18.

Согласующее устройство 20 соединено с соответствующим соединительным элементом в электрическом шкафу 30. Электрический шкаф 30 содержит также силовой интерфейс 31, который электрически соединен с распределительной шиной 11, когда плата для распределения электрической энергии соединена с помощью электрического разъема с электрическим блоком 30. Электрическое соединение между распределительной шиной 11 и силовым интерфейсом 31 выполнено с помощью электрического разъема на свободной части 110 распределительной шины 11, то есть части, не покрытой второй несущей пластиной 13 и/или первой несущей пластиной 12 в силовом интерфейсе 31.

Электрический блок 30 дополнительно содержит проводящую шину 32, соединенную с силовым интерфейсом 31 и позволяющую передавать электрическую энергию от распределительной шины 11 к другим распределительным шинам плат, включенных с помощью разъемов, например, в шкаф.

Кроме того, как изображено на фиг. 2 и 3, вторая несущая пластина 13 содержит пластины 22 для рассеяния тепловой энергии, выполненные из меди и расположенные между соответствующей поверхностью распределительной шины 11 и поверхностью, на которой выполнена электронная схема 18.

Кроме того, плата 10 содержит также соединения изолирующей пластины 23, вклеенной между первой несущей пластиной 12 и второй несущей пластиной 13 на конце распределительной шины 11, противолежащем концу, содержащему свободную часть 110. Соединение изолирующей пластины может быть выполнено по всему периметру за исключением свободной части 110 так, чтобы изолировать распределительную шину 10.

Предложенное изобретение позволяет встроить распределительную шину платы для распределения электрической энергии между двумя изолирующими пластинами так, чтобы защитить распределительную шину от посторонних предметов, которые могут войти в контакт с распределительной шиной и создать короткое замыкание или электрическую дугу.

Изобретение позволяет получить преимущество по массе при встраивании силовой шины и уменьшение стоимости изготовления, учитывая уменьшенное количество операций и элементов крепления по сравнению с известным уровнем техники.

Изобретение позволяет также обеспечить лучшее тепловое рассеяние контактного элемента, а также системы, образованной распределительной шиной и первой и второй несущими пластинами. Более того, выполненная таким образом плата может быть включена в электрический шкаф с помощью разъема таким образом, чтобы обеспечить монтаж в шкафу нескольких плат и облегчить их размещение.

Кроме того, распределительная шина защищена полностью и распределительная коробка, содержащая распределительную шину, может быть открытой и не иметь крышки, уменьшая, таким образом, объем, занимаемый распределительной коробкой. Наконец, выполняемая электрическая схема позволяет исключить электрические кабели между электронными компонентами платы и управляющей электроникой.

1. Плата (10) для распределения электрической энергии, содержащая распределительную шину (11), первую несущую пластину (12), на которой закреплена распределительная шина (11), и контактный элемент (14), соединенный с распределительной шиной (11), отличающаяся тем, что она содержит вторую несущую пластину (13), закрепленную на распределительной шине (11) так, чтобы распределительная шина (11) располагалась между первой несущей пластиной (12) и второй несущей пластиной (13).

2. Плата (10) по п. 1, отличающаяся тем, что контактный элемент (14) является несъемным контактным элементом, установленным на распределительной шине (11) через, по меньшей мере, защитный слой, выполненный во второй несущей пластине (13).

3. Плата (10) по п. 2, отличающаяся тем, что она содержит охлаждающее устройство (14), закрепленное на поверхности первой несущей пластины (12), противолежащей поверхности напротив распределительной шины (11).

4. Плата (10) по п. 3, отличающаяся тем, что охлаждающее устройство (15) наклеено на первую несущую пластину (12).

5. Плата (10) по п. 3, отличающаяся тем, что охлаждающее устройство (15) содержит алюминиевую пластину.

6. Плата (10) по п. 3, отличающаяся тем, что охлаждающее устройство (15) содержит герметичную камеру (16), позволяющую обеспечить циркуляцию газа или охлаждающей текучей среды (17).

7. Плата (10) по п. 1, отличающаяся тем, что вторая несущая пластина (13) содержит электронную схему, представляющую собой электрическую цепь (18) на поверхности второй несущей пластины (13), противолежащей поверхности второй пластины (13) напротив распределительной шины (11).

8. Плата (10) по п. 7, отличающаяся тем, что вторая несущая пластина (13) закреплена на распределительной шине (11) проводящим клеем.

9. Плата (10) по п. 7, отличающаяся тем, что она содержит электрические компоненты (19), соединенные с электронной схемой на второй несущей пластине (13).

10. Плата (10) по п. 7, отличающаяся тем, что она содержит согласующее соединение (20), позволяющее подключать упомянутую плату (10) к электрическому шкафу (30).

11. Плата (10) по п. 10, отличающаяся тем, что она содержит свободную часть (110) распределительной шины (11), позволяющую выполнить на конце распределительной шины (11) соединение между распределительной шиной (11) и силовым интерфейсом (31) электрического шкафа (30).

12. Плата (10) по п. 7, в которой вторая несущая пластина (30) содержит пластины теплового рассеяния (22), расположенные между поверхностью напротив распределительной шины (11) и поверхностью, на которой выполнена электронная схема.

13. Плата (10) по п. 1, в которой распределительная шина (11) выполнена толщиной, примерно, от 2 мм до 0,5 мм и, предпочтительно, примерно, в 0,2 мм, первая несущая пластина (12) выполнена толщиной, примерно, от 1,6 мм до 0,5 мм и, предпочтительно, 0,2 мм, а вторая несущая пластина (13) выполнена толщиной, примерно, от 0,5 мм до 0,2 мм.

14. Электрическая распределительная коробка, содержащая плату (10) для распределения электрической энергии по любому из пп. 1-13.