CN104247186A - 在非导电结构中的连接方法、等电位分路连接器和等电位结合电流回路网 - Google Patents

在非导电结构中的连接方法、等电位分路连接器和等电位结合电流回路网 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于在例如飞机机身的非导电结构的电流回路网的部分之间在电阻率方面制造电充足等电位连接件。根据本发明所采纳的方法在于将等电位结合功能传递到具有大横截面的铝电缆上，所述结合经由直接接触电连接到技术上尽可能多的设备件上。根据一个实施例，具有复合蒙皮的飞机机身(100)的电连接件的装配包括用于将具有大横截面和作为等电位结合件的铝合金电缆(1)电互连到用于主电流回路网的支架(113，141)上和经由连接件(202)电互连到用于电气装置的支架(111)上的在线分流连接件(2)。各在线分流连接件(2)包括用于直接地电接触电缆(1)的中心套(2m)、用于通过压接装配到电缆(1)的端部部分，以及用于连接到设备支架(111)的连接设备。各套(2m)的端部具有容纳在其中的密封件。各互连件具有两个密封区，所述密封区围绕借助于窗口剥离而形成的中心接触区。

Description

在非导电结构中的连接方法、等电位分路连接器和等电位结合电流回路网
技术领域
本发明涉及一种用于在结构，尤其在飞机机身、铁道机动车、楼房或机动车中的回流电缆网的等电位结合连接的方法。本发明尤其应用到具有由复合材料制成的蒙皮的新一代飞机的电网。本发明还涉及一种等电位分流连接器和一种具有这种等电位分流连接器用于在非导电结构中执行所述方法的电流回路网。
此新一代蒙皮的复合材料具有异质的基于碳纤维的材料。传统上，联网的电缆的功能由前一代的铝蒙皮实现，特别地：来自消费者装置的回流，将所有金属部分设定成电安装的相同电势的电磁适应性(EMC)保护，排放照明电流(无论是交流的或是感应的)以及静电荷。
本发明因此旨在可适用于任何结构，在所述结构中，电通道要求维护至少某些这些互连功能，其中结构或结构的外壳是非导电的。
背景技术
碳的复合材料是一般的导电体并不良地抵抗由焦耳效应(Joule effect)所导致的加热。此类型的涂层因此不能使用来实现上述功能。
为了允许在复合蒙皮的飞机中实现连接电缆的功能，由金属制品制成的结构通常使用来形成电网。整体来说，如图1a中的飞机机身100的横截面所示的，此类型的网沿着所述机身100的结构碳框架安装。其本质具有包围框架102的复合材料外蒙皮101的此机身由是差导电体的材料制成。更精确地，所述网由三个纵向主网形成，即：
-被称为“上网”的在机身的上部分中的返回网110尤其具有用于行李舱架的金属架111、异形电缆跑道112和中心金属架113；
-在中间部分120中的“中间”返回网尤其包括异形座椅横档121和异形电缆跑道122；以及
-被称为“下网”的在下部分130中的返回网尤其基于异形金属货运轨道131。
这些纵向网通过金属横档141横向地互连，所述金属横档由结构杆142和由有线连接件连接，如以下所解释的。电流回路网因此联网以便提高功能的安全性。
意图制造等电位连接件的任何导电体均应该具有以下基本性能：是优良的导电体(或者，换句话说，在极端低的电阻率处确保性能)，具有低密度以便最小化重量，强制地保留成本效益，以及符合其他技术性能的要求(使用寿命，环境阻力，等等)。铝是最好地满足所有这些标准的材料。等电位连接件因此通常由具有一定长度的大横截面的铝电缆制成；即，所具有的横截面大于“AWG10”规格的横截面，或者所具有的横截面大于大约5mm2，选自系列航空工程。
如图1b中的前视图所示的，等电位连接件一方面例如通过将头上行李舱架支架111加入到上返回网的中间支架113上以及另外一方面通过将所述头上行李舱架支架111加入到中间返回网的金属横档141上由此类型的电缆201形成。在各头上行李舱架支架111与返回网支架113或141之间，遇到少于七个的等效电阻：在金属支架111和113或141与连接端子202之间的接口的两个电阻、端子体202的两个电阻、在端子202与电缆201之间的两个界面电阻、以及具有大横截面的电缆201的长度部的线性电阻。其中如所示的例子中，存在头上行李舱架支架111，添加了此支架的导电部分的电阻。
为了减少用于将零件装配在组装线上的循环件的最终持续时间，端子可以由具有可移动部分和固定部分的单极连接器代替。在一些情况下，电缆的两个长度部通过借助于螺柱或端子板堆叠两个端子来直接地连接到彼此。
当装置远离形成返回网的支架的金属零件定位时，尤其因为这些装置需要控制线电压的下降，因此尽可能接近地执行这些装置到电流回路网的连接。这些连接件通常不是由刚性中间金属支架就是由弹性中间金属支架制造，这取决于待同时地传递的荷载的密度。这些连接件因此感应了附加的寄生电阻。固定到这些支架上的是待结合到被加入到上返回网110和中间返回网120的电缆的各部分以及待结合到有关装置的端子。此中间支架将附加的等效电阻作为整体引入到网中，即，在返回网之间和在各返回网与所述设备之间。
借助于螺柱或端子板的三重接头是中间支架的可能替代件。各螺柱或板在端子之间生成两个等效的电界面电阻。
这些解决方案具有打断等电位结合的主要缺陷，这导致可靠性、重量和成本收益的降低。
除了端子和单极连接器外，具有大横截面的电缆的电互连件也使用延伸引线。
然而，当前使用来制造等电位连接件的此连接件结构原来是设计成只创建用于具有大横截面的铝合金电缆的端部连接件。此方法导致了具有大横截面的电缆的长度部端部对端部地互连，以在上述电流回路网的各部分之间制造等电位连接件。
现在，由复合材料飞机的机身所引起的本需求是针对电流回路网的结构，其在多个部分(即，上部分、中间部分和下部分)中制造，以经由有线等电位连接件来分流连接。如关于在等电位电阻方面不利的中间部分的上述连接设备所示的，已知的解决方案不允许制造也是电气有效的等电位连接件，并且考虑到有关的重量、成本和可靠性。因此，连接件电缆尺寸的增加导致：
-电缆重量的增加以及连接件结构和关联中间支架的增加；
-材料成本账单的增加；
-路由成本修复的增加。
发明内容
本发明的目的因此在于通过简化互连件同时保持性能来克服已知连接器设备的缺陷。特别地，出于安全原因，本发明的目的在于在返回网的部分之间制造等电位连接件，所述等电位连接件在低电阻率方面是电气有效的，例如在该区域中所具有的总等效电阻是几个毫欧姆。此外，本发明在飞机的整个使用寿命中维持限定的互连功能，尽管大量的电缆长度部作为整体有损于电流回路网的期望可靠性的事实。
本发明所采取的方法是为了在具有大横截面的铝电缆上传递等电位结合功能，通过直接接触而电连接到尽可能多的装置上的此结合因此技术上是可能连接的。
更精确地，本发明涉及一种用于在非导电结构中的电流回路网的等电位结合连接件的方法。此网包括主电流回路网，所述主电流回路网在位置方面彼此远离，以使所述等电位连接件加入主网使得它们一起形成一个电流回路网。连接件由具有大横截面的铝电缆形成，所述铝电缆在主网之间整体地形成等电位连接件。装置通过直接中间连接件尽可能靠近地电连接到它们的位置上，所述直接中间连接件沿着等电位连接件彼此连续而不中断所述电缆并且通过紧密的电安装和机械安装来制造。各互连件具有借助窗口剥离件围绕中心接触区域的两个密封区域。有利地，这种电流回路网的整体电性能无论中间互连件的数量是多少均在电阻率方面被优化和保持。
根据优选的实施例：
-各连接件均通过选自压榨、铆接、钎焊、焊接、压接和烧嵌中的刚性连接技术被安装；
-导电材料在各互连件被安装前应用在护套剥离件上，以改进电接触并防止氧化；
-或者，应用金属表面处理；
-各连接件具有电安装区域，所述电安装区域从用于连接互连件的区域偏移。
本发明还涉及一种在线等电位分流连接器，其在具有大横截面基于铝合金的电缆(等电位地结合在非导电结构中的主电流回路网)与在此结构中的电装置之间。此分流连接器包括用于通过刚性连接设备安装在电缆上的基本圆柱形金属套以及延伸所述套以被连接到装置的支架上的连接设备。安装套由两个端部部分构成，各所述端部部分容纳密封件并围绕用于与电缆电接触的中心区域，所述电缆已经在所述中心区域内形成的窗口中被预先剥离。
根据特别的实施例：
-凹口沿着套的至少端部部分设置，以在刚性连接之前相对于等电位结合电缆调节其角度位置；
-刚性连接设备是由冲压机和冲模形成的压接件；
-套的端部部分使用用于铝端子的类型的工具来压接到电缆的绝缘护套上；
-套具有涂敷有防腐防护金属涂层的内壁；
-或者，电缆的剥离核心被涂敷有一层导电油脂；
-凹部形成在套与电缆之间以及在电缆的剥离窗口与套的端部部分的至少一个密封件之间，以便能够接纳在压接过程中形成的多余油脂，而不捕获在密封件与电缆之间的此油脂；
-或者，渠道通过用于注入一定数量的导电油脂形成，以使其端部与在电缆的剥离窗口与套的内表面之间的电压接区域互通，所述压接件然后能够在借助于凹口定向该套后密封此渠道；
-电压接区域在该套的中心区域中从连接设备轴向地偏移。
本发明也涉及一种电流回路网，所述电流回路网包括在装置与具有大横截面的至少一个基于铝合金的电缆之间的这种等电位分流连接器，在电流回路网的主网之间起连接件的作用，以便能够在非导电结构中执行连接方法。电缆通过任何已知的设备连接到主网的支架：端子、单极连接器和端子板，等等。
附图说明
通过阅读以下详细的说明并伴随修正的附图用于执行本发明的其他方面和区别特征将显而易见，其中：
-图1a和1b是根据现有技术的飞机机身和电流回路网的横截面以及在主网之间的等电位连接件的示意图(以上所讨论的)；
-图2是根据本发明采取在主网与装置支架之间的连接件的形式的等电位结合连接件的例子的前视图；
-图3是其中三个装置根据前述附图联接到连接件的等效电阻的示意图；
-图4a至4d是根据本发明的在连接件上的分流连接器的例子的前视图(4a)和后视图(4b)以及横截面(4c)和纵截面(4d)；
-图5是包括用于接纳多余导电油脂的凹部的分流连接器的例子的纵截面；
-图6a和6b是包括用于导电油脂的注入的孔口的分流连接器例子的纵截面和平面图；以及
-图7是包括轴向偏移的电压接区域和连接设备的分流连接器的例子的横截面。
具体实施方式
相同或具有共同根部但使用在不同附图中的附图标记涉及相同的或技术上等效的元件。术语“上面”、“中间”和“下面”指的是在使用或安装的标准模式中的相对定位。术语“纵向的”和“横向的”描述了在一个方向上和在垂直于此方向的平面中延伸的元件。
通过参考图2中的附图，一等电位结合连接件显示为采取具有例如35mm2横截面的铝基电缆1的形式。在所示的例子中，此电缆1起着在图1a中显示的中间网返回件120与上网返回件110之间的等电位连接件的作用。分别为上网110和中间网120的电缆1和金属支架113和141通过端子202连接。
一靠近连接件1并连接到头上行李舱架支架111的装置通过在电缆两端之间的中间在线等电位分流连接器2(以下简称为“分流连接器”)电互连到此连接件上。在该例子中，分流连接器2包括中央圆柱形的套2m和通过螺钉20连接到支架111上的销2p。由于电缆没有被中断，因此只有三个电阻在此联接中工作：在电缆1与分流连接器2之间的界面电阻、分流连接器2的主体的电阻以及在分流连接器2与支架111之间的界面的电阻。
在该连接过程中工作的通常远低于毫欧姆的电阻的数量和数值均非常低。此结合原理使得可在总电阻方面获得优化的性能，无论中间互连件的数量是多少其均不改变。这样，图3显示了根据等效电阻的电气图的支架111a，111b，111c的三个装置通过分流连接器2a至2c到电缆1的连接，其中：
-R1和R7表示在其端部处连接到电缆1的端子202与上支架113和中间支架141之间界面的电阻；
-R3a至R3c显示在分流连接器2a至2c与装置的支架111a至111c之间的界面的电阻；
-R2和R6：端子202的主体的电阻；
-R3和R5：在电缆1与端子202之间的界面电阻；
-R2a至R2c：分流连接器2a至2c的主体的电阻；
-R1a至R1c：在电缆1与分流连接器2a至2c和之间的界面的电阻；以及
-R4：整体不中断地穿过全部分流连接器2a至2c的电缆1的电阻。
由于在装置111a至111c的支架之间的连接件沿着电缆1平行地一个接一个地安装，因此在连接到支架113和141的电缆1的端部之间的连接件的总电阻无变化。而且，在所述装置中的任何一个与由两个主网110和120(Fig.2)形成的电流回路网之间的总电阻保持最小和维持相同，无论装置的数量是多少。
参见附图4a至4d，其中详细地显示了根据本发明的在连接件1上的分流连接器2的例子。在图4a和4b中的前视图和平面图中可以看到分流连接器2包括在各端部处由密封区域21延伸的中心区域21，这些区域形成了圆柱形的套2m(比较图2)。此外，该中心区域21通过包括连接孔2t(在图2中的连接螺钉20穿过该孔)的连接销2p而横向地延伸。
在图4c中的平面CC中的横截面显示存在在至少一个端部区域22中形成的凹口23。这些凹口使得可根据在电缆上所指示的尺寸信息相对于电缆1实现分流连接器2的径向角度定向。
在图4d中的横截面显示沿着其轴线X’X制造电缆1的结果。此制造包括通过移除在区域21中居中的压接区域21s中的其绝缘护套12而在其核心11的窗口上剥离该电缆。视图4d还显示了布置在端部区域22中的圆柱形密封件25。而且，其显示了连接销2p沿着轴线X’X轴向地与被剥离的核心11的窗口基本对齐。
电压接然后在定位在中心区域21中的电压接区域21s中执行。此压接为以相似的方式执行铝端子压接的“深度压接”的类型压接压接，使冲压机和冲模适应于分流连接器的几何形状。
有利地，防腐防护金属涂层27布置在中心压接区域21中的分流连接器2的内壁上。此保护确保了在被剥离的核心11与连接器的内壁之间的良好电接触。
随后进行机械压接以密封电压接。围绕密封件25的密封区域22使用与用于铝端子的类型相同的工具被压接到电缆1的绝缘护套12上。这样，在类似尺寸的情况下，该密封效率等同于端子所需要的密封效率。
针对例如具有铝核心而没有金属表面保护的电缆，使用导电油脂代替表面处理同样是有利的。如果核心由例如涂敷有铜和镀有镍的铝电线制成，则这一步骤也可以是有利的。
为此，经剥离的核心11预先涂敷有一层薄的导电油脂。参见图5中的纵向截面，在线分流端子2’被模型化以便具有***凹部3。当连接器2’安装时，多出的油脂被集中在凹部3中。凹部的体积预先确定以便能够接纳大体上整个潜在可能体积的油脂。此凹部允许靠近电压接区域21s和***在其外壳中的密封件25不被压接到油脂上。为此目的，在借助凹口(比较图4c)对连接器进行定向后，然后执行压接。
作为凹部的可替代物，另一个实施例在于提供油脂注入渠道。参见图6a和6b的截面图和平面图，圆柱形的渠道4穿过在中心区域21s中垂直于其纵向轴线X’X(与电缆1的纵向轴线合并)的分流连接器2”。或者，该渠道可具有倾斜的轴线。此渠道4具有用于快速注入所需量油脂的足够直径并允许-在根据定径规格对分流连接器进行定向以及对中心区域21s进行压接后-此渠道借助于此压接操作所导致的材料的移置而被密封。此密封确保了压接区域21s的不渗透性。
为了能够再次使用一些工具(冲压机和冲模)来定形端子，在连接销与分流连接器的电压接区域之间提供轴向偏移是有利的。参见图7中的纵截面，很明显，连接器2’”的套2m对于经剥离的核心11的压接区域21s和将沿轴线X’X轴向偏移而不轴向重叠的连接销2p来说足够长。
本发明不限于已经描述和显示的实施例。特别地，分流连接器的尺寸可以根据电缆的尺寸和绝缘护套来调整。分流连接器的内壁的表面处理也可以通过镀镍和镀锡等来调整。而且，可以使用允许借助于适当安装设备(多个垂直紧固件或经由分隔件)来制造电连接件和机械连接件两者的在分流连接器与结构之间的所有安装技术：螺纹连接、铆接、钎焊、焊接和预紧装配，等等。
此外，导电或不导电的部件也可以替代金属表面处理或替代侧向密封件。而且，在涉及导电油脂的实施例中，注入渠道或收集凹部可以被任何其他存储设备或注入设备所替代。

Claims (14)

1.一种用于在非导电结构中的电流回路网的等电位连接的方法，此网包括主电流回路网(110，120，130)，所述主电流回路网在位置方面彼此远离，以使所述等电位连接汇入主网，使得它们共同形成一个电流回路网，其特征在于，所述连接由具有大横截面的铝电缆(1)形成，所述铝电缆在所述主网(110，120，130)之间整体地形成一等电位连接件，装置通过直接中间连接件(2，2’，2”，2’”)尽可能靠近地电连接到它们的位置上，所述直接中间连接件沿着所述等电位连接件彼此连续而不中断所述电缆，这些连接件通过紧密的电安装和机械安装来制造，
各互连件具有借助窗口剥离件(11)来围绕一中心接触区域(21)的两个密封区域(22)。
2.根据权利要求1所述的连接方法，其中各所述连接件(2，2’，2”，2’”)通过选自螺纹连接、铆接、钎焊、焊接、压接和预紧装配中的刚性连接技术被安装在所述电缆上。
3.根据前述权利要求中任何一项所述的连接方法，其中一传导性材料在各所述互连件(2，2’，2”，2’”)被安装之前应用在护套剥离件(11)上。
4.根据权利要求1或2所述的连接方法，其中应用金属表面处理(27)以改进电接触并防止氧化。
5.根据前述权利要求中任何一项所述的连接方法，其中各所述连接件具有一电安装区域(21s)，所述电安装区域(21s)从一用于连接所述互连件(2，2’，2”，2’”)的区域(2p)偏移。
6.一种在线等电位分流连接器，该在线等电位分流连接器在具有大横截面的等电位地结合在一非导电结构(100)中的主电流回路网(110，120，130)的铝合金基的电缆(1)与在此结构中的电装置之间，其特征在于，此分流连接器(2，2’，2”，2’”)包括用于通过刚性连接件而安装在所述电缆(1)上的大致圆柱形的金属套(2m)和延伸所述套(2m)以连接到用于装置的支架(111)上的连接设备(2p),所述安装套(2m)由两个端部部分(22)构成，各所述端部部分容纳一密封件(25)并围绕一用于与所述电缆(1)电接触的中心区域(21)，所述电缆(1)已经在所述中心区域(21)内形成的窗口(11)中被预先剥离。
7.根据前一权利要求所述的分流连接器，其中所述刚性连接件是由冲压机和冲模形成的压接件。
8.根据权利要求6或7所述的分流连接器，其中所述端部部分(22)使用用于铝端子的类型的工具来压接到所述电缆(1)的绝缘护套(12)上。
9.根据权利要求6至8中任何一项所述的互连在线分流连接器，其中所述套(2m)具有涂敷有防腐蚀防护金属涂层(27)的内壁。
10.根据权利要求6至8中任何一项所述的互连在线分流连接器，其中所述套(2m)的内表面和所述电缆(1)的经剥离的核心(11)具有金属表面处理。
11.根据权利要求6至8中任何一项所述的互连在线分流连接器，其中所述电缆的经剥离的核心(11)被涂敷有导电的油脂层。
12.根据前一权利要求所述的互连在线分流连接器，其中凹部(3)形成在所述套(2m)与所述电缆(1)之间以及所述电缆(1)的经剥离的窗口(11)与所述套(2m)的端部部分(22)的至少一个密封件(25)之间，以便能够接纳在压接过程中形成的多余油脂，而不在所述密封件(25)与所述电缆(1)之间捕获此油脂。
13.根据权利要求11所述的互连在线分流连接器，其中一渠道(4)穿过所述套(2m)形成，用于注入一定量的导电油脂，以使其端部与在所述电缆(1)的经剥离的窗口(11)与所述套(2m)的内表面之间的电压接区域(21s)联通，所述压接件随后可在借助于凹口(23)定向所述套后密封此渠道(4)。
14.一种电流回路网，其包括根据权利要求6-13中任何一项所述的在线等电位分流连接器，用于在装置与具有大横截面的至少一个铝合金基的电缆(1)之间进行等电位结合，起着在该网的主网(110，120，130)之间的结合件的作用，以便能够在一非导电结构中执行根据权利要求1-5中任何一项所述的连接方法。
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