电连接系统的制作方法

专利名称：电连接系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电连接系统，该系统用于在一个或多个有通孔电端子的第一电气装置，以及第二电气装置或设备之间提供电连接。
背景技术：
申请人:此前设计了一种用于为建筑物补充所需的能量的光伏瓦片组件。该光伏组件还可作为一种防水的遮盖物，替代常规的石片、瓦片和马口铁遮盖物。组件包括基底瓦片，以及一个或多个覆盖瓦片，其中一个或多个机械扣件通过基底瓦片被紧固在下层屋顶结构上，一个或多个覆盖瓦片接附和覆盖在基底瓦片上。每个覆盖瓦片上都配置有光伏电池来把太阳能转化成电能。覆盖瓦片通过包含多个管子和柱的电连接系统电耦合在一起。管子位于形成在每个基底瓦片的壁上的凹槽里，柱支撑在基底瓦片延伸到这些凹槽处的孔内。每根管子都有一个缝和用于在缝中导向每根柱的双向折弯凹口。将缝设在一排柱的末端，然后旋转使其与相应的双向折弯凹口内的柱的末端相接合。柱的另一端被设置在基底瓦片的表面之上，并可伸入到配置在覆盖瓦片上的通孔电端子内。在每根管子内嵌入一对电导体，并且一对电导体彼此电绝缘，由此提供标称的正负导体，这样与管子相连接的柱能够连接到覆盖瓦片的端子。关于申请人较早的电连接系统的详细内容在新加坡专利申请号200716872-7和 200716871-9中有所描述。本发明是对以上描述的电连接系统的进一步研究和发展的结果。

发明内容
在本发明的前面描述以及后续的权利要求中，除了上下文需要以及语言表述或必要暗示外，词语“包括”或者其变化“包含”或“含有”的含义是“包括的”，即明确说明存在所阐述的特征，但这不排除在本发明的各个实施例中可以存在或具有其他特征。本发明的一个方面提供了一种用于在一个或多个第一电气装置或设备以及第二电气装置或设备之间提供电连接的电连接系统，其中每个第一电气装置或设备具有至少有一个通孔电端子， 该电连接系统包括多个导电柱和与该导电柱电连接在一起的多个电导体，其中每个导电柱具有被构造为经由相应的通孔电端子连接到第一装置的自由端。在一个实施例中，每个电导体包括与多个柱连接的导电轨。在该实施例中，轨可以在一端配置有第一电连接器，在第二端配置有互补的第二电连接器，由此一个轨的第一电连接器可以与第二轨的第二电连接器电连接用以在第一和第二轨之间提供电连续。第一和第二电连接器中一个或两个具有一定程度的弹性，以便在第一和第二电连接器耦合在一起时在二者之间提供机械力，机械力起到保持第一和第二电连接器之间的耦合的作用。在一个实施例中，第一电连接器采用插座形式，第二电连接器采用配置有弹性或弹性支撑的触点的插头形式，例如香蕉插头。
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第一和第二电连接器可以被进一步构造为当彼此接合时形成长度可变的相互接触表面。每个柱与其各自的导电轨一体成型，或单独成型然后安装在其相应的轨上作为对导电轨的一种替代，电导体可以采用一根或多根导线的形式，或者采用电路板上的一个或多个导电迹线的形式。在这样的实施例中，导线或导电迹线被构造为可实现到导电柱的定制连接用以提供可选的连接结构。例如，导线和迹线可以连接柱用以在连接到柱的诸如光伏瓦片的电设备之间提供串联电连接。在该实施例中，柱可以被软钎焊或硬钎焊到导线或迹线上。进一步地，连接的柱和导体可以被封装。当电导体和柱被封装以形成电连接瓦片时，每根柱的自由端独立于封装物，以便可伸入并在一个或多个第一电气装置或设备之间实现电连接。这可以通过以下方式实现使自由端简单地位于封装材料表面上或者使自由端与该表面平齐，以便于连接器可以插进自由端。在电连接系统支撑在基座内或上的实施例中，基座可具有用于容纳各个柱的多个插座。柱和柱之间相关构造以便于柱的过盈配合。此外，插座或柱，或者二者可以进一步被构造为在二者之间夹住导线的末端，从而提供在导线和柱之间的电连接。每个柱的一个自由端配置有用以实现与电端子机械连接和电连接的接头。在一个实施例中，接头可包括在柱的自由端周围形成的多个弹性或弹性支撑的沿径向延伸的凸出物，例如鳍、钩或指状物。在可替代的实施例中，接头可包括侧向延伸的弹簧和与该弹簧间隔的一个或多个导电凸出物，当导电柱的自由端穿过电端子时，弹簧位于第一电气装置的一侧以使第一电气装置的另一侧偏置到与凸出物接触。在进一步的变化中，接头可包括螺纹和螺母的组合，其中螺纹形成在导电柱的自由端上，螺母适于拧到该螺纹上。在该实施例中，螺母可被罩在帽里。帽可由透明或半透明材料制成，例如塑料材料。在再进一步的变化中，接头可包括形成在柱内的螺纹孔和与柱螺纹接合的螺钉或螺栓。在一个电连接系统的实施例中，轨为一对轨中的一个，该一对轨中的每个导轨被布置用以作为标称的正极轨和负极轨。当轨成对配置时，进一步布置每对轨中的轨以使它们各自的柱在与导电轨平行的方向上交替布置。进一步地，构造每对导电轨中的导电轨以便它们各自的导电柱相互对准。本发明的另一方面提供了一种用于在一个或多个第一电气装置或设备以及第二电气装置或设备之间提供电连接的电连接系统，其中每个第一电气装置或设备具有至少有一个通孔电端子，该电连接系统包括由导电材料制成的轨和从该轨延伸出的一个或多个导电柱，每个柱具有被构造为穿过相应的通孔电端子并与电端子电接触的自由端。本发明的另一方面提供了一种用于在一个或多个第一电气装置或设备以及第二电气装置或设备之间提供电连接的电连接系统，其中每个第一电气装置或设备具有至少有一个通孔电端子，该电连接系统包括多个导电柱和将导电柱电连接在一起的多个电导体， 其中每个导电柱具有被构造为经由相应的通孔电端子连接到第一装置的自由端，并且其中每个柱的自由端配置有接头，用以经由通孔实现与电端子的机械连接。


现参照附图，通过举例对本发明的实施例进行描述，其中
图1是具有光伏瓦片的屋顶的一部分的示意图，其中含有本发明电连接系统的实施例；图加是图1中描述的光伏瓦片组件的基底瓦片的分解图；图2b是接附在屋顶结构上的组装后的基底瓦片的示意图；图2c是图1中描述的光伏瓦片组件的基底瓦片的部分分解图，其包含可替代的电连接系统的实施例；图2d是图加所示电连接系统的等效电路图；图2e是图2c所示电连接系统的等效电路图；图3是图2b所示基底瓦片的AA截面图，其描述了包含了电连接系统的实施例；图4是构成光伏瓦片组件的光伏瓦片的透视图；图5是图1所示的光伏瓦片组件的侧视图，其描述了电连接系统、基底瓦片和光伏瓦片的相互关系；图6是电连接系统的一个实施例的示意图；图7是可用于电连接系统的一种安装方式的示图；图8是电连接系统可采用的第二种安装方式的示图；图9是电连接系统可采用的第三种安装方式的示图；和图10是电连接系统可采用的第四种安装方式的示图。
具体实施例方式电连接系统200的实施例将在描述图1，图2a，图2d，图3至图6的光伏瓦片组件 300的文中表述。光伏瓦片组件300包含基底瓦片100 (见图2a，2d，3和5)和多个光伏覆盖瓦片10 (见图4和5)。多个电连接系统200被支撑在每个基底瓦片上，并为基底瓦片上的光伏覆盖瓦片10和一些远程电气设备例如电池、热水器、变极器或电动机提供电连接。 光伏覆盖瓦片10配置有通孔电端子观、30，通过它们与电连接系统200实现电耦合。基底瓦片100由一个底壳110和顶壳120构成，电连接系统200支撑在由底壳110限定的空腔 116内，顶壳120覆盖并密封空腔116。每个电连接系统200的柱204延伸到基底瓦片的上表面104外以便连接光伏覆盖瓦片10。尽管在光伏瓦片组件300中描述了电连接系统200的实施例，但系统200的应用并不限于此。除了电耦合光伏瓦片，电连接系统200的实施例还可以用于使电气装置相互电耦合和/或使电气装置耦合到其他电气装置和设备。图加，2b，2d，3和6描述了一种形式的电连接系统200，其包含轨202和多个导电柱204。在该实施例中，轨202通常为方形截面的管子或者棒。柱彼此平行延伸并且垂直于轨202。每个柱204与轨202之间通过一个短的横向连接件205连接。在一个实施例中，柱 204可以被焊接、硬钎焊或软钎焊到可以与轨202 —体形成的连接件205上。可替代地，连接件205可以单独形成然后接附到轨202上。一种进一步的变化是柱204可以有一个可拆装的用于连接到连接件205的接头。更进一步的变化是轨202和柱204可以一体成型。位于轨202两端的公连接器208和母连接器210构成了一种互补连接器，电连接系统200利用这种互补连接器能够实现相邻的轨202之间的电连接。在该实施例中，位于轨202 —端的公连接器208由两个弹簧臂212构成，而在轨202另一端的母连接器210由一个简单的孔214构成。弹簧臂212与孔214是相关构造的，因此当弹簧臂212插入孔214 时，弹簧臂产生一定程度的弹力，从而施加机械偏置力。这样做能在相邻的轨202之间同时提供机械耦合和电耦合。如本领域普通技术人员可以理解的，在每根轨202的两端均可以使用很多不同类型结构的电连接器。例如弹簧臂212可以被香蕉插头连接器取代。可替代地，连接器208 可以配置有一个或多个与孔214的内表面接触的弹簧接触球。事实上，孔214的内表面也可以配置有互补的成型凹槽，用于接收相应的弹簧球。由此形成一种按扣式固定。如先前图3和图5中所描述和示出的，每根柱204的自由端206延伸出基底瓦片 100的第一表面104。自由端206配有接头216用以与电气部件进行电连接和可选的机械耦合。在该特定的实施例中，电气部件是配有通孔端子观和30的光伏瓦片10。该光伏瓦片10的结构在申请人的共同未决的申请号为_的专利申请中描述。在本说明书中描述了 4种不同形式的接头216，然而本领域普通技术人员可以理解，与下面被描述的实施例中功能相同的任何其他接头的具体构造也可以用在本发明的其他实施例中。图3、5和7示出了一种接头216a，其包括多个径向延伸的弹性的或被弹性支撑的凸出物，该凸出物为鳍或钩218。在此示出了 4个鳍218均勻设置在柱202的自由端206周围。每个鳍具有圆形上肩部220，并且被弹性偏置到柱204外。换句话说，鳍218可以抵住弹簧而沿径向向内的方向运动，从而使自由端206穿过，例如通孔端子观。一旦自由端206 穿过连接器观，鳍218借助弹簧的作用径向向外伸出，并且它们的下表面压靠在端子观上， 由此实现与端子观之间的电连接。还可以理解的是鳍218提供了用以保持光伏瓦片10的机械耦合。为了使光伏瓦片10与柱204机械分开，必须抵住弹簧径向向内地按压鳍218，按压到使他们一起形成直径小于端子内径的圆圈的程度。当电连接系统200用于太阳能电气屋顶板时，需要在自由端子206的顶部安装弹性帽222从而为上层光伏瓦片10提供一定程度的缓冲。图8描述了第二种接头216b，其包括螺纹2 和螺母2 的组合，其中螺纹2 形成在柱204的自由端206周围，螺母2 可以拧到螺纹2 上。螺母226由导电材料制成。 在一种变型中，为了使接头216b和端子观进水和受腐蚀的风险降到最低，螺母2 被制造成具有盲孔，而不是通孔。在进一步的变型或改进中，螺母2 可被嵌进或承载在帽228中。一种形式是帽 228由透明或者半透明的塑料材料制成。这样可以帮助安装者将螺母226和柱204对准。0 型圈形式的防水密封也被嵌进帽228的下表面，并与端子观形成密封，用于防止水的进入并由此使端子观和接头216b受腐蚀的风险降到最低。可替代地，整个帽2 可以由弹性材料制造。图9描述了接头216c的另一种变形。在此实施例中，接头216c包括沿径向延伸的弹簧230和一对导电指状物232的组合，其中弹簧230在自由端206相对的两侧延伸，一对导电指状物232位于弹簧230上方并相互间隔。指状物232是弹性支撑，这样他们能够径向向内回弹从而穿过通孔端子观。因此为了使光伏瓦片10耦合到配有接头216c的柱 204上，当将光伏瓦片10按压到自由端206上时指状物232向内回弹。弹簧230在此过程中是向下弯曲的。当瓦片10被按压下来时，指状物232此时脱离端子洲，释放并向外弹到超过端子观内径的程度。弹簧230向光伏瓦片10的下面施加一个偏压力，以此帮助在指状物232和端子28之间保持电接触。图10、2c和加描述了一种可替代的接头216d以及相应的可替代的基底瓦片IOOa 和电连接系统200a。接头216d包括沿每根柱20 轴向方向配置的螺纹孔250和相应的螺钉或螺栓252，该螺钉或螺栓252具有穿过光伏瓦片10的电端子28和30的杆部。接头 216d以此在光伏瓦片10和电连接系统200a之间提供电连接，同时机械固定瓦片10和基底瓦片100a。在这个电连接系统200a的实施例中，电导体以导线20 而不是轨200的形式存在。使用导线20 可以通过定制方式实现柱20 的电连接，从而提供期望的电连接结构。 例如图2e中所示，可实现所有光伏电池的串联连接，从而提供更大的输出电压。导线可以通过软钎焊或硬钎焊连接到柱。当把这种形式的电连接系统与基底瓦片IOOa—起使用时， 可以在底壳IlOa的内表面上形成多个凸起部113，并且这些凸起部113从底壳IlOa的内表面向上延伸，柱可以与该凸起部压装或过盈配合(interference fit)。压装或过盈配合也可以提供另一种连接机构，其中导线被夹在凸起部和柱之间用以提供电连接。如果需要，可以在空腔116中填充密封树脂。在导体为导线的实施例的变形中，导线和柱可被预连接在一起以提供期望的电路结构，其中柱被保持在所需位置上以保证连接到光伏瓦片10，随后被封装成可放到空腔 116内的电连接瓦片。替代封装，基底瓦片可以模制成型在预连接的导线20 和柱20 附近，以构成一体的瓦片和电连接系统。在另一种可替代的方案中，电连接器可以是在电路板上构造的一个或多个导电迹线，然后把柱软钎焊或硬钎焊到电路板上。然后将电路板放入空腔116内。在做这些之前需要先将整个电路板封装在例如树脂/环氧树脂内，用以形成为基底瓦片IOOa提供热绝缘的电连接瓦片。当柱20 与接头216d配合使用时，所形成的柱的长度可以在底壳110的内表面和顶壳120的内表面之间延伸。通过这种方式，柱也可以为基底瓦片100提供机械强度。当电导体采用在电路板上的导线或迹线的形式时，将等同或类似于公连接器208 和母连接器210的互补电连接器接附到由连接的导线或迹线形成的电路的相对端，以此实现相邻电连接系统之间的电连接。在图h、2b和4中所示的电连接系统200的特定实施例中，轨202被成对布置。这样使一对轨分别作为标称的正极轨和负极轨。进一步，如上面提到的附图和图4中所示，每对轨中轨202的布置可以使它们各自的柱204在平行于轨202的方向上交替地布置，特别是交互布置。例如参考图2b，其示出柱204的自由端206伸出基底瓦片100的表面104，底部行201上的每个第二自由端206a连接到同一根轨202上，每对交错的柱206b连接到一对轨中的另一根轨上。因此，当光伏瓦片10安装在基底瓦片100上时，瓦片10的端子28 和30电连接到一对轨中不同轨202的柱204上。如图2d所示，每对轨202使连接的瓦片10形成并联连接(忽略假想连接沈0)。 因此，一个基底瓦片100可以为并联连接的瓦片10提供3个独立的“单元(bank)”。一个基底瓦片上的一对轨连接于相邻基底瓦片100上的一对相应的轨。这使瓦片100可沿着基底瓦片100形成可延伸的并联连接。尽管如此，在一个小变形中，电连接系统可被改进为在每个基底瓦片100上的3对轨之间提供串联连接，由此将并联连接的瓦片10的三个单元串联连接起来(相当于所有的瓦片10在同一个基底瓦片100上被相互并联地连接在一起)。 这在图2d中通过假想连接260而被描述。尽管对本发明的实施例做了详细描述，但本领域普通技术人员可以理解，在不脱离本发明基础概念的情况下，可以做出很多修改和变化。例如，尽管柱204被描述和示意为垂直于其相应的轨202延伸，但这个情况不是必须的。例如，柱204可以斜向延伸或在与导轨202相同的平面内延伸。而且，导轨的柱204不必要彼此同方向延伸(即平行)。例如， 如果需要，可以使接附在同一轨202上的柱204以不同方向交替延伸。进一步地，导轨202 的两侧都可以配有柱204。所有这种改进和变化连同其他本领域普通技术人员显而易见的实现方式都将被认为是通过以上描述和附后的权利要求书所限定的本发明的范围内。
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权利要求
1.一种用于在一个或多个第一电气装置或设备以及第二电气装置或设备之间提供电连接的电连接系统，其中每个第一电气装置或设备具有至少有一个通孔电端子，该电连接系统包括多个导电柱和将该导电柱电连接在一起的多个电导体，其中每个导电柱具有被构造为经由相应的通孔电端子连接到第一装置的自由端。
2.根据权利要求1的电连接系统，其中，每个电导体包括与多个柱连接的导电轨。
3.根据权利要求1的电连接系统，其中，每个电导体包括一根或多根导线，或者电路板上的一个或多个导电迹线。
4.根据权利要求3的电连接系统，其中，导线或迹线被构造为可实现到导电柱的定制连接，以提供可选的连接结构。
5.根据权利要求4的电连接系统，其中，导线或迹线被构造为在一个或多个第一电气装置或设备之间提供串联连接。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电连接系统，其中，电导体和导电柱被封装用以形成电连接瓦片，其中每个导电柱的自由端容易被接近，以便于一个或多个第一电气装置或设备之间的电连接。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电连接系统，进一步包括第一电连接器和互补的第二电连接器，其中第一电连接器与连接到第一个导电柱的电导体的端部相耦合，第二电连接器与连接到最后一个导电柱上的电导体的端部相耦合，由此一个电连接系统的第一电连接器与第二电连接系统的第二电连接器电连接，用以在第一和第二电连接系统之间提供电连续。
8.根据权利要求7的电连接系统，其中，第一和第二电连接器中的一个或两个配有一定程度的弹性，以便在第一和第二电连接器耦合在一起时在二者之间提供机械力，机械力起到保持第一和第二电连接器之间的耦合的作用。
9.根据权利要求8的电连接系统，其中，第一电连接器采用插座形式，第二电连接器采用配置有弹性或弹性支撑的触点的插头形式。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的电连接系统，其中，第一和第二电连接器被构造成当彼此接合时形成长度可变的交互接触表面。
11.根据权利要求2的电连接系统，其中，每个导电柱与其各自的导电轨一体成型，或单独成型然后安装在其相应的轨上。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的电连接系统，其中，每个导电柱的自由端配置有可实现与电端子机械连接和电连接的接头。
13.根据权利要求12的电连接系统，其中，接头包括在导电柱的自由端周围形成的多个弹性或弹性支撑的沿径向延伸的凸出物，例如鳍、钩或指状物。
14.根据权利要求13的电连接系统，其中，接头包括侧向延伸的弹簧和与该弹簧间隔的一个或多个导电凸出物，其中当导电柱的自由端穿过电端子时，弹簧位于第一电气装置一侧以使第一电气装置的另一侧偏置到与凸出物接触。
15.根据权利要求12的电连接系统，其中，接头包括螺纹和螺母的组合，其中螺纹形成在导电柱的自由端上，螺母适于拧到该螺纹上。
16.根据权利要求15的电连接系统，其中，螺母被罩在帽里。
17.根据权利要求16的电连接系统，其中，帽由透明或半透明材料制成。
18.根据权利要求2或11的电连接系统，其中，导电轨为一对导电轨中的一个，该一对导电轨中的每个轨被布置为作为标称的正极轨和负极轨。
19.根据权利要求18的电连接系统，其中，当导电轨成对配置时，进一步布置每对导电轨中轨以使它们各自的导电柱在与导电轨平行的方向上交替布置。
20.根据权利要求18或19的电连接系统，其中，每对导电轨中的导电轨被构造为它们各自的导电柱相互彼此对准。
21.一种用于在一个或多个第一电气装置或设备以及第二电气装置或设备之间提供电连接的电连接系统，其中每个第一电气装置或设备具有至少有一个通孔电端子，该电连接系统包括由导电材料制成的轨和从该轨延伸出的一个或多个导电柱，每个柱具有被构造为穿过相应的通孔电端子并与电端子电接触的自由端。
22.一种用于在一个或多个第一电气装置或设备以及第二电气装置或设备之间提供电连接的电连接系统，其中每个第一电气装置或设备具有至少有一个通孔电端子，该电连接系统包括多个导电柱和将导电柱电连接在一起的多个电导体，其中每个导电柱具有被构造为经由相应的通孔电端子连接到第一装置的自由端，并且其中每个柱的自由端配置有可以经由通孔实现与电端子的机械连接的接头。
全文摘要
一种电连接系统(200)包括轨(202)和安装到该轨(202)上的多个导电柱(204)。轨(202)采用管子或者棒的形式，在其两端配置有互补的电连接器(208)和(210)。每根柱(204)通过短的横向连接件(205)耦合到轨(202)上。每根柱(204)的自由端(206)上配置有接头(216)以便于和通孔电端子实现机械和电连接。可以将多对轨(202)肩并肩地布置用以形成标称的正极和负极轨，其中轨(202)的上的柱相互交错并相互对准。
文档编号H01R12/00GK102217096SQ200980145262
公开日2011年10月12日 申请日期2009年9月11日 优先权日2008年9月12日
发明者C·G·E·南丁格勒, 吴瑞明, 李伟雄, 洪德伟, 郑文浩 申请人:龙源有限公司