[发明专利]用于电源连接的系统和方法

说明书

交叉引用

本申请要求2010年8月20日提交的序列号为12/860,716的专利申请的优先权，其中序列号为12/860,716的专利申请是2010年2月18日提交的序列号为12/708,500的申请的部分继续申请，序列号为12/708,500的申请要求2009年2月20日提交的序列号为61/154,316的美国临时申请的优先权，上述申请整体通过引用并入本文。

背景技术

高功率电力机器和其他高功率电力设备需要能够可靠地传输高电流和绝缘高电压的稳固的电源连接。对于流体密封式机器或设备，该连接还需要对机器或设备外壳加以密封，以防止流体通过任何连接接口进入或逸出外壳。对于内部流体冷却式机器或设备，该连接需要对机器或设备外壳加以密封，以防止冷却流体的泄漏。

一种用于建立通往电力机器的电源连接的传统方法是提供连接至机器的内部线路的螺纹螺柱，该螺纹螺柱由具有相对较高的电导率的材料，如铜或黄铜制成。采用该方法时，如图1中所示，螺纹螺柱10插入穿过绝缘块11。然后，组装件插入穿过机器壳壁17并由绝缘垫圈12和锁紧螺母13捕获。该电源连接通过采用对其他锁紧螺母13施加压力的附加锁紧螺母15、16固定电力电缆环形接线片连接器14而完成。

这种螺柱连接设计的一个缺点是，螺纹螺柱10和锁紧螺母13需要由具有相对较高的电导率的材料制成，特别是当用于高电流应用中时尤为如此。然而，具有高电导率的材料往往还具有低机械屈服强度特性，使得这些材料在使用螺纹硬件固定电气连接时容易出现故障，从而可能无法经受许多次组装和拆卸循环而不损坏。

此外，传统的螺柱连接设计的另一缺点是，电流必须经锁紧螺母13的螺纹流至螺柱10的螺纹以完成电路，从而仅提供了有限的线接触而没有太多的表面区域接触。这在高电流应用中尤其麻烦，其中有限的电接触可能会引起可导致连接过热的额外电阻损耗。

用于建立电源连接的另一传统方法是端子连接(terminal connection)或“飞线(flying lead)”方法。如图2中所示，该方法涉及直接采用环形接线片连接器18来终止电力机器的内部线路17。还采用环形接线片连接器19来终止机器的外部电源连接电缆。然后采用螺纹紧固件20和螺母21将这些环形接线片终端18、19连接在一起，或利用螺纹紧固件20连接至充当螺母的端子条。螺纹紧固件20和螺母21在环形接线片连接器18、19的接触面之间施加压力，以完成电通路。

由于在环形接线片连接器18、19的两个大表面之间施加了压力，该方法允许相对于螺柱连接设计得到改进的电气连接。这产生出具有低电阻和高电流容量的有效连接。

然而，采用端子连接方法时，由于两组导线在机器的外部直接连接，因此对于流体密封式机器的情况，需要在导线通过机器外壳或其他围壁从机器中引出时对其加以密封的方法。在这种情况下，整个连接可能需要易于使用，但可能还需要被容纳在某种类型的密封外壳内，使得这种设计方法在紧凑的形状因子十分重要的情况下变得不可取。

因此，需要可实现稳固的电气和机械连接接口的高功率连接的方法。进一步需要可以解决流体密封式和/或内部流体冷却式机器或设备的连接密封问题。

发明内容

本发明提供用于诸如密封电源连接之类电源连接的系统和方法。本文所描述的本发明的各个方面可应用于以下提出的任何特定应用，或用于可能需要电气和/或机械连接的其他类型的电源连接。本发明可作为独立的系统或方法来应用，或者作为应用的一部分，比如为高功率电力机器提供连接，该高功率电力机器还可为流体冷却式机器。应当理解，本发明的不同方面可以单独地、共同地或彼此组合地领会。

根据本发明的一个方面，该电源连接可提供高效的电气连接和稳固的机械连接。该电源连接可包括电力电缆连接器，该电力电缆连接器可配置为与电源连接块接触。电力电缆连接器和电源连接块可由导电性材料形成。电力电缆连接器和电源连接块可在相对大的表面区域上彼此接触，并且可以电气地和机械地连接。该电源连接可包括由相对高强度的材料形成的紧固件组装件。该紧固件组装件可机械地连接至电源连接块，并且可用于施加压力以形成电力电缆连接器与电源连接块之间的连接。紧固件组装件可提供稳固的机械连接，但不必为由电力电缆连接器和电源连接块所形成的电气连接的一部分。