高密度插座配电单元 |
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| 申请号 | CN201380068692.7 | 申请日 | 2013-11-06 | 公开(公告)号 | CN104904075A | 公开(公告)日 | 2015-09-09 |
| 申请人 | 服务器技术股份有限公司; | 发明人 | 查文思·艾瑞斯; | ||||
| 摘要 | 提供一系列系统和装置，其中插座在各种配置下耦合至配电单元(PDU)或配电单元(PDU)模 块 。该插座可在配电单元壳体内耦合至凹面。该插座可耦合至印刷 电路 板，该印刷 电路板 至少部分地布置在配电单元壳体内。该插座可以从该凹面或印刷电路板向该配电单元壳体的 正面 或正面以 外延 伸。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种配电单元，包括： |
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| 说明书全文 | 高密度插座配电单元[0001] 对相关申请的交互引用 [0002] 本申请要求2012年11月6号提交的名为“HIGH OUTLET DENSITY POWER DISTRIBUTION UNIT”的美国临时专利申请号为61/723,065的优先权，其全部内容通过引用的方式被合并于此。 技术领域[0003] 本公开涉及配电单元，更为具体地，涉及具有高密度功率输出的配电单元。 背景技术[0004] 常规的配电单元(PDU)是电源插座(也称为插座)的装配，该配电单元从某一源接收电力并将电力分配到一个或多个单独的电子设备。每个这样的配电单元装配具有从电力源接收电力的电力输入端，和可以用来向一个或多个电子设备提供电力的电源插座。配电单元被用于很多应用和设置中，例如，电子设备架之中或之上。一个或多个配电单元通常位于设备架(或其他柜)中，且可以和连接到该配电单元的其他设备安装在一起，如环境监测器、温度和湿度传感器、保险丝模块或通信模块，它们可以在配电单元壳体的外部或内部。能够在设备架或柜中安装的配电单元有时也被称为柜配电单元(Cabinet PDU)，或简称为“CDU”。 [0005] 配电单元的一个常见用途是向计算设施中的电力设备提供工作电源，如数据中心或服务器群。这样的计算设施也包括电力设备架，其包括矩形或箱形形状的壳体(有时被称为柜或架)和用于安装设备的相关联的元件、相关联的通信电缆和相关联的配电电缆。电子设备可以被安装在这样的架中，使得各种电子设备(例如，网络交换机、路由器、服务器等)在架中垂直排列，一个在另一个的顶部。一个或多个配电单元可被用来向该电子设备提供电力。多个架可被并排地定向，且每一个架含有众多的电子元件和大量的相关联的元件线路，其位于被架所占的区域的内外部。这些架通常支持企业的计算网络中被使用的设备，也被称为企业网络。 [0006] 如上所述，许多设备架可以位于数据中心或服务器群中，每一个架具有一个或多个相关联的配电单元。各种不同的设备架可以具有不同的配置，包括位于架内的设备的不同位置和不同密度。一个或多个这样的数据中心可以作为企业的数据通信枢纽。很容易认识到，由于任何给定体积的计算资源的最大化是值得期望的，设备架内的空间很有价值。发明内容 [0007] 计算设备的发展走向更高的电效率和更小的体积，导致在架中计算设备的更高密度，其需要等量的电源插座。为此原因，最大化配电单元内的插座的密度在经济上具有优势。现今商业可用的C13和C19插座并未被设计来最大化配电单元内的插座密度。 [0008] 本公开提供的装置和设备允许配电单元中插座的相对高密度配置，从而还可以提供插头固定机构。在某些方面，配电单元配有一个或多个插座组，其具有相对于配电单元的正面的凹面。一些实施例中的多个插座远离该凹面延伸，但是不延伸超过该配电单元的正面的平面。插座可被置于托盘中，其在一些实施例中相对于包含测量和分配设备的配电单元的内部区域可以是气密的，从而使主动散热解决方案相对于传统插座的传统使用更容易被使用，这些传统插座一般不是气密的。该配电单元的正面可包括缘，其在凹面的一部分上向内延伸，并适于与插头固定卡卡合，该插头固定卡从插头臂延伸，该插头臂可与插座耦合。这样的装配允许配电单元被置于设备架中且与输入电力源耦合，且设备以灵活和方便的方式位于架中。设备架的间隙和尺寸可被修改以在设施中提供的增加的空间使用、效率、和/或密度。 [0009] 在某些方面，配电单元内的一个或多个插座组可包括多个插座，其与软电线耦合并从该配电单元的正面延伸。与每一个插座耦合的软电线可相对于配电单元的正面贯穿凹面。该软电线可在配电单元壳体的内部部分中与电力源耦合。配电单元壳体的内部部分可包括来接收软电线的一部分的空间，从而提供使关联的插座从配电单元壳体的正面延伸开以及使插座朝向配电单元壳体的正面缩回的能力。这样的装配允许配电单元被置于设备架中且与输入电力源耦合，且设备以灵活和方便的方式位于架中。软电线从配电单元延伸提供了将插座沿着配电单元的长度均匀间隔的能力，这在所有来自计算设备的互联线可以是相等长度中是可期望的。设备架的间隙和尺寸可被修改以在设施中提供增加的空间使用、效率、和/或密度。 [0010] 在进一步的方面，配电单元中的一个或多个插座组可包括相对于配电单元壳体旋转地耦合的多个插座。该插座组可包括插座轴壳体，其接收与每一个插座耦合的电线，并提供该插座相对于配电单元壳体的旋转。插座外壳壳体与插座轴壳体耦合并使得相应的插座组与配电单元壳体耦合。与每一个插座关联的电线可在配电单元壳体的内部部分中与电力源耦合。除了提供使插座相对于插座外壳壳体旋转的能力之外，配电单元壳体的内部部分可包括接收软电线的一部分的空间，从而提供使关联的插座远离配电单元外壳壳体延伸以及使插座朝向插座外壳壳体缩回的能力。这样的装配允许配电单元被置于设备架中且与输入电力源耦合，且设备以灵活和方便的方式位于架中。这种装配适合于紧凑的设计，也即是模块化结构，从而允许实现快速和高度可变的结构。设备架的间隙和尺寸可被修改以在设施中提供增加的空间使用、效率、和/或密度。 [0011] 根据技术公开，前述内容已相当广泛地概述了实施例的特征和技术优势，以便下面的详细描述可以更好地被理解。更多的特征和优点将在下文中描述。所公开的概念和特定实施例可以很容易地被用作修改或设计其它结构的基础，以实施本公开的相同目的。此类等同的构造不脱离所附权利要求的精神和范围。被认为是这里公开的概念的特征，无论是作为其组织还是操作方法，连同相关联的优点，当考虑到结合以下附图，其将更好地从以下说明被理解。每个附图被提供仅用于展示和描述的目的，而不是对权利要求的限制作定义。 附图说明[0012] 对本发明的性质和优点的进一步理解可通过参考以下附图来实现。 [0013] 在所附的附图中，相似的部件或特征可以具有相同的参考标签。 [0014] 图1是根据各种实施例的配电单元的展示； [0015] 图2展示了一些实施例的插座组； [0016] 图3展示了根据一些实施例的锁定插头； [0017] 图4展示了根据一些实施例插座组和与该插座组耦合的关联锁定插头； [0018] 图5展示了另一实施例的插座组； [0019] 图6展示了根据各实施例的带有可缩回插座组件的插座组； [0020] 图7展示了根据各实施例的带有可旋转插座的配电单元； [0021] 图8展示了图7中描述的配电单元的一部分；以及 [0022] 图9展示了根据各实施例的带有可旋转插座的插座装配。 具体实施方式[0023] 此说明提供了一些例子，但是其并不意在限制本发明的范围、应用或者配置。相反，接下来的描述将给本领域技术人员提供用于实现本发明的实施例的可授权的说明。在元件的功能和布置中可做出各种改变。 [0024] 因此，各种实施例可适当地省略、替代或增加各种程序或组件。例如，关于一些特定实施例所描述的方面和元件可以结合在各种其它实施例中。还应该理解的是，下面的系统、设备和部件可以单独或共同地作为较大系统的部件，其中，其他程序可以优先于或以其他方式修改其应用。 [0025] 以下的专利和专利申请通过全文引用被合并于此：2006年5月9号公布的名为“Vertical-Mount Electrical Power Distribution Plugstrip”的第7,043,543号美国专利；2011年8月2日公布的名为“″Power Distribution Unit And Methods Of Making And Use Including Modular Construction And Assemblies”的第7,990,689号美国专利；2013年7月23日公布的名为“Power Distribution，Management，and Monitoring Systems”的第8,494,661号美国专利；2012年11月27日公布的名为“Monitoring Power-Related Parameters in a Power Distribution Unit”的第8,321,163号美国专利；以及2013年11月19日发表的名为“Method and Apparatus for Multiple Input Power Distribution to Adjacent Outputs”的第8,587,950，号美国专利。 [0026] 提供了装置和设备，从而实现将电力有效地和灵活地分配至设备中，如，位于电气设备架内的设备。传统上，具有插座的配电单元包括围绕插座核的外护套。该公开的方面提供在配电单元中的插座，其移除了这样的外护套。通过移除该外护套，如通常包括C13或C19插座，电源插座的核心元件保留下来并实现了减小了的插座间隔，因此允许插座密度的最大化。根据各种实施例，这种核心插座可以安装在印刷电路板、金属板上，成型为多插座(联动)模块，或安装在柔性电线的端部，给配电单元的配置和制造提供灵活性。 [0027] 图1是一种实施例的配电单元100的展示，其包括了本公开的各种特征。该配电单元100包括配电单元壳体105和穿透该壳体105并可连接到外部电力源的电力输入端110。虽然不是为了限制，本实施例的电源输入是旋转输入电线装配，正如2012年7月26号提交的共同待决的序列号第61/675,921，号专利申请中所描述的，其通过全文引用被合并于此。 根据此实施例的该配电单元100包括可垂直安装在设备架中的壳体105，尽管可以理解的是，其他形式的因素可被使用，如可水平安装的壳体。多个插座组115位于壳体105内并且可以经过壳体105的正面中的的孔被接触。该插座组115将在下面更加详细地描述。图1的配电单元100包括几个断路器120，其给一个或多个关联的插座组115提供过流保护。该配电单元100还包括通信模块125，其能够与本地计算机、本地计算机网络、和/或远程计算机网络的一个或多个耦合。显示部分130可被用来提供与配电单元100的当前运行参数有关的信息的本地显示，如通过输入端和/或一个或多个插座所提供的电流量。 [0028] 参见图2，讨论了一种实施例的插座组115。该插座组115能够通过配电单元壳体105的正面200上的孔接触。插座组115包括位于壳体105的内部部分中的凹面205，并有几个耦合至其的电源插座。在此实施例中，插座组115配有两个C19型连接器210和八个C13型连接器215。该多个插座210和215仅包括插座核，没有相关联的外护套。根据一些实施例，该插座组115可以是智能电力模块的一部分，其向可被安装进设备架的资产提供电力。这样的设备架是公知的，并且常常包括用来操作数据中心的一些单项资产。众所周知，许多设备架可被包括在数据中心中，并且在各种实施例中，每个设备架的每个资产的电力使用可通过一个或多个关联的智能电力模块被监视。在一些实施例中，该凹面205包括电源插座被安装至其上的印刷电路板的表面。在一些实施例中，该凹面205可形成一个用于安装插座的托盘，其密封该壳体105的内部部分以提供一个基本上气密的内部部分。例如，该电源插座可被安装到印刷电路板上，其被用来在壳体105的外部和壳体105的内部的元件之间形成密封。这样密封可以通过，如，印刷电路板和壳体105的侧面145的内表面之间的摩擦配合、密封剂、和/或提供壳体和印刷电路板之间的密封的垫圈来得以提供。例如，该壳体105的内部部分可包括测量和分配元件，并可以主动冷却。 [0029] 应该理解的是，本实施例以及本文描述的其他具有著名的IEC型插座的实施例，仅是示例性的，且任何各种其它类型的插座可被替代使用。如，该“插座”可以是NEMA型插座(如，NEMA 5-15R、NEMA 6-20R、NEMA 6-30R或NEMA 6-50R)或任何各种IEC型(如，IEC C13或IEC C19)。还应当理解的是，在某一特定电源插座组或这里描述的其他模块插座中的所有“插座”不需要是一致的或者沿着配电单元均匀地布置。还应当理解的是，该“插座”并非限于三脚插座；可选地，该插座的一个或多个可在配套的阳连接器中配置为两脚或者多于三脚的插座。还应当理解的是，该“插座”并不限于拥有阴脚插座。在任何“插座”中，该“脚插座”的一个或多个根据条件或需求指示，可为阳连接元件，而不是阴连接元件。一般地，如这里所使用，阴“脚插座”和阳“脚插座”被称为“电源连接元件”。应当理解的是，尽管此实施例的插座组115包括10个插座，但这只是一个例子，插座组可以包括不同数量的插座。 [0030] 该电源插座210和215可通过各种相对的或绝对的距离从凹面205延伸。例如，插座210和215的外向或远端面225可被制作为从凹孔205延伸或终止0.5英寸、1英寸、1.5英寸或者另一预定绝对距离。作为另一个例子，插座210和215的外向或远端面225可被制作为，相对于配电电源壳体105的正面200的平面，从凹孔205延伸或终止一预定的相对距离。根据各种实施例，插座的远端面225的延伸或终止的相对距离包括：靠近和在正面 200的平面以下、靠近和在正面200的平面以上、与正面200的平面一致、远低于正面200的平面以下以及远高于正面200的平面以上。 [0031] 具体参考图1，如本领域技术人员所知，用于插座模块的配电单元壳体105可以是任何用于此种设备的合适壳体，也可在配电单元内和其他模块装配。此壳体一般包括前面部分135和后面部分140。该前面部分135大致是平面的，且后面部分140也是平面的并与前面部分135平行。壳体105还包括纵向延伸的侧面部分145和横向末端部分150。前面部分135、后面部分140、侧面部分145和末端部分150在大致矩形或盒形结构中通常互相正交。该壳体105可由任何合适的、通常刚性的材料制成，包括如硬质聚合物(“塑料”)材料。至少在某些特定的实施例中，前面部分和后面部分是由电绝缘材料制成，而在其它实施例中，导电材料被用于安全接地连接。侧面部分和后面部分可以一体地成形，并可选地连同该前面部分或者后面部分。每一个插座210-215都通过任意数量的公知连接机制互联到电源，如铲、焊片、插头连接器、螺纹连接器或其它合适类型的连接器。此外，如果需要，在包括壳体的电源插座模块的实施例中，这些电连接器的一个或多个可以位于壳体内或壳体外。 [0032] 在一些实施例中，壳体105中的孔包括围绕在每一个孔的至少一部分的唇缘220。该唇缘220在凹面205的一部分之上延伸并可与插头固定卡啮合，该插头固定卡从插头的臂延伸，其可与插座耦合。以这样的方式，插头可与该配电单元100保持地啮合(或锁定)，并且可避免相关联的设备偶然断开。图3展示了可以用来将电源电线锁定到插座组115中的插头300。该插头300包括插头主体305和软电线310，其从插头主体305延伸。臂315从插头主体305的侧面延伸，并且每一个包括插头固定卡320，其在插头305插入插座组 115时将与唇缘220啮合。当需要拔出插头300时，使用者可以将臂315向插头主体305挤压并移除插头300。图4展示了插头300与插座215耦合的插座组115。在该实施例中，插头325配有类似的臂和固定卡，且与插座210耦合。在此特定实施例中，为了提供更清晰的说明，C13插座的电线没有被包括在此展示中，并部分地为了C19插座展示。 [0033] 如上所述，配电单元可拥有大量不同的布置和一些插座。图5展示了在插座组500内的插座的示范性替代布置。在此特定例子中，提供了8个C13插座505和4个C19插座510。这样的布置可以提供相比传统配电单元而言相对高密度的电源插座，从而在很多应用(例如，在相对较高数量的计算设备元件可以出现在设备架中的应用)中提供了增加的效率和空间使用。 [0034] 在一些实施例中，如图6中所展示的，插座组600可包括凹面605，一些电源插座610可从该凹面延伸，其与柔性绝缘电线615的长度耦合。在图6的实施例中，该插座610通过壳体105内的相关联的孔607延伸并可以提供连接，其能够相对于配电单元壳体105移动一定角度。因此，在给这样的配电单元的插座组600制作连接时，可以向使用者提供额外的柔性。软电线615贯穿凹面605并与壳体105的内部的电源耦合。在这样的实施例中，壳体105的内部部分可包括腔以用来接收软电线615的一部分，使得插座610能够延伸远离壳体105的正面，并朝向壳体105的正面可缩回。在一些实施例中，使用者可以简单地将电线推进壳体105中来缩回该电线，或者将电线从壳体105拉离来延伸该电线。通过简单地允许电线在腔内聚集或可以在该腔内提供用来接收电线的如线轴或圆筒的收缩/延伸机构，可在壳体105的腔内存储额外的电线。类似地如上所述，配电单元可拥有大量不同的布置和一些插座，且图6展示了在该插座组600内插座的大量不同的可用的布置的一种。 这样的布置可以提供相比传统配电单元而言相对高密度的电源插座，从而在很多应用(例如，在相对较高数量的计算设备元件可以出现在设备架中的应用)中提供了增加的效率和空间使用。在一些实施例中，包括如在本说明中所描述的插座核的配电单元可以在每一个插座需要的区域中提供显著减少，一些实施例在C13插座所需的区域中提供了大约40％的减少以及在C19插座所需的区域中提供了大约30％的减少。 [0035] 参考图7-9，其展示了根据不同的其他实施例的配电单元700。配电单元700包括配电单元壳体705和电源输入710，其贯穿壳体705并可连接到外部电源。如图1所展示的，尽管根据不同的实施例，可使用旋转的输入电线装配，然而此实施例的电源输入710是固定位置电源输入。根据此实施例，配电单元700包括可垂直地安装在设备架中的壳体705，尽管如此，应当理解的是，可以使用其他形式因素，如可水平安装地壳体。多个插座组 715与壳体705耦合并包括多个可旋转地插座735，其延伸远离壳体705。该插座组715在图8-9中被以更多的细节展示。图7的配电单元700包括几个断路器720，其给一个或多个相关联的插座组715提供过流保护。该配电单元700还包括通信模块725，其能够与本地计算机、本地计算机网络、和/或远程计算机网络的一个或多个耦合。显示部分730可被用来提供与配电单元700的当前运行参数有关的信息的本地显示，如通过输入端和/或插座的一个或多个所提供的电流量。 [0036] 参考图8-9，一实施例的插座组715被更详细地讨论。在此实施例中，插座组715包括几个能够旋转的插座735，其与插座外壳壳体740和在插座外壳壳体740中的插座轴壳体745耦合。插座轴壳体745接收和每一个插座735耦合的电线，并提供该插座735围绕配电单元壳体705的纵向轴线750的旋转或者相对于配电单元壳体705的纵向轴线750的旋转。每一个插座735被固定至插座轴壳体745，其可相对于插座外壳壳体740旋转。在一些实施例中，插座轴壳体745包括用来从每一个插座735接收电线的一部分的腔，提供插座735相对于插座轴壳体745延伸或者缩回的能力。电线从插座轴壳体的退出点可被定向以使得其限制、减少或者最小化在插座轴壳体745内的导体的运动以及导体和壳体705内电源连接之间的关联连接。此外，该插座轴壳体745给电线提供应变消除。在一些实施例中，可旋转插座735中的每一个与配电单元壳体705以类似于2012年7月26号提交的名为“Multi-Position Input Cord Assembly for a Power Distribution Unit”的共同待审的第61/675,921，号美国专利申请中所描述的可旋转组件的方式进行耦合，该申请通过全文引用被合并于此。 [0037] 在图7-9的实施例中，插座735被展示为IEC型插座，尽管很容易理解任何各种其他类型的插座可被替代使用。如，该“插座”可以是NEMA型插座(如，NEMA 5-15R、NEMA6-20R、NEMA 6-30R或NEMA 6-50R)或任何各种IEC型(如，IEC C13或IEC C19)。还应当理解的是，在某一特定电源插座组115或这里描述的其他模块插座中的所有“插座”不需要是一致的或者沿着配电单元均匀地被布置的。 [0038] 本说明描述的实施例提供了相对于传统配电单元的一些优势，传统配电单元具有包括外护套的插座，该外护套围绕插座核。通过移除该外护套，如通常包括C13或C19插座，电源插座的核心元件保留下来并实现了减小了的插座间隔，因此允许插座密度的增加或最大化。根据各种实施例，这种核心插座可以安装在印刷电路板、金属板上，成型为多插座(联动)模块，给配电单元的配置和制造提供灵活性。此外，该核心插座可在任何方位以单行或双行安装，来进一步提高密度。进一步，此配电单元内增加的密度可以提供减少的配电单元体积，虽然也支持工业标准电源电线且为电源电线提供给可选锁定。在一些实施例中，该插座通过凹面或可旋转连接延伸远离配电单元壳体，额外的灵活性和通用性被提供给配电单元的使用者，因为，例如，该插座可以沿着配电单元的长度均匀地间隔，这在互联到设备架中的设备的电源电线可以是相等长度中是可期望的。 [0039] 根据各种实施例，如本说明中所描述的配单单元相对于传统的配电单元提供了一些优势。例如。高插座密度的配电单元每单位体积可包括尽可能多数量的插座，相当于给配电单元客户和使用者带来了最大化或增加了的价值。高密度插座配电单元可与工业标准电源电线一起工作，因此投入服务时不需要额外的费用。高密度插座配电单元可具有相比于传统插座配电单元更小的体积，因此能够被安装进更多种商业可用的设备架中。高密度插座配电单元允许气密外壳的结构，然后其可通过强空气或其他气流被主动冷却。高密度插座配电单元允许模块化、高度可变的装配方法，其在传统插座中不容易实现。应当注意的是，所列出的各种优点并不详尽或具有排他性，并且如本领域技术人员所将认识的，可以实现许多不同的优势和效率。 [0040] 应当注意的是，以上描述的系统和设备仅仅作为示例。应当强调的是，各种实施例可适当省略、替代或增加各种程序或组件。例如，应当理解的是，在替代实施例中，关于特定实施例所描述的特征可在各种其他的实施例中被结合。实施例的不同方面和元素可以类似的方式被结合。并且，应当强调的是，技术在发展，因此，很多元素在本质上为示例性的，而不应当被解释来限制本发明的范围。 [0041] 为提供对实施例的彻底理解，本发明给出了具体的细节。然而，应当为本领域普通技术人员所理解的是，在没有这些具体的细节时，实施例也能够被实施。例如，为了避免模糊实施例，公知的电路、结构和技术已被展示，而无需附加不必要的细节。 [0042] 已描述一些实施例后，将为本领域技术人员所认识的是，在不偏离本发明的精神实质下，可以使用各种修改、替代构造和等同物。例如，上述元素可以仅仅是更大系统的组件，其中其他的规则可以优先于或者以其他方式修改本发明的应用。并且，一些步骤可以在以上元素被考虑之前、之中或者之后进行。相应地，以上说明不应当被认为是对本发明的范围的限制。 |
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