一種2芯耐高壓電源連接器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

王成磊

摘要：本文介紹的2芯耐高壓產(chǎn)品為仿制國外ATI公司J220系列的產(chǎn)品研制，隨著應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，產(chǎn)品需滿足更高的耐高壓要求。本文通過對結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化改進(jìn)，設(shè)計(jì)一款2芯產(chǎn)品，提高產(chǎn)品的耐電壓性能要求。

關(guān)鍵詞：連接器;耐高壓;灌膠

1 引 言

電連接器作為一種重要的機(jī)電元件之一，廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，是電信號傳輸系統(tǒng)的“神經(jīng)樞紐”，在電路中起著電信號傳輸?shù)摹皹蛄骸弊饔谩１疚囊榻B的連接器是一種能夠提供270VDC、20A大功率傳輸?shù)漠a(chǎn)品，通過插頭與插座對接與分離實(shí)現(xiàn)電能的傳輸與斷開。接觸對設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品可靠接觸，基座設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品耐高壓性能，附件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品對接鎖緊功能。

2 產(chǎn)品概況

該電源電連接器連接器由插頭和插座兩部分組成，其中插頭主要由接觸件、基座、自由端鎖緊組件等組成，插座由接觸件、基座、固定端鎖緊附件等組成，其中各組成部分的功能如圖1所示：

3設(shè)計(jì)方案

3.1工作原理

該連接器由插頭和插座組成，插頭和插座對接時(shí)，通過旋擰插頭端的陽性鎖緊螺釘與插座端的陰性鎖緊螺釘產(chǎn)生嚙合并帶動(dòng)產(chǎn)品進(jìn)行插合，實(shí)現(xiàn)電氣連接功能。

3.2產(chǎn)品設(shè)計(jì)

本文介紹的2芯電源連接器為灌封式連接器，設(shè)計(jì)主要包括：接觸對設(shè)計(jì)、基座設(shè)計(jì)以及附件設(shè)計(jì)。對于能夠繼承的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)直接進(jìn)行引用，在此基礎(chǔ)上圍繞產(chǎn)品介質(zhì)耐壓性能的提高對結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。以下對各部分設(shè)計(jì)進(jìn)行分析：

3.2.1接觸對設(shè)計(jì)

接觸件是電連接器的核心部件，本文介紹的產(chǎn)品的接觸對設(shè)計(jì)為剛性插孔以及開槽式彈性插針接觸件進(jìn)行對接實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通。插孔及插針的結(jié)構(gòu)如圖2所示：插針頭部為周圈對稱的四開槽結(jié)構(gòu)，插針口部的直徑比插孔的內(nèi)徑稍大，在對接時(shí)，插針進(jìn)入插孔，插孔壓縮開槽插針，產(chǎn)生彈性變形，在插孔內(nèi)壁形成正壓力，實(shí)現(xiàn)可靠電接觸。接觸件采用灌膠的方式固定死，避免晃動(dòng)引起電氣間隙變化。

3.2.2附件設(shè)計(jì)

本文介紹連接器附件包括：安裝螺釘以及鎖緊螺釘，螺釘與基座通過過盈段壓配實(shí)現(xiàn)配合固定，如圖3所示。

3.2.3基座設(shè)計(jì)

基座的主要作用為固定接觸件及附件位置并保證接觸件之間的絕緣性能。在基座設(shè)計(jì)時(shí)，結(jié)合本產(chǎn)品的使用情況，以GB4943-1995《信息技術(shù)設(shè)備的安全》為標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)合適的電氣間隙及爬電距離。具體如下：

3.2.3.1電氣間隙

產(chǎn)品工作電壓為270V DC，產(chǎn)品直接與外部電網(wǎng)電源連接，因此所處的電路為一次電路，絕緣類型按最高等級：加強(qiáng)絕緣進(jìn)行設(shè)計(jì)。污染等級定為等級3：適用于設(shè)備內(nèi)局部環(huán)境受到導(dǎo)電污物污染的地方。通過上述信息，查GB4943表3可以得到產(chǎn)品的最小電氣間隙為4.0mm。

為保證足夠的電氣間隙，基座設(shè)計(jì)孔間距為8mm，如圖4所示，插頭最小電氣間隙為5mm，插座最小電氣間隙為6.02mm，滿足最小電氣間隙為4mm的要求。

3.2.3.2爬電距離

該連接器基座選用的基座材料為PPS A7-04（聚苯硫醚）材料，查材料手冊，可得PPS材料的抗電弧徑指數(shù)（CTI）為100。材料組別為Ⅲb，根據(jù)上述信息，查GB4943表6可以得出產(chǎn)品的最小爬電距離為5mm。

如圖5所示，為保證足夠的爬電距離，在基座尾端設(shè)計(jì)溝槽結(jié)構(gòu)。

3.2.4連接器尾端設(shè)計(jì)。

產(chǎn)品插頭和插座接觸件尾端均采用灌膠的方式進(jìn)行填充。選用室溫自然固化膠液，使用方便，能夠有效的阻止接觸件尾端空氣介質(zhì)的進(jìn)入。膠液介電常數(shù)大于空氣，能夠提高產(chǎn)品耐壓性能。

4 結(jié)束語

本文介紹的連接器主要是圍繞產(chǎn)品介質(zhì)耐電壓指標(biāo)的提高進(jìn)行的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，主要特點(diǎn)如下：

1、設(shè)計(jì)足夠接觸件中心距，保證足夠電氣間隙;

2、在基座尾端設(shè)計(jì)溝槽，保證足夠爬電距離;

3、接觸件采用灌膠方式進(jìn)行固定，即可固定接觸件位置，又能排出空氣介質(zhì);

參 考 文 獻(xiàn)：

[1] GB 4943-1995信息技術(shù)設(shè)備（包括電氣事務(wù)設(shè)備）的安全

[2]趙仕彬，連接器技術(shù)教程， 2012年