一種2芯耐高壓電源連接器結構設計

王成磊

摘要：本文介紹的2芯耐高壓產品為仿制國外ATI公司J220系列的產品研制，隨著應用范圍的不斷擴大，產品需滿足更高的耐高壓要求。本文通過對結構上的優(yōu)化改進，設計一款2芯產品，提高產品的耐電壓性能要求。

關鍵詞：連接器;耐高壓;灌膠

1 引 言

電連接器作為一種重要的機電元件之一，廣泛應用于各個領域，是電信號傳輸系統的“神經樞紐”，在電路中起著電信號傳輸的“橋梁”作用。本文要介紹的連接器是一種能夠提供270VDC、20A大功率傳輸的產品，通過插頭與插座對接與分離實現電能的傳輸與斷開。接觸對設計實現產品可靠接觸，基座設計實現產品耐高壓性能，附件設計實現產品對接鎖緊功能。

2 產品概況

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設計方案

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，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生嚙合并帶動產品進行插合，實現電氣連接功能。

3.2產品設計

本文介紹的2芯電源連接器為灌封式連接器，設計主要包括：接觸對設計、基座設計以及附件設計。對于能夠繼承的設計結構直接進行引用，在此基礎上圍繞產品介質耐壓性能的提高對結構進行優(yōu)化。以下對各部分設計進行分析：

3.2.1接觸對設計

接觸件是電連接器的核心部件，本文介紹的產品的接觸對設計為剛性插孔以及開槽式彈性插針接觸件進行對接實現導通。插孔及插針的結構如圖2所示：插針頭部為周圈對稱的四開槽結構，插針口部的直徑比插孔的內徑稍大，在對接時，插針進入插孔，插孔壓縮開槽插針，產生彈性變形，在插孔內壁形成正壓力，實現可靠電接觸。接觸件采用灌膠的方式固定死，避免晃動引起電氣間隙變化。

3.2.2附件設計

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現配合固定，如圖3所示。

3.2.3基座設計

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。在基座設計時，結合本產品的使用情況，以GB4943-1995《信息技術設備的安全》為標準，設計合適的電氣間隙及爬電距離。具體如下：

3.2.3.1電氣間隙

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

為保證足夠的電氣間隙，基座設計孔間距為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（CTI）為100。材料組別為Ⅲb，根據上述信息，查GB4943表6可以得出產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，在基座尾端設計溝槽結構。

3.2.4連接器尾端設計。

產品插頭和插座接觸件尾端均采用灌膠的方式進行填充。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的進入。膠液介電常數大于空氣，能夠提高產品耐壓性能。

4 結束語

本文介紹的連接器主要是圍繞產品介質耐電壓指標的提高進行的結構改進，主要特點如下：

1、設計足夠接觸件中心距，保證足夠電氣間隙;

2、在基座尾端設計溝槽，保證足夠爬電距離;

3、接觸件采用灌膠方式進行固定，即可固定接觸件位置，又能排出空氣介質;

參 考 文 獻：

[1] GB 4943-1995信息技術設備（包括電氣事務設備）的安全

[2]趙仕彬，連接器技術教程， 2012年