CN101147300B - 具有变压器的插座 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于电子终端设备的电压转换的电源单元。本发明特别是涉及一种插座，用于与对应的标准插头联接并且用于将一个电终端设备联接到一个供电装置上。本发明还涉及用于插座的用于电压转换的装置。本发明的目的在于，相对于现有技术改善具有用于电压转换的装置的电源单元的使用。该目的通过根据权利要求1的插座、根据权利要求12的用于电压转换的装置和根据权利要求14的电终端设备得以实现。

Description

具有变压器的插座
技术领域
本发明涉及用于电子终端设备的电压变换的电源单元。本发明特别是涉及一种用于与对应的标准插头联接并用于将一个电终端设备连接到一个电压供给装置上的插座。本发明还涉及用于插座的电压变换的装置。
背景技术
较长时间以来已公开了所谓的电源单元(Netzteile)形式的变压器。这些变压器将初级电压(例如电源电压)转换成次级电压。这些电源单元以一种非常流行的形式被安装在一个单独的壳体中，并且通过一个电线与电网连接。另一个电线将电源单元和待供电的终端设备连接在一起。
以另一种非常流行的形式，例如公开文献EP 0 085 802A1所公开的，电源单元具有一个壳体，该壳体与电源插头的壳体固定连接。
DE 93 208 93U1公开了一种具有嵌入的电源的电源插头，一个所谓的插头电源单元。用于将初级电压转换成次级电压的电子电路单元与其它电子元件位于一个印刷电路板上。
DE42 27 629A1也公开了一种用于连接电终端设备的电源插头。为了将电压变换的损耗热量从插头壳体中导出，提出，利用用于冷却的多个插头脚。
在Wolski，Gerhard B.：Komplettes Netzteil in einem Chip.(一个芯片中的完整的电源单元)EN：DE/Der Elektromeister+deutsches Handwerk.(德国电子技师手册)1990，DE 22/90，S.1673，1674，1679中记载了一种完整的在一个唯一的芯片中实现的电源单元。
如下电源单元也是公知的，其中变压器被安装在待供电的设备外部的一个单独的壳体中。与电网的电联接以及待供电的终端设备的电联接通过分开的电线路进行。
电源单元也经常被实现为设备电子电路单元的部分。这些电源单元例如位于与终端设备的其余电子部件相同的印制电路板上。此外公开了专门适于应用在计算机中的电源单元。这些电源单元被安装在一个自己的壳体中，该壳体又被安装到待供电的终端设备的壳体中。这些电源单元没有被密封地封闭，而且此外具有人工对流，即具有一种排出热量的可能性，例如通过缝槽和一个自己的电通风装置来排出损耗热量。
因此，在使用单独的电源单元时，例如在插头电源单元的结构中，但也在电源单元处在终端设备的较大的壳体内部的单独的壳体中的情况下，要忍受对操作舒适性的显著限制和在安装时及这些电源单元与电网电接通时的高的耗费。在两侧具有电线连接的外部电源单元同样大大限制了使用舒适性。一个经常产生的问题在于，设置在电线的中间的电源单元的重量拖曳电线，以致或者到终端设备的插接连接松脱，或者甚至该终端设备可能被从一个支架上拉下来和损坏。
发明内容
本发明的目的在于，相对于现有技术改善具有用于电压转换的装置的电源单元的使用。
根据本发明的一个方面，提出一种插座，用于与对应的标准插头联接，并且用于将一个电终端设备联接到一个初级电压上，具有：一个插座壳体；设置在所述插座壳体中的、用于与所述标准插头的对应的电接触机构联接的第一电接触机构；集成在所述插座壳体中的、将一个初级电压转换成用于所述电终端设备的至少一个次级电压的用于电压转换的装置；设置在所述插座壳体上的、用于所述次级电压的电接通的第二电接触机构；其中，所述用于电压转换的装置被这样集成在所述插座壳体中，使得所述插座壳体的外部尺寸基本上由所述对应的标准插头的尺寸预先给定，其中所述插座壳体被密封地封闭。
根据本发明的另一方面，提出一种用于上述插座的用于电压转换的装置，其中所述用于电压转换的装置呈闭合的、一体的结构形式。
根据本发明的又一方面，提出一种电终端设备，其采用如上所述的插座。
为此，本发明的插座具有一个插座壳体，在该插座壳体中设有用于与标准插头的对应的电接触机构联接的第一电接触机构。此外，在该插座壳体中集成有用于将初级电压转换成至少一个用于该电终端设备的次级电压的装置，并且在该插座壳体上设有用于次级电压的电接通的第二电接触机构。在此，用于电压转换的装置这样地集成在插座壳体中，使得插座壳体的外部尺寸基本上由对应的标准插头的尺寸预先给定。
通过根据本发明将用于电压转换的装置集成到一个插座的插座壳体中产生很多优点。首先，通过本发明的插座防止了使用者可能用具有同样适配的、即对应的标准插头的另一电源单元来更换具有变压器的外部电源单元。所述的更换会导致终端设备的电规格无法由新的电源单元满足。结果是对终端设备有干扰及引起功能故障，而这些干扰和功能故障往往被使用者归因于相应的终端设备。但是如果将变压器集成在终端设备的插座中，则一个简单的通常的电线连接便足以将该终端设备连接到电源电压上。对于终端用户大多数情况下难以理解的电规格由此不再具有意义。这导致较小的容易出故障性。
相对于具有单独的设置在终端设备的壳体中的用于电压转换的电源单元的、通常的终端设备同样产生优点。在通常将前述的电源电压转换器安装到终端设备中时，整个终端设备必须满足一些确定的许可制度，并且因此接受可靠性检验。该过程非常耗费，此外要求在终端设备内部使用一些确定的、使整个产品变贵的材料，例如专用的印制电路板材料等。但如果根据本发明将用于电压转换的装置集成到插座中，则所述装置便不是终端设备的固定的组件，而是插座的组件。前述的许可制度和可靠性检验对于该终端设备来说就不再重要相关了。
优选地，插座具有一个同样集成到插座壳体中的用于中断初级电路的电源开关，其中插座壳体的外部尺寸基本由对应的标准插头的尺寸和电源开关预先给定。通过本发明的措施可以实现，除了前述优点之外，可以将终端设备置于真正的零消耗。这只有在初级电路被中断时才能实现。在断开次级电路时还有剩余电流消耗。因此会遇到寄生的或不希望的备用电流消耗的问题，该问题每年在预算中都引起庞大的开支。对于在终端设备外部设置在插头附近的通常的电源单元来说，开关的安装至少是令人不舒适的，或者甚至不可能。于是根据本发明，现在可以直接在设备上将初级电路中断，且尽管如此仍可获得优点，这些优点鉴于许可制度和可靠性检验只有那些具有外部电源单元的设备才具备。特别是由此也可以对抗将来的要求，如果有一天所有电设备都必须配设有一个初级电源开关。终端设备上的初级电源开关在使用插头电源单元时在一定程度上是不可能的。
优选的是，插座具有一个同样集成到插座壳体中的电子过滤器，其中插座壳体的外部尺寸基本上由对应的标准插头的尺寸和电子过滤器的占位需求预先给定。本发明的一个主要构思是，给插座中的相应的电子电路单元配备仅仅刚好这样多的空间，使得外部的结构形式与无电压转换的通常的标准型插座没有大的差异。
优选地，本发明的插座的壳体密封地封闭并且没有附加的对流。密封的封闭和附加对流的避免是将可靠性前提条件由终端设备转移到本发明的插座中并由此节省费用的另一前提条件。同样，由此可以便于插座的安装。优选地，插座在终端设备制造时与终端设备的壳体固定连接。
优选的是，在本发明的插座的壳体上设有用于将插座与终端设备的壳体联接的联接机构。由于该措施，本发明的插座与通常的无集成的用于电压转换的装置的插座在外表上几乎没有差别。因此通常的安装方法或安装措施可以如以前一样应用于本发明的插座。因此几乎不需要对终端设备的壳体进行适配或改变。
特别优选的是，本发明的插座壳体可以推入或者也可以插入到终端设备的壳体中。特别优选的是，从设备外侧进行插座的推入。为此可以相应地设计插座壳体，使得推入例如可以一直到达一个凸缘或类似物，插座在该凸缘上锁止。通过本发明的该方案可以考虑终端设备的一种特别简单的结构。该终端设备可以被这样构造，即无需满足相应的国家专门的对初级电压(例如电源电压)到次级电压的电压转换的要求。当终端设备的最终目标已知时才为该终端设备配设本发明的插座，该插座则恰好满足特定的技术要求。由此避免使用外部的插头电源单元，这带来了前述优点，同时不要求将电源单元固定地安装在终端设备中，而将电源单元固定地安装在终端设备中具有同样在前面所述的缺点。无论该终端设备是否最终配设本发明的插座，用于电压转换的装置当然也可以这样构型，使得所述装置可以自动地在不同的国家专有的或应用上特定的电压转换要求之间转换。
根据插座的另一优选的实施形式，在移入、插入或以其它方式安装时第二电接触机构直接与相应的对应的用于分接一个或多个次级电压的机构相配合。
在本发明插座的一种优选的结构中，用于电压转换的多个装置具有一种小型化的结构形式，其中同时限制输出功率。由此限制了损耗热量的排出。同时在如下情况下可以实现密封地集成到插座壳体中，在这些情况下无功率限制地可以要求终端设备的过高的输出功率。
根据另一优选的实施形式，将一过载保护装置集成到插座壳体中。优选地，为此使用一个熔断保险丝部件。在此要注意，为了更换熔断保险丝，设有用于够到熔断保险丝的接近可能性。插座壳体的该部分则可能不密封地封闭。尽管如此，插座的外部结构形式保持根据安装时的上述优点的设计。
特别优选的是，插座可与按照欧洲标准的标准电源插头的对应的电接触机构联接。进一步优选的是，插座可与按照美国标准的标准插头的对应的电接触机构联接。因此这些实施形式是特别有利的，因为根据这些标准的插头的待推入的壳体区段的外轮廓基本始终相同，并且只有大多数被构造为触针的接触件具有依照所述标准的不同的间距。这可以实现预报制造本发明的插座时的成本。
此外特别有利的是，用于本发明的插座的、用于电压转换的装置具有闭合的、一体的结构形式。这可以实现电源插头的简化的、成本更有利的且更可靠的装配。特别地，可以通过用于电压转换的多个装置的模块化的结构更有效地设计生产过程。
此外优选的是，用于电压转换的装置不仅具有紧凑的、闭合的、一体的结构形式，而且还具有对多个电触头的一种布置，该布置在多个结构相同的用于电压转换的装置被堆叠在插座的壳体中时可以实现结构相同的用于电压转换的装置的简单的、几乎是自动的电联接，特别是并联，从而可以通过多个用于电压转换的装置的电联接分级调节所要求的插座输出功率。通过这种方式可以简化生产过程，并且可以为不同的二次电流设置外部结构相同的插座。特别地，通过用于电压转换的装置的触头、即输入端及输出端的合适的位置使得易于提高输出功率，当它们例如全部设置在外部一体的变压器的分别相同的且易于接近的一侧上时。相对于通常的微电子电路，例如微芯片而言，根据本发明实现了如下优点，即设有专门用于确定的堆叠的触头。这用通常的集成的电路是无法实现的。
特别优选的是，根据一个或多个前述的优选实施形式，本发明的插座被置入在电终端设备中，例如用市电供电的电设备和电子设备，特别是具有小功率的这种电子设备，优选例如消遣电子设备或专业的音频和视频技术的设备。这里，小功率特别系指1000W或更小的、优选约在20W和200W之间的设备功率。
此外，根据本发明的插座对于终端设备的小于10W的损耗功率来说是特别优选的。
本发明基于如下构思，即提出一种给终端设备供电的全新的方案，所述终端设备要求使用用于电压转换的电源单元。在此，所需要的电子电路单元不仅构造得特别小，而且安装在终端设备的一个完全确定的部件中，即安装在插座中，由此产生预料不到的优点。为了实现本发明，对插座进行如下构造，使得用于电压转换的装置被集成到所述插座中，而无需外部尺寸相对于市场上常见的标准型的尺寸有显著变化。因此本发明的解决方案的一个方面在于，用于电压转换所必需的电子电路单元被集成到插座中，即为安装选择的合适的地点。此外，该电子电路单元被如此小型化，使得它可以被集成到设备插接插座中。如此准备的插座在初级侧(设备外侧)具有市场上常见的插接式连接装置。在次级侧(设备内侧)，本发明的插座具有第二电接触机构，终端设备在该第二电接触机构上可以分接所需要的次级电压。该第二电接触机构也可以是标准插接式连接器。由此产生预料不到的如下优点，即一方面可以省去外部的插头电源单元，尽管如此仍可例如根据不同国家的电源电压，使可靠性和许可前提条件并非引入到终端设备本身中，而是实现在插座中。该插座被简单地最后插入或移入到在满足相应的电规格方面已制造好的终端设备中。
附图说明
下面结合附图对本发明的两个实施例加以详细说明。图中示出：
图1为本发明的具有变压器的插座的第一优选实施形式的侧向剖视图；
图2为本发明的具有变压器和开关的插座的第二优选实施形式的侧向剖视图；
图3为本发明的用于电热器插头的插座的透视图；
图4为六个不同的、本发明的、用于致冷器具插头的插座的六个透视图；和
图5为三个不同的、本发明的、用于剃须刀插头的内装式微型插座的三个透视图。
具体实施方式
图1示出本发明插座的一个实施例。在该示意性的侧向剖视图中示出了本发明的插座1的主要部件。所述主要部件包括插座壳体3，用于电压变换的装置2集成到该插座壳体中。在该实施例中，用于与对应的标准插头的多个电接触机构触点接通的第一电接触机构6被插座壳体3包围。其中在插入方向11上设有一个插入口或一个插入室8，对应的标准插头可以移入到该插入口或插入室中。在该实施例中，用于连接终端设备内部的次级电压的第二电接触机构7从插座壳体3中伸出。但这些第二电接触机构也可以弯角、扁平地贴靠在插座壳体3上或者集成在该插座壳体中，只要它们还可以被触点接通。通常，用于电压转换的装置2安装在本发明插座1的一个背侧的盖板10中。但所述用于电压转换的装置也可以安装在这些第二电接触机构7之间或者安装在插座壳体3的另一区域中，只要那里还有足够的空间可供使用。为了装入到终端设备的壳体中，插座壳体具有联接机构9。通常，这些联接机构被构造成凸缘的形式，该凸缘允许移入到终端设备壳体的开口中只能到一定的程度。例如螺钉或铆钉可以穿过这些联接孔12，插座1利用这些螺钉或铆钉与终端设备的壳体固定连接。作为联接机构9、12，也可以考虑不同形式的锁止措施，例如由塑料构成的多个倒钩或类似物，在插入本发明的插座时这些倒钩卡入到终端设备的壳体中。也可以考虑替代地或附加地将插座与终端设备的壳体粘接在一起。
图2示出本发明插座1的另一优选的实施形式。该插座1与图1中插座1的区别在于，该插座附加地具有一个电源开关4。该电源开关4同样在很大程度上集成到插座壳体3中。在根据本发明装入到终端设备的壳体中时该电源开关位于设备外侧。这可以实现该终端设备完全与初级电压分离。由此避免了寄生损耗或其它不希望的损耗，这些损耗由于仅仅次级电路中断而引起。通过这种方式能够实现事实上的零消耗。附加地，根据图2所示实施例的本发明插座1具有一个集成的过载保护装置13。在此它例如是一个熔断保险丝部件。如果超过一定的次级功率，就会引起熔断保险丝的破坏。例如可以通过一个为此额外设置的留空一该留空如随后在图3至5的实施例中所示一来够到该熔断保险丝。根据该实施形式，用于电压转换的装置2或者同样安装在一个在后面设置的板10中，或者安装在插座壳体的提供足够空间的任何其它区域。前述内容相应地适于第一电接触机构6和第二电接触机构7的设置以及适于联接机构9、12。
特别有利的是，用于电压转换的装置2以紧凑的一体的结构形式来构造，如这里在图1和2中所示。这便于装配，并且可以根据需要将多个这样的一体的变压器2设置或堆叠在插座壳体3中，由此可以提高本发明的插座的输出功率。优选的是，用于电压转换的装置2尽可能紧凑地设置在插座壳体3的中央。
图3示出本发明的插座1的另一实施例。这里插座壳体3的外部结构被突出显示。所示的用于电热器插头的结构形式在外表上与通常的无集成的变压器的插座相比没有实际变化。这可以实现代替现有技术中市场上常见的无变压器的插座而使用本发明的具有变压器的插座。
图4示出用于致冷器具插头的插座1的其它实施例，该插座带有或不带有开关4、带有或不带有保险盒14、带有或不带有过滤器壳体15。在此也要注意，外部的结构与通常的插座相比不应有实质上的变化。特别地，本发明的插座1如此来构造，使得它与通常的插座是可兼容的。这自然特别适于与相应的标准插头的可联接性。由图4中所示的实施例可知，外部尺寸视插座1中是否设有过滤器壳体15或开关4或保险盒14而变化。相比之下，用于电压变换的装置2在插座1中的附加的安装却不会引起与通常的插座相比在外部尺寸方面的附加的明显差异。但本发明的优点由于用于电压变换的装置2被集成到插座中而相当显著，如已在开头部分所述。
图5示出本发明的插座1的实施例的另外三个透视图。这里也要注意，尽管在该结构形式中通常很小的外部尺寸，不考虑小的尺寸，通过用于电压变换的装置被集成到插座中不会产生与通常的结构的明显的差异，至少在本发明的插座和通常的插座存在安装兼容性方面而言。
在该发明中，电压变换部分被构造在设备中，即被构造在具体的电设备中，或者换句话说，电压变换部分在负载(因为每个器具也消耗能量，因此也被称为负载)中实现，而并非如在现有技术中公知的方案中那样例如在一个电源插头或一个墙上插座中实现。
本发明具有特殊的优点，即电设备通过国家通用的电源电压、通过国家通用的连接标准(例如欧洲标准插座)和通过标准电线被供给能量，但在负载中、即在电设备中，所提供的交流电压(交流电流)被转换成对于设备(对于负载)来说所需要的工作电压。因此在本发明中既不需要墙上插座的专门构型，也不需要电线或插头的专门构型。

Claims (13)

1.一种插座(1)，用于与对应的标准插头联接，并且用于将一个电终端设备联接到一个初级电压上，具有：
一个插座壳体(3)；
设置在所述插座壳体(3)中的、用于与所述标准插头的对应的电接触机构联接的第一电接触机构(6)；
集成在所述插座壳体(3)中的、将一个初级电压转换成用于所述电终端设备的至少一个次级电压的用于电压转换的装置(2)；
设置在所述插座壳体(3)上的、用于所述次级电压的电接通的第二电接触机构(7)；
其中，所述用于电压转换的装置(2)被这样集成在所述插座壳体(3)中，使得所述插座壳体(3)的外部尺寸基本上由所述对应的标准插头的尺寸预先给定，
其中所述插座壳体(3)被密封地封闭。
2.根据权利要求1的插座，其特征在于，一个同样被集成到所述插座壳体(3)中的、用于中断所述初级电路的电源开关(4)，其中所述插座壳体(3)的外部尺寸基本上由所述对应的标准插头的尺寸和所述电源开关(4)预先给定。
3.根据权利要求1的插座，其特征在于，在所述插座壳体(3)上设有用于所述插座(1)与一个终端设备的壳体联接的联接机构(9，12)。
4.根据权利要求1的插座，其特征在于，所述插座壳体(3)被这样构造，使得所述插座壳体(3)可从一个终端设备的设备外侧插入到该终端设备的壳体中。
5.根据权利要求1的插座，其特征在于，所述第二电接触机构(7)被这样地构造，使得所述第二电接触机构(7)在所述插座壳体(3)被插入到一个终端设备中时可与该终端设备的用于分接所述次级电压的对应电接触机构联接。
6.根据权利要求1的插座，其特征在于，所述用于电压转换的装置(2)在同时限制输出功率的情况下具有一个小型化的结构形式。
7.根据权利要求1的插座，其特征在于，一个同样被集成到所述插座壳体(3)中的过载保护装置(13)呈一个熔断保险丝部件的形式。
8.根据权利要求1的插座，其特征在于，所述第一电接触机构(6)被这样构造，使得所述插座(1)可与按照欧洲标准的标准插头的对应的电接触机构联接。
9.根据权利要求1的插座，其特征在于，所述第一电接触机构(6)被这样构造，使得所述插座(1)可与按照美国标准的标准插头的对应的电接触机构联接。
10.一种用于根据权利要求1的插座(1)的用于电压转换的装置(2)，其特征在于，所述用于电压转换的装置(2)呈闭合的、一体的结构形式。
11.根据权利要求10的用于电压转换的装置(2)，其特征在于，所述第一和第二电接触机构的一种布置，该布置在多个结构相同的用于电压转换的装置(2)被堆叠在所述插座壳体(3)中时可以实现所述结构相同的用于电压转换的装置的并联和/或串联的简单的电联接，使得电源插头(1)的所要求的输出功率可以通过多个用于电压转换的装置(2)的电联接借助电流或电压的提高来调节。
12.一种电终端设备，其特征在于，具有根据权利要求1的插座。
13.根据权利要求12的电终端设备，其特征在于，所述电终端设备具有小于10W的消耗功率。
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