CN104393494A - 一种可热插拔spd模组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可热插拔SPD模组，包括PCB板(127)，还包括底座模块和插拔模块；插拔模块插接在底座模块上；PCB板(127)安装在插拔模块内部。本发明更换SPD模组不用切断供电，不会影响供电对象的工作，实现SPD模组在PDU电源分配器电路中的热插拔功能。

Description

一种可热插拔SPD模组

技术领域

本发明属于机柜电源插座领域，尤其涉及一种可热插拔SPD模组。 

背景技术

PDU指的是电源分配单元.是英文"Power Distribution Unit"的首字母缩写，主要应用于机柜等对供电可靠性要求较高的场所.输出接口兼容性：可随需选择国标、欧标、英标、美标等世界多种制式标准的电源插座模块、导线或带插头导线等不同输出接口任意组合，满足多国客户的不同需求；可实现双电源输入；可采用产品端部输入、产品前面板输入、产品后部输入等不同输入进线位置；可选接线端子、16A国标插头、各种工业耦合器等多种输入接口。SPD模组可提供多重电路保护功能：雷击、电涌防护：最大耐冲击电流：5KA或更高；限制电压：≤1.3kV或更低，具备短路保护、保护失效指示功能，通过国家级权威测试中心专业检测，可用作设备端精细电涌防护；可提供带LED显示的电流、电压监测模组，实现电流、电压实时监测；防误操作：PDU主控开关带防误动保护罩，可防止误操作引起意外断电。 

现有技术中，PDU电路中的SPD模组是固定安装在外壳里接入电路中的，如果SPD模组在工作时损坏就必须切断整个PDU电路，对SPD模组进行更换或者更换整个PDU电路，严重的影响了供电对象的工作。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：SPD模组是固定在电路中，不能在不影响供电对象工作的前提下，对SPD模组进行更换和维护。 

本发明为实现上述目的，采用的技术方案为：提供了一种可热插拔SPD模组，包括PCB板(127)，其特征在于：还包括底座模块和插拔模块；插拔模块插接在底座模块上；PCB板(127)安装在插拔模块内部。 

底座模块包括A底座(121)、B底座(124)和SPD模组弹片(125)；A底座(121)和B底座(124)组合安装，SPD模组弹片(125)安装在A底座(121)和B底座(124)的内部。 

所述A底座(121)和B底座(124)均为“凵”形；A底座(121)和B底座(124)的下部分别设有安装SPD模组弹片(125)的空腔(1211和1242)。 

所述的A底座(121)的内部下表面设有三个插片通过槽(1212)，B底座(124)的内部下表面设有三个插片通过缺口(1241)，三个插片通过槽(1212)和三个插片通过缺口(1241)组合在一起形成三个底座插片通过孔。 

所述A底座(121)的左右立壁上设有卡扣(1213)，B底座(124)的左右立壁上设有与所述卡扣(1213)配合的卡槽(1243)。 

所述的SPD模组的插拔模块包括模块上盖(122)、模块下盖(123)和连接插片(126)；连接插片(126)上部与PCB板(127)连接，下部插入底座模块中；模块下盖(123)安装在模块上盖(122)的底部。 

模块下盖(123)设有与连接插片(126)位置相对应的模块下盖插片通过孔(1231)；模块下盖(123)左右边缘分别设有模块下盖卡扣(1232)；模块上盖(122)的左右立壁上设与模块下盖卡扣(1232)配合的有卡孔。 

模块上盖(122)的上表面还分别设有电源、接地和失效指示灯显示孔；模块上盖(122)的左右两面设有将插拔模块锁定在底座模块上的固定卡扣，所述固定卡扣两侧还设有使插拔模块插入底座模块时更加稳固的定位凸棱。 

本发明中更换SPD模组不用切断供电，不会影响供电对象的工作，实现SPD模组在PDU电源分配器电路中的热插拔功能。 

附图说明

图1为：PDU电源分配器爆炸图； 

图2为：GB-10A模组9爆炸图； 

图3为：导线和弹片装配图； 

图4为：GB-10A模组9装配图； 

图5为：外壳横截面视图； 

图6为：SPD模组A底座121结构图，包括(d)主视图，(e)俯视图，(c)左视图，(a)和(b)三围图； 

图7为：SPD模组B底座124结构图，包括(d)主视图，(e)俯视图，(c)左视图，(a)和(b)三围图； 

图8为：SPD模组模块下盖123结构图；包括(a)主视图，(b)A-A剖视图；(c)立体图； 

图9为：SPD模组12爆炸图； 

图10为：SPD模组12装配图，包括(b)主视图，(d)俯视图，(c)左视图，(a)右视图，(e)三围图； 

图11为：弹片“U”卡槽A主视图； 

图12为：弹片“U”卡槽A的C-C剖视图； 

图13为：弹片“U”卡槽A主视图； 

图14为：弹片“U”卡槽A一种实施例的立体图； 

图15为：弹片“U”卡槽A另一种实施例的立体图；包括(a)主视图，(b)三围图 

图16为：进线绝缘端板3立体图；包括(a)正面，(b)背面； 

图17为：进线绝缘端板3结构图；包括(b)仰视图，(a)俯视图，(d)C-C剖视图，(c)B-B剖视图； 

图18为：绝缘端板6结构图，包括(a)仰视图，(b)俯视图，(c)C-C剖视图，(d)B-B剖视图；(e)一个方向视图，(f)另一个方向视图； 

图19为：进线安装端板2结构图，包括(a)主视图，(b)俯视图，(c)左视图，(d)三围图； 

图20为：安装端板7结构图，包括(a)主视图，(b)俯视图，(c)左视图，(d)三围图； 

图21为：交流PDU电源分配器装配图； 

图22为：交流PDU电源分配器装配图右视图； 

图23为：交流PDU电源分配器装配图左视图； 

图24为温升饱和时温度记录仪截图I； 

图25为温升饱和时温度记录仪截图II。 

其中， 

防水接线头1 

开口安装端板2、端板部分21和安装板部分22，圆形进线口23，II型通孔24，螺钉安装孔25，安装槽26。 

开口绝缘端板3、正面31和背面32，端板安装通孔33，I型安装端板固定柱34A，II型阶梯状安装端板固定柱34B，卡销35，固定柱36，接地端子卡槽37。 

外壳4,外壳4:端板安装梁41和滑槽42、缺口43,槽44，固定安装卡槽45 

理线器5、 

绝缘端板6、 

安装端板7 

万用模组8、GB-10A模组9、IEC-C13-模组10、IEC-C19-模组11、上盖91、PE弹片92、N弹片93、L弹片94和下盖95，凸起卡销911，固定口912，环形配线孔913、L导线卡接孔914、PE导线卡接孔915和N导线卡接孔916，顶柱951，卡扣952，导线卡接孔调节块953 

SPD模组12、A底座121、上盖122、模块下盖123和，B底座124和SPD模组弹片125，连接插片126，PCB板127 

监控模组13 

零火双断开关14、 

断路器15、 

母线-PE 16、母线-L17和母线-N18 

“U”形卡槽A铜片卡槽(A00)；一级刃口(A01)；主体(A02)；一级导线卡口(A03)；刃锋(A04)；二级刃口(A05)；二级导线卡口(A06)；主体宽度(a)；一级导线卡口高度(b)；二级导线卡口宽度(c)；一级导线卡口宽度(d)；一级导线卡口宽度(e)；一级刃口宽度(f)；二级刃口宽度(g)；主体厚度(h)；二级刃口高度(i)；刃锋宽度(j)；一级刃口与一级导 线卡口轴线的夹角(k)；二级导线卡口高度(l)；二级刃口与二级导线卡口轴线的夹角(m)。 

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明及本发明所应用的贯通母线卡接式超大负载容量环形配线高可靠PDU作进一步的阐述。 

如图1、20至23所示，该贯通母线卡接式超大负载容量环形配线高可靠PDU，包括防水接线头1、进线安装端板2、进线绝缘端板3、外壳4、理线器5、绝缘端板6、安装端板7、万用模组8、GB-10A模组9、IEC-C13模组10、IEC-C19模组11、SPD模组12、监控模组13、零火双断开关14、断路器15、母线-PE 16、母线-L17和母线-N18。 

外壳 

如图5所示，所述的外壳4为“凵”形槽，包括端板安装梁41和轴向贯通外壳4的滑槽42；所述端板安装梁41分别设置在外壳4内壁的左右对称位置和外壳4下壁的中间位置，且端板安装梁41轴向贯通外壳4；万用插座模组8、GB-10A插座模组9、IEC-C13插座模组10、IEC-C19插座模组11、SPD模组12、监控模组13、双断开关14和断路器15分别通过滑槽42滑入外壳4的“凵”形槽内固定安装。 

图5、21至23所述的外壳4的左右内壁上端面，还包括轴向贯穿外壳4的缺口43，下端面左右边缘分别对称的设有轴向贯穿的槽44，理线器5通过缺口43和槽44分别固定在外壳4的左右外表面上，外壳4的两侧外表面的中线以下下位置分别设有固定安装卡槽45。 

所述端板安装梁41的两个轴向端面设有自攻螺钉安装孔，进线安装端板2和进线绝缘端板3通过自攻螺钉安装在端板安装梁41的轴向端面上的一端。 

插座模组 

如图1所示，母线-PE 16、母线-L17和母线-N18将万用插座模组8、GB-10A插座模组9、IEC-C13插座模组10、IEC-C19插座模组11、SPD模组12、监控模组13、零火双断开关14和断路器15联接起来。 

在此方案中所述的万用插座模组8、GB-10A插座模组9、IEC-C13插座模组10、IEC-C19插座模组11的结构基本是相同的，都包括相互扣合的上盖91和下盖95及其安装于上、下盖内的三片弹片。区别在上盖91的插孔开口，其内各弹片的安装结构，弹片与插头的插销接触的部位，以及下盖的相应结构会根据需要做局部调整。 

以GB-10A模组9为例，如图2、3和4所示，该GB-10A插座模组9包括上盖91、PE弹片92、N弹片93、L弹片94和下盖95；所述上盖91的边缘设有凸起卡销911，所述凸起卡销911与滑槽42相配合；GB-10A插座模组9还包括环形配线孔913、L导线卡接孔914、PE导线卡接孔915和N导线卡接孔916；PE弹片92、N弹片93、L弹片94插入上盖91的对应 位置；所述的PE弹片92、N弹片93、L弹片94分别通过各自的连接部与各自的“U”形卡槽A连接，所述母线-PE 16、母线-L17和母线-N18以直线的形式分别通过对应的PE导线卡接孔915、L导线卡接孔914和N导线卡接孔916，典型的“U”形卡槽A在GB-10A模组9的内部沿对角线排列，使各“U”卡槽的间距尽可能的大，以避免弹片因外力变形时相互接触而短路，以及遭遇瞬间高压时击穿空气产生电弧，并且还能够安全的准确的分别与对应的导线卡接孔对齐；下盖95还包括顶柱951和三个卡扣952，卡扣952与上盖的固定口912配合。当下盖95安装在上盖91后，所述顶柱951顶住PE弹片92、N弹片93、L弹片94的弹片的合适部位，该合适部位一般为连接部，使其安装的更加牢固；所述卡扣952成三角形排列；下盖95可根据负载电流大小要求可自由更换，不同的下盖95具的变化为导线卡接孔调节块953高低不同，导线卡接孔调节块953越高，导线卡接孔越小，导线数量越少和/或可负载的的电流也就越小；反之，亦然。两个环形配线孔913能分别布置母线-L17和母线-N18，实现环形配线。 

所述的母线-PE 16、母线-L17和母线-N18通过快速冲压卡接式连接联接到对应的”U”形卡槽A内，快速冲压卡接式连接是将母线-PE 16、母线-L17和母线-N18通过高压冲床以冲压的方式将线体快速卡入“U”形卡槽A中。 

所述的”U”形卡槽A可包括多个宽度的卡槽，一般的卡槽宽度可设为用于截面2.5mm²和截面4mm²的导线同时卡接。本方案的快速冲压卡接式连接低阻、可靠、持久、稳定，温升小，消除起火风险；带电导体全程被固定、电气接触点被封闭在绝缘外壳体内，消除短路、触点氧化等电气安全隐患；可实现内部环形配线，消除单点故障停电，减少多点故障停电范围；母线全程无断节点，连接牢固，节点干净。避免了采用锡焊或自攻螺丝连接时，因三明治效应、电应力和热应力效应导致温升存在起火风险的问题；提高了配电可靠性。 

弹片 

如图11至15所示，所述的PE弹片92、N弹片93、L弹片94， 

每个弹片都包括“U”卡槽A，其主体A02上至少具有一个一级导线卡口A03，为方便使用快速冲压卡接式连接，所述的一级导线卡口A03的开口处的两侧分别设置有一级刃口A01。所述一级导线卡口A03的上方还设置有二级导线卡口A06，在该二级导线卡口A06的开口处的两侧分别设置有二级刃口A05，二级导线卡口宽度c小于一级刃口的刃体宽度e。 

所述二级导线卡口A06的上方还设置有三级导线卡口，在该三级导线卡口的开口处的两侧分别设置有三级刃口，三级导线卡口宽度小于二级刃口的刃体宽度c。 

所述一级刃口A01为单斜面刃或双斜面刃，其刃锋宽度j为0.3mm，一级刃口宽度f为1mm，一级刃口与一级导线卡口轴线的夹角k为45°。 

一级导线卡口宽度e为1.7mm，一级导线卡口高度b为5mm；一级刃口A01和一级导线卡口A03配合用于卡接芯材横截面积为4mm²的电源导线。 

所述二级刃口A05为单斜面刃或双斜面刃，其刃锋宽度j为0.3mm，二级刃口宽度g为0.25mm；二级刃口高度i为1.4mm；二级刃口与二级导线卡口轴线的夹角m为45°。 

二级导线卡口宽度c为1.2mm，二级导线卡口高度l为3mm；二级刃口A05和二级导线卡口A06配合用于卡接芯材横截面积为2.5mm²的电源导线。 

主体厚度h为0.6mm。 

一级刃口的刃体宽度d至少为2.4mm。 

主体宽度a至少为7±0.05mm。 

一般弹片的“U”卡槽A设为一片，为一种实施例。如图15所示，还一种实施例是用于欧标插座模组，由于该模组可能承载较大的负载电流，如C19模组可负载20A电流，为了提高“U”卡槽A的有效电气接触面积，将两个“U”卡槽A按一定间隔距离重叠设置。 

绝缘端盖 

如图16、17和18所示，绝缘端盖包括进线绝缘端板3和绝缘端板6；所述进线绝缘端板3和绝缘端板6为四方形；进线绝缘端板3的中间设有安装防水接线头1的六边形开口；所述进线绝缘端板3包括正面31和背面32，正面31四个边设有凸起边缘与外壳端面配合，其中三个凸起边缘中间位置设有端板安装通孔33，另一个凸起边缘中间位子设有I型安装端板固定柱34A，安装端板固定柱34A与进线安装板2上的螺钉安装孔25相配合；所述的正面31的四个角处均设有四个II型安装端板固定柱34B，II型安装端板固定柱34B与进线安装端板2上的II型通孔24相互配合。所述背面32的上边两端设有卡销35，该卡销35与外壳4的滑槽42配合；背面32左右边缘的中线以下位置设有固定柱36，该固定柱36与外壳4的固定安装卡槽45内侧凸起部分配合。背面32底部中间设有接地端子卡槽37，用于固定PDU外壳接地端子。 

如图18所示，所述绝缘端板6与进线绝缘端板3的区别在于没有六边形开口，其余结构均相同或相似。 

安装板 

如图19、20所示，所述安装板包括，进线安装端板2和安装端板7；所述线进线安装板2包括端板部分21和安装板部分22，所述端板部分21和安装板部分22成90°的夹角；端板部分21成四方形，端板部分21的中间位置设有圆形进线口23；四个角处均设有四个II型通孔24，II型通孔24与进线绝缘端板3上的II型阶梯状安装端板固定柱34B相配合；端板部分21四边的中间位置均设有螺钉安装孔25；所述安装板部分22设有三个安装槽26。 

所述的安装端板7和进线安装端板2的区别在与没有圆形进线口23，其他部分的结构特征相同或相似。 

绝缘端板6和安装端板7通过自攻螺钉安装在端板安装梁41的轴向端面上的另一端，进线安装端板2和安装端板7可以根据需要以外壳轴向中心线为轴，任意旋转90°、180°、270°调整固定。 

SPD模组 

如图6至10所示，SPD模组包括底座模块和插拔模块；底座模块安装在外壳4内与PDU电路联接，插拔模块插接在底座模块上，通过底座模块与PDU电路联接。 

所述底座模块包括A底座121、B底座124和SPD模组弹片125；A底座121和B底座124均为“凵”形，A底座121和B底座124的下部分别设有安装SPD模组弹片125的空腔1211和1242，当A底座121和B底座124扣合在一起时可将SPD模组弹片125包裹在该两个空腔1211和1242内；A底座121的内部下表面设有三个插片通过槽1212，B底座124的内部下表面设有三个插片通过缺口1241，A底座121的插片通过槽1212与B底座124的插片通过缺口1241组合在一起形成底座插片通过孔；底座插片通过孔的位置与SPD模组弹片在空腔内的位置相对应；所述A底座121的左右立壁上设有卡扣1213，B底座124的左右立壁上设有与前述卡扣相对应的卡槽1243，使A底座121和B底座124相互安装更加牢固，使SPD模组弹片125包裹在空腔内更加稳固。 

所述插拔模块包括模块上盖122、模块下盖123和连接插片126；连接插片126上部与PCB板127连接；模块下盖123设有与连接插片126位置相对应的模块下盖插片通过孔1231；插拔模块插接在底座模块上时，连接插片126通过底座插片通过孔和模块下盖插片1231通过孔连接到SPD模组弹片125的对应位置；模块下盖123左右边缘分别设有模块下盖卡扣1232，模块下盖123扣合在模块上盖122的底部将PCB板127固定在模块上盖122的空腔内；所述模块上盖122的左右立壁上设有与模块下盖卡扣配合的卡孔，模块上盖122的上表面还分别设有电源、接地和失效指示灯显示孔；模块上盖122的左右两面设有将插拔模块锁定在底座模块上的固定卡扣，所述固定卡扣两侧还设有定位凸棱使插拔模块插入底座模块时更加稳固。通过偏置连接插片126，实现防呆功能。 

A底座121、B底座124和SPD模组弹片125组成底座模块整体，并安装在外壳4内联入PDU电路；所述模块上盖122、模块下盖123和连接插片126组成插拔模块整体，安装在底座模块上并联到PDU电路中；可根据需要更换插拔模块，同时不用切断供电，不会影响供电对象的工作，实现SPD模组在PDU电源分配器电路中的热插拔功能。 

温升实验 

根据《中华人民共和国通信行业标准YD/T2063-2009》规定：实验时间一小时，温升不的超过45K。本次实验为达到更有说服力的效果，所测得的数据是被测件达到温度饱和恒定时的数据，时长3小时左右。 

实验设备：无纸温升记录仪(厂家：杭州美控自动化技术有限公司，型号MIK5016A，编号210904011E36001)， 

实验条件：负载4组，每组电流16A、电阻15Ω、额定功率10KW、实验负载功率4KW，总负载64A，电源电压250V，PDU母线截面积9mm^2.，环形母线4+2.5mm²

实验对象：贯通母线卡接式超大负载容量环形配线高可靠PDU。 

实验方法：无纸温升记录仪通过感温线分别探测并记录插头、PDU外壳、输入电缆外皮、铜片(弹片)和环境的温度，直到每项温度达到饱和为止。 

记录表格如下： 

表1 

表1与图24对应。 

表2 

表2与图25对应。 

根据表1和2可以看出温升最高在20K左右，远远低于《中华人民共和国通信行业标准YD/T2063-2009》中要求的45K。 

有实验数据可得：本发明连接低阻、可靠、持久、稳定和温升小，消除起火风险。 

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。 

Claims (8)

1.一种可热插拔SPD模组，包括PCB板(127)，其特征在于：还包括底座模块和插拔模块；插拔模块插接在底座模块上；PCB板(127)安装在插拔模块内部。

2.根据权利要求1所述的可热插拔SPD模组，其特征在于：底座模块包括A底座(121)、B底座(124)和SPD模组弹片(125)；A底座(121)和B底座(124)组合安装，SPD模组弹片(125)安装在A底座(121)和B底座(124)的内部。

3.根据权利要求2所述的可热插拔SPD模组，其特征在于：所述A底座(121)和B底座(124)均为“凵”形；A底座(121)和B底座(124)的下部分别设有安装SPD模组弹片(125)的空腔(1211和1242)。

4.根据权利要求2所述的一种可热插拔SPD模组，其特征在于：所述的A底座(121)的内部下表面设有三个插片通过槽(1212)，B底座(124)的内部下表面设有三个插片通过缺口(1241)，三个插片通过槽(1212)和三个插片通过缺口(1241)组合在一起形成三个底座插片通过孔。

5.根据权利要求2所述的一种可热插拔SPD模组，其特征在于：所述A底座(121)的左右立壁上设有卡扣(1213)，B底座(124)的左右立壁上设有与所述卡扣(1213)配合的卡槽(1243)。

6.根据权利要求1所述的一种可热插拔SPD模组，其特征在于：所述的SPD模组的插拔模块包括模块上盖(122)、模块下盖(123)和连接插片(126)；连接插片(126)上部与PCB板(127)连接，下部插入底座模块中；模块下盖(123)安装在模块上盖(122)的底部。

7.根据权利要求6所述的一种可热插拔SPD模组，其特征在于：模块下盖(123)设有与连接插片(126)位置相对应的模块下盖插片通过孔(1231)；模块下盖(123)左右边缘分别设有模块下盖卡扣(1232)；模块上盖(122)的左右立壁上设与模块下盖卡扣(1232)配合的有卡孔。

8.根据权利要求6所述的一种可热插拔SPD模组，其特征在于：模块上盖(122)的上表面还分别设有电源、接地和失效指示灯显示孔；模块上盖(122)的左右两面设有将插拔模块锁定在底座模块上的固定卡扣，所述固定卡扣两侧还设有使插拔模块插入底座模块时更加稳固的定位凸棱。