CN104617447A - 耐高压电连接器插头、插座及制造方法与电连接器 - Google Patents

耐高压电连接器插头、插座及制造方法与电连接器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐高压电连接器插头、插座及制造方法与电连接器，电连接器主体为两芯结构，采用矩形外形，以实现与冲击片雷管扁平电缆的两极相连接。电连接器的锁紧装置采用插头螺钉与插座螺纹锁紧方式以减小体积；电连接器内部通过胶液灌封及特殊的灌封工艺提高耐压性能和整体结构强度；接触对为劈槽插孔结构，采用抗拉强度高的铍青铜或其他材料制成，以提高大电流脉冲反复冲击条件下的工作寿命。通过合理的电连接器设计和制造工艺，解决了小体积与10kV以上高耐压、大电流脉冲以及环境适应能力之间的矛盾，工作可靠性高，适用于特殊工况、高可靠性要求的武器系统。

Description

耐高压电连接器插头、插座及制造方法与电连接器
技术领域
本发明涉及火工品与电子元器件技术领域，具体涉及一种小体积、耐高电压和大电流脉冲的电连接器插头、插座及制造方法与电连接器。
背景技术
冲击片雷管是武器系统中的起爆元件，由于冲击片雷管需在数千伏高压及数千安培大电流脉冲的条件下起爆，对于连接冲击片雷管与安保装置的电连接器，必须满足高电压、大电流的电气连接要求。除此之外，电连接器还需适应各种复杂严苛的工作环境，以适应各种军事环境和军用场合。
目前冲击片雷管用电连接器的耐压指标一般不高于6kV，脉冲电流峰值不高于4kA，对于10kV以上耐压要求和更高脉冲电流指标的电连接器研究较少。由于武器系统总体布局的限制，电连接器必须具有较小的体积，使得电连接器的接触对之间、接触件与外壳之间爬电距离较短，造成耐压指标难以进一步提升，尤其在低气压的环境条件下，耐压性能将进一步降低。同时，大电流脉冲对电连接器的可靠连接影响很大，在大电流的反复冲击下接触对会由于发热量增大并不断聚集，最终导致失效。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种具有较强环境适应性的耐高压电连接器插头、插座及制造方法与电连接器。
考虑到现有技术的上述问题，根据本发明公开的一个方面，本发明采用以下技术方案：
一种耐高压电连接器插头，它包括插针、插头热缩套管、插头安装板、插头壳体、锁紧装置、插头封胶，所述插针固定在所述插头安装板上，所述插头安装板设置所述插头壳体内，所述插针根部与电缆焊盘焊接，所述插针外露于所述插头安装板的部分设置插头热缩套管，所述插头安装板与所述电缆之间灌插头封胶，所述锁紧装置与所述插头壳体连接。
为了更好地实现本发明，进一步的技术方案是：
根据本发明的一个实施方案，所述锁紧装置包括弹簧、螺钉和螺钉帽，所述螺钉一端与设置插头壳体上的通孔连接，所述弹簧设置所述螺钉上，所述螺钉另一端与所述螺钉帽连接。
根据本发明的另一个实施方案，所述锁紧装置还包括铆钉，所述铆钉贯穿所述螺钉另一端和所述螺钉帽。
根据本发明的另一个实施方案，所述插头安装板采用聚对苯二甲酸丁二醇酯材料。
根据本发明的另一个实施方案，所述插头封胶为EP01441-310双酚A-型环氧树脂为基的多组分胶或硅橡胶。
一种耐高压电连接器插头的制造方法，它包括：插针压入插头安装板，将插头热缩套管套入插针裸露部位、留出焊点并热缩，将插针与电缆两焊点实施焊接，焊点表面应圆滑，焊接好的组件装入插头壳体并安装到位，将配置好的封胶注入插头壳体中并静置2-4h，在此过程中需随时将胶面产生的气泡挑破，然后在30-40℃条件下固化20-30h。
一种与上述耐高压电连接器插头配合的耐高压电连接器插座，它包括插孔组件、插座壳体、插座安装板、插座热缩套管、导线和插座封胶，所述插座安装板位于所述插座壳体内，所述插孔组件设置所述插座安装板内，所述插孔组件与所述导线连接，并在该连接处设置插座热缩套管，所述插座安装板与插座壳体端口之间设置插座封胶。
根据本发明的另一个实施方案，所述插孔组件由插孔和套管组成，所述套管套在所述插孔上。
一种耐高压电连接器插座的制造方法，它包括在收口模具上进行插孔收口，对其进行以上自然时效处理后，将套管与插孔进行铆接固定，形成插孔组件；将导线根部的绝缘层剥离，将其插入插孔组件套筒进行压接，压接后使用插座热缩套管从导线尾部到插孔组件套筒处进行热缩；将装有导线的插孔组件压入插座安装板，然后装入插座壳体并安装到位，将配置好的插座封胶注入插座壳体中并静置，在以上过程中需随时将胶面产生的气泡挑破，然后固化。
本发明还可以是：
一种耐高压电连接器，上述的耐高压电连接器插头与耐高压电连接器插座。
与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：
本发明的一种耐高压电连接器插头、插座及制造方法与电连接器，通过采取合理的电连接器设计和制造工艺，解决了小体积与10kV以上高耐压、大电流脉冲以及环境适应能力之间的矛盾，工作可靠性高，适用于特殊工况、高可靠性要求的武器系统；其耐压10kV以上、可在数千安培脉冲电流条件下连续充放电1500次以上、具有较强环境适应性，体积小。
附图说明
为了更清楚的说明本申请文件实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术的描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是对本申请文件中一些实施例的参考，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图得到其它的附图。
图1a示出了根据本发明一个实施例的电连接器插头结构示意图。
图1b示出了图1a的侧面结构示意图。
图2a示出了根据本发明一个实施例的电连接器插座结构示意图。
图2b示出了图1b的侧面结构示意图。
图3示出了根据本发明一个实施例的插孔组件结构示意图。
其中，附图中的附图标记所对应的名称为：
101－电缆，102－螺钉帽，103－螺钉，104－铆钉，105－插头热缩套管，106－弹簧，107－插头壳体，108－插头安装板，109－插针，110－插头封胶，111－电连接器插头，112－锁紧装置，113－背面焊点，114－正面焊点，201－锁紧装置螺孔，202－插孔组件，203－插座壳体，204－插座安装板，205－插座安装孔，206－插座封胶，207－插座热缩套管，208－导线，209－电连接器插座，301－插孔，302－套管。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
图1a、图1b为本发明专利设计的一种小体积、高耐压的电连接器插头111的结构示意图。该电连接器插头111包括插针109、插头热缩套管105、插头安装板108、插头壳体107、弹簧106、铆钉104、螺钉103、螺钉帽102、插头封胶110，冲击片雷管的电缆101通过与插针109焊接实现与电连接器插头111的连接。插头安装板108材料为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等工程塑料，用于绝缘和固定插针109安装位置；插针109为铍青铜或锡青铜线材镀金，插针109根部与电缆101焊盘焊接，电缆101可以是扁平形，也可以是其它形状，两插针109的最小间距由极间耐压指标确定。为提高极间耐压，除焊点外裸露于插头安装板108之外的插针109用插头热缩套管105包裹；为减小体积，插头壳体107尺寸主要根据电缆101宽度确定，插头壳体107材料可根据需要确定，但需满足极壳耐压要求、锁紧装置112的强度要求和机械寿命要求；弹簧106、铆钉104、螺钉103、螺钉帽102组成锁紧装置112，锁紧装置112结构紧凑，从而进一步减小了体积；插头封胶110为EP01441-310双酚A-型环氧树脂为基的多组分胶或硅橡胶等，用于电连接器插头111密封、绝缘并提升结构强度。插头封胶110与插头壳体107口部界面不应安装盖板，以避免产生灌封气泡。
图1a、图1b中的锁紧装置112可由弹簧106、铆钉104、螺钉103、螺钉帽102组成。所述螺钉103一端与设置插头壳体107上的通孔连接，所述弹簧106设置所述螺钉103上，所述螺钉103另一端与所述螺钉帽102连接。所述锁紧装置112还包括铆钉104，所述铆钉104贯穿所述螺钉103另一端和所述螺钉帽102。螺钉103、螺钉帽102、铆钉104的材料与锁紧装置螺孔202材料匹配，以保证反复插拔后的机械寿命要求，一般选用1Cr18Ni9Ti等不锈钢材料。弹簧106的作用为保证电连接器在全寿命期间内各种环境条件下锁紧可靠，弹簧106材料为经表面电镀处理的T9A琴钢丝线，弹簧106绕制成型后需经回火处理，压动变形3mm、弹力为5N。锁紧装置112安装于插头壳体107两侧通孔内，锁紧装置112安装完毕后，螺钉103头部应伸出插头壳体107约0.5mm，用于螺钉103旋紧前与锁紧装置螺孔202的定位。双侧锁紧后，在电连接器宽度方向仅增加7mm，与电连接器通用的锁紧装置相比，该锁紧装置112具有体积小的突出特点，且反复上紧、旋松600次以上无失效。
图2a、图2b为本发明专利设计的一种小体积、高耐压的电连接器插座209的结构示意图。该电连接器插座209由插孔组件202、插座壳体203、插座安装板204、插座热缩套管207、导线208、插座封胶206组成，导线208通过与插孔组件202套筒压接实现与电连接器插座209的连接，插座安装孔205用于插座209与安保装置的连接。所述插座安装板204位于所述插座壳体203内，所述插孔组件202设置所述插座安装板204内，所述插孔组件202与所述导线208连接，并在该连接处设置插座热缩套管207，所述插座安装板204与插座壳体203端口之间设置插座封胶206。插座安装板204材料为聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等工程塑料，用于绝缘和固定插孔组件202的安装位置；插孔301为铍青铜线材镀金，套管302为1Cr18Ni9Ti等不锈钢材料；插座壳体203尺寸主要根据电连接器插头111尺寸确定，壳体材料可根据需要确定，但需满足极壳耐压要求、锁紧装置112的强度要求和机械寿命要求；导线208应在满足安装条件下选择线径较大的导线，不应低于0.35mm2，以避免在脉冲大电流的反复冲击下蓄积热量，形成温升。
图3为本发明专利设计的一种插孔组件202结构示意图，由插孔301和套管302组成。所述套管302套在所述插孔301上。插孔组件202装配前插孔301应进行收口处理并进行不少于48h的自然时效处理，以满足接触件分离力要求。抗数千安培大电流脉冲反复冲击是本发明的一个主要特点，插孔301套筒与导线208的压接部位是容易在大电流冲击下导致失效的薄弱环节，因此需特别注意插孔301套筒与导线208压接时，插孔301套筒内径与导线208截面积的关系、导线208压接长度以及压接后的压接抗张强度应满足相关标准要求。电连接器插头111的制造过程为：插针109压入插头安装板108，将热缩套管105套入插针109裸露部位(留出焊点)并热缩，将插针109与电缆101两焊点实施焊接，焊点表面应圆滑。焊接好的组件装入插头壳体107并安装到位，将配置好的插头封胶110注入插头壳体107中并静置3h，在此过程中需随时将胶面产生的气泡挑破，然后在35℃条件下固化24h。
锁紧装置112的装配过程为：将螺钉103穿过插头壳体107两侧的孔中，将弹簧106套在螺钉103上，再将螺钉帽102套在已装好弹簧106的螺钉103上，将铆钉104铆接在螺钉103和螺钉帽102上。
电连接器插座209的制造过程为：在收口模具上进行插孔301收口，对其进行48h以上自然时效处理后，将套管302与插孔301进行铆接固定，形成插孔组件202。将导线208根部的绝缘层剥离，将其插入插孔组件202套筒进行压接，压接后使用插座热缩套管207从导线208尾部约10mm到插孔组件202套筒约1mm处进行热缩。将装有导线208的插孔组件202压入插座安装板204，然后装入插座壳体203并安装到位，将配置好的插座封胶206注入插座壳体203中并静置3h，在此过程中需随时将胶面产生的气泡挑破，然后在35℃条件下固化24h。
综上所述，电连接器主体为两芯结构，采用矩形外形，但不局限于此，以实现与电缆的两极相连接。电连接器的锁紧装置采用插头螺钉与插座螺纹锁紧方式，具有体积小、锁紧可靠的特点，提高力学环境适应性。电连接器内部通过胶液灌封提高耐压性能和整体结构强度，为防止两极插针之间爬电，在灌封前两插针除焊点部位外均采用热缩套管包裹。接触对采用铍青铜劈槽插孔结构，提高大电流脉冲反复冲击条件下的工作寿命。工作时，电容器充电至数千伏高压后，通过向高压开关输入的触发信号，数千安培的脉冲电流通过电连接器及电缆，快速作用到冲击片雷管的金属爆炸箔上，实现冲击片雷管起爆。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (10)

1.一种耐高压电连接器插头，其特征在于它包括插针(109)、插头热缩套管(105)、插头安装板(108)、插头壳体(107)、锁紧装置(112)、插头封胶(110)，所述插针(109)固定在所述插头安装板(108)上，所述插头安装板(108)设置所述插头壳体(107)内，所述插针(109)根部与电缆(101)焊盘焊接，所述插针(109)外露于所述插头安装板(108)的部分上设置插头热缩套管(105)，所述插头安装板(108)与所述电缆(101)之间灌插头封胶(110)，所述锁紧装置(112)与所述插头壳体(107)连接。
2.根据权利要求1所述的耐高压电连接器插头，其特征在于所述锁紧装置(112)包括弹簧(106)、螺钉(103)和螺钉帽(102)，所述螺钉(103)一端与设置插头壳体(107)上的通孔连接，所述弹簧(106)设置所述螺钉(103)上，所述螺钉(103)另一端与所述螺钉帽(102)连接。
3.根据权利要求2所述的耐高压电连接器插头，其特征在于所述锁紧装置(112)还包括铆钉(104)，所述铆钉(104)贯穿所述螺钉(103)另一端和所述螺钉帽(102)。
4.根据权利要求1所述的耐高压电连接器插头，其特征在于所述插头安装板(108)采用聚对苯二甲酸丁二醇酯材料。
5.根据权利要求1所述的耐高压电连接器插头，其特征在于所述插头封胶(110)为EP01441-310双酚A-型环氧树脂为基的多组分胶或硅橡胶。
6.一种耐高压电连接器插头的制造方法，其特征在于它包括：插针(109)压入插头安装板(108)，将插头热缩套管(105)套入插针(109)裸露部位、留出焊点并热缩，将插针(109)与电缆(101)两焊点实施焊接，焊点表面应圆滑，焊接好的组件装入插头壳体(107)并安装到位，将配置好的插头封胶(110)注入插头壳体(107)中并静置，在此过程中需随时将胶面产生的气泡挑破，然后固化。
7.一种与权利要求1所述耐高压电连接器插头配合的耐高压电连接器插座，其特征在于它包括插孔组件(202)、插座壳体(203)、插座安装板(204)、插座热缩套管(207)、导线(208)和插座封胶(206)，所述插座安装板(204)位于所述插座壳体(203)内，所述插孔组件(202)设置所述插座安装板(204)内，所述插孔组件(202)与所述导线(208)连接，并在该连接处设置插座热缩套管(207)，所述插座安装板(204)与插座壳体(203)端口之间设置插座封胶(206)。
8.根据权利要求7所述的耐高压电连接器插座，其特征在于所述插孔组件(202)由插孔(301)和套管(302)组成，所述套管(302)套在所述插孔(301)上。
9.一种耐高压电连接器插座的制造方法，其特征在于它包括在收口模具上进行插孔(301)收口，对其进行自然时效处理后，将套管(302)与插孔(301)进行铆接固定，形成插孔组件(202)；将导线(208)根部的绝缘层剥离，将其插入插孔组件(202)进行压接，压接后使用插座热缩套管(207)从导线(208)尾部到插孔组件(202)处进行热缩；将装有导线(208)的插孔组件(202)压入插座安装板(204)，然后装入插座壳体(203)并安装到位，将配置好的插座封胶(206)注入插座壳体(203)中并静置，以上过程中需随时将胶面产生的气泡挑破。
10.一种耐高压电连接器，其特征在于它包括权利要求1-6所述的耐高压电连接器插头与权利要求7-9所述的耐高压电连接器插座。
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