CN107845862A - 一体式防水穿墙铜排 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种密封可靠、可承受较大扭力矩并且现场安装简单的一体式防水穿墙铜排，其连接灵活、通用、易于装配并且有利于箱体防水。根据本发明的一体式防水穿墙铜排，包括铜排主体和与所述铜排主体一体化的绝缘法兰，所述铜排主体用于实现机箱侧壁内外电气连接，所述绝缘法兰用于与机箱机壳实现绝缘，其中，所述绝缘法兰通过嵌件成型工艺与作为嵌件的所述铜排主体接合固化而一体成型。
Description
技术领域
本发明涉及应用于恶劣环境下的大功率组件的接线端子技术，尤其涉及一种密封可靠、可承受较大扭力矩并且现场安装简单的一体式防水穿墙铜排。
背景技术
铜排是在电源行业中常用的导电零件，其功能等同于电缆，可以用于输送电流和连接电气设备等，在实际应用中铜排主要用来实现大电流传输。在以往的应用中，如果需要穿过机箱壁来输送电流和连接电气设备一般都是用电缆来实现的。然而，随着模块功率等级的提高，在越来越多的场合下需要把铜排穿过机箱壁伸出到机箱外部，这种铜排称之为穿墙铜排。例如，变频器、电动汽车电机控制器等大型功率组件，长期处于恶劣工作环境中(例如在汽车现场，震动较大、粉尘较多、污染较大、甚至涉水)，需要独立接线机箱，在这种大功率组件电路中起输送电流和连接电气设备的作用的铜排，同样地需要穿墙。
在如上所述的恶劣工作环境下，用于大型功率组件的穿墙铜排必须设计防水结构以避免漏水并且具有足够的抗扭强度，在现有技术中一般是通过设置塑胶材料的弹性密封件来实现防水。如表示现有技术的图4所示，机箱A的外壳可区分为上半机壳A1和下半机壳A2，穿墙铜排C从机箱内部经由机壳开孔A3伸出到机箱外部，弹性密封件B被夹紧在机壳开孔A3的周边并且与穿墙铜排C装配在一起以实现防水。这种典型的机箱防水结构存在如下问题：1、机箱必须为两半式，并通过夹紧密封件来实现防水，因此机箱的设计比较复杂，并且铜排穿墙结构比较复杂难以做到通用；2、必须考虑好机壳开孔、弹性密封件以及铜排三者之间的配合公差，不然防水效果难以保证；3、弹性密封件在时间长久后容易因老化而导致密封效果难以保证；4、弹性密封件与铜排组装在一起，其结合强度较低，从而使得穿墙铜排整体上无法承受较大拉力或扭力矩。
因此，从成本效益、通用性、防水效果、抗扭强度、灵活性和装配性等方面的考虑，传统方式的做法并不利于大批量生产，也不符合新市场低成本的竞争的要求，从而人们迫切需要一种能够克服上述诸多问题的新款防水穿墙铜排。
发明内容
本发明就是针对以上问题而完成的，其目的在于提供一种一体式防水穿墙铜排，可有效解决现有技术存在的诸多问题，同时其连接灵活、通用、易于装配并且有利于箱体防水。
根据本发明的技术方案，提供一种一体式防水穿墙铜排，包括铜排主体和与所述铜排主体一体化的绝缘法兰，所述铜排主体用于实现机箱侧壁内外电气连接，所述绝缘法兰用于与机箱机壳实现绝缘，其中，所述绝缘法兰通过嵌件成型工艺与作为嵌件的所述铜排主体接合固化而一体成型。
根据上述技术方案，本发明的一体式防水穿墙铜排是采用嵌件成型工艺/一体注塑成型工艺(insert molding)，而不是传统的分体式穿墙铜排的组装方式，该工艺的好处在于：1、塑胶件与铜排紧密包裹在一起，可实现水密及气密；2、两者之间的结合力非常强大，可承受100kg以上的拉力，扭力；3、对于使用者来说非常简便，不需要再有组装工序；。
优选地，在上述技术方案中，所述绝缘法兰为树脂材料，在所述绝缘法兰的法兰安装面通过基体上注塑成型工艺形成环形密封橡胶层，以实现防水密封。
优选地，在上述技术方案中，所述绝缘法兰为树脂材料，通过在所述绝缘法兰的法兰安装面上附设密封橡胶垫片来实现防水密封。
优选地，在上述技术方案中，所述铜排主体为铜质或铝质材料，并且在所述铜排主体的两端设置有用于连接其他端子组件或电缆的安装孔。
优选地，在上述技术方案中，所述铜排主体位于机箱外部的一端设置有用于通过搭接螺钉固定外部接线端子的螺纹孔。
优选地，在上述技术方案中，所述绝缘法兰包括圆柱形的套筒以及位于所述套筒上中间位置的凸缘盘，并且在所述套筒上位于所述凸缘盘—侧设置有多个加强筋。
优选地，在上述技术方案中，所述套筒、所述凸缘盘和所述多个加强筋为由树脂材料一体成型的绝缘体。
优选地，在上述技术方案中，所述凸缘盘位于所述套筒的大致中间位置。
优选地，在上述技术方案中，在所述凸缘盘上开设有用于与机箱机壳连接的多个连接孔。
本发明所提供的一体式防水穿墙铜排较之传统穿墙铜排的防水结构，有如下优点：使用灵活，根据出线位置而定，可以平齐亦可以上下分开，可以集中亦可以分散，按需而定；安装简单，省去复杂装配过程；通用性好，可以作为一种标准件，在机器设计时供用户选用，同时易于批量生产，降低成本；防水防尘，箱体出线处与外部粉尘、水汽水珠隔绝，保证电气件的安全；外部线缆搭接简单，穿墙铜排位于机箱外部的一端设有螺纹孔可以直接通过搭接螺钉来固定外部接线端子。
综上所述，根据本发明的技术方案，由于新结构的铜排采用自带安装法兰的结构，因此安装法兰与铜排一体成型，可实现IP67级的防护；密封面为法兰安装平面，直接采用平垫密封，密封结构简单可靠；安装面开孔即可，不用考虑配合公差，结构设计简单；铜排可以承受大的扭力矩，密封不容易失效。
本发明的特征、技术效果和其他优点将通过下面结合附图的进一步说明而变得显而易见。
附图说明
现在将参考附图通过示例的方式来描述本发明，其中：
图1为根据本发明的优选实施例的一体式防水穿墙铜排的结构图。
图2为根据本发明的优选实施例的一体式防水穿墙铜排的使用状态结构图。
图3A为根据本发明的另一优选实施例的一体式防水穿墙铜排的立体结构图，图3B为图3A所示的一体式防水穿墙铜排的内部结构的剖视图。
图4为根据现有技术的穿墙铜排的使用状态图。
具体实施方式
如上所述，现有技术中的穿墙铜排的防水结构，不仅实现起来比较繁琐而且存在诸多不足，有鉴于此发明人借助于嵌件成型(insert molding)和基体上注塑成型(out-sert molding)工艺把密封防水功能一体地集成在传统的穿墙铜排上，创造性地形成了根据本发明的一体式防水穿墙铜排，从而让用户在应用中降低了难度，更加易于安装。嵌件成型是指在模具内装入预先准备的异材质嵌件后注入树脂，熔融的材料与嵌件接合固化，制成一体化产品的成型工艺。基体上注塑成型是指在基体材料的局部上注塑成型件嵌入的成型工艺。在本发明的实施例中，鉴于穿墙铜排的导电性要求，所述异材质嵌件优选为铜质或铝质的金属材料等导电体。同时，鉴于穿墙铜排与机壳之间的绝缘性要求，在本发明的实施例中所述基体材料优选为塑胶树脂等绝缘体。
嵌件成型和基体上注塑成型这两种成型工艺主要具有如下特点：树脂的易成型性、弯曲性与金属的刚性、強度及耐热性的相互组合补充可结实地制成复杂精巧的金属塑料一体化产品；特别是利用了树脂的绝缘性和金属的导电性的组合，制成的成型品能满足电气产品的基本机能；多个嵌件的事前成型组合，使得产品单元组合的后工程更合理化；嵌件品并不限于金属，也有布、纸、电线、塑料、玻璃、木材、线圏类、电气零件等多种；对于刚性成型品、橡胶密封垫板上的弯曲弹性成型品，通过基体上注塑成型制成一体化产品后，可省去排列密封圏或设置密封垫的复杂作业，使得后工序的自动化组合更容易；因为是熔融的材料与金属嵌件的接合，与压入成型法相比较，金属嵌件间隙可以设计得更狭窄，复合产品成型的可靠性更高；选择适当的树脂和成型条件，即便对于易変形破损的产品(如玻璃、线圈类、电气零件等)，通过树脂也可密封固定；选择适当的模具构造，嵌件品也可完全封入树脂内；嵌件成型后，经过去芯孔处理，也可制成帯有中空凹槽的产品；立式注塑机与机械手、嵌件品整列装置等的组合，嵌件成型工程大都可实现自动化生产。
下面，结合附图详细地说明本发明优选实施例的技术内容、构造特征以及所达到的技术目的和技术效果。
图1为根据本发明的优选实施例的一体式防水穿墙铜排1的外观结构图，通过上述嵌件成型和基体上注塑成型工艺所最终形成的一体式防水穿墙铜排1，从功能上可以分成用于实现机箱侧壁内外电气连接的穿墙式铜排主体10以及用于与机壳实现绝缘和密封的防水绝缘法兰20两部分。如图1所示，作为嵌件的铜排主体10包括在使用状态下分别位于机箱内外部的第一接线端11和第二接线端12，进一步在第一接线端11上开设有与内部接线端子或线缆相连接的第一安装孔110，并在第二接线端12上开设有与外部接线端子相连接的第二安装孔120。优选地，第二安装孔120是与搭接螺钉结合的螺纹孔，通过拧紧搭接螺钉可以简单地固定外部接线端子，所述铜排主体10优选地采用铜质或铝质材料。
通过嵌件成型工艺与作为嵌件的铜排主体10接合固化而形成的防水绝缘法兰20包括圆柱形的套筒21以及位于套筒21上中间位置的凸缘盘22，并且进一步在凸缘盘22上开设有用于与机壳连接的多个连接孔220，优选地在所述套筒21上位于凸缘盘22—侧设置有多个加强筋23，所述套筒21、凸缘盘22和多个加强筋23为由熔融的树脂材料一体成型的绝缘体。
需要特别指出的是，所述穿墙式铜排主体10和防水绝缘法兰20通过嵌件成型(insert molding)工艺而一体地成型，该工艺的好处在于：塑胶件的绝缘体与金属材料的铜排主体紧密包裹在一起，可靠地实现了水密及气密，可达到IP67级的防护等级；两者之间的结合力非常强大，可承受100kg以上的拉力/扭力；铜排自带安装法兰的结构对于使用者来说非常简便，不需要再有传统的组装工序；无需像现有技术那样特别设计铜排与密封件相配合的中间部分的形状。进而，优选地在防水绝缘法兰20的凸缘盘22未设置加强筋的树脂基体表面通过基体上注塑成型(out-sert molding)工艺形成环形密封橡胶层作为密封面。该工艺的好处在于：法兰安装面直接作为密封面，可以省去密封垫片，密封结构简单可靠；法兰安装面开孔即可，不用考虑配合公差，结构设计简单。此外，本领域技术人员不难理解，也可以在这里省略基体上注塑成型工艺，而采用传统的密封橡胶垫片来达到同样的效果，在此情况下，在法兰的套筒上安装密封橡胶垫片并且使之与凸缘盘的密封面相接触即可。
图2为根据本发明的优选实施例的一体式防水穿墙铜排的使用状态结构图，其中1为图1中所示的一体式防水穿墙铜排，2为外部接线端子，3为机箱，4为搭接螺钉。在使用时根据外部接线端子2的需要灵活地选用一体式防水穿墙铜排1的数目，一体式防水穿墙铜排1穿入机箱3内部只需在机箱3上的合适位置开孔即可。外部接线端子2通过搭接螺钉4经由位于机箱3外的穿墙式铜排主体10的接线端上的螺纹孔来进行固定，另外在图2中没有示出位于机箱3内的穿墙式铜排主体10的另一接线端。在使用状态下，为了与机箱3的机壳实现绝缘和密封，将一体式防水穿墙铜排1的防水绝缘法兰20用螺栓直接拧紧到机箱3即可，通过基体上注塑成型(out-sert molding)工艺形成在防水绝缘法兰20上的环形密封橡胶层受挤压变形与机箱3的箱体紧贴，从而实现防水密封。另外，在省略基体上注塑成型工艺而另行设置密封橡胶垫片的情况下，密封橡胶垫片同样地受挤压变形而与机箱3的箱体紧贴，起到防水作用。在完成安装和固定后，一体式防水穿墙铜排1的一端与内部接线端子或线缆搭接，另一端则供外部接线端子21使用，尤其是在穿墙式铜排主体10位于机箱3外的接线端上设有螺纹孔，直接由搭接螺钉24锁紧即可，装配非常简单。
图3A为根据本发明的另一优选实施例的一体式防水穿墙铜排1’的立体结构图，图3B为图3A所示的一体式防水穿墙铜排’的内部结构的剖视图。如图3A所示，一体式防水穿墙铜排1’的整体结构与图1中所示的一体式防水穿墙铜排1大致相同，从功能上可以同样地分成用于实现机箱侧壁内外电气连接的穿墙式铜排主体10’以及用于与机壳实现绝缘和密封的防水绝缘法兰20’两部分。不同之处在于：穿墙式铜排主体10’的接线端11’、12’的结构形状以及分别在其上所开设的安装孔的位置细节；还有防水绝缘法兰20’的套筒21’的形状以及在套筒21’上未设置多个加强筋。图3B以剖视图的方式更加清楚地显示了一体式防水穿墙铜排1’的上述不同之处。
同样地，图3A和图3B中所示的穿墙式铜排主体10’和防水绝缘法兰20’通过嵌件成型(insert molding)工艺而一体地成型。进而，优选地在防水绝缘法兰20’的凸缘盘22’的安装面的树脂基体表面通过基体上注塑成型(out-sert molding)工艺形成环形密封橡胶层作为密封面。关于上述工艺所带来的技术效果与图1的一体式防水穿墙铜排1完全相同，这里从略说明。如从图1和图3所示的结构可以看出那样，铜排主体和绝缘法兰的结构可以根据需要灵活地变更，只要在一体式防水穿墙铜排与机箱结合的实际使用中，满足工作环境的连接要求和强度要求即可。
虽然没有图示，在使用状态下为了与机箱的机壳实现绝缘和密封，将一体式防水穿墙铜排1’的防水绝缘法兰20’用螺栓直接拧紧到机箱即可，通过基体上注塑成型(out-sert molding)工艺形成在防水绝缘法兰20’上的环形密封橡胶层受挤压变形与机箱的箱体紧贴，从而实现防水密封。同样地，在省略基体上注塑成型工艺而另行设置密封橡胶垫片的情况下，密封橡胶垫片同样地受挤压变形而与机箱的箱体紧贴，起到防水作用。这种装配方式所带来的技术效果与图2完全相同，这里从略说明。
本发明提供的一体式防水穿墙铜排可取代传统的穿墙铜排的防水结构，而且以往的复杂的出线结构变得简单，端子相互独立，可以灵活使用，在有多个出线端时，端子可以并排、上下、左右等的方式合理安排空间结构；可以通用到各种机器出线端上，成为标准件。箱体在出线处的开口可以由密封胶垫或通过基体上注塑成型(out-sert molding)工艺形成在防水绝缘法兰上的环形密封橡胶层来进行密封隔离，可以有效地隔离防止粉尘、水汽、水珠等进入箱体内部。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。应当理解，以上的描述意图在于说明而非限制。例如，上述实施例(和/或其方面)可以彼此组合使用。此外，根据本发明的启示可以做出很多改型以适于具体的情形或材料而没有偏离本发明的范围。通过阅读上述描述，权利要求的范围和精神内的很多其它的实施例和改型对本领域技术人员是显而易见的。
Claims (10)
1.一种一体式防水穿墙铜排(1，1’)，包括铜排主体(10，10’)和与所述铜排主体(10，10’)一体化的绝缘法兰(20，20’)，所述铜排主体(10，10’)用于实现机箱侧壁内外电气连接，所述绝缘法兰(20，20’)用于与机箱机壳实现绝缘，其特征在于：所述绝缘法兰(20，20’)通过嵌件成型工艺与作为嵌件的所述铜排主体(10，10’)接合固化而一体成型。
2.根据权利要求1所述的一体式防水穿墙铜排，其特征在于，所述绝缘法兰(20，20’)为树脂材料，在所述绝缘法兰(20，20’)的法兰安装面通过基体上注塑成型工艺形成环形密封橡胶层，以实现防水密封。
3.根据权利要求1所述的一体式防水穿墙铜排，其特征在于，所述绝缘法兰(20，20’)为树脂材料，通过在所述绝缘法兰(20，20’)的法兰安装面上附设密封橡胶垫片来实现防水密封。
4.根据权利要求2或3所述的一体式防水穿墙铜排，其特征在于，所述铜排主体(10，10’)为铜质或铝质材料，并且在所述铜排主体(10，10’)的两端设置有用于连接其他端子组件或电缆的安装孔。
5.根据权利要求4所述的一体式防水穿墙铜排，其特征在于，所述铜排主体(10)位于机箱外部的一端设置有用于通过搭接螺钉固定外部接线端子的螺纹孔。
6.根据权利要求5所述的一体式防水穿墙铜排，其特征在于，所述绝缘法兰(20)包括圆柱形的套筒(21)以及位于所述套筒(21)上中间位置的凸缘盘(22)，并且在所述套筒(21)上位于所述凸缘盘(22)—侧设置有多个加强筋(23)。
7.根据权利要求6所述的一体式防水穿墙铜排，其特征在于，所述套筒(21)、所述凸缘盘(22)和所述多个加强筋(23)为由树脂材料一体成型的绝缘体。
8.根据权利要求7所述的一体式防水穿墙铜排，其特征在于，所述凸缘盘(22)位于所述套筒(21)的大致中间位置。
9.根据权利要求8所述的一体式防水穿墙铜排，其特征在于，在所述凸缘盘(22)上开设有用于与机箱机壳连接的多个连接孔(220)。
10.一种接线组件，包括导线和接线端子，其特征在于所述接线端子采用权利要求1至9中任意一项所述的一体式防水穿墙铜排。
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