CN113054467A - 一种高可靠、超小型矩形插头电连接器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高可靠、超小型矩形插头电连接器，包括：端子、D型插口、金属法兰、灌封壳、绝缘隔离板和紧固件等，所述端子分为带喇叭口的劈槽收口空心结构的插针型端子或锥头圆棒结构的插孔型端子,均匀分布于所述金属法兰上的D型插口内并通过绝缘板固定，所述金属法兰和灌封壳有机结合,需要安装的导线与所述端子连接、被所述绝缘隔离板隔离并从所述灌封壳引出。本发明提供了一种新的微小型端子组合和新的超小型电连接器结构,能解决超小型电连接器工艺可控性差、插合易损等可靠性问题，还能实现电缆重1/2。

Description

一种高可靠、超小型矩形插头电连接器

技术领域

本发明涉及电连接器领域，具体为一种高可靠、超小型矩形插头电连接器。

背景技术

轻量化、小型化的技术发展强烈需要具有高度可靠性的超小型矩形电连接器的支持，而现有国产超小型矩形J63型电连接器(端子间距0.635mm)的研制尚不成熟。如，J63型电连接器虽体积足够小,仅为J30型电连接器(端子间距1.27mm)的1/10，但其物理外观借用进口MIL-C-32139标准，端子使用微型化“麻花针”插针(8线绞合、碰撞隆起、激光粘合头部形成)，导致J63存在以下三项技术缺陷而可靠性差：其一，“麻花针”插针采用多线绞合、碰撞隆起、激光粘合头部形成，受工艺制约，“麻花针”结构一致性差,插拔力离散性大，往往采取过大的插拔力设置弥补，连接性能差、插合金层易损；其二，使用小而不可卸的紧固件，易发生滑扣且修复困难；其三,因端子排列密集，导线安装困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高可靠、超小型矩形插头电连接器，以解决上述背景技术中提出的问题，并支持电缆减重50％，适用于各类恶劣环境。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种高可靠、超小型矩形插头电连接器，包括端子、紧固件、D型插口、金属法兰、灌封壳、绝缘隔离板；

所述金属法兰一侧设置有D型插口，且所述金属法兰设置有紧固件，所述紧固件位于所述D型插口的两侧，所述金属法兰另一侧设置有所述灌封壳，灌封壳内设置有绝缘隔离板，所述端子设置于所述D型插口内并穿过所述金属法兰固定于所述绝缘隔离板。

优选的，所述端子的排列间距为1.06±0.02mm。

优选的，所述端子可为弹性插孔型端子，所述弹性插孔型端子包括插孔型端子前段、插孔型端子中段和插孔型端子后段；

所述插孔型端子前段为口部大、底部小的喇叭形空心管状结构，且所述插孔型端子前段的直径大于插孔型端子中段，所述插孔型端子前段管壁上有多个劈槽,劈槽的槽口宽度由口部到底部线性增大；

所述插孔型端子中段为空心管状结构，管壁上有多个与所述插孔型端子前段贯通的劈槽；

所述插孔型端子后段为实心圆棒形结构，所述插孔型端子后段上有台阶，前小后大，且其末端可供导线连接。

优选的，所述端子可为棒形插针型端子，所述棒形插针型端子为锥头圆棒形结构，所述棒形插针型端子包括插针型端子前段和插针型端子后段，所述插针型端子前段为锥形结构、头部小底部大，所述插针型端子后段为圆棒形结构，所述插针型端子后段直径大于所述插针型端子前段，且所述插针型端子后段末端可供导线连接。

优选的，所述绝缘隔离板上设置有与端子排列间距相同的线槽，所述绝缘隔离板一端为平面结构与所述金属法兰连接，所述绝缘隔离板另一端为阶梯状结构，且与所述端子上的导线连接部分的分布状态相对应，所述端子的后段设置在所述绝缘隔离板上的线槽内。

优选的，所述灌封壳的内部可选择性安装端子桥联装置，所述端子桥联装置由导电材料制成，设置于相邻的端子的后段的导线连接位置并连接相邻的两所述端子。

优选的，所述金属法兰上设置有紧固件安装过孔，所述紧固件安装过孔位于所述D型插口两侧，呈对称分布，所述紧固件安装于所述紧固件安装过孔内。

所述D型插口为矩形、非对称结构。

优选的，所述紧固件可依据使用情况选择螺钉紧固件或螺母紧固件。

优选的，所述端子后段末端的导线连接部分与导线的连接方式可依据使用情况选择焊接或压接。

优选的，所述灌封壳为矩形空腔结构，所述灌封壳采用灌封方式进行填充，所述灌封壳内灌封形成的灌封体覆盖所述端子桥联装置、绝缘隔离板、端子的后段以及与端子的后段连接的部分导线。

附图说明

图1为本发明的主体结构前方视角示意图；

图2为本发明的主体结构后方视角示意图；

图3为本发明的弹性插孔型端子结构示意图；

图4为本发明的棒形插针型端子结构示意图；

图5为本发明的绝缘隔离板结构示意图；

图6为本发明的紧固件安装过孔位置示意图；

图7为本发明的桥接装置使用示意图；

图8为本发明的线材辅助紧固装置安装位置示意图；

图9为本发明的线材辅助紧固装置结构示意图；

图10为本发明的压紧盒下盖俯视示意图；

图11为本发明的导线限位件结构示意图。

图中：1、端子；2、紧固件；3、D型插口；4、金属法兰；5、灌封壳；6、绝缘隔离板；7、弹性插孔型端子；8、插孔型端子前段；9、插孔型端子中段；10、插孔型端子后段；11、棒形插针型端子；12、插针型端子前段；13、插针型端子后段；14、线槽；15、端子桥联装置；16、紧固件安装过孔；17、导线；18、限位凹槽；19、线材凹槽；20、导线紧固槽；21、紧固螺栓孔；22、第四紧固件；23、第三紧固件；24、第二紧固件；25、第一紧固件；26、第二导线限位件；27、压紧盒上盖；28、压紧盒下盖；29、第一滑槽；30、第二滑槽；31、第三滑槽；32、第一连接杆；33、第二连接杆；34、第三连接杆；35、第一滑块；36、第二滑块；37、第三滑块；38、第一转轴；39、第二转轴；40、第三转轴；41、第四转轴；42、第五转轴；43、第六转轴；44、第一导线限位件。

具体实施方式

在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案以及技术特征可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例1

请参阅图1-2，本发明提供的一种实施例：一种高可靠、超小型矩形插头电连接器，包括：端子1、紧固件2、D型插口3、金属法兰4、灌封壳5、绝缘隔离板6；

所述金属法兰4一侧设置有D型插口3，且所述金属法兰4设置有紧固件2，所述紧固件2位于所述D型插口3的两侧，所述金属法兰4另一侧设置有所述灌封壳5，灌封壳5内设置有绝缘隔离板6，所述端子1设置于所述D型插口3内并穿过所述金属法兰4固定于所述绝缘隔离板6。

优选的，所述端子1的排列间距为1.06±0.02mm。

优选的，所述灌封壳5为矩形空腔结构，所述灌封壳5采用灌封方式进行填充，所述灌封壳5内灌封形成的灌封体覆盖所述端子桥联装置15、绝缘隔离板6、端子1的后段以及与端子1的后段连接的部分导线17。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：本设计中，端子1排列间距采用1.06±0.02mm，使得电连接器的体积缩小到现有矩形电连接器J30端子间距1.27mm的1/8，实现了电连接器的超小型化，内置绝缘隔离板6使导线17安装变得方便易行，在灌封壳5内部可采用灌封方式进行固定，使灌封壳5内的部件得到有效保护。

实施例2

参阅图1-4，在上述实施例1的基础上，所述端子1可为弹性插孔型端子7，所述弹性插孔型端子7包括插孔型端子前段8、插孔型端子中段9和插孔型端子后段10；

所述插孔型端子前段8为口部大、底部小的喇叭形空心管状结构，且所述插孔型端子前段8的直径大于插孔型端子中段9，所述插孔型端子前段8管壁上有多个劈槽,劈槽的槽口宽度由口部到底部线性增大；

所述插孔型端子中段9为空心管状结构，管壁上有多个与所述插孔型端子前段8贯通的劈槽；

所述插孔型端子后段10为实心圆棒形结构，所述插孔型端子后段10上有台阶，前小后大，且其末端可供导线连接。

优选的，所述端子1可为棒形插针型端子11，所述棒形插针型端子11为锥头圆棒形结构，所述棒形插针型端子11包括插针型端子前段12和插针型端子后段13，所述插针型端子前段12为锥形结构、头部小底部大，所述插针型端子后段13为圆棒形结构，所述插针型端子后段13直径大于所述插针型端子前段12，且所述插针型端子后段13末端可供导线连接。

优选的，所述端子1后段末端的导线连接部分与导线17的连接方式可依据使用情况选择焊接或压接。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：劈槽收口型结构的弹性插孔型端子7与棒形插针型端子11的组合应用，改现有麻花针的点状接触为端子1配合的环带状接触，可有效避免端子1配合与分离时对镀层的破坏，而端子1配合与分离时对镀层的破坏已成为装备系统的隐性故障源之一，存在因久而锈蚀导致端子1连接失效进而导致系统崩溃的风险，劈槽收口型结构的弹性插孔型端子7和棒形插针型端子11的微小型化，为电连接器的小型化创造了条件，同时，弹性插孔型端子7采用劈槽收口结构较之于现有的麻花针加工精度大大提高，从而显著改善插拔力的一致性和电镀质量，弹性插孔型端子7采用外喇叭口部结构，可为端子位置度公差提高设计冗余，有效防止端子配合时对弹性插孔型端子可能造成的物理破坏，本设计使用劈槽收口型结构的弹性插孔型端子7与棒形插针型端子11的组合，代替现有“麻花针”插针采用多线绞合、碰撞隆起、激光粘合头部的设计，改变因采取过大的插拔力设置弥补“麻花针”受工艺制约而导致的结构一致性差、插拔力离散性大、连接性能差、插合金层易损的问题。

实施例3

参阅图5、7，在上述实施例2的基础上，所述绝缘隔离板6上设置有与端子1排列间距相同的线槽14，所述绝缘隔离板6一端为平面结构与所述金属法兰4连接，所述绝缘隔离板6另一端为阶梯状结构，且与所述端子1上的导线连接部分的分布状态相对应，所述端子1的后段设置在所述绝缘隔离板6上的线槽14内。

优选的，所述灌封壳5的内部可选择性安装端子桥联装置15，所述端子桥联装置15由导电材料制成，设置于相邻的端子1的后段的导线连接位置并连接相邻的两所述端子1。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：内置的绝缘隔离板6用于电连接器灌封壳5内部,灌封后端子1后段和导线17上裸露的金属导体等得到良好绝缘和固定，绝缘隔离板6的使用可完全避免生产中可能发生的电连接器内部的端子1短路现象，同时，绝缘隔离板6的设置为相邻端子1之间使用端子桥联装置15的使用创造了条件，进而为“双点单线”即,1路信号使用两个相互短接的端子和一根导线传递的导线17安装的实施创造了条件。“双点单线”较之于现有普遍采用的“双点双线”即，1路信号使用两个端子和两根导线共同传递方式，在同等可靠性条件下可直接降低导线的使用量50％。现有普遍采用“双点双线”仅为预防电连接器上插针端子与插孔端子的插合失效，而这种方式的大量使用直接导致装备系统少则几公斤、多则上百公斤的多余导线的使用浪费，从而导致装备重量、体积和成本的增加，桥联装置15的使用也改变了现有电连接器端子排列密集，导线安装困难的问题。

实施例4

参阅图6，在上述实施例3中的基础上，所述金属法兰4上设置有紧固件安装过孔16，所述紧固件安装过孔16位于所述D型插口3两侧，呈对称分布，所述紧固件2可拆卸安装于所述紧固件安装过孔16内。

所述D型插口3为矩形、非对称结构。

优选的，所述紧固件2可依据使用情况选择螺钉紧固件或螺母紧固件。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：本发明中D型插口3矩形、非对称结构的设计，可有效防止使用者的反插，使用者的反插可能造成插座和插头上端子的不可修复的物理损坏，更可能因导致的电路连接错误而造成电路、器件乃至系统的损毁，所述金属法兰上两侧设置的紧固件安装过孔16，根据实际使用要求,可安装螺钉也可安装螺母，所述紧固件用于保证插头与插座配合后的牢固结合而不至于发生脱离，允许选择性安装螺钉或螺母，以满足不同场合的使用要求，增加该发明的实用性，紧固件2可拆卸安装于所述紧固件安装过孔16内，改变了现有电连接器使用小而不可卸的紧固件，易发生滑扣且修复困难的问题。

实施例5

参阅图8-11，在上述实施例1的基础上，还包括线材辅助紧固装置，所述线材紧固装置固定于所述插头灌封壳5后侧，所述线材辅助紧固装置包括：

限位凹槽18、线材凹槽19、导线紧固槽20、紧固螺栓孔21、第四紧固件22、第三紧固件23、第二紧固件24、第一紧固件25、第二导线限位件26、压紧盒上盖27、压紧盒下盖28、第一滑槽29、第二滑槽30、第三滑槽31、第一连接杆32、第二连接杆33、第三连接杆34、第一滑块35、第二滑块36、第三滑块37、第一转轴38、第二转轴39、第三转轴40、第四转轴41、第五转轴42、第六转轴43、第一导线限位件44；

所述压紧盒下盖28与所述插头灌封壳5后侧固定，所述压紧盒下盖28外周、靠近插头灌封壳5后侧处存在所述第三滑槽31，所述第三滑槽31内设置所述第三滑块37，所述第三滑块37可在所述第三滑槽31内左右滑动，所述第三滑块37通过所述第六转轴43与所述第三连接杆34一端铰接，所述第三连接杆34另一端通过所述第一转轴38铰接于所述压紧盒上盖27外壁一端；

所述压紧盒上盖27外壁中段位置存在所述第二滑槽30，所述第二滑槽30内设置所述第二滑块36，所述第二滑块36可在所述第二滑槽30内左右滑动；

所述压紧盒下盖28外周、远离插头灌封壳5后侧处存在所述第一滑槽29，所述第一滑槽29内设置所述第一滑块35，所述第一滑块35可在所述第一滑槽29内左右滑动，所述第一滑块35通过所述第四转轴41与所述第二连接杆33一端铰接，所述第二连接杆33另一端通过所述第五转轴42铰接与所述第二滑块36；

所述压紧盒下盖28外周中段位置设置第二转轴39，所述第一连接杆32一端通过第二转轴39铰接于所述压紧盒下盖28，所述第一连接杆32另一端通过所述第三转轴40铰接于所述第二连接杆33中段位置；

所述压紧盒下盖28还设置有第一紧固件25、第三紧固件23，所述第三紧固件23固定于所述压紧盒下盖28侧面，且所述第三紧固件23固定位位于所述第三滑槽31下方，所述第一紧固件25固定于所述压紧盒下盖28侧面，且所述第一紧固件25固定位位于所述第一滑槽29上方；

所述压紧盒上盖27还设置有所述第二紧固件24、第四紧固件22，在所述压紧盒上盖27与所述压紧盒下盖28闭合时，所述第四紧固件22与所述第三紧固件23在竖直方向重合，所述第二紧固件24与第一紧固件25在竖直方向重合；

所述第一紧固件25、第二紧固件24、第三紧固件23、第四紧固件22的中心位置均存在所述紧固螺栓孔21，所述紧固螺栓孔21呈圆形；

所述压紧盒下盖28内壁侧面存在所述限位凹槽18，所述第一导线限位件44、第二导线限位件26均嵌于所述限位凹槽18内，所述第一导线限位件44设置于靠近所述第三紧固件23的位置，所述第二导线限位件26设置于靠近所述第一紧固件25的位置，所述第一导线限位件44与第二导线限位件26在压紧盒下盖28内呈平行状态；

所述压紧盒下盖28内壁下表面存在所述线材凹槽19，所述第一导线限位件44、第二导线限位件26上存在所述导线紧固槽20，所述线材凹槽19与所述导线紧固槽20在第一导线限位件44、第二导线限位件26嵌入所述限位凹槽18时相接触。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：线材辅助紧固装置设置于插头灌封壳5后侧，线材紧固装置内的第二导线限位件26、第一导线限位件44上的导线紧固槽20与线材凹槽19组成的空隙在压紧盒上盖27与压紧盒下盖28闭合时，可将导向固定，同时，在第二导线限位件26、第一导线限位件44之间的空间可将导线留余，保证导线在意外受拉时有一定的缓冲空间，压紧盒上盖27与压紧盒下盖28通过滑块与连杆的方式连接，使其开合都较为方便，压紧盒上盖27与压紧盒下盖28设置的紧固件可通过螺栓进行紧固，保证对线材的紧固。

实施例6

在上述实施例2的基础上，还包括灌封壳5内灌封形成的灌封体疲劳状态检测装置，所述灌封体疲劳状态检测装置包括：

温度传感器，设置在灌封体内，用于检测灌封体的温度；

力传感器，设置在灌封体与所述导线17的连接处，用于检测所述导线17对灌封体的拉力；

计时器，所述计时器用于记录灌封体的使用时间；

报警器，所述报警器位于所述金属法兰4上；

控制器，所述控制器分别与所述温度传感器、力传感器、计时器和报警器电性连接，所述控制器基于所述温度传感器、力传感器、计时器控制所述报警器工作，

步骤1：所述控制器基于所述温度传感器、计时器及公式(1)得到灌封体与热力学温度有关的疲劳效应常数：

其中，N为所述灌封体与热力学温度有关的疲劳效应常数，W为预设所述灌封体的表观活化能，B为气体常数，T为温度传感器检测的所述灌封体的温度，Z为所述灌封体的频率因子，频率因子表示活化分子有效碰撞总次数的因数,t为计时器记录的所述灌封体的使用时间,ln为以e为底的对数；

步骤2：所述控制器基于所述力传感器、计时器及公式(2)计算灌封体疲劳状态系数：

其中，

为所述灌封体疲劳状态系数，F为力传感器检测的所述导线17对灌封体的拉力，A为所述灌封体的硬度,G为所述灌封体的拉伸强度,e为自然常数，取值2.72，ε为所述灌封体的受热膨胀率,S所述灌封体的表面积；

当所述灌封体疲劳状态系数超出预设的基准值范围时，所述控制器控制报警器进行报警。

上述技术方案的工作原理及有益效果为：将温度传感器设置在灌封体内，用于检测灌封体的温度，通过检测灌封体的温度、灌封体的使用时间以及公式(1)来计算灌封体与热力学温度有关的疲劳效应常数，同时，将力传感器设置在灌封体与所述导线17的连接处，用于检测所述导线17对灌封体的拉力，然后根据公式(1)的计算结果、力传感器检测的所述导线17对灌封体的拉力、计时器记录灌封体的使用时间以及公式(2)可以计算得到灌封体疲劳状态系数，当灌封体疲劳状态系数超出预设的基准值范围时，控制器能够控制报警器发出报警提示，从而提醒现场工作人员对电连接器进行检查，通过设置控制器控制报警器发出报警，能够根据灌封体疲劳状态系数及时提醒工作人员对电连接器进行检修，对电连接器的工作状态进行了监测，能够使工作人员及时发现电连接器的工作异常，提高了设备的工作效率以及设备的智能化程度。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种高可靠、超小型矩形插头电连接器，其特征在于：包括：端子(1)、紧固件(2)、D型插口(3)、金属法兰(4)、灌封壳(5)、绝缘隔离板(6)；

所述金属法兰(4)一侧设置有D型插口(3)，且所述金属法兰(4)设置有紧固件(2)，所述紧固件(2)位于所述D型插口(3)的两侧，所述金属法兰(4)另一侧设置有所述灌封壳(5)，灌封壳(5)内设置有绝缘隔离板(6)，所述端子(1)设置于所述D型插口(3)内并穿过所述金属法兰(4)固定于所述绝缘隔离板(6)。

2.根据权利要求1所述的高可靠、超小型矩形插头电连接器，其特征在于：所述端子(1)的排列间距为1.06±0.02mm。

3.根据权利要求2所述的高可靠、超小型矩形插头电连接器，其特征在于：所述端子(1)可为弹性插孔型端子(7)，所述弹性插孔型端子(7)包括插孔型端子前段(8)、插孔型端子中段(9)和插孔型端子后段(10)；

所述插孔型端子前段(8)为口部大、底部小的喇叭形空心管状结构，且所述插孔型端子前段(8)的直径大于插孔型端子中段(9)，所述插孔型端子前段(8)管壁上有多个劈槽,劈槽的槽口宽度由口部到底部线性增大；

所述插孔型端子中段(9)为空心管状结构，管壁上有多个与所述插孔型端子前段(8)贯通的劈槽；

所述插孔型端子后段(10)为实心圆棒形结构，所述插孔型端子后段(10)上有台阶，前小后大，且其末端可供导线连接。

4.根据权利要求3所述的高可靠、超小型矩形插头电连接器，其特征在于：所述端子(1)可为棒形插针型端子(11)，所述棒形插针型端子(11)为锥头圆棒形结构，所述棒形插针型端子(11)包括插针型端子前段(12)和插针型端子后段(13)，所述插针型端子前段(12)为锥形结构、头部小底部大，所述插针型端子后段(13)为圆棒形结构，所述插针型端子后段(13)直径大于所述插针型端子前段(12)，且所述插针型端子后段(13)末端可供导线连接。

5.根据权利要求1所述的高可靠、超小型矩形插头电连接器，其特征在于：所述绝缘隔离板(6)上设置有与端子(1)排列间距相同的线槽(14)，所述绝缘隔离板(6)一端为平面结构与所述金属法兰(4)连接，所述绝缘隔离板(6)另一端为阶梯状结构，且与所述端子(1)上的导线连接部分的分布状态相对应，所述端子(1)的后段设置在所述绝缘隔离板(6)上的线槽(14)内。

6.根据权利要求4所述的高可靠、超小型矩形插头电连接器，其特征在于：所述灌封壳(5)的内部可选择性安装端子桥联装置(15)，所述端子桥联装置(15)由导电材料制成，设置于相邻的端子(1)的后段的导线连接位置并连接相邻的两所述端子(1)。

7.根据权利要求1所述的高可靠、超小型矩形插头电连接器，其特征在于：所述金属法兰(4)上设置有紧固件安装过孔(16)，所述紧固件安装过孔(16)位于所述D型插口(3)两侧，呈对称分布，所述紧固件(2)安装于所述紧固件安装过孔(16)内；

所述D型插口(3)为矩形、非对称结构。

8.根据权利要求1所述的高可靠、超小型矩形插头电连接器，其特征在于：所述紧固件(2)可依据使用情况选择螺钉紧固件或螺母紧固件。

9.根据权利要求4所述的高可靠、超小型矩形插头电连接器，其特征在于：所述端子(1)后段末端的导线连接部分与导线(17)的连接方式可依据使用情况选择焊接或压接。

10.根据权利要求9所述的高可靠、超小型矩形插头电连接器，其特征在于：所述灌封壳(5)为矩形空腔结构，所述灌封壳(5)采用灌封方式进行填充，所述灌封壳(5)内灌封形成的灌封体覆盖所述端子桥联装置(15)、绝缘隔离板(6)、端子(1)的后段以及与端子(1)的后段连接的部分导线(17)。

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