CN1707870A - Ac插头和具有相同ac插头的电气装置 - Google Patents

Abstract

一种AC插头，具有插头外壳和从插头外壳的内部伸出到外部而形成的插脚，当插脚插入到电源出口中时，插脚通过连接到插头内部插脚的AC电缆供应AC电源，其中AC电源从电源出口供应到插脚，该AC插头还具有：在插头外壳内部串联在插脚之间的放电电阻器和开关，所述放电电阻器用于当插脚从电源出口中拔出时，对插脚之间的残留电荷放电；所述开关在插脚插入到电源出口中时断开，在插脚从电源出口中拔出时闭合，以使得一个插脚上的残留电荷经过放电电阻器到达另一个插脚。

Description

AC插头和具有相同AC插头的电气装置

技术领域

本发明涉及用于当将插脚(prong)插入到电源出口中时，通过AC电缆(cord)将从电源出口供应的AC电源供应到插脚的AC插头和具有该AC插头和AC电缆的电气装置。

背景技术

由商用AC电源供电的电气装置的输入部分具有噪声滤波器，用于抑制从商用电源线流入的噪声和从装置流出的噪声。

图8是具有AC插头的电气装置的示图。该电气装置100由装置体101组成，装置体101具有内部电路102和位于电路的电源输入侧的噪声滤波器103。噪声滤波器103连接到用于向装置体供电的AC电缆110，并且具有附接到其前端的AC插头120。通常使用由塑料插头体组成的通用插头作为AC插头120，其中塑料插头体具有用于连接AC电缆110的两条电线的一对金属件(插脚)。

当将AC插头120插入到未示出的供应商用AC电源的电源出口中时，电源经由AC电缆110被供应到装置体101的内部电路102。

这里用于去除噪声的噪声滤波器103包括噪声抑制电容器C，电容器C电气连接到AC电缆110的电线之间，用于防止在装置体101的内部电路102处生成的噪声泄漏到外部，并且还用于防止来自外部的噪声被输入到内部电路102中。

出于抑制由电磁干扰(EMI)所引起的噪声的需要，噪声抑制电容器C具有大电容，如1μF。这种情况下，可以累积(build up)相当大的电荷量。

因此，当从电源出口拔出AC插头120时，在噪声抑制电容器C处累积的电荷可能施加在暴露在AC插头120前端的两个插脚上。为了减少放电，在AC电缆110的两根电线之间电气连接有电阻(下文中称为“放电电阻器”)，其位于装置体101侧的噪声滤波器内部。

放电电阻器R的电阻值必须与AC电缆110的电线之间的电容匹配，该电容包括用于噪声抑制的电容器C的电容。即，使用电源线之间的电容器的电气装置在许多国家中是规范化的。例如，日本电气用品和材料安全法(Japan’s Electrical Appliance and Material Safety Law)要求，在电气装置的电源插头从电源出口中拔出后的一秒之后，AC插头端子间的电压(插脚间的电压)应不大于45V。在其他国家中同样也有类似的规范。具体地说，在欧洲和商用电源的电压电平较高的其他地区，更严格的规范对电气装置进行了限制，从而能够使插脚发生更可靠的放电。另外，噪声泄漏在许多国家中也受到严格的管理。

然而，由于在AC插头120插入到电源出口的同时，放电电阻器被持续供应以电流，所以放电电阻器导致功耗的增加。具体地说，在备用状态，装置本身的功耗下降，但是由放电电阻器R消耗的电量是恒定的，所以比率变得十分大。

为了克服这一缺点，已知的是在装置体的噪声滤波器内部提供一个开关，以防止耗散电流流向放电电阻器(例如，见日本未审查专利公开(Kokai)No.11-177369)。另外，还提出了一种电路配置，用于在电路基础上检测从AC插头是否供应商用电源，并且当供应商用电源时切断放电电阻器(例如，见日本未审查专利公开(Kokai)No.2001-095261)。

然而，在日本未审查专利公开(Kokai)No.11-177369描述的技术中，如果忘记了操作开关，则电荷将不会被释放。另外，功耗容易增加。

在日本未审查专利公开(Kokai)No.2001-095261描述的技术中，如果由于电路故障而未操作开关，则插脚不会放电。另外，如果开关一直闭合，则功耗将增加，所以需要无故障检测电路。这又会具有成本增加的缺点。

另外，如果在装置体中放电电阻器远离电击位置(即AC插头)，则即使开始放电，残留电荷也会在AC插头前端的插脚上保留一段时间。因此，上述电气装置的设计没有充分考虑到可靠的放电。

发明内容

希望提供一种AC插头和电气装置，能够以低成本实现可靠的放电和功耗浪费的减少。

根据本发明的AC插头包括插头外壳和从插头外壳的内部伸出到外部而形成的插脚，插脚通过连接到插头内部插脚的AC电缆供应AC电源，其中AC电源从电源出口供应到插脚，该AC插头还包括：在插头外壳内部串联在插脚之间的放电电阻器和开关，所述放电电阻器用于当插脚从电源出口中拔出时，释放插脚之间的残留电荷；所述开关在插脚插入到电源出口中时断开，在插脚从电源出口中拔出时闭合，以使得一个插脚上的残留电荷经过放电电阻器到达另一个插脚。

优选地，在插头外壳内部的插脚之间还连接有噪声抑制电容器。

根据本发明的电气装置包括电气装置体，用于将AC电源发送到电气装置体的AC电缆，和位于AC电缆前端的AC插头，其中所述AC捅头具有：插头外壳；从插头外壳的内部伸出到外部的插脚，当接收AC电源时，所述插脚插入到电源出口中；在插头外壳内部的放电电阻器，当插脚从电源出口中拔出时，所述放电电阻器对插脚上的残留电荷放电；以及在插脚之间与放电电阻器串联的开关，所述开关当插脚插入到电源出口中时断开，当插脚从电源出口中拔出时闭合，以使得一个插脚上的残留电荷经过放电电阻器到达另一个插脚。

优选地，在插头外壳内部的插脚之间还连接有噪声抑制电容器。或者优选地，在插头外壳内部的插脚之间连接有第一噪声抑制电容器，在导入电气装置体内的AC电缆线之间连接有第二噪声抑制电容器。

附图说明

本发明的这些和其他目的和特征从下面参考附图所给出的优选实施例的描述中将变得更清楚，在附图中：

图1是根据本发明第一实施例的电气装置的示图；

图2是AC插头的内部配置的示图；

图3是插入到电源出口中的AC插头的状态示图；

图4是根据本发明第二实施例的电气装置的示图；

图5是根据第二和第三实施例的AC插头的配置示图；

图6是根据本发明第三实施例的电气装置的示图；

图7A是如图8所示在仅通过装置一侧的滤波器去除噪声的情况下残留噪声电平和频率之间的关系图，而图7B是第三实施例中的相似图形；以及

图8是具有AC插头的电气装置的示图。

具体实施方式

下面将参考附图详细描述本发明的优选实施例。

第一实施例

图1示出了根据本发明第一实施例的电气装置。电气装置1具有装置体2、引入到装置体2中用于从外部向装置体2供应AC电源的AC电缆3，以及位于装置体2外部的AC电缆3的前端的AC插头4。

这里省略了详细配置，但是AC电缆3例如由两根平行的覆盖有PVC等的绞合线组成。AC电缆3在装置体2内部连接到内部电路21中的电源线22A和22B。在内部电路21的电源输入侧，在电源线22A和22B之间连接有噪声抑制电容器C1。电容器C1可以单独提供，也可以提供作为电源噪声滤波器部件。不管是哪种情况，这里在内部电路21的电源输入侧，都只示出了噪声抑制电容器C1。例如，作为噪声抑制电容器C1，要求有1μF的大电容，作为后述对抗EMI的措施。

图2示出了AC插头4的内部配置。AC插头4具有插头外壳41，插头外壳41由多个外壳部件组成，所述多个外壳部件例如由塑料制成，当将多个外壳部件固定在一起时，在其内部形成了一个空间。插头外壳41在其内部容纳多个部件。作为在插头外壳41中固定或容纳的部件，AC插头4具有从插头外壳41的内部伸出到外部的插脚42、位于插脚42和其操作部件44之间的开关43以及放电电阻器R。放电电阻器R的电阻通常为几百kΩ到几MΩ。

注意“插脚”42是插入到电源出口中的部件，如后面所述。

AC电缆3由两根平行线3A和3B组成。插脚42由两个插脚42A和42B组成。电线3A和电极42A以及电缆3B和电极42B在插头外壳41内部相连。

开关43和放电电阻器R串联在插头触点A和插头触点B之间，其中触点A位于插脚42A和电线3A之间，触点B位于插脚42B和电线3B之间。开关43具有电气连接到电极42A和电线3A之间的插头触点的支点43A、以支点43A为中心操作的导电操作件43B、以及通过操作件43B的控制与支点43A处于电气连接状态的触点43C。放电电阻器R连接在开关的触点43C和插头触点B之间，其中触点B位于插脚42B和电线3B之间。注意放电电阻器R也可连接在开关触点43A和插头触点A之间。

操作件44具有可移动凸起44A、连接栓44B、制动器44C和弹簧44D。可移动凸起44A从提供插脚42的插头外壳41的插入侧表面41A凸出，并且可以沿与插入侧表面41A基本垂直的方向移动。注意可移动凸起44A可以位于插入侧表面41A的任何位置，但是考虑到与插头插入操作的联接以及确保可靠的操作，要求可移动凸起44A位于插脚42之间。

更优选地，可移动凸起44A的操作是其主体部分在插入侧表面41A上形成的孔(未示出)中滑动。此时，通过在可移动凸起44A的主体内侧一端的周围提供对接部件44E，防止了可移动凸起44A与插头外壳4 1分离，其中对接部件44E与插入侧表面41A的插头内侧相抵。当对接部件44E与制动器44C相抵时，其限制了可移动凸起44A的移动，其中制动器44C固定在插头内部的插头外壳41上。因此，可移动凸起44A在AC插头4的插入侧表面41A和制动器44C之间的行程中自由滑动。

可移动凸起44A的前端表面闭合。背面由位于装置体内部的闭合端面和制动器44C组成，在闭合端面和制动器44C之间有弹簧44D，弹簧44D用作提供分离闭合端面和制动器44C的力的偏置装置。图2示出了由螺旋弹簧组成的弹簧44D，但是弹簧44D也可以是片弹簧或其他类型的弹簧或者其他偏置装置。另外，在对接部件44E和插入侧表面41A之间也可以有弹簧或其他偏置装置，用于提供连接两者的力。

可移动凸起44A的闭合端面和开关43的操作件43B通过连接栓44B相连。可移动凸起44A和开关的操作件43B通过连接栓44B相连。因此，开关43的操作与可移动凸起44A的滑动相联接。

在图2中，连接栓44B穿过螺旋弹簧44D的轴和制动器44C中的栓孔，从而在滑动时导向。通过以这种方式导向，连接栓44B在滑动时不会相对插入侧表面41A倾斜太多。在该操作部件44的结构中，具有能够可靠地操作开关的优点。

然而，开关43是单侧接触型的，所以操作件43B围绕支点43A旋转。因此，随着操作件43B的轴向旋转，允许连接栓44B相对于插入侧表面41A略有倾斜。另外，操作件43B和连接栓44B是轴向支撑的，从而使其能够旋转到某个程度。

注意也可以配置插头使其不允许这样旋转，即，使得开关43为双接触型，并且使得操作件43与连接栓44B的滑动方向平行的移动。这种情况下，操作件43B和连接件44B不旋转，并且可以固定位置。另外，操作件43B也可以具有偏置装置。

由于开关43和其操作件44，当AC插头4被插入到电源出口等中时，可移动凸起44A被电源出口的外部表面推入到插头内部。

图3示出了插入到电源出口中的AC插头4的状态。注意插入了AC插头4的电源出口可以是位于建筑物的房间墙壁上的电源出口、另一个装置的电源出口、附接到另一根AC电缆上的台用接头的电源出口等等中的任何一种。

当AC插头4的插脚42插入到位于电源出口的外侧面1 00的电源出口孔中时，位于插入侧表面41A的可移动凸起44A与电源出口的外侧面100相抵，可移动凸起44A滑动到插头内部，并且连接栓44B与其一同滑动。此时，AC插头4的插脚42的插入程度足以与电源出口孔中的插头插座(未示出)形成电气连接，在这种状态下，可移动凸起44A和连接栓44B的滑动使开关43的操作件43B与触点43C相分离，并且使开关43断开。

因此，AC插头4中的放电电阻器R与插脚42中的一个相分离(这里是电极42A)。因此，通过插脚42从电源出口一侧供应的AC电源不再被放电电阻器R所消耗。注意，图3示出了AC插头4完全插入到最深点的状态。此时，弹簧44D引起的力沿拔出插头的方向恒定地作用在电源出口上。因此，所采用的弹簧44D是一种弱弹力弹簧，其足以在将插头从电源出口拔出后，使得可移动凸起44A滑动。

从图3所示的状态可见，如果从电源出口中拔出AC插头4，则紧接着发生与上述过程相反的过程，从而当插脚42从电源出口中的插头插座(未示出)充分拔出时，开关43闭合。通过从电源出口中拔出AC插头4，作用在可移动凸起44A上的压力被释放，从而通过弹簧44D的弹力，可移动凸起44A返回到其初始状态。

因此，放电电阻器R电气连接在插脚42之间。如图1所示，噪声抑制电容器C1上的电荷被释放，其中C1附接在装置体2内部的电源线22A和22B之间。

注意在本实施例中，电荷在AC插头4一侧释放，在AC插头4一侧电击是一个关键因素，所以这对于插脚的可靠放电是有效的。即，当不同于本实施例在装置体2内部提供放电电阻器时，从开始放电起的一小段时间内(即使是在供应存储电荷之后，即AC插头4被完全拔出)，电荷有时仍残留在噪声抑制电容器C1上。在本实施例中，在AC插头4一侧释放电荷。这对于插脚的可靠放电是有效的。另外，由于加入了简单的机械开关43，所以由此引起的成本增加很微小。与在电气装置中提供的电气开关相比，这可以相当大地减少成本。

注意，为了尽可能早地开始放电，在可移动凸起44的滑动过程中加速开关43闭合的定时就足够了。然而，在开关43的插脚42被完全从电源出口中的插头插座拔出时，除非开关43闭合，否则AC电流将短路。由于以上原因，因此在本实施例中，在插脚42从电源出口中的插头插座充分拔出时，希望尽可能快地闭合开关43，以防止电路短路。

注意在本实施例中，在装置体2中缺少放电电阻器R也是一个特征。这是因为如果在装置体2一侧提供放电电阻器R，则在AC插头4插入到电源出口的状态中，一直产生浪费的功耗，并且不再能获得本实施例的效果，即在装置备用或停用时减少浪费的功耗，并且断开AC电源出口4内部的开关43。

第二实施例

图4示出了根据本发明第二实施例的电气装置，而图5示出了AC插头的配置。在第二实施例中，不是在装置体2一侧，而是在AC插头4中提供噪声抑制电容器。即，如图5所示，噪声抑制电容器C2连接在形成AC电缆3的电线3A和3B之间。其余配置与图2中相同，因此这里省略其解释。

在图1所示的实施例中，当由EMI等引起的噪声从装置体2进入到AC电缆3中时，该噪声跳过噪声抑制电容器C1，并且进入到充当天线的AC电缆3中，所以不能被电容器C1消除。如果噪声以这种方式进入到AC电缆3中，则当另一个装置经由AC插头4连接时，噪声进入其电源线，导致电源电位不稳定，并且最坏情况下导致错误操作。

在第二实施例中，到电源出口侧的噪声的传输可以由AC插头4中的噪声抑制电容器C2消除，从而其优点是即使使用相同性能的部件，也可以获得高噪声抑制能力。因此，使用了具有大电容(如大约1μF)的电容器作为电容器C2。注意通过控制开关43的放电电阻器R的连接，实现低成本的插脚可靠放电的效果与第一实施例中相同。

第三实施例

图6示出了根据本发明第三实施例的电气装置。在第三实施例中，以与第二实施例中相同的方式在AC插头4一侧提供噪声抑制电容器C2(见图5)，并且以与第一实施例中相同的方式在装置体2的电源线22A和22B之间提供噪声抑制电容器C1。

AC插头4要求尺寸较小，所以通常其大小不足以内置电容器C2。因此，优选地在AC插头4中提供小尺寸的电容器C2，该电容器C2能抗噪声并且高频特性优秀。然而，有时候噪声为非高频的噪声而是大振幅的噪声，此时当该噪声沿AC电缆3从电源出口一侧进入到装置体2中时，无法仅通过AC插头4中的电容器C2完全去除噪声。因此在本实施例中，在装置体2一侧还提供了噪声抑制电容器C1。

另外，来自其他装置的噪声易于进入AC电缆3，并被传输到装置体2中的内部电路21。为了防止这种噪声的影响，有必要在装置体2一侧提供电容器C1作为滤波器部件，以获得在消除低频噪声和辐射噪声方面的优越性能。

在第三实施例中，除了与第一实施例类似的效果外，通过在装置体2一侧和AC插头一侧都提供噪声抑制电容器，获得了如下的效果：第一、以与第二实施例中相同的方式消除了AC电缆3上的噪声；第二、防止了连接到电源出口一侧的装置的误操作。另外，同时还可以有效地防止发射自另一个装置的AC电缆3上的噪声和经AC电缆3传输的低频和大振幅噪声被发送到装置体2的内部电路21。另外，其他的优点是即使AC插头为内置电容器型，也可以实现小尺寸的AC插头，并且噪声抑制能力的提高能够简化装置体2内部噪声滤波器的配置并减少成本。

图7A和7B示出了噪声消除功能的提高。图7A是如图8所示在仅通过装置体一侧的滤波器去除噪声的情况下残留噪声电平和频率之间的关系图，而图7B是第三实施例的图。

从图7A和7B的比较清楚可见，如果在装置体2一侧和AC插头4中都提供噪声消除电容器C1和C2，如第三实施例中所示，则可以确认的是，高频噪声电平被完全抑制，并且大的低频电平的噪声可以被有效去除。

尽管已参考为说明的目的而选出的具体实施例描述了本发明，但是很清楚本领域的技术人员可以对其进行大量修改，而不脱离本发明的基本概念和范围。

Claims (7)

1.一种交流插头，包括：

插头外壳；

从所述插头外壳的内部伸出到外部而形成的插脚，当所述插脚插入到电源出口中时，所述插脚通过连接到所述插头内部插脚的交流电缆供应交流电源，其中所述交流电源从所述电源出口供应到所述插脚；

在所述插头外壳内部串联在所述插脚之间的放电电阻器，用于当所述插脚从所述电源出口中拔出时，对所述插脚之间的残留电荷放电；以及

在所述插头外壳内部串联在所述插脚之间的开关，当所述插脚插入到所述电源出口中时断开，当所述插脚从所述电源出口中拔出时闭合，以使得所述插脚的一个插脚上的残留电荷经过所述放电电阻器到达另一个插脚。

2.如权利要求1所述的交流插头，其中所述开关具有：

在与所述插脚相同的所述插头外壳的表面上形成的可移动凸起，当所述插脚插入到所述电源出口中时，所述可移动凸起被所述电源出口推动向所述插头外壳的内部运动；

连接所述可移动凸起和所述开关的操作件的连接部件，通过所述可移动凸起向所述插头外壳内部的运动，所述连接部件使得所述操作件与所述开关的触点相分离；以及

向所述可移动凸起提供朝向外部的力的偏置装置。

3.如权利要求1所述的交流插头，还包括在所述插头外壳内部连接在所述插脚之间的噪声抑制电容器。

4.一种电气装置，包括

电气装置体，

用于将交流电源发送到所述电气装置体的交流电缆，和

位于所述交流电缆前端的交流插头，

其中所述交流插头具有：

插头外壳；

从所述插头外壳的内部伸出到外部而形成的插脚，当接收交流电源时，所述插脚插入到电源出口中；

在所述插头外壳内部的放电电阻器，当所述插脚从所述电源出口中拔出时，所述放电电阻器对所述插脚上的残留电荷放电；以及

在所述插脚之间与所述放电电阻器串联的开关，当所述插脚插入到所述电源出口中时断开，当所述插脚从所述电源出口中拔出时闭合，以使得所述插脚的一个插脚上的残留电荷经过所述放电电阻器到达另一个插脚。

5.如权利要求4所述的电气装置，其中所述开关具有：

在与所述插脚相同的所述插头外壳的表面上形成的可移动凸起，当所述插脚插入到所述电源出口中时，所述可移动凸起被所述电源出口推动向所述插头外壳的内部运动；

连接所述可移动凸起和所述开关的操作件的连接部件，通过所述可移动凸起向所述插头外壳内部的运动，所述连接部件使得所述操作件与所述开关的触点相分离；以及

向所述可移动凸起提供朝向外部的力的偏置装置。

6.如权利要求4所述的电气装置，还包括在所述插头外壳中连接在所述插脚之间的噪声抑制电容器。

7.如权利要求4所述的电气装置，还包括：

在所述插头外壳内部连接在所述插脚之间的第一噪声抑制电容器；和

连接在导入所述电气装置体内的交流电缆线之间的第二噪声抑制电容器。

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