CN203351905U - 高耐压大电流同轴连接器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种高耐压大电流同轴连接器，适用于高电压、大电流条件下同轴单芯屏蔽电缆的对接，主要应用于大功率新型快速电力半导体器件开关特性测试，也可用于快速电力半导体如IGBT、MOS等器件高频高压大电流设备的同轴高压电缆连接。本实用新型采用线簧插针与配套的连接头内导电轴对接作为大电流对插连接，使中心导电体具有导通大电流能力。采用多层聚四氟乙烯绝缘套管层叠结构设计，使连接器中心导电体组合与连接器外环导电体具有很高的绝缘耐压能力。整体结构紧凑，固定方便，连接便捷，目前本实用新型可实现通过1500A、宽度为10ms直流单次电流脉冲，具有隔离12kV直流电压的能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种高耐压大电流同轴连接器，适用于高电压、大电流条件下同轴单芯屏蔽电缆的对接，主要应用于大功率新型快速电力半导体器件开关特性测试，也可用于快速电力半导体如IGBT、MOS等器件高频高压大电流设备的同轴高压电缆连接。
背景技术
目前新型高压大电流快速电力半导体器件如IGBT，其工作电压已达到6500V，电流达到1000A以上，且其开关速度很高，在对此类器件进行开关动态特性测试时，由于线路分布电感的存在，极可能在器件关断时，产生很高的感应高压，如不加以限制，很可能使元件过电压而损坏。而在动态测试中为了真实反应被测IGBT开关特性，被测IGBT两端不允许加入过电压限制电路，因此，要求整个测试电路的线路分布电感尽可能小。电路中的分布电感大小由电流流过回路所围成的面积决定，当采用同轴电缆，理论上其导线分布电感最小。但在IGBT动态测试电路中同轴电缆需通过连接器与测试夹具对接，要求其内外芯之间能承受电压达到10kV，电流达到1kA直流脉冲电流，而现有的同轴电缆连接器应用对象都是低电压小电流弱信号，为此设计了高耐压大电流同轴连接器。
实用新型内容
本实用新型的目的是设计一种可满足10kV直流电压，通流能力达到1kA直流脉冲电流的高耐压大电流同轴连接器，以满足大功率IGBT动态测试的需要，并可应用于其他电压、电流相当的同轴电缆连接线路中。
本实用新型的技术解决方案如下：高耐压大电流同轴连接器，包括连接座和连接头，连接座由内至外分为连接座内导电轴（1）、连接座内绝缘套（2）和连接座外导电法兰（3）三层，连接座内绝缘套（2）使连接座内导电轴（1）与连接座外导电法兰（3）实现高压隔离；连接头从内至外由线簧插针（6）、连接头内导电轴（10）、同轴电缆芯（12）、中间绝缘套（7）、连接头内绝缘套（11）、同轴电缆芯内绝缘层（13）、同轴电缆外绝缘层（14）、连接头法兰（8）、连接头外导电套（5）、连接锁紧套（4）、同轴线缆锁紧法兰（9）和同轴电缆屏蔽层（15）几部分组成，线簧插针（6）、连接头内导电轴（10）和同轴电缆芯（12）组成内导电体，中间绝缘套（7）、连接头内绝缘套（11）、同轴电缆芯内绝缘层（13）组成中间绝缘体；连接头法兰（8）、连接头外导电套（5）、连接锁紧套（4）、同轴线缆锁紧法兰（9）和同轴电缆屏蔽层（15）组成外导电体，位于同轴电缆内绝缘层（13）和同轴电缆外绝缘层（14）之间的同轴电缆屏蔽层（15）一端覆于连接头内绝缘套（11）之上，并通过同轴线缆锁紧法兰（9）与连接头法兰（8）夹紧固定；连接头法兰（8）与连接头外导电套（5）连接，连接头外导电套（5）上设有连接锁紧套（4），连接锁紧套（4）与连接座外导电法兰（3）螺纹连接，使连接头与连接座组合为一体。
线簧插针（6）表面由大量镀银铜线簧构成插头，线簧插针（6）通过螺纹固定于连接头内导电轴（10）上，线簧插针（6）一端插入连接座内导电轴（1），同轴电缆芯（12）与连接头内导电轴（10）通过锡焊连接，连接头内导电轴（10）外设有中间绝缘套（7），中间绝缘套（7）一端插入连接座内绝缘套（2）环形槽（17）内，同轴电缆芯（12）外设有同轴电缆内绝缘层（13），中间绝缘套（7）与同轴电缆内绝缘层（13）通过绝缘胶粘合，中间绝缘套（7）和同轴电缆内绝缘层（13）外层叠有连接头内绝缘套（11）。
同轴电缆锁紧法兰（9）尾部设有开口槽和环形槽（16），环形槽（16）可通过卡箍将其与同轴电缆外绝缘层（14）、同轴电缆屏蔽层（15）、同轴电缆内绝缘层（13）和同轴电缆芯（12）固定为一体。
连接座内导电轴（1）一端设有螺纹孔（18）。
本实用新型主要适用于大功率IGBT动态测试中主电路同轴电缆与测试夹具之间同轴连接，可满足直流10kV绝缘电压，和通过1kA/10ms直流脉冲电流。也可用于快速电力半导体如IGBT、MOS等器件高频高压大电流设备的同轴高压电缆连接。本实用新型采用线簧插针与配套的连接头内导电轴对接作为大电流对插连接，使中心导电体具有导通大电流能力。采用多层聚四氟乙烯绝缘套管层叠结构设计，使连接器中心导电体组合与连接器外环导电体具有很高的绝缘耐压能力。整体结构紧凑，固定方便，连接便捷，目前本实用新型可实现通过1500A、宽度为10ms直流单次电流脉冲，具有隔离12kV直流电压的能力。
附图说明
附图是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
高耐压大电流同轴连接器，包括连接座和连接头，连接座由内至外分为连接座内导电轴（1）、连接座内绝缘套（2）和连接座外导电法兰（3）三层，连接座内绝缘套（2）使连接座内导电轴（1）与连接座外导电法兰（3）实现高压隔离；连接座内导电轴（1）一端设有螺纹孔（18）。连接头从内至外由线簧插针（6）、连接头内导电轴（10）、同轴电缆芯（12）、中间绝缘套（7）、连接头内绝缘套（11）、同轴电缆芯内绝缘层（13）、同轴电缆外绝缘层（14）、连接头法兰（8）、连接头外导电套（5）、连接锁紧套（4）、同轴线缆锁紧法兰（9）和同轴电缆屏蔽层（15）几部分组成，线簧插针（6）、连接头内导电轴（10）和同轴电缆芯（12）组成内导电体；中间绝缘套（7）、连接头内绝缘套（11）、同轴电缆芯内绝缘层（13）组成中间绝缘体；连接头法兰（8）、连接头外导电套（5）、连接锁紧套（4）、同轴线缆锁紧法兰（9）和同轴电缆屏蔽层（15）组成外导电体，线簧插针（6）表面由大量镀银铜线簧构成插头，线簧插针（6）通过螺纹固定于连接头内导电轴（10）上，线簧插针（6）一端插入连接座内导电轴（1），同轴电缆芯（12）与连接头内导电轴（10）通过锡焊连接，连接头内导电轴（10）外设有中间绝缘套（7），中间绝缘套（7）一端插入连接座内绝缘套（2）环形槽（17）内，同轴电缆芯（12）外设有同轴电缆内绝缘层（13），中间绝缘套（7）与同轴电缆内绝缘层（13）通过绝缘胶粘合，中间绝缘套（7）和同轴电缆内绝缘层（13）外设有连接头内绝缘套（11）。位于同轴电缆内绝缘层（13）和同轴电缆外绝缘层（14）之间的同轴电缆屏蔽层（15）覆于连接头内绝缘套（11）之上，并通过同轴线缆锁紧法兰（9）与连接头法兰8夹紧固定，同轴电缆锁紧法兰（9）尾部设有开口槽和环形槽（16），环形槽（16）可通过卡箍将其与同轴电缆外绝缘层（14）、同轴电缆屏蔽层（15）、同轴电缆内绝缘层（13）和同轴电缆芯（12）固定为一体。连接头法兰（8）与连接头外导电套（5）连接，连接头外导电套（5）上设有连接锁紧套（4），连接锁紧套（4）与连接座外导电法兰（3）螺纹连接，使连接头与连接座组合为一体。
1、本实用新型的设计要点
1)整体结构设计
本连接器主要目的是应用于大功率IGBT动态测试中同轴电缆的连接，在测试中需将被测元件通过测试夹具连接到电路中，为减少回路电感需用同轴电缆与夹具连接，为此将连接器的连接座设计成法兰盘形式，连接座内导电轴(1)一端中心点设计有螺纹孔（18），可方便固定到测试夹具上，并方便引线。连接头与同轴电缆连接并可使用卡箍固定，通过连接锁紧套（4）使两部分连接，利用内外导体之间的绝缘层使内外电压隔离。电流由同轴连接器内导电体流入，由同轴连接器外导电体流出。
2)大电流导通设计
为保证大的导电能力，在连接器中心特采用线簧插针（6）设计，该线簧插针（6）表面由大量镀银铜线簧构成插头，当插入连接座内导电轴(1)孔中时，线簧挤压收缩变形，可增大插头与插孔的接触面积和压力，从而可靠接触良好导电。在连接头内同轴电缆芯（12）与连接头内导电轴（10）直接锡焊连接，保证可靠导电；同样连接座内导电轴(1)可通过螺纹与夹具内导线连接；整个外环形成一个大的导电环与电缆屏蔽层（15）紧密压接为一体。经过以上设计可保证1kA/10ms直流脉冲电流通过。
3)高耐压设计
本连接器要求内外导电体耐压要达到10kV，为此采用多层高耐压绝缘套交叉层叠的设计保证高的绝缘性。在连接座部分内绝缘套（2）由聚四氟乙烯材料加工，在其外部延迟一定长度使连接座内导电轴（1）与连接座外导电法兰（3）具有足够绝缘距离。在连接座内绝缘套（2）另一端加工有一个环形槽（17），当与连接头对接时，由聚四氟乙烯材料加工的中间绝缘套（7）可插入环形槽（17）中，使对接部分绝缘层交叉层叠保证了绝缘距离。为保证同轴电缆芯（12）与连接头内导电轴（10）焊缝与电缆屏蔽层（15）绝缘，设计了第三个由聚四氟乙烯材料加工的连接头内绝缘套（11），并最后用绝缘胶将中间绝缘套（7）和同轴电缆内绝缘层（13）粘合形成完整的绝缘层，避免空气高压击穿。经过以上设计最终满足12kV直流高压未被击穿。
2、实际效果
目前经加工组装本连接器实际试验效果满足设计要求，最高绝缘耐压可达到12kV直流高压，可实际通过1500A，宽度为10ms直流单次电流脉冲，并且回路电感减小到设计要求。现已应用到国家863课题“高压大容量功率器件和模块测试平台”中IGBT动态测试项目，取得很好的效果。
Claims (4)
1.高耐压大电流同轴连接器，包括连接座和连接头，其特征在于：连接座由内至外分为连接座内导电轴（1）、连接座内绝缘套（2）和连接座外导电法兰（3）三层，连接座内绝缘套（2）使连接座内导电轴（1）与连接座外导电法兰（3）实现高压隔离；连接头从内至外由线簧插针（6）、连接头内导电轴（10）、同轴电缆芯（12）、中间绝缘套（7）、连接头内绝缘套（11）、同轴电缆芯内绝缘层（13）、同轴电缆外绝缘层（14）、连接头法兰（8）、连接头外导电套（5）、连接锁紧套（4）、同轴线缆锁紧法兰（9）和同轴电缆屏蔽层（15）几部分组成，线簧插针（6）、连接头内导电轴（10）和同轴电缆芯（12）组成内导电体；中间绝缘套（7）、连接头内绝缘套（11）、同轴电缆芯内绝缘层（13）组成中间绝缘体；连接头法兰（8）、连接头外导电套（5）、连接锁紧套（4）、同轴线缆锁紧法兰（9）和同轴电缆屏蔽层（15）组成外导电体，位于同轴电缆内绝缘层（13）和同轴电缆外绝缘层（14）之间的同轴电缆屏蔽层（15）一端覆于连接头内绝缘套（11）之上，并通过同轴线缆锁紧法兰（9）与连接头法兰（8）夹紧固定，连接头法兰（8）与连接头外导电套（5）连接，连接头外导电套（5）上设有连接锁紧套（4），连接锁紧套（4）与连接座外导电法兰（3）螺纹连接，使连接头与连接座组合为一体。
2.如权利要求1所述的高耐压大电流同轴连接器，其特征在于：线簧插针（6）表面由大量镀银铜线簧构成插头，线簧插针（6）通过螺纹固定于连接头内导电轴（10）上，线簧插针（6）一端插入连接座内导电轴（1），同轴电缆芯（12）与连接头内导电轴（10）通过锡焊连接，连接头内导电轴（10）外设有中间绝缘套（7），中间绝缘套（7）一端插入连接座内绝缘套（2）环形槽（17）内，同轴电缆芯（12）外设有同轴电缆内绝缘层（13），中间绝缘套（7）与同轴电缆内绝缘层（13）通过绝缘胶粘合，中间绝缘套（7）和同轴电缆内绝缘层（13）外设有连接头内绝缘套（11）。
3.如权利要求1所述的高耐压大电流同轴连接器，其特征在于：同轴电缆锁紧法兰（9）尾部设有开口槽和环形槽（16），环形槽（16）可通过卡箍将其与同轴电缆外绝缘层（14）、同轴电缆屏蔽层（15）、同轴电缆内绝缘层（13）和同轴电缆芯（12）固定为一体。
4.如权利要求1所述的高耐压大电流同轴连接器，其特征在于：连接座内导电轴（1）一端设有螺纹孔（18）。
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