CN212033369U - 直流插座及插头 - Google Patents

Abstract

一种直流插座，包括壳体，所述壳体的一个侧壁上设有三个插孔，所述壳体内设有分别与三个插孔相对应的第一插套、第二插套、第三插套以及电路组件；所述第一插套、第二插套作为主回路的负载端分别与电源的两极连接，所述电路组件包括电容器、电阻和电路板，所述电容器与电阻通过电路板并联形成用于消灭电弧的辅回路，辅回路的一端与第二插套连接，第三插套作为辅回路的负载端与电路组件连接，当插拔与主回路、辅回路相配合的插头产生电弧时，电弧能量通过第三插套被转移至辅回路的电容器中而使电弧熄灭。本实用新型的一种直流插座及插头，在插座与插头分离时能够快速熄灭电弧，而且在保证满足高电压要求的同时使整体布局紧凑。

Description

直流插座及插头

技术领域

本实用新型涉及直流电器领域，具体涉及一种直流插座及插头。

背景技术

在能源需求和环境保护的双重压力下，分布式发电技术获得了越来越多的重视和应用，大量的分布式电源(如太阳能电池、燃料电池等)增加了直流电的应用场景。但直流电压在使用的过程中存在一个问题，即在分断时拉弧距离过长且因电压不过零点而不会自动熄灭，相同功率等级的交流产品无法胜任直流工况。

无论是交流系统还是直流系统，插头和插座都是用电设备接入电网或电力系统不可缺少的设备。目前，市面上的插头和插座的品类和规格不计其数，但多数都是应用于交流系统，不存在限流措施；而直流插座基本只有两种，一种是5V的USB接口，另一种是12V、24V或48V的低压圆头接口，由于电压较低，上述插头和插座的接口均为低压接口并且都没有考虑用电设备接入直流电力系统时的冲击电流的问题以及切出时出现拉弧的问题，如果利用现有的消弧技术，如采用硬件控制、复杂的机械结构或复杂的电路进行消弧，不仅增加了插座的复杂程度和成本，而且降低了插座的安全可靠性。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、具有消灭电弧功能的直流插座及插头。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种直流插座，包括壳体，所述壳体的一个侧壁上设有三个插孔，所述壳体内设有分别与三个插孔相对应的第一插套、第二插套、第三插套以及电路组件；所述第一插套、第二插套作为主回路的负载端分别与电源的两极连接，所述电路组件包括电容器、电阻和电路板，所述电容器与电阻通过电路板并联形成用于消灭电弧的辅回路，辅回路的一端与第二插套连接，第三插套作为辅回路的负载端与电路组件连接，当插拔与主回路、辅回路相配合的插头产生电弧时，电弧能量通过第三插套被转移至辅回路的电容器中而使电弧熄灭。

进一步，所述作为辅回路的负载端的第三插套的高度高于作为主回路的负载端的第二插套的高度，在插拔插头时，插头先与主回路的负载端断开后再与辅回路的负载端断开。

进一步，所述第一插套、第二插套的底部固定于壳体内的一侧，第三插套的底部固定于壳体内的另一侧，电路组件位于第二插套与第三插套之间，第三插套的底部位置高于第一插套、第二插套的底部位置。

进一步，所述电容器和电阻分别位于电路板的两侧，电容器占电路板的面积大于80％。

进一步，所述壳体由基座和外壳合围而成，所述基座上设有用于与电源连接的接线孔和用于安装电路组件的电路安装槽，在电路安装槽的一侧设有分别用于安装第一插套和第二插套的第一安装槽和第二安装槽，在电路安装槽的另一侧设有用于安装第三插套的第三安装槽；所述电路安装槽包括电路板容纳槽和电阻容纳槽，电阻容纳槽为设置在电路板容纳槽的槽底中部的凹槽；所述第二安装槽延伸至电路板容纳槽内，第三容纳槽由电路板容纳槽一侧的中部向外延伸形成；

所述外壳的一个侧壁设有三个分别对应第一插套、第二插套和第三插套的插孔。

进一步，所述电路板容纳槽的边缘凸出形成凸边，位于第一安装槽与电路板容纳槽之间的凸边用于阻隔第一插套与电路组件连接，位于第二安装槽与电路板容纳槽之间的凸边设有供两者连通的缺口。

进一步，所述第三插套呈空心圆筒状，第三插套的长度大于第一插套、第二插套的长度。

进一步，所述第一插套、第二插套以及电路组件通过螺钉安装于壳体内，所述电路板上设有用于与第二插套与第三插套连接的印制导线，第三插套通过螺钉安装于电路板上且直接与印制导线连接，所述第二插套固通过与第二插套一体成型的导电片与印制导线连接。

一种与上述直流插座相配合的插头，所述插头包括第一插针、第二插针和第三插针，所述第一插针、第二插针分别与主回路的负载端配合，第三插针与辅回路的负载端配合，且第三插针与第二插针之间形成电连接。

优选的，所述第三插针的长度大于第一插针、第二插针。

本实用新型的一种直流插座，在其壳体内设置用于熄灭电弧的电路组件，在用电设备插头在插座上插拔时能够快速熄灭电弧，而且电路组件的电容器和电阻通过电路板连接，电路板在实现电连接的同时为电容器和电阻提供了安装位置，避免因两者体积较大而造成安装困难，使壳体内空间局促，在保证满足高电压要求的同时使整体布局紧凑，与交流插座具有相同的条件，不需要改变原有的安装方式和空间需求。

此外，所述辅回路的负载端高于主回路的负载端，在插拔插头时，插头先与主回路的负载端断开后再与辅回路的负载端断开，这样使相互配合的插座和插头在插拔时，插头、插座在主回路先断开产生电弧，插头、插座在辅回路上仍连接并将所产生电弧的电弧能量引入辅回路的电容器内，使主回路的能量不足以维持电弧燃烧，从而使熄灭电弧。

本实用新型的直流插座的电路组件的电容器和电阻分别设置在电路板的两个侧面上，电容器占电路板的面积大于80％，充分利用线路板的空间，使得直流插座的空间紧凑。所述电路板上设有用于与第二插套与第三插套连接的印制导线，第三插套直接安装在电路板上，第二插套固通过导电片与印制导线连接，只通过螺钉安装就可实现插座的装配和电连接，无需导线和焊接。

附图说明

图1是本实用新型一种直流插座的结构示意图；

图2-图3是本实用新型一种直流插座的内部结构示意图；

图4-图5是本实用新型一种直流插座中电路组件的结构示意图；

图6是本实用新型一种直流插座中基座的结构示意图；

图7是本实用新型一种直流插座及插头的工作原理图(第一实施例)；

图8是本实用新型一种直流插座及插头的工作原理图(第二实施例)。

具体实施方式

以下结合附图1至8给出的实施例，进一步说明本实用新型的一种直流插座的具体实施方式。本实用新型的一种直流插座不限于以下实施例的描述。

一种直流插座，包括壳体，所述壳体的一个侧壁上设有三个插孔，所述壳体内设有分别与三个插孔相对应的第一插套1、第二插套2、第三插套3以及电路组件；所述第一插套1、第二插套2作为主回路的负载端分别与电源的两极连接，所述电路组件包括电容器C、电阻R和电路板P，所述电容器C与电阻R 通过电路板P并联形成用于消灭电弧的辅回路，辅回路的一端与第二插套2连接，第三插套3作为辅回路的负载端与电路组件连接，当插拔与主回路、辅回路相配合的插头产生电弧时，电弧能量通过第三插套3被转移至辅回路的电容器C中而使电弧熄灭。

本实用新型的一种直流插座，在其壳体内设置用于熄灭电弧的电路组件，在用电设备插头在插座上插拔时能够快速熄灭电弧，而且电路组件的电容器C 和电阻R通过电路板P连接，电路板P在实现电连接的同时为电容器C和电阻 R提供了安装位置，避免因两者体积较大而造成安装困难，使壳体内空间局促，在保证满足高电压要求的同时使整体布局紧凑，与交流插座具有相同的条件，不需要改变原有的安装方式和空间需求。

结合图1-7提供一种实施例，一种直流插座，包括由基座5和外壳4合围而成的壳体，所述壳体的一个侧壁上设有三个插孔，所述壳体内设有与插孔相对应的第一插套1、第二插套2、第三插套3以及电路组件；所述第一插套1、第二插套2通过底部固定于壳体内，第一插套1与第二插套2位于壳体内的同一侧作为主回路的负载端分别与电源的两极连接，第三插套3通过底部固定设置于壳体内的另一侧，所述电路组件位于第二插套2与第三插套3之间，电路组件包括电容器C、电阻R和电路板P，优选如图4、5所示，电容器C和电阻 R分别位于电路板P的两个侧面上，电容器C占电路板P的面积大于80％，充分利用线路板的空间，所述电容器C与电阻R通过电路板P并联形成用于消灭电弧的辅回路，所述辅回路的一端与第二插套2连接，第三插套3作为辅回路的负载端与电路组件连接，优选第二插套2与第三插套3分别与电路板P的两侧连接以实现电连接，如此结构使第二插套2与第三插套3的固定位置之间的高度差至少为一个电路板P的厚度，当插拔与主回路、辅回路相配合的插头产生电弧时，电弧能量通过第三插套3被转移至辅回路的电容器C中而使电弧熄灭。

优选所述作为辅回路的负载端的的第三插套3的高度高于作为主回路的负载端的的第二插套2的高度，使第一插套1、第二插套2先与插头分离，而第三插套3与插头最后分离，当插拔与主回路、辅回路相配合的插头产生电弧时，电弧能量通过第三插套3被转移至辅回路的电容器C，使主回路的能量不足以维持电弧燃烧，从而使电弧熄灭。具体的，形成这种结构可通过使第三插套3 的底部位置高于第一插套1、第二插套2的方式实现，也可以使第三插套3的长度大于第一插套1、第二插套2的长度，如图2所示，在本实施例中采用了上述两种方式实现辅回路的负载端高于主回路的负载端，即呈空心圆筒状的第三插套3的底部高于第一插套1、第二插套2的底部，且第三插套3的长度大于第一插套1、第二插套2的长度。

所述第一插套1、第二插套2以及电路组件通过螺钉安装于壳体内，第三插套3呈空心圆筒状，通过螺钉从空心圆筒状中安装于电路板P上，安装简便利于操作。第一插套1、第二插套2和第三插套3为弹性导体材料制成，在第一插套1、第二插套2上设有接线件用于与电源的正负极连接。优选的，所述电路板P上设有用于与第二插套2与第三插套3连接的印制导线，第三插套3 通过螺钉安装于电路板P上且直接与印制导线连接，所述第二插套2固通过导电片与印制导线连接，导电片与第二插套2一体成型，只通过螺钉安装就可实现插座的装配和电连接，无需导线和焊接。

在壳体内的具体布局参见图1-3和图5，所述壳体由基座5和外壳4合围而成，所述基座5上设有用于与电源连接的接线孔和用于安装电路组件的电路安装槽，在电路安装槽的一侧设有第一安装槽51和第二安装槽52，第一插套1、第二插套2通过螺钉分别安装在第一安装槽51和第二安装槽52内，在电路安装槽的另一侧设有用于安装第三插套3的第三安装槽53，第三插套3也采用简便的螺钉固定在第三安装槽53内。

所述电路安装槽包括电路板容纳槽54和电阻容纳槽55，电阻容纳槽55 为设置在电路板容纳槽54的槽底中部的凹槽；所述第一安装槽51、第二安装槽52的槽底高度低于电路板容纳槽54的槽底，且第二安装槽52延伸至电路板容纳槽54内，第三容纳槽由电路板容纳槽54一侧的中部向外延伸形成；所述电路板容纳槽54的边缘凸出形成凸边56，位于第一安装槽51与电路板容纳槽54之间的凸边56用于阻隔第一插套1与电路组件连接，此处的凸边56高度比其他位置多的凸边56高度略微高一些。位于第二安装槽52与电路板容纳槽54之间的凸边56设有供两者连通的缺口，第二安装槽52通过一个穿过缺口的导电片与电路板P连接。在第一安装槽51和第二安装槽52之间设有螺钉安装槽，在螺钉安装槽内安装螺钉后用于固定安装。所述外壳4的一个侧壁设有三个分别对应第一插套1、第二插套2和第三插套3的插孔，如图1所示，图中与第三插套3相对的插孔为圆形。

一种与上述直流插座相配合的插头(未示出插头结构)，所述插头包括第一插针1’、第二插针2’和第三插针3’，所述第一插针1’、第二插针2’分别与主回路的负载端配合，第三插针3’与辅回路的负载端配合，且第三插针3’与第二插针2’之间形成电连接，优选所述第三插针3’的长度大于第一插针 1’、第二插针2’以配合辅回路的负载端高于主回路的负载端，进一步使第三插针3’与第三插套3的分离晚于第一插针1’、第二插针2’与主回路的负载端。当然，插头的三个插针长度相等在本实施例中也同样可以实现。

本实施例的直流插座与插头的灭弧原理如图7所示，电容器C和电阻R并联形成辅回路，辅回路的一端与第二插套2连接，辅回路的另一端与第三插套3 连接且第三插套3作为辅回路的负载端。在与负载设备的插头断开过程中，主回路的负载端先与插头的第一插针1’、第二插针2’断开(即为第一插套1和第一插针1’、第二插套2和第二插针2’均分离)，再使辅回路的负载端与第三插针3’断开(即为第三插针3’与第三插套3相分离)，在第一插套1和第一插针1’、第二插套2和第二插针2’物理断开时会产生电弧，而电弧能量将被引至辅助回路的电容器C，使得主回路的能量不足以维持电弧的燃烧，致使其熄灭。当电容器C充满电会处于断开状态，电阻R用来在辅助回路断开时给电容器C释放电量，电路中只剩下电阻R内流过较小的电流，当第三插套3与第三插针3’断开时，即插座和插头完全断开，电阻R则可以逐渐消耗电容器C 器内的能量，因要满足功率和散热要求，安装电路组件需要一定的空间。

另外提供一种插头、插座配合的实施例，如图8所示，在插座中的第一插套1、第二插套2和第三插套3的高度保持一致，但必须通过使插头中的第三插针3’的长度设置为长于第一插针1’、第二插针2’才能使主回路先断开，并在主回路与第一插针1’、第二插针2’之间产生电弧，电弧能量通过第三插针3’引入辅回路的电容器C中使主回路的能量不足以维持电弧燃烧，从而使电弧熄灭。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种直流插座，包括壳体，所述壳体的一个侧壁上设有三个插孔，其特征在于：所述壳体内设有分别与三个插孔相对应的第一插套(1)、第二插套(2)、第三插套(3)以及电路组件；所述第一插套(1)、第二插套(2)作为主回路的负载端分别与电源的两极连接，所述电路组件包括电容器(C)、电阻(R)和电路板(P)，所述电容器(C)与电阻(R)通过电路板(P)并联形成用于消灭电弧的辅回路，辅回路的一端与第二插套(2)连接，第三插套(3)作为辅回路的负载端与电路组件连接，当插拔与主回路、辅回路相配合的插头产生电弧时，电弧能量通过第三插套(3)被转移至辅回路的电容器(C)中而使电弧熄灭。

2.根据权利要求1所述的一种直流插座，其特征在于：所述作为辅回路的负载端的第三插套(3)的高度高于作为主回路的负载端的第二插套(2)的高度，在插拔插头时，插头先与主回路的负载端断开后再与辅回路的负载端断开。

3.根据权利要求1所述的一种直流插座，其特征在于：所述第一插套(1)、第二插套(2)的底部固定于壳体内的一侧，第三插套(3)的底部固定于壳体内的另一侧，电路组件位于第二插套(2)与第三插套(3)之间，第三插套(3)的底部位置高于第一插套(1)、第二插套(2)的底部位置。

4.根据权利要求1所述的一种直流插座，其特征在于：所述电容器(C)和电阻(R)分别位于电路板(P)的两个侧面上，电容器(C)占电路板(P)的面积大于80％。

5.根据权利要求1所述的一种直流插座，其特征在于：所述壳体由基座(5)和外壳(4)合围而成，所述基座(5)上设有用于与电源连接的接线孔和用于安装电路组件的电路安装槽，在电路安装槽的一侧设有分别用于安装第一插套(1)和第二插套(2)的第一安装槽(51)和第二安装槽(52)，在电路安装槽的另一侧设有用于安装第三插套(3)的第三安装槽(53)；所述电路安装槽包括电路板容纳槽(54)和电阻容纳槽(55)，电阻容纳槽(55)为设置在电路板容纳槽(54)的槽底中部的凹槽；所述第二安装槽(52)延伸至电路板容纳槽(54)内，第三容纳槽由电路板容纳槽(54)一侧的中部向外延伸形成；

所述外壳(4)的一个侧壁设有三个分别对应第一插套(1)、第二插套(2)和第三插套(3)的插孔。

6.根据权利要求5所述的一种直流插座，其特征在于：所述电路板容纳槽(54)的边缘凸出形成凸边(56)，位于第一安装槽(51)与电路板容纳槽(54)之间的凸边(56)用于阻隔第一插套(1)与电路组件连接，位于第二安装槽(52)与电路板容纳槽(54)之间的凸边(56)设有供两者连通的缺口。

7.根据权利要求1所述的一种直流插座，其特征在于：所述第三插套(3)呈空心圆筒状，第三插套(3)的长度大于第一插套(1)、第二插套(2)的长度。

8.根据权利要求1所述的一种直流插座，其特征在于：所述第一插套(1)、第二插套(2)以及电路组件通过螺钉安装于壳体内，所述电路板(P)上设有用于与第二插套(2)与第三插套(3)连接的印制导线，第三插套(3)通过螺钉安装于电路板(P)上且直接与印制导线连接，所述第二插套(2)固通过与第二插套(2)一体成型的导电片与印制导线连接。

9.一种与权利要求1所述的一种直流插座相配合的插头，其特征在于：所述插头包括第一插针(1’)、第二插针(2’)和第三插针(3’)，所述第一插针(1’)、第二插针(2’)分别与主回路的负载端配合，第三插针(3’)与辅回路的负载端配合，且第三插针(3’)与第二插针(2’)之间形成电连接。

10.根据权利要求9所述的一种插头，其特征在于：所述第三插针(3’)的长度大于第一插针(1’)、第二插针(2’)。

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