CN220021755U - 一种用于高温领域的高绝缘耐压性能的连接器 - Google Patents

Abstract

一种用于高温领域的高绝缘耐压性能的连接器，包括插头、插座，插头、插座中的一个设置第二绝缘体，另一个设置第三绝缘体，所述第二绝缘体内插装轴向移动的插针，插针的插针接触部套设固定绝缘台，插针接触部、绝缘台伸出第二绝缘体前端面，第二绝缘体内设置弹性件，弹性件位于插针轴向移动路径上；所述第三绝缘体上插装插孔结构，插针与插孔结构对插后，绝缘台抵在第三绝缘体上。绝缘台与第三绝缘体在轴向上互相压紧，绝缘体之间压紧隔绝，两个相邻接触件之间不存在空气通路，电压击穿只能发生在绝缘体内部，而绝缘体的介电常数大大高于空气的介电常数，而且因缺乏空气与绝缘体的沿面击穿路径，使得连接器的工作电压大大提升。

Description

一种用于高温领域的高绝缘耐压性能的连接器

技术领域

本实用新型属于高温连接器技术领域，具体涉及一种用于高温领域的高绝缘耐压性能的连接器。

背景技术

在高温连接器领域，在高温环境下(450℃及以上)，如何提高连接器的工作电压是一项难题。在高温下，连接器的绝缘体受高温作用，表面容易碳化，从而降低沿面耐压性能，从而导致高温下连接器的工作电压较低。

按照业内标准，要提升连接器的工作电压，必须提升两个相邻接触件之间的爬电距离。一般连接器爬电距离如图1a所示(粗线长度为爬电距离)，提升爬电距离的方法通常有两种：1)在绝缘体上增加凹槽，如图1b所示(粗线长度为爬电距离，从图1b中可知，爬电距离大于图1a的爬电距离)；2)增加接触件之间的距离。

在绝缘体上增加凹槽的方法有两个缺点：1)增加了零件结构的复杂性，导致绝缘体模具设计过于复杂；2)减少了接触件与绝缘体的接触面积，导致接触件的装配强度下降，可能引发接触件歪斜的问题。

增加接触件之间的距离的方法的缺点是：增加了整个连接器的体积和重量，尤其是体积的增加与电子设备的小型化设计趋势相背离，因此在工程实践中认可度很低。

在连接器产品的设计中，通常采用在绝缘体上增加凹槽的方法增加爬电距离。但是这种方法本质上只是空间换空间，为了保证接触件的装配强度，连接器体积同样也会增加。而且因为这种体积增加是线性的，当工作电压很高时，连接器体积也会线性增大。

实用新型内容

为解决上述连接器在高温环境下工作电压低并且体积增大的技术问题，本实用新型提供一种用于高温领域的高绝缘耐压性能的连接器。

本实用新型的目的是采用以下技术方案来实现。依据本实用新型提出的一种用于高温领域的高绝缘耐压性能的连接器，包括插头、插座，插头、插座中的一个设置第二绝缘体，另一个设置第三绝缘体，所述第二绝缘体内插装轴向移动的插针，插针的插针接触部套设固定绝缘台，插针接触部、绝缘台伸出第二绝缘体前端面，第二绝缘体内设置弹性件，弹性件位于插针轴向移动路径上；所述第三绝缘体上插装插孔结构，插针与插孔结构对插后，绝缘台抵在第三绝缘体上。

进一步的，所述弹性件采用耐高温材料制成的斜圈弹簧。

进一步的，所属绝缘台通过塑料注射方式固定在插针接触部的后端部上，插针接触部的后端部外圆周壁体上设置防止绝缘台在轴向力作用下在插针接触部上滑动的凸起。

进一步的，所述插针包括后部的插针端接部、前部的插针接触部以及位于两者之间的插针卡台，所述第二绝缘体内设置用于插装插针的第二插座插孔，第二插座插孔内设置通过阻挡插针卡台来阻挡插针向前脱出的第一台阶。

进一步的，所述第二插座插孔内设置套设在插针上的插针定位爪，插针定位爪的前端抵在第一台阶上，插针定位爪上设置由后向前延伸且用于抵在插针卡台上的弹性爪，插针定位爪的后端靠近或抵在弹性件上。

进一步的，所述第二绝缘体后端安装用于防止弹性件向后脱出的第一绝缘体。

进一步的，所述第一绝缘体上设置为插针的轴向移动提供空间的第一插座插孔，第一插座插孔与第二绝缘体上用于插装插针的第二插座插孔位置对应，第一绝缘体前端面设置插座凸台，第一插座插孔贯穿插座凸台，插座凸台伸入第二插座插孔中并限制斜圈弹簧向后端移动。

进一步的，所述第三绝缘体上设置轴向延伸且用于插装插孔结构的第一插头插孔，插孔结构包括前部的插孔接触部、后部的插孔端接部、位于两者之间的插孔卡台，插孔接触部上设置轴向延伸且用于对插插针的接触孔；第一插头插孔内设置用于抵接插针卡台前端面的第三台阶，第三绝缘体后端面设置用于阻止插孔结构向后脱出的第四绝缘体。

进一步的，所述插孔接触部套设护套，护套的前端部前出插孔结构的前端，且前出部分设置从前到后直径逐渐减小的锥形孔，第一插头插孔内设置阻挡护套向前脱出的第二台阶；第一插头插孔前端部设置用于引导插针插入插孔结构的导向孔，导向孔的直径从前到后逐渐减小，插针与插孔结构插合后，绝缘台抵在导向孔内。

进一步的，所述第一插头插孔内安装套设在插孔结构上的插孔定位爪，插孔定位爪前端面抵在第三台阶的径向面上，插孔定位爪的前部设置多个向内收缩的弹性爪，弹性爪由后向前延伸并抵在插孔卡台的后端面上；第四绝缘体上设置用于容纳插孔结构尾部的第二插头插孔，第四绝缘体的前端面设置插头凸台，第二插头插孔贯通插头凸台，插头凸台嵌套在对应的第一插头插孔中，并抵在插孔定位爪的后端面。

与现有技术对比，本实用新型的有益之处在于：

插头与插座对插后，绝缘台与第三绝缘体在轴向上互相压紧，压紧力来自于插座的斜圈弹簧，因绝缘体之间的压紧隔绝，两个相邻接触件之间不存在空气通路，电压击穿只能发生在绝缘体内部，而绝缘体的介电常数大大高于空气的介电常数，而且因缺乏空气与绝缘体的沿面击穿路径，使得连接器的工作电压大大提升；由于斜圈弹簧采用耐高温材料制成，在高温环境下，依然可以使绝缘台与第三绝缘体压紧，所以可以用于高温领域，尤其可以用于环境温度在450℃以上传输电源的电连接器，在高温环境下，绝缘台与第三绝缘体耐高温且依然抵紧，实现压紧隔绝，可以使该电连接器的工作电压可以高达380V以上；同时由于相邻接触件空气隔绝，不需要增大接触件的间距，因此，连接器体积相较于现有连接器基本保持不变，有利于连接器的小型化。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1a为现有技术中连接器中相邻接触件爬电距离的示意图；

图1b为现有技术中连接器绝缘体上增加凹槽后爬电距离的示意图；

图2为本实用新型实施例的连接器未插合状态下的示意图；

图3为本实用新型实施例的连接器在插合状态下的示意图；

图4为本实用新型实施例中插座的示意图；

图5为本实用新型实施例中插针结构的示意图；

图6为本实用新型实施例中插头的示意图；

图7a为本实用新型实施例中斜圈弹簧的示意图；

图7b为图7a的侧视图。

【附图标记】

1-第一绝缘体，101-插座凸台，102-第一插座插孔，2-第二绝缘体，201-第一台阶，202-第二插座插孔，3-第三绝缘体，301-第一插头插孔，302-第二台阶，303-第三台阶，304-导向孔，4-第四绝缘体，401-第二插头插孔，402-插头凸台，5-插针，501-插针端接部，502-插针接触部，503-插针卡台，504-凸起，6-绝缘台，7-插针定位爪，8-斜圈弹簧，9-插孔结构，901-插孔接触部，902-插孔端接部，903-接触孔，904-插孔卡台，10-插孔定位爪，11-护套，1101-锥形孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型一种用于高温领域的高绝缘耐压性能的连接器的实施例，如图2至图7b所示，该连接器包括插头、插座。插座包括第一绝缘体1、第二绝缘体2、插针5、绝缘台6、斜圈弹簧8、插针定位爪7、壳体(图中未画出)。插头包括第三绝缘体3、第四绝缘体4、插孔结构9、插孔定位爪10、护套11、壳体(图中未画出)。

插针5包括后部的插针端接部501、前部的插针接触部502以及位于两者之间的插针卡台503。插针端接部501设置用于插装固定导线的孔，导线通过螺钉、铆钉或压接的方式与插针端接部501固定。插针接触部502后端部外圆周壁体上套设固定绝缘台6，该绝缘台6的材料与上述绝缘体(第一绝缘体1、第二绝缘体2、第三绝缘体3、第四绝缘体4)的材料相同，可以耐受高温环境。

在本实施例中，绝缘台6通过以下方式套设固定在插针接触部502的后端部：使用模具套设在插针接触部502的后端部，采用塑料注射方式在模具中进行注塑，形成的绝缘台6固定在插针接触部502上。插针接触部502的后端部外圆周壁体上设置环向的凸起504，注塑固定后，可以防止绝缘台6在轴向力作用下在插针接触部502上滑动。

绝缘台6固定在插针5上后插装在第二绝缘体2的第二插座插孔202中，第二插座插孔202轴向延伸，其前部直径小于后部直径，并形成第一台阶201。插针5的插针端接部501穿设在第二插座插孔202后部，插针卡台503的前端面可以抵在第一台阶201的径向面上，限制插针5向前侧轴向移动。插针接触部502及绝缘台6穿设在第二插座插孔202前部并前伸出第二插座插孔202。

在本实施例中，在插针5插装之前，事先在第二绝缘体2的第二插座插孔202安装插针定位爪7。插针定位爪7外壁贴合在第二插座插孔202后部的内壁上，其前端面可以抵在第一台阶201的径向面上，限制插针定位爪7向前侧轴向移动；插针定位爪7的前部设置多个向内收缩的弹性爪，弹性爪由后向前延伸，插针定位爪为现有技术，在此不再赘述。插针定位爪7安装后，将插针5由后向前插装在第二插座插孔202内，同时插装在插针定位爪7中，在插装过程中，弹性爪向外扩张，待插针5插装到位，弹性爪恢复，使得弹性爪的前端抵在插针卡台503的后端面上，实现插针定位爪7与插针5的相对定位，可以使插针定位爪7随插针5向后端轴向移动。插针卡台503的前端面以及插针定位爪7的前端均可以抵在第一台阶201上，弹性爪的前端抵在插针卡台503的后端面，使得插针5可以连同插针定位爪7沿轴向移动，并在移动中对向前侧的移动进行限制，并可以通过对插针定位爪7的轴向限位进而实现对插针5的限位。

插针5安装后，插针5上套设斜圈弹簧8，在其他实施例中，斜圈弹簧可以替换为其他弹性件。斜圈弹簧8为环形封闭的弹簧，并且斜圈弹簧8的每个弹簧圈绕制截面与斜圈弹簧8的环向延伸方向不垂直。斜圈弹簧8由耐高温材料绕制而成，可以保证在450℃高温环境下仍然具有良好的弹性。斜圈弹簧8轴向限位在第二绝缘体2内，避免其向后端移动，插针5轴向移动设置在第二绝缘体内，插针向后端移动时，对斜圈弹簧施加压力。在本实施例中，斜圈弹簧8套设在插针5上后，在第二绝缘体2后端安装第一绝缘体1，用于阻挡斜圈弹簧后移，当插针5向后端移动时，对斜圈弹簧8压缩，斜圈弹簧8在自身恢复力作用下，对插针5施加反作用力。

在本实施例中，斜圈弹簧8位于插针定位爪7后侧，斜圈弹簧8安装后，在第二绝缘体2的后端安装第一绝缘体1。第一绝缘体1上设置第一插座插孔102，第一插座插孔102与第二绝缘体上的第二插座插孔202位置对应，为插针5的轴向移动提供空间。第一绝缘体1前端面设置插座凸台101，第一插座插孔102贯穿插座凸台101，在第一绝缘体1安装后，插座凸台101伸入第二插座插孔202中，斜圈弹簧8位于插座凸台101的前端面与插针定位爪7的后端面之间。插针5轴向后移时，带动插针定位爪7轴向后移，插针定位爪7的后端面对斜圈弹簧8压缩，斜圈弹簧8发生形变，可以对插针定位爪7施加向前端的反作用力，进而对插针5施加向前端的力。

斜圈弹簧8绕制截面倾斜角度的设计，使斜圈弹簧8在轴向上更易被压缩，使得斜圈弹簧8在轴向上的弹性系数更低，并更容易在制造公差内取得较小范围的弹性系数。因为斜圈弹簧的上述特性，斜圈弹簧在轴向上受到插针5的压力，几乎不会因为其压缩长度的变化而发生变化，可以保证斜圈弹簧8始终对插针5施加一个恒定的反作用力。

第三绝缘体3上设置轴向延伸的第一插头插孔301，第一插头插孔301内插装插孔结构9。插孔结构9包括前部的插孔接触部901、后部的插孔端接部902、位于两者之间的插孔卡台904。插孔端接部902设置用于插装固定导线的孔，导线通过螺钉、铆钉或压接的方式与插孔端接部902固定。插孔接触部901上设置轴向延伸且用于对插插针5的接触孔903。

在本实施例中，插孔结构9在插装在第一插头插孔301内之前，其前部套设护套11，护套11的前端部前出插孔结构9的前端，且前出部分设置从前到后直径逐渐减小的锥形孔1101。当插针5与插孔结构9对插时，插针5首先插入锥形孔1101，插针5穿过锥形孔1101后再插入插孔结构9。锥形孔1101对插针5进行引导，防止插针与插孔结构9的前端发生碰撞。

插孔结构9插装固定在第三绝缘体3内，在本实施例中，第一插头插孔301包括三段从前到后直径从小到大的孔，分别为前段孔、中段孔、后段孔，前段孔与中段孔之间形成第二台阶302，中段孔与后段孔之间形成第三台阶303。护套11的前端面靠近第二台阶302的径向面，第二台阶302可以防止护套11向前脱出，插针5穿过前段孔及护套11并插入插孔结构9。插孔卡台904的前端面抵在第三台阶303的径向面上，实现对插孔结构9的轴向限位，防止插孔结构9向前端移动。

在本实施例中，在向第三绝缘体3中插装插孔结构9之前，首先在第一插头插孔301的后段孔中安装插孔定位爪10，插孔定位爪10与插针定位爪7类似，插孔定位爪10外壁贴合在第一插头插孔301后段孔的内壁上，其前端面抵在第三台阶303的径向面上，限制插孔定位爪10向前端轴向移动。插孔定位爪10的前部设置多个向内收缩的弹性爪，弹性爪由后向前延伸。插孔定位爪10安装后，将插孔结构9由后向前插装在第一插头插孔301内，同时插装在插孔定位爪10内，在插装过程中，弹性爪向外扩张，待插孔结构9插装到位，弹性爪恢复，使得弹性爪的前端抵在插孔卡台904的后端面上，对插孔结构9进行定位。插孔卡台904的前端面以及插孔定位爪10的前端均抵在第三台阶303上，弹性爪的前端抵在插孔卡台904的后端面，可以通过对插孔定位爪10的轴向定位进而实现对插孔结构9的定位。

插孔结构9插装在第三绝缘体3上后，为了固定插孔结构9，将第四绝缘体4安装固定在第三绝缘体3的后端面，第四绝缘体4对插孔结构9定位。在实施例中，第四绝缘体4上设置第二插头插孔401，第二插头插孔401与第一插头插孔301位置对应，用于容纳插孔结构9的尾部。第四绝缘体4的前端面设置插头凸台402，第二插头插孔401贯通插头凸台402。第四绝缘体4安装在第三绝缘体3上后，插头凸台402嵌套在对应的第一插头插孔301中，并抵在插孔定位爪10的后端面，对插孔定位爪10轴向定位，进而对插孔结构10轴向定位。

在本实施例中，第一插头插孔301前段孔的前端部为导向孔304，导向孔304的直径从前到后逐渐减小，导向孔304用于引导插针5插入插孔结构9，并与绝缘台6实现配合。

当连接器插合时，插针接触部502依次穿过第一插头插孔301的导向孔304、前段孔，然后穿过护套11并插入插孔结构9的接触孔903，待绝缘台6的前端抵在导向孔304的内壁，继续用力，插针向后端移动，从而带动插针定位爪7向后端移动，使斜圈弹簧8压缩，在斜圈弹簧8弹力作用下，使绝缘台6抵紧导向孔304内壁，实现插头与插座的插合。绝缘台6与第三绝缘体在轴向上互相压紧，压紧力来自于插座的斜圈弹簧8。因绝缘体之间的压紧隔绝，两个相邻接触件之间不存在空气通路，电压击穿只能发生在绝缘体内部，而绝缘体的介电常数大大高于空气的介电常数，而且因缺乏空气与绝缘体的沿面击穿路径，使得连接器的工作电压大大提升。由于斜圈弹簧采用耐高温材料制成，在高温环境下，依然可以使绝缘台与第三绝缘体压紧，所以可以用于高温领域，尤其可以用于环境温度在450℃以上传输电源的电连接器，在高温环境下，绝缘台与第三绝缘体耐高温且依然抵紧，实现压紧隔绝，可以使该电连接器的工作电压可以高达380V以上。同时由于相邻接触件空气隔绝，不需要增大接触件的间距，因此，连接器体积相较于现有连接器不变，有利于连接器的小型化。

在本实用新型的其他实施例中，可以根据需要，将上述实施例中插座中的结构更换为插头中的结构，以及将插头中的结构更换为插座中的结构。

尽管已经展示和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于高温领域的高绝缘耐压性能的连接器，包括插头、插座，插头、插座中的一个设置第二绝缘体，另一个设置第三绝缘体，其特征在于：所述第二绝缘体内插装轴向移动的插针，插针的插针接触部套设固定绝缘台，插针接触部、绝缘台伸出第二绝缘体前端面，第二绝缘体内设置弹性件，弹性件位于插针轴向移动路径上；所述第三绝缘体上插装插孔结构，插针与插孔结构对插后，绝缘台抵在第三绝缘体上。

2.根据权利要求1所述的一种用于高温领域的高绝缘耐压性能的连接器，其特征在于：所述弹性件采用耐高温材料制成的斜圈弹簧。

3.根据权利要求1所述的一种用于高温领域的高绝缘耐压性能的连接器，其特征在于：所属绝缘台通过塑料注射方式固定在插针接触部的后端部上，插针接触部的后端部外圆周壁体上设置防止绝缘台在轴向力作用下在插针接触部上滑动的凸起。

4.根据权利要求1所述的一种用于高温领域的高绝缘耐压性能的连接器，其特征在于：所述插针包括后部的插针端接部、前部的插针接触部以及位于两者之间的插针卡台，所述第二绝缘体内设置用于插装插针的第二插座插孔，第二插座插孔内设置通过阻挡插针卡台来阻挡插针向前脱出的第一台阶。

5.根据权利要求4所述的一种用于高温领域的高绝缘耐压性能的连接器，其特征在于：所述第二插座插孔内设置套设在插针上的插针定位爪，插针定位爪的前端抵在第一台阶上，插针定位爪上设置由后向前延伸且用于抵在插针卡台上的弹性爪，插针定位爪的后端靠近或抵在弹性件上。

6.根据权利要求1所述的一种用于高温领域的高绝缘耐压性能的连接器，其特征在于：所述第二绝缘体后端安装用于防止弹性件向后脱出的第一绝缘体。

7.根据权利要求6所述的一种用于高温领域的高绝缘耐压性能的连接器，其特征在于：所述第一绝缘体上设置为插针的轴向移动提供空间的第一插座插孔，第一插座插孔与第二绝缘体上用于插装插针的第二插座插孔位置对应，第一绝缘体前端面设置插座凸台，第一插座插孔贯穿插座凸台，插座凸台伸入第二插座插孔中并限制斜圈弹簧向后端移动。

8.根据权利要求1所述的一种用于高温领域的高绝缘耐压性能的连接器，其特征在于：所述第三绝缘体上设置轴向延伸且用于插装插孔结构的第一插头插孔，插孔结构包括前部的插孔接触部、后部的插孔端接部、位于两者之间的插孔卡台，插孔接触部上设置轴向延伸且用于对插插针的接触孔；第一插头插孔内设置用于抵接插针卡台前端面的第三台阶，第三绝缘体后端面设置用于阻止插孔结构向后脱出的第四绝缘体。

9.根据权利要求8所述的一种用于高温领域的高绝缘耐压性能的连接器，其特征在于：所述插孔接触部套设护套，护套的前端部前出插孔结构的前端，且前出部分设置从前到后直径逐渐减小的锥形孔，第一插头插孔内设置阻挡护套向前脱出的第二台阶；第一插头插孔前端部设置用于引导插针插入插孔结构的导向孔，导向孔的直径从前到后逐渐减小，插针与插孔结构插合后，绝缘台抵在导向孔内。

10.根据权利要求8所述的一种用于高温领域的高绝缘耐压性能的连接器，其特征在于：所述第一插头插孔内安装套设在插孔结构上的插孔定位爪，插孔定位爪前端面抵在第三台阶的径向面上，插孔定位爪的前部设置多个向内收缩的弹性爪，弹性爪由后向前延伸并抵在插孔卡台的后端面上；第四绝缘体上设置用于容纳插孔结构尾部的第二插头插孔，第四绝缘体的前端面设置插头凸台，第二插头插孔贯通插头凸台，插头凸台嵌套在对应的第一插头插孔中，并抵在插孔定位爪的后端面。