CN101257160A - 薄断面大电流电力连接器 - Google Patents
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Abstract
薄断面大电流电力连接器组件包括插塞式连接器(10)和插座式连接器(15)。插塞式连接器包括具有插塞尾部(30)和插塞罩部(35)的插塞外壳(11)以及至少一个插塞式电力触头(20)。插座式连接器包括具有插座尾部(40)和插座罩部(45)的插座外壳(16)以及至少一个插座式电力触头(21)。插塞式连接器和插座式连接器布置成通过将插座罩部插入插塞罩部来相互接合，从而在插塞式电力触头和插座式电力触头之间建立电连接。插塞外壳包括位于插塞罩部中的至少一个冷却槽(50)，而且，插座外壳包括位于插座罩部中的至少一个冷却槽(50)，其与插塞罩部中的至少一个冷却槽对准，从而当插塞式连接器和插座式连接器接合时，增强流过插塞罩部和插座罩部的冷却气流。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于安装在印刷电路板上的薄断面大电流电力连接器。
背景技术
各种类型的包括触头的电连接器被设计用于安装在印刷电路板上。触头具有用于连接到印刷电路板上的适当电路走线的终端，例如，用于焊接到印刷电路板上的电路走线和/或印刷电路板内的孔中的焊接引线。一些电连接器已用于在不同印刷电路板上的电路之间建立电连接。这些电连接器包括电路板之间的电力和信号传导连接器。
一般地，这样的连接器包括非传导性的或绝缘的外壳，其将一个或多个导电触头固定到电路板上。该外壳配置成与安装在另外的电路板上的接合连接器相接合。外壳的接合也提供了包含于其中的触头的接合。于是，该配置形成了包括一对接合连接器的连接器组件，例如插塞式连接器和插座式连接器，有时也分别被称为外连接器和内连接器。
板安装连接器可以被用来提供电力、电信号或这二者在板之间的传导连接。在这样的板到板的电力连接器组件中，连接器使电力电路耦合到印刷电路板上的电源电路或从其耦合。随着电子封装中使用的元件日渐密集，电连接器通常需要在电路板和接合连接器或其它连接设备之间，或者在一个电路板和另一个电路板之间运载大电流。提供给连接设备的电流被分配给电路板上的各种电路走线。
典型的板安装电力连接器包括具有至少一个电触头的外壳。板安装电力连接器组件包括称为外连接器的插塞式连接器和称为内连接器的插座式连接器。插塞式和插座式连接器设计为通过将插塞外壳和插座外壳安装在一起来互相接合，同时在包括于其内的电触头之间形成电连接。插塞和插座的安装必须提供安全、可靠的连接。
根据连接器能够安全运载的电流的量，电力连接器通常被评定等级。流过连接器的电流所产生的热必须散逸到周围的环境中。如果散热不足，则会发生连接器过热，从而导致连接器失灵和潜在的危险情况。由于电连接器需要运载更高水平的电流，散热就变得更为重要。通过在连接器周围提供更多的空间以允许增加冷却气流，可以加强散热，然而，电气元件需要造得更小从而在电气元件组件中被封装得更加紧凑。大电流水平、紧凑的封装和小的尺寸使得连接器的冷却变得更加困难。
因而需要具有薄断面的能够在电路板之间运载大电流的电连接器组件。
本发明的设计将解决该问题。
发明内容
根据本发明，一种电连接器组件包括插塞式连接器和插座式连接器。插塞式连接器包括具有插塞尾部和插塞罩部的插塞外壳和至少一个插塞式电力触头。插座连接器包括具有插座尾部和插座罩部的插座外壳和至少一个插座式电力触头。插塞式连接器和插座式连接器配置为通过将插座罩部插入插塞罩部来相互接合，从而在插塞式电力触头和插座式电力触头之间建立电连接。插塞外壳包括位于插塞罩部中的至少一个冷却槽，而且，插座外壳包括位于插座罩部中的至少一个冷却槽，其与插塞罩部中的至少一个冷却槽对准，从而当插塞式连接器和插座式连接器相互接合时，增强流过插塞罩部和插座罩部的冷却气流。
附图说明
现在将参照附图通过举例对本发明进行描述，其中：
图1示出了示例的未接合的电力连接器组件。
图2示出了示例的插塞式电力连接器。
图3示出了示例的插座式电力连接器。
图4A示出了示例的插座接合面的一部分视图。
图4B示出了示例的插塞接合面的一部分视图。
图5A和5B示出了示例的插塞式电力触头。
图6A和6B示出了示例的插座式电力触头。
图7示出了示例的接合的电力连接器组件。
图8示出了示例的未接合的电力/信号连接器组件。
图9示出了示例的插塞式电力/信号连接器。
图10示出了示例的插座式电力/信号连接器。
图11A和11B示出了示例的插塞式信号触头阵列。
图12A和12B示出了示例的插座式信号触头阵列。
图13示出了示例的接合的电力/信号连接器组件。
具体实施方式
参照附图1、2、3、4A和4B，显示了未接合的电力连接器组件5的实施例。该连接器组件包括插塞式电力连接器10和插座式电力连接器15。插塞式连接器10由插塞式连接器外壳11和插塞式电力触头20组成。插座式连接器15由插座式连接器外壳16和插座式电力触头21组成。插塞式连接器外壳11和插座式连接器外壳16由具有高强度的绝缘塑性材料制成。插塞式连接器外壳11形成有至少一个冷却槽50。插座式连接器外壳也形成有至少一个冷却槽50。外壳可以由高温液晶聚合物或其它适合的触头外壳材料制成。
插塞式连接器10和插座式连接器15设计成将插塞式电力触头20接合并连接到插座式电力触头21。进行接合时，插塞式连接器10和插座式连接器15可以分别在第一电路板17和第二电路板18之间提供电力连接。第一电路板17和第二电路板18是印刷电路板或类似的与插塞式电力触头20和插座式电力触头21电气相通的电气设备。在本实施例中，第一电路板17和第二电路板18在同一平面连接。然而，插塞式连接器10或插座式连接器15可以配置为具有外壳和触头，其允许第一电路板17和第二电路板18垂直接合。本实施例允许通过本领域普通技术进行垂直接合。当连接到用于电力连接器组件的电路板时，插塞式连接器10和插座式连接器15的最大高度优选地超出电路板表面8mm以下。
从图1中可见，插座式连接器15具有至少部分敞开的背面22。插座式连接器15的该至少部分敞开的背面22便于插座式电力触头21暴露在外，以允许热散逸和气流进入。于是，冷却空气可穿过敞开的背面22进入或通过风扇或其它空气流动设备迫使其进入插座式连接器15，并从冷却槽50或从插塞式连接器10的类似的敞开的背面(未示出)流出。插塞式连接器10也具有与插座式连接器15的至少部分敞开的背面22的结构类似的至少部分敞开的背面(未示出)，用于将插塞式连接器10的插塞式触头20暴露于流动的冷却空气中。可以理解的是，进行接合时，进入插座式连接器15的至少部分敞开的背面22的和进入插塞式连接器10的至少部分敞开的背面(未示出)的冷却空气将在连接器组件5中循环。冷却槽50便于在插塞式连接器10和插座式连接器15中产生的热散发出去，而无需在插塞式连接器10或插座式连接器15上强制通风，然而强制通风可以用来进一步加速冷却。冷却槽50以及插塞式连接器10和插座式连接器15的结构允许空气流过插塞式连接器10和插座式连接器15并环绕插塞式触头20和插座式触头21，以驱散热量离开插塞式触头20和插座式触头21以及它们相关的外壳。
在另一个实施例中，电路板17和电路板18彼此垂直连接。在该实施例中，提供了插塞式连接器10，如之前的实施例所示，其与电路板17呈直角连接，而且插座式连接器15被改进以与电路板18垂直连接。在该实施例中，由于插座式连接器15的改进将极大地限制或闭合插塞式连接器10的敞开的背面，因而冷却空气可以进入插塞式连接器10的敞开的背面(未示出)并且从冷却槽50出去。由于气流通常提供到插塞式连接器10的背面，这可能是非常重要的。代替地，插塞式连接器10可以被改进以提供垂直连接，而插座式连接器15将与第一实施例保持一致。
如图2所示，插塞式电力连接器10具有顶面55。插塞式连接器10具有插塞尾部30和插塞罩部35。插塞尾部30覆盖插塞式电力触头20的引脚(未示出)。插塞罩部35覆盖插塞式电力触头20的前突起。
位于插塞尾部30和插塞罩部35上的插塞式电力连接器10的顶面55上具有冷却槽50。冷却槽50也可以设置在插塞罩部的底面65上。相对于图1如上所述，冷却槽50允许空气通过从而冷却插塞式电力触头20。
如图3所示，插座式连接器15具有插座尾部40和插座罩部45。插座式连接器15具有顶面70，其覆盖尾部40和罩部45。插座尾部40覆盖容纳在插座外壳16内的插座式电力触头(未示出)的引脚。插座罩部45覆盖插座式电力触头(未示出)的前接收突起。
位于插座尾部40和插座罩部45上的插座式连接器外壳16的顶面70上具有冷却槽50。冷却槽50也可以设置在插座罩部的底面(未示出)上。相对于图1如上所述，冷却槽50允许空气通过从而冷却插座式电力触头21。
图示的插塞式连接器10和插座式连接器15的尾部的冷却槽50未延伸进它们的外壳罩部，但是，它们可以加长或改进以延伸得更接近尾部。另外，插塞式连接器10和插座式连接器15的罩部的冷却槽50可以被改进以延伸得更接近它们的外壳尾部。显然，冷却槽50的尺寸和位置可以依赖于提供到连接器组件5的电流负载和通风而改变。插塞式连接器罩部35的冷却槽50和插座式连接器罩部45的冷却槽50被优选地布置，以使得当连接器组件5被接合时能够对准。插塞罩部35和插座罩部45的冷却槽50可以仅出现在罩部的顶面或者在罩部的顶面和底面都出现。同样，冷却槽50可以从插塞式连接器罩部35和插座式连接器罩部45上省略掉。
图1所示的未接合的连接器组件5具有被动导引系统85，其包括插座式连接器15上的突片90和插塞式连接器10上的导引开口95。被动导引系统85帮助使插座式连接器15和插塞式连接器10接合。
图4A和4B示出了插座接合面410和插塞接合面415的详细视图。插塞接合面415是如图2所示的插塞外壳11和插塞式连接器10的接合面的一部分的示例。插座接合面410是如图3所示的插座式连接器15的接合面的一部分的示例。图示的插塞接合面415具有插塞式电力触头20，而且图示的插座接合面410具有相应的插座式电力触头21。
图示的插塞接合面415具有支撑肋420和槽形支撑结构423。支撑肋420提高了插塞式连接器的硬度和强度，尤其是当插塞式连接器包括6个或更多的触头时，并且当插塞式连接器包括高达30个触头时这尤为必要。槽形支撑结构423设置在外壳11的尾部中，用于支撑和对准电力触头20。槽形支撑结构423附接于外壳11的尾部30的顶面425。以详细剖面图示例的支撑肋420具有带前槽口422的示例结构。支撑肋420从插塞底壁421延伸到插塞外壳11的尾部30中的槽形阻挡结构423。槽形阻挡结构423支撑和对准插塞外壳11中的触头20。
插座接合面410设计为具有支撑柱440，用于导引插塞式触头20进入相应的插座式触头21。支撑柱440可以如图所示具有有斜面，以帮助导引相应的插塞式触头20。支撑柱440设计为具有用于接收相应的支撑肋420的凹口430。图4A和图4B还示出了可选的被动导引系统85的突片95和导引开口90。
图示的插塞接合面415在插塞顶盘425上具有顶部肋436。插塞接合面415在插塞底壁421上还具有底部肋437。图示的插座接合面410具有顶部肋接收槽438和底部肋接收槽439，分别用于接收顶部肋436和底部肋437。顶部肋436和底部肋437中的一个或两个都具有和它们相应的接收槽，以改进连接器组件的硬度和对准。图示的顶部肋436和底部肋437在每个插塞式触头之间隔开，但是也可以以其它改进连接器组件硬度和对准的方式隔开。
插塞式电力触头500的详细视图如图5A和图5B所示。插塞式触头500由主体505、引脚510、和用于为适合的插座式触头提供电气接合表面的前突起515组成。通过本领域已知的方法，引脚510用于形成与电路板的电气连接。插塞式触头可以由例如铜镍硅合金的高导电性的柔韧材料制成。
插座式电力触头600的详细视图如图6A和图6B所示。图示的插座式触头600具有主体605、引脚610、和用于为适合的相应插塞式触头提供电气接合表面的前接收突起615。插座式触头可以由例如铜镍硅合金的高导电性的柔韧材料制成。
图7示出了根据本发明另一个实施例的接合的电力连接器组件700，其由插塞式电力连接器705和插座式电力连接器710组成。图示的插塞式连接器在插塞尾部720内具有冷却槽715。图7也示出了在插塞罩部730中形成的冷却槽725。图7未示出在插塞罩部730内包含的插座罩部中形成的冷却槽，其对准插塞罩部730上的冷却槽725。插座式连接器710具有在插座式连接器尾部740中形成的冷却槽735。接合的电力连接器组件700在第一电路板745和第二电路板750之间建立了电力连接。
图8示出了包括插塞式连接器805和插座式连接器810的未接合的电力/信号连接器组件800的另一个示例的实施例。插塞式连接器具有电力触头820和至少一个插塞式信号触头910，以便分别提供与插座式连接器810中的相应插座式电力触头821和至少一个插座式信号触头(未示出)的电力和信号连接。插塞式连接器805具有信号触头部825、插塞尾部830、和插塞罩部835。插座式连接器810具有信号触头部840、插座尾部845、和插座罩部850。
图示的冷却槽855位于插塞尾部830、插塞式连接器罩部835、插座式连接器尾部845、插座式连接器罩部850上。冷却槽也可以在插塞和插座罩底面(未示出)中形成。显然，冷却槽855的尺寸和位置可以依赖于提供给连接器组件800的电流负载和通风而改变。冷却槽855可以从插塞罩部835和插座罩部850上省略掉。如果存在，插塞式连接器罩部835的冷却槽855和插座式连接器罩部850的冷却槽855定位成当连接器组件800接合时能够对准。
从图8还可以看出，插座式连接器810具有至少部分敞开的背面822。插座式连接器810的该至少部分敞开的背面822便于插座式电力触头821暴露在循环的冷却空气中。于是，冷却空气可以通过敞开的背面822进入或者可以被强制进入插座式连接器810，并从冷却槽855或从插塞式连接器805的类似敞开的背面(未示出)出去。插塞式连接器805还具有和插座式连接器810的至少部分敞开的背面822结构类似的至少部分敞开的背面(未示出)，用于将插塞式连接器805的插塞式触头820暴露在循环的冷却空气中。可以理解的是，进行连接器组件800接合时，进入插座式连接器810的至少部分敞开的背面822的和进入插塞式连接器805的至少部分敞开的背面(未示出)的冷却空气在连接器组件800中循环。
图示的未接合的连接器组件800具有被动导引系统860。该被动导引系统包括插座式连接器810上的突片890和插塞式连接器805上的导引开口895。该被动导引系统860帮助将插塞式连接器805和插座式连接器810对准且接合。
图9示出了插塞式电力/信号连接器900的再一个示例的实施例的更加详细的视图。如图9所示，冷却槽950形成在插塞式连接器900的电力连接部920上。冷却槽950的形成与之前讨论的插座式电力连接器实施例中的冷却槽的形成类似。图9也示出了插塞式电力触头820和插塞式信号触头910的定位。插塞式信号触头容纳在连接器900的信号连接部825内。连接器900包括肋915，以提高连接器900的强度和硬度。图示的插塞式连接器900也具有导引开口895，用于从插座式连接器接收相应的突片。
插塞式电力触头820和插座式电力触头(未示出)与之前描述的电力连接器组件实施例中描述的插塞式电力触头和插座式电力触头相同或类似。
图10示出了插座式电力/信号连接器1000的示例的实施例的更详细的视图。如图10所示，插座式连接器1000设置有冷却槽1050，其形成在连接器1000的电力连接部1020中。插座式连接器1000还包括信号连接部1025，用于将插座式信号连接器(未示出)容纳于连接器1000中。
冷却槽1050的形成与之前讨论的插座式电力连接器的实施例中的冷却槽的形成类似。插座式连接器1000包括顶部肋接收槽1005，用于接收来自插塞式连接器的相应的肋。如果相应的插塞式连接器具有底部肋，则另外的肋接收槽可以设置在连接器1000的底部。图示的插座式连接器1000具有突片1010，以插入到插塞式连接器的相应的导引开口内。
插座式连接器1000具有支撑柱1015，用于导引相应的插塞式电力触头对准接合包含在连接器中的插座式触头(未示出)。支撑柱1015可以如图示是有斜面的，以帮助导引插塞式触头到达它们相应的插座式触头。
电力/信号连接器组件800可以设置有支撑肋和相应的支撑柱凹槽，就像为电力连接器组件提供的那样，以提高连接器组件的强度。支撑肋可以用于四个或更多相邻的触头构成的组之间，以提高触头组件的强度。
如上参照图9所述和所示，插塞式信号触头1100的详细视图如图11A和图11B所示。信号触头1100具有主体1105、引脚1110、和用于为适合的插座式信号触头提供电气接合表面的前突起1115。引脚1110配置为以本领域已知的方法形成与电路板的电气连接。插塞式信号触头1100可以由诸如磷青铜的易导电的柔韧材料制成。
如上参照图10所述和所示，插座式信号触头1200的放大的详细视图如图12A和图12B所示。图示的插座式触头1200具有主体1205、引脚1210、和用于为适合的相应插塞突起提供电气接合表面的前接收触头1215。插座式信号触头1200可以由诸如磷青铜的易导电的柔韧材料制成。
图13示出了接合的电力/信号连接器1300，其由根据本发明另一个实施例的插塞式电力/信号连接器1305和插座式电力/信号连接器1310组成。图示的插塞式连接器1305在插塞尾部1320具有冷却槽1315。图13也示出了在插塞罩部1330中形成的冷却槽1325。图13未示出的是在包含于插塞罩部1330中的插座罩部中形成的冷却槽，其与冷却槽1325对准。插座式连接器1310具有形成在插座式连接器尾部1340中的冷却槽1335。接合的电连接器组件1300在第一电路板1345和第二电路板1350之间建立了电力连接。
Claims (5)
1、一种电连接器组件，包括插塞式连接器(10；805)和插座式连接器(15；810)，该插塞式连接器包括具有插塞尾部(30；830)和插塞罩部(35；835)的插塞外壳(11)以及至少一个插塞式电力触头(20；820)，该插座式连接器包括具有插座尾部(40；845)和插座罩部(45；850)的插座外壳(16)以及至少一个插座式电力触头(21；821)，其中，所述插塞式连接器和插座式连接器配置成通过将所述插座罩部插入所述插塞罩部来相互接合，从而在所述插塞式电力触头和插座式电力触头之间建立电连接，其特征在于：
所述插塞外壳包括位于所述插塞罩部中的至少一个冷却槽(50；855)，而且所述插座外壳包括位于所述插座罩部中的至少一个冷却槽(50，855)，其与所述插塞罩部中的所述至少一个冷却槽对准，从而当所述插塞式连接器和插座式连接器接合时，增强流过所述插塞罩部和插座罩部的冷却气流。
2、如权利要求1所述的电连接器组件，其中，所述插塞尾部包括至少一个冷却槽(50；855)，而且所述插座尾部包括至少一个冷却槽(50；855)。
3、如权利要求1所述的电连接器组件，其中，所述插塞式连接器包括至少一个插塞式信号触头(910)，而且所述插座式连接器包括至少一个插座式信号触头(1200)。
4、如权利要求1所述的电连接器组件，其中，所述插塞外壳包括至少部分敞开的背面(22)，其使所述插塞式电力触头暴露在冷却空气中。
5、如权利要求1所述的电连接器组件，其中，所述插塞外壳还包括槽形支撑结构(423)，其支撑并对准所述至少一个插塞式电力触头。
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