CN101572359A - 电源连接器及其端子复合悬臂梁结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电源连接器，其包括具有若干端子收容通道的绝缘本体，每一端子收容通道中收容一个包括一对相对设置的独立导电端子的端子对；其中独立导电端子包括由高传导特性材料构成的第一部分和由高机械特性材料构成的第二部分，该第一部分和第二部分通过定位元件连接在一起，第二部分的支撑部保证第一部分用于电力传输的接触部受到外来压力时不会过度变形，保证电力传输的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电源连接器，特别是一种用于电路板之间传输电力的插座连接器和插头连接器的组合件。
背景技术
电子电路的设计者通常会关注于两个基本电路部分，即逻辑(或信号)部分以及电源部分，且在设计逻辑电路时，因为在逻辑电路中流动的电流较低，使得设计者通常不会考虑由于状态改变所造成(如：温度)在电气属性中的任何变化(如：电路组件的阻抗)，然而，高电流的流动将使得电源电路在电气属性上会产生变化，因此针对使用于电源电路中而设计的电源连接器必须能够散热(主要由焦耳效应所产生)，使得因电流改变所造成的电气属性变化可有效减至最低。
美国专利第US6,319,075号揭示了一种传输电力的电源连接器组件，这种电源连接器组件由安装于电路板上相互配对插接的插座连接器和插头连接器组成，插座连接器包括插座绝缘本体和组装在插座绝缘本体内的母端子组，插头连接器包括插头绝缘本体和组装在插头绝缘本体内的公端子组。参考图1，每一母端子10均包括顶侧相连的两片式大面积的平板状本体12、14和从本体前侧向前延伸形成的上、下两片呈弯曲状对接臂16、20。当插座连接器与插头连接器相互对接并形成电性导通时，公、母端子的对接臂相互弹性接触，母端子10收到公端子插入时的挤压力而发生变形，而母端子10的平板状本体12、14的上端的U型连接部分42、44可以提供一定的反作用支撑力，有助于保持母端子10的接触部分不因受力而过度变形。然后，该专利所揭示的母端子为一件式结构，端子主体部连接处为U型结构，此结构需要先冲压出端子主体部然后再折弯，此折弯制程常会造成端子折弯处龟裂，进而影响材料电导特性而降低品质，且折弯后端子因焊接时受高温影响造成金属内应力释放，造成端子外扩影响焊脚正位度，导致与电路板接合时出现不顺畅或连接器焊脚折脚现象。
针对以上专利所揭示的母端子之弊端，本专利申请人的另一件发明名称为“电源连接器组件及其互配端子”，申请号为200820031892.1的中国实用新型专利申请揭示了一种改进的母端子对结构。参考图2，每个母端子对220由两个相对设置的独立的母端子221、222组成。每个母端子包括矩形平板状的基部、自基部向下延伸形成的安装脚及自基部向前延伸形成的接触臂。本发明的母端子为两件式设计，采用连续冲压模具直接冲制，无上述折弯所产生的问题，可有效提升品质，并可降低工时成本，使产品组装方便，制程简单且品质稳定。然后，由于母端子221、222之间相互独立无任何连接或者支撑，公端子插入母端子221、222的接触臂时产生的挤压力可能导致母端子的接触臂发生较大的变形或者溃缩，影响母端子221、222的电力传输性能。
所以，针对此类电源连接器的端子结构设计，仍有进一步改进的空间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电源连接器，其端子的改进结构设计使得电源连接器的电力传输更加稳定可靠。
为了实现上述目的，本发明的一种实施方式的电源连接器包括具有若干端子收容通道的绝缘本体，每一端子收容通道中收容一个包括一对相对设置的独立导电端子的端子对；其中该独立导电端子包括由高传导特性材料构成的第一部分和由高机械特性材料构成的第二部分，该第一部分和第二部分通过定位元件连接在一起。
作为本发明的进一步改进，所述的第一部分包括基部和从基部延伸出来的接触部，所述的第二部分包括与第一部分的基部相接触的固定部和从该固定部延伸出来并与第一部分的接触部接触的支撑部。
作为本发明的进一步改进，所述的定位元件包括将第一部分的基部与第二部分的固定部相连接的第一定位元件，以及将第一部分的接触部与第二部分的支撑部连接相连接的第二定位元件，所述的第一定位元件包括设置在第一部分的基部上的开口和设置在第二部分的固定部上并可延伸卡入该开口的弹片，所述的第二定位元件包括设置在第一部分的基部与接触连接处的弯折部和设置在第二部分的固定部与支撑部连接处的抵止部；该抵止部抵靠在该弯折部上。
作为本发明的进一步改进，所述的由高传导特性材料构成的第一部分的材质为红铜，所述的由高机械特性材料构成的第二部分的材质为不锈钢。
作为本发明的进一步改进，所述的电源连接器为插座连接器，所述的端子对为收容于插座连接器的插座绝缘本体的端子收容通道内的母端子对。
本发明的一种实施方式的电源连接器组件包括相互配对的插座连接器和插头连接器，所述插座连接器包括一插座绝缘本体和组装于所述插座绝缘本体的端子收容通道内的母端子对，所述插头连接器包括一插头绝缘本体和组装于所述插头绝缘本体的端子收容通道内的公端子对，其中每个母端子对包括收容在所述插座绝缘本体内的一个对应端子收容通道内的两个相对设置的独立的母端子，其中每个母端子对的母端子均包括通过定位元件连接在一起的第一部分和第二部分，其中第一部分由高传导特性材料构成，第二部分由高机械特性材料构成。
作为本发明的进一步改进，所述的母端子的第一部分包括基部，自基部延伸形成的弹性接触臂，以及连接该基部和该接触臂的弯折部，所述的母端子的第二部分包括包括与第一部分的基部相接触的固定部和从该固定部延伸出来并与第一部分的接触臂接触的支撑部。
本发明的一种实施方式的导电端子包括由高传导特性材料构成的第一部分和由高机械特性材料构成的第二部分，该第一部分和第二部分通过定位元件连接在一起。
本发明的有益效果是：首先，端子的结构为两件式设计，制程简单且品质稳定，可以实现对所传输的高电压高电流进行更佳的分流；其次，两件式端子之间设置的复合结构(高机械特性材料+高传导特性材料)可以保证端子接触过程中受到外来压力时不会过度变形，保证电力传输的稳定性。
附图说明
图1为一种已知的电源连接器导电端子的立体示意图；
图2为另一种已知的电源连接器导电端子的立体示意图；
图3为本发明电源连接器组件的插座连接器和插头连接器对接后的立体组合图；
图4为本发明插座连接器的立体分解图；
图5为本发明插座连接器的母端子的立体图；
图6为本发明插头连接器的立体分解图；
图7为本发明插头连接器的公端子的立体图；
图8为本发明插座连接器的母端子与插头连接器的公端子对接后的立体组合图；
图9为对应于图8的俯视图；
图10为本发明电源连接器组件沿图3中A-A线方向剖开的立体局部剖视示意图；
图11为本发明电源连接器组件沿图3中B-B线方向剖开的立体局部剖视示意图。
具体实施方式
请参阅图3所示，本发明电源连接器组件包括两个相互配对且通过各自的电源端子相互对接而实现高电压高电流传输的两个电源连接器，分别为第一电源连接器和第二电源连接器，第一电源连接器包括第一绝缘本体与安装在第一绝缘本体内的若干第一电源端子，第二电源连接器包括第二绝缘本体与安装在绝缘本体内的若干第二电源端子，本实施方式中第一电源连接器为插座连接器2，第二电源连接器为插头连接器1，安装在插座连接器2的第一电源端子为母端子，安装在插头连接器1的第二电源端子为公端子，插头连接器1和插座连接器2用来分别安装在一块电路板上，二者可相互插接而实现电源端子公端子和母端子之间的电性导通，进而实现两块电路板之间的电力传输。
请参阅图4所示，插座连接器2包括插座绝缘本体21、排列组装在插座绝缘本体21内的若干母端子对220和第一信号端子组23。第一信号端子组23插设于插座绝缘本体21接近中央位置的呈矩阵排列的若干通孔中，其包括用来传输信号的排列成矩阵状的若干针脚状信号端子。
插座绝缘本体21大体为射出成型的纵长构形的一长方体状塑料体，其包括用来收容端子的主体部210及位于主体部210纵长方向两端的侧部211，主体部210包括相互平行的顶壁212、底壁213及位于顶壁212与底壁213之间的中间壁，顶壁212和底壁213之间形成有一纵长构形的在主体部210的前端面开口的对接空腔215。侧部211形成有一与对接空腔215相连通的导引腔216，导引腔216从侧部211的前端向后延伸贯穿，在侧部211顶壁上开设有与导引腔216和对接空腔215相连通的贯穿孔217。在顶壁212下表面自主体部210的前端面向后延伸形成若干肋条218。
本实施方式中，母端子对220中母端子221、222是面对面设置，而且所有结构呈镜像对称。每个母端子对220由两个相对设置的独立的母端子221、222组成。参考图5，母端子包括由高传导特性材料构成的第一部分2203和由高机械特性材料构成的第二部分2213，第一部分2203和第二部分2213通过定位元件连接在一起。本实施方式中，第一部分2203的高传导材料为红铜，红铜具有很好的导电性和导热性，塑性极好，易于热压和冷压力加工，但是红铜的刚度较差，在外力的作用下容易发生变形；第二部分2213的高机械特性材料为不锈钢，不锈钢具有很高的机械强度和良好的耐腐蚀性能，在外力作用下不容易发生变形。第一部分2203包括一个平板状的基部2208，基部2208的下侧向下延伸出针状安装脚2206，基部2208的前端向前延伸出接触部2210，接触部2210为前窄后宽的悬臂梁形态。在本实施方式中，每个母端子的安装脚2206为四个，自基部2208后部的底缘向下延伸，用来通过穿孔焊接技术(Through-Hole Technology)焊接至对应电路板上。当然，在其他实施方式中，安装脚2206的个数可以视设计需要变化，而且，安装脚2206也可以采用常见的其他方式的与电路板的连接结构，如采用表面安装技术(SMT)焊接，或者，压入式配合技术(Press-fit Technology)。第二部分2213包括固定部2218和从固定部2218向前延伸出的支撑部2220。在本实施方式中，固定部2218是紧贴在第一部分2203的基部2208的主平面内侧的不锈钢片，而支撑部2220是紧贴在第一部分2203的接触部2210的主平面内侧的不锈钢片。第一部分2203与第二部分2213之间的定位元件包括连接固定第一部分2203的基部2208与第二部分2213的固定部2218的第一定位元件和连接固定第一部分2203的接触部2210与第二部分2213的支撑部2220的第二定位元件。在本实施方式中，第一定位元件包括设置在第一部分2203的基部2208上的开口2209(配合参考图8)和设置在第二部分2213的固定部2218上并延伸卡入该开口2209的弹片2219，第一定位元件的作用在于将第二部分2213紧贴连接到第一部分2203上并限制第二部分2213相对于第一部分2203沿着图5中方向C的横向移动。第二定位元件包括设置在第一部分2203的基部2208与接触部2210的连接处的弯折部2211和设置在第二部分2213的固定部2218与支撑部2220的连接处的抵止部2221，该抵止部2221紧贴抵靠在第一部分的弯折部2211上并限制第二部分2213相对于第一部分2203沿着图5中方向D的横向移动。
请参阅图6，插头连接器1包括插头绝缘本体11、组装在插头绝缘本体11内的公端子对120和第二信号端子组13。第二信号端子组13插设于插头绝缘本体11的主体部110的接近中央位置的呈矩阵排列的若干通孔中，包括用来传输信号的排列成矩阵状的若干第二信号端子，第二信号端子的接触部呈两片状弹性臂结构，用来收容插座连接器2的针脚状第一信号端子。
插头绝缘本体11大体为射出成型的纵长构形的一长方体状塑料体，其包括用来收容端子的主体部110及位于主体部110纵长方向两端的侧部111，主体部110包括相互平行的顶壁112、底壁113和两侧壁114及位于顶壁112与底壁113之间的成一排的若干间隔壁115。间隔壁115自主体部110的前端面向后延伸，在每两个间隔壁115之间形成有端子收容通道117，端子收容通道117在主体部110的前端面上具有开口。
每个公端子对120由两个相对设置的独立的公端子121、122组成。参考图7，每个公端子包括矩形平板状的主体部1201和自主体部1201向下延伸形成的安装脚1202，主体部1201的前部形成有接触部1203，接触部1203的内侧面形成与插座连接器2的母端子相对接的接触区域。本实施方式中，每个公端子的安装脚1202为四个，自主体部1201后部的底缘向下延伸，用来通过穿孔焊接技术(Through-Hole Technology)焊接至对应电路板上。当然，在其他实施方式中，安装脚1202的个数可以视设计需要变化，而且，安装脚1202也可以采用常见的其他方式的与电路板的连接结构，如采用表面安装技术(SMT)焊接，或者，压入式配合技术(Press-fit Technology)。在主体部1201顶侧缘与底侧缘分别形成有倒刺状固持部1204。本实施方式中，公端子对120中公端子121、122是相互平行且面对面间隔一定距离形成一配接空间1205(参考图9)，而且所有结构呈镜像对称，位于主体部1201顶侧缘的固持部1204是位于接近中间位置，位于主体部1201底侧缘的固持部1204是位于安装脚1202前方，公端子的接触部1203前端有一到角而形成引导部1206(参考图9)。
参考图8与图9，在母端子对220与公端子对120相互对接之后，母端子221、222的第一部分2203的接触部2210插入到公端子121、122的配接空间1205中，使得接触部2210与公端子接触部1203相互接触。再参考图10和图11，由于公端子121、122的接触部1203是紧贴在端子收容通道117的侧壁上并通过固持部1204固定在该端子收容通道117中，故公端子121、122的主体部1201与接触部1203在母端子221、222插入之后不会发生变形，而由于母端子221、222的第一部分2203的两个接触部2210宽度之和略大于公端子121、122的配接空间1205的宽度，故母端子221、222的第一部分2203的两个接触部2210在来自公端子121、122的接触部1203之作用力的压迫下必然发生面向彼此的弯曲变形。相应地，由于母端子221、222的第二部分2213的支撑部2220由高强度的不锈钢片制成，该支撑部2220提供一个反向的支撑作用力给发生变形的第一部分2203的接触部2210，该反作用力可以部分消除公端子121、122的接触部1203施加给母端子221、222的接触部2210的压迫作用力，使得母端子221、222的接触部2210的变形量减小。
本发明电源连接器的母端子既为两件式设计，又采用了分成两种不同材质的第一部分与第二部分。两件式设计的优点在于可以采用连续冲压模具直接冲制端子，无上述折弯所产生的问题，可有效提升品质，并可降低工时成本，使产品组装方便，制程简单且品质稳定，又可以实现对所传输的高电压高电流进行更佳的分流，使端子在材料电导特性规格内可以传导更高的电压电流；进一步的，采用不同材质的第一部分与第二部分的优点在于：具有高传导特性的第一部分可以维持导电端子电力传输对端子材质的要求，具有高机械特性的第二部分可以保证端子接触过程中受到外来压力时不会过度变形，进一步保证电力传输的稳定性。
当然，以上所举的实施方式仅为本发明的较佳实施方式，本发明还可以有许多其它实施方式，例如，在其他实施方式中导电端子的第一部分与第二部分之间的定位元件的位置与结构可以根据需要调整，例如在将第二部分通过粘合粘接在一起，这样便省去在第一部分与第二部分上额外设置开口与定位弹片的步骤。又例如，在其他实施方式中，第一部分的高传导特性材料可以由铜合金或者接触表面镀金的材料制成，而第二部分的高机械特性材料可以由其他不同于不锈钢的材料制成。再例如，插头连接器1和插座连接器2亦可设计成其中一个安装于主板等电路板上，另一个与电缆相连接，亦即公、母端子中一个的安装脚亦可采用常见的与电缆相连接的结构来替代。对于本领域的普通技术人员来说，在本发明的教导下所作的针对本发明的等效变化，仍应包含在本发明权利要求所主张的范围中。
Claims (26)
1、一种电源连接器，其包括具有若干端子收容通道的绝缘本体，每一端子收容通道中收容一个包括一对相对设置的独立导电端子的端子对；其特征在于，该独立导电端子包括由高传导特性材料构成的第一部分和由高机械特性材料构成的第二部分。
2、如权利要求1所述的电源连接器，其特征在于，该第一部分和第二部分通过定位元件连接在一起。
3、如权利要求2所述的电源连接器，其特征在于，所述的第一部分包括基部和从基部延伸出来的接触部。
4、如权利要求3所述的电源连接器，其特征在于，所述的第二部分包括与第一部分的基部相接触的固定部和从该固定部延伸出来并与第一部分的接触部接触的支撑部。
5、如权利要求4所述的电源连接器，其特征在于，所述的定位元件包括将第一部分的基部与第二部分的固定部相连接的第一定位元件，以及将第一部分的接触部与第二部分的支撑部连接相连接的第二定位元件。
6、如权利要求5所述的电源连接器，其特征在于，所述的第一定位元件包括设置在第一部分的基部上的开口和设置在第二部分的固定部上并可延伸卡入该开口的弹片。
7、如权利要求5所述的电源连接器，其特征在于，所述的第二定位元件包括设置在第一部分的基部与接触连接处的弯折部和设置在第二部分的固定部与支撑部连接处的抵止部；该抵止部抵靠在该弯折部上。
8、如以上任意权利要求之一所述的电源连接器，其特征在于，所述的由高传导特性材料构成的第一部分的材质为红铜。
9、如权利要求1至7之一所述的电源连接器，其特征在于，所述的由高机械特性材料构成的第二部分的材质为不锈钢。
10、如权利要求1至7之一所述的电源连接器，其特征在于，所述的端子对的两个独立导电端子间隔一定空间相对镜像固定在同一端子收容通道中。
11、如权利要求1至7之一所述的电源连接器，其特征在于，所述的电源连接器为插座连接器，所述的端子对为收容于插座连接器的插座绝缘本体的端子收容通道内的母端子对。
12、一种电源连接器组件，其包括相互配对的插座连接器和插头连接器，所述插座连接器包括一插座绝缘本体和组装于所述插座绝缘本体的端子收容通道内的母端子对，所述插头连接器包括一插头绝缘本体和组装于所述插头绝缘本体的端子收容通道内的公端子对，其中每个母端子对包括收容在所述插座绝缘本体内的一个对应端子收容通道内的两个相对设置的独立的母端子，其特征在于，每个母端子对的母端子均包括通过定位元件连接在一起的第一部分和第二部分，其中第一部分由高传导特性材料构成，第二部分由高机械特性材料构成。
13、如权利要求12所述的电源连接器组件，其特征在于，所述的母端子对的两个母端子相对镜像设置在同一端子收容通道中。
14、如权利要求13所述的电源连接器组件，其特征在于，所述的母端子的第一部分包括基部，自基部延伸形成的弹性接触臂，以及连接该基部和该接触臂的弯折部。
15、如权利要求13所述的电源连接器组件，其特征在于，所述的母端子的第二部分包括包括与第一部分的基部相接触的固定部和从该固定部延伸出来并与第一部分的接触臂接触的支撑部。
16、如权利要求15所述的电源连接器组件，其特征在于所述的定位元件包括设置在第一部分的基部上的开口和设置在第二部分的固定部上并可延伸卡入该开口的弹片。
17、如以上任意权利要求之一所述的电源连接器组件，其特征在于，所述的第一部分的材质为红铜。
18、如权利要求12至15之一所述的电源连接器组件，其特征在于，所述的第二部分的材质为不锈钢。
19、一种导电端子，其特征在于，该导电端子包括由高传导特性材料构成的第一部分和由高机械特性材料构成的第二部分
20、如权利要求19所述的导电端子，其特征在于，该第一部分和第二部分通过定位元件连接在一起。
21、如权利要求20所述的导电端子，其特征在于，所述的第一部分包括基部和从基部延伸出来的接触部，所述的第二部分包括与第一部分的基部相接触的固定部和从该固定部延伸出来并与第一部分的接触部接触的支撑部。
22、如权利要求21所述的导电端子，其特征在于，所述的定位元件包括将第一部分的基部与第二部分的固定部相连接的第一定位元件，以及将第一部分的接触部与第二部分的支撑部连接相连接的第二定位元件。
23、如权利要求22所述的导电端子，其特征在于，所述的第一定位元件包括设置在第一部分的基部上的开口和设置在第二部分的固定部上并可延伸卡入该开口的弹片。
24、如权利要求22所述的导电端子，其特征在于，所述的第二定位元件包括设置在第一部分的基部与接触连接处的弯折部和设置在第二部分的固定部与支撑部连接处的抵止部；该抵止部抵靠在该弯折部上。
25、如以上任意权利要求之一所述的导电端子，其特征在于，所述的由高传导特性材料构成的第一部分的材质为红铜。
26、如权利要求20至24之一所述的导电端子，其特征在于，所述的由高机械特性材料构成的第二部分的材质为不锈钢。
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