CN102474040A - 包胶的安全且防水的光伏连接器 - Google Patents

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Abstract

PV连接器的公连接器的内部有管状插头(8)，所述管状插头将管状母端子(9)包围在内，所述管状母端子的近端(6)被压接到PV电缆(7)，其中管状插头(8)具有防水阀(10)和防水环(11)，防水阀和防水环以这样的方式附接于管状插头，该方式为，当管状插头(8)在与母连接器(2)的对应管状插口(4)组装并耦合在一起期间进行完全接合时，防水阀和防水环都适于提供严密的防水密封，而且，公连接器(1)和母连接器(2)还用绝缘树脂进行完全包胶，从而对所述端子(5)、(9)的压接连接部(6)和位于其内部的光伏电缆(7)进行充分保护及防水。

Description

包胶的安全且防水的光伏连接器
技术领域
本发明涉及电子***式连接器领域，具体涉及既防水又安全的太阳能面板的电连接的光伏电缆(photovoltaic cable)的连接器。
背景技术
通常被称为光伏连接器或PV连接器的光伏电缆连接器一般是包括插头和插座的***式，其插头座或公连接器具有至少一个接触套管或母端子，并与具有至少一个触针或公端子的插座壳或母连接器耦合，其中具有母连接器的插头以这样的方式***具有公连接器的插座壳，该方式为，在附接到公连接器的另一端和母连接器的另一端的两个对应电缆之间建立电连接，所述另一端分别通过压接的方式固定到电缆。
在专利DE 10215194中有这种连接器的示例，其描述了一种插头座，该插头座具有耦合座，该耦合座在密封件的区域具有螺纹和拧到螺纹上的锁定螺母，由此螺纹和锁定螺母能够用于夹紧密封件。用于固定插头并与插头耦合在一起的锁定螺母由部分借助于保护套管来固定的螺纹连接部构成。然而，这种连接器是不防水的，这样不能充分保护处于恶劣环境中的元件免受天气和日晒的损害。
PV连接器通常需要承受恶劣的大气条件，而且如同它们支撑的太阳能模块那样，PV连接器必须工作至少20年，同时通过良好的绝缘阻抗来承受所有可能的天气情况，因为它们一般用在室外和屋顶上。如同所有的半导体器件一样，PV连接器必须设计成执行良好，具有低过渡电阻以使得成品率损失(yield loss)最小化，并确保它们满足顺利操作和安全的要求，也使其自身在任何需要的时侯容易组装或拆卸。尤其对安装人员而言，从安全和效能的角度考虑，在PV连接器的设计上容易组装也是同等重要的因素。
安全在很大程度上取决于适当的设计和连接器材料的选择。当所选材料的良好的抗冲击性成为其主导因素时，商品的设计将必须取决于锁定***的类型和稳定性。连接器之间良好的耦合强度以及适当的***力是非常重要的。
使连接器分离所需的释放力是重要指标。如果发生无意断开，则锁闭***或锁定***应迅速中断接触，从而即刻消除任何电弧放电的机会。绝缘座通过固体连接部固定到电缆和金属件，该固体连接部的设计使得其拔出力处于总是大致高于插头与插座之间的释放力的恒定范围。这将确保如果电缆被意外扯掉，断开处将出现在插头连接器自身，而不是电缆或其它位置的耦合处，后一种情况将由于电缆端裸露而更加危险。
专利DE202007017521U1号也描述了一种用于PV连接电缆的连接器，包括具有卡合区域的插头和装配到插座上的对应咬合件的咬合装置，以便固定插头和插孔，同时通过插孔或插头的定位装置之一具有与插孔或插头的反向定位装置一起工作的引导件，以便达到定位装置的对应位置，由此使它们相对于彼此被限制和引导。这种锁定式设备在插头与插座之间提供了非常强的连接，这进而将无法提供较早前描述的锁闭式中出现的固有安全特征。类似地，设备也无法提供足够的防水保护。
由于太阳能面板组件意味着总是安装在室外，所以绝对必要的是，PV连接器也必须防水及坚固耐用，以便承受日晒和雨淋。除了考虑到因可能发生短路而出现的安全问题之外，大多数现有技术的PV连接器没有对如何防止水渗入其端子进行充分的设计，因而造成腐蚀及成品率损失。通常为了制造确实防水的连接器，外端和覆盖端子的部件必须以这样的方式紧密装配和制造，该方式为将端子完全笼罩并密封在内，然而为使过渡电阻最小化而发生在端子处的卡合力和接触应以这样的方式补偿外插头和插座连接器的卡合力，该方式为它们足以至少承受正常使用的最小释放力(即80N)，然而端子与电缆之间的压接端件也应进行良好密封，并且其坚固程度足以承受比连接器前端遭受的拔出力更大的拔出力。
根据日本专利JP2004158427，提出一种PV连接器，其包括***端子模制构件与外壳体之间的防水套管，由此防水套管将用作对压接到插头和插座的任一侧上的电缆的端子端进行包封的罩体，从而为PV连接器提供防水密封。
尽管该教导内容可以在压接端实现良好的密封，但是如图1所示的现有技术的PV连接器中出现的，由于该发明采用具有波状外壁的插头和插座的相同方法在插头的外壁与插座的内壁之间提供防水密封，从而既起到卡合力的作用，也起到两个端子件之间的防水密封的作用，所以该发明仍无法在前端处提供足够好的防水密封。公连接器的外波状周边壁压靠于母端子对应的波状内壁，从而起到密封以及将插头和插座保持在一起的锁闭的作用。因此，这种连接器仍不能完全不透水。此外，外模型的制造工艺需要***工艺，这将造成在更昂贵的制造工艺中效率更低。
目前，急需一种更高效的、改进的PV连接器，其满足的要求有：提供具有足够高的张力和耦合强度以承受足够的机械载荷的便于***式机械连接，其释放力总是大于拔出力由此确保电子安全，还能够通过保持低过渡电阻来提供良好的导电性以及因完全不渗透来提供人身和功能上的安全性，由此确保总是与低过渡电阻耦合的高绝缘电阻，同时在设计上因部件较少且花费大为减少而成为环境友好型，同时制造更简单。
发明内容
本发明提供一种既安全又防水的PV连接器。其包括：
插头座或公连接器，其外部具有用于卡合的带波状外表面，内部有管状插头，所述管状插头将管状母端子包围在内，所述管状母端子的近端被压接到电缆；
插座壳或母连接器，其由绝缘树脂制成的外部具有用于卡合的波状外表面；内部有管状插口，所述管状插口将管状公端子包围在内，所述管状公端子的近端被压接到电缆；由此，公连接器和母连接器各自具有锁闭装置，当公连接器和母连接器被组装和耦合在一起时，所述锁闭装置用于将彼此接合成锁闭结构，使得母端子和公端子相对于彼此联接并配合在一起，由此，电连接部的牢固接合使两个光伏电缆联结在一起，其中，管状插头由聚碳酸酯制成，并具有位于其基部的防水阀和在其梢部处的防水环，它们被固定成当耦合期间管状插头完全接合到母连接器的对应插口中时，防水阀和防水环都适于提供紧密的防水密封，而且其中，公连接器的外部和母连接器的外部用绝缘树脂进行完全包胶(overmould)，从而对端子的压接连接部和位于其内部的光伏电缆进行充分保护及防水。
本发明的目的是提供一种充分防水且安全的PV连接器。
本发明进一步的目的是提供一种容易连接、易于组装且装配零件较少的PV连接器。
本发明的另一目的是提供一种制造容易且经济的PV连接器。
本发明的又一目的是提供一种环保、无卤素、无UV以及无二恶英的PV连接器。
从以下结合附图的详细描述中，本发明的其它目的、优点和新颖特征将变得更加明显。
附图说明
下面，将参照结合以下附图的示意性实施例来更详细地描述本发明，其中：
图1示出现有技术的PV连接器。
图2示出在组装之前，本发明的公连接器与本发明的母连接器对齐。
图3示出共同组装成完全接合状态的公连接器和母连接器。
图4(a)示出本发明的母连接器的剖视图。
图4(b)示出本发明的公连接器的剖视图。
图5示出公连接器和母连接器组装成完全接合状态的本发明的剖视图。
图6示出本发明的压接连接部和包胶部。
具体实施方式
参照图2，根据本发明的PV连接器的优选示意性实施例被显示为在组装之前具有在一侧上对齐的公连接器1和在另一侧上对齐的母连接器2，然而图1显示的是现有技术的PV连接器。
本发明的公连接器1和母连接器2均由绝缘树脂制成，优选由聚碳酸酯制成，并带有波状外表面以提供更好的卡合，当公连接器1和母连接器2如图3所示那样组装在一起以用作本发明的PV连接器时，公连接器1和母连接器2通过锁闭装置附接，所述锁闭装置在两侧具有锁定件3，用于彼此接合成锁定结构。
母连接器2是带有管状插口4的插座壳，管状插口4的内部将PH青铜板/锡板制成的管状公端子5包围在内，管状公端子5在其近端6通过压接的方式接合到PV电缆7，如图4(a)所示。
公连接器1是带有管状插头8的插头座，管状插头8的内部将PH青铜板/锡板制成的管状母端子9包围在内，管状母端子9在其近端6通过压接的方式接合到PV电缆7，如图4(b)所示。管状插头8优选由聚碳酸酯制成，并具有位于其基部8a的防水阀10和附接在梢部8b处的防水环11，从而当与母连接器2的对应管状插口4完全接合时，防水阀10和防水环11共同起到完整的防水密封的作用。
当公连接器1和母连接器2处于完全组装模式时，即，如图5所示那样接合并锁闭在一起时，公端子5与母端子9装配并配合在一起，以便形成使两个PV电缆7联结在一起的完整电连接部，同时形成包围公端子5和母端子9的十分紧密的水密封。
由于端子5、9的压接侧6如图5和图6所示那样被充分包胶，所以它们完全密封并绝对不会渗水。
端子通过额外地压接到鳍片(fins)上而被牢固地固定到电缆7，所述电缆7为聚氨酯且无卤素(PE/HF)，所述鳍片位于电缆上并用热塑性弹性体(TPE)包胶，热塑性弹性体优选为无卤素、无UV并具有良好的防风雨性和防臭氧性的热塑性聚氨酯(TPU)。
端子5、9是镀锡的PH青铜，从而提供良好的导电性并在其整个使用寿命期间保持低过渡电阻。
公连接器1和母连接器2由聚碳酸酯(PC)塑料树脂制成，从而提供刚性、良好的拉伸强度、良好的润滑可加工性、脱膜性和足够的阻燃属性。
防水阀10和防水环11由热塑性弹性体制成，优选由热塑性聚氨酯(TPE/TPU)制成，从而提供必要的弹性。
防水环11固定在位于插头8的梢部8b处的凹槽内。
当公连接器1和母连接器2通过模塑的方式由硬PC式材料制成时，锁闭机构3位于外部，从而确保包封在连接器1、2的接合部内的端子5、9能够借助于防水阀10和销11(在模塑包胶部件时，通过注入TPE材料的软树脂而制成)而得以密封和防水，所述防水阀10和所述销11位于插头8的基部8a和梢部8b，当完全接合在插座或插口4内时，防水阀10和销11将形成完全密封。
锁闭机构3被设计成当卡合力被拉到极限时解开，其中在不损坏所述锁闭机构3的情况下，锁闭件3a、3b上的表面将滑动而脱离接合，这使得可再次重复使用。锁闭机构3应能够承受98N至147N之间的释放力，然而电缆7和压接的连接器6被设计成承受高达至少196N的拔出力，从而确保如果电缆7被意外扯掉，则断开处将出现在插头连接器1、2自身和压接连接部6上，而不是出现在电缆7中，因为露出电缆7的端部将更加危险。
在模塑期间，在端子5、9被***连接器1、2之后，通过用TPE材料的软树脂在其上进行包胶来实现端子5、9的联接到电缆7的压接端6处的防水性，通过在电缆7本身上进行额外压接而使得该防水性得到进一步增强，从而确保树脂不溢出到所述端子5、9，并且从端子5、9引出的盖也得以密封。这就提供了非常坚固的接头，其能够承受远大于取出端子5、9所需要的拔出力的极高释放力，从而提供安全性。
在包胶部的注塑工艺期间，电缆7的贴近端子5、9的端部被脊状件剥皮以进行包胶，从而注满以构成整体更紧密的密封。树脂将展开直到随后被移除的板的圆筒部构成盖，以防止树脂溢出，从而形成如图6所示的完全防水的结构。
以上描述仅仅是示意性示例，在不背离本发明的原理的情况下，可以进行各种更改。

Claims (10)

1.一种用于光伏电缆的连接器，包括：
(i)公连接器(1)，其外部具有用于卡合的波状外表面，内部有管状插头(8)，所述管状插头(8)将管状母端子(9)包围在内，所述管状母端子(9)的近端(6)被压接到光伏电缆(7)；
(ii)母连接器(2)，其由绝缘树脂制成的外部具有用于卡合的波状外表面，内部有管状插口(4)，所述管状插口(4)将管状公端子(5)包围在内，所述管状公端子(5)的近端(6)被压接到电缆(7)，由此，所述公连接器(1)和所述母连接器(2)各自具有锁闭装置(3)，当所述公连接器(1)和所述母连接器(2)被组装并耦合在一起时，所述锁闭装置(3)用于将彼此接合成锁闭结构，使得所述母端子(9)与所述公端子(5)相对于彼此联接并配合在一起，由此，在使两个光伏电缆(7)联结在一起的电连接部中得以牢固地接合，
其特征在于，所述管状插头(8)具有位于其基部(8a)的防水阀(10)和位于其梢部(8b)处的防水环(11)，并且被固定成，当耦合期间所述管状插头(8)完全接合到所述母连接器(2)的对应管状插口(4)中时，所述防水阀和所述防水环都适于提供紧密的防水密封，而且其中，所述公连接器(1)的外部和所述母连接器(2)的外部用绝缘树脂进行完全包胶，从而对所述端子(5、9)的压接连接部(6)和位于其内部的所述光伏电缆(7)进行充分密封、保护及防水。
2.如权利要求1所述的用于光伏电缆的连接器，其特征在于，所述绝缘树脂是聚碳酸酯。
3.如权利要求1所述的用于光伏电缆的连接器，其特征在于，所述管状插头(8)和所述管状插口(4)由聚碳酸酯制成。
4.如权利要求1所述的用于光伏电缆的连接器，其特征在于，所述防水阀(10)和所述防水环(11)由热塑性聚氨酯(TPU)制成，以提供必要的弹性。
5.如权利要求1所述的用于光伏电缆的连接器，其特征在于，所述公连接器(1)和所述母连接器(2)由聚碳酸酯(PC)塑料树脂制成。
6.一种安全且防水的用于光伏电缆的光伏连接器的制造方法，包括：(i)公连接器(1)，其外部具有用于卡合的波状外表面，内部有管状插头(8)，所述管状插头(8)将管状母端子(9)包围在内，所述管状母端子(9)的近端(6)被压接到光伏电缆(7)；
(ii)母连接器(2)，其由绝缘树脂制成的外部具有用于卡合的波状外表面，内部有管状插口(4)，所述管状插口(4)将管状公端子(5)包围在内，所述管状公端子(5)的近端(6)被压接到电缆(7)，由此，所述公连接器(1)和所述母连接器(2)各自具有锁闭装置(3)，当所述公连接器(1)和所述母连接器(2)被组装并耦合在一起时，所述锁闭装置(3)用于将彼此接合成锁闭结构，使得所述母端子(9)与所述公端子(5)相对于彼此联接并配合在一起，由此，电连接部的牢固接合使两个光伏电缆(7)联结在一起，其特征在于，在所述管状插头(8)的基部(8a)处附接防水阀(10)，且在其梢部(8b)处附接防水环(11)，并固定成，当耦合期间所述管状插头(8)完全接合到所述母连接器(2)的对应管状插口(4)中时，所述防水阀和所述防水环都适于提供紧密的防水密封，而且其中，所述公连接器(1)的外部和所述母连接器(2)的外部用绝缘树脂进行完全包胶，从而对所述端子(5、9)的压接连接部(6)和位于其内部的所述光伏电缆(7)进行充分密封、保护及防水。
7.如权利要求6所述的用于光伏电缆的连接器，其特征在于，所述绝缘树脂是聚碳酸酯。
8.如权利要求6所述的用于光伏电缆的连接器，其特征在于，所述管状插头(8)和所述管状插口(4)由聚碳酸酯制成。
9.如权利要求6所述的用于光伏电缆的连接器，其特征在于，所述防水阀(10)和所述防水环(11)由热塑性聚氨酯(TPU)制成，以提供必要的弹性。
10.如权利要求6所述的用于光伏电缆的连接器，其特征在于，所述公连接器(1)和所述母连接器(2)由聚碳酸酯(PC)塑料树脂制成。
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