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轨道插座的关键技术

2022-06-20
连接安全
道插座产品的电气连接方式主要有两种,分别为接触式和插合式。不同的连接方式各有优缺点。接触式电气连接方式由触头和/或母线的弹性变形提供接触压力,类似于开关的接触取电方式。如果“电源母线刚性固定”,优点是电源母线仅为一条铜条,结构简单,缺点是连接触头既要弹性伸缩又要电气连接,结构复杂。如果“连接触头为刚性插片”,优点是连接触头部分结构简单,缺点是固定电源母线的难度较大。
合式电气连接方式由插套提供接触压力,类似于插头插座的插合取电方式。如果“电源母线为插套”,优点是连接触头部分结构简单,缺点是电源母线结构复杂,耗材大。如果“连接触头为插套”,优点是电源母线仅为一条铜片,结构简单,缺点是连接触头部分结构复杂,电源轨道槽尺寸不易做小。 对于家庭和类似用途场合使用的单相交流电而言,电气连接通常需要有火线(L)、零线(N)和接地(E)三路,所以实际结构设计时可以根据需要混合使用,如L/N电路采用插合式,E电路采用接触式等。
活动能力
据电源轨道的防触电要求,L/N极电源母线应布置在远离电源轨道槽的一侧或两侧。为此,取电时应需要一个动作让连接触头移动或转动,再与电源母线插合或接触。根据这一动作的操作部件不同,可以将连接触头部分与插座部分的物理连接设计成刚性连接和活动连接两种结构。
性连接是将连接触头部分与插座部分刚性结合成一整体,通过操作电源插座本体,带动连接触头与电源母线连接,目前主流产品均采用这种方式。优点是电源插座没有活动部件,连接触头和插座部分之间的内部电气连接简单可靠,缺点是电源插座插入方向和使用方向不一致,断电时须反方向操作,电源插座易脱落,如果设置通电开关又增加了结构的复杂性。
动连接是将连接触头部分与插座部分设计成活动的,通过操作机构控制连接触头转动或移动,实现与电源母线的连接。该种连接方式的优点是电源插座插入电源轨道槽中无须转动,用操作机构控制连接触头与电源母线之间“通”或“断”,起到开关作用,缺点是连接触头部分是活动部件,结构复杂。
接触头与插座插套的电气连接路径可分为集中和分散两种。对于物理上采用刚性连接或整体旋转式活动连接的产品,因其整个连接触头相对于电源轨道需要转动,所以连接触头与插座插套必须集中通过中心枢轴进行电气连接。由于中心枢轴既要通过至少三路电气连接,又要保证强度和刚度,导致电源轨道槽的宽度也不会太小。
了减小电源轨道槽的宽度,可以采用分散连接。一种是“将连接触头分散布置在连接触头部分的平面上”,连接触头插入轨道后直接与电源母线接触。其优点是连接触头部分厚度可以很小,所以,电源轨道槽宽度可以小到极致。缺点是触头和/或电源母线弹性变形小,影响电气连接的可靠性,且电源母线靠近槽,防触电性能很差。另一种是“将L/N/E三极性触头独立布置,L/N极分别布置在两侧”,连接触头的L/N极通过操作机构独立转动或平动,并用弹簧提供接触压力,电气连接可靠,地极不用考虑防触电问题,可布置在轨道槽中间直接与母线接触或插合。其优点是连接触头部分可以很小,槽开口小,缺点是有活动部件,结构较复杂。
防呆设计
前消费者使用轨道插座的痛点之一是将电源插座插入电源轨道后,电路未接通时,电源插座容易脱落,为此,需设置电源插座防脱机构。防脱机构最简单的设计思路是围绕电源轨道中间的“槽”进行设置,当电源插座插入电源轨道时,活动部件可自动平移或旋转让位,到达正常使用位置后自动复位,紧扣“槽”内侧,完成防脱,拔出时,通过操作机构解锁。或者电源插座的插入和拔出均通过操作机构来实现防脱和解锁。防脱机构除了利用电源轨道槽外,也可以在轨道表面另设专用的“槽”用于防脱。
脱机构的原理并不复杂,但由于电源插座内部空间狭小,为结构设计增添了难度。
相带接地插座有极性之分,所以,应采取一定的措施,避免消费者将电源插座插入电源轨道时,出现接错极性的情况。为解决这一问题,目前行业主要有两种解决方法,一是标识提醒,即在产品表面明显位置提醒用户插入的方向和方法。二是防呆设计,即在产品结构上保证在极性正确时才可将电源插座插入电源轨道正常使用。极性防呆主要有两种设计思路,即“插不进”和“转不动”。在电源轨道槽的一侧或两侧设置凹槽,同时在电源插座的一侧或两侧设置凸台,通过数量、宽度和距离的不对称性或通过形状的不对称性达到“插不进”的效果。对于连接触头部分与插座部分活动连接的电源插座,也可通过电源轨道槽两侧厚度和活动连接触头两侧高度的不对称性达到“转不动”的效果。
源轨道中电源母线的固定和绝缘关系到产品的电气安全性,因此其固定部件的材料应满足标准中相关的阻燃、热稳定、球压等性能要求。聚氯乙烯材料(PVC)经硬挤工艺生产出的固定部件尺寸稳定、模具成本低,可以挤出复杂截面形状的线材,但是球压性能方面很难保证满足标准要求;聚碳酸酯材料(PC)经“真空”工艺挤压生产出的固定部件性能指标符合性较好,但是尺寸不稳定,只能成型较简单截面形状的零件;聚酰胺材料(PA)经多型腔挤出工艺生产出的固定部件,具有尺寸稳定的优势,但该工艺对模具加工精度要求较高,致使模具成本高。生产企业可根据产品生产需求,选择适当的材料,攻克对应的技术难点,生产出符合标准要求的电源母线固定部件。 

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