专利名称：具有可替换的电源插头单元的插入式电源的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于向用电设备供给低电压的插入式电源，具体地涉及一种插入式电源，其中呈转换插头系统形式的电源插头单元是可替换的。
背景技术：
目前，最低功率范围的插入式电源单元越来越多地构建成为切换模式的电源单元，由于其尺寸小并且重量轻，因此它们已经应用于许多应用领域中并替代传统的线性装置。通过切换模式电源技术，可以容易地实现所谓的通用输入电压输入，使得电源单元就其电学概念而言可以在理论上工作于世界上的所有电源插座。然而，在世界范围内插头系统和插头形状之间存在巨大的差异而无法实现这一点；其结果为在大多数情形下必须另外使用不安全的所谓的插头适配器；由于插入式电源和电源插座之间的距离扩大，这些插头适配器可能以不容许的方式增大作用于电源插座上的扭矩。
因此，实现一种整合于装置设计内的可替换的转换插头更为安全，且这种转换插头由此成为期望的替换物。
德国专利DE 43 22 087 C2揭示了一种用于向电子装置供给低电压的插入式电源，其中通过弹性端子使装置与转换插头之间产生接触，各弹性端子均容置在插头内且通过电源单元的电路板上的接触表面而与电源单元的变压器模块接触。然而，由于每个插头版本均需要两个弹簧，且由于电源插头单元必须另外实施成使得其分别由两个塑料元件(即插头外型和外壳)组成，从而保证所要求的接触保护，因此该解决方案相对复杂。这些部件必须通过精确的超声焊接工艺互相连接，对于非最佳焊接的情形，在插头和插入式电源之间的插入和分开的力将增大到无法接受的值。另外，插头单元未被安全地锁住。因此断定，根据该公开的解决方案是复杂且昂贵的，其仅提供了有限的工艺可靠性。
美国专利6,320,353 B1揭示了一种根据IEC 320实施的插头系统，其用于建立插入式电源和可替换的电源插头单元之间的接触。然而，该解决方案对于每个插头要求实施每个插头均具有两个弹性端子的完整插座，且其部分地要求压制和弯曲的元件以建立弹性端子和插针之间的连接。此外，这里的插头壳体又是由两部分构成的以保证所需要的接触保护。因此，这种构造同样相对复杂且昂贵。
文献US D454,537 S揭示了一种解决方案，其中通过设置于壳体内的两个弹性端子建立装置和插头之间的电接触。这样减少了所需要的弹簧的数目。插头定向为平行于装置的纵向侧。在此弹性端子露出，且可以在不恰当处理的情况下扭曲。由于插头沿纵向设置的引导装置推进，因此该插头内形成宽度约4mm、长度约20mm的两个开槽。这些开槽的尺寸超过了最大开口宽度的允许值，根据最大开口宽度，最大尺寸不得超过1.8mm×4.8mm。因此判定，该文献所示的结构设计违反了有关电击保护的相关规定。
此外，在该公报所示的设置中，通过整合于所讨论的装置内的塑料弹簧建立锁紧啮合，然而所述塑料弹簧包括至电路板的开口，即，其仅具有有限的ESD电阻。此外，用于英国插头的插头元件分别包括两个塑性部件，这使得该结构设计变得相对更复杂和昂贵。
中国台湾公报TW421366Y揭示了在壳体内具有相对较宽的弹性端子的设置，所述弹性端子设置成垂直纵向侧。首先将插头引入槽形引导装置，随后沿着壳体推进该插头，由此将该插头连接到壳体。通过插头内长的纵向开槽(约2.5×30mm)实现直接接触插针。这些开槽的尺寸超过了空间和沿面距离的允许值。可以判定在该结构设计中，同样违反了有关电击保护的相关规定。通过独立的锁紧杆和附加的弹簧保证锁紧啮合。此外，同样在该情形中，对于所有插头，插头壳体的实施均是由两部分构成的，即该结构设计也相对复杂并因此昂贵。
已公开的国际专利申请WO 2004/013937 A1揭示了一种插头联接器，其中可替换电源插头设置于插入式电源的壳体上，该壳体上设有具有接触元件的突出的引导网，电源插头设有相应的空穴以容置该引导网。该引导网设有凹槽，且电源插头上设置了用于锁紧啮合所述凹槽的相应的插针，因此通过该电源插头相对于壳体的恰当移动，该电源插头可以固定到壳体且可以建立该电源插头的接触元件与该引导网的接触元件之间的连接。
然而，根据该文献的插头联接器实际上是不利的，一方面其不符合有关空间和沿面距离的相关标准，另一方面相对难以实现所述插头联接器的解锁。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种具有可替换的电源插头单元的改进的插入式电源，其符合全世界的相关安全标准，其可以廉价且容易地制造，还易于操作。
本发明基于如下思想，即提供用于插入式电源的廉价的标准转换插头系统，其中该电源单元上设有弹簧型凸起端子，以连接各主侧转换插头，所述端子与容置于形成在转换插头内的凹槽中的对应端子配合。电源插头单元的各触针均设置于独立的凹槽内，所述凹槽的尺寸实施为使其符合有关接触保护和耐放电性的国际标准IEC 60884的规定。
这样，可以容易地提供这样的插入式电源，其可以以合理的价格制造且易于操作，并还提供了改进的接触保护和改进的ESD电阻。就替换插头而言，该装置的操作整体上显著简化，且整体设计可以实施成能够获得更好的工艺可靠性。
该凹槽例如具有尺寸小于1.8mm×4.8mm的矩形截面。这符合有关空间及沿面距离的允许值的关于电击保护的相关规定。
当触针设置为使其适于沿一方向与弹性端子的端面接触时，其中该方向基本上沿电源插针插入电源插座的方向延伸，则可以防止可能损害电接触质量的扭矩在插入到电源插头时作用于转换插头与插入式电源之间的连接。
根据本发明的另一个有利的改进，弹性端子至少部分地被套环包围。这种套环防止弹性端子在替换电源插头单元时受到损伤。有利地，这种套环具有U形截面，因为这将保证基于最低可能的材料成本获得最大的机械安全性。
根据一个尤其简单的实施例，这种套环可以与壳体一体地形成，尤其是该套环可以在用于由塑性材料制造该壳体而执行的注射成型工艺过程中形成于该壳体上。
当电源插针与关联的触针一体地形成时，一方面将保证最大的稳定性和最低可能的接触电阻，另一方面将保证易于制造。
电源插针和触针可以通过特别简单的方式结合，从而通过注射成型使用绝缘塑性材料包围这些电源插针和触针以形成该电源插头单元。这种设置可将电源插头单元制造为单个件，即将进一步降低生产成本。
根据本发明的又一个有利的改进，该电源插头单元适于锁紧啮合该壳体。按照这个方式可以实现两个部件之间的可靠连接，但是如果需要，所述部件可以容易地被分开。特别是通过在该壳体上设置袋形棘爪簧，其与该电源插头单元上的相应的锁紧开口配合以固定所述电源插头单元，由此可以通过特别简单且经济的方式实现该电源插头单元的释放性，且可以同时保证用户可以容易且安全地操纵该装置。通过注射成型与该壳体一体地形成的该棘爪簧具有提高ESD电阻的附加优点。
当在该壳体上形成用于在安装操作过程中引导该电源插头单元的槽形引导装置时，用户安装可以简单很多。同时，将保证触针相对于接触弹簧的最大定位可靠性。这里，结构上非常简单的解决方案为提供一种槽形引导装置，其延伸方向垂直该电源插针被插入到电源插座的方向。
基于所附附图中所示的实施例，将在下文中更加详细地解释本发明。在附图中使用相同的附图标记表示根据本发明的插入式电源的相似或者相应的元件。在附图中图1示出了根据本发明第一优选实施例的插入式电源的立体图；图2示出了根据图1的设置的侧视图；图3示出了根据图1的设置的旋转立体图；图4示出了另一个优选实施例的壳体的俯视图；图5示出了图4的细节Y；图6示出了根据图4的壳体旋转90°的侧视图；图7示出了沿线A-A穿过图6的壳体的剖面图；图8示出了沿线B-B穿过图4的壳体的剖面图；图9示出了第一电源插头单元的侧视图，其适于插入根据图4至图8的壳体中；
图10示出了根据图9的电源插头单元旋转90°的视图；图11示出了沿线C-C穿过根据图10的设置的剖面图；图12示出了沿线D-D穿过根据图10的设置的剖面图；图13示出了根据另一个优选实施例的电源插头单元的俯视图；图14示出了沿线E-E穿过根据图13的电源插头单元的剖面图；图15示出了沿线F-F穿过根据图13的电源插头单元的剖面图；图16示出了根据又一个优选实施例的电源插头单元的俯视图；图17示出了沿线U-U穿过根据图16的电源插头单元的剖面图；图18示出了沿线W-W穿过根据图16的电源插头单元的剖面图；图19示出了根据又一个优选实施例的电源插头单元的俯视图；图20示出了沿线G-G穿过根据图19的电源插头单元的剖面图；图21示出了沿线H-H穿过根据图19的电源插头单元的剖面图；图22示出了适于插入根据图4的壳体中的电源线适配器的俯视图；图23示出了沿线I-I穿过该电源线适配器的剖面图；图24示出了根据图22的电源线适配器旋转90°的视图。
具体实施例方式
参考图1，现在将详细地解释根据本发明的插入式电源100，其包括可替换的电源插头单元102、104、106和108。就其插头外形以及电源插针110的实施而言，可替换的电源插头单元102至108符合各国的标准，例如针对电源插头单元102的欧洲标准EN 50075、针对电源插头单元104的美国标准、针对电源插头单元106的英国标准、以及针对电源插头单元108的澳大利亚标准。然而，这种选择仅仅是示范性的，本领域的技术人员应当意识到，根据本发明的原理可以应用于任何其他的插头外形和插针形状。
从图1可以看出，根据本发明的插入式电源包括壳体112，在该壳体112内设置了此处未示出的、用于将电源电压转换成所需的低电压的变压器模块。开口114用于供低电压线缆穿过，该线缆此处未示出且通向用电设备。然而壳体1 12也可以是用电设备的元件。
根据本发明，壳体112上设有多个弹性端子116，这些弹性端子在壳体内部连接到变压器模块的输入端子。电源插针110与电源插头单元102至108内相应的触针118一体地形成，所述触针118与弹性端子116一起建立了与电源插座(此处未示出)的电连接。
触针118容置在小的、1.8mm×4.8mm的矩形凹槽内，以符合有关电击保护的相关规定。
通过注射成型包围插针110，由此可以有利地在单个工艺步骤中实施用于所有类型插头的插头外型。因此无需后续的昂贵的工艺步骤。
在图1所示的实施例中，在安装可替换的电源插头单元102至108的过程中，通过塑性材料凸起120防止弹性端子116扭曲，塑性材料120通过注射成型与该壳体一体形成且实施为U形套环的形式，所述塑性材料凸起120与壳体112的壁包围这些弹性端子。
可替换的电源插头单元102至108可以制作成单个件这一事实还意味着无需超声焊接，因此可以实现特别高的稳定性。
根据本发明的设置的另外特征为锁紧臂122，其通过注射成型与壳体112一体形成，且其与设于所述可替换的电源插头单元内的相应的锁紧开口124配合以锁紧可替换的电源插头单元102至108。引导凸起126与槽形引导槽128配合，其中该槽形引导槽形成于壳体112上，且当所述电源插头单元被安装于壳体112上时，该槽形引导槽用于引导电源插头单元102至108。
根据本发明的插入式电源100的另外视图示于图2和图3中。
参考图1至图3的纲要，在下文中将详细解释可替换的电源插头单元102的安装。
首先假设电源插头单元102至108未安装在壳体112上，选择根据期望国家的标准的电源插头单元，例如针对欧洲的电源插头单元102，并将其定向以使得电源插针110指向远离壳体112的方向且凸起126基本上位于相关的插入开口130的上方。
随后，电源插头单元沿方向132移动，直到引导凸起126可以与槽形引导槽128配合。方向132沿基本上平行于插入到电源插座的方向延伸。
在下一安装步骤中，电源插头单元102沿与插入到电源插座的方向垂直的方向134移动，直到锁紧臂122啮合锁紧开口124。在该操作过程中，电源插头单元102在槽形引导槽128内被引导。现在插入式电源100可以工作。
为了去除电源插头单元102，可以将工作表面136压至锁紧臂122上以释放锁紧连接，从而使得电源插头单元可以沿与所述方向134相反的方向推进且随后可以沿与方向132相反的方向去除。
现在将参考图4至图24详细地解释根据本发明的插入式电源的另一个实施例。
与目前为止所描述的实施例不同，插头模块内的开口已经被缩小到0.9mm的宽度，其中通过该开口建立弹性端子与电源插针之间的接触。这样做的目的是为了在不使用附加的开闭器的情况下符合英国标准。可以通过直径为1mm的试验指测试接触的可达性。因此，接触弹簧的宽度调整为接近0.8mm。
图4示出了上面安装有电源插头单元102至108的壳体112的侧面。在电源插头单元102至108插入的状态下，弹性端子116接触电源插针110。从图5所示的细节Y可以看出，弹性端子116具有非常小的尺寸，从而能够电接触在关联的电源插头单元内容置于根据本发明的非常小的凹槽内的端子。
弹性端子116例如宽度a仅为0.8mm，长度b为2.5mm。用于将弹性端子116插入壳体112内的安装开口的尺寸c例如为1.8mm。为了允许弹性端子插入到电源插头单元的关联的标准凹槽内，从图8可以看出的弹性端子的高度h应该接近6.2mm。
为了防止这样精细的结构在工作时受到损伤，本发明构思通过基本上U形的套环120保护弹性端子116。通过该套环120与在先前实施例中已经描述的引导元件相结合，可以很大程度地防止在替换电源插头单元期间弹性端子116的扭曲。
从图7和图8可以看出，接触弹簧被插入到位于壳体侧壁(前)的内表面上的竖直引导装置中，由于主要接触设置于电路板的外边缘上，因此可以减小阻挡面积。
图9至图12示出了可以被插入到壳体112中的、根据欧洲标准的可替换的电源插头单元102。如前文已经提到的，在单个工艺步骤中通过注射成型包围电源插针110，可以通过非常简单的方式制造整个电源插头单元102。
为了电接触电源插针110，在电源插头单元内形成非常小的、基本上呈矩形的开口或凹槽140。这将保证即使壳体112的其余部分出于某些原因未被连接，保留于电源插座内的可替换的电源插头单元102也不会伤害到用户。换言之，根据本发明独立的可替换的电源插头单元102至108同样已经符合关于接触保护和耐放电性的所有相关规定，特别是国际标准IEC 60884的规定。
根据本发明，开口140的深度d至少为5mm(加上例如0.5mm的漏斗形插入倒角g)，宽度e小于1mm。根据本发明，长度f应该约为5mm，例如为4.8mm。
类似地，示于图13至图21的另外的电源插头单元104至108可以安装在壳体112上，开口140分别具有根据本发明的小尺寸。
尽管参照目前所述的实施例一直假设电源插头单元102至108直接设有电源插针110，而且根据本发明的插入式电源100直接插入到电源插座内，然而根据另外的优选实施例，也可以提供一种电源线适配器142来替代电源插头单元102至108，该电源线适配器142连接到壳体，使得插入式电源100通过适于连接到插入式连接器144的电源线而连接到插座。插入式连接器144例如可以实施为本身为已知的所谓的剃须刀插头连接器。
因此得出结论，本发明可以克服现有技术的缺点并制造具有转换插头的廉价的插入式装置，同时符合相关标准，利用最少可能数目的部件和工艺步骤，并得到最大可能的用户舒适度。
权利要求
1.一种用于向用电设备供给低电压的插入式电源，该插入式电源(100)包括壳体(112)，其内设置有用于将电源电压转换成所需的低电压的变压器模块；以及可替换的电源插头单元(102，104，106，108)，其具有用于将该变压器模块连接到电源插座的至少两个电源插针(110)，其中，该壳体上设有电连接至该变压器模块的至少两个弹性端子(116)，其中，该电源插头单元包括至少两个触针(118)，所述触针与所述弹性端子配合以建立与所述电源插针的电接触，以及其中，各所述触针均设置于相应的独立的凹槽内，所述凹槽的尺寸被选择为符合有关接触保护和耐放电性的国际标准IEC 60884的规定。
2.根据权利要求1所述的插入式电源，其中，所述凹槽具有尺寸小于1.8mm×4.8mm的矩形截面。
3.根据前述权利要求中至少一项所述的插入式电源，其中，所述触针设置为使得其适于沿一方向(132)与所述弹性端子的端面接触，其中该方向(132)近似沿所述电源插针插入该电源插座的方向延伸。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的插入式电源，其中，所述弹性端子至少部分地被一套环(120)包围。
5.根据权利要求4所述的插入式电源，其中，该套环具有U形的截面。
6.根据权利要求4或5所述的插入式电源，其中，该套环与该壳体一体地形成。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的插入式电源，其中，各所述电源插针(110)均与关联的所述触针(118)一体地形成。
8.根据前述权利要求中至少一项所述的插入式电源，其中，所述电源插针和所述触针组合，从而通过注射成型使用绝缘塑性材料包围所述电源插针和所述触针以形成所述电源插头单元。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的插入式电源，其中，该电源插头单元适于锁紧啮合该壳体。
10.根据权利要求9所述的插入式电源，其中，该壳体包括袋形弹性锁紧臂(122)，所述锁紧臂与该电源插头单元上的相应的锁紧开口(124)配合以固定所述电源插头单元。
11.根据前述权利要求中至少一项所述的插入式电源，其中，该壳体上形成有用于在安装操作过程中引导该电源插头单元的槽形引导装置(128)。
12.根据权利要求11所述的插入式电源，其中，该槽形引导装置沿一方向(134)延伸，该方向(134)垂直所述电源插针插入该电源插座中的方向。
13.根据前述权利要求中至少一项所述的插入式电源，其中，该插头单元包括具有插入式连接件和柔性电源线的电源线适配器，且所述电源插针设置为独立的电源插头形式。
全文摘要
本发明涉及一种用于向用电设备供给低电压的插入式电源，具体地涉及一种插入式电源，其中呈转换插头系统形式的电源插头单元是可替换的。插入式电源包括壳体，其内设置有用于电源电压转换成所需的低电压的变压器模块；以及可替换的电源插头单元，其具有至少两个电源插针。为了提供一种具有可替换的电源插头单元的改进的插入式电源，其符合全世界的相关安全标准，且可以廉价且容易地制造，还易于操作，壳体上设有电连接至变压器模块的至少两个弹性端子，电源插头单元上设置有至少两个触针，触针与弹性端子配合以建立与电源插针的电接触，且各触针均设置于相应的独立的凹槽内，凹槽的尺寸被选择为符合有关接触保护和耐放电性的国际标准IEC 60884的规定。
文档编号H01R13/66GK101019283SQ200680000747
公开日2007年8月15日 申请日期2006年7月18日 优先权日2005年8月30日
发明者凯·范根哈桑德, 乌尔里希·伯恩斯曼, 曼弗雷德·韦格曼, 米夏埃尔·博特, 吴永桂 申请人:弗里沃制造有限公司