一种新型高压大电流快速连接件

一种新型高压大电流快速连接件
【技术领域】
1.本实用新型涉及高功率固体激光器技术领域，具体涉及一种新型高压大电流快速连接件。


背景技术：

2.在高功率固体激光驱动器30多年的发展历程中，激光驱动器技术得到了飞速的发展，单路输出能量越来越高，工作频率也有很大提升。片状激光放大器作为超高功率激光驱动器中的核心模块，提供了整个装置99％的能量。其能量来源于大能量脉冲氙灯阵列：能源电缆将高压加在氙灯两端，激励氙灯发出强光，强光被钕玻璃吸收后转换为储能，在激光种子经过后提取储能将自己放大。每个片状激光放大器模块均包含数个灯箱，灯箱的主要作用是为片状激光放大器提供泵浦能量来源。每个灯箱则包含十余支大口径脉冲氙灯。每两支脉冲氙灯串联，两头的灯线通过电缆接插件接入脉冲成型网络。在整个系统中，每支氙灯需要的能量都很大，要对氙灯进行高压供电，且电流密度大，此时高可靠性的插头插座对接尤为重要。而片状激光放大器所有元件的安装都从底部向上顶升，则电缆连接件的技术要求如下：
3.第一，耐高压：氙灯工作在高电压大电流下。其常规工作参数要求为数十千伏。电缆接插件的耐压能力不能低于该值；并且接头载流能力也应在数十千安
4.第二，快速插拔，提高电缆连接的效率，减少不必要的工作时间。连接氙灯和连接电缆的一端焊接在对应的插孔和插针上。在安装或拆卸的时候，只需要将插座插上或拔下就可以了。
5.第三可位置补偿，防止氙灯位置的偏移导致连接不当。灯箱的氙灯阵列在上升过程中，如果氙灯或者接头的安装尺寸出现偏差，在插拔过程中会损坏接头，由于灯箱对清洁度要求高，不能人工干预插拔过程，所以需要接头自行根据位置偏差调整。
6.因此当前迫切需要一种能够满足耐高压下的插拔更快的快速连接件。
7.本实用新型针对片状激光放大器模块电缆连接件的技术要求进行了技术改进。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的是，提供一种结构紧凑、耐高压、快速插拔的新型电缆连接件。
9.为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案是一种新型高压大电流快速连接件，由插拔连接的插头和插座组成，所述插头用于连接能源电缆，所述插座用于连接氙灯电缆；所述插头和插座外壳材料是聚四氟乙烯、根据耐压要求设计壁厚；所述插头和插座外壳采用互相嵌套式同心环状结构，保证固体击穿绝缘的同时增加爬电绝缘；所述插头和插座电连接内芯材料是表面镀锡工艺处理的黄铜；所述插头和插座电连接插接位置使用表带簧片，通过增加表带簧片的使用数量来达到过流能力要求；所述插头和插座在插拔过程中有调整余量，以插拔深度不同的形式进行位置补偿。
10.优选地，所述插头和插座外部绝缘主体外壁缠绕双导铜箔胶带进行包封，有效阻
断电磁干扰的传播。
11.优选地，所述互相嵌套式同心环状结构根据电压大小调整绝缘齿长和齿宽。
12.进一步地，所述插头和插座内部结构相似、构造原理相同。
13.优选地，所述插头包括插头外部绝缘主体、插头内部绝缘主体、插头内芯和能源电缆螺栓紧固件；所述插头外部绝缘主体与插头内部绝缘主体嵌套组装，通过外侧的四个螺纹孔进行固定；所述插头内芯套在插头内部绝缘主体内，并通过插头外部绝缘主体顶住插头内芯进行限位和夹紧；所述插座包括插座外部绝缘主体、插座内部绝缘主体、插座内芯和氙灯电缆螺栓紧固件；所述插座外部绝缘主体与插座内部绝缘主体嵌套组装，并通过外侧的四个螺纹孔进行固定；所述插座内芯套在插座内部绝缘主体内，并通过插座外部绝缘主体顶住插座内芯进行限位和夹紧。
14.优选地，所述能源电缆螺栓紧固件用于固定能源电缆端部压接的方形线鼻子，所述能源电缆穿进插头内部绝缘主体，保持同轴，再穿出插头外部绝缘主体；所述氙灯电缆螺栓紧固件用于固定氙灯电缆端部压接的方形线鼻子，所述氙灯电缆穿进插座内部绝缘主体，保持同轴，再穿出插座外部绝缘主体。
15.优选地，所述插头内芯采用黄铜材质并作表面镀锡处理，一端与能源电缆端部螺纹紧固，另一端为板式结构，所述板式结构端部有用于和插座内芯插接的外倒角结构；所述插座内芯采用黄铜材质并作表面镀锡处理，一端与氙灯电缆端部螺纹紧固，另一端为带燕尾槽的块式结构，所述块式结构端部有用于和插头内芯插接的内倒角结构。
16.优选地，所述插座内芯燕尾槽内布置表带触指，所述插头内芯对边小于插座内芯内孔0.5mm，根据电流大小调整内芯的长度和表带触指的条数。
17.优选地，所述插头和插座插拔使用过程中，在平面自由度上通过外部滑台和插头内芯、插座内芯间宽度的余量来补偿，在插拔方向自由度上通过插头与插座插入后留出的间隙来补偿。
18.进一步地，所述的一种新型高压大电流快速连接件，用于片状激光放大器模块灯箱内大口径脉冲氙灯电连接；所述插头外部绝缘主体端部有四个安装孔，用于和固定支架的外部法兰进行安装固定；所述插座外部绝缘主体端部有四个安装孔，用于和灯箱支架的外部法兰进行安装固定；通过灯箱支架的垂直上下移动带动插座的上下移动，与插头进行插拔。
19.本实用新型一种新型高压大电流快速连接件有如下有益效果：从结构设计和参数优化出发，解决了一般接头耐压和过电流能力低同时不便于插拔的缺陷，通过结构的改进使得连接器更加紧凑，耐压和过电流能力显著提升，同时兼具快插效果和电磁屏蔽功能。
【附图说明】
20.图1是一种新型高压大电流快速连接件整体结构剖面图。
21.图2是一种新型高压大电流快速连接件插拔立体示意图。
22.附图中涉及的附图标记和组成部分如下：11、插头外部绝缘主体，12、插头内部绝缘主体，13、插头内芯，14、能源电缆，15、能源电缆紧固螺丝，21、插座外部绝缘主体，22、插座内部绝缘主体，23、插座内芯，24、氙灯电缆，25、氙灯电缆紧固螺丝。
【具体实施方式】
23.下面结合实施例并参照附图对本实用新型作进一步描述。
24.实施例
25.本实施例实现一种新型高压大电流快速连接件。
26.本实施一种新型高压大电流快速连接件以耐压要求为60kv，过流要求为25ka的电缆快速连接件为例，对本实用新型具体实施进行说明。
27.本实施一种新型高压大电流快速连接件设计构思分别从四方面进行说明：绝缘设计、过流设计、位置补偿设计和电磁屏蔽设计。
28.本实施一种新型高压大电流快速连接件绝缘设计分别从直接击穿和爬电击穿两个方面考虑。在直接击穿方面，主要从外壳的材料和壁厚进行考虑设计，在该设计中，选用聚四氟乙烯材料，其耐压击穿强度为≥10kv/mm，根据其耐压要求的不同，外壳最小壁厚设计为6mm，满足耐压60kv的要求；在爬电击穿方面，主要从两极间和电极与地之间材料的沿面距离进行考虑设计，聚四氟乙烯的耐压爬电强度为≥500v/mm，根据其耐压要求的不同，最小沿面爬电距离设计为120mm，满足耐压60kv的要求。
29.本实施一种新型高压大电流快速连接件过流设计。连接件电连接内芯考虑材质设计为黄铜，表面镀锡工艺处理，在满足接触电阻小的基础上提升结构强度。在插接位置设计用表带簧片，其材质弹性优良，导电性能好。单片接触页片的瞬间短路电流为0.6ka，在25ka的电流强度下，需要40片页片，据此根据簧片尺寸设计电芯的截面。同时在电流强度增大时，可通过增加簧片的使用数量来达到过流能力要求。只需在连接件长度方向上增加相应尺寸即可，具有可扩展性高的特点。
30.本实施一种新型高压大电流快速连接件位置补偿设计。连接件设计可在插拔过程中有调整余量，以插拔深度不同的形式进行位置补偿。
31.本实施一种新型高压大电流快速连接件电磁屏蔽设计。通过在外部绝缘主体外壁缠绕双导铜箔胶带进行包封，可以使之免受外界空间电磁场的影响，有效阻断电磁干扰的传播通道。
32.图1是一种新型高压大电流快速连接件整体结构剖面图。图2是一种新型高压大电流快速连接件插拔立体示意图。如附图1、附图2所示，本实施一种新型高压大电流快速连接件，插头外部绝缘主体11与插头内部绝缘主体12嵌套组装，并通过外侧的四个螺纹孔进行固定，而插头内芯13是套在插头内部绝缘主体12内，并通过插头外部绝缘主体11顶住插头内芯13，达到限位和夹紧的目的。
33.本实施一种新型高压大电流快速连接件，能源电缆14外部包裹高压热缩管，进一步强化绝缘，端部压接方形线鼻子，与插头内芯13通过能源电缆紧固螺丝15固定，能源电缆14穿进插头内部绝缘主体12，保持同轴，再穿出插头外部绝缘主体11。
34.插座部分与插头部分同理。如附图1、附图2所示，本实施一种新型高压大电流快速连接件，插座外部绝缘主体21与插座内部绝缘主体22嵌套组装，并通过外侧的四个螺纹孔进行固定，而插座内芯23是套在插座内部绝缘主体22内，并通过插座外部绝缘主体21顶住插座内芯23，达到限位和夹紧的目的。
35.本实施一种新型高压大电流快速连接件，氙灯电缆24外部包裹高压热缩管，进一步强化绝缘，端部压接方形线鼻子，与插座内芯23通过氙灯电缆紧固螺丝25固定，氙灯电缆
24穿进插座内部绝缘主体22，保持同轴，再穿出插座外部绝缘主体21。
36.本实施一种新型高压大电流快速连接件，插头外部绝缘主体11端部有四个安装孔，可与固定支架的外部法兰进行安装固定，插座外部绝缘主体21端部有四个安装孔，可与灯箱支架的外部法兰进行安装固定，接头在使用时，通过灯箱支架的垂直上下移动带动插座的移动，与插头进行插拔过程。
37.插座内芯23燕尾槽内安装表带触指，注意相对两片的表带触指翅片的方向最好一致，这样插拔过程更加轻松。
38.在插头外部绝缘主体11与插座外部绝缘主体21外壁可缠绕双导铜箔胶带，注意缠绕时层与层之间进行塔接，保证不留缝隙。
39.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本实用新型的保护范围。