Изобретение относится к электрооборудованию, в частности к межмодульному электрическому соединителю (межмодульному разъему), позволяющему осуществлять соединение нескольких модулей накопителей-преобразователей электрической энергии - источники бесперебойного питания, накопители и преобразователи солнечной энергии, системы хранения и преобразования электроэнергии, переносные и портативные накопители и преобразователи электрической энергии.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известно соединительное устройство, раскрытое в WO 2014/073784 А1 , опубл. 15.05.2014. Соединительное устройство для высоковольтного источника питания, состоящее из двух соединителей, соединенных друг с другом, содержит соединительные зажимы низкого напряжения для передачи сигнала и соединительные зажимы высокого напряжения для источника питания, первый соединитель содержит средство блокировки низковольтного соединения, средство блокировки высоковольтного соединения и предохранительное средство блокировки для выборочной блокировки срабатывания средства блокировки низковольтного соединения, при этом соединения выводов низковольтного соединения освобождаются раньше, чем состояния соединения клеммы подключения высокого напряжения в процессе разъединения разъемов, и если состояния подключения клемм подключения низкого напряжения освобождаются, подача питания на клеммы подключения высокого напряжения прекращается.

Недостатком раскрытого выше технического решения является:

1) наличие кнопки-фиксатора (поз.120), нажатие на которую необходимо для разъединения двух частей коннектора (поз.100 и поз.200), это делает затруднительным использование подобной системы в случаях, когда для соединение- разъединение массивных компонентов (модулей) происходит без нахождения соединителя в зоне непосредственного наблюдения;

2) необходимость использования подключения проводов непосредственно к терминалам высоковольтного соединения (поз.130а, поз.13ОЬ и поз.160); 3) отсутствие возможности крепления к фланцу (стенке) ответной части соединителя (поз.100)

Также известен силовой модуль электрического разъема, раскрытый в US 9774157 В2, опубл. 26.09.2017. Силовой модуль электрического разъема содержит диэлектрический корпус и пару ножевых выводов. Корпус содержит полость, лицевую поверхность и опорный рычаг, расположенный на лицевой поверхности. Опорный рычаг содержит противоположные первую и вторую стороны. На лицевой стороне выполнены пара прорезей, расположенных в полости рядом со сторонами опорного рычага. Каждый из ножевых выводов имеет корпусную часть и ножевую часть. Корпусная часть размещена в полости, а ножевая часть проходит через прорези и располагается вдоль сторон опорного рычага. Электрический соединитель может также содержать сигнальный модуль, соединенный с силовым модулем. Электрический соединитель также может быть соединен с другим электрическим соединителем.

Недостатком раскрытого выше технического решения является:

1) наличие направляющих в виде выступа (поз.5) и отверстия (поз.З), требующих предварительного совмещения перед соединением ответных частей электрического соединителя;

2) монтаж силовых терминальных контактов (поз.34) производится непосредственно на печатную плату, что может приводить к передаче усилия при совмещении ответных частей разъемов на узел пайки и возможности его повреждения и нарушения электрического контакта;

3) точность позиционирования ответных частей электрического соединителя (поз.20 и поз.80) за счет направляющих (поз.З и поз.5) может отличаться от точности позиционирования сигнальных частей электрического соединителя (поз.14 и поз.82), это может потребовать дополнительных операций в процессе производства или привести к повреждению контактных элементов в процессе эксплуатации.

Кроме того, из уровня техники известен электрический соединитель, раскрытый в WO 2015/082504А1 , опубл. 11.06.2015, прототип. Электрический соединитель содержит штекер и гнездо, в которой выполнена выемка для подключения штекера дополнительного штекерного электрического соединителя, и внутри которой расположены контакты в соответствии со стандартом HDML Электрический соединитель дополнительно содержит механические фиксирующие средства, обеспечивающие предотвращение подключения стандартного штыревого разъема HDMI к указанному электрическому соединителю. Электрический соединитель позволяет соединять нескольких модулей накопителей- преобразователей электрической энергии, которые устанавливаются друг над другом.

Недостатком раскрытого выше технического решения является использование электрических соединителей стандарта HDMI, которые предназначены для передачи электрических сигналов со значениями напряжения 5В, то есть не пригодны для силовых высокотоковых линий и линий с высоким напряжением.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей заявленного изобретения является разработка межмодульного разъема для модулей накопителей-преобразователей, позволяющего соединять и/или разъединять несколько указанных модулей между собой по постоянному и переменному току одновременно, избегая дугового эффекта и искрения без дополнительных внешних деталей и проводов.

Техническим результатом изобретения является обеспечение возможности объединения соединения и/или разъединения электрических контактов с различным напряжением, переменного и постоянного тока в одном электрическом соединителе и упрощения соединения такого электрического соединителя, обеспечивающего соединение нескольких модулей накопителей-преобразователей электрической энергии, позволяющее соединять и разъединять такие модули накопители-преобразователи без использования специального инструмента, без обесточивания системы, упрощение конструкции.

Указанный технический результат достигается за счет конструкции электрического соединителя, предназначенного для соединения между собой модулей накопителей- преобразователей электрической энергии, содержащий кронштейн, имеющий нижнюю, среднюю и верхнюю части, причем на верхней части кронштейна закреплены верхние электрические разъемы-соединители слаботочных электрических контактов и верхнее несущее основание, на котором установлен корпус верхнего разъема-соединителя силовых электрических контактов, а на нижней части кронштейна установлены корпус нижнего разъема-соединителя силовых электрических контактов и нижние электрические разъемы-соединители слаботочных электрических контактов, при этом в верхней части корпуса верхнего разъема-соединителя силовых электрических контактов установлены верхние силовые электрические контакты в виде штекеров и подвижная пластина с отверстиями над верхними силовыми электрическими контактами, а в корпусе нижнего разъема-соединителя силовых электрических контактов установлены нижние силовые электрические контакты в виде гнезд, причем верхние силовые электрические контакты соединены с нижними силовыми электрическими контакты шинами - токосъемниками.

На средней части кронштейна закреплена печатная плата, содержащая электрические разъемы-соединители для подключения к внешней электрической сети переменного и постоянного тока.

Электрические разъемы-соединители для подключения к внешней электрической сети постоянного тока соединены с верхними и нижними электрическими разъемами- соединителями слаботочных электрических контактов шинами - токосъемниками.

Электрические разъемы-соединители для подключения к внешней электрической сети переменного тока соединены с верхними и нижними силовыми электрическими контактами шинами - токосъемниками.

Конструкция электрического соединителя позволяет осуществлять соединение без необходимости точного совмещения элементов электрического соединителя в случае, когда соединитель находится за пределами прямой видимости, допуская смещение ответных частей соединителя относительно друг друга в начальной фазе процесса соединения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Изобретение будет более понятным из описания, не имеющего ограничительного характера и приводимого со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено: Фиг. 1 - Заявленное устройство с частично показанными сечениями (в верхней и нижней части) по оси симметрии цилиндрических элементов конструкции корпуса (фронтальный вид).

Фиг. 2 - Заявленное устройство (вид слева).

Фиг. 3 - Заявленное устройство (вид сзади).

Фиг. 4 - Заявленное устройство (вид сверху).

Фиг. 5 - Заявленное устройство (вид снизу).

Фиг. 6 - Заявленное устройство (изометрический вид - фронтальная сторона).

Фиг. 7 - Заявленное устройство (изометрический вид - задняя сторона).

1 - верхние силовые электрические контакты (штекеры); 2 - верхнее несущее основание; 3 - верхние крепежные элементы (гайки); 4 - кронштейн (несущий элемент конструкции изделия); 5 - корпус верхнего разъема-соединителя силовых электрических контактов; 6 - подвижная пластина с отверстиями; 7 - цилиндрические пружины сжатия; 8 - нижние силовые электрические контакты (гнезда); 9 - корпус нижнего разъема- соединителя силовых электрических контактов; 10 - нижние крепежные элементы (гайки); 11 - печатная плата; 12 - электрические разъемы-соединители для подключения к внешней сети электропитания переменного и постоянного тока; 13 - шины - токосъемники;

14 - верхние электрические разъемы-соединители слаботочных электрических контактов;

15 - нижние электрические разъемы-соединители слаботочных электрических контактов.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Межмодульный разъем для электрического соединения модулей накопителей- преобразователей электрической энергии между собой, содержащий кронштейн (4) П- образной формы, имеющий нижнюю (горизонтальную), среднюю (вертикальную) и верхнюю (горизонтальную) части. На верхней части кронштейна (4) закреплены верхние электрические разъемы-соединители (14) слаботочных электрических контактов и верхнее несущее основание (2), котором установлен корпус (5) верхнего разъема-соединителя силовых электрических контактов, изготовленный из полимерного материала, а на нижней части кронштейна (4) установлены корпус (9) нижнего разъема-соединителя силовых электрических контактов и нижние электрические разъемы-соединители (15) слаботочных электрических контактов. Несущее основание (2) изготовлено из полимерного материала и установлено в специальные гнезда верхней части кронштейна (4) и закреплено гайками с обратной стороны. Корпус (9) нижнего разъема-соединителя силовых электрических контактов изготовлен из полимерного материала и установлен в специальные гнезда нижней части кронштейна (4) и закреплен гайками с обратной стороны. При этом в верхней части корпуса (5) верхнего разъема-соединителя силовых электрических контактов установлены верхние силовые электрические контакты (1) в виде штекеров и подвижная пластина (6) с отверстиями над верхними силовыми электрическими контактами (1), а в корпусе (9) нижнего разъема-соединителя силовых электрических контактов установлены нижние силовые электрические контакты (8) в виде гнезд, причем верхние силовые электрические контакты (1) соединены с нижними силовыми электрическими контакты (8) -токосъемниками (13), изготовленными из меди или ее сплавов и закреплены на контактах нижней, средней и верхней части кронштейна (4) посредством винтового соединения.

На средней части кронштейна (4) закреплена печатная плата (11), содержащая электрические разъемы-соединители (12) для подключения к внешней электрической сети переменного и постоянного тока, которые являются разъемами типа push-in, позволяющими осуществлять электрическое подключение проводов без использования специального инструмента. На печатной плате (11) также установлены дополнительные компонентами коммутации (помимо электрических разъемов-соединителей для подключения к внешней сети электропитания переменного и постоянного тока): фильтры ЭМС помех, датчик тока и прочие компоненты обеспечивающие решение специфических задач данного межмодульного разъема, а именно, соединения модулей накопителей- преобразователей электрической энергии между собой.

Электрические разъемы-соединители (12) для подключения к внешней электрической сети постоянного тока соединены с верхними (14) и нижними (15) электрическими разъемами-соединителями слаботочных электрических контактов шинами - токосъемниками (13).

Электрические разъемы-соединители (12) для подключения к внешней электрической сети переменного тока соединены с верхними (1) и нижними (8) силовыми электрическими контактами шинами - токосъемниками (13).

Соединение нескольких модулей накопителей-преобразователей электрической энергии в единую конструкцию при помощи заявленного межмодульного разъема, расположенного в каждом модулей накопителей-преобразователей электрической энергии осуществляется следующим образом. Смежные модули накопители-преобразователи электрической энергии устанавливают друг над другом, при этом электрическое соединение смежных модулей осуществляется за счет того корпуса (5) верхнего разъема- соединителя силовых электрических контактов нижнего модуля накопителя- преобразователя электрической энергии соединен с ответной частью - корпусом (9) нижнего разъема-соединителя силовых электрических контактов верхнего модуля накопителя-преобразователя электрической энергии, а верхние электрические разъемы- соединители (14) слаботочных электрических контактов нижнего модуля накопителя- преобразователя электрической энергии соединены с ответной частью - нижними (15) электрическими разъемами-соединителями слаботочных электрических контактов верхнего модуля накопителя-преобразователя электрической энергии.

Соединение силовых электрических контактов осуществляются за счет того, что при стыковке двух смежных модулей накопителей-преобразователей электрической энергии нижние (8) силовые электрические контакты (гнезда) корпуса (9) нижнего разъема- соединителя силовых электрических контактов верхнего модуля накопителя- преобразователя электрической энергии соединяются с верхними (1) силовыми электрическими контактами (штекеры) корпуса (5) верхнего разъема-соединителя силовых электрических контактов, при этом поверхность корпуса (9) нижнего разъема-соединителя силовых электрических контактов опускает подвижную пластину (6) с отверстиями, тем самым осуществляется соединение штекеров с гнездами. При расстыковки смежных модулей накопителей-преобразователей электрической энергии подвижная пластина (6) с отверстиями за счет цилиндрических пружин (7) сжатия, которые расположены вокруг верхних (1) силовых электрических контактов, возвращается в изначальное положение, обеспечивая закрытие верхних (1) силовых электрических контактов.

Соединение слаботочных электрических контактов осуществляются за счет того, что при стыковке двух смежных модулей накопителей-преобразователей электрической энергии нижние электрические разъемы-соединители (15) слаботочных электрических контактов в виде гнезд соединяются с верхние электрические разъемы-соединители (14) слаботочных электрических контактов в виде штекеров. Для слаботочных соединений используются коннекторы типа pogo-pin, с пружинным подвижным соединителем, установленные на верхней части кронштейна (4) и контактные площадки с конусообразным углублением, установленные на нижней части кронштейна (4). Указанные коннекторы расположены симметрично относительно горизонтальной оси симметрии и максимально близко к вертикальной поверхности верхней части корпуса разъема.

Печатная плата (11) с установленными на ней разъемами (Поз.12) позволяет осуществлять электрическое подключение проводов от внешней электрической сети без использования специального монтажного инструмента за счет использования электрических разъемов-соединителей (12) для подключения к внешней электрической сети переменного и постоянного тока типа “push-in” (соединители для многожильных проводов, обжатых кабельным наконечником или жестким моно-проводником).

Заявленная конструкции межмодульного разъема объединяет объединить силовые электрические контакты (рассчитанные на пропускание токов от 15А до 1000А), слаботочные электрические контакты (рассчитанные на пропускание токов от 0.05А до 5А) и электрические контакты для внешних подключений (рассчитанные на пропускание токов от 5А до 250А) в единой конструкции. Расположение указанных в единой конструкции сокращает количество проводных соединений, уменьшает габариты и вес как соединителя, так и конечного изделия (модуля)

Корпус (5) верхнего разъема-соединителя силовых электрических контактов выполняет одновременно функции направляющего элемента конструкции и защитного элемента для выступающих верхних (1) силовых контактов (штекеров). Для предотвращения случайного касания верхняя часть корпуса (5) закрыта подвижной пластиной (6) с отверстиями, изготовленной из полимерного материала и опирающейся на цилиндрические пружины (7) сжатия.

Заявленный межмодульный разъем позволяет обеспечить соединение нескольких модулей накопителей-преобразователей электрической энергии в единую конструкцию за счет механической фиксации только под собственным весом одного модуля над другим без использования дополнительных внешних деталей, разъемов, проводов и кабельных сборок.

Конструкция корпус (5) верхнего разъема-соединителя силовых электрических контактов позволяет производить установку без визуального контакта с ответной частью, а только простым совмещением внешних элементов корпуса модулей. Конструктивное исполнение корпусных элементов (5, 9) в виде цилиндрических элементов с коническими стенками обеспечивает самоцентровку в процессе установки. Благодаря установке корпуса (5) на несущее основание (2) в специальные гнезда, электрические контакты (1 , 8) имеют возможность углового отклонения, что допускает небольшое смещение (до нескольких миллиметров) при начале установки и центрирует ответную часть в процессе дальнейшей установки.

Расположение элементов конструкции межмодульного разъема на едином кронштейне (4) позволяет обеспечить необходимую точность для размещения и сборки, а также упрощает монтаж этого узла в конструкцию модуля.

Коннекторы верхних электрических разъемов-соединителей (14) слаботочных электрических контактов расположены симметрично относительно горизонтальной оси симметрии и максимально близко к вертикальной поверхности корпуса (5) верхнего разъема-соединителя силовых электрических контактов. Такое расположение элементов межмодульного разъема позволяет компенсировать угловые смещения при установке модулей друг на друга и обеспечить самоцентровку контактов. Ход подвижных подпружиненных коннекторов позволяет компенсировать неточности при установке и неточности при сборке модулей.

Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как оно раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.