БЕСКОНТАКТНЫЙ ГЕРМЕТИЧНЫЙ ЭЛЕКТРОРАЗЪЕМ Российский патент 2001 года по МПК H01R13/52 H02J17/00 

Изобретение относится к области электротехники, радиоэлектроники, вычислительной техники, телефонной связи и может быть использовано при бесконтактном способе передачи электроэнергии и информационных сигналов в виде электромагнитных волн различной частоты, при разработке вычислительных систем, систем управления, систем контроля и сбора информации, систем телекоммуникаций и связи.

Известны электроразъемы, функционирование которых основано на контактном (гальваническом) способе передачи электрической энергии.

(Электрические соединители: Справочник - М.: Радио и связь, 1988 г. - 271 стр.).

Качество функционирования данных электроразъемов зависит от механической плотности соединения, материала (покрытия) контактов разъемных частей и от наличия воздействий неблагоприятных факторов внешней среды (температуры, влажности, вибраций, пыли), которые снижают надежность электрического перехода. Область их применения ограничивает опасность появления коротких замыканий и искрения, особенно во влажных, пожаро- и взрывоопасных средах.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому электроразъему является герметичный бесконтактный электроразъем, включающий составной трансформатор, корпус которого выполнен в виде двух броневых сердечников, имеющих полости, предназначенные для размещения обмоток, при этом полости заполнены наполнителем, закрепляющим обмотки в сердечниках, а корпуса являются магнитопроводом.

(а.с. SU, 1832353 A1, кл. H 01 R 13/00, 03.09.73 г., 07.08.93 г., Бюл. N 29).

Данный электроразъем, обладая определенной защитой от внешних неблагоприятных воздействий, имеет низкую надежность, определяемую невысокой герметичностью корпуса при длительных сроках эксплуатации в условиях воздействия влаги, из-за неоднородности корпуса на границе магнитопровод - наполнитель. Отсутствие в этом электроразъеме возможности одновременной передачи напряжения электропитания и информационных сигналов ограничивает его функциональные возможности и сужает область его применения.

Целью изобретения является повышение надежности электроразъема, расширение его функциональных возможностей и области применения.

Данная цель достигается тем, что каждая из частей бесконтактного герметичного электроразъема, выполненного в виде герметичных разъемных частей, каждая из которых содержит корпус, приемо-передающие элементы, кабель и гермоввод, снабжена многослойной печатной платой с экраном, которая размещена в корпусе, при этом приемо-передающие элементы выполнены в виде плоских многослойных катушек и установлены на печатной плате со стороны сочленения напротив экрана, а корпус имеет дно и крышку, которые герметично соединены по периметру и выполнены из однородного радиопрозрачного для электромагнитных волн материала, для установки гермоввода в стенке корпуса выполнено сквозное отверстие.

На чертеже изображен герметичный бесконтактный электроразъем, общий вид, разрез.

Электроразъем выполнен в виде герметичных разъемных частей, каждая из которых содержит корпус 1, внутри которого размещена многослойная печатная плата 2, на которой установлены плоские многослойные катушки 3 и экран 4, обеспечивающие передачу электропитания и информационных сигналов в виде электромагнитных волн различной частоты, кабель 5, который электрически соединен с плоскими катушками 3 и экраном 4, гермоввод 6, в котором установлен кабель 5, при этом корпус 1 имеет дно 7 и крышку 8, которые герметично соединены по периметру, например, сварным швом и выполнены из радиопрозрачного для электромагнитных волн материала, например металла, керамики, стекла, а плоские катушки 3 установлены на печатной плате 2 со стороны сочленения напротив экрана 4, для установки гермоввода 6 в стенке корпуса 1 выполнено сквозное отверстие 9.

Экран 4 предназначен для формирования направленного потока электромагнитной энергии на катушки 3 и может быть выполнен из магнитомягкого прецизионного сплава с нулевой магнитострикцией, максимальной магнитной проницаемостью и максимальным удельным сопротивлением.

Параметры материала корпуса 1, экрана 4, среды 2 (j - проводимость, E - абсолютная диэлектрическая проницаемость среды, μ - абсолютная магнитная проницаемость, б - толщина), величина зазора d, параметры катушек 3 и частот, на которых происходит передача электропитания и информационных сигналов, подбираются таким образом, чтобы дисперсия (зависимость скорости распространения волн от частоты) была оптимальной для данных материалов, по критерию максимального КПД передачи энергии (минимальных потерь энергии при прохождении электромагнитных волн через материал корпуса). Тем самым обеспечивается радиопрозрачность материала корпуса 1 для электромагнитных волн.

Работа электроразъема заключается в следующем.

Стыковка электроразъема осуществляется путем соединения корпусов 1 разъемных частей по плоскости разъема 10. Расстояние d между корпусами 1 равно d = 0 + Δ, где Δ зависит от мощности и частоты сигнала, от материала корпуса и экрана. При этом электрические сигналы переменного тока катушки 3 первой части разъема трансформируются в катушки 3 второй части разъема за счет электромагнитной связи между ними.

Высокий КПД передачи электропитания и информационных сигналов в заданном диапазоне частот обеспечивается наличием экранов 4 и материалом корпуса 1, конструкционной структурой материала корпусов 1 и параметрами катушек.

Введение новых отличительных признаков в бесконтактный герметичный электроразъем позволяет обеспечить:
1. Одновременную передачу электропитания и информационных сигналов в широком диапазоне частот за счет применения плоских многослойных катушек, экранов и радиопрозрачного корпуса для электромагнитных волн в заданном диапазоне частот.

2. Практически полную герметичность, исключающую возможность воздействия неблагоприятных факторов внешней среды в течение длительного срока эксплуатации, за счет применения однородного герметичного корпуса.

Применение предлагаемого бесконтактного герметичного электроразъема наиболее перспективно для автоматических систем управления, контроля, сбора и обработки информации, систем телекоммуникаций, систем телефонной связи и телефонных аппаратов (в том числе мобильных), систем цифровой широкополосной связи, систем охраны, сигнализации, мониторинга окружающей среды, сверхраннего обнаружения пожароопасной обстановки, где его использование позволяет существенно повысить надежность и долговечность их эксплуатации, расширить функциональные возможности и области их применения.

Изобретение может быть использовано для передачи электроэнергии и информационных сигналов в виде электромагнитных волн различной частоты. Технический результат - повышение надежности и расширение функциональных возможностей. Электроразъем содержит две герметичные разъемные части, каждая из которых содержит корпус из радиопрозрачного материала, многослойную печатную плату, плоские многослойные катушки, экран, кабель и гермоввод. Корпус имеет дно и крышку, которые герметично соединены по периметру. 1 ил.

Бесконтактный герметичный электроразъем, выполненный в виде герметичных разъемных частей, каждая из которых содержит корпус, приемопередающие элементы, кабель и гермоввод, отличающийся тем, что каждая из частей разъема снабжена многослойной печатной платой с экраном, которая размещена в корпусе, при этом приемопередающие элементы выполнены в виде плоских многослойных катушек и установлены на печатной плате со стороны сочленения напротив экрана, а корпус имеет дно и крышку, которые герметично соединены по периметру и выполнены из однородного радиопрозрачного для электромагнитных волн материала, для установки гермоввода в стенке корпуса выполнено сквозное отверстие.