本發(fā)明涉及一種可插拔電氣模塊。具體地，本發(fā)明涉及一種能夠以簡單的方式實現(xiàn)可靠的大電流放電接地的可插拔電氣模塊。

背景技術(shù)：

電氣系統(tǒng)經(jīng)常采用模塊化設(shè)計以增加靈活性。屬于同一模塊的電子元件通常安裝在同一印刷電路板(pcb板)上，該pcb板進而被封裝在外殼中以組成電氣模塊。為了減輕電氣模塊的制造成本和重量，在很多情況下，電氣模塊的外殼是由塑料材料制成的。由于塑料材料的絕緣特性，對于將被部署在電氣系統(tǒng)中的電氣模塊，可靠的大電流放電接地需要專門地進行設(shè)計。通常地，大電流放電接地是通過從電氣模塊連接到機箱或機架的接地線纜實現(xiàn)的。

為了便于安裝和檢修，很多電氣模塊被設(shè)計為是可插拔的，即它能夠以簡單的方式插入并緊固在機箱中，并且以簡單的方式松開并從機箱中拔出。對于可插拔電氣模塊，使用接地線纜接地是繁瑣的，并且極大地降低了插拔操作的便利性。同時，易于出現(xiàn)因為忘記連接接地線纜而使電氣模塊未能接地的情況。為了避免使用線纜，現(xiàn)有的設(shè)計使用了一個或多個金屬彈片，并且通過彈片的彈性變形實現(xiàn)可插拔電氣模塊與機箱之間的接地接觸。由于電氣模塊的外殼和機箱在制造中的制造公差，同時由于組裝時的組裝公差和組裝后的材料彈性變形，實現(xiàn)外殼與機箱之間的接觸所需要的彈片變形量是難以控制的。這導(dǎo)致通過金屬彈片實現(xiàn)的接地是不可靠的，經(jīng)常出現(xiàn)接地電阻過大的情況，因而不能滿足大電流放電接地的需要，嚴重時甚至沒有接地。如果這種情況發(fā)生，則相當(dāng)大的放電電流可能從pcb板上的電子元件流過，使得電子元件的壽命縮短，嚴重時甚至可使電子元件燒毀。

綜上所述，現(xiàn)有的可插拔電氣模塊存在多種缺點，不能可靠地實現(xiàn)可插拔電氣模塊的大電流放電接地。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是提供一種可插拔電氣模塊，其能夠以簡單的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)可靠的大電流放電接地。

所述目的是通過根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的可插拔電氣模塊實現(xiàn)的，其包括印刷電路板；外殼，用于將所述印刷電路板封裝在其內(nèi)，所述外殼包括至少一個外殼通孔；防脫螺釘，包括螺釘頭部和螺釘桿部，所述防脫螺釘穿過所述外殼通孔；金屬接片，其固定在印刷電路板上，并且包括防脫螺釘可從中穿過的接片通孔，在可插拔電氣模塊的組裝構(gòu)造中，該接片通孔與所述外殼通孔同軸。防脫螺釘?shù)穆葆敆U部至少包括第一螺紋段和第二螺紋段，第二螺紋段的直徑大于第一螺紋段，并且比第一螺紋段更靠近螺釘頭部。所述防脫螺釘用于將可插拔電氣模塊緊固到機箱。當(dāng)可插拔電氣模塊被緊固到機箱時，第一螺紋段穿過所述接片通孔，并且第二螺紋段將金屬接片緊密地壓靠在機箱上，從而在印刷電路板與機箱之間形成接觸電阻盡可能小的可靠電氣連接。

在一個優(yōu)選的實施例中，所述防脫螺釘?shù)穆葆敆U部還包括位于第二螺紋段與螺釘頭部之間的第三桿段，該第三桿段的直徑小于所述第二螺紋段的直徑。此外，第三桿段可以帶有螺紋或者不帶螺紋。

在一個優(yōu)選的實施例中，所述外殼通孔包括沿外殼通孔的縱向方向布置的多個通孔段，其中至少一個通孔段是沿從所述螺釘頭部離開的方向漸縮的截頂錐形通孔段，該錐形通孔段的前端的內(nèi)徑大于第一螺紋段的直徑，但小于第二螺紋段的直徑，所述錐形通孔段的后端的內(nèi)徑大于第二螺紋段的直徑。當(dāng)?shù)诙菁y段被旋擰通過該錐形通孔段時，第二螺紋段的螺紋刻劃錐形通孔段的內(nèi)壁，并迫使錐形通孔段膨脹，起到類似自攻螺釘?shù)淖饔谩．?dāng)?shù)诙菁y段完全越過錐形通孔段后，在彈性的作用下，錐形通孔段的內(nèi)壁又回復(fù)到初始位置，并約束第二螺紋段使其不能后退，進而防止防脫螺釘從外殼中掉落。在進一步優(yōu)選的實施例中，所述通孔段的數(shù)量是4個。

在一個可選的實施例中，所述可插拔電氣模塊還包括彈性墊圈。該彈性墊圈的內(nèi)徑大于第一螺紋段的直徑，但小于第二螺紋段的直徑。在可插拔電氣模塊被緊固到機箱時，所述第二螺紋段將推壓彈性墊圈，該彈性墊 圈進而將金屬接片的一部分緊密地壓靠在機箱的外表面上。通過彈性墊圈的變形能力，電氣模塊和機箱在制造和組裝過程中堆疊的公差可以得到解決，從而在任何情況下確保電氣模塊與機箱之間存在可靠的大電流放電接地連接。在進一步優(yōu)選的實施例中，所述彈性墊圈是橡膠o型圈。更加優(yōu)選地，橡膠o型圈包括內(nèi)徑相同但外徑不同的兩個部分，其中兩個部分中外徑較小的一個位于橡膠o型圈的后部，并能夠嵌合在外殼通孔中。這種嵌合作用可防止橡膠o型圈從外殼通孔脫落。

在一個可選的實施例中，所述可插拔電氣模塊還包括用于輔助防脫螺釘?shù)膹椈?，該彈簧嵌套在防脫螺釘?shù)牡诙菁y段與螺釘頭部之間。在可插拔電氣模塊被緊固到機箱之后，該彈簧可被壓縮并向后推壓防脫螺釘，從而保證防脫螺釘?shù)牡谝宦菁y段與機箱的螺紋孔之間的緊密咬合，防止防脫螺釘從該螺紋孔松脫。

在一個可選的實施例中，所述可插拔電氣模塊還包括嵌套在防脫螺釘?shù)牡诙菁y段與螺釘頭部之間的彩色識別環(huán)。如果設(shè)置有彈簧，則彩色識別環(huán)位于彈簧與防脫螺釘?shù)穆葆旑^部之間。彩色識別環(huán)的縱向長度被特別地設(shè)計，使得在可插拔電氣模塊被緊固到機箱之后，如果還能看到彩色識別環(huán)，則說明金屬接片還未緊密地壓靠機箱的外表面，相反，如果彩色識別環(huán)已被完全推入所述外殼通孔而不能在外部看到，則說明金屬接片已經(jīng)緊密地壓靠機箱的外表面。這使得能夠以簡單直觀的方式確認電氣模塊與機箱之間是否形成了可靠的大電流放電接地連接。

附圖說明

在下文中，本發(fā)明以舉例的方式并參照附圖進行更詳細的說明，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的有金屬接片的pcb板的示意圖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的可插拔電氣模塊組裝后的示意圖。

圖3a是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的可插拔電氣模塊的剖視圖。

圖3b-c是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的外殼的通孔和防脫螺釘?shù)脑敿毱室晥D。

圖4是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的可插拔電氣模塊在機箱上安裝的示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例的附圖對本發(fā)明的實施例的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述。

除非另作定義，本文使用的技術(shù)術(shù)語或者科學(xué)術(shù)語應(yīng)當(dāng)為本發(fā)明所屬領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員所理解的通常意義。本發(fā)明專利申請說明書以及權(quán)利要求書中使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數(shù)量或者重要性，而只是用來區(qū)分不同的組成部分。同樣，“一個”、“一”或者“該”等類似詞語也不表示數(shù)量限制，而是表示存在至少一個?！鞍ā被蛘摺鞍钡阮愃频脑~語意指出現(xiàn)該詞前面的元件或者物件涵蓋出現(xiàn)在該詞后面列舉的元件或者物件及其等同物，而不排除其他元件或者物件。另外，本發(fā)明專利申請說明書以及權(quán)利要求書中使用的“前部”、“前端”以及類似的詞語表示更遠離螺釘頭部的部分和端部。相應(yīng)地，“后部”、“后端”以及類似的詞語表示更靠近螺釘頭部的部分和端部?！吧稀?、“下”、“左”、“右”等僅用于表示相對位置關(guān)系，當(dāng)被描述對象的絕對位置改變后，則該相對位置關(guān)系也可能相應(yīng)地改變，并且僅是為了描述方便而非對本發(fā)明的限制。

圖1-4示出了本發(fā)明的可插拔電氣模塊的一個實施例。

在該實施例中，可插拔電氣模塊100包括pcb板110、外殼120、金屬接片130和防脫螺釘140。

如圖1所示，金屬接片130的一部分焊接在pcb板110之上。通過焊接，金屬接片130與pcb板110的接地層形成良好的導(dǎo)電連接。金屬接片130包括從所述焊接部分以大致90度角向前折彎的第一折彎部分131。進一步地，金屬接片130還包括從第一折彎部分131的前端以大致90度角向右折彎的第二折彎部分132。第二折彎部分132包括接片通孔133，該接片通孔在上下方向上大致處于第二折彎部分的中間。優(yōu)選地，所述接片通孔133是圓形的。但是，它的形狀也可以是任何其他合適的形狀。

外殼120由可嵌合在一起的第一外殼半部120a和第二外殼半部120b組成。為了減輕可插拔電氣模塊100的總體重量和制造成本，所述外殼120優(yōu)選地由塑料材料制成。如圖2所示，所述兩個外殼半部的每一個在后端包括兩個沿上下方向突出的突出部分。下面具體針對第一外殼半部120a的 上部的突出部分121進行說明。應(yīng)注意的是，所述突出部分121的結(jié)構(gòu)也可同樣適用于第一外殼半部120a的下突出部分以及第二外殼半部120b的兩個突出部分。突出部分121的前端表面122是平坦的。在可插拔電氣模塊100的組裝狀態(tài)中，pcb板110封裝在所述兩個外殼半部內(nèi)。金屬接片130的第一折彎部分131被夾持在分別屬于兩個外殼半部的兩個突出部分之間，而第二折彎部分132伸出兩個突出部分之外，并且可大致停靠在前端表面122上。

所述突出部分121包括沿前后方向的外殼通孔123。所述外殼通孔123的縱向(即前后方向)軸線大致位于沿左右方向平分所述突出部分121的豎直平面上，并且與所述接片通孔133的縱向軸線大致重合。優(yōu)選地，所述外殼通孔123包括沿縱向方向布置的多個通孔段。在圖3a-c所示的特定實施例中，所述外殼通孔123包括4個通孔段，從前端到后端分別是123a、123b、123c和123d。通孔段123c是內(nèi)徑從后向前漸縮的截頂錐形通孔段，并且所述通孔段123d的內(nèi)徑大于錐形通孔段123c在后端處的內(nèi)徑，而通孔段123b的內(nèi)徑大于錐形通孔段123c在前端處的內(nèi)徑。

此外，根據(jù)本發(fā)明，可插拔電氣模塊100還包括防脫螺釘140。如圖3b所示，防脫螺釘140包括螺釘頭部141和螺釘桿部142。螺釘桿部142可包括沿縱向方向布置的三個部分，從前端到后端分別是第一螺紋段142a、第二螺紋段142b，以及第三桿段142c，其中，所述第一螺紋段142a和第二螺紋段142b均帶有螺紋，而第三桿段142c可以帶有螺紋，也可以不帶螺紋。第二螺紋段142b的直徑大于第一螺紋段142a和第三桿段142c。與外殼通孔123相比，第二螺紋段142b的直徑小于通孔段123a、123b和123d的內(nèi)徑，并且也小于錐形通孔段123c在后端處的內(nèi)徑，但大于錐形通孔段123c在前端處的內(nèi)徑。第一螺紋段142a的直徑小于錐形通孔段123c在前端處的內(nèi)徑，并且也小于接片通孔133的直徑。第三桿段142c的直徑小于錐形通孔段123c在前端處的內(nèi)徑。所述螺釘頭部141的前端直徑大于第二螺紋段142b的直徑，并且也大于錐形通孔段123c在后端處的內(nèi)徑，但小于通孔段123d的內(nèi)徑。所述螺釘頭部141的后端還包括便于該螺釘?shù)男龜Q操作的一字型或十字型溝槽。此外，當(dāng)?shù)诙菁y段142b的前端表面與外殼的突出部分121的前端表面122平齊時，該第二螺紋段142b的后端表面與錐形通孔段123c完全脫離接觸，同時螺母頭部還未與錐 形通孔段123c的后端接觸。

可選地，可插拔電氣模塊100還包括彈性墊圈。在圖3c所示的具體實施例中，所述彈性墊圈是橡膠o型圈150，但是，所述彈性墊圈的形狀和材料也可以是適合于在本發(fā)明中應(yīng)用的任何其他的形狀和材料。優(yōu)選地，所述橡膠o型圈150由在前端的第一部分150a和在后端的第二部分150b組成。兩個部分的內(nèi)徑是相同的，并且該內(nèi)徑大于第一螺紋段142a的直徑，但小于第二螺紋段142b的直徑。第二部分150b的外徑的尺寸確定為使得該第二部分150b能夠嵌合在通孔段123b內(nèi)。第一部分150a的外徑大于第二部分150b的外徑，但小于通孔段123a的內(nèi)徑。

可選地，可插拔電氣模塊100還包括彈簧160。如圖3c所示，彈簧160嵌套在防脫螺釘140的螺釘桿部142的第三桿段142c上，并且位于通孔段123d內(nèi)。彈簧160的內(nèi)徑大于第二螺紋段142b的直徑，但小于螺釘頭部141的前端直徑。此外，彈簧160的外徑大于錐形通孔段123c在后端處的內(nèi)徑，但小于通孔段123d的內(nèi)徑。

可選地，可插拔電氣模塊100還包括彩色識別環(huán)170。如圖3c所示，彩色識別環(huán)170嵌套在防脫螺釘140的螺釘桿部142的第三桿段142c上。如果提供有彈簧160，則彩色識別環(huán)170位于彈簧160與防脫螺釘140的螺釘頭部141之間。彩色識別環(huán)170的內(nèi)徑大于第二螺紋段142b的直徑，但小于螺釘頭部141的前端直徑。此外，彩色識別環(huán)170的外徑大于彈簧160的外徑，但小于通孔段123d的內(nèi)徑。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供了組裝可插拔電氣模塊100的方法。除其他外，所述方法包括以下步驟：首先，將金屬接片130固定在pcb板110上，所述固定方式優(yōu)選地是焊接，使得金屬接片130與pcb板110的接地層形成良好的導(dǎo)電連接。接著，嵌合第一外殼半部120a和第二外殼半部120b，以將pcb板110封裝在嵌合后的外殼120中，并且使得接片通孔133與外殼通孔123大致同軸。然后，將防脫螺釘140插入外殼通孔123中。當(dāng)?shù)诙菁y段142b的前端外側(cè)抵靠錐形通孔段123c的內(nèi)徑時，可使用諸如螺絲刀的工具向前推壓旋擰防脫螺釘140，使得第二螺紋段142b的螺紋刻劃錐形通孔段123c的內(nèi)壁，并迫使錐形通孔段123c膨脹。在這里，第二螺紋段142b起到類似自攻螺釘?shù)淖饔?。?dāng)?shù)诙菁y段142b向前螺旋行進并完全越過錐形通孔段123c后，在彈性的作用下，錐形通孔段 123c的內(nèi)壁又回復(fù)到初始位置，并約束第二螺紋段142b使其不能后退，進而防止防脫螺釘140從外殼120中掉落。

如圖4所示，在可插拔電氣模塊100組裝好之后，可以將該電氣模塊插入機箱中。該機箱上已經(jīng)形成有可與防脫螺釘140的第一螺紋段142a配合的螺紋孔。通過將第一螺紋段142a穿過接片通孔133旋擰到所述螺紋孔中，可插拔電氣模塊100被緊固到所述機箱，同時第二螺紋段142b的前端表面向前推壓金屬接片130的第二折彎部分132，使得該第二折彎部分132緊密地壓靠在機箱的外表面上，從而使機箱與金屬接片130之間的接觸電阻盡可能的小，形成可靠的大電流放電接地連接。這樣，根據(jù)本發(fā)明的可插拔電氣模塊100可以在被緊固到機箱上的同時形成可靠的大電流放電接地連接，省去了單獨安裝接地線纜的繁瑣步驟，節(jié)省了電氣模塊的插拔操作所需要的時間，并且消除了因忘記安裝接地線纜而導(dǎo)致pcb板沒有被接地的危險。

可選地，在插入防脫螺釘140之前，可將彈性墊圈放入通孔段123a中。在該彈性墊圈是橡膠o型圈150的優(yōu)選實施例中，還可以將橡膠o型圈150的第二部分150b插入通孔段123b中。這樣，在可插拔電氣模塊100被緊固到機箱時，防脫螺釘140的第二螺紋段142b將推壓彈性墊圈，該彈性墊圈進而將金屬接片130的第二折彎部分132緊密地壓靠在機箱的外表面上。通過彈性墊圈的變形能力，電氣模塊和機箱在制造和組裝過程中堆疊的公差可以得到解決，從而在任何情況下確保電氣模塊與機箱之間存在可靠的大電流放電接地連接。

可選地，在防脫螺釘140插入外殼120的通孔123之前，可將彈簧160和/或彩色識別環(huán)170嵌套在防脫螺釘140的螺釘桿部142上。在可插拔電氣模塊100被緊固到機箱之后，如圖3b所示，彈簧160可向后推壓防脫螺釘140，從而保證防脫螺釘140的第一螺紋段142a與機箱的螺紋孔之間的緊密咬合，防止防脫螺釘140從該螺紋孔松脫。彩色識別環(huán)170可用于以簡單直觀的方式確認電氣模塊與機箱之間是否形成了可靠的接地連接。其原理是，在可插拔電氣模塊100被緊固到機箱之后，如果還能看到彩色識別環(huán)170，則說明金屬接片130還未緊密地壓靠機箱的外表面，相反，如果彩色識別環(huán)170已被完全推入通孔段123d而不能在外部看到，則說明金屬接片130已經(jīng)緊密地壓靠機箱的外表面。

應(yīng)當(dāng)理解的是，上面描述的和在附圖中示出的結(jié)構(gòu)僅是本發(fā)明的示例，其可通過表現(xiàn)出用于獲得所需最終結(jié)果的相同或相似功能的其他結(jié)構(gòu)代替。另外，應(yīng)當(dāng)理解的是，上面描述的和附圖所示的實施例應(yīng)被視為僅組成本發(fā)明的非限制性示例，并且它可在專利權(quán)利要求的范圍內(nèi)以多種方式進行修改。