开发背景

医疗设备的电气安全主要是指仪器在使用时防止电击的性能，它是医疗仪器安全性的重要组成部分。诊断和治疗用的医疗仪器是为了取得人体信息及给人体以某种作用。它以患者为主要对象，而此时的患者往往对于*脆弱的状态，甚至意识不清醒状态，对危险失去感觉。因此,在评价医疗仪器时，医疗仪器的安全性与医疗仪器的有效性就成为同等重要、相辅相成的两个重要方面。

医疗仪器的电气安全性，取决于仪器的合理设计和合理使用。常见的医疗仪器的安全措施有：仪器的可靠接地；减少漏电流；双重绝缘；低压供电；采用浮地措施或人体妥善接地；心脏与仪器的电气绝缘等等。比方说，一些适用于心脏的医学仪器来说，其触体部分一定是绝缘的。

因此，针对医疗电气设备首先考虑的是产品的安全性，突破可自锁的C13自锁电源线应运而生，以达到*限度医疗设备的安全防护程度。

为何需要可自锁电源线？常见的电源脱落包括人为操作误碰；服务器风扇长期高频振动；绝缘老化；电缆理线后折弯应力；服务器插孔和电源线插孔适应性不匹配等原因。而一旦电源线在使用过程中脱落，后果不堪设想。按照3C国标对软缆电源线的定义，100次，60牛的拉力，每次施加1s时间，不得有冲击力。插头外移不得大于2mm。判定锁紧力合格（依据3C标准 2099.1-2008 23.2对软缆意外拔出位移的要求）。

除了医疗电气领域需要自锁电源线之外，包括各式数据服务器、台式机的电源线、金融等高安全性行业也急需要可自锁的C13自锁电源线。理论上，所有需要电源线的产品与行业均可以发展为C13自锁电源线的客户，保守市场在每年几亿条。

产品概述

为了改善在医疗设置、数据机房、科研机构等断电损失比较严重的应用场景意外掉电的问题。需要开发一种可以防止插头意外脱落断开的机构。

电子产品的连接头与电气用品插销，称为插头，插头一般以物理方式插入有插槽或凹洞的母接头型的电源插座。一些现有技术的插头，不管是插销还是插孔的形式，已经设计用于减小插头从配对的插孔或插销上移除以及不小心掉落的可能性。

系统设计

在医疗电气的应用场景中，比较常见的是GBT 17465（IEC60320）系列插孔，其中更以C13插孔为多见。C13插孔是作为安装在器具上使用的一端，也就是常说的插座，是供电的一侧。

与它配合的是C14头，设计标准中规定插头和插销必须具有一定的保持力（防止插头意外脱落断开的阻力），标准为单孔*小1.5N，三孔*不能超过50N。这个拔出阻力相对意外的拉扯力，是不足以将插头固定在插座内的。如果不小心扯到电源线，将会引发插头脱落断电。

C13、C14之间的插合是简单的插销与插套的配合，如果C13一端是固定在器具上的，C14为电源线，插入取电的场景:

此应用场景，为了防止C14插头的脱落，通常的做法是在C13一侧添加卡扣类的防脱止退机构。此类机构主要是利用C14插头上的插架台阶，用卡扣挂住台阶进行止退。
常见构造如下图：

插头插入前需要将卡扣打开，插上C14插头，将卡扣闭合，卡扣挂住C14台阶，完成止退操作。这种锁紧方式可靠性比较高，但是C13一端必须固定在器具上，因为如果将C13做成插头，卡扣结构将无法实现。

左图为C13插头，右图为C14插座。C13仍然作为供电一端，C14作为取电的一端。不同的是，这次C14被固定在了器具上。由于C13的插头没有可供挂接的台阶结构，导致C14一端不能设置卡扣结构，因此无法使用常规的结构进行防脱。为了满足这个场景中，C13插头的防脱需求，而开发的C13自锁插头电源线解决了这个问题。受到登杆脚扣的启发，如下图所示：

此种脚扣的结构是用环状铁圈结构圈住线杆，铁圈倾斜之后，身体的重力加在铁圈较低的一侧，将重力转化成一个旋转的力，旋转力又分解成对线杆的正压力，正压力产生摩擦力，使脚扣不会产生线杆轴向上的移动。将这个构造和原理应用在C13插头中如下：

力分析如下

提拉力分解成转动锁紧片杠杆的力

以接触点C为支点

以接触点B为支点

接触点B与插销的正压力

接触点C与插销的正压力

由于力臂的关系，L1长于L3，因此Fa动>Fb动，所以竖直方向合力向下。

整体摩擦力应为两个侧正压力之和乘摩擦系数，正压力之和：

因此只要上面的表达式与摩擦系数的乘积与竖直分力之和，大于等于提拉力本身，就可以形成自锁，使插头无法拔出。
接触点B与插销的竖直分力，方向向下

接触点C与插销的竖直分力，方向向上

经过计算，C14拔出的拉力增大，锁紧力（摩擦阻力）也会增大，而且在摩擦因数大于0.6时，锁紧力增大速度更快。因此形成自锁，力的比较示意图如下：

通过实验验证，锁紧效果符合预期，锁紧力大于250N,即使连接线缆断裂，插头也不会发生松脱。可以应对绝大部分的意外拉扯和冲击，防止插头脱出、断电的发生。

除了锁紧机构，解锁结构也是设计的重点，以为在C14插座的周围可能有一些凸起物，这些结构会干扰解锁结构的动作，使人难以操作。同时，如果直接将自锁C13插头插进C14插座，锁紧片带有预紧力，会在插入的过程中，摩擦C14插销，造成插销的划伤。因此，*的解锁方案应该在插入插头的同时能保持解锁状态，卸掉预紧力，不伤害C14插销。为了解决这个痛点，设计了双边按键解锁结构：

所示挤压按键，进行插拔动作

插头插入的同时按压双侧按键是符合操作习惯的动作，同时按键带动背部的连杆，连杆拉住锁紧片，使其保持松弛状态。*了插入插头的同时锁紧片不会划伤C14的插销。完成插头顺畅的连接过程。插头到位后，松开按键的同时，预紧力恢复，锁紧片牢牢卡住插销，形成牢固的自锁现象，防止插头的意外脱出。

按键的动作是决定锁紧和解除的关键，插头尾端的塑料围挡，可有效防止电缆误触按键造成解锁。插头尾部的电源线软胶护套可*电源线经受标准要求的20000次带电弯曲的测试。

在众多插孔并排的情况下，双侧按键可*正常操作。即使在某些极端的应用场景中，只要能单侧按压按键，也可完成插头的插入和拔出操作，使得插头的使用环境适应性大大增强。

精简内部结构，有效利用空间，缩小了C13插头的不必要尺寸，消除了插头一侧的台阶。在服务器电源模块的应用中，消除了干涉的情况。（现有大部分产品存在多余的突起，插进插孔后多余的台阶会挤压下图中电源模块的绿色手柄形成干涉，产生不必要的受力。影响连接的可靠性。）

节能特点

一个好的连接器，在满足自锁需求之后，更重要的是插头本身的性能。其中连接器的载流性能*为关键，这款C13自锁插头内部的插套采用*锡林青铜3面包覆造型，配合内部的定位筋结构，对C14的插销实现大面积的包覆，有效降低了接触电阻。降低电流通过时产生的热量，节约了不必要的能源损耗，减小火灾等意外发生的风险。

 

 

 

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G系列（交、直流小母线）:GD滑轨式机柜直流母线槽GBS540、G滑轨式机柜交流母线槽GBS540
Q系列（交、直流快灵小母线）：QD直列式机柜直流母线槽、Q直列式机柜交流母线槽

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SMDC标准型（Stand）、AMDC仓储式（All-in-one）、RMDC装配式（Room）、CMDC集装箱式（Container）、智能机柜ST-ZL、精密列头柜ST-XL

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服务器自锁电源线、工业连接器及工业插头、充电枪、充电桩

品牌：
突破电气TOP

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数据中心解决方案、轨道交解决方案、弹性配电解决方案、

应用场景：
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