CN102187532A - 机电连接系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机电连接系统，该机电连接系统设置有电流供应装置，该电流供应装置通过电流供应触点连接到电流源上，且该电流供应装置在磁铁托架上安装有合闸磁铁。电流输出装置可连接到电流供应装置，包括解扣磁铁并可电连接到负载。当电流输出装置移开，磁铁托架仍保持在激活状态时，安全磁铁通过限制磁铁或铁磁限制部件退回至静止位，产生可控性短路。在电流供应装置中设置非导电短路部件，该非导电短路部件可在两个短路线部件之间移动，在正常工作时，该非导电短路部件支撑住安全磁铁，使安全磁铁与短路线部件保持一定距离，当电流输出装置移开，磁铁托架没有返回时，非导电短路部件使短路线部件之间产生连接。

Description

机电连接系统

技术领域

本发明涉及一种机电连接系统，该机电连接系统具有电流供应装置和电流输出装置，该电流供应装置可通过电流供应触点连接到电流源上，且该电流供应装置具有设置在磁铁托架上的合闸磁铁，该电流输出装置具有解扣电磁铁，且该电流输出装置可电连接到负载上。借助于该电流输出装置，合闸磁铁可对抗约束力从静止位移动至工作位，其中，合闸磁铁通过磁极的特定磁编码与设于电流输出装置中的解扣电磁铁相互作用，以向合闸过程提供特定磁场，其中在电流供应装置中设置至少一个安全部件，该至少一个安全部件具有与短路线相互作用的安全磁铁，其中，当电流输出装置移开，磁铁托架仍处于电连接状态时，安全磁铁通过限制磁铁或铁磁限制部件退回至静止位，产生可控性短路。

背景技术

最初提及上述类型的连接系统是从EP 0 922 315 B1中获知的。在已知装置案例中，当确定传给接触元件的电流无论如何都会中断的时候，为了阻止电事故，要给合闸装置或电流供应装置和可连接到合闸装置或电流供应装置上的电流输出装置间的机电连接提供安全部件，即使是在极端的情况下，如磁铁托架被卡在电连接位置上(这意味着电流和电压出现在暴露的接触装置上)。出于此目的，在合闸装置或电流供应装置中设置具有安全部件的安全装置，此处安全部件为安全磁铁形式，这样如果磁铁托架没有回到其静止位上，则通过安全磁铁回到静止位上简单地产生可控性短路，在静止位中，没有电流流过接触元件。在此案例中，安全磁铁在静止位方向上随着螺旋形转动而运动以在此旋转位中产生短路。

发明内容

由前述发明可知，本发明的目的在于，保证可信赖操作的前提下，通过简化物理设计来更进一步改善已知电连接装置或连接系统。

根据本发明，通过权利要求1的特征部分中提及的特征来达到该目的。

根据本发明，使用非导电短路部件，该非导电短路部件在正常工作期间限制安全磁铁移动，只要磁铁托架没有返回就允许安全磁铁进一步移动，然后当进一步移动结束时产生短路连接。

因此，当磁铁托架在正确操作期间定位在静止位上时，可移动短路部件可精确地设定在不同位置，这样，例如，短路部件的适当定位通过卡锁或者闭锁位置，阻止了安全磁铁的完全返回移动。然而，如果磁铁托架没有返回，解除锁定，不做进一步处理。在这种情况下，安全磁铁的进一步移动不再被阻挡，可在其终点位置上可控地连接到短路线上。

在安全装置的一个优选实施例中，连接到磁铁托架上的闭锁装置可限制短路部件的位移移动。

在此情况下，上面具有接触元件和合闸磁铁的磁铁托架，除了合闸功能外还具有短路功能，确切地说，在正常运行期间，短路部件的闭锁位置还限制了安全磁铁的返回运动，因此安全磁铁与短路线部件保持一定距离。

然而，如果磁铁托架没有返回，闭锁装置由于缺少磁铁托架而没有起作用，因此，短路部件的运动和安全磁铁的返回运动都没有受限，还通过与短路线部件的连接产生可控性短路。

闭锁装置可进行多样设计，满足的必要条件是，闭锁装置在磁铁托架正常运行期间失效，并且只要磁铁托架没有返回，闭锁装置就必须解锁或不闭锁短路部件。

在简化的情况下闭锁装置具有至少一个肘节杆，闭锁装置用作短路部件同时也是安全磁铁的挡块，并可通过磁铁托架操作。

当返回到静止位时，磁铁托架操作一个或多个肘节杆，一个或多个肘节杆运动至闭锁位置以限制短路部件运动。

与短路线部件的可控性连接可由安全磁铁自身产生，安全磁铁借助如由黄铜组成的导电套，作为一个简单的设计改进适当或优选地桥接两个线部件之间的空隙，其中黄铜环绕安全磁铁。

在本发明进一步优选的改进中，短路部件可具有螺栓或销钉，螺栓或销钉可在磁铁托架中孔内或缝隙内轴向移动。

这就意味着只需要短路部件的简单直线位移。本案例中，尤其是当短路部件可以在形成于磁铁托架中央的孔内移动时，使磁铁托架同时也可用于引导螺栓。

本发明高度优选的不仅仅是其相对较高的50伏特电压，出于安全原因，而是在尽管电压小于直接接触安全电压的情况下，都会有非常高的电流流过。例如，此案例用于连接用于充电过程如电动汽车、混合电池以及相似装置和器具充电的插头。

附图说明

优选的设计和改进将从进一步的从属权利要求和示例性实施例中变得明显，并参考附图，对下文中示例性实施例从原理上进行描述，其中：

图1示出了本发明的连接系统，该连接系统在第一阶段中具有穿过电流供应装置和电流输出装置的纵截面；

图2示出了在第二阶段中，图1所示连接系统的电流输出装置接近电流供应装置；

图3示出了第三阶段中，电流输出装置与电流供应装置即将接触之前的状态；

图4示出了第四阶段中，电流供应装置与电流输出装置接触；

图5示出了当磁铁托架没有返回静止位(如图1所示)时，连接系统通过安全磁铁达到的短路状态；

图6示出了短路状态中沿图5线VI-VI的截面图，其中电流输出装置离电流供应装置有一定距离；

图7示出了如图1所示箭头A方向上电流输出装置端面的平面视图(放大显示)；

图8示出了具有安全装置短路部件的磁铁托架的详细3D视图；

图9示出了安全装置的平面视图；

图10示出了沿着图9所示线X-X的截面图。

具体实施方式

如下文所述，机电连接系统本着已知设计的原则，因此只有本发明必要的那些部件会在下文中深入详细描述。涉及通用的设计部分和操作方法，可以参照EP 0 922 315 B1和EP 0 573 471 B1。因为这两个文件已经是充分公开的在先申请。

机电连接系统由用作合闸装置的电流供应装置1和连接到用电器或负载上的电流输出装置2组成。电流供应装置1和电流输出装置2一旦进行了导电连接，就可分别给电流输出装置2上连接的负载提供电流。出于此目的，电流供应装置1具有电流供应线路3、4(参看图6和图7)，电流供应线路3、4可经由供电线路连接到接触元件7、8上(参看图1至图5)，供电线路在此不再深入详述，接触元件7、8设于电流供应装置1的外壳6的外壳壁5内部，外壳壁5朝向电流输出装置2。

磁铁托架9具有接触元件12、13，该接触元件12、13通过连接线连接到磁铁托架9上的接触点10、11上。该接触点10、11为镜像形式，或分别与设于外壳壁5内部的接触元件7、8对准。

扁形接触元件15、16设于外壳壁5上的突出部分14中，且该突出部分14外部与电流输出装置2相对。当磁铁托架9在激活位置时，其中接触元件7、8停留在接触点10、11上(参看图4)，接触元件12、13也停留在扁形接触元件15、16上，然后扁形接触元件15、16因此连接到电流供应线路3、4上。

磁铁托架9具有中央孔19，设置于中央孔19中的安全磁铁20和非导电短路部件21，例如由塑料组成的部件，可在中央孔19中轴向移动。

短路部件21为圆柱形的螺栓或销钉形式，具有大直径的头部21a。由铁磁材料组成的套22设于螺栓21的柄周围，以使安全磁铁20可被短路部件21吸引。

可以从图中看到，短路部件21定位在孔19中安全磁铁20后面，且背对电流输出装置2的一侧。

电流供应装置1的中隔壁，形成一个固定压板23，用于阻挡或停留磁铁托架9。压板23可由铁磁材料或磁铁组成。优选的可以将铁磁板或若干个铁磁部分，设于压板23上。该改进导致磁铁托架9的限制装置或限制部件处于静止状态，也就是说，当没有接触电流输出装置2时，磁铁托架9由于磁力被吸引到压板23，并停留在压板23上。

同样可以从图中看到，轴向孔19也延伸穿过压板23。

两个相互对立的肘节杆25经由轴或轴颈24设于压板23内，这样，这两个相互对立的肘节杆25可以枢接。

用作短路部件21挡块的延伸部25a位于朝向短路部件21的两个肘节杆25的侧边上。只有一个延伸部25a在图1至图5所示的截面图中可见。两个肘节杆25及其延伸部25a在图6和图9中都是可见的。

除了两个接触元件15、16，接地线26也设于突出部分14的圆周壁外，该突出部分14最好是圆形的。接地线26可延伸至整个圆周的上面或者如图7所示只覆盖一部分圆周(参看突出部分中位于一侧的扁平区域)。接地线26连接(连接方式未在图中示出)到接地供电线路44上(参看图6和图7)。

编码的合闸磁铁27a、27b和28a、28b设于磁铁托架9内或磁铁托架9上(参看图7和图9)。磁编码由磁铁各自的极性的关联产生，以解扣电磁铁27a、27b和28a、28b为例，如解扣电磁铁27a和27b都在面向电流输出装置2的一侧设置为南极，解扣电磁铁28a和28b各自设置为北极，由此只有在电流供应装置的电流输出装置2中对立磁性编码的解扣电磁铁29a、29b和30a、30b与相反的磁极接近时，才会生成磁效应。

为了图示清楚，只在图1中用虚线表明解扣电磁铁29a和30a。根据使用的原理，合闸磁铁和解扣电磁铁可设置成镜像形式，相对磁极在每个案例中必须具有相对磁性，如该案例所示。

电流输出装置2具有接脚31、32，该接脚31、32的直径与扁形接触元件15、16的直径相匹配。

面向电流供应装置1的前端面33具有圆形槽34，圆形槽34的直径与突出部分14的直径相匹配。在电流输出装置2连接到电流供应装置1期间，电流供应装置1和电流输出装置2，借助于电流供应装置1和电流输出装置2各自的四个合闸磁铁27a、27b、28a、28b和解扣电磁铁29a、29b、30a、30b相互间的磁引力，形成了基本的机械连接。

在此案例中，可选用磁力，以使解扣电磁铁29a、29b、30a、30b对合闸磁铁27a、27b、28a、28b的吸引力比铁磁压板23或者一个或多个设置在压板上的铁磁板产生的约束力大。

反向磁铁35作为安全磁铁20的反向件设于电流输出装置2中，并且安装在电流输出装置2的轴向孔中。而与安全磁铁20不同的是，反向磁铁35固定设于电流输出装置2中。与突出部分14上的接地环形段26相互作用的接地环形段36同样位于槽34内壁上。接地环形段36连接到接地线37上(图中未示出)，接地线37还连接负载。

为了使电流输出装置2的接脚31、32能够整体且安全连接到接触元件15、16上，接脚31、32的前端部分应稍微从槽34的上壁探出，最好是以弹跳或弹性方式安装到电流输出装置2中。

图8中3D视图显示了具有作为安全部件的短路部件21和安全磁铁20的安全装置。图8还显示了四个圆弧形段43，圆弧形段43设于压板23上，并设置为磁铁托架9的导轨。

磁铁托架9在每个侧端都具有圆形区域45，通过圆形区域45磁铁托架9在轴向移动期间被导轨43引导。同时，当磁铁托架9返回静止位时，为了这些肘节杆25的前或内延伸部25a不能向下枢接或远离前外壳壁5，圆形区域也用于将肘节杆25压在后端39和40上。图8还显示了两个短路线部件41a和41b。

在单独图示中，图9和图10显示了安全装置和压板23。

同样可以从图9中看到，由于重量原因，肘节杆25的后端39和40每个都只是叉形。磁铁托架9的圆形区域45挤压在叉上。

作为与合闸磁铁27a、27b、28a和28b在静止位中相互作用的铁磁限制部件或多个限制部件的实施例，图9显示了四个设于压板23上的铁磁限制部件38。

还是可以从图9中看到，铁磁限制部件38设置成螺丝形式或具有螺丝，这些螺丝螺旋进入压板23中的相应螺孔中。这样，对合闸磁铁27a、27b、28a和28b的磁吸引力可通过适当调整螺丝进行精确设置，以达到正确的操作。通过磁铁托架9中的限制部件38和合闸磁铁27a、27b间的距离，对约束力以及约束/合闸点时间进行设置。

操作具有电流供应装置1和电流输出装置2的机电连接系统的方法，将在下文中进行深入详细解释。

从显示“静止状态”的图1开始，在接触元件15和16以及电流供应线路3和4间没有电接触连接，在图2所示图示基础上，电流输出装置2接近电流供应装置1，以基于磁吸引力将磁铁托架9定位到压板23上。可以看出，作为第一部件，安全磁铁20被接近的反向磁铁35吸引，并上升。由此，短路部件21也可轴向移动。在图1和图2中，因为每个案例中磁铁托架9借助于与压板23的磁接触，压在肘节杆25的后端39、40上，该肘节杆25背离延伸至延伸部25a，这样两个肘节杆25都被压在其运动过程中的闭锁位置上。这样，延伸部25a形成短路部件21的挡块，由此，阻挡短路部件21进一步远离电流输出装置2。

可以从图3中看出，由于电流输出装置2更加接近电流供应装置1，磁铁托架9也上升了，当电流输出装置2与电流供应装置1接触时，磁铁托架9的接触点10和11与接触元件7和8接触。因此，产生了经由接触元件12和13以及接触元件15和16与接脚31和32的电连接，由此实现了负载与电流输出装置2的电连接。

可以从图3尤其是图4中看出，安全磁铁20与反向磁铁35接触，磁铁托架9停留在外壳壁5内部。在此情形下，尽管各自位置不相干，肘节杆25和短路部件21可自由移动。

当电流输出装置2再次远离电流供应装置1移动，由于与解扣电磁铁29a、29b和30a、30b之间的距离，使解扣电磁铁29a、29b和30a、30b对于合闸磁铁27a、27b和28a、28b没有吸引力，合闸磁铁27a、27b和28a、28b落回到压板23上，或被压板23磁性吸引。这同样适用于安全磁铁20。在此正常操作方法中，磁铁托架9由此返回如图1所示状态。然而，在返回期间，在每个案例中磁铁托架9压在肘节杆25的后端39和40上，由此肘节杆25的后端39和40在外壳壁5方向上枢接其延伸部25a。由于该枢接运动，延伸部返回图1所示位置，从而形成短路部件21运动的挡块。

图5和图6显示了当磁铁托架9出于种种原因保持在其上部位置时的操作方法，尽管移除了电流输出装置2，磁铁托架9保持在其停留的外壳壁5的内壁上，由此电流仍会接通从外部可进入的接触元件15和16。

然而，可以从图5和图6中看出，安全磁铁20被短路部件上的铁磁套22吸引，这两个部件一起被压板23或一个或多个设于压板23上的铁磁部件吸引。然而，因为缺少磁铁托架9，延伸部25a可以自由摆动移开，也可以通过安全磁铁20的力量摆动移开，延伸部25a不再形成挡块来限制短路部件21和安全磁铁20的运动。这就意味着，在此案例中，通过对比图1和图5可以看出，安全磁铁20可更加深入孔19。

图6和图10所示截面视图显示了具有短路线部件41a和41b的短路线41，短路线部件41a和41b连接到电流供应装置1中的电流供应触点上。

可从图6和图10中看出，短路线部件41a和41b止于压板23，毗邻短路部件21头部21a的端面。对应于图5所示，如果安全磁铁20由于缺少运动限制比正常情况更加深入，那么它就会接触到短路线部件41a和41b的端部，因此产生了桥接，进而产生短路连接。

该短路连接可直接通过安全磁铁20下端面或后端面在其外侧区域产生，或通过环绕安全磁铁20的导电套42产生。

Claims (10)

1.一种机电连接系统，该机电连接系统具有电流供应装置(1)和电流输出装置(2)，该电流供应装置(1)可通过电流供应触点(3，4)连接到电流源上，且该电流供应装置(1)具有设置在磁铁托架(9)上的合闸磁铁(27，28)，该电流输出装置(2)具有解扣电磁铁(29，30)，且该电流输出装置(2)可电连接到负载上，借助于该电流输出装置(2)，合闸磁铁(27，28)可对抗约束力从静止位移动至工作位，其中，合闸磁铁(27，28)通过磁极的特定磁编码与设于电流输出装置(2)中的解扣电磁铁(29，30)相互作用，以向合闸过程提供特定磁场，其中在电流供应装置(1)中设置至少一个安全部件，该至少一个安全部件具有与短路线(41)相互作用的安全磁铁(20)，其中，当电流输出装置(2)移开，磁铁托架(9)仍处于电连接状态时，安全磁铁(20)通过限制磁铁或铁磁限制部件(23，38)退回至静止位，产生可控性短路，其特征在于，

在电流供应装置(1)中设置非导电短路部件(21)，使该非导电短路部件(21)可在两个短路线部件(41a，41b)之间移动，安全磁铁(20)在正常工作期间与短路线(41)保持一定距离，如果当电流输出装置(7)移开时磁铁托架(9)没有返回，则产生短路线部件(41a，41b)间的连接。

2.如权利要求1所述的连接系统，其特征在于，

与磁铁托架(9)连接的闭锁装置(25)限制短路部件(21)的位移移动。

3.如权利要求2所述的连接系统，其特征在于，

所述闭锁装置具有可被磁铁托架(9)操作的至少一个肘节杆(25)。

4.如权利要求1至3中任一项所述的连接系统，其特征在于，

所述安全磁铁(20)具有导电套(42)，短路线部件(41a，41b)通过导电套(42)连接。

5.如权利要求1至4中任一项所述的连接系统，其特征在于，

所述短路部件(21)具有可在磁铁托架(9)中的孔(19)或缝隙内轴向移动的螺栓。

6.如权利要求5所述的连接系统，其特征在于，

所述孔采用磁铁托架(9)中的中央孔(19)的形式。

7.如权利要求1至6中任一项所述的连接系统，其特征在于，

面向电流输出装置(2)的电流供应装置(1)的外壳壁(5)具有突出部分(14)，该突出部分可匹配电流输出装置(2)的前端面(33)中的槽(34)。

8.如权利要求7所述的连接系统，其特征在于，

所述突出部分(14)的圆周面具有接地环或多个接地段(26)，该接地环或多个接地段(26)与设于槽(34)内壁中的接地环或多个接地段(36)相互对应。

9.如权利要求1至8中任一项所述的连接系统，其特征在于，

多个铁磁限制部件(38)设于压板(23)的内部或上面。

10.如权利要求9所述的连接系统，其特征在于，

所述多个铁磁限制部件(38)是螺丝形式，或者具有多个螺丝。

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