CN103094733A - 采用磁吹灭弧的高压电连接器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用磁吹灭弧的高压电连接器，包括第一端子和第二端子；第一端子和第二端子组成接触对；在接触对旁设置有固态磁体。该采用磁吹灭弧的高压电连接器通过设置的固态磁体，使得第一端子和第二端子插合时，使第一端子和第二端子插合过程中不产生电弧或者产生的电弧在极短时间存在；通过设置的固态磁体，使得第一端子和第二端子分离时，使已燃起的电弧快速冷却、熄灭；采用的固体磁体体积很小，可以满足多种形式的高压电连接器的需求；避免了第一端子和第二端子被烧损，保证了高压电连接器的可靠性，提高了高压电连接器的使用寿命，避免了危险事故的发生。

Description

采用磁吹灭弧的高压电连接器

技术领域

本发明属于连接器技术领域，具体涉及一种采用磁吹灭弧的高压电连接器。

背景技术

目前，高功率电连接器多采用低压高流来实现，这样使得传输过程中的功率损耗大大增加，同时也因此使得使用环境温度大大升高。若采用高压低流，当电压超过一定数值时，其接触对在插合与分离过程中都会产生电弧。电弧实际上是解除对(接触对)间在强磁场(强电场)作用下产生的空气电离现象，会产生高温并发出强光，从而将触头烧损，严重时还会引起火灾或者其他事故。因此，如何避免在高压电连接器中的电弧，是实现高压电连接器实际应用中必须解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种采用磁吹灭弧的高压电连接器，解决高压电连接器应用过程产生的电弧问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种采用磁吹灭弧的高压电连接器，包括第一端子和第二端子；所述第一端子和第二端子组成接触对；其特征在于：在所述接触对旁设置有固态磁体。

所述固态磁体产生的磁场穿过第一端子和第二端子产生电弧的区域。

在优选实施方式一中，在所述接触对一侧设置有固态磁体。

在优选实施方式二中，在所述接触对两侧均设置有固态磁体。所述接触对两侧设置的固体磁体极性相反，且两固态磁体产生的磁场均穿过第一端子和第二端子产生电弧的区域。

在优选实施方式三中，在所述接触对一侧设置有至少两个固态磁体；所有所述固态磁体拼接在一起。所有所述固态磁体拼接在一起后产生的总磁场穿过第一端子和第二端子产生电弧的区域。

在优选实施方式四中，在所述接触对两侧均设置有至少两个固态磁体；每侧的所有所述固态磁体拼接在一起。所述接触对两侧设置的由固体磁体拼接后的结构的极性相反，且两侧由固态磁体拼接后产生的总磁场均穿过第一端子和第二端子产生电弧的区域。

本发明提供的采用磁吹灭弧的高压电连接器具有如下有益效果：

1、通过设置的固态磁体，使得第一端子和第二端子插合时，由于洛伦兹力的作用，第一端子与第二端子之间的空气不能完全电离，从而使电弧失去起燃条件、延期起燃；使第一端子和第二端子插合过程中不产生电弧或者产生的电弧在极短时间存在；

2、通过设置的固态磁体，使得第一端子和第二端子分离时，由于洛伦兹力的作用，第一端子与第二端子之间产生的电弧迅速拉长，使已燃起的电弧快速冷却、熄灭；

3、本发明采用的固体磁体体积很小，可以满足多种形式的高压电连接器的需求；

4、综上所述，避免了第一端子和第二端子被烧损，保证了高压电连接器的可靠性，提高了高压电连接器的使用寿命，避免了危险事故的发生。

附图说明

图1为本采用磁吹灭弧的高压电连接器第一种实现方式的主视图；

图2为采用磁吹灭弧的高压电连接器第一种实现方式的左视图；

图3为采用磁吹灭弧的高压电连接器第二种实现方式的主视图；

图4为图1对应的采用磁吹灭弧的高压电连接器剖面示意图；

图5为本发明提供的第一个实施例的主视图；

图6为本发明提供的第一个实施例的俯视图；

图7为本发明提供的第二个实施例的主视图；

图8为本发明提供的第二个实施例的俯视图；

图9为本发明提供的第三个实施例的主视图；

图10为本发明提供的第三个实施例的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细的描述，但他们不是对本发明的进一步限制。

本发明提供的采用磁吹灭弧的高压电连接器，包括第一端子1和第二端子2；第一端子1和第二端子2组成接触对；在接触对旁设置有固态磁体3；固态磁体3产生的磁场穿过第一端子1和第二端子2产生电弧的区域。

在优选实施方式一中，在接触对一侧设置有固态磁体。

在优选实施方式二中，在接触对两侧均设置有固态磁体。接触对两侧设置的固体磁体极性相反，且两固态磁体产生的磁场均穿过第一端子和第二端子产生电弧的区域。

在优选实施方式三中，在接触对一侧设置有至少两个固态磁体；所有固态磁体拼接在一起。所有固态磁体拼接在一起后产生的总磁场穿过第一端子和第二端子产生电弧的区域。

在优选实施方式四中，在接触对两侧均设置有至少两个固态磁体；每侧的所有固态磁体拼接在一起。接触对两侧设置的由固体磁体拼接后的结构的极性相反，且两侧由固态磁体拼接后产生的总磁场均穿过第一端子和第二端子产生电弧的区域。

如图1及图2所示，在优选实施方式一中，在接触对一侧设置有固态磁体3。

如图3所示，优选实施方式二中，在接触对两侧设置有固态磁体a31和固态磁体b32。固态磁体a31和固态磁体b32的极性相反，且固态磁体a31和固态磁体b32产生的磁场均穿过第一端子和第二端子产生电弧的区域；固态磁体a31和固态磁体b32的中心线B线穿在第一端子1和第二端子2产生的电弧区域内。

如图4所示，第二端子2设置在第二绝缘基座5内；第一端子1设置在第一绝缘基座6内；第一绝缘基座6与第二绝缘基座5配合；第二绝缘基座5内一侧镶嵌有固态磁体3。固态磁体3产生的磁场穿过第一端子1和第二端子2产生电弧的区域，或者说固态磁体3的一部分处于第一端子1和第二端子2产生电弧的区域内。固态磁体3用于电连接器第一端子1和第二端子2插合时阻断电弧的起燃，分离时对已产生的电弧快速冷却、熄灭。

图1及图2给出了设置有一个固态磁体的高压电连接器的磁吹灭弧原理示意图，在这里假设第一端子为正极端子，第二端子为负极端子；当第一端子1与第二端子2插合时，在第一端子1和第二端子2间电压和距离达到一定条件时，第二端子2基体上的电子得到足够大的动能而脱离基体向第一端子1发射，从而产生电弧。当加入固态磁体3后，固态磁体3产生的磁场穿过第一端子1和第二端子2产生电弧的区域，由左手定则得知磁场中的运动电荷受如图2所示方向(或反方向)的洛伦兹力可知，当固态磁体3对第一端子1发射运动电子的洛伦兹力达到一定值时，电子的运动轨迹偏移出第一端子1和第二端子2之间的空间，从而使第一端子1和第二端子2之间的空气不能完全电离，从而使电弧失去起燃条件、延期起燃；使第一端子1和第二端子2插合过程中不产生电弧或者产生的电弧在极短时间存在（且即使存在电弧，由于洛伦兹力的作用，产生的电弧也是在一个被冷却的状态）；当第一端子1和第二端子2分离时，与上述作用原理相同，由于洛伦兹力的作用，第一端子1与第二端子2之间产生的电弧迅速拉长，使已燃起的电弧快速冷却、熄灭；从而避免了第一端子1和第二端子2被烧损，保证了高压电连接器的可靠性，提高了高压电连接器的使用寿命，避免了危险事故的发生（图2中给出的洛伦兹力方向只是在图中结构状态下的方向，但洛伦兹力方向不限于此，要根据实际情况定）。

如图1及图2所示，由于固态磁体3可以做得很小，固态磁体3与第二端子2之间的距离相当近，因此可将固态磁体3在电弧产生区域产生的磁场看作恒定（磁感应线4垂直于固态磁体3表面）；电子初始速度设为零，得到理论公式为：理论磁感应强度绝对值

而在实验中发现，在第一端子或第二端子的外侧边缘如图1中A线所示（以距离固态磁体表面最远的为准）位置的实际磁感应强度P方向分量的绝对值需要满足：

其中，d为第一端子1和第二端子2之间产生电弧的作用距离；L为第一端子1或者第二端子2（以端面宽度大的为准）的端面宽度；q为电子所带电荷量；m为电子质量；U为第一端子1和第二端子2接触时，加在第一端子1和第二端子2两端的电压。通过上述分析可以，当固态磁体3第一端子或第二端子的外侧边缘如图1中A线所示（以距离固态磁体表面最远的为准）的实际磁感应强度位置的实际磁感应强度P方向分量的绝对值需要满足：

就能够起到很好的灭弧作用，也即插合时能更好的阻断、延迟电弧的起燃，分离时能更好的对已产生的电弧快速冷却、熄灭。

图3给出了设置有两个固态磁体的高压电连接器的磁吹灭弧原理示意图，在这里假设第一端子为正极端子，第二端子为负极端子；当第一端子1与第二端子2插合时，在第一端子1和第二端子2间电压和距离达到一定条件时，第二端子2基体上的电子得到足够大的动能而脱离基体向第一端子1发射，从而产生电弧。当加入固态磁体a31和固态磁体b32后，固态磁体a31和固态磁体b323产生的磁场在第一端子1和第二端子2产生电弧的区域叠加形成总磁场，由左手定则得知磁场中的运动电荷受如图2所示方向(或反方向)的洛伦兹力可知（图2同时也是图3沿c-c方向的视图），当总磁场对第一端子1发射运动电子的洛伦兹力达到一定值时，电子的运动轨迹偏移出第一端子1和第二端子2之间的空间，从而使第一端子1和第二端子2之间的空气不能完全电离，从而使电弧失去起燃条件、延期起燃；使第一端子1和第二端子2插合过程中不产生电弧或者产生的电弧在极短时间存在（且即使存在电弧，由于洛伦兹力的作用，产生的电弧也是在一个被冷却的状态）；当第一端子1和第二端子2分离时，与上述作用原理相同，由于洛伦兹力的作用，第一端子1与第二端子2之间产生的电弧迅速拉长，使已燃起的电弧快速冷却、熄灭；从而避免了第一端子1和第二端子2被烧损，保证了高压电连接器的可靠性，提高了高压电连接器的使用寿命，避免了危险事故的发生。

如图3所示，由于固态磁体3可以做得很小，总磁场在第一端子1与第二端子2之间的电弧产生区域产生的磁场近似看作恒定（磁感应线4垂直于固态磁体3表面）；设电子初始速度为零，得到理论公式为：理论磁感应强度

同时不难看出，固态磁体a31和固态磁体b32之间中心线（图3中B线）附近的磁场最弱；因此在实验中发现，需要满足的条件是在图3中B线位置的实际磁感应强度P方向分量的绝对值需要满足：

其中，d为第一端子1和第二端子2之间产生电弧的作用距离；L为第一端子1或者第二端子2（以端面宽度大的为准）的端面宽度；q为电子所带电荷量；m为电子质量；U为第一端子1和第二端子2接触时，加在第一端子1和第二端子2两端的电压。通过上述分析可以，当固态磁体a31和固态磁体b32在固态磁体a31和固态磁体b32中心线B线位置的实际磁感应强度P方向分量的绝对值需要满足：

就能够起到很好的灭弧作用，也即插合时能更好的阻断、延迟电弧的起燃，分离时能更好的对已产生的电弧快速冷却、熄灭。

图5至图10为本发明提供的采用磁吹灭弧的高压电连接器的三种实现方式。

如图5及图6所示，在本实施例中，第一弹性部21的头部分为两部分，第一弹性部21头部两部分组成的区域的宽度与第一接触端子11的头部区域的宽度一致；第一弹性部21头部两部分相互靠近，且两部分都具有一个向外弯曲的弧度；第一弹性部21的结构特点是为了接触良好。在磁感应强度满足的公式

中，L可以用第一接触端子11头部的宽度来表示。

如图7及图8所示，在本实施例中，第二弹性部22的头部分为三部分，第二弹性部22头部三部分组成的区域的宽度小于第二接触端子12的头部区域的宽度；第二弹性部22头部三部分相互远离，且三部分都具有一个向内弯曲的弧度；第二弹性部22的结构特点是为了接触良好。在磁感应强度满足的公式

中，L为第二接触端子12头部的宽度来表示。

如图9及图10所示，在本实施例中，第三弹性部23内部中空，且头部均分为四部分，第三弹性部分23头部的宽度大于第三接触端子13的头部区域的宽度；第三弹性部23的结构特点是为了保证良好的接触。在磁感应强度满足的公式

中，L可以用第三弹性部23头部的宽度来表示。

上述三个实施例中提供的采用磁吹灭弧的高压电连接器主要应用于通信领域或者汽车领域中的电源连接器。

上述三个实施例只是本发明提供的磁吹灭弧原理用来解决高压电连接器接触件插合与分离过程中产生的电弧问题的几种方式，但本发明的保护范围并不仅限于此；凡是将此原理应用于电连接器领域或者相近领域，以解决相同或者相近问题的产品都落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种采用磁吹灭弧的高压电连接器，包括第一端子和第二端子；所述第一端子和第二端子组成接触对；其特征在于：在所述接触对旁设置有固态磁体。

2.根据权利要求1所述的采用磁吹灭弧的高压电连接器，其特征在于：所述固态磁体产生的磁场穿过第一端子和第二端子产生电弧的区域。

3.根据权利要求1或2所述的采用磁吹灭弧的高压电连接器，其特征在于：在所述接触对一侧设置有固态磁体。

4.根据权利要求1或2所述的采用磁吹灭弧的高压电连接器，其特征在于：在所述接触对两侧均设置有固态磁体。

5.根据权利要求4所述的采用磁吹灭弧的高压电连接器，其特征在于：所述接触对两侧设置的固体磁体极性相反，且两固态磁体产生的磁场均穿过第一端子和第二端子产生电弧的区域。

6.根据权利要求1或2所述的采用磁吹灭弧的高压电连接器，其特征在于：在所述接触对一侧设置有至少两个固态磁体；所有所述固态磁体拼接在一起。

7.根据权利要求6所述的采用磁吹灭弧的高压电连接器，其特征在于：所有所述固态磁体拼接在一起后产生的总磁场穿过第一端子和第二端子产生电弧的区域。

8.根据权利要求1或2所述的采用磁吹灭弧的高压电连接器，其特征在于：在所述接触对两侧均设置有至少两个固态磁体；每侧的所有所述固态磁体拼接在一起。

9.根据权利要求8所述的采用磁吹灭弧的高压电连接器，其特征在于：所述接触对两侧设置的由固体磁体拼接后的结构的极性相反，且两侧由固态磁体拼接后产生的总磁场均穿过第一端子和第二端子产生电弧的区域。

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