CN103762433B - 一种双断点立体布置结构的接触件及其高压电连接器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双断点立体布置结构的接触件，包括组成接触对的两个具有双断点立体布置结构的接触端子；双断点立体布置结构为接触端子上设置有额定工作接触区和燃弧区两个断点。该接触件通过采用的双断点立体布置结构使得接触端子上的额定工作接触区与燃弧区分离，保证燃弧区域只发生在燃弧区，从而达到牺牲燃弧区，保护额定工作接触区的目的；通过设置的固态磁体和导弧角，使得双断点立体布置结构的两个接触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；使得双断点立体布置结构的两个接触端子分离时，使接触件的两个接触端子之间的电弧迅速拉长，使已起燃的电弧快速冷却、熄灭。

Description

一种双断点立体布置结构的接触件及其高压电连接器

技术领域

本发明属于连接器技术领域，具体涉及一种双断点立体布置结构结合磁吹与导弧角的接触件以及设置有该接触件的高压连接器。

背景技术

目前，大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，同时也使得使用环境温度大为升高。更大功率电力传输是行业发展趋势，仅靠提高电流已不能满足实际需求，未来更多的是采用大电压、大电流的电力传输方式。然而，若采用高压高流，其接触对在插合与分离过程中均会产生强烈电弧。电弧实际上是接触对间的气体在强电场作用下产生的电离现象，会产生高温并发出强光，从而将触头烧损，严重时还会伤及人员或引起火灾。因此，如何避免高压电连接器中电弧的危害，确保人身财产安全，是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上述现有技术的不足，提供一种双断点立体布置结构的接触件，解决应用过程中产生电弧的问题。

本发明的另一目的在于提供一种具有双断点立体布置结构的接触件的高压电连接器。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：提供一种双断点立体布置结构的接触件，其特征在于，包括组成接触对的两个具有双断点立体布置结构的接触端子；所述双断点立体布置结构为接触端子上设置有额定工作接触区和燃弧区两个断点。

在优选的实施方式中，所述两个接触端子的接触区域设置有用于使产生的电弧发生偏离的固态磁体。

在优选的实施方式中，该双断点立体布置结构的接触件进一步包括导弧角；所述导弧角覆盖所述两个接触端子产生电弧的区域。

本发明还提供了一种高压电连接器，包括第一绝缘基座和第二绝缘基座；所述第一绝缘基座上设置的接触端子与第二绝缘基座上设置的接触端子相配合；所述第一绝缘基座上设置的接触端子和第二绝缘基座上设置的接触端子均设置有额定工作接触区和燃弧区。

在优选的实施方式中，所述第一绝缘基座或者第二绝缘基座上进一步设置有用于产生的电弧发生偏离的固态磁体。

在优选的实施方式中，该高压电连接器进一步包括导弧角；所述导弧角覆盖第一绝缘基座接触端子和第二绝缘基座接触端子产生电弧的区域。

在优选的实施方式中，所述导弧角设置在第一绝缘基座接触端子和/或第二绝缘基座接触端子上。

在优选的实施方式中，所述导弧角设置在第一绝缘基座和/或第二绝缘基座上。

本发明提供的高压电连接器具有以下有益效果：

1、通过采用的双断点立体布置结构使得接触端子上的额定工作接触区与燃弧区分离，保证燃弧区域只发生在燃弧区，从而达到牺牲燃弧区，保护额定工作接触区的目的，实现接触对在多次热插拔后仍能有效可靠接触；

2、通过设置的固态磁体和导弧角，使得双断点立体布置结构的两个接触端子插合时，由于洛伦兹力、感应电流与尖端放电效应的作用，使接触件的两个接触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；进而在接触件的接触端子分离过程中不产生电弧或者产生的电弧在极短时间存在；

3、通过设置的固态磁体和导弧角，使得双断点立体布置结构的两个接触端子分离时，由于洛伦兹力、感应电流与尖端效应的作用，使接触件的两个接触端子之间的电弧迅速拉长，使已起燃的电弧快速冷却、熄灭；

4、本发明采用的双断点立体布置结构的接触件，结构简单，工艺性好，固态磁体体积小，导弧角结构无限制，可以满足多种形式的高电压连接器的需求；

5、能够避免接触端子被烧损，保证高压电连接器的可靠性，提高高压电连接器的使用寿命，避免危险事故的发生。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示意性地示出了根据本申请一个实施例的双断点立体布置结构的接触件的主视图；

图2示意性地示出了根据本申请另一个实施例的双断点立体布置结构的接触件的主视图；

图3示意性地示出了图2的剖视图；

图4示意性地示出了图2的右视图；

图5示意性地示出了根据本申请的一个实施例的高压电连接器的工作原理示意图；

图6示意性地示出了根据本申请的一个实施例的高压电连接器的主视图；

图7示意性地示出了图6沿A-A线的剖视图；

图8示意性地示出了图7沿B-B线的剖视图；

图9示意性地示出了根据本申请的另一个实施例的高压电连接器的主视图；

图10示意性地示出了图9沿C-C线的剖视图；

图11示意性示出了根据本申请一个实施例的高压电连接器的过载测试数据；

图12示意性示出了根据本申请一个实施例的高压电连接器的温度测试数据；

图13示意性示出了根据本申请一个实施例的高压电连接器的耐电弧测试数据。

在这些附图中，使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合具体实施例，对本申请作进一步地详细说明。

在以下描述中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”、“示例”等等的引用表明如此描述的实施例或示例可以包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度，但并非每个实施例或示例都必然包括特定特征、结构、特性、性质、元素或限度。另外，重复使用短语“根据本申请的一个实施例”虽然有可能是指代相同实施例，但并非必然指代相同的实施例。

为简单起见，以下描述中省略了本领域技术人员公知的某些技术特征。

本发明提供了一种双断点立体布置结构的接触件，包括组成接触对的两个具有双断点立体布置结构的接触端子；双断点立体布置结构为接触端子上设置有额定工作接触区和燃弧区两个断点。两个接触端子的接触区域可以设置用于使产生的电弧发生偏离的固态磁体。

双断点立体布置结构的接触件可以进一步包括导弧角；导弧角覆盖两个接触端子产生电弧的区域。产生电弧的区域可以解释为两个接触端子插合时，负极接触端子基体上的电子能量大于该电子溢出功，电子脱离基体向正极端子发射，从而产生电弧的两个接触端子之间的区域。

图1示意性地示出了根据本申请一个实施例的双断点立体布置结构的接触件的主视图。

该接触件包括第一端子11和第二端子12，第一端子11和第二端子12组成接触对。第一端子11和第二端子12上分别设置有额定工作接触区15和燃弧区14。工作时，第一端子11上设置的额定工作接触区15部分与第二端子12上设置的额定工作接触区15部分接触。第一端子11和第二端子12上设置的燃弧区可以是从第一端子11和第二端子12上突出的凸起或者是凸点，用于保证燃弧区域只发生的燃弧区14，从而达到牺牲起燃弧区14，保护额定工作接触区15的目的。

第一端子11和第二端子12相接触的附近设置有固态磁体13，固态磁体13产生的磁场16穿过第一端子11和第二端子12产生电弧的区域。

图2示意性地示出了根据本申请另一个实施例的双断点立体布置结构的接触件的主视图；图3示意性地示出了图2的剖视图；图4示意性地示出了图2的右视图。

该接触件包括第一端子21和第二端子22，第一端子21和第二端子22组成接触对。第一端子21和第二端子22上分别设置有额定工作接触区26和燃弧区25。工作时，第一端子21上设置的额定工作接触区26部分与第二端子22上设置的额定工作接触区26部分接触。第一端子21和第二端子22上设置的燃弧区可以是从第一端子21和第二端子22上突出的凸起或者是凸点，用于保证燃弧区域只发生的燃弧区25，从而达到牺牲起燃弧区25，保护额定工作接触区26的目的。

第一端子21和第二端子22相接触的附近设置有固态磁体24，固态磁体24产生的磁场27穿过第一端子21和第二端子22产生电弧的区域。

导弧角23设置在第一端子21和/或第二端子22上，覆盖第一端子21和第二端子22的接触区域。导弧角23可以是具有若干齿状部分的结构。

需要说明的是，导弧角不一定非要设置在组成接触件的接触端子上，还可以是一个独立的结构，导弧角可以单独的设置在于接触端子构成高压电连接器的第一绝缘基座或者第二绝缘基座壳体上。

本发明还提供了一种具有双断点立体布置结构接触件的高压电连接器。该高压电连接器包括第一绝缘基座和第二绝缘基座。第一绝缘基座上设置的接触端子与第二绝缘基座上设置的接触端子相配合。第一绝缘基座上设置的接触端子和第二绝缘基座上设置的接触端子均设置有额定工作接触区和燃弧区。第一绝缘基座或者第二绝缘基座上可以进一步设置有用于产生的电弧发生偏离的固态磁体。

上述高压电连接器可以进一步包括导弧角，导弧角覆盖第一绝缘基座接触端子和第二绝缘基座接触端子产生电弧的区域。导弧角可以设置在第一绝缘基座接触端子和/或第二绝缘基座接触端子上，导弧角也可以设置在第一绝缘基座和/或第二绝缘基座上。

图6示意性地示出了根据本申请的一个实施例的高压电连接器的主视图；图7示意性地示出了图6沿A-A线的剖视图；图8示意性地示出了图7沿B-B线的剖视图。

该高压电连接器是应用于机房配电面的连接器。该高压电连接器包括第一绝缘基座41和与第一绝缘基座41相配合的第二绝缘基座42。第一绝缘基座41上设置有正负极两个接触端子（461,462）；第二绝缘基座42上设置有与第一绝缘基座41上正负极两个接触端子（461,462）相配合的接触端子（441,442）。接触端子（461,462）与接触端子（441,442）上均设置有彼此分离的额定工作接触区和燃弧区，在热插拔过程中牺牲燃弧区，从而确保相互配合的两个接触对（461,441）、（462,442）上的额定工作接触区有效接触。

第一绝缘基座41上位于正负极接触端子（461,462）的自由端附近镶嵌有两个固态磁体45。固态磁体45产生的磁场穿过接触端子（461,462）与接触端子（441,442）产生电弧的区域，或者说固态磁体45产生的部分磁场穿过接触端子（461,462）与接触端子（441,442）产生电弧的区域。

负极接触端子461两侧对称设置有两个导弧角43。正极端子462两侧对称设置有两个导弧角43。

根据高压电连接器的具体结构，固态磁体的个数和位置可以进行相应的调整，如将固态磁体设置在第二绝缘基座上位于接触端子的自由端附近等，只要固态磁体产生的磁场能够覆盖第一绝缘基座和第二绝缘基座上接触端子所产生电弧的区域即可。

同样，导弧角的个数也是可以根据高压电连接器的具体结构进行相应的调整，如将导弧角设置在第二绝缘基座的接触端子上，或者第一绝缘基座与第二绝缘基座的接触端子上均设置导弧角，或者导弧角设置在第一绝缘基座和/或第二绝缘基座上等，只要导弧角能够覆盖第一绝缘基座和第二绝缘基座上接触端子所接触的区域即可。

图9示意性地示出了根据本申请的另一个实施例的高压电连接的主视图；以及图10示意性地示出了图9沿C-C线的剖视图。

该高压电连接器是应用于机房配电方面的连接器。该高压电连接器包括第一绝缘基座51和第二绝缘基座52。第一绝缘基座51上设置有接触端子56；第二绝缘基座52上设置有与第一绝缘基座51上接触端子56相配合的接触端子54。接触端子56两侧对称设置有两个导弧角53。第一绝缘基座51上位于接触端子56的自由端附近设置有固态磁体55。

图5示意性地示出了根据本申请的一个实施例的高压电连接器的工作原理示意图。该高压电连接器具有两个双断点立体布置结构的接触件（第一端子31与第二端子32构成第一接触件，第三端子33和第四端子34构成第二接触件），两接触件极性相反。

第一端子31和第二端子32插合（同时第三端子33和第四端子34插合）时，在第一端子31和第二端子32之间（第三端子33和第四端子34之间）电压和距离达到一定条件时，第一端子31（第四端子34）基体上的电子能量大于该电子溢出功时，电子脱离基体向第二端子32（第三端子33）发射，从而产生电弧。当加入固态磁体后，其产生的磁场36穿过第一端子31和第二端子32（第三端子33和第四端子34）产生电弧的区域，由Fleming’s right hand rule 得知磁场中的运动电荷受如图5所示的方向的洛伦兹力38，当运动的电子37所受洛伦兹力达到一定值时，电子的运动轨迹发生偏转，从而使第一端子31和第二端子32（第三端子33和第四端子34）之间的空气不能完全电离，同时，偏离出的电子由导弧角导出，从而使电弧失去起燃条件或者产生的电弧在极短时间存在。（括号中的表示第二接触件对应的情况）

当第一端子31和第二端子32（第三端子33和第四端子34）分离时，由于洛伦兹力的作用，第一端子31和第二端子32（第三端子33和第四端子34）之间的电路迅速拉长，增加了弧柱散热面积，使已燃气的电弧迅速冷却、熄灭；从而避免第一端子11和第二端子12被烧损，保证了高压电连接器的可靠性。

从图5中还可以看出，可以通过控制磁场的方向来控制电子的偏转方向。当电源回路并排排列时，使电子分别向着互相远离的方向偏转（如图5所示），从而保证第一绝缘基座不会形成碳化回路。

上述阐述的原理不仅适用于上述连接器，也可适用于本发明中所有列举的具有双断点立体布置结构的接触件和高压电连接器，以及应用本发明的思想所制备的接触件和电连接器。

性能测试：图11-图13给出了高压连接器进行的过载测试、温度测试、耐电弧测试数据（图中所示的测试数据来自苏州Deliver检测技术服务有限公司）。从上述数据分析可知，采用双断点立体布置结构、固态磁体和导弧角后的高压电连接器能够实现高电压，大电流的高功率电能续接 ，并具有很好的耐电弧特性，能够满足热插拔。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种双断点立体布置结构的接触件，其特征在于，包括组成接触对的两个具有双断点立体布置结构的接触端子；所述双断点立体布置结构为接触端子上设置有额定工作接触区和燃弧区两个断点；两个燃弧区为接触端子上突出的凸起或者凸点；组成接触对的两个接触端子的燃弧区相对，额定工作接触区位于燃弧区向外延伸的区域，且两个接触端子的额定工作接触区相互远离，其中一个额定工作接触区的截面为直线，另一个额定工作接触区的截面为弧线；两个接触端子插合时，两个接触端子的燃弧区先接触，然后两个接触端子的额定工作接触区接触，保证燃弧区域只发生在燃弧区，从而牺牲燃弧区、保护额定工作接触区；两个接触端子分离时，两个接触端子的额定工作接触区先分离，然后两个接触端子的燃弧区再分离，保证燃弧区域只发生在燃弧区，从而牺牲燃弧区、保护额定工作接触区。

2.根据权利要求1所述的双断点立体布置结构的接触件，其特征在于，所述两个接触端子的接触区域设置有用于使产生的电弧发生偏离的固态磁体。

3.根据权利要求2所述的双断点立体布置结构的接触件，其特征在于，进一步包括导弧角；所述导弧角覆盖所述两个接触端子产生电弧的区域。

4.一种高压电连接器，其特征在于，包括第一绝缘基座和第二绝缘基座；所述第一绝缘基座上设置的接触端子与第二绝缘基座上设置的接触端子相配合；所述第一绝缘基座上设置的接触端子和第二绝缘基座上设置的接触端子均设置有额定工作接触区和燃弧区；两个燃弧区为接触端子上突出的凸起或者凸点；组成接触对的两个接触端子的燃弧区相对，额定工作接触区位于燃弧区向外延伸的区域，且两个接触端子的额定工作接触区相互远离，其中一个额定工作接触区的截面为直线，另一个额定工作接触区的截面为弧线；两个接触端子插合时，两个接触端子的燃弧区先接触，然后两个接触端子的额定工作接触区接触，保证燃弧区域只发生在燃弧区，从而牺牲燃弧区、保护额定工作接触区；两个接触端子分离时，两个接触端子的额定工作接触区先分离，然后两个接触端子的燃弧区再分离，保证燃弧区域只发生在燃弧区，从而牺牲燃弧区、保护额定工作接触区。

5.根据权利要求4所述的高压电连接器，其特征在于，所述第一绝缘基座或者第二绝缘基座上进一步设置有用于使产生的电弧发生偏离的固态磁体。

6.根据权利要求5所述的高压电连接器，其特征在于，进一步包括导弧角；所述导弧角覆盖第一绝缘基座接触端子和第二绝缘基座接触端子产生电弧的区域。

7.根据权利要求6所述的高压电连接器，其特征在于，所述导弧角设置在第一绝缘基座接触端子和/或第二绝缘基座接触端子上。

8.根据权利要求6所述的高压电连接器，其特征在于，所述导弧角设置在第一绝缘基座和/或第二绝缘基座上。