CN104170179B - 用于三相交流系统的多极插塞连接单元 - Google Patents

Abstract

已知一种用于三相交流系统的多极插塞连接单元，其带有两个用于防弯折地插到一起的彼此互补的插塞连接件以及在插到一起的状态下使得所述插塞连接件相互轴向固定的锁定套筒。根据本发明，每个插塞连接件都构造成整体的绝缘体，在该绝缘体中轴向地锁定着多个电的插塞触头，插塞连接件和锁定套筒的外直径小于23mm，插塞连接单元被设计用于传输至多630伏特/16安培的电压和电流。在工具机的能量和信号传输中的应用。

Description

用于三相交流系统的多极插塞连接单元

本发明涉及一种用于三相交流系统的多极插塞连接单元，带有两个用于防弯折地相互插入的彼此互补的插塞连接件以及在插到一起的状态下使得这些插塞连接件相互轴向固定的锁定套筒。

这种多极插塞连接单元由EP 1 936 752 A2已知。这种插塞连接单元具有两个均为多元构造的插塞连接件，这些插塞连接件可通过同样多元构造的锁定套筒相互锁定。每个插塞连接件都设有电的被设计成独立销针或独立套管的插塞触头。无论独立销针还是独立套管都内置在绝缘的套筒，这些套筒也过渡到塑料绝缘体中。绝缘体插入到金属空心体中，该空心体也是相应插塞连接件的一部分。

本发明的目的是，提出一种开篇所述类型的多极插塞连接单元，且可成本低廉地制得且特别是微型化地设计，却优选能传输强度大的电压和电流。

本发明的目的的实现方式为，把每个插塞连接件都构造成整体的绝缘体，在该绝缘体中轴向地锁定着多个电的插塞触头，插塞连接件和锁定套筒的外直径特别是小于23mm，插塞连接单元优选被设计用于传输至多630伏特/16安培（630V/16A）的电压和电流。通过这些特征的组合，提供了一种微型化的圆形插塞连接模块，其能传输高电压和大电流。本发明的解决方案以特别有利的方式适合于在工具机与控制器或开关柜之间进行能量传输。

根据本发明的进一步设计，插塞连接单元按照保护分类IP65进行防水设计。由此得到一种防水的插塞连接单元，其能承受相应大的载荷。

根据本发明的另一改进，在电的插塞触头上连接着导电电缆的电的电缆芯线，所述电缆芯线的芯线横截面积为2.5mm²。尽管利用插塞连接单元的小于23mm的直径进行微型化，却能实现使用较大的导线横截面积，其也能实现高的能量传输值。

根据本发明的另一改进，电的插塞触头包括至少三个触头，这些触头被设计用于630V/16A的最大的电压和电流强度范围。根据另一改进，电的插塞触头包括至少两个附加触头，这些附加触头被设计用于大于63V/10A的最小的电压和电流强度范围。这些附加触头形成辅助触头。此外，电的插塞触头包括至少一个保护导体触头。

根据本发明的另一改进，每个绝缘体都被保护包套包封注塑，该保护包套由弹性塑料材料构成且包括张力减轻机构，张力减轻机构包围相应插塞连接件的导电电缆。保护包套与绝缘体一体地形成，其方式为，采用注塑方法把保护包套喷注到已制好的绝缘体上。张力减轻机构通过保护包套的相应的环式或套筒式的区段来提供。

根据本发明的另一改进，每个绝缘体都在电缆芯线的插入区域中设有包围电缆芯线的封闭部件，该封闭部件使得用于插塞触头的绝缘体的向后的容纳区域密封。这种设计有利地适合于微型化的圆形插塞连接模块，就其而言，插塞连接件和锁定套筒的外直径小于23mm。该设计优选也适合于传输高电压和大电流，从而优选尽管圆形插塞连接模块被微型化却能传输至多630V/16A的电压和电流。但所述设计也可以被设置用于多极的插塞连接单元，其中每个插塞连接件都包括整体的绝缘体，在该绝缘体中有多个电的插塞触头被轴向地锁定，而未规定附加的微型化和/或传输较大的电压和电流。采用所述设计将使得每个绝缘体的向后的插入区域密封，从而对于每个绝缘体的保护包套所需要的注塑物质不会挤入到用于电的插塞触头的容纳区域中，在所述插入区域中，容纳区域被设置用于轴向地插入和锁定电的插塞触头。每个绝缘体中的用于电的插塞触头的向后的容纳区域由此保持没有注塑材料，从而每个电的插塞触头都在其卡锁于绝缘体的容纳区域中的状态下可在一定的容限内受限地径向移动。轴向卡锁形成用于电的插塞触头的浮动的支撑，因为这些插塞触头能在每个绝缘体的容纳区域内部在一定的限度内特别是沿径向移动。这种浮动的支撑和受限的移动能实现在两个绝缘体插到一起时在电的插塞触头之间进行可靠的插塞连接。此外，通过该设计，每个电缆芯线都在相关绝缘体的向后的端侧区域中利用相应的封闭部件保持在规定的方向和位置上，从而相应的电缆芯线与在端侧特别是通过压接而固定的电的插塞触头一起基本上同轴地在相关绝缘体的相应容纳区域内部对齐。用于两个绝缘体中的每个绝缘体的相应的封闭部件优选被设计成盘形或板形，且具有与相应绝缘体的容纳区域的横截面匹配的插塞成型部，这些插塞成型部可以力配合地插到绝缘体的相应的向后的端侧上。替代地或补充地规定，封闭部件与绝缘体的端侧粘接，或者通过对绝缘体的保护包套的外侧的包封注塑来实现将封闭部件形状配合地固定在相应的绝缘体的向后的端侧上。封闭部件被制成一体的塑料构件，其优选由与所属绝缘体相同的材料构成。替代地可行的是，相应的封闭部件由弹性体或者热塑性的弹性体制成。

根据本发明的另一改进，每个绝缘体的外包壳都设置有成型部，用于针对喷注的保护包套实现附加的形状配合。由此除了相应的材料配合外，在保护包套与绝缘体之间还实现了形状配合。

根据本发明的另一改进，锁定套筒配设有回转防止件，该回转防止件设置在相关的绝缘体上。回转防止件防止锁定套筒不经意地从锁定状态回转至松开状态，在该松开状态下，插塞连接件之间的插塞连接会断开。

根据本发明的另一改进，回转防止件被设计成单独的弹簧构件，或者被设计成在绝缘体上成型的弹性凸起。两种方案有相同的功能。如果回转防止件被设计成单独的弹簧构件，绝缘体就必须具有相应的能将弹簧构件插入其中的凹槽或容纳部。

根据本发明的另一改进，插塞连接件和锁定套筒被设计成圆形插塞连接机构，其中，插塞连接件和锁定套筒的外轮廓在插到一起的状态下至少在很大程度上相互对齐。由此在插塞连接件和锁定套筒的插到一起的状态下提供了基本上柱形的圆形插塞连接机构。

根据本发明的另一改进，插塞连接件被设计成插头/插座组合件、有角度插头/有角度插座组合件、耦接件或者套插件。由此可以针对不同的使用目的来设计插塞连接单元。作为耦接件或者套插件，特别是规定进行接装耦接或者拧入耦接。

本发明的其它优点和特征可由权利要求书以及对本发明的借助附图示出的优选实施例的如下说明得到。

图1为根据本发明的插塞连接单元的一个实施方式的分解图；

图2示出根据图1的插塞连接单元的被设计成插头的插塞连接件，但没有保护包套；

图3示出与根据图2的插塞连接件互补的被设计成插座的插塞连接件；

图4为根据图2的插塞连接件的纵剖视图；

图5为根据图3的插塞连接件的纵剖视图，其带有安装的锁定套筒；

图6示出根据图2的被设计成插头的插塞连接件，但带有喷注的保护包套；

图7示出根据图3的被设计成插座的插塞连接件，但带有包封喷注的保护包套和安装的锁定套筒；

图8为根据图1插塞连接单元的纵剖视图；

图9局部放大地示出图8的纵剖视图；

图10示出根据图1的插塞连接单元，其处于插入的但未锁定的状态；

图11示出根据图10的插塞连接单元，其处于插入的且锁定的状态；

图12为根据本发明的插塞连接单元的另一个实施方式的分解图；

图13为根据图12的插塞连接单元的放大的纵剖视图，其处于插在一起的功能状态；

图14示出根据图13的插塞连接单元的被设计成插头的插塞连接件，其没有保护包套和电缆芯线；

图15示出根据图12和13的插塞连接单元的与根据图14的插塞连接件互补的插塞连接件，但没有保护包套；和

图16为根据图13的插塞连接单元的局部放大图。

根据图1~11的用于三相交流系统的多极插塞连接单元由被设计成插头的第一插塞连接件2a、4、被设计成插座的第二插塞连接件2b、4以及锁定套筒3组装而成，该锁定套筒与被设计成插座的插塞连接件2b、4连接但不可锁定。多极插塞连接单元被设置用于在工具机和控制器或开关柜之间进行信号和能量传输。该插塞连接单元被微型化地设计，且在根据图5和8~11的插到一起的状态下具有约21mm的直径。插塞连接单元的直径优选小于23mm，在一种优选的实施方式中为20.5mm。每个插塞连接件都由整体的绝缘体2a、2b、一定数量的金属的电的插塞触头5a、5b和喷注的保护包套4组装而成，保护包套设有喷注的用于导线缆束的张力减轻机构，张力减轻机构的连接绞线与金属的电的插塞触头5a、5b连接。有一个整体的绝缘体2b被设计成插座。另一个绝缘体2a被设计成插头。在每个绝缘体2a、2b中都设置有用于轴向地机械地卡入总共6个电的插塞触头5a、5b的容纳件，这些插塞触头被设计成圆形插针。也称为触针的插塞触头5a被设计成插塞销针。也可称为触针的电的插塞触头5b被设计成插座形或套筒形的接触销针。相应绝缘体2a、2b中的相应容纳件经过成型，使得接触销针5a、5b能从相应绝缘体2a、2b的背侧被轴向地插入，且在其功能位置必定形状配合地卡入到容纳件中。这可借助图4和5清楚地看到。每个整体的绝缘体2a、2b都由塑料材料优选聚酰胺制成。

每个绝缘体2a、2b中都有三个插塞触头5a、5b被设计用于至多630伏特/16安培的能量。每个绝缘体2a、2b的接触销针形式的其它两个插塞触头被设计成用于63伏特最小电压和10安培最小电流的辅助触头。每个绝缘体2a、2b的六个插塞触头5a、5b还分别包括保护导体触头。被设计用于最大630伏特/16安培的三个插塞触头被设置用来使得相应连接电缆的铜导线连接，这些铜导线的导线横截面积至多为2.5mm²。

每个插塞连接件都设有采用注塑方法涂敷到相应绝缘体2a、2b上的保护包套4，该保护包套包括用于从相应的电的插塞触头5a、5b伸出的电缆束的张力减轻机构。保护包套由合适的弹性的柔性的塑料材料制成，该塑料材料有良好的附着作用和良好的触觉特性。为了改善采用注塑方法在绝缘体2a、2b与保护包套4之间进行的材料配合连接，在柱形的连接区段上给每个绝缘体的外包壳设有凹坑8形式的成型部，保护包套4的注塑材料在制造过程中可以形状配合地流入到所述凹坑中。相应的保护包套4在每个绝缘体2a、2b的未详细示出的环形凸缘的区域中终止，从该区域起沿插塞方向观察续接着每个绝缘体2a、2b的相应的连接区段。相应绝缘体2a、2b的每个连接区段由轴向插塞连接区段9a、9b以及未详细示出的圆周区段组成，其被设置用来一旦两个绝缘体2a、2b插到一起就使得两个插塞连接件通过锁定套筒3轴向地相互锁定。绝缘体2a的一个插塞连接区段9a被设计成插头形状。绝缘体2b的另一个插塞连接区段9b被设计成插座形状。为此，绝缘体2a的插座形状具有三个彼此分开地轴向突伸的插塞套筒以及一个三重插头，三个插塞触头（插座触头）容纳在所述三重插头中，该三重插头被设计成整体的复合体。相应的插塞连接区段是整体的绝缘体2a、2b的一体的凸起。与此相应地，绝缘体2a的插座形的插塞连接区段9a具有三个柱形的容纳件，插塞连接区段9b的柱形插塞套筒可插入到所述容纳件中。还设置有与绝缘体2的凸顶式三重插头适配的容纳件，三重的插塞凸顶可轴向地插入到所述容纳件中。插塞连接区段9b的插塞套筒也形成简单的柱形的插塞凸顶。两个绝缘体2a、2b的插塞连接区段的轴向插塞深度大小经过选择，使得在绝缘体2a、2b的插到一起的状态下在插塞连接区域中防止弯折和倾翻。如借助图4~9可见，在由相应的整体的绝缘体2a、2b的塑料材料制成的相应的插塞连接区段中，金属的电的插塞触头分别对齐，在绝缘体2a、2b插到一起时，所述插塞触头必定相互电接触。插塞连接区段9a、9b的相应的插塞成型部被精确配合地设计，从而在插到一起之后利用大的接触力保证无间隙的配合。

为了防止插到一起的绝缘体2a、2b又彼此松脱，设置了锁定套筒3，该锁定套筒永久地但可旋转运动地保持在绝缘体2b上。为此，锁定套筒3以简单的方式卡到在绝缘体2b的连接区段的外圆周上的相应的成型部上。此外设置有小的片式弹簧7，该片式弹簧用作在插塞连接件2a、2b的彼此锁定状态下防止锁定套筒3回转的回转防止件（图11）。为了使得两个插塞连接件2a、2b形状配合地轴向地相互锁定，给锁定套筒3设有凸块13，这些凸块轴向地插入到在另一绝缘体2a上的卡口式设计的凹槽12（图6）中，并通过旋转而实现所希望的轴向的形状配合。

为了在插到一起的状态下使得插塞连接件2a、2b、4相互密封，在锁定套筒3的区域中设置有附加的O形圈密封件6，该密封件在插到一起的状态下按照根据图5和9的视图定位。插塞连接单元1整体上被设计成防尘防水，其符合保护分类IP65。

观察者可从外面清楚地看到插塞连接单元1的未锁定状态或锁定状态。一旦插塞连接单元1的插塞连接件2a、2b、4轴向地插到一起但尚未锁定，绝缘体2a、2b和锁定套筒3的平坦的平面区段就相互对齐，如由图10可见。这些平坦的平面区段在所有三个构件上都径向地相对于插塞连接单元的插塞轴抬高，如借助图10可见。通过对锁定套筒3的简单转动，插塞连接单元过渡至其轴向锁定的状态，在该状态下，在内侧设置于锁定套筒3上的凸块13插入到凹槽12的沿圆周方向伸展的袋槽中。通过这种旋转，锁定套筒3的平坦的平面区段沿圆周方向相对于相邻绝缘体2a、2b的平坦的平面区段错开（图11）。由此可令观察者识别到插塞连接单元1处于其锁定状态。

根据图12~16的多极插塞连接单元基本上相应于前面借助图1~11详述的插塞连接单元。因此为避免重复，参见针对根据图1~11的插塞连接单元所做的论述。根据图12~16的插塞连接单元的功能相同的构件和区段具有相同的附图标记，但增加了一个“`”。此外，在根据图12~16的实施方式中，设置有用于两个插塞连接件2`a、2`b的相应的连接电缆，这些连接电缆设有多根电缆芯线K，用于分别与电的插塞触头5`a、5`b接触。在所示范例中，电缆芯线K与相应的电的插塞触头5`a、5`b的连接通过压接（Vercrimpung）来进行，以相同的方式使得连接电缆与根据图1~11的插塞连接单元连接和接触，尽管这在此未示出。

下面介绍根据图12~16的插塞连接单元相对于根据图1~11的插塞连接单元的区别。

作为用于锁定套筒3`的回转防止件，在根据图12~16的实施方式中设置有卡锁凸起组合件15来代替单独的小的片式弹簧，其中在锁定套筒3`和插塞连接件2`b上设置有相应的卡锁凸起。这些相应的卡锁凸起一体地成型在锁定套筒3`上或者成型在插塞连接件2`b的绝缘体上。

两个插塞连接件都有一个整体的绝缘体2`a、2`b，这些绝缘体都设有总共六个容纳区域16a、16b，所述容纳区域—沿插塞连接方向观察—朝向相应绝缘体2`a、2`b的向后的端侧开口。容纳区域16a、16b用于从后侧把相应的插座形状或插头形状的电的插塞触头5`a、5`b轴向地插入，以便能实现在相应绝缘体2`a、2`b内部的轴向卡入。每个电的插塞触头5`a、5`b都通过压接分别与相应电连接电缆的电缆束的电缆芯线K连接。每个电缆芯线K都事先穿过用作封闭部件的封闭盘14a、14b的相应的凹孔。这些凹孔与相应电缆芯线的相应绝缘包套匹配，从而每个凹孔都在相应的电缆芯线K穿过封闭盘14a、14b之后将所述电缆芯线密封地包绕。为此，这些凹孔都有圆形的横截面。封闭盘14a、14b还在两个端侧在每个凹孔的边缘区域中设有一体地成型的环形的增厚部，该增厚部作为插塞成型部用于插入到相应的容纳区域16a、16b中。增厚部的形式为围绕凹孔伸展的环形边条，这些增厚部在其尺寸方面与容纳区域16a、16b的横截面匹配，从而它们可力配合地从相应绝缘体2`a、2`b的相应的向后的端侧轴向地插入到容纳区域16a、16b中，直到相应封闭盘14a、14b的平面的端面齐平地贴靠在相应绝缘体2`a、2`b的端侧上。借助图13可看到，电缆芯线K由此通过封闭盘14a、14b相对于绝缘体2`a、2`b的容纳区域16a、16b基本上同轴朝向地定位，所述封闭盘用作绝缘体2`a、2`b的容纳区域16a、16b的后侧的堵塞，所述电缆芯线的端侧的绞线与相应的插塞触头5`a、5`b连接。

经过这种预安装之后，采用合适的塑料材料优选热塑性弹性体对保护包套4`进行包封注塑。封闭盘14a、14b密封地装在绝缘体2`a、2`b的相应的向后的端侧上，由此不会使得该保护包套4`的注塑物质挤入到绝缘体2`a、2`b的容纳区域16a、16b中。确切地说，在电缆芯线K与容纳区域16a、16b的内壁之间留有一个空留空间，该空留空间能实现一定的径向间隙，进而实现使得电缆芯线K在容纳区域16a、16b内部有一定的活动性。电的插塞触头5`a、5`b仅在中间区域被轴向地卡锁，电的插塞触头5`a、5`b由此可以在卡锁区域中围绕支点在一定的容限内倾斜和挠曲。这样就能利用对应的插塞连接件轻易地进行以后的插塞连接过程。由于待彼此成对地连接的插座形的和插头形的插塞触头5`a、5`b可以受限地相互对齐，由此便于手动地进行轴向的插塞过程。封闭盘14a、14b一方面基于环形边条的插塞连接在凹槽区域中利用容纳区域16a、16b力配合地，另一方面通过包封注塑的保护包套4`形状配合和/或材料配合地，保持在绝缘体2`a、2`b的相应的向后的端侧上。

Claims (11)

1.一种用于三相交流系统的多极插塞连接单元，带有两个用于防弯折地相互插入的彼此互补的插塞连接件（2`a、2`b）以及在插到一起的状态下使得所述插塞连接件（2`a、2`b）相互轴向固定的锁定套筒（3`），其中，每个插塞连接件（2`a、2`b）都构造成整体的绝缘体，在该绝缘体中轴向地锁定着多个电的插塞触头（5`a、5`b），其特征在于，插塞连接件（2`a、2`b）和锁定套筒（3`）的外直径小于23mm，插塞连接单元（1）被设计用于传输至多630伏特/16安培（630V/16A）的电压和电流，锁定套筒（3`）配设有回转防止件，该回转防止件被设计成卡锁凸起组合件，其中，相应的卡锁凸起一体地成型在锁定套筒（3`）或绝缘体上，并且每个绝缘体的外包壳都设置有成型部（8），用于针对喷注的保护包套（4`）实现附加的形状配合。

2.如权利要求1所述的用于三相交流系统的多极插塞连接单元，其特征在于，插塞连接单元（1）按照保护分类IP65进行防尘和防水设计。

3.如权利要求1或2所述的用于三相交流系统的多极插塞连接单元，其特征在于，在电的插塞触头（5`a、5`b）上连接着导电电缆的电的电缆芯线，所述电缆芯线的芯线横截面积至多为2.5mm²。

4.如权利要求3所述的用于三相交流系统的多极插塞连接单元，其特征在于，电的插塞触头（5`a、5`b）包括至少三个触头，所述触头被设计用于至多630V/16A的最大的电压和电流强度范围。

5.如权利要求1所述的用于三相交流系统的多极插塞连接单元，其特征在于，电的插塞触头（5`a、5`b）包括至少两个附加触头，所述附加触头被设计用于大于63V/10A的最小的电压和电流强度范围。

6.如权利要求1所述的用于三相交流系统的多极插塞连接单元，其特征在于，每个绝缘体都被保护包套（4`）包封注塑，该保护包套由弹性塑料材料构成且包括张力减轻机构，张力减轻机构包围相应插塞连接件（2`a、2`b）的导电电缆。

7.如权利要求6所述的用于三相交流系统的多极插塞连接单元，其特征在于，每个绝缘体（2`a、2`b）都在电缆芯线（K）的插入区域中设有包围电缆芯线（K）的封闭部件（14a、14b），该封闭部件使得用于插塞触头（5`a、5`b）的绝缘体（2`a、2`b）的向后的容纳区域（16a、16b）密封。

8.如权利要求1所述的用于三相交流系统的多极插塞连接单元，其特征在于，插塞连接件（2`a、2`b）和锁定套筒（3`）被设计成圆形插塞连接机构，其中，插塞连接件和锁定套筒的外轮廓在插到一起的状态下至少相互对齐。

9.如权利要求1所述的用于三相交流系统的多极插塞连接单元，其特征在于，插塞连接件被设计成插头/插座组合件或者耦接件。

10.如权利要求9所述的用于三相交流系统的多极插塞连接单元，其特征在于，插塞连接件被设计成有角度插头/有角度插座组合件。

11.如权利要求9所述的用于三相交流系统的多极插塞连接单元，其特征在于，插塞连接件被设计成套插件。