CN104904073A - 具有抗电弧特性的电连接器 - Google Patents

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Abstract

新型的连接器对在连接和断开的过程中抑制电弧作用。在本发明的一个总的方面中，第一绝缘屏障和第二绝缘屏障配置为延伸超过对应的第一接触件和第二接触件，所述屏障布置为覆盖所述接触件中的至少一者的前端，并且布置为当所述接触件分开小间隙时彼此接合，因此基本上关闭所述接触件之间全部的通过空气电弧路径。在本发明的另一个总的方面中，连接器对中的至少一个电接触件为双金属接触件，该双金属接触件具有由高电阻金属制成的过渡部分。所述过渡部分配置为在配合的初始阶段和脱离配合时形成最初接触和最终接触，从而增大电阻和显著地降低可用于电弧的电流和能量。

Description

具有抗电弧特性的电连接器
技术领域
本发明涉及电连接器，并且更具体地，涉及一种电连接器，该电连接器在电流流通时抑制连接或断开条件下的电弧作用。
背景技术
一般地，不应当在发动电力负载时连接或断开电连接器。现场电连接器的分开的接触件之间带电的电弧作用带来起火和烧伤用户的危险，并且所有的这样的电弧作用趋向于减少连接器的使用寿命。
然而，由于人类易出错的本性，仍然正确的是，在发动电力负载时可能偶尔非故意地连接或断开电连接器。当电流为交流电流时，电弧作用很少成为问题，因为交流电流的正弦曲线特性将使得电压在电接触件分开时在某些点处为零，并且所有电弧作用将趋向于自动熄火。然而，当电流为直流电流时，电压为常数并且从来不为零，并且分开的电接触件之间带电的电弧作用将保持超过接触件分开的大范围，发生烧伤用户的危险并且减少连接器的使用寿命。
一种方法是在连接器中设置一组分开的、较短的接触件，并且配置连接器以使得较短的接触件在主要的电连接之后接合并且在主要的电连接之前断开接合。之后，穿过较短的连接的电流的缺乏用于触发位于主要电路中的单独的开关设备，该开关设备在主要的电连接分离之前切断回路中的电流。然而，增加额外的接触件和开关设备使得系统的体积和成本一同增加。
另一种方法是包含绝缘屏障(insulating barrier)，在连接器配合(mated)或脱离配合(un-mated)时绝缘屏障覆盖其中一个电接触件的前端并且阻挡接触件之间的直接的通过空气路径(through-air path)。然而，在这种方法中，穿过绕过绝缘屏障的间接路径仍然可能出现电弧作用。
因此，需要一种电连接器，在不增加额外的连接和开关设备的情况下，所述电连接器抑制在连接和断开的过程中分开的接触件之间的电弧作用。
发明内容
在不包括额外的连接或开关设备的情况下，在连接器的配合和脱离配合的过程中新型的连接器对抑制分开的接触件之间的电弧作用。本发明一个总的方面包括绝缘屏障，该绝缘屏障在电接触件的连接和断开的过程中抑制分开的接触件之间的电弧作用。因此，本发明的绝缘屏障保护用户免受电烧伤并且延长了所述连接器的使用寿命。
所述绝缘屏障包括阳绝缘屏障和阴绝缘屏障，所述阳绝缘屏障和阴绝缘屏障中的至少一者配置为延伸超过所述接触键中的至少一者并且覆盖所述接触件的前缘。当所述接触件分开时所述阳绝缘屏障和阴绝缘屏障彼此接合，从而关闭所述接触件之间全部的通过空气路径和抑制电弧作用。
在具体实施方式中，通过由具有低电导率的金属制造所述电接触件中的至少一者的前缘来进一步抑制分开的接触件之间的电弧作用，因此在所述接触件分开之前连接的电阻立刻显著增加，从而降低能够用于电弧作用的电流和能量，而不增加额外的连接或任何特定的开关电路。
在本发明另一个总的方面，在所述电连接器中的至少一者中的所述电接触件中的至少一者为双金属接触件，该双金属接触件的金属成分配置为在所述接触件中形成具有低电阻的操作部分和具有高电阻的过渡部分，其中所述过渡部分在所述连接器的配合和脱离配合的过程中形成独有的初始接触和最终接触，并且当所述连接器完全配合时所述操作部分传导电流。在具体实施方式中，所述过渡部分位于所述电接触件的前端。
在此所描述的特征和优点并不包括本发明的一切，特别地，根据附图、说明书以及权利要求书，对于本领域技术人员来说许多额外的特征和优点将变得明显。另外，应当注意的是，在说明书中所选择使用的语言主要为易读性和说明性的目的，并不用于限制本发明主题的范围。
附图说明
图1A是现有技术中的处于连接配置的状态下的阳连接器和阴连接器对的部分剖视图；
图1B是显示了断开的过程中电弧作用的图1A中的现有技术中的连接器对的部分剖视图；
图2A是根据本发明的一种具体实施方式的处于连接配置的状态下的阳连接器和阴连接器对的部分剖视图；
图2B是图2A中的连接器对的部分剖视图，显示了在断开的过程中通过绝缘屏障抑制电弧作用；
图3A是根据本发明的一种具体实施方式的阳连接器和阴连接器对处于连接配置的状态下的俯视图；
图3B是图3A中的连接器对的侧视剖视图；
图4A是显示了图3A中的阳连接器和阴连接器对处于部分地断开配置的状态下的俯视图；
图4B是图4A中的连接器对的侧视俯视图；
图5A是连接器对的侧视剖视图，该图中的连接器对与图2A中的连接器对相似，但该图中的连接器对包括具有由高电阻金属制成的前段的接触件；以及
图5B是显示了图5A中的连接器对处于部分地断开配置的状态下的侧视俯视图。
具体实施方式
参考图1A，现有技术中的典型的阳连接器和阴连接器对包括阳接触件100和阴接触件102。其中一个接触件(此处指阴接触件102)为柔性的并且借助弹簧112处于张紧状态下，以使得当所述连接器配合时接触件102的成形区域(shaped region)骑在阳接触件100的前端上并且挤压阳接触件100的连接表面。绝缘壳体104、106围绕阳接触件和阴接触件，并且保护所述接触件免受环境的危害，当用户操作连接器对时万一出现电弧作用绝缘壳体104、106还能为用户提供某些保护。在图1A中的现有技术示例中，额外的绝缘结构108、110设置为邻近于接触件100、102的外表面以支撑接触件100、102，并且为将要配合的两个绝缘壳体104、106提供接收通道。还包括弹簧112以在柔性的阴接触件102和固定的阳电接触件100之间提供挤压张紧力。
图1B显示了图1A中的连接器对，该连接器对在仍然施加电压时已经部分地断开。两个接触件100、102的前端分开短的间隙，通过空气电弧(through-air electrical arcing)114在两个接触件100、102的前端之间发生。
图2A是根据本发明的一种实施方式中所示的处于连接配置的状态下的部分剖视图。除了绝缘支撑结构108、110被绝缘屏障结构200、202替换之外，图2A中所示的实施方式与图1A中的现有技术设计相似。阳绝缘屏障结构200延伸超过阳接触件100，并且覆盖阳接触件100的前端。阴绝缘屏障202延伸超过阴接触件102。在这种实施方式中，阴绝缘屏障202位于阴接触件的前端之前。在相似的实施方式中，阴绝缘屏障202覆盖或几乎覆盖所述阴接触件的端部。
图2B是显示为处于部分断开配置状态下的图2A中的实施方式的部分剖视图。尽管两个接触件100、102的端部分离的距离并不大，但是阳绝缘屏障200非常接近于阴绝缘屏障202或与阴绝缘屏障202物理地接触，从而基本上阻挡了接触件100、102之间的所有的通过空气电弧路径。某些实施方式包括弹簧或其他张紧机构，当所述连接器部分地断开时弹簧或其他张紧机构使所述阳绝缘屏障和阴绝缘屏障彼此挤压。
图3A是显示为处于连接配置的状态下的完整的连接器对的俯视图，图2A和图2B中示出了图3A中的连接器对的部分剖视图。图3B是图3A中的完整的连接器的侧视剖视图。图4A是显示为处于断开配置的状态下的完整的连接器对的俯视图，图2A和图2B中示出了图4A中的连接器对的部分的剖视图。图4B是图4A种的完整的连接器的侧视剖视图。
参考图5A和图5B，在某些实施方式中，通过使用具有高电阻500的金属(例如镍铬合金(nickel-chrome)或不锈钢)制作接触件100中的至少一者的前端来提升本发明中对电弧作用的抑制。图5A为与图2A相似的实施方式的部分剖视图，除了阳接触件100的前端500由高电阻金属制成。图5显示了处于连接配置的状态下的所述连接器，其中阴接触件102与低电阻的阳接触件100(例如铜)物理接合。
图5B是显示为处于部分地断开配置的状态下的图5A中的实施方式的剖视图，其中阴接触件102与阳接触件100的高电阻端500接合。从图5B中可见，在断开接合的过程中，阴接触件102的端部从阳接触件100的低电阻部分滑动到阳接触件100的高电阻部分500上，并且之后滑动到阳绝缘屏障202上，绝缘屏障202阻挡从阴接触件102到阳接触件100的端部500的电流转化为电弧的任何趋势。因此，在断开连接的过程中，电路的电阻分两步增加，而不是突然地从低电阻向无穷大的电阻转变。
在本发明的另一个总的方面，省略了绝缘屏障200、202，主要通过由具有高电阻500的金属(例如镍铬合金或不锈钢)制造接触件100中的至少一者的前端抑制电弧作用。
用于解释和说明的目的已经提供了本发明的实施方式的以上描述。这并不意味着全部或以公开的形式明确地限制本发明。相反地，根据所公开的内容可以有多种修改和变化。并不意味着通过详细的说明限定本发明的范围，而是通过所附的权利要求书限定。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种电子连接器对，包括：
第一连接器，该第一连接器具有第一绝缘壳体；
第一电接触件，该第一电接触件支撑在所述第一绝缘壳体中，所述第一电接触件具有大致平行于所述绝缘壳体的纵轴线并且终止于所述第一电接触件的前端的连接表面，所述连接表面包括位于所述前端的过渡部分和邻近所述过渡部分的操作部分，所述过渡部分具有比所述操作部分更高的电阻；
第二连接器，该第二连接器具有第二绝缘壳体；
第二电接触件，该第二电接触件支撑在所述第二绝缘壳体中，所述第二电接触件配置为当所述第一连接器与所述第二连接器完全配合时与所述第一电接触件的所述连接表面的所述操作部分侧向地接合，所述第二电接触件配置为在所述连接器的配合的初始阶段和脱离配合的最终阶段仅与所述第一电接触件的所述连接表面的所述过渡部分接合，
第一绝缘屏障，该第一绝缘屏障在所述第一连接器中延伸超过并覆盖所述第一电接触件的前端；以及
第二绝缘屏障，该第二绝缘屏障在所述第二连接器中延伸超过所述第二电接触件，所述第二绝缘屏障配置为当所述第一连接器和所述第二连接器部分地断开并且所述第一电接触件和所述第二电接触件分开短距离时靠近所述第一绝缘屏障，从而基本上阻挡所述第一电接触件和所述第二接触件之间的所有的通过空气电弧路径。
2.根据权利要求1所述的连接器对，所述连接器对还包括接触件张紧机构，当所述第一连接器和所述第二连接器连接时所述接触件张紧机构使所述第二电接触件挤压所述第一电接触件的所述接合表面。
3.根据权利要求2所述的连接器对，其中，所述接触件张紧机构包括弹簧。
4.根据权利要求1所述的连接器对，所述连接器对还包括屏障张紧机构，当所述第一连接器和所述第二连接器部分地断开并且所述第一电接触件和所述第二电接触件分开短距离时所述屏障张紧机构使所述第一绝缘屏障和所述第二绝缘屏障彼此挤压。
5.根据权利要求1所述的连接器对，其中，所述第一电接触件为双金属接触件，并且所述过渡部分由电阻比制成所述操作部分的金属更高的金属制成。
6.根据权利要求1所述的连接器对，其中，所述第一电接触件和所述第二电接触件中的至少一者包括用于压线的末端。
7.根据权利要求1所述的连接器对，其中，所述第一电接触件和所述第二电接触件中的至少一者包括用于焊接到印刷电路或接线板的末端。
8.根据权利要求1所述的连接器对，其中，所述第一电接触件和所述第二电接触件中的至少一者包括用于将电线和或电气元件焊接到该接触件的末端。
9.根据权利要求1所述的连接器对，其中，所述第一电接触件和所述第二电接触件中的至少一者包括使用绝缘位移将电线连接到该接触件的末端。
10.根据权利要求1所述的连接器对，其中，所述第一电接触件和所述第二电接触件中的至少一者包括用于将电线连接到该接触件的螺旋末端。
11.根据权利要求1所述的连接器对，其中，所述第一电接触件和所述第二电接触件中的至少一者配置有使用弹簧机构将至少一根电线连接到该接触件的末端。
12.一种电子连接器对，包括：
第一连接器，该第一连接器具有第一绝缘壳体；
第一电接触件，该第一电接触件支撑在所述第一绝缘壳体中；
第二连接器，该第二连接器具有第二绝缘壳体；以及
第二电接触件，该第二电接触件支撑在所述第二绝缘壳体中，所述第二电接触件为具有操作部分和过渡部分的双金属接触件，当所述连接器完全配合时电流流过所述操作部分，在所述连接器的配合的初始阶段和脱离配合的最终阶段电流仅流过所述过渡部分，所述过渡部分具有使得该过渡部分的电阻高于所述操作部分的电阻的金属成分。
13.根据权利要求12所述的连接器对，其中，所述过渡部分位于所述电接触件中的一者的前端。
14.根据权利要求12所述的连接器对，所述连接器对还包括接触件张紧机构，当所述第一连接器和所述第二连接器连接时所述接触件张紧机构使所述电接触件中的一者挤压另一个所述电接触件。
15.根据权利要求14所述的连接器对，其中，所述接触件张紧机构包括弹簧。
16.根据权利要求12所述的连接器对，所述连接器对还包括：
第一绝缘屏障，该第一绝缘屏障在所述第一连接器中延伸超过所述第一电接触件；以及
第二绝缘屏障，该第二绝缘屏障延伸超过并覆盖所述第二电接触件的前端，所述第二绝缘屏障配置为当所述第一连接器和所述第二连接器部分地断开并且所述第一电接触件和所述第二电接触件分开短距离时靠近所述第一绝缘屏障，从而基本上阻挡所述第一电连接器和所述第二电连接器之间的所有的通过空气电弧路径。
17.根据权利要求16所述的连接器对，所述连接器对还包括屏障张紧机构，当所述第一连接器和所述第二连接器部分地断开并且所述第一电接触件和所述第二电接触件分开短距离时所述屏障张紧机构使所述第一绝缘屏障和所述第二绝缘屏障彼此挤压。

Claims (17)

1.一种电子连接器对，包括：
第一连接器，该第一连接器具有第一绝缘壳体；
第一电接触件，该第一电接触件支撑在所述第一绝缘壳体中，所述第一电接触件具有大致平行于所述绝缘壳体的纵轴线并且终止于所述第一电接触件的前端的连接表面，所述连接表面包括位于所述前端的过渡部分和邻近所述过渡部分的操作部分，所述过渡部分具有比所述操作部分更高的电阻；
第二连接器，该第二连接器具有第二绝缘壳体；
第二电接触件，该第二电接触件支撑在所述第二绝缘壳体中，所述第二电接触件配置为当所述第一连接器与所述第二连接器完全配合时与所述第一电接触件的所述连接表面的所述操作部分侧向地接合，所述第二电接触件配置为在所述连接器的配合的初始阶段和脱离配合的最终阶段仅与所述第一电接触件的所述连接表面的所述过渡部分接合，
第一绝缘屏障，该第一绝缘屏障在所述第一连接器中延伸超过并覆盖所述第一电接触件的前端；以及
第二绝缘屏障，该第二绝缘屏障在所述第二连接器中延伸超过所述第二电接触件，所述第二绝缘屏障配置为当所述第一连接器和所述第二连接器部分地断开并且所述第一电接触件和所述第二电接触件分开短距离时靠近所述第一绝缘屏障，从而基本上阻挡所述第一电接触件和所述第二接触件之间的所有的通过空气电弧路径。
2.根据权利要求1所述的连接器对，所述连接器对还包括接触件张紧机构，当所述第一连接器和所述第二连接器连接时所述接触件张紧机构使所述第二电接触件挤压所述第一电接触件的所述接合表面。
3.根据权利要求3所述的连接器对，其中，所述接触件张紧机构包括弹簧。
4.根据权利要求1所述的连接器对，所述连接器对还包括屏障张紧机构，当所述第一连接器和所述第二连接器部分地断开并且所述第一电接触件和所述第二电接触件分开短距离时所述屏障张紧机构使所述第一绝缘屏障和所述第二绝缘屏障彼此挤压。
5.根据权利要求1所述的连接器对，其中，所述第一电接触件为双金属接触件，并且所述过渡部分由电阻比制成所述操作部分的金属更高的金属制成。
6.根据权利要求1所述的连接器对，其中，所述第一电接触件和所述第二电接触件中的至少一者包括用于压线的末端。
7.根据权利要求1所述的连接器对，其中，所述第一电接触件和所述第二电接触件中的至少一者包括用于焊接到印刷电路或接线板的末端。
8.根据权利要求1所述的连接器对，其中，所述第一电接触件和所述第二电接触件中的至少一者包括用于将电线和/或电气元件焊接到该接触件的末端。
9.根据权利要求1所述的连接器对，其中，所述第一电接触件和所述第二电接触件中的至少一者包括使用绝缘位移将电线连接到该接触件的末端。
10.根据权利要求1所述的连接器对，其中，所述第一电接触件和所述第二电接触件中的至少一者包括用于将电线连接到该接触件的螺旋末端。
11.根据权利要求1所述的连接器对，其中，所述第一电接触件和所述第二电接触件中的至少一者配置有使用弹簧机构将至少一根电线连接到该接触件的末端。
12.一种电子连接器对，包括：
第一连接器，该第一连接器具有第一绝缘壳体；
第一电接触件，该第一电接触件支撑在所述第一绝缘壳体中；
第二连接器，该第二连接器具有第二绝缘壳体；以及
第二电接触件，该第二电接触件支撑在所述第二绝缘壳体中，所述第二电接触件为具有操作部分和过渡部分的双金属接触件，当所述连接器完全配合时电流流过所述操作部分，在所述连接器的配合的初始阶段和脱离配合的最终阶段电流仅流过所述过渡部分，所述过渡部分具有使得该过渡部分的电阻高于所述操作部分的电阻的金属成分。
13.根据权利要求12所述的连接器对，其中，所述过渡部分位于所述电接触件中的一者的前端。
14.根据权利要求12所述的连接器对，所述连接器对还包括接触件张紧机构，当所述第一连接器和所述第二连接器连接时所述接触件张紧机构使所述电接触件中的一者挤压另一个所述电接触件。
15.根据权利要求14所述的连接器对，其中，所述接触件张紧机构包括弹簧。
16.根据权利要求12所述的连接器对，所述连接器对还包括：
第一绝缘屏障，该第一绝缘屏障在所述第一连接器中延伸超过所述第一电接触件；以及
第二绝缘屏障，该第二绝缘屏障延伸超过并覆盖所述第二电接触件的前端，所述第二绝缘屏障配置为当所述第一连接器和所述第二连接器部分地断开并且所述第一电接触件和所述第二电接触件分开短距离时靠近所述第一绝缘屏障，从而基本上阻挡所述第一电连接器和所述第二电连接器之间的所有的通过空气电弧路径。
17.根据权利要求16所述的连接器对，所述连接器对还包括屏障张紧机构，当所述第一连接器和所述第二连接器部分地断开并且所述第一电接触件和所述第二电接触件分开短距离时所述屏障张紧机构使所述第一绝缘屏障和所述第二绝缘屏障彼此挤压。
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