CN108028497A - 电插头和插座组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电插头和插座组件，其包括：插座(1)，其包括至少两个第一电接触件(120、121)和被布置为通过磁性吸引而移动以使所述两个第一电接触件向插座(1)外移动的第一磁性部件(13)；插头(2)，其包括旨在当第一电接触件位于插座(1)外时电连接到所述两个第一电接触件(120、121)的两个第二电接触件(220、221)和用于通过磁性吸引使得第一磁性部件(13)移动以向着插座外驱动第一电接触件(120、121)的第二磁性部件(23)；第一磁性部件(13)或第二磁性部件(23)包括至少一个永磁体(15、16、25、26)以在使插头(2)接近插座(1)时形成磁路。

Description

电插头和插座组件
技术领域
本发明涉及一种电连接器组件。该电连接器组件包括插座和旨在装配到插座上的电插头。插头和插座的关联通过磁效应实现。
背景技术
专利申请WO2012032230A1描述了一种包括插座和旨在装配到插座上的电插头的电连接器组件。插头包括旨在与插座的两个电接触件电连接的两个电轨。两个电接触件具有在插座内的回缩位置与插座外的位置之间移动，以防止在不使用待连接设备时对接触件的任何接近的特点。当插头接近插座时，包括集成在插头中的永磁体和容置于插座中并与电接触件一体的可移动磁性元件的磁性控制装置允许电接触件从插座中伸出。磁性元件和永磁体两者都是环形的，并面向彼此以使得在其之间生成圆形气隙。在该解决方案中，由永磁体产生的磁场线集中在气隙中，但回绕到空气中以遇到永磁体的相反面，使得磁性解决方案相对不是很有效。
专利申请EP2667459A1也描述了一种包括插座和旨在装配到插座上的电插头的电连接器组件。该文献描述了一种经改进的用于使电接触件伸出的磁性架构。该架构基于在插头与插座之间产生磁路，并且包括由容置于插头中的第一部分和容置于插座中的第二部分形成的磁轭。当插头远离插座时，存在于插头中的由永磁体产生的磁场线倾向于回绕到插头的磁路中。由此，当插头接近插座时，磁效应将减弱，用于使电接触件伸出的磁体量将必须更大。而且，除了关于磁性有效性之外，该架构还包括两个其它缺陷：
-存在三个不同的气隙，使得该架构更加复杂并且使其产生更多量的磁泄露；
-外部磁轭的存在导致体积的显著增大。
专利申请FR3012263A1描述了电连接器组件的另一架构，其具有与申请EP2667459A1的解决方案的缺陷类似的缺陷。特别地，所提出的解决方案限定了两个单独的气隙，可能导致更多量的磁泄露。
本发明的目的在于提出一种简单、可靠、体积不非常大并且包括插座和电插头的电连接器组件，其中，相对于现有技术的解决方案，减少了用于使电接触件伸出的磁体量。本发明的解决方案使得尤其能够更好地限定本发明的组件的两个部件之间的磁场。
发明内容
该目的是通过一种电连接器组件来实现的，该电连接器组件包括：
-插座，其包括至少一个第一电接触件，和与两个第一电接触件整体式运动的第一磁性部件，所述第一磁性部件被布置为通过磁效应在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置，第一电接触件回缩到插座内部，在第二位置，第一电接触件位于插座外部，
-插头，其旨在装配到插座上，并且包括旨在当第一电接触件位于插座外部时电连接到第一电接触件的至少一个第二电接触件、和第二磁性部件，该第二磁性部件被布置为当插头被装配到插座上时与第一磁性部件相对，以通过磁效应使第一磁性部件朝向其第二位置移位，从插座向外驱动第一电接触件，
-第一磁性部件或第二磁性部件包括至少一个永磁体，以便在插头接近插座时形成磁路，
-第一磁性部件包括第一气隙表面和第二气隙表面和第一铁磁性部分，该第一铁磁性部分一方面固定在与第一磁性部件的第一气隙表面相对的表面上，另一方面固定在与第一磁性部件的第二气隙表面相对的表面上，
-第二磁性部件包括当插头接近插座时旨在与第一磁性部件的第一气隙表面相对以形成第一气隙的第一气隙表面、旨在与第一磁性部件的第二气隙表面相对以形成第二气隙的第二气隙表面、和第二铁磁性部分，该第二铁磁性部分一方面固定在与第二磁性部件的第一气隙表面相对的表面上，另一方面固定在与第二磁性部件的第二气隙表面相对的表面上，
-所述磁路形成在第一磁性部件与第二磁性部件之间以生成穿过第一气隙和穿过第二气隙的磁通量。
根据一个特点，第一铁磁性部分具有平行于接合平面布置的回路形的架构，第二铁磁性部分具有与第一铁磁性部分的架构相同的架构。
根据另一特点，第一铁磁性部分是环形的并且平行于接合平面布置，第二铁磁性部分是环形的并且平行于接合平面布置。
在第一构造中，永磁体例如固定在第二铁磁性部分的第一环形部上，形成第二磁性部件的第一气隙表面。
根据与该第一构造相关的第一架构，所述组件包括：
-由铁磁性材料制成的元件，其与永磁体对称地固定在第二环形部上以形成第二磁性部件的第二气隙表面，
-由铁磁性材料制成的两个元件，其对称地固定在第一铁磁性部分的两个环形部上，形成第一磁性部件的第一气隙表面和第二气隙表面。
根据与该第一构造相关的第二架构，所述组件包括：
-永磁体，其固定在第二铁磁性部分的第二环形部上，形成第二磁性部件的第二气隙表面，
-由铁磁性材料制成的两个元件，其对称地固定在第一铁磁性部分的两个环形部上，形成第一磁性部件的第一气隙表面和第二气隙表面。
根据与该第一构造相关的第三架构，所述组件包括：
-永磁体，其固定在第二铁磁性部分的第二环形部上，形成第二磁性部件的第二气隙表面，
-两个永磁体，其对称地固定在第一铁磁性部分的两个环形部上，形成第一磁性部件的第一气隙表面和第二气隙表面。
根据与该第一构造相关的第四架构，所述组件包括：
-由铁磁性材料制成的元件，其与永磁体对称地固定在第二环形部上以形成第二磁性部件的第二气隙表面，
-永磁体，其固定在第一铁磁性部分的第一环形部上，形成第一磁性部件的第一气隙表面，
-由铁磁性材料制成的元件，其与永磁体对称地固定在第一铁磁性部分的第二环形部上以形成第一磁性部件的第二气隙表面。
根据第二构造，永磁体例如固定在第一铁磁性部分的第一环形部上，形成第一磁性部件的第一气隙表面。
根据与该第二构造相关的第一架构，所述组件包括：
-由铁磁性材料制成的元件，其与永磁体对称地固定在第一铁磁性部分的第二环形部上以形成第一磁性部件的第二气隙表面，
-由铁磁性材料制成的两个元件，其对称地固定在第二铁磁性部分的两个环形部上，形成第二磁性部件的第一气隙表面和第二气隙表面。
根据与该第二构造相关的第二架构，所述组件包括：
-永磁体，其固定在第一铁磁性部分的第二环形部上，形成第一磁性部件的第二气隙表面，
-由铁磁性材料制成的两个元件，其对称地固定在第二铁磁性部分的两个环形部上，形成第二磁性部件的第一气隙表面和第二气隙表面。
根据与该第二构造相关的第三架构，所述组件包括：
-永磁体，其固定在第一铁磁性部分的第二环形部上，形成第一磁性部件的第二气隙表面，
-两个永磁体，其对称地固定在第二铁磁性部分的两个环形部上，形成第二磁性部件的第一气隙表面和第二气隙表面。
根据本发明的另一特点，插头包括外壳，并且第二磁性部件被布置为在该外壳内自由地转动。
根据本发明的另一特点，第一磁性部件和第二磁性部件被布置为使得磁路生成围绕第一电接触件和第二电接触件的磁通量。
附图说明
其他特征和优点将在以下参照附图给出的详细描述中变得更加明显，在附图中：
-图1A和1B示出本发明的电连接器组件的第一架构，其分别包括不耦接和耦接的插座和插头；
-图2A和2B示出本发明的电连接器组件的第二架构，其分别包括不耦接和耦接的插座和插头；
-图3A和3B示出本发明的电连接器组件的第三架构，其分别包括不耦接和耦接的插座和插头；
-图4A和4B示出本发明的电连接器组件的第四架构，其分别包括不耦接和耦接的插座和插头；
-图5示出所用的磁性部件的一个变型实施例。
在图1A至4B中，应当理解的是磁性部件13、23是由置于插座与插头之间的观察者所观察的。
在附图中，字母N指代磁体的北极，字母S指代磁体的南极。
具体实施方式
参照附图，本发明的电连接器组件包括插座1和旨在装配到插座1上的电插头2。
插座1包括旨在例如嵌在墙中的塑料外壳10。插座1具有前表面11，电插头能够抵着该前表面11装配。插座还包括可移动支撑件12，其上固定有两个第一电接触件120、121。两个第一电接触件120、121借助于导电线(图中未示出)连接到电压源。插座1还包括第一可移动磁性部件13，其与可移动支撑件12整体式运动，并被布置为通过磁效应在第一位置与第二位置之间移动。被定位在插座的外壳10内部(例如一方面固定在插座的外壳10上，另一方面固定到可移动支撑件12)的弹簧14被布置为当用于伸出所需的磁效应不再足够大时，使得第一磁性部件13恢复到其第一位置。在第一磁性部件13的第一位置，第一电接触件120、121回缩到插座1内部，并且在第一磁性部件13的第二位置，第一电接触件120、121位于插座1外部，穿过其前表面11。在第一磁性部件13的第一位置，由支撑件12和磁性部件13形成的可移动组件抵靠例如外壳10的一部分。
电插头2实际上包括塑料外壳20，具有旨在抵靠插座1的前表面11的前表面21，其限定了插座1与插头2之间的接合平面P(在附图中竖直地限定)。插头2还包括旨在与插座1的两个第一电接触件120、121电接触的两个第二电接触件220、221，例如与其前表面21平齐的两个电轨。电插头还包括旨在当插头2接近插座1时吸引第一磁性部件13以使第一电接触件120、121伸出的第二磁性部件23。优选地，两个电轨是环形的并且以同心的方式定位。
本发明旨在产生一种磁路，使得能够提供抵抗由弹簧14施加的力的足够大的磁力以使电接触件120、121从插座1中伸出。
当插头2足够接近插座1时，在两个磁性部件13、23之间产生该磁路。
两个磁性部件13、23被成形和布置为使得当第一电接触件120、121与第二电接触件220、221连接时产生围绕第一电接触件120、121与第二电接触件220、221的磁路。
第一磁性部件13具有第一气隙表面S1、第二气隙表面S10和第一铁磁性部分130，该第一铁磁性部分一方面固定在与第一磁性部件13的第一气隙表面S1相对的表面上，另一方面固定在与第一磁性部件13的第二气隙表面S10相对的表面上。
第二磁性部件23包括当插头2接近插座1时旨在与第一磁性部件13的第一气隙表面S1相对以产生第一气隙的第一气隙表面S2、旨在与第一磁性部件13的第二气隙表面S10相对以产生第二气隙的第二气隙表面S20。第二磁性部件23还包括第二铁磁性部分230，其一方面固定在与第二磁性部件23的第一气隙表面S2相对的表面上，另一方面固定在与第二磁性部件23的第二气隙表面S20相对的表面上。
在每个磁性部件13、23中，两个铁磁性部分130、230使得能够在插头接近插座时引导两个气隙表面之间的磁通量。
所述磁路被产生为使得即使当第一磁性部件13仍处于其第一位置时，第一磁性部件13和第二磁性部件23布置为促进磁通量穿过第一气隙和第二气隙，而不是在同一磁性部件13(或23)的两个气隙表面S1、S20(或S2、S20)之间穿过。换句话说，在每个磁性部件13、23中，气隙表面被定位以避免磁场线在这两个表面之间的任何绕回。
更准确地说：
第一铁磁性部分130优选是环形的，并且被布置在插座1内以使得其回转轴线垂直于前表面11。
第二铁磁性部分230优选是环形的，并且被定位在插头2内以使得其回转轴线垂直于前表面21。
两个环形铁磁性部分130、230以同轴的方式定位，以允许插头2相对于插座1转动，使得插头2的角度定位相对于插座1是独立的。该优点只有在插头2的电轨是环形的并且以同心的方式定位才可以实现。
有利地，第二磁性部件23以能够在外壳20内自由转动以使其本身相对于第一磁性部件13取向的方式布置在插头的外壳20内。
根据架构，两个铁磁性部分130、230能够具有相同或不同的尺寸。
有利地，两个环形铁磁性部分在其整个圆周上具有恒定的厚度。
每个环形铁磁性部分130、230包括在第一角度范围上延展的第一环形部和在第二角度范围上延展的第二环形部。两个环形部是单独的，例如相对于铁磁性部分的横向对称平面对称地定位。优选地，每个环形部分都占据小于180°、例如大约等于120°的角度范围。
根据架构，每个环形部覆盖有永磁体15、16、25、26和/或覆盖有由铁磁性材料制成的元件150、160、260，作为相对于由铁磁性部分形成的环形体的厚度的增厚。该永磁体或由铁磁性材料制成的元件旨在每个都形成磁性部件13、23的如上文所限定的气隙表面。
在所有架构中，所述组件包括固定在第一铁磁性部分130的或第二铁磁性部分230的环形部上以产生磁路的至少一个永磁体。
每个永磁体都以部分环形体的形式来制成，该部分环形体旨在覆盖永磁体所固定到的铁磁性部分的环形部。永磁体被布置为具有抵着铁磁性部分的第一磁极面和朝向插头的或插座的前表面11、21的第二磁极面。永磁体的磁极面的取向确定了在磁路中生成的磁通量的方向。
参照附图，数个架构在以下能够用于产生上文所限定的磁路。在所有这些架构中，应当理解的是，所用的每个永磁体都能够固定在第一铁磁性部分130上或第二铁磁性部分230上。
第一架构——图1A和1B
在第一架构中，磁路仅包括单个永磁体25。在图1A和1B中，永磁体25固定在第二铁磁性部分230的第一环形部上。其第二磁极面对应于第二磁性部件23的第一气隙表面S2。第二磁性部件23的第二气隙表面S20在第二铁磁性部分230的第二环形部上由固定在第二铁磁性部分230上的、由铁磁性材料制成的元件260形成。
在该第一架构中，第一磁性部件13的第一气隙表面S1和第二气隙表面S10两者都由均由铁磁性材料制成的元件150、160形成，其中每个由铁磁性材料制成的元件都固定在第一铁磁性部分130的两个单独的环形部上。
永磁体25和每个磁性元件被定位为在插头接近插座时产生上文所限定的气隙。
由永磁体25生成的磁通量在所述两个磁极面之间穿过该永磁体，然后经过第一气隙到达元件150，然后并行地并向着相同方向经过第一铁磁性部分130的两个侧向部分以遇到元件160、第一磁性部件的第二气隙表面S10，然后穿过第二气隙以遇到元件260，之后通过并行地并向着相同的方向穿过第二铁磁性部分230的两个侧向部分而遇到永磁体25的第一磁极面。
在该第一架构中，两个环形铁磁性部分130、230不一定是相同的。
第二架构——图2A和2B
在该架构中，相对于第一架构，在第二铁磁性部分230上固定有第二永磁体26来替代其磁性元件260。第二永磁体26被固定为使得其磁极面与第一永磁体25的磁极面相反地取向，以有利于磁路中的磁通量
相对于第一架构，借助于其相对于两个环形部件的回转轴线对称地定位的两个永磁体25、26，该第二架构具有平衡在插头接近插座时所施加的磁力的优点。
在该架构中，所生成的磁通量遵循与在第一架构中相同的路径。
第三架构——图3A和3B
在该第三架构中，第二磁性部件23与上述第一架构的第二磁性部件相同。存在于插座1中的第一磁性部件13实际上包括固定在其在上文所限定的环形部中的一个上以形成第一气隙表面S1的永磁体15，该第一气隙表面位于与第二磁性部件23的永磁体25产生的第一气隙表面相对之处。在第一磁性部件13中，第二气隙表面S10借助于由磁性材料制成的元件160产生。
在该架构中，两个环形铁磁性部分130、230具有相同的尺寸。
该架构具有借助于分布在插座1和插头2中的两个永磁体15、25允许插头2在插座1上自动定心的优点。
在该架构中，所生成的磁通量遵循与在第一架构中相同的路径。
第四架构——图4A和4B
在该架构中，第一铁磁性部分13的两个环形部每个都被永磁体15、16占据，并且第二铁磁性部分的两个环形部每个也被永磁体25、26占据，由此在插头2接近插座1时成对地形成磁路的两个气隙。
该构造具有有效的自定心和平衡磁力的优点，在插头接近插座时，四个磁体15、16、25、26以对称的方式分布。
在该架构中，两个环形铁磁性部分130、230具有相同的尺寸。
在该架构中，所生成的磁通量遵循与在第一架构中相同的路径。
作为一个实施例变型，如图5所示，可以增大每个永磁体的尺寸并延伸被覆盖的环形部以使得对所施加的磁力更好地定心。
所述各个架构由此具有许多优点，其中有：
-生成完全专用于使电接触件伸出的磁力，磁场线被吸收在所产生的磁路中，不分散在空气中；
-当插座和插头两者都包括永磁体时，获得连接器在插座上的自动自定心的可能性；
-当磁性部件包括以对称的方式定位的两个永磁体时，所施加的磁力得到平衡；
-产生围绕电连接设施的磁路，使得能够确保更好的机械紧固并由此确保更好的电连接。

Claims (14)

1.一种电连接器组件，包括：
-插座(1)，其包括至少一个第一电接触件(120、121)和与所述第一电接触件整体式运动的第一磁性部件(13)，所述第一磁性部件(13)被布置为通过磁效应在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置，所述第一电接触件(120、121)回缩到所述插座(1)内部，在所述第二位置，所述第一电接触件(120、121)位于所述插座(1)外部，
-插头(2)，其旨在装配到所述插座上，并且包括旨在当所述第一电接触件(120、121)位于所述插座(1)外部时电连接到所述第一电接触件(120、121)的至少一个第二电接触件(220、221)、和第二磁性部件(23)，所述第二磁性部件被布置为当所述插头被装配到所述插座上时与所述第一磁性部件(13)相对，以通过磁效应使所述第一磁性部件(13)朝向其第二位置移位，从所述插座向外驱动所述第一电接触件(120、121)，
其特征在于：
-所述第一磁性部件(13)或第二磁性部件(23)包括至少一个永磁体(15、16、25、26)，以便在所述插头(2)接近所述插座(1)时形成磁路，
-所述第一磁性部件(13)包括第一气隙表面(S1)和第二气隙表面(S10)和第一铁磁性部分，所述第一铁磁性部分一方面固定在与所述第一磁性部件的第一气隙表面相对的表面上，另一方面固定在与所述第一磁性部件的第二气隙表面相对的表面上，
-所述第二磁性部件(23)包括当所述插头(2)接近所述插座(1)时旨在与所述第一磁性部件(13)的第一气隙表面(S1)相对以形成第一气隙的第一气隙表面(S2)、旨在与所述第一磁性部件(13)的第二气隙表面(S10)相对以形成第二气隙的第二气隙表面(S20)和第二铁磁性部分，所述第二铁磁性部分一方面固定在与所述第二磁性部件的第一气隙表面相对的表面上，另一方面固定在与所述第二磁性部件的第二气隙表面相对的表面上，
-所述磁路形成在所述第一磁性部件和所述第二磁性部件之间以生成穿过所述第一气隙和穿过所述第二气隙的磁通量。
2.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述第一铁磁性部分(130)具有平行于接合平面布置的回路形的架构，所述第二铁磁性部分(230)具有与所述第一铁磁性部分的架构相同的架构。
3.如权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述第一铁磁性部分(130)是环形的并且平行于所述接合平面布置，所述第二铁磁性部分(230)是环形的并且平行于所述接合平面布置。
4.如权利要求3所述的组件，其特征在于，所述永磁体(25)固定在所述第二铁磁性部分(230)的第一环形部上，形成所述第二磁性部件(23)的第一气隙表面(S2)。
5.如权利要求4所述的组件，其特征在于，所述组件包括：
-由铁磁性材料制成的元件，其与所述永磁体(25)对称地固定在第二环形部上以形成所述第二磁性部件(23)的第二气隙表面，
-由铁磁性材料制成的两个元件，其对称地固定在所述第一铁磁性部分的两个环形部上，形成所述第一磁性部件(13)的第一气隙表面和第二气隙表面。
6.如权利要求4所述的组件，其特征在于，所述组件包括：
-永磁体(26)，其固定在所述第二铁磁性部分(230)的第二环形部上，形成所述第二磁性部件(23)的第二气隙表面(S20)，
-由铁磁性材料制成的两个元件，其对称地固定在所述第一铁磁性部分的两个环形部上，形成所述第一磁性部件(13)的第一气隙表面和第二气隙表面。
7.如权利要求4所述的组件，其特征在于，所述组件包括：
-永磁体(26)，其固定在所述第二铁磁性部分(230)的第二环形部上，形成所述第二磁性部件(23)的第二气隙表面(S20)，
-两个永磁体(15、16)，其对称地固定在所述第一铁磁性部分(130)的两个环形部上，形成所述第一磁性部件(13)的第一气隙表面(S1)和第二气隙表面(S10)。
8.如权利要求4所述的组件，其特征在于，所述组件包括：
-由铁磁性材料制成的元件，其与所述永磁体(25)对称地固定在第二环形部上以形成所述第二磁性部件(23)的第二气隙表面，
-永磁体(15)，其固定在所述第一铁磁性部分的第一环形部上，形成所述第一磁性部件(13)的第一气隙表面(S1)，
-由铁磁性材料制成的元件，其与所述永磁体(15)对称地固定在所述第一铁磁性部分(130)的第二环形部上以形成所述第一磁性部件(13)的第二气隙表面(S10)。
9.如权利要求3所述的组件，其特征在于，所述永磁体(15)固定在所述第一铁磁性部分(130)的第一环形部上，形成所述第一磁性部件(13)的第一气隙表面(S1)。
10.如权利要求9所述的组件，其特征在于，所述组件包括：
-由铁磁性材料制成的元件，其与所述永磁体(15)对称地固定在所述第一铁磁性部分(130)的第二环形部上以形成所述第一磁性部件(13)的第二气隙表面(S10)，
-由铁磁性材料制成的两个元件，其对称地固定在所述第二铁磁性部分(230)的两个环形部上，形成所述第二磁性部件(23)的第一气隙表面(S2)和第二气隙表面(S20)。
11.如权利要求9所述的组件，其特征在于，所述组件包括：
-永磁体(16)，其固定在所述第一铁磁性部分(130)的第二环形部上，形成所述第一磁性部件(13)的第二气隙表面(S10)，
-由铁磁性材料制成的两个元件，其对称地固定在所述第二铁磁性部分(230)的两个环形部上，形成所述第二磁性部件(23)的第一气隙表面(S2)和第二气隙表面(S20)。
12.如权利要求9所述的组件，其特征在于，所述组件包括：
-永磁体(16)，其固定在所述第一铁磁性部分(130)的第二环形部上，形成所述第一磁性部件(13)的第二气隙表面(S10)，
-两个永磁体(25、26)，其对称地固定在所述第二铁磁性部分(230)的两个环形部上，形成所述第二磁性部件(23)的第一气隙表面(S2)和第二气隙表面(S20)。
13.如权利要求1至12之一所述的组件，其特征在于，所述插头(2)包括外壳(20)，并且所述第二磁性部件(23)被布置为在所述外壳内自由地转动。
14.如权利要求1至13之一所述的组件，其特征在于，所述第一磁性部件(13)和所述第二磁性部件(23)被布置为使得所述磁路生成围绕所述第一电接触件和所述第二电接触件的磁通量。
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