CN108140996B - 具有断电解决方案的电源插座组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电源插座组件，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效应使所述两个第一电接触件向所述插座(1)外移动的第一磁性部分(13)；插头(2)，其包括旨在电连接到所述两个第一电接触件的两个第二电接触件(220、221)和用于通过磁性效应使所述第一磁性部分(13)移动以将所述第一电接触件向所述插座外驱动的第二磁性部分(23)；检测装置，其包括用于测量在两个所述磁性部分之间流动的磁通量的磁通量测量传感器和被布置为生成控制信号(SIG)的处理单元(5)；断开连接装置(8)，其被布置为当接收到所述控制信号(SIG)时断开供电电路。

Description

具有断电解决方案的电源插座组件
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的电插头。插头和插座的关联通过磁性效应实现。
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的电插头的电连接器组件。插头包括旨在电连接到插座的两个电接触件的两个电条带。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的特点，以防止在不使用待连接设备时对接触件的任何接触。当使得插头接近插座时，包括集成在插头中的永磁体和容纳在插座中并刚性连接到电接触件的可移动磁性元件的磁性控制装置，允许从插座及与电条带的连接中取出电接触件。当插头从插座解耦时，机械弹性系统将可移动机构重新定位在插座中。在该分离阶段，在插头和插座之间流动的电流形成能够持续高达10ms的电弧。现在，这些电弧会磨损，并且在实质上和视觉上损坏插头和插座之间的电连接区域。
专利US4156265提供了一种当灯泡从其插座上旋出时电路断开的解决方案。该解决方案在于采用由灯泡相对于插座的机械移动控制的舌簧微动开关。然而，该解决方案不适于如上所述的电连接器组件，在该电连接器组件中，插头的拔出并不总是在同一个方向上，其可能是轴向的，或者通过相对于插座枢转而实现。
文档JP2007-73373描述了一种采用电磁体的连接方案，所述电磁体在插头和插座组合在一起时是通电的。在电力故障的情况下，电磁体不再通电，并且由于电磁体不再通电，插头自动从插座断开连接。当重新建立电流时，装置不再被供电，避免了短路的危险。
本发明的目的在于提供一种适用于包括插座和插头的电连接器组件的解决方案，以限制或甚至完全避免当插头与插座分离时对电连接区域的损坏，以及无论插头相对于插座的拔出角度也能达到该目标。本发明的解决方案特别适用于磁耦合的电连接器组件，其中电接触件通过磁性效应拔出。
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，其包括连接到供电电路的至少两个第一电接触件，和被限定为与两个第一电接触件一起移动的第一磁性部分，所述第一磁性部分被布置为通过磁性效应在第一位置与第二位置之间移动，其中在第一位置处，第一电接触件回缩到插座内，在第二位置处，第一电接触件位于插座外；
插头，其旨在耦接到插座，并包括两个第二电接触件和第二磁性部分，其中所述两个第二电接触件在两个第一电接触件位于插座外时电连接到两个第一电接触件，所述第二磁性部分被布置为在插头被耦接到插座时与第一磁性部分相对，以通过磁性效应使得第一磁性部分向其第二位置移动，将第一电接触件向插座外驱动；
检测装置，其包括被布置为测量在两个磁性部分之间流动的磁通量的磁通量测量传感器，被布置为接收来自磁通量传感器的磁通量数据并且当插头与插座分离时生成控制信号的处理单元；
断开连接装置，其与检测装置协作并且被布置为当接收到来自处理单元的控制信号时断开供电电路。
根据一个具体实施例，处理单元包括用于相对于第一阈值监控磁通量变化水平的第一装置。
根据另一具体实施例，处理单元包括用于相对于第二阈值监控通量水平的第二装置。根据另一具体实施例，处理单元包括处理逻辑电路，其被布置为在由第一监控装置生成的检测信号和由第二监控装置生成的检测信号之间进行逻辑或运算。
根据另一具体实施例，断开连接装置包括连接到供电电路的机电继电器。
根据另一具体实施例，插座包括壳体，并且组件包括容纳在所述壳体中的电子电路板，所述电子电路板包括处理单元和测量传感器。
根据另一具体实施例，第一磁性部分和/或第二磁性部分包括至少一个永磁体。
根据另一具体实施例，测量传感器沿着由所述永磁体生成的磁场线布置在电路中。
根据另一具体实施例，所述组件包括铁磁部件，所述铁磁部件相对于永磁体布置以引导其磁通量从而使其朝向测量传感器。所述铁磁部件例如被布置为直接接触永磁体。永磁体和铁磁部件例如被容纳在插座的壳体中，并且测量传感器附接到该壳体。
附图说明
在参照附图给出的以下详细描述中，其它特征和优点将变得显而易见，在附图中：
图1A和1B分别示出本发明的当插头与插座分开和插头装配到插座的电连接器组件的结构的一个示例；
图2示出测量由所使用的磁组件生成的磁通量的原理；
图3A和3B示意性地示出在本发明的组件中使用的处理电路的两个变型实施例；
图4示出在本发明中使用的检测原理。
具体实施方式
参照附图，本发明的电连接器包括插座1和旨在装配到插座1的电插头2。
插座1包括旨在例如嵌在墙中的塑料壳体10。插座1具有可装配电插头的正面11。插座还包括可移动支撑件12，两个第一电接触件120、121附接到该可移动支撑件。两个第一电接触件120、121经由导电线连接到供电电路15。插座1还包括第一磁性部分13，其被限定为与可移动支撑件12一起移动，并被布置为通过磁性效应在第一位置与第二位置之间移动。被布置在插座的壳体10内(例如既附接到插座的壳体10也附接到可移动支撑件12)的弹簧14被布置为当取出所必需的磁性效应不再足够强时使得第一磁性部分13恢复到其第一位置。在第一磁性部分13的第一位置处，第一电接触件120、121回缩到插座1内，并且在第一磁性部分13的第二位置处，第一电接触件120、121位于插座1外，穿过其正面11。在其第二位置处，由支撑件12和磁性部分13形成的可移动组件抵靠，例如抵靠壳体10的一部分。
电插头2本身包括塑料壳体20，其具有旨在抵靠插座1的正面11的正面21，限定插座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，例如与其正面21齐平的两个电条带。该插头还包括附接在壳体内并旨在当使得插头2接近插座1时吸引第一磁性部分13以取出第一电接触件120、121的第二磁性部分23。优选地，两个电条带呈圆形形状，并以同心的方式被布置。
第一磁性部分和/或第二磁性部分包括至少一个永磁体以在两个磁性部分之间生成磁通量。
由此可考虑诸如申请EP2628213、EP2667459等中所述的磁性架构的各种磁性架构。然而，这些磁性架构不构成本发明的主题的一部分，应理解的是，本发明可以适于任何架构，只要当插头被装配到插座时在第一磁性部分与第二磁性部分之间存在最大磁通量，并且当插头远离插座时所述通量减小即可。参照附图，第一磁性部分13包括例如环形永磁体130，并且第二磁性部分23包括环形永磁体230。永磁体130和铁磁部件230旨在当插头2接近插座1时被共轴地布置。当插头2与插座1相对时，永磁体130和永磁体230被布置为使得每个都具有与接合平面平行的空气间隙表面。
在这样的电连接器组件中，本发明旨在避免当插头与插座分离时在电连接区域中出现任何电弧。必须快速地检测到该分离。
为了实现该目的，电连接器组件包括：
用于检测插头相对插座分离的装置；
用于当插头与插座分离时断开供电电路的装置8。
这些装置例如在容纳在插座1的壳体10中的电子电路板上生产。
更具体地，检测装置包括用于测量存在于插头与插座之间的磁通量的传感器3，当插头2被装配到插座1时该磁通量最大，并随着插头2与插座1之间的距离变大而减小。磁通量传感器3被恰当地布置以使得其最好地检测磁通量Φ及其变化。优选地，测量传感器3位于两个磁性部分13、23之间的磁场线L穿过的电路上。
优选地，测量传感器3被附接到插座1。测量传感器3例如被附接到插座的壳体10的外部上。
有利地，检测装置可以包括由铁磁材料制成的部件4，其被布置为沿着测量传感器3的方向引导来自被布置在插座中的永磁体的磁通量。图2示意性地示出用铁磁部件4来引导磁通量Φ的原理和传感器3为了检测该磁通量的布置。对该铁磁部件4的使用使得能够引导由磁体输出的通量并由此给传感器3提供更加恒定并且强度足够高以被检测到的通量。该部件4具有较高的相对磁导率，由此为其提供良好的通量引导能力。而且，该铁磁部件与空气之间更大的磁导率差异导致获得获得与铁磁部件4上的磁通输出面高度垂直的磁通线。
有利地，铁磁部件4被容纳在插座1中。所述部件采用例如环的形状。所述部件例如被附接到永磁体130的与其空气间隙表面相对的面。
在图3A中示出的第一变型实施例中，检测装置包括处理单元5，其包括旨在接收来自磁通量测量传感器3的模拟测量数据的至少一个输入，和处理单元5用于生成断开连接控制信号SIG的至少一个输出。处理单元5尤其包括用于监控所测量的磁通量的变化的装置。当通量变化低于阈值S1时，处理单元5被布置为生成用于断开连接装置8的断开连接控制信号SIG。监控装置包括用于通过计算磁通量曲线的导数来确定通量变化的装置50和接收作为输入的所计算的导数和阈值S1以确定所述断开连接控制信号SIG的比较器51。监控装置例如以带有分立部件的电子电路的形式制造。作为一个变型实施例，监控装置可以包括数字地处理测量数据的微处理器。
在图3B中示出的第二变型实施例中，检测装置还包括处理单元5，该处理单元包括旨在接收来自磁通量测量传感器3的模拟测量数据的至少一个输入和处理单元5能够生成断开连接控制信号SIG的至少一个输出。该处理单元5布置有诸如在上文中结合第一变型实施例所述的用于监控磁通量变化的第一装置，和用于监控磁通量水平的第二装置。这些第二监控装置包括例如比较器61，该比较器接收作为输入的来自测量传感器3的通量测量数据和进行比较所需的阈值S2。当通量水平低于阈值S2时，监控装置生成检测信号SIG_D2。根据该变型实施例，处理单元5包括被布置为接收来自第一监控装置的第一检测信号SIG_D1和/或来自第二监控装置的第二检测信号SIG_D2的处理逻辑电路7。该处理逻辑电路7进行逻辑或运算以当第一检测信号SIG_D1和/或第二检测信号SIG_D2被接收到时生成旨在断开连接装置的断开连接控制信号SIG。
更具体地，断开连接装置8在接收到来自处理单元5的断开连接控制信号SIG时被控制。该断开连接装置包括例如与连接到插座的电接触件的供电电路串联连接的机电继电器。有利地，断开连接装置也可包括与机电继电器的绕组并联连接的续流二极管，并可能包括与该续流二极管串联连接以改善机电继电器的反应时间的电阻器。断开连接装置、尤其是机电继电器，例如在容纳在插座的壳体10中的电子电路板上制造。该电子电路板可以与容纳上述检测装置的电子电路板相同。供电电路15包括例如连接到机电继电器的两个端子。
在图4中示出的曲线示出通过磁通量变化水平和磁通量水平变化两者检测分离。应理解的是，当通量水平低于阈值S2时和/或当通量变化低于阈值S1时，断开连接控制信号SIG转换到高状态。
本发明的解决方案具有许多优点，其中有：
所使用的装置的简单性和可靠性；
所使用的装置的紧凑性，要求能够容易地被容纳在插座壳体中的简单的电子电路板；
无论插头的拔出角度如何，都检测到插头与插座分离的可能性。

Claims (10)

1.一种电连接器组件，包括：
插座(1)，其包括连接到供电电路的至少两个第一电接触件(120、121)，和被限定为与所述两个第一电接触件一起移动的第一磁性部分(13)，所述第一磁性部分(13)被布置为通过磁性效应在第一位置与第二位置之间移动，其中在所述第一位置处，所述第一电接触件(120、121)回缩到所述插座(1)内，在所述第二位置处，所述第一电接触件(120、121)位于所述插座(1)外；
插头(2)，其旨在耦接到所述插座，并包括两个第二电接触件(220、221)和第二磁性部分(23)，其中所述两个第二电接触件(220、221)旨在当所述两个第一电接触件(120、121)位于所述插座(1)外时电连接到所述两个第一电接触件(120、121)，所述第二磁性部分(23)被布置为当所述插头耦接到所述插座时与所述第一磁性部分(13)相对，以通过磁性效应使得所述第一磁性部分(13)向其第二位置移动，将所述第一电接触件(120、121)向所述插座外驱动；
其特征在于：
所述组件包括检测装置，所述检测装置包括被布置为测量在两个磁性部分之间流动的磁通量的磁通量测量传感器(3)，被布置为接收来自所述磁通量传感器的磁通量数据并且当所述插头与所述插座分离时生成控制信号(SIG)的处理单元(5)；
断开连接装置(8)，其与所述检测装置协作并且被布置为当接收到来自所述处理单元的所述控制信号(SIG)时断开所述供电电路。
2.如权利要求1所述的组件，其特征在于，所述处理单元(5)包括用于相对于第一阈值(S1)监控磁通量变化水平的第一装置。
3.如权利要求2所述的组件，其特征在于，所述处理单元(5)包括用于相对于第二阈值(S2)监控通量水平的第二装置。
4.如权利要求3所述的组件，其特征在于，所述处理单元(5)包括处理逻辑电路(7)，其被布置为在由所述第一装置生成的检测信号(SIG_D1)和由所述第二装置生成的检测信号(SIG_D2)之间进行逻辑或运算。
5.如权利要求1至4中的一项所述的组件，其特征在于，所述断开连接装置(8)包括连接到所述供电电路(15)的机电继电器。
6.如权利要求1至4中的一项所述的组件，其特征在于，所述第一磁性部分和/或所述第二磁性部分包括至少一个永磁体(130)。
7.如权利要求6所述的组件，其特征在于，所述测量传感器(3)沿着由所述永磁体(130)生成的磁场线布置在所述供电电路中。
8.如权利要求7所述的组件，其特征在于，所述组件包括铁磁部件(4)，所述铁磁部件(4)相对于所述永磁体(130)布置以引导所述永磁体的磁通量从而使所述永磁体朝向所述测量传感器(3)。
9.如权利要求8所述的组件，其特征在于，所述插座(1)包括壳体，并且所述组件包括容纳在所述壳体中的电子电路板，所述电子电路板包括所述处理单元(5)和所述测量传感器(3)。
10.如权利要求9所述的组件，其特征在于，所述永磁体(130)和所述铁磁部件(4)被容纳在所述插座的所述壳体(10)中。
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