CN110752490A - 无电弧电耦合器 - Google Patents
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Abstract
一种无电弧电耦合器,包括:凸形连接器,包括从电绝缘基座构件延伸的导电插脚,插脚覆盖有由弹性量子隧穿化合物形成的消弧涂层,其中消弧涂层在处于未压缩状态时呈现第一电阻并且在处于压缩状态时呈现第二电阻,第一电阻大于第二电阻;以及凹形连接器,包括电绝缘基座构件,电绝缘基座构件限定适于接纳凸形连接器的插脚的插槽,插槽包含导电夹子,导电夹子包括一对导电叉齿,该一对导电叉齿适于在插脚插入插槽时压缩消弧涂层的至少一部分。
Description
技术领域
本公开总体涉及电路保护设备领域,并且更具体地涉及无电弧电耦合器。
背景技术
典型的电耦合器包括凸形连接器(male connecter)和凹形连接器(femaleconnecter),其适于彼此配合接合以在电源和电气设备之间建立电连接。凸形连接器通常包括一个或多个导电插销或插脚(下文统称为插脚),凹形连接器通常包括对应数量的插口或插槽(下文统称为插槽),用于接收凸形连接器的插脚。当凸形连接器的插脚插入凹形连接器的插槽中时,在它们之间建立电连接。相反,当凸形连接器的插脚从凹形连接器的插槽中取出时,电连接终止。
在一些情况下,当凸形连接器的插脚从凹形连接器的插槽中抽出时,在组件仍然彼此靠近时,电弧可以传播通过在断开连接的插销和插槽之间的空气。这种电弧能够引起重大的安全风险,并且在现代的高功率电连接应用(例如,插电式电动车辆)中尤其受到关注。因此,希望提供一种电耦合器,其消除或减轻断开连接期间电弧的发生。
关于这些和其他考虑因素,本改进是有用的。
发明内容
提供本发明内容是为了以简化的形式介绍一些构思,这些构思将在下面的具体实施方式中进一步描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征,也不旨在帮助确定所要求保护的主题的范围。
根据本公开的无电弧电耦合器的示例性实施例可以包括:凸形连接器,包括覆盖有消弧涂层的导电插脚,其中消弧涂层在处于未压缩状态时呈现第一电阻并且在处于压缩状态时呈现第二电阻,第一电阻大于第二电阻;以及凹形连接器,包括适于接纳插脚的插槽,插槽包含导电夹子,导电夹子适于在插脚插入插槽时压缩消弧涂层的至少一部分。
根据本公开的无电弧电耦合器的另一示例性实施例可以包括:凸形连接器,包括从电绝缘基座构件延伸的导电插脚,插脚覆盖有由弹性量子隧穿化合物形成的消弧涂层,其中消弧涂层在处于未压缩状态时呈现第一电阻并且在处于压缩状态时呈现第二电阻,第一电阻大于第二电阻;以及凹形连接器,包括电绝缘基座构件,电绝缘基座构件限定适于接纳凸形连接器的插脚的插槽,插槽包含导电夹子,导电夹子包括一对导电叉齿,该一对导电叉齿适于在插脚插入插槽时压缩消弧涂层的至少一部分。
根据本公开的用于无电弧电耦合器的凸形连接器的示例性实施例可以包括:从电绝缘基座构件延伸的导电插脚,插脚覆盖有由弹性量子隧穿化合物形成的消弧涂层,其中消弧涂层在处于未压缩状态时呈现第一电阻并且在处于压缩状态时呈现第二电阻,第一电阻大于第二电阻。
附图说明
图1A是示出了根据本公开的示例性实施例的无电弧电耦合器的横截面侧视图;
图1B是示出了图1A中所示的无电弧电耦合器的横截面侧视图,其中耦合器的凸形连接器与耦合器的凹形连接器配合在一起;
图2A是示出了图1A中所示的无电弧电耦合器的横截面侧视图,其中耦合器的凸形连接器正在与耦合器的凹形连接器分离;
图2B是示出了图1A中所示的无电弧电耦合器的横截面侧视图,其中耦合器的凸形连接器与耦合器的凹形连接器完全分离。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述根据本公开的无电弧电耦合器的实施例,附图中呈现了本公开的优选实施例。然而,本公开的无电弧电耦合器可以以许多不同的形式体现,并且不应该被解释为限于本文阐述的实施例。相反,提供这些实施例是为了使本公开将无电弧电耦合器的某些示例性方面传达给本领域技术人员。在附图中,除非另有说明,否则相同的附图标记始终指代相同的元件。
参考图1A,示出了根据本公开的示例性实施例的无电弧电耦合器(下文中称为“耦合器10”)的横截面侧视图。耦合器10可以包括凸形连接器12和凹形连接器14,它们适于彼此配合接合,以在与凸形连接器12和凹形连接器14连接的相应的电导体16、18(例如,电线、电缆等)之间提供电连接。在非限制性的示例性实施例中,凹形连接器14和相应的电导体18可以限定插电式电动车辆(PEV)的电插口或插槽,或者是该电插口或插槽的整体组件,并且凸形连接器12和相应的电导体16可以限定适于与PEV一起使用的充电电缆,或者可以是充电电缆的整体组件。本领域普通技术人员将理解,耦合器10可以在各种备选应用中实现,这些各种备选应用太多而无法在本公开内列举。
耦合器10的凸形连接器12可以包括插脚20,插脚20从电绝缘的基座构件22突起或突出并且电连接到电导体16。插脚20可以由任何合适的导电材料(例如,铜、锡、金、银等)形成。在图1A中仅示出了单个插脚20,但是本领域普通技术人员将理解,凸形连接器12可以包括多个类似的插脚,用于提供更鲁棒的电连接。
插脚20可以覆盖有由量子隧穿化合物(QTC)形成的弹性消弧涂层24。如本领域普通技术人员所熟悉的,QTC通常是弹性橡胶化合物,其装载有导电材料的颗粒,这种导电材料可以包括但不限于银和镍。当QTC处于自然的未压缩状态时,QTC内的导电颗粒彼此相距较远,因此QTC的电阻相对较高。然而,当QTC被压缩时,QTC内的导电颗粒彼此相对靠近地移动,因此QTC的电阻相对低于未压缩状态下的电阻。
消弧涂层24可以具有实质上均匀的厚度(例如,在0.1毫米至1毫米的范围内),并且可以实质上覆盖插脚20的整个表面。这不是限制性的。在凸形连接器12的各种备选实施例中,消弧涂层24可以具有可变的厚度,和/或可以仅覆盖插脚20的一个或多个离散部分。
耦合器10的凹形连接器14可以包括电绝缘基座构件26,其包括或限定适于接纳凸形连接器12的插脚20的插槽28。图1A中仅示出了单个插槽28,但是本领域普通技术人员将理解,凹形连接器14可以包括多个类似的插槽,用于接纳凸形连接器12的对应的多个插脚。
凹形连接器14还可以包括弹性导电夹子30,其设置在插槽28内并电连接到电导体18。夹子30可以适于接纳并可释放地接合凸形连接器12的插脚20,如下面进一步描述的。夹子30可以包括弹性或柔性叉齿30a、30b,其可以接合插槽28的相应侧面并且朝向彼此弯曲以在其各部分之间限定相对窄的间隙32。例如,间隙32可以比插脚20的直径或厚度更窄。叉齿30a、30b的末端可以弯曲远离彼此或成角度地远离彼此,以便于以漏斗状方式接纳插脚20,如下面进一步描述的。叉齿30a、30b可以由任何合适的导电材料(例如,铜、锡、金、银等)形成。
当插脚20插入插槽28中时,插脚20的尖端可以与叉齿30a、30b的成角度的末端的内表面接合,并且可以被平滑地引导到间隙32中。当插脚20进一步插入间隙32中时,叉齿30a、30b作用在插脚20的消弧涂层24上的法向力可足以将消弧涂层24压靠在插脚20的表面上,如图1B所示。因此,如上所述,消弧涂层24的压缩部分可以变为导电的(或者相对于图1A中所示的未压缩状态更导电),从而在叉齿30a、30b和插脚20之间提供导电通路,并在凸形连接器12的导体16和凹形连接器14的导体18之间建立电连接。当插脚20设置在插槽28内并且消弧涂层24被夹子30保持处于压缩时,可以维持这种连接。
当凸形连接器12与凹形连接器14分离时,插脚20可以从夹子30中抽出,如图2A所示。当插脚20的尖端退出间隙32时,由叉齿30a、30b施加在消弧涂层24上的力解除,从而允许弹性消弧涂层24膨胀到其未压缩的厚度。因此,消弧涂层24返回到其高电阻的电绝缘状态,从而防止或减轻在分离的夹子30和插脚20之间形成电弧。因此,本发明的耦合器10提供了对在断开连接时容易受到电弧传播的影响的传统的电耦合器的更安全的备选方案。这种益处在电弧能够引起重大的安全危害的现代高功率电连接应用(例如,PEV)的上下文下特别重要。
尽管夹子30已经在上面描述并且在附图中示出为包括用于强有力地且可释放地接合凸形连接器的插脚20的一对弹性叉齿30a、30b,但是可以设想,夹子30可以使用在如上所述的耦合器10的上下文中可以达到相同目的的任何数量的备选结构或元件来实现。例如,夹子30可以通过任何类型的结构或结构布置来实现,在凸形连接器12与凹形连接器14配合时所述结构或结构布置可释放地撞击、偏压或以其他方式压缩插脚20的消弧涂层24的至少一部分以在夹子30和插脚20之间提供导电通路。这种结构的示例包括但不限于各种类型的弹性或刚性夹具、套口、套管、棘爪、脊状件、齿形件、突起,当插脚20插入插槽28中时,这些结构的任何一个都可以是弹簧加载抵靠或以其他方式偏压在插脚20的消弧涂层24上。
如本文所使用的,以单数形式叙述并且以单词“一”或“一个”继续的元件或步骤应当被理解为不排除多个元件或步骤,除非明确地叙述了这种排除。此外,对本公开的“一个实施例”的引用不旨在被解释为排除也结合了所述特征的附加的实施例的存在。
尽管本公开参考某些实施例,但是在不脱离如所附权利要求中限定的本公开的界限和范围的情况下,可以对所描述的实施例进行多种修改、变更和改变。因此,意图是本公开不限于所描述的实施例,而是具有由所附权利要求的语言及其等同物限定的全部范围。
Claims (20)
1.一种无电弧电耦合器,包括:
凸形连接器,包括覆盖有消弧涂层的导电插脚,其中所述消弧涂层在处于未压缩状态时呈现第一电阻并且在处于压缩状态时呈现第二电阻,所述第一电阻大于所述第二电阻;以及
凹形连接器,包括适于接纳所述插脚的插槽,所述插槽包含导电夹子,所述导电夹子适于在所述插脚插入所述插槽时压缩所述消弧涂层的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的无电弧电耦合器,其中所述消弧涂层由量子隧穿化合物形成。
3.根据权利要求2所述的无电弧电耦合器,其中所述量子隧穿化合物包括装载有导电材料颗粒的弹性橡胶化合物。
4.根据权利要求1所述的无电弧电耦合器,其中所述消弧涂层具有均匀的厚度。
5.根据权利要求4所述的无电弧电耦合器,其中所述厚度在0.1毫米至1毫米的范围内。
6.根据权利要求1所述的无电弧电耦合器,其中所述凸形连接器包括多个导电插脚。
7.根据权利要求1所述的无电弧电耦合器,其中所述夹子包括一对叉齿,所述一对叉齿在其之间限定用于接纳所述插脚的间隙,其中当所述插脚置于所述间隙内时所述叉齿强有力地接合所述插脚。
8.根据权利要求7所述的无电弧电耦合器,其中所述叉齿是柔性的,并且接合所述插槽的相对侧。
9.根据权利要求7所述的无电弧电耦合器,其中所述叉齿的末端成角度地远离彼此,以便以漏斗状方式接纳所述插脚。
10.一种无电弧电耦合器,包括:
凸形连接器,包括从电绝缘基座构件延伸的导电插脚,所述插脚覆盖有由弹性量子隧穿化合物形成的消弧涂层,其中所述消弧涂层在处于未压缩状态时呈现第一电阻并且在处于压缩状态时呈现第二电阻,所述第一电阻大于所述第二电阻;以及
凹形连接器,包括电绝缘基座构件,所述电绝缘基座构件限定适于接纳所述凸形连接器的插脚的插槽,所述插槽包含导电夹子,所述导电夹子包括一对导电叉齿,所述一对导电叉齿适于在所述插脚插入所述插槽时压缩所述消弧涂层的至少一部分。
11.根据权利要求10所述的无电弧电耦合器,其中所述量子隧穿化合物包括装载有导电材料颗粒的弹性橡胶化合物。
12.根据权利要求10所述的无电弧电耦合器,其中所述消弧涂层具有均匀的厚度。
13.根据权利要求12所述的无电弧电耦合器,其中所述厚度在0.1毫米至1毫米的范围内。
14.根据权利要求10所述的无电弧电耦合器,其中所述凸形连接器包括多个导电插脚。
15.根据权利要求10所述的无电弧电耦合器,其中所述叉齿是柔性的,并且接合所述捅槽的相对侧。
16.根据权利要求10所述的无电弧电耦合器,其中所述叉齿的末端成角度地远离彼此,以便以漏斗状方式接纳所述插脚。
17.一种用于无电弧电耦合器的凸形连接器,所述凸形连接器包括从电绝缘基座构件延伸的导电插脚,所述插脚覆盖有由弹性量子隧穿化合物形成的消弧涂层,其中所述消弧涂层在处于未压缩状态时呈现第一电阻并且在处于压缩状态时呈现第二电阻,所述第一电阻大于所述第二电阻。
18.根据权利要求17所述的凸形连接器,其中所述量子隧穿化合物包括装载有导电材料颗粒的弹性橡胶化合物。
19.根据权利要求17所述的凸形连接器,其中所述消弧涂层具有均匀的厚度。
20.根据权利要求19所述的凸形连接器,其中所述厚度在0.1毫米至1毫米的范围内。
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