TWI734830B - 絕緣位移接觸裝置及使用此裝置將電纜與護套及導體電性連接之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明旨在提供一種容許一快速容易且防錯安裝程序用於電性連接一電纜之絕緣位移接觸(IDC)裝置，該IDC裝置應可適用於各種電纜大小，該等電纜(52)具有一護套(56)及一導體(54)。本發明之IDC裝置包括一刀片元件(2)及一偏壓元件(30)，其中該刀片元件(2)包括對置刀片(4.1、4.2；6.1、6.2)，該等刀片(4.1、4.2；6.1、6.2)各具有一刀刃(24)，該等刀刃(24)終止於界定於該等刀片(4.1、4.2；6.1、6.2)之間之一接觸槽(8、10)中，其中該偏壓元件(30)呈U形且包圍該刀片元件(2)且其特徵在於：該偏壓元件(30)在基本上平行於該接觸槽(8、10)之一滑動方向上由該刀片元件(2)可滑動地固持。

Description

絕緣位移接觸裝置及使用此裝置將電纜與護套及導體電性連接之方法
本發明係關於一種用於電性連接包括一護套及一導體之一電纜之絕緣位移接觸裝置。此等絕緣位移接觸裝置在先前技術中一般為已知的且被接受以在使導體與絕緣位移接觸裝置電性接觸時無需由圍繞導體之護套提供絕緣。為此，絕緣位移裝置包括一刀片元件，該刀片元件包括各具有一刀刃之對置刀片。對置刀片通常具有終止於一接觸槽中之傾斜刀刃，該接觸槽界定於刀片之間。
本發明旨在提供一種絕緣位移接觸裝置(下文中指稱IDC裝置)(例如EP 0 893 845 B1中所描述)，其包括一偏壓元件。在此先前技術中，刀片元件及偏壓元件被製備為分離組件且由板金製成。偏壓元件呈U形且在待連接之電纜之導體被接納於其中且電性接觸於接觸槽內之一位置處包圍刀片元件。刀片元件具有接納偏壓元件之凹槽以藉此獲得刀片元件與偏壓元件之間之一貼合連接。
雖然自EP 0 893 845 B1獲知之IDC裝置提供一改良夾緊且藉此提供 刀片元件與導體之間之接觸力，然連接電纜需要一增強力來擴張刀片元件以迫使例如一連接器之多條股線進入至接觸槽中。
US 6,540,544 B1揭示另一種IDC裝置，其具有由一刀片元件界定之對置刀片，該IDC裝置具有一中空體部分，其可沿接觸槽之延伸部移動且具有經調適以與待與IDC裝置電性連接之一電纜配合之一壓合桿。此外，中空體支撐壓入連接刀片壓入部分，其等透過彈簧部件來懸置於該中空體部分之一內部空間中且與刀片元件之上表面配合。在將導體插入至接觸槽中期間，容許刀片元件略微傾斜以呈現接觸槽之漏斗形幾何形狀以藉此促進導體插入。在將導體接納於槽內之後，彈簧部件之彈性力迫使彈簧部件朝向彼此傾斜以藉此提供一矩形接觸槽且將導體之股線壓入至該接觸槽內。最後，刀片元件之此配置由刀片元件與刀片壓入部分之間之一貼合固定。上文所描述且自US 6,540,544 B1獲知之裝置體積龐大且因此無法被經濟地製造。此外，將股線包裝於電纜被安裝於其中且與IDC裝置電性連接之一結束位置中無法如傳輸高電流(例如太陽能電纜之電連接中所存在)所需般密集。
本發明旨在提供一種容許一快速容易且防錯安裝程序用於電性連接一電纜之IDC裝置，該IDC裝置應可適用於各種電纜大小。例如，該等電纜大小可具有一導體，其具有2.5mm2至10mm2之間之一有效橫截面積及電纜之一外徑，即，護套可在5.5mm至7.5mm之間之範圍內。此外，本發明希望提供用於容易且可靠地連接太陽能電纜之構件。此外，本發明旨在提出一種使用一IDC裝置將一電纜與一護套及一導體電性連接之方法。
作為上述問題之一解決方案，本發明提出如技術方案1之IDC裝置。
本發明之IDC裝置具有一刀片元件及一偏壓元件。此等元件通常由單獨板金件製成且經個別製備及彼此分離。換言之，將刀片元件及偏壓元件製備為實體分離元件。偏壓元件呈U形且包圍刀片元件以增強接納於接觸槽內之一導體之接觸力以藉此使IDC裝置適應針對高電流連接所提出之要求。在本發明之IDC裝置中，偏壓元件由刀片元件可滑動地固持。換言之且特定言之，在插入一電纜以使用本發明之IDC裝置來電性連接電纜之前，刀片元件經調適以相對於刀片元件滑動地移動。滑動方向基本上平行於接觸槽，即，基本上平行於接觸槽之延伸方向。
偏壓元件與刀片元件之間之可滑動性容許在藉由偏壓元件來加強導體與接觸槽內之刀片元件之間之接觸之前將導體插入至接觸槽中。替代地，可在將導體引入至接觸槽中之過程中基本上平行於接觸槽來移動偏壓元件以藉此在推動電纜朝向接觸槽及/或增強壓入力以將例如導體之股線緊密地配置於接觸槽內時增強切割刀片之切割力。當在將導體壓入至接觸槽中之過程中移動偏壓元件以藉此增強壓入力時，導體之股線將被更緊密地配置。一方面，此導致導體抵著對置刀片元件之對置側表面之一可靠壓入力，且另一方面，導致股線之各者在接觸槽內之一彼此完全接觸。此改良電性接觸之原因係：當股線移動至接觸槽中時，其更有可能在接觸槽內緊密地重新配置。
根據一較佳實施例，本發明之U形偏壓元件用於將電纜推進至刀片元件內之一結束位置中，在該結束位置中，電纜之導體與接觸槽內之刀片元件接觸。U形偏壓元件大體上具有基本上彼此平行延伸且自一共同基底突出之支腳。在本段落所論述之較佳實施例中，在將電纜插入至接觸槽中之後，利用基底來與電纜配合。U形偏壓元件經調適以界定一插入位置，其 中一插入開口界定於刀刃與偏壓元件之間，更具體言之，通常界定於偏壓元件之基底與刀刃之間。此插入開口經調適以接納待使用IDC裝置來電性連接之電纜。
偏壓元件可自此插入位置朝向接觸槽滑動以藉此將電纜推進至結束位置中。偏壓元件之此移動通常為滑動移動，在此過程中，沿刀片元件之滑動表面可滑動地引導偏壓元件，該等滑動表面通常由刀片元件之外表面界定。
根據本發明之另一較佳實施例，U形偏壓元件之基底經調適以跨一刀片元件延伸，此意謂：基底通常與含有刀刃之一刀片相交。自基底突出之支腳通常基本上平行於接觸槽之延伸部而延伸。在基底與各支腳之間之一過渡處，較佳地提供一彈性變形儲存區，特定言之，其儲存迫使刀片元件之刀片向內所需之彈性變形且亦儲存由插入至IDC接觸裝置中且被迫進入至接觸槽中之一電纜引起之彈性變形。最佳地，各支腳界定一壓入區，其中較佳地將一最大橫向偏壓力施加至刀片元件上。由各支腳提供之壓入區通常被提供於相同高度處，該高度對應於壓緊槽之延伸方向且通常垂直於待連接之電纜之一延伸方向。該電纜之延伸方向對應於本發明中用於界定IDS裝置及其組件之構成之長度。垂直於高度及長度之第三維度係寬度方向。
壓入區通常經配置使得在插入電纜之後，壓入區與橫向於接觸槽之電纜之最大尺寸(即，寬度方向上之電纜之最大尺寸)等高。此可藉由在高度方向上適當選擇由兩個支腳提供之對置壓入區與基底之間之距離來達成，該基底較佳地與護套配合以將電纜推進至接觸槽中。因此，壓入區將與電纜一起移動且在高度方向上處於電纜之最大直徑之相同高度處且藉此 增強接觸槽內之強度之切割及接觸力。
為促進導體插入，特定言之，為促進導體多條股線插入至接觸槽中，IDC裝置包括擴張構件，其經調適以與待連接之電纜之護套之外圓周配合且分配給一刀片以擴大接觸槽之一寬度。擴張構件通常經設計使得當迫使導體進入至接觸槽中時，橫向於接觸槽之電纜之最大尺寸與擴張構件等高。擴張構件可由配置於刀片元件之對置側上之突出部提供，該等突出部朝向接觸槽突出(即，在寬度方向上)且配置成基本上與接觸槽之一入口等高，導體透過該入口來進入至接觸槽中。換言之且在將一電纜插入至IDC裝置中之過程中，轉移至接觸槽之電纜之最大尺寸將與突出部配合以擴大接觸槽之寬度且藉此增大接觸槽之入口之寬度。雖然已針對例如呈突出部形式之兩個擴張構件來建立以上描述(該兩個擴張構件各分配給接觸槽之對置側)，然此等擴張構件亦可僅配置於接觸槽之一側上。
此等擴張構件通常與電纜之護套配合且不影響其整體性，具體言之，不切割護套。擴張構件之主要用途係使接觸槽張開，特定言之，容許多條股線易於進入接觸槽。擴張構件通常經構形使得在導體已通過接觸槽之入口之後，擴張構件與電纜之護套之間之配合將被終止以藉此容許刀片藉由一彈性力來朝向彼此推進。此彈性力可為U形偏壓元件之彈性力。然而，應注意，亦可使根據本發明之不具有一偏壓元件之一IDC裝置實現技術方案4中所闡述之上述較佳實施例。因此，至少在刀片經調適以儲存加偏壓於接納於接觸槽內之導體之一彈性力的情況中，一IDC裝置之刀片元件可本身具有擴張構件。此彈性力可由刀片元件本身及/或先前技術中普遍已知且例如EP 0 893 845 B1中所描述之偏壓構件產生。
取決於作用於導體上之彈性力，亦可在將導體插入至接觸槽中時使 導體及/或接觸元件彈性變形。特定言之，此彈性變形可發生於一導體及/或一刀片元件由銅製成之情況中。鑑於此，本發明特別提出接觸槽之一修正幾何結構，該接觸槽包括槽入口(即，切割刀片之終端)後之一矩形槽幾何結構。在電纜之插入方向上之此矩形區段之後，槽經傾斜且藉此加寬寬度。
為在偏壓元件包圍刀片時使刀片更撓曲，本發明提供其中基底與各支腳之間之轉角區段呈凸形形狀的一較佳實施例。因此，容許刀片元件之一上區域(其在插入電纜期間變為與凸形轉角區段等高)在與偏壓元件之內表面接觸之前向外彎曲。由支腳提供之前文所論述之壓入區可由一凸面提供，該凸面朝向刀片元件突出且可由界定偏壓元件之一板材之一向內彎曲凸塊或凸形突出部提供。此凸形壓入區通常將直接合併至提供於基底與各支腳之間之凸形轉角區段中。兩個轉角區段通常將界定彈性變形儲存區且可具有彎曲達110°與180°之間之一凹面。U形偏壓元件之基底可具有一波浪形輪廓，其包括凸形轉角區段及一凹形中間區段，該凹形中間區段提供於該等凸形轉角區段之間且經調適以在將電纜插入至接觸槽中期間與電纜之護套配合。
替代地，偏壓元件可不包括朝向刀片元件突出以界定與刀片元件配合之一頂部的一凸面。壓入區可代以由偏壓元件之基本上平坦對置表面提供，該等平坦對置表面合併至凸形轉角區段中。因此，偏壓元件之筆直支腳不會向內彎曲，而是僅向外完全以形成凸形轉角區段。
根據一較佳實施例，包圍刀片元件且自偏壓元件之基底突出的對置支腳在其等之自由端處彼此連接以藉此增大較佳地施加於壓入區中之刀片元件上之總壓入力。連接通常為一貼合連接。
偏壓元件較佳地藉由切割且彎曲及/或深沖來由一單一板金製成。金屬較佳地為一彈簧鋼板及/或一不鏽鋼板。一刀片元件較佳地由具有良好導電性之一金屬材料(較佳地為一銅或銅基合金材料)製成。刀片元件可由不同部分形成。若需要一耐用刀刃，則刀片元件可具有由一鋼板形成之一刀刃，該鋼板界定一切割刀片元件且與一刀片接觸元件連接以界定將接觸槽提供於其等之間之刀片之下部分。由複數個板金材料件製成之此一刀片元件係根據本發明之一刀片元件。界定接觸槽之板金及界定刀刃之板金可彼此連接以界定一整個刀片元件。
根據本發明之一較佳實施例，提供用於固定偏壓元件之一結束位置之固定構件。在此結束位置中，將導體接納於接觸槽內且已使偏壓元件沿刀片元件滑動，使得偏壓元件通常配置成與切割刀片等高，即，處於相同於切割刀片之高度。在偏壓元件之結束位置中，電纜通常被安裝於IDC裝置中且與IDC裝置電性連接。固定構件固定結束位置且因此防止偏壓元件向上移位，向上移位會減小接觸槽內之導體之夾緊力且藉此負面影響刀片元件與導體之間之可靠接觸以藉此容許電流自電纜之導體流入至具有一低電阻之刀片元件中。固定構件可提供為卡扣構件，其可形成為刀片元件及/或偏壓元件之整體部件或例如形成為經提供以固定接納刀片元件及/或偏壓元件之一絕緣外殼之外殼元件的貼合部件。
根據本發明之另一較佳實施例，刀片元件包括配置有縱向距離之至少兩組刀片。此外且結合此較佳實施例，連接配置於接觸槽之一側上之刀片組的側壁界定經調適以在偏壓元件之結束位置中接納偏壓元件之插口。插口通常為一切口或凹槽，其容許至少將U形偏壓元件之基底插入於刀片元件之轉角區段之間。基底可具有小於支腳之長度的一長度。因此，支腳 可在刀片元件之整個長度上包圍刀片元件，同時由刀片元件提供之插口經調適以接納U形偏壓元件之上部分，特定言之，基底。就具有兩組刀片(其等之間配置有一縱向距離，即，上文所論述之長度方向上之距離)之此較佳實施例而言，擴張構件通常提供於配置於接觸槽之一側上之刀片組之間。擴張構件通常相對於兩組刀片對稱配置以藉此提供一對稱擴張力以容許將導體插入至接觸槽中。
本發明之刀片元件可提供一圓柱形插頭元件，特定言之，根據標準PV4(其係太陽能電纜之一標準)之一插頭元件。此圓柱形插頭元件通常提供為刀片元件之一整體部分件，或在就由刀片元件之一分離切割刀片元件提供之刀刃而言之情況中，其經提供作為刀片接觸元件。圓柱形插頭元件可為一凹型插頭元件或一凸型插頭元件。就配合IDC裝置而言，該等裝置之一者可提供凸型圓柱形插頭元件且另一者可提供經調適以與凸型圓柱形插頭元件配合之凹型圓柱形插頭元件。因此，本發明之兩個IDC裝置界定用於一插頭連接之一對配合接觸件。
根據另一較佳實施例所提供之此插頭元件及一閂鎖元件及/或一保持閂鎖通常藉由切割且彎曲針對配合刀片元件或接觸刀片元件所提供之一板金來提供。保持閂鎖經調適以穿透電纜之護套以藉此將電纜機械地固定於本發明之IDC裝置內。保持閂鎖通常基本上平行於接觸槽延伸。因此，當將電纜及其導體插入至接觸槽中時，亦迫使待連接之電纜進入至保持閂鎖中以藉此在電纜與IDC裝置之間形成一良好機械接觸。然而，所有其他構件可適於將電纜保持於IDC裝置內以防止自IDC裝置提取電纜。一固定閂鎖可將刀片元件固定於一塑膠外殼內。同樣地或替代地，塑膠外殼本身可提供特別貼合構件以將接觸元件固定於外殼內之適當位置中。一各自塑膠 外殼亦可提供防止一插入電纜自外殼回退之構件以藉此將電纜固定於包括塑膠外殼之IDC裝置內。
根據本發明之另一較佳實施例，IDC裝置包括由一絕緣材料(特定言之，一塑膠材料，該塑膠材料可經注射模製)製成之一外殼。外殼包括可相對於彼此滑動之至少一外殼基底及一外殼蓋。換言之，容許外殼基底及外殼蓋提供一滑動移動。因此，外殼可界定其中可將一電纜插入至外殼中之一起始位置及其中可將電纜安裝於IDC裝置中且與IDC裝置電性連接之一安裝位置。外殼蓋通常自外殼蓋中之起始位置滑動至安裝位置中。一般而言，外殼蓋提供用於將電纜插入至外殼中之構件，而外殼基底接納刀片元件。據此，偏壓元件通常被接納(較佳地，附接)至外殼蓋。根據此較佳實施例，將一定量之一凝膠密封材料接納於外殼內以在起始位置中留下一空間用於將電纜插入至外殼中，該量足以基本上填充安裝位置中之外殼內之整個空間。在安裝位置中，凝膠密封材料基本上填充外殼內之所有空隙且因此防止濕氣或灰塵進入至外殼中。為改良安裝位置中之外殼之封閉性且亦為防止灰塵或濕氣在將一電纜組裝於IDC裝置內之前進入外殼，蓋界定：一開口，其經調適以將電纜插入至已被分配該開口之外殼中；一密封元件，其經調適以接納插入電纜之護套且該護套配合以密封外殼之內部空間。密封元件通常經構形以在使用IDC裝置來連接附加電纜之前基本上密封外殼蓋之開口。為此，密封元件較佳地具有完全密封開口之一預切割膜。預切割膜可具有由一切口分離之複數個分段，該切口未完全穿透膜，但將容許在透過密封元件插入一電纜時使分段分離。
一保持彈簧較佳地接納於外殼蓋內且經調適以與待插入之電纜之護套配合以將電纜保持於外殼內。保持彈簧通常由一單一切割件(較佳地， 衝壓板金)製成，該保持彈簧具有一環形基底，彈簧臂自該環形基底徑向向內突出且在軸向方向上略微彎曲以呈現10°至45°之間之一傾斜。由於此傾斜，彈簧臂將界定與護套之外圓周配合之掛鉤，該等掛鉤將防止在插入電纜之後自外殼拉出電纜。
根據本發明之另一較佳實施例，鎖定構件提供於外殼基底與外殼蓋之間，該等鎖定構件固定起始及/或安裝位置。特定言之，鎖定構件經調適以將外殼基底及外殼蓋不可釋放地固定於安裝位置中。鎖定構件可例如由外殼基底或外殼蓋提供之至少一卡扣元件及外殼基底及外殼蓋之另一者提供之一卡扣接納元件提供，該等卡扣元件由於外殼蓋沿外殼基底滑動移動而在安裝位置中見效。
根據另一較佳實施例，外殼經防呆以防止在未將一電纜插入至外殼中之情況下使外殼蓋自起始位置轉變至安裝位置中。為此，外殼具有阻擋構件，其阻止在將一電纜插入至外殼之前將外殼蓋自起始位置推入至安裝位置中。藉由阻擋構件與插入至外殼中之電纜之相互作用來解除阻擋。阻擋構件較佳地為分別與外殼基底及外殼蓋之配合表面貼合之構件。例如，藉由界定表面之一部件與接納於外殼內之電纜之間之相互作用來脫離配合表面。在此相互作用之後，釋放阻擋構件且因此可將外殼蓋向下推入至安裝位置中。
此外，本發明提供一種太陽能設備，其具有一第一太陽能電纜及一第二太陽能電纜。兩個太陽能電纜各接納於本發明之一IDC裝置內，該等IDC裝置彼此電性及機械連接。連接可為一不可釋放機械及電性連接。換言之，兩個IDC元件可包括於一絕緣材料之一整體外殼內，各界定一外殼基底及一外殼蓋，其中外殼基底通常由一整體部件提供且外殼蓋可提供於 一整體部件中或彼此獨立以使太陽能電纜與分配IDC裝置個別電性連接。根據本發明之此平行態樣所提供之太陽能設備可未必包括如技術方案1之IDC裝置。IDC裝置可具有本發明之一刀片元件及一擴張構件，但未必包括一額外分離偏壓元件。因此，本發明提供將一太陽能設備之兩個電纜電性連接之一有效且容易方式。太陽能電纜通常為具有界定導體之複數條股線之8、10、12或14 AWG電纜。太陽能電纜通常具有至少35條股線且因此知道不可由一IDC裝置連接。此問題已由本發明解決，本發明界定將該等多條股線壓入至接觸槽內且同時促進將多條股線推入至接觸槽中之構件，為此，本發明之擴張構件及/或本發明之偏壓元件可提供給各IDC裝置。太陽能電纜通常具有2.5mm2至10mm2之線大小。其等通常具有一XLPE或XLPO絕緣材料且通常為雙重隔離電纜。在本發明出現之前，不知道IDC裝置能夠將此等電纜與多條股線電性連接且使其雙重隔離。本發明之太陽能設備適於可靠地連接傳導1000伏特至2000伏特之間之高電壓電流之電纜。電纜可具有35條與80條之間之股線以形成具有一有效直徑之導體，每股線介於0.25mm至0.4mm之間。有效導體直徑可在2mm至4.5mm之間之範圍內。護套之外徑可在5.5mm至7.5mm之間之範圍內。
本發明之IDC裝置較佳地提供一傾斜槽，該傾斜槽由一結束位置中之一槽構形提供，其中偏壓元件已朝向接觸槽移位，在該構形中，接觸槽之入口窄於將導體接納於結束位置中之接觸槽之一接觸區域。換言之，在槽之高度延伸中，入口在寬度方向上小於入口後之部分。一般而言，槽在高度方向上具有一延伸部以在槽之接觸區域及下端下方留下足夠空間以藉此防止電纜護套迫使刀片元件彼此遠離，此會負面影響導體與接觸刀片之間之電性接觸。特定言之，結合本發明之擴張構件，傾斜槽將經張開以擴大 窄入口且容許將股線插入至接觸槽中，同時擴張構件在導體通過入口之後變為無效以藉此迫使刀片元件朝向彼此以將導體有效壓入至接觸槽內且在電纜與IDC裝置之間提供一良好電性接觸。在一替代實施例中，導體接納於結束位置中之一矩形槽幾何結構內，而護套接納於一傾斜區段中，該傾斜區段在將電纜插入至接觸槽中之方向上跟隨具有矩形槽幾何結構之區段。
本發明之另一態樣提供一種方法，藉此電纜在其縱向方向上插入至一插入開口中。插入開口界定於刀刃之間，該等刀刃通常為傾斜的且因此通常界定一V形構形。在其中偏壓元件呈U形且包圍刀片元件之本發明之構成中，偏壓元件亦界定插入開口，即，覆蓋刀刃上方之區域。根據本發明，偏壓元件在平行於接觸槽之一方向上沿刀片元件滑動以藉此將電纜推進至接觸槽中。換言之，U形偏壓元件之基底將與待連接之電纜之護套配合以迫使電纜之導體進入至接觸槽中。
替代地或另外，接觸槽之入口將藉由電纜之護套與分配給各刀片之擴張構件之配合來擴張以促進將導體插入至接觸槽中且在導體已通過入口之後使刀片因由刀片元件本身提供之一彈性及/或塑性力或本發明之偏壓元件或例如自先前技術(如EP 0 893 845 B1)獲知之其他偏壓構件之一彈性力而更緊密地靠在一起。
根據本發明方法之平行態樣，其用於在一絕緣位移接觸裝置中將一電纜與一護套及一導體電性連接，該絕緣位移接觸裝置具有包括對置刀片之一刀片元件，該等刀片各具有一刀刃且在其等之間界定一接觸槽。在本發明之方法中，當電纜之最大尺寸轉移至接觸槽時，接觸槽之入口由與護套配合之一擴張構件擴張，該等擴張構件在導體已通過接觸槽之入口之後 變為無效以藉此容許彈性力使刀片元件將接觸槽界定成一較窄構形以將導體壓入至接觸槽內。此方法無需一偏壓元件。
因此，就本發明之方法而言，電纜，特定言之，具有界定導體之至少35條股線之一太陽能電纜，可由一IDC裝置電性連接。
在本發明之方法中，U形偏壓元件較佳地藉由卡扣構件來固定至結束位置中之刀片元件，其中電纜與IDC裝置電性連接。
根據另一較佳實施例，偏壓元件在一壓入區中使用一最大橫向偏壓力來包圍刀片元件，當偏壓元件在偏壓元件之滑動期間將電纜推入至接觸槽中時，該壓入區基本上與橫向於接觸槽之電纜之最大尺寸等高。換言之，當偏壓元件在與接觸槽直接對置之護套之外表面上接觸電纜時，壓入區將在橫向於接觸槽之延伸部之一方向上於對應於電纜之最大直徑之一位置處環繞電纜。
2:刀片元件
4:刀片組
4.1:刀片
4.2:刀片
6:刀片組
6.1:刀片
6.2:刀片
8:接觸槽
8.1:矩形槽區段
8.2:傾斜槽區段
10:接觸槽
12:側壁
14:基底
16:固定閂鎖
18:插頭
20:插口
22:轉角部分
24:刀刃
26:突出部
28:彈簧鎖插口
30:偏壓元件
32:支腳
34:基底
36:彈簧鎖元件
38:凸形轉角區段
40:凹形中間區段
42:固定閂鎖
46:固定凹槽
48:固定支腳
50:凸形突出部
51:插入開口
52:電纜
54:導體
56:護套
58:絕緣材料
60:接觸槽之入口
62:接觸槽之接觸區域
64:保持閂鎖
70:外殼
72:外殼基底
74:外殼蓋
76:插頭外殼區段
78:固定槽
80:接納腔室
82:滑動槽
84:圓柱形區段
86:開口
88:通道部件
90:密封元件
92:保持彈簧
94:通道
96:加勁環
98:膜
100:圓形分段
102:彈簧臂
104:環分段
106:卡扣突出部
108:卡扣插口
110:卡扣插口
112:擋壁
114:擋板
h:高度方向
l:長度方向
w:寬度方向
p:壓入區
α:彎曲角
現將參考圖式來描述本發明。在圖式中：圖1係根據本發明之一實施例之一刀片元件之一透視圖；圖2係根據本發明之實施例之一偏壓元件之一透視圖；圖3a至圖3d係包括圖1及圖2中所描繪之組件之IDC裝置之前視圖及連接一AWG 14太陽能電纜之不同階段；圖4a至圖4d係根據圖3a至圖3d之IDC裝置在連接一AWG 10太陽能電纜之各自階段中之前視圖；圖5係具有一絕緣外殼之圖1至圖4中所描繪之IDC裝置之一透視截面圖；圖6係外殼之起始位置中之沿圖5中之線VI-VI之一橫截面圖； 圖7係外殼之安裝位置中之根據圖6之截面圖；圖8係實施例之外殼之外殼蓋中之一透視圖；圖9a係用於接納於外殼蓋內之密封元件之一第一實施例之一透視圖；圖9b係用於接納於外殼蓋內之密封元件之一第二實施例之一透視圖；圖10係用於接納於外殼蓋內且經展示成與一電纜之護套配合之保持彈簧之實施例之一透視圖；圖11係一IDC裝置之一第二實施例之一透視側視圖；及圖12a及圖12b係一IDC裝置之一替代實施例之前視圖。
圖1係刀片元件之一實施例之一透視圖，該刀片元件藉由切割及彎曲來由一單一板金件製成，該板金係銅或一銅合金。使用元件符號2識別之刀片元件包括兩組刀片4、6。各組4、6包括兩個刀片4.1、4.2；6.1、6.2，其等配置成彼此對置且在其等之間形成一接觸槽8、10。此等刀片4、6相對於側壁彎曲90°角，該等側壁相對於刀片元件2之一基底14彎曲90°，一固定閂鎖16及一整合式圓柱形插頭18在一端上自基底14突出，插頭18係一VP4互連插頭。刀片4、6僅藉由側壁12來連接至基底14。各側壁12之上自由端具有在將刀片4、6與側壁12連接之轉角部分22之間內凹之一插口20。在此轉角部分22處，各刀片4、6傾斜延伸以在對置刀片4.1、4.2；6.1、6.2之間界定一V形構形。此傾斜構形各界定一刀刃24。兩個對置刀刃24分別終止於接觸槽8、10中。突出部26自側壁12向內突出，突出部26藉由深拉板金材料來形成且突出部26包含用於透過突出部26與待插 入之電纜之配合來擴張對置刀片元件4.1、4.2；6.1、6.2之擴張構件。下文將描述此功能性。此外，在突出部26下方，刀片12之外側具有一彈簧鎖插口28。除突出部26及彈簧鎖插口28之外，側壁12之外表面係平坦的。
圖2闡明一偏壓元件30之一實施例，偏壓元件30具有一大體上呈U形之構形，其具有自一基底34突出且與基底34連接之對置支腳32。各支腳32具有一U形切口，其基本上在高度方向h上延伸以界定使其自由端自支腳32之對置內表面略微突出之彈簧鎖元件36。支腳32在長度方向l上具有大於基底34之一尺寸。在U形偏壓元件30之一橫截面圖中，基底34具有一波浪形橫截面，其具有凸形轉角區段38及基底34之中間之一凹形中間區段40。凸形轉角區段38經構形以在支腳32向外彎曲時儲存支腳32之一彈性變形。
在本實施例中，支腳32之自由端藉由一貼合封閉來連接於一固定閂鎖42之間，固定閂鎖42突出至一固定凹槽46中，固定凹槽46形成於大體上垂直於支腳32延伸之一固定支腳48之自由端附近。用於連接兩個支腳32之自由端之前述連接構件是可有可無的。其加強偏壓元件30之壓縮力。然而，可實施該等構件且將支腳32彈性地連接至基底34。
自圖3及圖4之側視圖顯而易見，在彈簧鎖元件36之自由端之略微上方，支腳32具有一凸形突出部50。兩個凸形突出部50在高度方向h上等高且自支腳32之大體平坦表面略微突出。凸形轉角區段38自此凸形突出部50延伸。因此，彈簧鎖元件之略微上方之各支腳32之外表面在凸形突出部50處呈凹形且在凸形轉角區段38處呈凸形。凸形突出部50將界定一壓入區p，其中將一最大橫向偏壓力施加於刀片元件，如下文將描述。
圖3a繪示安裝至刀片元件2上之一偏壓元件30之一插入位置。在此插入位置中，基底34在刀刃24上方具有一足夠距離以容許將一電纜52插入於偏壓元件30之基底34與刀片元件2之間。在此插入位置中，彈簧鎖元件36之自由端朝向刀片元件2突出。在圖3a中，刀刃24上方及偏壓元件30之基底34下方之空間界定經調適以接納電纜52之一插入開口51。在圖3a至圖3d所描繪之任何位置中，偏壓元件30之基底34跨刀片元件2延伸。因此，基底34垂直於移位方向延伸，其中偏壓元件30根據圖3a至圖3d之序列在高度方向h上(即，沿接觸槽8、10之延伸部)移位。此滑動移動由與支腳32之對置內表面配合之各側壁12之平坦外表面引導。電纜52係一AWG 14太陽能電纜，其具有：一導體54，其由具有一0.25mm直徑之47條個別股線形成；及一護套56，其具有5.65mm至6.18mm之間之一外徑。護套56環繞一絕緣材料58。因此，電纜52係一雙重隔離電纜。
在插入電纜52之後，向下推動偏壓元件30朝向刀片元件2。在此移動過程中，基底34，具體言之，基底34之凹形中間區段40，與電纜52之外圓周接觸且迫使電纜52朝向刀刃24。圖3b將識別護套56與刀刃24之初次接觸。隨著偏壓元件30朝向刀片元件2進一步推進，刀刃24將切割護套56及絕緣材料58以暴露導體54。此切割效能基本上終止於刀刃24朝向接觸槽8或10之過渡處。圖3c中描繪一各自情況。隨著電纜52進一步推進至刀片元件2中，導體54通過接觸槽8之一入口60，該入口界定接觸槽8之最窄部分。在此位置處，導體54之個別股線經變形以適應接觸槽8之構形以最終將導體54之股線配置於界定於刀片4.1之間之一接觸區域62內，接觸區域62位於接觸槽8之延伸方向上之一中間區段中。圖3d中描繪此情況。
如自圖3a至圖3d之序列可見，在轉至接觸槽8之延伸方向之一方向 上，壓入區p總是與電纜52之最大延伸部等高。因此，刀刃24之切割效能及接觸槽8內股線之壓入由總是與電纜52等高之偏壓元件之彈性力協助。在圖3d所描繪之結束位置中，各支腳32之彈簧鎖元件36接納於刀片元件2之彈簧鎖插口28內以提供一積極配合來固定結束位置。
圖4a至圖4d展示具有7.23mm至6.68mm之間之一外徑且因此具有大於圖3a至圖3d之電纜AWG 14之一外徑之一AWG 10電纜之相同序列。上文亦適用於3.1mm直徑之導體。為促進將所有股線定位於接觸槽內，護套56之直徑將與突出部26之輪廓配合(如圖4c中所描繪)且之後完全切割護套56及絕緣材料58以暴露導體54。在此位置處且在將導體54進一步推進至接觸槽8中之過程中，容許刀片4.1、4.2之上部分在提供於壓入區p上方且由凸形轉角部分38提供之一區域內向外撓曲。此等轉角部分給予刀片4.1、4.2；6.1、6.2及連接該等刀片之側壁12之一較高移動度空間。因此，由凸形突出部50施加於刀片元件2上之最大橫向偏壓力不會因刀片元件2無法在其上端處向外撓曲而減小。為此，凸形轉角區段38之對置表面自含有支腳32之內直面之一參考平面向外突出，而凸形突出部50自對置側上之參考表面突出且朝向彼此。
圖11係一IDC裝置之一透視側視圖，IDC裝置包括對應於第一實施例之各自元件之偏壓元件30及具有一略微不同構造之一刀片元件2。在此不同構造中，固定閂鎖16基本上配置於兩組刀片4、6之間之半長處，而刀片元件2之基底14之一端具有一三角形形狀且經向上彎曲以界定一保持閂鎖64，保持閂鎖64基本上平行於接觸槽8之延伸方向延伸且經調適以在一電纜52朝向接觸槽8推進且最終使其導體54配置於接觸槽8內時與護套56配合。因此，在結束位置中，保持閂鎖64穿透護套56以將電纜52軸向地 固定於IDC裝置內。
接著，將呈現一外殼之一描述，該外殼由元件符號70識別且包括一外殼基底72及一外殼蓋74，其等可相對於彼此自圖5及圖6中所描繪之一起始位置滑動至圖7中所描繪之一安裝位置。在圖6之起始位置中，偏壓元件30位於插入位置中。在根據圖7之安裝位置中，偏壓元件30提供於藉由參考圖3d及圖4d所描述之結束位置中。
外殼基底72界定一圓柱形插頭外殼區段76，其環繞插頭18且經調適以引導一配合外殼30之另一外殼基底之一配合插頭區段與其刀片元件2，具體言之，與其配合插頭18，電性且機械地連接至外殼70。外殼基底72具有一底部，其具有一固定槽78，固定槽78接納固定閂鎖16以將刀片元件2軸向地固定於外殼基底72內。在基底14下方，外殼基底72界定一U形接納腔室80，其經調適以接納在一向下方向上自例如結束位置中之刀片元件突出之支腳32之部分。與插頭外殼區段76對置之外殼基底74之前表面具有一滑動槽82，其經調適以引導外殼蓋74之一圓柱形區段84以界定用於將一電纜插入至外殼蓋74中之一開口86。在安裝位置中，圓柱形區段84之外圓周鄰接滑動槽82之一半圓形終端。在圓柱形區段84與刀片元件2之間，外殼蓋74與一通道部件88連接，通道部件88接納一密封元件90及一保持彈簧92且周向上圍封一通道94，通道94經調適以將電纜52引導至外殼70中以藉此通過刀片元件2。
圖9a中所展示之密封元件90係一盤狀元件，其具有由一預切割膜98封閉之一加勁環96，預切割膜98在插入電纜52之前提供一封閉密封表面且可沿預切割膜98之切割線被穿透以分離膜98之圓形分段100。根據圖9b之替代實施例具有一膜98，其無需被切割，而是僅具有一小開口，該開口 將被拓寬且密封地緊貼電纜之外圓周以在將電纜52插入至外殼70中密封電纜52。
圖10中所描繪之保持彈簧92具有藉由切割來形成之複數個彈簧臂102，其等可由於彎曲作用或由於一電纜通過彈簧臂102而自環分段104突出。藉由此衝壓操作，界定保持彈簧92之板金材料經曲折以提供自環分段104徑向向內突出之U形彈簧臂102。在初始狀態中，即，在插入電纜之前，彈簧臂102可與環分段104一起位於一平面中或可自含有環分段104之平面向外彎曲以在插入電纜之縱向及插入方向上延伸且相對於環分段104彎曲至少例如10°。此彎曲由插入至保持彈簧92中之電纜之直徑影響或進一步增強。在圖10中，假定電纜之直徑相當大且彈簧臂102已彎曲約45°之一彎曲角α。如可自圖10導出，彈簧臂102之自由端切割至護套56之外周邊中以防止電纜52自保持彈簧92拉出。據此，保持彈簧92提供插入至外殼70中之電纜之一完全軸向固定。
外殼基底72之底部經構形以將通道部件88之輪廓接納於安裝位置中。外殼基底72之底部一般填充有在外殼蓋74自起始位置移位至安裝位置中時擠壓至空隙中之凝膠密封材料。如可自圖6及圖7導出，外殼基底72具有將與由外殼蓋74提供之卡扣插口108、110配合之卡扣突出部106。下卡扣插口110在起始位置中與卡扣突出部106配合且因此固定起始位置。歸因於界定卡扣突出部106及卡扣插口108之上壁之傾斜構形，推擠外殼蓋74將釋放此卡扣位置。因為界定卡扣突出部106及110之下端之表面係矩形的，所以無法釋放圖7中所描繪之安裝位置。
在與開口86對置之一轉角部分中，外殼基底72具有由一對應撓性擋板114突出之一剛性擋壁112，擋板114係外殼蓋74之一整體部分且透過一 薄膜鉸鏈來與外殼蓋74連接。據此，擋板114具有一遠端自由端且被容許以向外撓曲。在初始位置中，擋板114配置於擋壁112上方。因此，擋壁112提供於各遠端轉角中且對應擋板114界定用於阻止外殼蓋74在將一電纜插入至外殼70之前自圖6之起始位置推動至圖7之安裝位置中的阻擋構件。
當透過開口86引入電纜時，電纜通過密封元件90且穿過預切割膜98。藉由進一步推進電纜52，其通過保持彈簧92以使彈簧臂102在電纜52之移動方向上撓曲。電纜通過刀片元件2且最終接觸配置於遠端轉角部分處之擋板114以使擋板114脫離擋壁112。因此，適當插入電纜52將容許向下推動外殼蓋74朝向外殼基底72。
當外殼基底72接納外殼蓋74時，接納於外殼70內之凝膠密封材料被擠壓且藉此被分佈於外殼70內之剩餘空間內以填充其內所有空隙。接納於外殼70內之凝膠密封材料之量經選擇使得凝膠密封材料基本上填充安裝位置中之外殼70內之整個空間。凝膠密封材料通常將被擠壓至通道94中且直達密封元件90。
顯而易見，當外殼蓋74接納偏壓元件30(其可藉由一黏合劑及/或貼合構件來附接至外殼蓋74)且外殼基底72接納刀片元件2時，外殼蓋74朝向外殼基底72滑動將導致護套56及絕緣材料58之切割及使安裝位置中之兩個接觸槽8、10內之導體54變形之強度之配置。
圖12a及圖12b闡明界定不同於先前實施例之幾何結構之一接觸槽8之一刀片元件2之一替代實施例。接觸槽8包括一矩形槽區段8.1，其在電纜52之插入方向上跟隨接觸槽8之入口60。此矩形槽區段8.1具有至少對應於導體54之直徑的一長度。在此矩形槽區段8.1之後，接觸槽8界定一傾斜槽 區段8.2，其朝向接觸槽8之下端拓寬。鑑於由偏壓元件30施加之一相當過量偏壓力，接觸槽8之具體幾何結構將特別應對形成導體54之銅股線在插入期間塑性變形之行為。圖12b中描繪此狀態及位置，即，結束位置。
26‧‧‧突出部
32‧‧‧支腳
36‧‧‧彈簧鎖元件
38‧‧‧凸形轉角區段
40‧‧‧凹形中間區段
42‧‧‧固定閂鎖
46‧‧‧固定凹槽
48‧‧‧固定支腳
50‧‧‧凸形突出部
51‧‧‧插入開口
52‧‧‧電纜
62‧‧‧接觸槽之接觸區域

Claims (18)

  1. 一種絕緣位移接觸裝置，其包括：一刀片總成，其具有多個彼此對置之刀片，各個刀片具有一刀刃，該等刀片之該等刀刃終止於設置於該等刀片之間之一接觸槽中；及一偏壓元件，該刀片總成係設置於其中，該偏壓元件可相對於該刀片總成沿一平行於該接觸槽的移動方向移動，該偏置元件具有從一偏置基座延伸的一對相對的支腳，每個該相對的支腳都具有一凸形突出部，該凸形突出部在一壓入區與該等刀片之其中之一接觸，在該壓入區中，一最大橫向偏壓力藉由該偏壓元件施加於該刀片總成。
  2. 如請求項1之絕緣位移接觸裝置，其中該偏壓元件係呈U形。
  3. 如請求項1之絕緣位移接觸裝置，其中該偏壓元件具有連接至該等支角且儲存該等支腳之一彈性變形之一對凸形轉角區段。
  4. 如請求項1之絕緣位移接觸裝置，其中該偏壓元件可相對於該刀片總成在一插入位置及一結束位置之間的移動方向上移動，一電纜在該結束位置與該刀片總成電連接。
  5. 如請求項4之絕緣位移接觸裝置，其中一插入開口係在該插入位置中被界定於該等刀刃與該偏壓元件之間，該電纜可插入於該插入開口中。
  6. 如請求項5之絕緣位移接觸裝置，其中該刀片總成具有與該電纜之一護套之一外周圍接觸之突出部，該護套與該突出部的接觸使該等刀片彼此偏離且增加了該接觸槽之一寬度。
  7. 如請求項4之絕緣位移接觸裝置，其中該偏壓元件具有一彈性懸臂，該彈性懸臂在該結束位置與該刀片總成之鎖插口接合並且將該偏置元件固定至該刀片總成。
  8. 如請求項4之絕緣位移接觸裝置，其中該刀片總成具有一對側壁，且該多個刀片包括連接到該等側壁的一對刀片組。
  9. 如請求項8之絕緣位移接觸裝置，其中該等側壁之各者具有一在該結束位置接收該偏壓元件的插口。
  10. 如請求項4之絕緣位移接觸裝置，其中該接觸槽之一入口窄於將該電纜之一導體接納於該結束位置中之該接觸槽之一接觸區域。
  11. 如請求項1之絕緣位移接觸裝置，其中該刀片總成具有一圓柱形插頭。
  12. 一種將一電纜與一絕緣位移接觸裝置電性連接之方法，其包括：提供一種絕緣位移接觸裝置，該絕緣位移接觸裝置具有一刀片總成，其中該刀片總成包括彼此對置的多個刀片，且每個刀片具有刀刃，該 等刀片之刀刃終止於設置在該等刀片之間的一接觸槽，及一偏置元件，而該刀片總成被設置於其中；將該電纜插入界定於該刀刃與該偏置元件之間的插入開口中；及沿平行於該接觸槽之一移動方向相對於刀片總成移動該偏壓元件，以將該電纜推入該接觸槽中，該偏壓元件可相對於刀片總成在該移動方向上於一插入位置及一結束位置之間移動，該電纜在該結束位置與該刀片總成電連接，且該偏壓元件在該結束位置被固定至該刀片總成，該偏壓元件具有一壓入區，在該壓入區中，該偏壓元件以最大的橫向偏壓力接觸該刀片。
  13. 如請求項12之方法，其中在該插入位置和該結束位置之間的整個移動過程中，該壓入區係在一垂直於接觸槽的方向上與該電纜之一最大尺寸等高。
  14. 一種絕緣位移接觸裝置，其包括：一刀片總成，其具有彼此對置的多個刀片，每個刀片具有一刀刃，該等刀片之刀刃終止於設置在該等刀片之間之一接觸槽中；及一偏壓元件，該刀片總成設置於其中，該偏壓元件相對於該刀片總成沿平行於該接觸槽之一移動方向於一插入位置與一結束位置之間移動，一電纜在該結束位置與該刀片總成電連接，一插入開口在該插入位置中被界定於該等刀刃與該偏壓元件之間，且該電纜可插入至該插入開口中，該刀片總成具有與該電纜之一護套之一外周圍接觸之多個突出部，該護套與該突出部的接觸使該等刀片彼此偏離且增加了該接觸槽之一寬度。
  15. 一種絕緣位移接觸裝置，其包括：一刀片總成，其具有彼此對置的多個刀片，每個刀片具有一刀刃，該等刀片之刀刃終止於設置在該等刀片之間之一接觸槽中；一偏壓元件，該刀片總成設置於其中，該偏壓元件可相對於該刀片總成沿平行於該接觸槽之一移動方向移動；及一外殼，其由一絕緣材料製成且包括一外殼基底及一外殼蓋，該外殼蓋可相對於該外殼基底在一起始位置與一安裝位置間滑動，該刀片總成設置於外殼基底中且該偏壓元件設置於該外殼蓋中，一電纜在該起始位置被插入於該外殼中，且該電纜在該安裝位置與該刀片總成電連接，該外殼基底具有一檔壁且該外殼蓋具有一檔板，該檔板接觸該檔壁以防止該外殼蓋自該起始位置移動至該安裝位置，除非該電纜被插入至該外殼中且使該檔板偏移。
  16. 如請求項15之絕緣位移接觸裝置，其中一凝膠密封材料於該起始位置被設置在該外殼中且在該安裝位置密封該外殼。
  17. 如請求項15之絕緣位移接觸裝置，其中該外殼蓋具有一保持彈簧，該保持彈簧接觸該電纜之一護套並將該電纜保持在該外殼中。
  18. 一種絕緣位移接觸裝置，其包括：一刀片總成，其具有彼此對置的多個刀片，每個刀片具有一刀刃，該等刀片之刀刃終止於設置在該等刀片之間之一接觸槽中； 一偏壓元件，該刀片總成設置於其中，該偏壓元件可相對於該刀片總成沿平行於該接觸槽之一移動方向移動；及一外殼，其由一絕緣材料製成且包括一外殼基底及一外殼蓋，該外殼蓋可相對於該外殼基底在一起始位置與一安裝位置間滑動，該刀片總成設置於外殼基底中且該偏壓元件設置於該外殼蓋中，一電纜在該起始位置被插入於該外殼中，且該電纜在該安裝位置與該刀片總成電連接，該外殼蓋具有一保持彈簧，該保持彈簧接觸該電纜之一護套並將該電纜保持在該外殼中。
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