专利名称：高电流插入连接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及高电流插入(Plug-in)连接器，特别地，涉及用于风力涡轮发电机系统的单极高电流插入连接器。
背景技术：
在具有水平转子轴的风力涡轮发电机系统中，发电机传统地布置为直接与在塔顶上的舱内的转子相邻。连接发电机到塔底部的电网的电缆铺设在塔的内壁上。为了总体上简化风力涡轮发电机系统的组装，塔由单个预装部分组装。这些部分的每一个特别地已经包含在相应的电缆部分中。在塔的组装过程中，各个部分的电缆部分互连。以这种方法，在提供电缆中涉及到的困难随后可以得以避免。美国文献US2006/0199411公开一种用于风力涡轮发电机系统的改善的电缆系统，其中每个塔部分的电缆部分通过插入连接器设置在两端上，通过该插入连接器各个电缆部分在塔的组装过程中得以互连。这简化电缆的组装以及维护。用于连接电缆部分的插入连接器必须适于增强的电和机械要求。用于现代风力涡轮发电机系统的典型电力值是在IkA下为IkV的范围，电缆横截面对于铝电缆是在400平方毫米的范围，对于铜电缆是在300平方毫米的范围。在所述美国文献中公开的插入连接器包括大致圆柱的插入触头和相应形成的耦接器，该耦接器每个经由一体模制的卷曲套筒轴向连接到电缆。为了采用作用在插入连接上的张力，径向销设置在耦接器触头套筒的内部，并且相应的环形底切部设置在插入触头上，并且它们以卡合耦接的形式彼此接合。为了防止插入连接器的不期望的释放，卡合耦接额外地设置有棘爪机构。在上面描述的风力涡轮发电机系统中，电缆传统地实施为多个电缆网(loom)，所述多个电缆直接一个位于另一个旁边并固定到塔内部。但是，在这种情况中，传统的插入连接器不能使用，因为没有足够的可用空间来用于一个位于另一个旁边的高体积的插头和耦接器。但是，也不可能减小径向尺寸，因为必须提供用于高电流的足够的接触表面和电缆横截面。传统的插入连接器的进一步的缺点是由于关于三相的分别混淆插头和耦接器所致的不正确的电缆连接的危险。德国专利DE 4420984A1公开一种多极的可编码的插入连接器，其中插头部分和插座部分包括剖面凹槽，该凹槽分别与各个极相关并且当插入连接器插接在一起时彼此滑动接触。编码元件可以插入到剖面轮廓中，并且每个通过从剖面凹槽突起的板条(web)与相邻的剖面凹槽接合。在编码元件的横截面内，板条每个占据剖面凹槽的宽度的仅一半。编码元件可以在转动偏移180°的两个位置插入到剖面凹槽中，以使得在插入时，其板条要么滑动通过彼此，要么撞击或者阻卡彼此。通过正确插入编码元件，2η中不同的编码可以实施用于η极插入连接器。但是，实际上，这种类型的插入连接器的用户不可能预先知晓是否会有特定的插头配合在特定的插座中。这使得只有反复试验来将它们插接在一起，这使得甚至更加困难， 因为用户不可能辨识插头和插座不能容易地插接在一起的事实是否是由于不同的编码还是其它机械困难所致。而且，使用多极插入连接器来连接风力涡轮发电机系统的电缆由于电缆横截面和要求的接触力而是不可行的。
发明内容
因此，本发明的目的是提供用于风力涡轮发电机系统的改善的高电流插入连接
O这通过独立权利要求的特征实现。优选的实施例是从属权利要求的主题。本发明的特定方法是配置插入连接器的插入触头和耦接器触头以使得插头或者耦接器的横截面的纵向范围超过横向范围。这允许关于一个布置在另一个旁边的多个插入连接器的空间节省的配置的几何要求以及关于必需的电缆横截面和接触表面的电要求同时得以满足。根据本发明，提供一种用于风力涡轮发电机系统的单极高电流插入连接器。高电流插入连接器包括在插头壳体中的插入触头和在耦接器壳体中的耦接器触头，其特征在于，所述插入触头和所述耦接器触头具有纵向范围超过横向范围的横截面。特别地，插入触头和耦接器触头可以具有椭圆形横截面、大致矩形、非正方形的横截面或者带圆形或者倾斜拐角的大致矩形、非正方形的横截面。优选地，耦接器触头为大致空心圆柱形式，插入触头为大致圆柱形式，从而可以在平行于插入触头的圆柱轴并平行于耦接器触头的圆柱轴的插入方向将插入触头引入到耦接器触头中。有利地，高电流插入连接器包括至少一个环形的弹簧元件，其与插入方向相横向地安置在耦接器触头中并且能够围绕耦接器触头中的插入触头，从而保持被夹持。优选地， 弹簧元件是绕制为花托形状的平的卷曲弹簧。通过弹簧元件施加的接触力提供插入触头和耦接器触头之间的可靠的电接触以及低的过渡阻力。优选地，用于固定弹簧元件的突起设置在耦接器触头的内部以防止当插入连接器被插接在一起或者分离时弹簧元件在耦接器触头中位移。有利地，插入触头和耦接器触头形成为冲压和弯曲部分，从而允许插入连接器的成本有效的高体积顺次制造得以实现。有利地，当插头连接到耦接器时，耦接器触头通过附着到耦接器壳体的锁闩钩子锁定在耦接器壳体中，锁闩钩子通过插入触头或者插头壳体锁定。以相同的方式，当插头连接到耦接器时，插入触头能够通过附着到插头壳体的锁闩钩子锁定在插头壳体中，锁闩钩子可以通过耦接器触头或者耦接器壳体锁定。这确保耦接器和插入触头固定地布置在各自的壳体中。有利地，高电流插入连接器包括外部可见的编码以防止意外地弄反不同电缆的极性。根据优选实施例插头壳体设置有用于接收多个不同的插头编码元件的一个的剖面凹槽，耦接器壳体设置有与插头壳体中的剖面凹槽相对地定位的用于接收多个不同的耦接器编码元件的一个的剖面凹槽，不同的插头编码元件的每个与不同的耦接器编码元件的恰好一个协作，从而使得能够机械编码插入连接。这使得可以消除意外地弄反相邻安置的电缆的极性。优选地，插头编码元件包括平行于插入方向延伸并接合在相关耦接器编码元件中的相应凹槽中的板条，对于不同的插头和耦接器编码元件，在每一情形下，所述板条和凹槽安置在不同的位置。或者，耦接器编码元件还可包括平行于插入方向延伸并接合相关插头编码元件中的相应凹槽的板条，板条和凹槽对于不同的插头和耦接器编码元件在每一情况下安置在不同的位置中。在两种情形下，可靠的机械编码都可以以简单的方式获得。根据特别优选的实施例，不同的插头编码元件和不同的耦接器编码元件包括对应机械编码的颜色编码。此外，插头壳体或者耦接器壳体可包括安置在剖面凹槽的区域中的观察窗，通过该观察窗插头或者耦接器编码元件的颜色编码可以被辨别。这意味着，装配工可以容易地辨别机械编码，相应地使得更易于正确连接多个不同的电缆。在进一步的优选实施例中，在耦接器编码元件已经接收在剖面凹槽中之后，耦接器触头通过附连到耦接器壳体的锁闩钩子锁定在耦接器壳体中并且锁闩钩子通过耦接器编码元件锁定。相反地，在插头编码元件已经接收在剖面凹槽中之后，插入触头还可以通过附连到插头壳体的锁闩钩子锁定在插头壳体中，锁闩钩子可通过插头编码元件锁定。这确保触头固定布置在壳体中并且编码元件同样锁定触头。
下面参照附图描述本发明，其中图1是根据本发明的插入连接器的透视图；图2是根据本发明的插入连接器的透视剖面图；图3是根据本发明的插入连接器的插头的分解视图；图4是根据本发明的插入连接器的耦接器的分解视图；图5A是根据本发明的插入连接器的插入触头的分解视图；图5B是根据本发明的插入连接器的耦接器触头的分解视图；图6A是根据本发明的插入连接器的插入触头的侧视图；图6B是根据本发明的插入连接器的插入触头的平面图；图6C是根据本发明的插入连接器的插入触头的前视图；图7A是根据本发明的插入连接器的耦接器触头的侧视图；图7B是根据本发明的插入连接器的耦接器触头的平面图；图7C是根据本发明的插入连接器的耦接器触头的前视图；图8A是不同插头编码元件的透视图；图8B是不同耦接编码元件的透视图。
具体实施例方式图1是根据本发明的插入连接器的透视图，该插入连接器同样在图2的横截面中示出。插入连接器包括插头100和耦接器200。在图1中，电缆密封件160、260也可以在电缆输入处看到，并且它们包围电缆(未示出)并防止水或者其它流体浸入插头或者耦接器。 而且，进一步的密封系统261被提供用于插头面并密封触头和耦接器之间的连接部。
编码元件150、250同样被示出并机械地防止错误的插头意外地插入到错误的插座中。而且，观察窗1 可以被看到，这额外地提供相关插头和插座的颜色编码。插入连接器设置有锁定机构，其在当插头和耦接器完全插接在一起时产生听得到的滴答声。锁定机构通过在耦接器壳体220上的锁定矛2 和在插头壳体120中的相关的锁闩开口 1 形成。为了释放插入连接，锁定矛226向下挤压通过锁闩开口 126。这防止插入连接不期望地释放。插入触头110在插头壳体120中锁定到其上的锁闩钩子125设置在插头壳体120 中。类似地，耦接器触头210同样经由锁闩钩子225锁定到耦接器壳体220。如可以在图2 中特别看出的，锁闩钩子125通过耦接器触头210锁定，以使得插头壳体中的插入触头的固定布置得以提供。耦接器壳体的锁闩钩子225相应地由编码元件250锁定，如在下面进一步描述的。在耦接器触头中，环形的弹簧元件215设置为与插入方向相横向并且当插入触头插入并形成实际的电连接时支撑在插入触头和耦接器触头之间。弹簧元件优选地通过卷成花托形状的平面线圈弹簧形成。突起212同样设置在耦接器触头中以为了保持弹簧元件在适当的位置。插入触头和耦接器触头二者都设置有卷曲连接件(114，214)。为了建立与电缆的电连接，裸电缆引入到套筒形状的卷曲连接件中并挤压到其中。为了提供设置与铝电缆的可靠的电接触，还提供有孔的挤压屏蔽件(117，217)，并且在挤压处理过程中破坏铝电缆的表面上的氧化物层，从而保证更低的过渡阻力。插头和耦接器壳体和编码元件是由非传导的材料，优选地塑料材料，制成。注射模制可以用于高体积的生产。优选地，插入和耦接器触头包括镀锡铜，弹簧元件包括镀银的铍铜，有孔的挤压屏蔽件包括镀锡的黄铜。插入和耦接器触头以及有孔的挤压屏蔽件可以有利地制造为冲压和弯曲部分。图3是根据本发明的插入连接器的插头的分解视图，包括插入触头110、插头壳体 120和插头编码元件150。插入触头至少在插入区域包括椭圆形横截面。插入区域在连接侧面上通过止停部 113界定，止停部113在完全插入时与耦接器接触。插入触头进一步包括连接套筒114，其横截面配合到待附连的电缆的横截面。典型地，连接套筒具有圆形横截面，对于600平方毫米的电缆横截面具有2. 77毫米的内径。插入触头从电缆侧引入到插头壳体中并锁定到其上。插头壳体包括剖面凹槽122，凹槽122设置来接收插头编码元件150。插头编码元件具有横向安置的锁闩凸片151，编码元件通过该凸片从插头侧面锁定在插头壳体中。插头编码元件进一步包括在插入方向延伸并提供来接收相应耦接器编码元件的板条的凹槽155。凹槽的位置在不同的插头编码元件中不同，以使得允许插头的机械编码。为了允许除了机械编码的插头的颜色编码，不同的插头编码元件可额外地设置为不同颜色。用于插头壳体的编码元件的颜色可以通过插头壳体中的观察窗124由用户辨别。图4示出根据本发明的插入连接器的耦接器的分解视图，包括耦接器触头210、耦接器壳体220和耦接器编码元件250。耦接器触头210至少在插入区域包括椭圆形横截面，该横截面适合插入触头110 的横截面和弹簧元件215的尺度。耦接器触头，类似于插入触头，包括连接套筒214，其横截面适合待附连的电缆的横截面。耦接器触头从电缆侧面被引入耦接器壳体中并经由锁闩钩子225和锁闩开口 211 锁定到其上。耦接器壳体同样地包括剖面凹槽222，该凹槽设置来接收耦接器编码元件250。耦接器编码元件具有横向安置的锁闩凸片251，编码元件通过该凸片从插头侧面锁定在耦接器壳体中。耦接器编码元件包括在插入方向延伸并接收在相应的插头编码元件的凹槽中的板条255。板条的位置在不同的耦接器编码元件中不同，以使得允许耦接器的机械编码。为了允许除了机械编码之外的耦接器的颜色编码，不同的耦接器编码元件可以提供于不同的颜色，类似于不同的插头编码元件。除了耦接器的机械/颜色编码，编码元件250额外地锁定耦接器触头210的锁扣在耦接器壳体220中。为了锁闩耦接器触头在耦接器壳体中，锁闩钩子225必须在插入耦接器触头时向上偏斜直到所述钩子锁闩到锁闩开口 211中。相反，锁闩钩子必须升高以从耦接器壳体移除耦接器触头，以为了释放耦接器触头。但是，锁闩钩子通过插入到剖面凹槽中的编码元件而失去该运动自由度，以使得耦接器触头锁定在耦接器壳体中。图5A示出根据本发明的插入连接器的插入触头的分解视图，其具有插入的有孔的挤压屏蔽件117。图5B示出根据本发明的插入连接器的耦接器触头的分解视图，其具有插入的有孔的挤压屏蔽件217和弹簧元件215。图6A-6C是根据本发明的插入连接器的插入触头的侧视图、平面视图和前视图。 在插入区域中的插入触头的椭圆形横截面是清楚可辨识的。椭圆形外部横截面的长轴和短轴的典型值分别为35毫米和15毫米。插入区域从插入触头的顶点到止停部113的长度为大约58毫米。插入触头的总长度可以是115毫米。图7A-7C是根据本发明的插入连接器的耦接器触头的侧视图、平面视图和前视图。在这种情况中，同样地，在插入区域中的耦接器触头的椭圆形横截面是清楚可辨识的。 椭圆形外部横截面的长轴和短轴的典型值分别为50毫米和30毫米，根据本发明的插入连接器的耦接器的高度和宽度从而大致固定。耦接器触头的总长度可以是100毫米。耦接器触头的宽度从而大致对应电缆直径，而耦接器触头的高度明显超过电缆直径以为了使得必要的接触表面和必要的电缆横截面可用。耦接器的窄的构型意味着，多个这种类型的插入连接器可以直接一个组装在另一个旁边，而产生的配置的总宽度不必超过电缆网的宽度。自然地，本发明不局限于插入触头、耦接器触头和其它部件的纯粹是示例性的所表明的尺寸，而是可以根据需要实施为任何成比例的尺寸以及改变的比率。所有的一切是插入连接的宽度应当不超过电缆直径，以为了允许一个在另一个旁边的多个插入连接器的空间节省的配置，并且插入连接器的高度在整个情形中可以相对地实质上超过电缆直径， 以为了保证根据电要求的必要的接触表明和必要的电缆横截面。图8A和8B是不同的插头编码元件150a-150c和耦接器编码元件250a-250c的透视图。如前面提及的，插头编码元件包括凹槽，该凹槽安置在不同位置，在插入方向延伸，并且能够节省相关耦接器编码元件的相应布置的板条。在本案中，数个不同的编码被提供，对应电缆的三个不同相。这些编码实施为安置在中心或者中心的左边或者右边的凹槽或者板条。当然，从而可以提供更多或者更少的可能的编码。而且，在插入编码元件中的凹槽的配置和在耦接器编码元件上的板条的配置可以交换，以使得触头可以通过具有板条的编码元件编码，而耦接器可以同样地通过具有凹槽的编码元件编码。在上面的描述中，术语“椭圆形”用于涉及插入触头或者耦接器触头的横截面。尽管该术语的稍微不同的数学定义，仅打算表示横截面的纵向范围超过横向范围，从而具体地横截面不是圆形的。这种类型的横截面的精确形状自然与本发明不相关。本发明的实施例因此也可以具有带或者没有圆形或者倾斜的拐角的非正方形的矩形横截面，或者非圆形的椭圆的横截面。横截面的纵向范围超过横向范围的程度将取决于插入连接的电性要求。但是，根据本发明，横截面的纵向范围大致超过横向范围，也就是，超过一个量，该量大致超过生产公差，优选地，超过大于10的一个因子。这样，插头和耦接器仅能够在正确轴向角对准下才插接在一起并且在插入状态不再能够相对于彼此旋转。但是，插入和耦接器触头的横截面的纵向范围在任何情形下至少大于相应的横向范围的10%。优选地，耦接器触头的内横截面的横向范围是纵向范围的50-75%，优选地至多60%。取决于使用的弹簧元件的强度，插入触头的外部横截面的横向范围是纵向范围的30-50 %，优选地至多40 %。本发明涉及高电流插入连接器，特别地用于风力涡轮发电机系统的单极高电流插入连接器，其可以以空间节省的方式一个安置在另一个旁边并也可以满足电流承载能力的高要求。根据本发明，这实现了，因为其纵向范围超过横向范围的横截面被选取用于插入和耦接器触头。这意味着，在横向方向的尺度可以受到限制，同时从增强的纵向范围提供的电观点来看要求的电缆横截面和接触表面。而且，插头和耦接器包括可见的编码，其防止意外地弄反相邻安置的电缆的极性。
权利要求
1.一种用于风力涡轮发电机系统的单极高电流插入连接器，包括在插头壳体(120)中的插入触头(110)和在耦接器壳体O20)中的耦接器触头010)，其特征在于，所述插入触头(110)和所述耦接器触头O10)具有纵向范围超过横向范围的横截面。
2.如权利要求1所述的单极高电流插入连接器，其特征在于，所述插入触头(110)和所述耦接器触头(210)具有椭圆形横截面。
3.如权利要求1所述的单极高电流插入连接器，其特征在于，所述插入触头(110)和所述耦接器触头(210)具有大致矩形、非正方形的横截面。
4.如权利要求1所述的单极高电流插入连接器，其特征在于，所述插入触头(110)和所述耦接器触头(210)具有带圆形或者倾斜拐角的大致矩形、非正方形的横截面。
5.如权利要求1-4中的任一项所述的单极高电流插入连接器，其特征在于，所述耦接器触头(210)是大致为空心圆柱的形式的，所述插入触头(110)是大致为圆柱形式的，从而能够在平行于所述插入触头(110)的圆柱轴并平行于所述耦接器触头(210)的圆柱轴的插入方向将所述插入触头(110)引入到所述耦接器触头O10)中。
6.如权利要求5所述的单极高电流插入连接器，其特征在于，至少一个环形的弹簧元件015)，其与所述插入方向相横向地安置在所述耦接器触头O10)中，并且其能够围绕所述耦接器触头O10)中的插入触头(110)，从而保持被夹持。
7.如权利要求6所述的单极高电流插入连接器，其特征在于，所述弹簧元件(215)是绕制成花托形状的平的卷曲弹簧。
8.如权利要求6或者7所述的单极高电流插入连接器，其特征在于，用于固定所述弹簧元件015)的突起(21 设置在所述耦接器触头O10)的内侧上。
9.如权利要求1-8之一所述的单极高电流插入连接器，其特征在于，所述插入触头 (110)和所述耦接器触头(210)形成为冲压和弯曲部分。
10.如权利要求1-9之一所述的单极高电流插入连接器，其特征在于，当所述插头连接到所述耦接器时，所述耦接器触头(210)通过附着到所述耦接器壳体O20)的锁闩钩子 (225)锁定在所述耦接器壳体(220)中，并且所述锁闩钩子(22 通过所述插入触头(110) 或者所述插头壳体(120)锁定。
11.如权利要求1-10之一所述的单极高电流插入连接器，其特征在于，当所述插头连接到所述耦接器时，所述插入触头(110)能够通过附着到所述插头壳体(120)的锁闩钩子 (125)锁定在所述插头壳体(120)中，并且所述锁闩钩子(12 能够通过所述耦接器触头 (210)或者所述耦接器壳体(220)锁定。
12.如权利要求1-11之一所述的单极高电流插入连接器，其特征在于，外部可见的编码。
13.如权利要求1-12之一所述的单极高电流插入连接器，其特征在于，所述插头壳体 (120)设置有用于接收多个不同的插头编码元件(150)之一的剖面凹槽(122)，所述耦接器壳体(220)设置有与所述插头壳体(120)中的所述剖面凹槽(12 相对地布置的用于接收多个不同的耦接器编码元件(250)之一的剖面凹槽022)，不同的插头编码元件(150)的每一个恰好与不同的耦接器编码元件O50)的一个协作，从而使得能够机械编码插入连接。
14.如权利要求13所述的单极高电流插入连接器，其特征在于，所述插头编码元件(150)包括平行于所述插入方向延伸并接合在相关的耦接器编码元件O50)的相应凹槽中的板条，所述板条和所述凹槽对于不同的插头和耦接器编码元件(150，250)在每一情形下安置在不同的位置中。
15.如权利要求13所述的单极高电流插入连接器，其特征在于，所述耦接器编码元件 (250)包括平行于插入方向延伸并且接合在相关的插头编码元件(150)的相应凹槽(155) 中的板条0 )，所述板条(25 和所述凹槽(15 对于不同的插头和耦接器编码元件在每一情形下安置在不同的位置。
16.如权利要求13-15之一所述的单极高电流插入连接器，其特征在于，不同的插头编码元件(150)和不同的耦接器编码元件(250)包括对应机械编码的颜色编码。
17.如权利要求16所述的单极高电流插入连接器，其特征在于，所述插头壳体(120)或者所述耦接器壳体(220)包括观察窗(124)，该观察窗安置在所述剖面凹槽的区域中，并且通过该观察窗所述插头或者耦接器编码元件(150，250)的颜色编码能够被辨别。
18.如权利要求13-17之一所述的单极高电流插入连接器，其特征在于，所述耦接器触头(210)通过附着到所述耦接器壳体O20)的锁闩钩子(22 锁定在所述耦接器壳体 (220)中，并且在所述耦接器编码元件(250)已经接收在所述剖面凹槽(22 中之后所述锁闩钩子(25 通过所述耦接器编码元件(250)锁定。
19.如权利要求13-17之一所述的单极高电流插入连接器，其特征在于，所述插入触头 (110)通过附着到所述插头壳体(120)的锁闩钩子锁定在所述插头壳体(120)中，并且在所述插头编码元件已经接收在所述剖面凹槽中后所述锁R钩子通过所述插头编码元件锁定。
全文摘要
本发明涉及高电流插入连接器，特别地用于风力涡轮发电机系统的单极高电流插入连接器，其可以以空间节省的方式一个安置在另一个旁边并也可以满足电流承载能力的高要求。根据本发明，这得以实现，因为其纵向范围超过横向范围的横截面被选取用于插入和耦接器触头。这意味着，在横向方向的尺度可以受到限制，同时从增强的纵向范围提供的电性观点来看要求的电缆横截面和接触表面。而且，插头和耦接器包括可见的编码，其防止意外地弄反相邻安置的电缆的极性。
文档编号H01R13/04GK102246356SQ200980149744
公开日2011年11月16日 申请日期2009年12月2日 优先权日2008年12月12日
发明者佐尔坦.拉姆珀特, 冈特.费尔德梅尔, 托马斯.施努普菲尔, 霍斯特.布朗 申请人:泰科电子Amp有限责任公司