基于磁斥力的电连接器的制作方法

本发明涉及用于传送电流的电连接器。更具体地，本发明涉及磁性连接的电连接器。

背景技术：

大多数电连接器通过机械方式通常使用插头/插孔、摩擦配合连接来接合，以使它们能够将电流从一个连接器传送到下一个连接器。机械连接器需要手动连接。使用磁性而不用机械连接的连接器是公知的。可使用磁力连接两个连接器，而不用手动操作。美国专利8936472公开了这种连接器，通过引用的方式将其全文并入本文的并且本申请人拥有该专利。在两个连接器不能轻易地手动连接的情况下，磁性连接器是有用的。

耦合两个连接器的入口受限的的一个示例情况是在人造假日树中。电流通过导体经由模拟常青树树干的管或杆传送。人造假日树的现有杆结构使用凹口和突出互锁系统作为正确定向连接器的键和键槽布置。这种方法是旧的，因为连接杆在树被举起时往往会解体或缠在一起，从而导致树组装、拆卸和安全问题。

一组可靠的、在无需物理定向和物理接合的情况下以适当极性很容易地连接的、在大量制造时廉价的、耐久、有效且更安全的连接器，将是有利的。

技术实现要素：

本发明的电连接器使用磁斥力来相对于一个连接器适当定向另一个连接器，并使用磁吸力将两个连接器以正确的极性保持在一起。每个电连接器都是相同的，因此制造所需的零件较少，并且大大简化了电连接器的装配。在由于有限的物理入口或由于低光条件而难以接合电连接器的情况下，可使用本发明的电连接器来改善电连接。

当插入导管的端部时，一对电导管可用于增加传送到结构导管上的电能，结构导管可具有很多用途，例如为临时照明提供电能的临时栏杆。

本公开的一方面是一种电连接器，该电连接器具有带有顶表面和底表面、第一通道和第二通道的外壳，以及分别在第一和第二通道中的固定端子和可移动端子。第一和第二通道被隔开，向外壳的顶表面和底表面开口并平行布置。固定端子上有第一触点，而可移动端子上有第二触点。第二通道中有邻近第二触点的磁铁，并且磁铁的磁场贯穿第二触点。

本公开的另一方面在于，可移动端子的移动是受限的，使得第二触点在外壳的顶表面上方上升预定距离。

本公开的另一方面在于，电连接器在第一通道中具有邻近固定端子的第一触点的铁磁体。铁磁体是一种由铁磁材料制成的装置，铁磁材料吸引磁铁但没有磁性。

本公开的另一方面在于，第一和第二触点在它们的扩展部分上具有互补表面，当将互补表面连在一起时互补表面交错。

本公开的另一个方面在于，铁磁体和磁铁是圆环形的，分别围绕但不接触第一和第二触点。

本公开的另一个方面在于，第一和第二触点都包括扩展部分、连接到扩展部分的上端轴、以及下端轴。每个下端轴都有接收上端轴的孔。

本公开的另一方面在于，电连接器在第二通道中具有连接到第二触点的压缩弹簧。压缩弹簧抵制围绕触点的磁铁向可能靠近外壳的顶表面附近的铁磁材料移动。

本公开的另一方面在于，固定端子通过弹簧垫圈来固定就位。弹簧垫圈被附接在第一端子的下端轴上。

本公开的一个方面在于，第一通道和第二通道都在其中具有将这些通道划分成上腔室和下腔室的壁。每个壁都具有形成在其中的、尺寸分别适于接收第一和第二触点的下端轴的孔，下端轴从上腔室进入下腔室。第一通道的下腔室中的弹簧垫圈被附接到下端轴，并接合第一通道的壁，以保持固定端子，防止第一触点相对于所述壳体移动。在第二通道中，下端轴延伸穿过第二通道的壁并穿过压缩弹簧和弹簧垫圈。当围绕第二触点的磁铁被吸引到铁磁材料时，压缩弹簧和弹簧垫圈与壁配合，以限制可移动端子的第二触点在顶表面上方的移动。

本公开的另一特征在于，两个电连接器可以通过一对导线连接，一根导线从两个电连接器的第一电连接器的第一触点行进到第二电连接器的第一触点，并且另一根导线从两个电连接器的第一电连接器的第二触点行进到第二电连接器的第二触点。

本公开的另一方面在于，两个电连接器可以承载在导管的端部附近，其中一个电连接器与导管的第一端部齐平安装，并且另一个电连接器凹入导管的第二端部中。

结合下面的附图，在仔细阅读下文中具体实施方后，其它特征及其优势对本领域的技术人员来说将是明显的。

附图说明

在图中，

图1是根据本公开的一个方面的连接器的透视俯视图；

图2是根据本公开的一个方面的在电连接器中处于正常位置的两个端子的顶部、并排、透视图，电连接器以假想线示出从而能够看到两个端子的细节；

图3a和3b分别以外部视图和横截面图示出了根据本公开的一个方面的端子的侧视图；

图4是根据本公开的一个方面的两个触点的顶部透视图，其示出了触点的互补顶表面；

图5a和5b分别是根据本公开的一个方面的图4的间隔开的触点的顶部透视图和侧截面图；

图6a-6f以横截面示出了根据本公开的一个方面的响应于尝试不正确连接端子的两个电连接器的端子和一个连接器本身的移动，其中图6a示出了彼此相对但具有错误极性的极点，图6b示出了用错误极性连在一起的连接器，图6c、6d和6e示出了响应于磁场而旋转以自整极性的的连接器，最后图6f示出了处于正确极性且对准的连接器；和

图7示出了根据本公开一个方面的在导管中的电连接器。

具体实施方式

本公开描述了一种通用电连接器。还描述了作为延长电线的相互电连接的一对这样的连接器。例如，该延长电线可承载在导管中，以能够在结构构件中传送电能，从而用在临时照明栅栏中。

术语通用连接器是指既不是“插头”连接器也不是“插孔”连接器的连接器；本发明中的电连接器的相同配置既用作“插头”也用作“插座”，虽然外壳形状可根据使用的环境而有所不同。两个这样的连接器能连接在一起，以将电能从一个连接器传递到另一个连接器，或者本发明中的连接器能够用在延长电线的两端。因此，例如，在每一端上都具有根据本公开的电连接器的延长电线中，延长电线的两端之中的任何一端都能连接到墙上插座上，假设该墙上插座与本发明中的连接器相匹配。延长电线的另一端能连接到例如具有相同类型的电连接器的电器上。

本发明公开的延长电线可以在导管内，其中一个电连接器齐平地安装在导管的一端，另一个连接器凹入到导管的相对端中，使得导管的一部分延伸超过连接器。导管的该端部能够接收具有齐平安装的电连接器的、第二个这样的导管的端部，使得两个匹配的连接器位于导管内。添加到之前的导管的每一个这样的导管，不仅增加了导管的总长度而且还使用该连接器以连续导电链的方式将延长电线连接在一起，使得导管不仅可用于结构目的(栅栏、栏杆或装饰件)，而且还可通过内部一连串的延长电线来传送电能。

此处使用的术语导管是指任何结构构件，该结构构件具有形成在其中的、一般遵循导管的主要尺寸的通道。

在本公开中，当电连接器处于其触点接触的相对位置中时，电连接器被认为是连接的，以便能够将电能从一个电连接器的一个触点传送到另一个电连接器。

现在参考图1，其示例了电连接器10的透视图。电连接器10具有外壳14，该外壳14可以大体上是圆柱形或可具有不同的形状，并且出于特定应用，它可具有轴向槽18，如图1所示。例如，连接器10中的轴向槽18可使它滑进具有内部轴向脊的导管(在图1没有示出)。轴向槽18对应于这种内部轴向脊，内部轴向脊可用来使导管的相邻部分彼此对齐。在这个例子中，电连接器10将需要有符合导管的内部形状的外壳形状，但不需要轴向槽18来用于其主要目的，即连接到第二个电连接器10。

外壳14可具有使其适应环境的其它特征，例如使其能齐平插入在导管(没有示出)的端部并紧密配合的、在其顶表面26上的法兰22和多个肋条30。

电连接器10有两个端子，固定端子34和可移动端子38。固定端子34包括触点42；可移动端子38具有触点46。

图2示出了具有外壳14的连接器10，外壳14以假想线绘制，从而能更容易地看到固定端子34和可移动端子38。图3a和3b分别从侧面和以横截面示出了触点42、46。外壳14具有形成在其中的两个通道，通道50和通道54。通道50和54被分隔开并且可以是平行的。通道50和54分别具有上腔室58、62和下腔室66、70，上腔室和下腔室分别用使它们分开的壁74、78来定义。在壁74、78中形成有孔82、86，以允许上腔室58、62与下腔室66、70连通。固定端子34在第一通道50中；可移动端子38在第二通道54中。每个端子34与每个其它端子34都是相同的，并且每个端子38与每个其它端子38也是相同的。除了将在随后描述的一些差异之外，端子34和38彼此是非常相似的。通道50和54也可具有相同的尺寸。

图3a和3b示出了与端子34、38相同的端子90的外部和横截面图。端子90具有触点94，触点94具有扩展顶部98和上端轴102。上端轴102具有外螺纹，并且在它与扩展顶部98接触的地方，其外径可轻微向外张开。

端子90具有其中形成有孔110的下端轴106，孔110具有内螺纹并且其尺寸适于接收上端轴102。下端轴106具有圆柱形槽114，即，下端轴的长度方向上具有减小直径的一部分，并且在远离槽114的两个方向上超出该部分的地方，下端轴106的直径要大些。端子90还具有顶部法兰118，其在扩展顶部98和顶部法兰118之间定义了环形凹陷122。为了方便起见，将应用于端子90的附图标记用于端子34、38上的等同结构。

第一弹簧垫圈126被附接到下端轴106或者第一端子34，位于槽114正上方的并紧靠壁74，以使固定端子34的扩展顶部98被固定在外壳14的顶表面26的下面。选择第一弹簧垫圈126并设计其尺寸，以在放置它的地方紧紧保持在下端轴106，因为在那个位置，下端轴106的直径略大于槽114的直径。由于第一弹簧垫圈126位置(即，位于壁74的一侧上)，将抑制端子34相对于通道50向上移动，顶部法兰118位于另一侧上，防止固定端子34相对于第一通道50向下移动。

在第二通道54中，由于顶部法兰118，将抑制端子38的向下移动，但不会抑制端子38向上移动，尽管它是受限的。第二弹簧垫圈130被安装在下端轴106上，位于沟槽114的下端处，以防止能够使可移动端子38从第二通道54中移除的端子38的垂直移动。压缩弹簧134在第二弹簧垫圈130上方围绕下端轴106，并抵制可移动端子38的垂直移动。随着可移动端子38向上移动，压缩弹簧134被加载并且驱使可移动端子回落到第二通道54。当压缩弹簧134完全压缩时，第二弹簧垫圈130和压缩弹簧134将防止可移动端子进一步移动。这时，可移动端子38的扩展顶部98在顶表面26上方延伸，延伸的距离与固定端子凹进固定端子34内的距离相同。

在图2中，示出了在各自“静止”位置的固定端子34和可移动端子38。

图4示出了并排的第一和第二触点42和46。每个触点42、46都具有扩展顶部98和上端轴102。第一和第二触点42和46的扩展顶部98都配置有由同心槽48分离的同心环44，参见图1。图5a和5b分别以透视图和横截面图的方式示出了具有相互面对的扩展顶部98的第一和第二触点42、46。在图5a和5b中，第一和第二触点42、46的同心环138和同心槽142具有斜边，使得在将第一和第二触点42、46连接在一起时，它们比图1和4的同心环44和同心槽48更容易交错。同心环138进入第二触点46的同心槽142，第一触点42的同心槽142接收第二触点46的同心环138。虽然示出了同心环138和同心槽142，但交错的表面特征的其它的例子也是可能的，诸如间隔的平行脊或锯齿纹，或第一触点42上的圆柱销和第二触点46中的孔。第一和第二触点42、46的扩展顶部98可以是不同的或者可以是相同的，但是它们彼此交错。当第一和第二触点42、46的扩展顶部98交错时，有更多的接触表面积以使电流从一个触点流到另一个触点。此外，如果扩展顶部98受到水平力，则它们不易分离。

不管是相同的还是不同的，选择的具体配置都是互补的。在这种情况下，互补的图4示出了不相同的同心环138和同心槽142。第一和第二触点42、46的其它形状可以是相同的，但第一和第二触点42、46交错。互补是指：第一触点42的扩展顶部98是第二触点46的扩展触点98的反面。在第一触点42的扩展顶部98有块的地方，第二触点的扩展顶部98具有容纳那个块的凹陷；并且在第一触点42的扩展顶部98具有凹陷的地方，第二触点46的扩展顶部98具有填充那个凹陷的块形。

固定端子34和可移动端子38在另一方面是不同的，即一个是固定的，另一个是可移动的。如图3b中最佳示出的，可移动端子的环形凹陷122，包含磁铁146。磁铁146具有圆环形状并在扩展顶部98和顶部法兰118之间围绕上端轴102。磁铁146可以是一种稀土磁铁。绝缘垫片150可放置在磁铁146和上端轴102之间。

在可移动端子38中，铁磁体154位于环形凹陷122中。铁磁体154不是一种磁铁，而是一种本身不产生磁场的物质但会响应于磁铁或电磁铁的磁场，不管极性如何。

图6a-6f示出了连接在一起的两个相对的连接器10、10′。图6a示出了固定就位的连接器10，而连接器10′正在朝向连接器10下降。在这个例子中，电连接器10、10′的固定端子34、34′和可移动端子38、38′都彼此相对。可移动端子38、38′中的磁铁146、146′都以相同的方式定向，所以当面对面连接在一起时，两个电连接器10、10′的极性互相排斥。磁铁146、146′的相互排斥力会使端子38、38′分开，从而避免接触，如图6b所示。电连接器10、10′中的铁磁体170、170′既不会相互吸引也不会相互排斥。因为它们是不可移动的并且它们凹进通道50、50′的上腔室58、58′中，它们也没有接触，所以触点42、42′或46、46′之间没有电流通过。

然而，相邻磁铁146、146′的磁场影响铁磁体170、170′并且互相排斥到一定程度，会使连接器10′开始扭曲和重新定位，如图6c所示。

随着重新定向的这个过程继续进行，如图6d和6e中最佳示出的，连接器10′旋转，使得固定端子34′移动到与可移动端子38相对，并且可移动端子38′同时对准固定端子34。最后，在图6f中，完成了重新对准，并使可移动端子38、38′的磁铁146、146′的磁场部分离开第二通道54、54′，并且它们各自的触点46、46′与相对端子34、34′的触点42、42′交错。尽管存在侧向力，但交错以及可移动端子38、38′移动离开其第二通道54，54′一起有助于保持连接。

现在参考图7，示出了两个导管，第一导管158和第二导管162。第一导管158具有减小直径部分166和扩大直径部分170。同样，第二导管162具有减小直径部分174和扩大直径部分178。在第一导管158内，在其减小直径部分166处具有与第二电连接器186电连接的第一电连接器182，该第二电连接器186齐平安装在第二导管162的减小直径部分174的端部。将第一电导体182布置在第一导管158内的减小直径部分166的端部，并将第二电导体186设置成与第二导管162的减小直径部分174的端部齐平，使得在将导管158和162物理结合在一起时，允许第一和第二电连接器182-186电连接。

在第二导管162中，第二电连接器186和第三电连接器190以相同的方式连接，如同它们是延长电线：第二电连接器186在一对导线194、198的一端，第三电连接器190在该对导线194、198的另一端，该对导线194、198可被绝缘平行连接并可被连接到第二和第三电连接器的186、190的端子(图2中的34、38)的端部。为了保持极性，第二电连接器186的固定端子34将连接到第三电连接器190的固定端子34上，并且第二电连接器186的可移动端子38将连接到第三电连接器190的可移动端子38上。