本发明涉及用于电器的无塞绳电连接设备。
背景技术：
无塞绳(cordless)电器通常包括电器本身和电源基部，每个设备都具有相应的无塞绳连接器，当将无塞绳连接器放置在电源基部上时，通过该无塞绳连接器将电力供应给电器本身。电源基部通过电源线连接到主电源。无塞绳连接器可以是例如WO-A-1994/06185中公开的360°无塞绳连接器，其允许电器本身以围绕连接器的轴线的大致任何转动角度定位在基部上并连接到基部。或者，无塞绳连接器可能只允许电器本身在一个定向或在有限范围的定向上连接到电源基部。
无塞绳连接器典型地包括通常设置在电器本身的底表面上的无塞绳插头连接器和通常设置在电源基部的上表面上的相应的无塞绳插座连接器。用于连接在一起的一对对应的无塞绳连接器可以被称为无塞绳连接器系统或设备。
电器本身的重量应大于或等于将电器本身对接在电源基部上所需的插入力，否则用户将需要将电器本身向下推压在电源基部上。电源基部的重量应大于或等于将电器本身从电源基部上取下所需的拔出力，否则当用户试图将电器本身从电源基部上抬起时，电源基部可能与电器本身一起被提出。
插入力和/或拔出力可以通过无塞绳插头连接器中的接触件与无塞绳插座连接器中的相应接触件之间的接触力来确定，并且如果使用滑动接触件，则通过接触件之间的摩擦力来确定。
当连接器完全连接在一起时，连接器的(或者它们安装所在的电源基部和电器本身的)形状和构造的会阻止它们沿连接方向继续移动；在这种情况下，连接器可以被称为完全连接或完全对接。例如，当电器本身放置在电源基部上时，可能会发生这种情况。
无塞绳连接器中通常使用两种类型的电接触件：端部接触件和滑动接触件。图1和图2分别示出了每种接触件的示例，其示出了申请人的CS8插座和CP1插头连接器的接触部分。
插头连接器沿连接方向D连接到插座连接器，连接方向D由插座和插头连接器的形状和构造决定。在实践中，其中一个连接器(例如在电源基部中)是固定的，而另一个连接器(例如在电器本身中)沿连接方向D移动以与固定的连接器连接。然而，情况未必如此，因此连接方向D应被理解为插头连接器和插座连接器之间的相对方向。
如图1所示，中心带电连接使用端部接触布置，其中插座中的弹簧接触件1接触插头中的销2的端部。弹簧接触件1向销2施加向上的力，这对整个插入力有很大贡献，插入力必须由电器本身的重量来克服。
在相同的连接器系统中，中性接触件和接地接触件是滑动式的，如图2所示。当插头连接器和插座连接器连接在一起时，弹簧连接器3在插头连接器的圆柱形表面4上滑动。在滑动接触布置中，在连接方向D上的插入力倾向于低于端部接触布置中的插入力，但是拔出力(在与连接方向D相反的方向上)将更高。事实上，对于端部接触布置来说，由于弹簧接触件1将倾向于将插头连接器推离插座连接器并因此将电器本身偏离电源基部，所以会有负向拔出力。
上述类型的无塞绳连接器通常用于液体加热/煮沸电器，例如水壶或奶泡沫发生器。如果电器用于加热或煮沸除水以外的液体，则希望在电器本身中使用防水无塞绳连接器，以便可以例如在洗碗机中清洗电器本身。WO-A-2008/012506中公开了这种防水无塞绳连接器的例子。
上述类型的无塞绳连接器通常具有用于带电、中性和接地连接的至少三个电极。更复杂的电器可能需要额外的电极，例如用于在电源基部和电器本身之间发送信号。特别是在希望不将电子部件包括在电器本身中的情况下，例如电器本身应该可以洗涤的情况下，以便在电器本身中感测到的状况需要被发信号给电源基部中的控制器。增加无塞绳连接器中的电极或接触件的数量通常会增加插入力和/或拔出力。
较小的电器需要无塞绳连接器；在较小的电器的一个例子中，电器本身可以重量不超过350g并且电源基部不超过200g。然而，6电极无塞绳连接系统通常具有6N的插入力和高达3N的拔出力。特别是在有大量的电极的情况下，使用两种类型接触件的混合难以实现低插入力和低拔出力。
因此，例如需要减小无塞绳连接系统的插入力和拔出力，以便它可以用于较小的电器。这种需求特别地但是非排他地可能应用于具有多于3个电极的无塞绳连接系统。
无塞绳连接系统的另一个问题是在进行连接或断开连接时可能发生在带电或中性接触件处的电弧放电。为了符合安全标准，带电接触件和中性接触件应在接地接触件后形成回路并且在接地接触件之前断开。最好只有其中一个中性接触件或带电接触件应该形成或断开回路，而不是允许带电或中性接触件可能执行这些功能。例如，带电接触件可能会在接地接触件和中性接触件之后形成回路，并会在接地接触件或中性接触件之前断开回路。
由电弧放电产生的碎片会导致较高的接触电阻，并因此导致无塞绳连接系统的运行温度过高，这可能会损害电器的可靠性和安全性。
技术实现要素：
根据本发明的一个方面，提供了一种无塞绳电连接系统，包括可移除地连接在一起的相应的第一无塞绳连接器和第二无塞绳连接器，第一无塞绳连接器包括固定接触件，第二无塞绳连接器包括弹簧接触件，该弹簧接触件布置成当第一无塞绳连接器和第二无塞绳连接器连接在一起时与固定接触件滑动接触，其中固定接触件具有朝向弹簧接触件倾斜的倾斜接触表面。
该布置可以提供减小连接系统的拔出力的偏置力。这种布置也可以减小滑动接触的摩擦力。
在第一布置中，弹簧接触件和固定接触件可以被布置为使得当第一无塞绳连接器和第二无塞绳连接器完全连接在一起时弹簧接触件的接触部分保持与固定接触件的倾斜接触表面接触。在可选的第二布置中，弹簧接触件的接触部分可以沿着固定接触件的倾斜的接触表面滑动而与平行的接触表面接触，该平行的接触表面基本上平行于连接方向延伸。
倾斜的接触表面可以包括低电阻率材料的接触表面部分，低电阻率材料例如银或银合金。接触表面部分可以被装配到倾斜的接触表面内的槽中。
无塞绳连接系统可以包括多个电极，每个电极包括固定接触件和相应的弹簧接触件。一些电极可能根据第一布置，而另一些电极可能根据第二布置。这允许根据所需的规格选择无塞绳连接系统的插入力和拔出力。
优选地，带电和/或中立电极根据第一布置。带电和/或中性电极可以布置成在无塞绳连接器的连接期间最后进行接触并且在无塞绳连接器的断开期间首先断开接触。
弹簧接触件可以布置成使得当连接器分别连接在一起或断开时，通过弹簧接触件的第一接触区域进行初始或最终电接触，并且当连接器完全连接在一起时，通过弹簧接触件的与第一接触区域分离的第二接触区域进行操作接触。另外或可替代地，可以通过固定接触件的第一接触区域进行初始或最终电接触，并且可以通过固定接触件的与第一接触区域分离的第二接触区域进行操作接触。以这种方式，当连接器完全连接在一起时，可避免由于电弧放电而导致的较高的接触电阻。
弹簧接触件的第一接触区域可以包括弹簧接触件的接触部分的远端部和/或弹簧接触件的与接触部分分离的一部分。弹簧接触件的第二接触区域可以包括接触部分的中心或近端部分。接触部分可以是凸起的和/或布置成使得接触部分的中心部分或近端部分比接触部分的远端部更进一步朝向固定接触件延伸。
固定接触件的第一接触区域可以在倾斜的接触表面的远侧方向上定位，或者定位在倾斜的接触表面的远端部处。倾斜的接触表面的存在使得弹簧接触件的不同区域能够接触初始/最终和操作接触之间的固定接触件。
根据本发明的另一方面，提供了一种无塞绳插头连接器，其具有从插头连接器的中心基本上径向延伸的3个以上的基本平坦的销，并且基本上圆周地平均地间隔开。有利地，这种布置可以允许插头连接器的占用空间最小化，同时观察到销之间的最小间隙。可以提供相应的无塞绳插座连接器。插头连接器和插座连接器可以具有各自的大致中心的孔，当连接器连接在一起时，所述大致中心的孔对准，例如以允许排水或转动轴的通过。
插头连接器和插座连接器可以具有相应的装置以确保正确的相互转动对准：例如，其中一个连接器的中心孔可以具有非圆形的横截面，另一个连接器的相应部分配合到该非圆形横截面中。
附图说明
现在将参照附图描述本发明的具体实施例，如下所述。
图1示出了已知的无塞绳连接系统的端部接触布置。
图2示出了已知的无塞绳连接系统的滑动接触布置。
图3是根据本发明的一个实施例的无塞绳连接系统中的中性、带电和接地接触件的示意图。
图4是中性销和中性弹簧接触件的透视图。
图5a和5b是带电销和带电弹簧接触件的透视图。
图6a和6b是接地销和接地弹簧接触件的透视图。
图7是示出中性电极和接地电极上的弹簧反作用力的示意图。
图8是示出带电电极和信号电极上的弹簧反作用力的示意图。
图9是示出在可能发生电弧放电时在最小接触间隔的点处的带电销和带电弹簧接触件的位置的示意图。
图10是示出当连接器完全对接时带电销和带电弹簧接触件的位置的示意图。
图11是表示带电销和中性销的接触表面的示意图。
图12是本发明实施例中的6电极无塞绳插座连接器的俯视透视图。
图13是本发明实施例中的6电极无塞绳插头连接器的俯视透视图。
图14是本发明实施例中的6电极无塞绳插头连接器的仰视透视图。
具体实施方式
本发明的具体实施例包括无塞绳连接系统，该系统包括具有至少三个电极的第一无塞绳连接器和第二无塞绳连接器，或分开的电连接。每个电极包括在第一无塞绳连接器和第二无塞绳连接器中的相应的电接触件，电接触件被布置成当第一无塞绳连接器和第二无塞绳连接器连接在一起时形成电连接。
参考图3至14的示意图描述电接触件的具体布置。为了清楚起见，一些图示出了多个电极在同一平面内的接触，但实际上不同电极的接触件可以布置在不同的平面中。
图3示出了本发明的一个实施例中的电接触件，其包括：
--中性销10和相应的中性滑动弹簧接触件40；
--带电或信号销20和对应的带电或信号滑动弹簧接触件50；和
--接地销30和对应的接地滑动弹簧接触件60。
连接器只有三个电极的情况下，这些可能是中性的、带电的和接地的。除非需要提供多于一个的独立电力连接，否则额外的电极可能是信号电极，在这种情况下可能会提供额外的带电电极和中性电极。
每个中性、带电和接地销10，20，30通常在连接方向D上延伸，该连接方向是图3中的竖直方向，但是具有倾斜的接触表面11，21，31，该接触表面11，21，31相对于连接方向D倾斜。每个中性、带电/信号和接地弹簧接触件40，50，60具有相应的接触部分41，51，61，至少在无塞绳连接器连接或断开时，该相应的接触部分41，51，61接触对应的倾斜的接触表面11，21，31。中性接触部分41和带电接触部分51可以包括附接到相应的中性弹簧接触件40和带电弹簧接触件50的低电阻率接触材料。接地接触部分61和信号接触部分51可以通过相应的接地弹簧接触件60和信号弹簧接触件50的弯曲形成。
倾斜的接触表面11，21，31朝向相应的接触部分41，51，61倾斜，使得接触部分41，51，61在第一和第二无塞绳连接器连接期间接触倾斜的接触表面11，21，31并沿着倾斜的接触表面11，21，31滑动。倾斜的接触表面11，21，31沿着与弹簧接触件40，50，60滑动接触的销10，20，30的长度的相当大的比例(例如，大于50％)延伸：在带电销20的情况下，这个比例是100％。倾斜的接触表面11，21，31优选地仅存在于销10，20，30的一个边缘上。
由于要求带电连接最后进行和首先断开，因此中性接触部分41和接地接触部分61可沿着相应的中性销10和接地销30在连接方向D上移动比带电接触部分51沿着带电销20移动更大的距离，其中接地接触部分61移动得最远。也期望中性销10、带电销20和接地销30具有相同的宽度(例如，在图3中的水平方向上)。因此，当连接器完全地连接时，中性接触部分41和接地接触部分61可滑过相应的倾斜的接触表面11，31到销10，30的基本上平行于连接方向D延伸的竖直接触表面12，32上。因为插入力减小，这可以向用户提供反馈，即连接器完全对接。当连接器完全连接时，带电/信号接触部分51保持与带电/信号销20的倾斜的接触表面21接触。
如图4，5a，5b，6a和6b所示，销10，20，30相对平坦：例如它们的宽度明显大于它们的厚度，并且它们可以由条带材料制成。销10，20，30的薄边缘接触相应的弹簧接触件，从而减小它们之间的摩擦。
销10，20，30的近端部可以包括端子部分15，25，35。弹簧接触件40，50，60可以与用于安装在插座连接器中的相应的安装部分47，57，67以及相应的端子部分45，55，65连接或一体形成。
如图7所示，中性接触部分41和接地接触部分61抵靠相应的中性销10和接地销30的弹簧反作用力F1基本上是水平的(即垂直于连接方向D)，因此基本上不影响插入力和拔出力；中性电极和接地电极的贡献几乎完全是摩擦性的。相反，如图8所示，带电/信号接触部分51抵靠带电/信号销20的倾斜的接触表面21的弹簧反作用力F2从水平方向向上倾斜，使得力F2的分量在与连接方向D相反的竖直方向上作用，以便将无塞绳连接器偏压分开。该偏压减小了拔出力，并有助于补偿拔出期间中性销10和接地销30上的摩擦力。该竖直力的大小可以通过倾斜的接触表面21的角度来确定。在带电/信号接触部分51和有角度的接触表面21之间仍然存在有助于插入力和拔出力的一些摩擦力，但是拔出力的摩擦分量由力F2的竖直分量减小。
在包括6电极连接系统的实施例中，存在带电电极、中性电极和接地电极以及三个信号电极。当连接器完全对接时，如图8所示，带电电极和信号电极的接触部分51保持与相应的倾斜的表面21接触，而中性接触部分41和接地接触部分61与相应的销10，30的竖直接触表面接触，如图7所示。因此，存在四个倾斜的表面接触件和两个垂直的表面接触件。如果需要较低的插入力，则可能会有较少的倾斜的表面接触电极和更多的竖直表面接触电极。或者，一个或多个倾斜的表面21可以更朝竖直方向倾斜。因此，插入力和拔出力可以根据电器的具体要求进行调整。
带电销20和弹簧接触件50及其接触部分51可以设计成减小电弧放电对接触电阻的影响。优选地，这通过以如下方式布置来实现，即使得可能发生电弧放电的初始/最终接触区域不形成完全对接布置中的操作接触区域的一部分。
图9示出了如果在带电销20和带电弹簧接触件50之间存在高电位(例如，电源电位为110V或240V RMS)的情况下，可能发生电弧放电时，紧接在连接的初始接触之前或在断开的最终接触之后，在最小接触间隔的点处的带电销20和带电弹簧接触件50的位置。在带电销20的尖端和接触部分51的顶部处和/或带电弹簧接触件50的高于接触部分51的一部分，诸如在弯曲部53处，之间可能出现潜在的电弧放电位置A。在这些电弧放电位置A处发现大部分电蚀和电弧放电碎屑的沉积。
图10示出了当连接器完全对接时，带电销20和带电弹簧接触件50的位置。操作电接触件C位于带电销20的倾斜表面21的上部与接触部分51的中心之间。因此，操作电接触件C的接触电阻保持较低并且仅仅导致在操作中到稳定状态的可接受的温度上升。
倾斜的表面21的角度和/或接触部分51的轮廓可以被设计成减小电弧放电对接触电阻的影响。例如，接触部分51可以具有凸起的接触表面，使得操作电接触件C与接触部分51上的潜在的电弧放电位置A分离。
如图11所示，与带电销10和中性销20的可以是黄铜的材料相比，至少在带电销10和中性销20上，倾斜的表面11，21可以包括低电阻率材料(例如银或银合金)的接触表面15，25。因为接触部分41，51围绕接触表面15，25滚动，所以接触表面15，25的长度可以减小：接触部分51上的滑动接触点从接触部分51的远端移动到接触部分51的中心部分，因此滑动接触件的一些距离被接触部分51而不是接触表面25占据，因此降低了低电阻率材料的成本。低电阻率材料可通过在销10，20中形成槽并将低电阻率材料的相应成形部分装配到槽中而附接到销10，20；槽和低电阻率材料可以例如是楔形。
图12示出了本发明实施例中的6电极无塞绳插座连接器70。插座连接器70包括具有大致截头圆锥形的上表面72的大致圆柱形的壳体71，该上表面72具有用于插入销10，20，30的周向均匀隔开的孔73以及轴向延伸穿过壳体71的中心孔74。孔73在大致径向方向上延伸，并且孔73的宽度优选地在径向向外方向上逐渐变窄。这便于插入销10，20，30，销10，20，30首先在其较宽的径向内端部处进入孔73中，然后通过孔73的径向逐渐变窄的形状被引导到位。
中心孔74可以提供通过插座连接器70的排水通道，以将溅出的液体排出远离带电部件并从插座连接器70排出。中心孔74可容纳用于诸如做汤机或豆浆机的器具的转动驱动轴。
因为相应的无塞绳插头连接器具有应该与各个孔73对齐的销10，20，30，所以该实施例中的无塞绳插座连接器70不是360°无塞绳连接器。无塞绳插座连接器70可以具有有助于这种对齐的形状或轮廓：例如，中心孔74可以具有在水平横截面中不是圆形(例如，如图12所示的D形)的部分，无塞绳插头连接器的相应成形部分82装配于该部分中。
弹簧接触件40，50，60设置在壳体71内，可通过相应的孔73访问，并连接到相应的电端子75，以连接到电源基部内的电源和信号电路。典型地，电源基部包括呈环形裙部形式的壳体，该环形裙部具有中心孔，插座连接器70装配在该中心孔中，圆柱形壳体从孔向上延伸，端子75位于电源基部内的环形裙部下方。
图13和14示出了用于无塞绳连接到插座连接器70的6电极插头连接器80，其包括具有中心轴向部分84的大致圆柱形壳体81，该中心轴向部分84可以包括用于允许到如所描述的转动驱动轴的机械连接的孔，和/或部分82，部分82的横截面不是圆形以装配无塞绳插座连接器70的中心孔74的相应形状的部件。销10，20，30可以插入模制到壳体81中，并电连接到端子85；这些可以是用于直接连接到电器本身内的部件的弹簧端子，部件例如为厚膜元件，印刷电路板(PCB)等。
如图14所示，六个销10，20，30以与插头连接器的轴向中心基本相等的径向距离布置成圆形，其长边或宽度从中心径向延伸。销10，20，30围绕圆的圆周基本等距地间隔开。
插头连接器80内的电连接，例如销10，20，30与端子85之间的电连接可以密封在密封剂部分86内，以使连接防水。密封剂部分86可以通过将密封剂倾注并设置在密封剂隔室87内来形成。
围绕壳体81的下周边的凸缘88可用于将密封环固定在插头连接器80周围，从而将插头连接器80密封在电器本身内的孔上并由此防止液体进入。连接部分89设置在插头连接器80的任一侧上，用于例如借助于螺钉或其他紧固布置将插头连接器80附接到电器本身。
电器本身可以包括较小的电器，例如重量不超过350g，例如加热的杯子。
可替换实施例
本发明的实施例可以在电器本身中具有插头连接器并且在电源基部中具有插座连接器，反之亦然。一个连接器应该包括所有的销或固定接触件而另一个连接器包括所有的弹簧接触件并不重要；相反，每个连接器可以包括用于一些电极的弹簧接触件，以及用于其他电极的销/固定接触件。
可以使用其他形式的固定接触件代替销。例如，在360°无塞绳连接器的情况下，固定接触件可以是圆柱形的并且在不同的半径和/或高度处是同轴的，具有倾斜的下端部以形成倾斜的面接触件。
在技术人员阅读以上描述时可能显而易见的其他实施例仍然落入由以下权利要求限定的本发明的范围内。