具有环形触头的电连接系统的制作方法

本申请要求2014年4月10日提交的美国临时申请号61/978,019和2015年4月10日提交的美国申请号14/683,205的权益。上述申请中的每一个的全部公开内容以引用的方式并入本文。

技术领域

技术领域大体上涉及电气互连，并且更具体地说涉及能够适应插头取向和/或插座取向中的变化的电连接系统。

背景技术：

各式各样的插头、插座等的使用影响了配电系统和其他此类电气系统的各种部件之间的连接。在许多情况中，操作者能容易访问互连部件，但在其他情况下，对这些部件的访问相对受限。在高处功率分配系统应用中尤其如此，其中电气部件可安装在高的高度处或其他难以达到的区域。

在许多情况中，插头被设计成以非常特定的相对取向与其相应插座连接。另外，在连接期间，此类插头插座布局可能需要施加到插座的显著的插入力。这在插座相对不可接近并且插头的“盲”插入被期望的情况中会成为缺点。此外，在室外应用中，经受极端环境条件的插座可能需要密封以免受天气影响以便保护封闭的部件。

因此，针对上述情况，需要有改善的电连接系统。结合附图和前述技术领域和背景考虑，本发明的其他合乎期望的特征和特性将在随后的详细描述和所附权利要求书中变得显而易见。

附图说明

下面将结合以下附图描述示例性实施方式，其中相同数字指示相同元件。

图1是根据一个实施方式的插座部件的等距概观；

图2是被配置来连接到图1中示出的插座部件的示例性插头部件的等距概观；

图3是图2中示出的插头部件的截面视图；

图4是示例性环形接触元件的等距视图；

图5是被配置来接纳如图4中示出的环形接触元件的示例性保持器杯的等距视图；

图6是根据一个实施方式的连接到插座部件的插头部件的截面视图；

图7是替代插头部件的等距概述；以及

图8是类似于图1-6中示出的但具有替代环形接触元件的插头部件的平面视图。

具体实施方式

根据一个实施方式的电连接器系统包括插座部件和插头部件。插座部件包括：圆形接触区域，基本上位于圆形接触区域的中心处的第一插座触头，以及与第一插座触头辐射状地偏移第一距离的第二插座触头。插头部件包括：圆形插头面，基本上位于圆形插头面的中心处的第一插头触头，以及包括支撑在插头外壳的绝缘杯中的环形弹性可变形导体的第二插头触头。环形弹性可变形导体具有大约等于第一距离的半径。插座部件的圆形接触区域被配置来与插头部件的圆形插头面配合，以便在连接状态下提供第一插座触头与第一插头触头之间的电连续性，并且提供第二插座触头与第二插头触头之间的电连续性。

根据另一实施方式，插头部件配置来与具有中心插座触头以及辐射状地偏移的第二触头的插座部件配合。插头部件包括：基本圆柱形外壳，设置在基本圆柱形外壳的第一端部处的圆形插头面，以及基本上位于圆形插头面的中心处的第一插头触头，以及包括支撑在圆柱形外壳的绝缘杯中的环形弹性可变形导体的第二插头触头。第二插头触头的半径大约等于中心插座触头与辐射状地偏移的第二触头之间的距离。

根据另一实施方式，插座部件配置来与包括中心第一插头触头以及具有预先确定的半径的环形第二插头触头的插头部件配合。插座部件包括：圆形接触区域，基本上位于圆形接触区域的中心处的第一插座触头，以及与第一插座触头辐射状地偏移基本上等于预先确定的半径的距离的第二插座触头。

本文描述的主题大体上涉及改善的电连接系统，其中对应的插头和插座部件可适应取向的变化，并不意图受前述技术领域、背景或以下详细描述中呈现的任何明示或暗示的原理的约束。此外，将理解的是，附图不一定按比例绘制，并且在不失一般性的情况下可被称为“等距”(与“透视”相反)的图，即使在这些图不是严格等距的情况下，否则也是为本领域所知悉的轴测的。

图1是根据一个实施方式的插座部件(或者简单地“插座”)100的等距概述。一般，插座100包括大体圆形接触区域(或者简称为“接触区域”)102以及两个插座触头：基本上位于圆形接触区域102的中心处的第一插座触头(或者简称为“触点”)104，以及辐射状地偏离第一插座触点104距离d的第二插座触头(或者简称为“触头”)106。触头104和106可实现为多种导电结构，诸如销、铆钉或常规螺钉头(如所示)，并且将通常从接触区域102延伸预先确定的距离。在一个实施方式中，例如，触头104和106是从接触区域102向外延伸约0.05"至0.07"的螺钉头。

在一些实施方式中，插座100包括围绕圆形接触区域102的至少一部分的倾斜壁区域108以便在插头部件(下文中描述)连接到插座100时帮助引导所述插头部件。也就是说，倾斜壁区域108促进了到插座100的“盲”连接。在示出的实施方式中，倾斜壁区域围绕大约一半接触区域102并且类似于从其向外延伸并扩展的部分圆锥截面。然而，将理解的是，本发明不限于此，并且壁区域108的尺寸和形状可根据许多因素变化，包括插座100在场中相对可接近度和取向。

现在结合图1参考图2，示例性插头部件(或者简称为“插头”)200被配置来连接到(例如，提供与其的电连接性)插座部件100。相应地，插头部件200包括大体圆柱形外壳202和在尺寸和形状方面基本上匹配插座100的圆形接触区域102的圆形插头面(或者简称为“插头面”)201。插头部件200包括基本上位于圆形插头面201的中心处的中心插头触头204、以及第二插头触头206。根据各种实施方式，插头触头206是具有大约等于插座100的距离d的半径的环形弹性可变形导体。以此方式，插座100的接触区域102被配置来与插头200的插头面201配合，以便在连接状态下提供两个居中定位的触头即插座100的触头104与插头200的触头204之间的电连续性，而同时提供插座100的偏移触头106与插头200的环形触头206之间的电连续性。将理解，由于触头206的环形或环状形状以及其弹性变形的能力(以下进一步详细描述)，插头200能够可靠且重复地连接到插座100，而不管取向如何(例如，围绕穿过触头204并垂直于插头面201的轴线)。

图3是图2中示出的插头部件的截面视图。插头200包括在其中形成有环形腔303的绝缘保持器部件或杯302。如所示，环形腔303配置为接收并可释放地保持(例如，通过环形保持结构304)环形触头206。另外，内部路径316可提供来允许与触点206的电连接性(例如，通过线或其他互连部，此图中并未示出)。

暂时参考图4和5，图4是示例性环形接触部件206的等距视图，并且图5是被配置来接纳环形触点206的示例性保持器杯302的等距视图。图5同样描绘了根据特定实施方式的环形腔303和内部路径316。保持器杯302可由多种绝缘或电介质材料包括各式各样的塑料形成。在特定实施方式中，例如，保持器杯302是高度结晶聚合物，诸如DuPont^TM

可使用多种结构、形状和材料实现环形触头206。在一个实施方式中，如图4所示，环形触头206是环状的(即，“圆环形状的”)导电元件。环形触头206可以是基本中空的，或者可用导电材料基本上填充环形腔303。在特定实施方式中，触头206被制作为织状导电材料诸如EMI屏蔽铜或一些其他合适材料的环。此类实施方式的优势在于其提供可重复且相对恒定的弹性变形(随时间推移的具有非常小的塑性变形)。在另一实施方式中，如在图8中最佳看出的是，触头206'实现为形成环状形状的金属(例如，铜、镀铜或镀铝)螺旋带。在又一实施方式中，如在图7最佳看出的是，触头206"实现为形成为环、且配置为在连接时独立且弹性地倾斜的一系列金属“齿”。在特定实施方式中，环形触点206被配置来在连接状态下弹性地变形大约0.05"至0.07"(例如，大约为触头104和106从图1的圆形插座区域102延伸的距离)。将理解的是，本发明不限于此。

再次参考图3，一个或多个磁性元件可合并到插头200中以便提供图1的插头200与插座100之间的保持力(抵抗轴向和旋转移动)。例如，如所示出的，插头200包括两个磁性元件310和312，该磁性元件310和312是大体环形的并且相对于其端部形成触头204的中心销205同轴。可采用多种永磁体，包括相对强力的稀土磁体，诸如本领域已知的钕磁体。金属磁性“集中器”308也可设置在插头面201之间，如示出的用于集中磁体310、312的磁场。

如所示出的，可在触头204与某其他内部结构(诸如磁体310)之间设置弹簧元件306以允许连接器204的小的“冲击”或轴向移动。弹簧元件306从而辅助提供触头204与对应的插座100的触头(104)之间的可靠电连接。

插头200可包括端部318，配置为与一个或多个其他互连件对接，诸如多种常用插座插头方案。即，端部318可配置来与标准插座类型(例如，2.1mm DC插座)对接，使得本文描述的优点可用在多种多样的互连环境中。

图6是根据一个实施方式的连接到插座100的插头200的截面视图。在这个实施方式中，插座100自身包括磁性元件603，该磁性元件603配置为(通过集中器308)与磁性元件310和312互相作用从而提供将插头200相对于插座100保持轴向且旋转稳固的压缩力。由于所示的插座100的大体凹陷的接触区域(例如，对应于图1的接触区域102)，插头200的侧向移动得以避免。

可以看出，凭借弹簧306和销205，触头204已轻微凹陷，从而提供对应的触头204与604之间的压缩接触力。同时，环形触头206轻微弹性变形以便提供与触头106的连接性。如所示出的，插座100包括两个销、螺钉、螺栓或其他导电部件604和606，604和606在一端分别与触头104和106电连续。密封部件(例如，弹性垫圈)605可结合示出的销604和606使用以便提供用于室外或地下应用中的更防水或不受天气影响的插座100。将理解的是，部件604和606可通过线或其他互连部(未示出)电联接到各种其他内部和外部部件。图6还描绘联接到环形触头206的互连部(例如，线元件)608。

虽然在前面的详细描述中已经提出至少一个示例性实施方式，但是应了解的是，存在大量的变化。还应理解，一个或多个示例性实施方式只是实例，并且不意图为模型或以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。相反，前述详细描述将为本领域技术人员提供用于实现一个或多个示例性实施方式的方便的路线图。应理解，可在不脱离本公开的在随附权利要求书及其法律等效物中阐述的范围的情况下对元件的功能和布置做出各种改变。例如，插座部件和插头部件已被示出且被描述为具有圆形配置。虽然圆形配置提供互连这些部件时的最大的自由度，但本领域技术人员将理解插座部件和插头部件具有其他配置。