高电流电气端子的制作方法

根据35u.s.c.§119(e)的规定，本申请要求于2017年8月1日提交的美国临时专利申请62/539,656的权益，其全部公开通过引用并入本文。

本公开总体上涉及一种电气连接器，尤其涉及一种能够传输超过200安培的电流的电气连接器。

背景技术：

已知在电动车辆(ev)和混合动力电动车辆(hev)中使用能够传输超过100安培(100a)的电流的电气连接器。随着非ev和非hev变得越来越电气化以减少温室气体，电气连接器需要越来越稳健、可靠和安全的设计。增加这些连接器设计的电流承载能力通常是通过增加电导体的几何尺寸实现的。当电气连接器的尺寸被增加到人的手指由于被设计成通到电气连接器中的间隙而可以接触电导体的程度时，会出现安全问题。

授予wise的美国专利号6,945,826b2公开了一种带有一对电气引脚触头(公端子)的插头，其中每个电气引脚触头具有中央金属触头部分，所述中央金属触头部分在三个外侧上被与金属部分的长度对齐的绝缘保护构件围绕。保护性的绝缘外侧与金属部分的对齐使得端子能以正常的插头插入动作被插入插座中而没有干扰，同时在插入期间或者在后续不完全插入的情况下提供保护防止人的手指桥接两个端子。

授予tsuruta等人的美国专利号8,298,022b2公开了一种具有与wise中的电气引脚触头类似的电气引脚触头或端子的电气连接器，尽管仅在末端上绝缘，但是其中端子还被比所述端子长的对齐的保护性壁构件围绕。壁与端子的间隔旨在防止人的指尖的插入足够远而接触端子的金属导电部分。

在背景技术部分中讨论的技术主题不应仅由于其在背景技术部分中提及而被假设为现有技术。类似地，在背景技术部分中所提及或与背景技术部分的主题相关的问题不应假设已经在现有技术中被先前地认识到。背景技术部分中的主题仅代表不同的方法，其本身也可以是发明。

附图说明

现在将参考附图通过示例描述本发明，在附图中：

图1a是根据一个实施例的高电流电气端子的分解视图的图示；

图1b是根据一个实施例的处于组装状态的图1a的高电流电气端子的图示；

图2是根据一个实施例的来自图1a的电气端子的导体的图示；

图3是根据一个实施例的图1b的电气端子的横截面的图示；

图4是根据另一个实施例的电气连接器的图示；

图5是根据另一个实施例的图4的电气连接器的第二壳体和第一电气端子的图示；

图6是根据另一个实施例的图5的电气连接器的第二壳体和第一电气端子的俯视图的图示；

图7a是根据另一个实施例的插入有标准探针的第二壳体的俯视图的图示；

图7b是根据另一个实施例的插入有标准探针的第二壳体的透视图的图示；

图8a是根据另一个实施例的来自图4的电气连接器的第二电气端子的分解视图的图示；

图8b是根据另一个实施例的处于组装状态的图8a的第二电气端子的图示；

图9是根据另一个实施例的来自图8a的第二电气端子的导体的图示；

图10是根据另一个实施例的图8b的第二电气端子的横截面的图示；

图11a是根据又一个实施例的来自图4的连接器的可选的第二电气端子的一侧的透视图；

图11b是根据又一个实施例的来自图4的连接器的可选的第二电气端子的另一侧的透视图；

图12是根据又一个实施例的图11a至图11b的可选的第二电气端子的平面叶片形隔离器的透视图；

图13a是根据又一个实施例的图11a的可选的第二电气端子的横截面图；

图13b是根据又一个实施例的来自图11a的可选的第二电气端子的导体的透视图；

图14是根据又一个实施例的图13a的示出了具有互锁特征的导电支座的导体的透视图；以及

图15是根据又一个实施例的图11a的可选的第二电气端子的横截面图。

各种附图中所示的各实施例中的类似元件的附图标记共享最后两位数字。

具体实施方式

本文中提出了一种能够承载超过200安培并且在某些情况下能够承载超过400安培(400a)的电流的电气端子。本发明使用具有保护隔离器的平面形电导体，当在电气连接器中使用时，所述保护隔离器防止人的手指接触导体。

图1a至图1b示出了高电流电气端子10的第一示例。图1a是电气端子10的分解视图，示出了在图1b所示的组装状态下不可见的特征。电气端子10包括由介电材料14形成的平面叶片形隔离器12。介电材料14可以是能够电隔离电气端子10的各部分的任何介电材料14，并且优选地是聚酰胺(尼龙)材料。平面叶片形隔离器12具有脊部16、末端18和腹板20。脊部16沿着电气端子10的纵向轴线22延伸。末端18沿着垂直于脊部16的侧向轴线24延伸，腹板20在侧向方向上从脊部16的沿着纵向轴线22的中线26垂直于该中线26延伸并且终止于末端18。腹板20限定在侧向方向上从脊部16垂直于该脊部16延伸的切口28。优选地，腹板20的厚度为至少一毫米(1mm)。

电气端子10还包括由单件导电材料形成的导体30。导电材料可以是任何导电材料并且优选地由铜基合金形成。优选地，导电材料的原料厚度为至少2mm。这提供了使电气端子10能够传导超过400a的电流的技术益处。导体30还可以涂覆有导电涂层，例如锡、银或金，以便提供改善表面导电性的益处和/或提供防腐蚀保护。

导体30具有与第二侧34交迭的第一侧32并且在第一侧32和第二侧34之间限定u形弯曲部36和间隙38。如将在下面更详细描述的，间隙38被构造成接收腹板20。u形弯曲部36与脊部16平行且相对地对准。导体30包括位于导体30的第一侧32和第二侧34中间的导电支座40。导电支座40被布置在腹板20的切口28内，使得第一侧32和第二侧34通过导电支座40进一步电接触。如图1a所示，腹板20可以限定在侧向方向上从脊部16垂直于该脊部16延伸的多个切口28，并且导体30可以包括位于第一侧32和第二侧34中间的多个导电支座40。导电支座40提供了抵抗由于处于高电流应用场合的高作业温度特征下的配合端子(未示出)施加的法向力而导致的导体30的蠕变(即变形)的技术益处。导电支座40的数量和位置可以由导体30的材料特性和导体30的尺寸确定。

图2示出了从图1a至图1b的电气端子10移出的导体30的透视图。多个导电支座40可以一体地形成(例如，通过模压工艺形成)在导体30中并且可以邻近导体30的边缘定位。可选择地，多个导电支座40还可以一体地形成在导体30的第一侧32和第二侧34中。

图3示出了电气端子10沿着与纵向轴线22和侧向轴线24都正交的横向轴线42的横截面图。导体44沿着横向轴线42的宽度大于平面叶片形隔离器12的末端46的宽度。当来自配合连接器(未示出)的配合端子接合电气端子10并沿着纵向轴线22滑动时，末端46的较窄宽度提供了防止末端18的材料移位和在导体30的第一侧32和第二侧34上形成可能潜在地降低电气端子10的表面导电性的非导电沉积的技术益处。

图4示出了电气连接器48的另一个示例，电气连接器48包括第一壳体50以及与第一壳体50配合的第二壳体52。第一壳体50具有第一电气端子54，该第一电气端子54被从第一壳体50的上半部分和下半部分伸出的稳定壁55围绕。图4所示的电气连接器48是双路电气连接器48，但出于说明目的示出为仅有一个连接。第一壳体50和第二壳体52可以由具有介电特性的聚合物材料(例如聚酰胺材料)形成。

图5示出了第一电气端子54以及与图4的电气连接器48隔离开的第二壳体52。第二壳体52包括保护罩56以及布置在该保护罩56内的第二电气端子58。保护罩56具有前侧60、与前侧60平行对齐的后侧62、与前侧60和后侧62都垂直对齐的第一壁64以及与第一壁64平行对齐的第二壁66。前侧60限定暴露第二电气端子58的前缘70的第一开口68，并且后侧62包括与后侧62垂直对齐的延伸部72。延伸部72限定暴露第二电气端子58的后缘76的一部分的第二开口74。

图6是图5所示的第一电气端子54和第二壳体52的俯视图。保护罩56限定从第二开口74延伸到第一开口68并且由第一壁64和第二电气端子58界定的端子切口78。端子切口78被构造成接收第一电气端子54。当第一壳体50与第二壳体52配合时，第一电气端子54被布置在端子切口78内、与第二电气端子58电接触和物理接触，并且第一壁64和延伸部72稳定第一电气端子54。第一电气端子54可以通过被容纳在第一壳体50内的保持夹具(未示出)或其它附接方法来与第二电气端子58保持接触。

图7a至图7b示出了与图5至图6的第一电气端子54隔离的第二壳体52。如图7a所示，当电气连接器48处于未配合状态时，延伸部72提供防止被构造成模拟人的手指的标准探针80(如根据由外壳提供的保护的程度(degreesofprotectionprovidedbyenclosures)的国际标准iec60529定义的)接触第二电气端子58的后缘76的技术益处。另外，如图7b所示，第一壁64和第二壁66的高度82与第二电气端子58的电隔离特征一起进一步提供了防止标准探针80接触第二电气端子58的导电表面84的技术益处。

图8a至图8b示出了与图5的第二壳体52隔离的第二电气端子58。第二电气端子58包括由介电材料114形成的平面叶片形隔离器112。介电材料114可以是能够电隔离第二电气端子58的部分的任何介电材料114，并且优选地为聚酰胺材料。平面叶片形隔离器112具有脊部116、末端118以及腹板120。脊部116沿着第二电气端子58的纵向轴线122延伸。末端118沿着垂直于脊部116的侧向轴线124延伸，并且腹板120在侧向方向上从脊部116的沿着纵向轴线122的中线126垂直于该中线126延伸并且终止于末端118。腹板120限定在侧向方向上从脊部116垂直于该脊部116延伸的切口128。优选地，腹板120的厚度为至少一毫米(1mm)。

第二电气端子58还包括由单件导电材料形成的导体130。导电材料可以是任何导电材料并且优选地由铜基合金形成。优选地，导电材料的原料厚度为至少2mm。这提供了使第二电气端子58能够传导超过400a的电流的技术益处。导体130还可以涂覆有导电涂层，例如锡、银或金，以便提供改善表面导电性的技术益处和/或提供防腐蚀保护。

导体130具有与第二侧134交迭的第一侧132并且在第一侧132和第二侧134之间限定u形弯曲部136和间隙138。如将在下面更详细描述的，间隙138被构造成接收腹板120。u形弯曲部136与脊部116平行且相对地对准。导体130包括位于导体130的第一侧132和第二侧134中间的导电支座140。导电支座140被布置在腹板120的切口128内，使得第一侧132和第二侧134通过导电支座140进一步电接触。如图8a所示，腹板120可以限定在侧向方向上从脊部116垂直于该脊部116延伸的多个切口128，并且导体130可以包括位于第一侧132和第二侧134中间的多个导电支座140。导电支座140提供了抵抗由于处于高电流应用场合的高作业温度特征下的第一电气端子54施加的法向力而导致的导体130的蠕变(即变形)的技术益处。导电支座140的数量和位置可以由导体130的材料特性和导体130的尺寸确定。

图9示出了从第二电气端子58移出的导体130的透视图。多个导电支座140可以一体地形成(例如模压工艺)在导体130中并且可以邻近导体130的边缘定位。多个导电支座140还可以一体地形成在导体130的第一侧132和第二侧134中。

图10示出了第二电气端子58沿着与纵向轴线122和侧向轴线124都垂直的横向轴线142的横截面图。导体144沿着横向轴线142的宽度大于平面叶片形隔离器112的末端146的宽度。当来自第一壳体50的第一电气端子54接合第二电气端子58并沿着纵向轴线122滑动时，末端146的较窄宽度提供防止末端118的材料移位和在导体130的第一侧132和第二侧134上形成可能潜在地降低第二电气端子58的表面导电性的非导电沉积的技术益处。

图11a至图11b示出了可选的第二电气端子258的又一个示例，第二电气端子258可以被包括在图4的电气连接器48中。第二电气端子258包括由介电材料214形成的平面叶片形隔离器212。平面叶片形隔离器212具有脊部216、末端218和腹板220。脊部216沿着纵向轴线222延伸。末端218沿着垂直于脊部216的侧向轴线224延伸，腹板220(参见图11b)在侧向方向上从脊部216的沿着纵向轴线222的侧部286垂直于该侧部286延伸并且终止于末端218。

图12示出了从第二电气端子258移出的平面叶片形隔离器212。末端218包括从末端218的中线226沿着纵向轴线222延伸并与腹板220交迭的多个定位突片288。如将在下面更详细描述的，多个定位突片288被构造成接合导体230。

图13a示出了图11a的第二电气端子258的横截面图。第二电气端子258包括由单件导电材料形成的导体230(参见图13b)。导体230具有与第二侧234交迭的第一侧232并且在第一侧232和第二侧234之间限定u形弯曲部236和间隙238。间隙238被构造成接收多个定位突片288。u形弯曲部236与脊部216平行且相对地对准(参见图11a)。导体230包括位于导体230的第一侧232和第二侧234中间的导电支座240，使得第一侧232和第二侧234通过导电支座240进一步电接触。导电支座240提供了抵抗由于处于高电流应用场合的高作业温度特征下的第一电气端子54施加的法向力而导致的导体230的蠕变(即变形)的技术益处。导电支座240的数量和位置可以由导体230的材料特性和导体230的尺寸确定。导体230可以包括位于第一侧232和第二侧234中间的多个导电支座240。多个导电支座240可以一体地形成(例如模压工艺)在导体230中并且可以邻近导体230的边缘定位。多个导电支座240也可以一体地形成在导体230的第一侧232和第二侧234中。可选择地，多个导电支座240可以具有防止导体230的边缘沿着与纵向轴线222和侧向轴线224都正交的横向轴线242移动的互锁特征298(参见图14)。

再次参考图11b，腹板220包括锁定突片290，并且导体230限定孔口292，锁定突片290被布置在孔口292内。锁定突片290提供防止平面叶片形隔离器212沿着纵向轴线222移动的技术益处。

再次参考图12，多个定位突片288限定沿着纵向轴线222延伸超出末端218的多个肩部294，并且导体230还限定多个对应的凹口296(参见图14)。多个肩部294被布置在多个对应的凹口296内。如图13a所示，多个肩部294提供防止导体230沿着侧向轴线224移动的技术益处。

图15示出了第二电气端子258沿着与纵向轴线222和侧向轴线224都正交的横向轴线242的横截面图。导体230的第一侧232可以沿着横向轴线242凸出于300脊部216和末端218的外表面，即延伸超出脊部216和末端218的外表面。当来自第一壳体50的第一电气端子54接合第二电气端子258并沿着纵向轴线222滑动时，第一侧232相对于脊部216和末端218的凸出300提供防止末端218的材料移位和在导体230的第一侧232上形成可能潜在地降低第二电气端子258的表面导电性的非导电沉积的技术益处。

因此，提供了高电流电气端子10、58、258。电气端子10、58、258提供了增加电气连接器48的电流承载能力的技术益处，同时防护由与通电端子的无意接触而造成的电击。

虽然已经就本发明的各优选实施例描述了本发明，但是并不旨在如此限制本发明，相反本发明仅受限于下面的各权利要求中所阐述的范围。此外，术语第一、第二等的使用不表示任何重要性顺序，而术语第一、第二等用于将一个元件与另一个区分开。此外，术语一、一个等的使用不表示数量的限制，而是表示存在至少一个所引用的项目。另外，诸如上，下等的方向术语不表示任何特定的方向，但是术语上，下等用于将一个元件与另一个区分开并且位置地建立各个元件之间的关系。