一种大容差电能及信号传输装置的制作方法

本发明涉及一种大容差电能及信号传输装置，可用于航天器在轨组装过程中各对接模块间电能及信号的传输。

背景技术：

针对航天器在轨组装对模块可灵活组合、即插即用的需求，以航天器平台构建为重点，以模块为单元构建平台，需实现能源供应、结构支撑等基本功能。为实现功能模块间能源及信号传输，这里需要的一个重要部件就是连接器。

由于在轨应用的特殊环境要求，连接器不仅需要实现电能和信号传输的基本需求，还要满足在机械连接的同时进行大功率电连接、在系统带电过程进行热插拔、具有防误触的保护功能，同时也要能够满足用户可更换组件要求。

目前，航天航空电连接器多采用插针、插孔的结构形式，其工作可靠、维护方便，得到了广泛的应用，但由于其连接过程对接精度要求高、插拔力大的特点，难以满足在轨组装模块间连接的需求。

技术实现要素：

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出了一种大容差电能及信号传输装置，适用于在轨组装模块间进行电能及信号的传输，该装置采用内嵌双弹簧结构，具有结构紧凑、适应大容差连接、可热插拔、使用寿命长的特点。

本发明的技术方案是：

一种大容差电能及信号传输装置，包括：触点外壳、压紧螺母、触点触头、限位套、触点保护帽、触点触头弹簧、支撑弹簧、触点底座；

触点触头外由内至外依次套装有限位套、触点底座、触点触头弹簧、支撑弹簧、触点保护帽、触点外壳、压紧螺母；

触点外壳为两端开口结构，触点外壳的下端与触点底座固定连接，触点外壳的上端开口配合安装触点保护帽，保护帽与触点底座轴向之间通过支撑弹簧支撑；

触点触头位于触点保护帽的内部，触点触头与触点底座轴向之间通过触点触头弹簧支撑，触点触头螺纹连接所述限位套，通过所述限位套限制触点触头相对于触点底座之间的轴向运动；触点外壳与压紧螺母通过螺纹连接；

所述触点触头的尾部通过供电线缆或信号电缆连接星上控制驱动设备。

所述触点触头通过触点触头弹簧提供连接接触力，同时控制触点触头接触平面表面粗糙度。所述触点触头为大平面对接结构。所述触点触头材料为黄铜。

初始状态，所述触点触头弹簧、支撑弹簧处于压缩状态。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1)与传统实现电能和信号传输的电连接器插针连接形式相比，本发明采用触点对接面大平面接触的结构形式，不仅满足了触点大功能传输的需求，还解决了传统连接方式对机械对接精度要求较高的难题。当对接过程中，机械误差会导致相接触的一对触点中心轴发生一定的偏差，即存在径向位置偏移，也会存在轴向方向的夹角。采用触点接触平面接触的结构形式，利用大平面的接触特点，消除径向位置偏移带来的影响。触点连接后端采用柔性导向结构，保证了触点平面接触时能够自适应的消除轴向方向夹角误差，保证了触点接触面积。最终，实现了径向误差在φ2mm内500w功率传输的目标。

2)本发明中设计的装置在使用过程中，存在带电连接过程。传统带电连接过程会产生放电拉弧的现象，这用会在使连接件表面发生氧化，氧化皮会使连接的接触电阻增大，从而影响连接件的使用寿命。本发明从触点材料、接触面表面粗糙度、接触力、接触速度等几个方面入手，优化了触点及接触力施加弹簧的设计参数，最终实现了触点在真空条件不小于500次即500次工作后仍需满足接触电阻小于10mω指标要求、常温常压不小于200次的寿命要求。

3)本发明中设计的装置为防止连接模块其他突出导体的误触，设计了防护结构，与传统保护装置相比，本发明的误触防护结构不需要额外操作动作解除防护或施加防护，采用双弹簧的设计，实现了取消/施加防护过程与触点连接/断开过程合一，简化了模块连接过程的机械动作。主动端、被动端触点均设计为内凹形式，导电体端面需位于绝缘壳体端面下方，防止了误触发生，整体结构紧凑。

附图说明

图1是本发明传输装置的立体图；

图2是本发明传输装置对接过程示意图；

图3是本发明传输装置对接完成示意图；

图4是本发明传输装置的整体剖面图；

图5是本发明传输装置的轴向图；

图6是本发明触点底座的立体图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。

如图1、4、5所示，本发明一种大容差电能及信号传输装置，包括：触点外壳1、压紧螺母2、触点触头3、限位套4、触点保护帽5、触点触头弹簧6、支撑弹簧7、触点底座8。

触点触头3外由内至外依次套装有限位套4、触点底座8、触点触头弹簧6、支撑弹簧7、触点保护帽5、触点外壳1、压紧螺母2。

触点外壳1为两端开口结构，下端与触点底座8连接为一体，上端开口配合安装触点保护帽5，保护帽5与触点底座8轴向之间通过支撑弹簧7支撑。触点触头3位于触点保护帽5的内部中心，触点触头3与触点底座8轴向之间通过触点触头弹簧6支撑，触点触头3与限位套4螺纹连接用于自身的运动限位。所述限位套4设置在所述触点底座8的内部。触点外壳1与压紧螺母2通过螺纹连接，用于整个装置的安装。所述触点触头3的尾部通过供电线缆或信号电缆连接星上控制驱动设备。

如图6所示，所述触点底座8为一体结构，具体包括内圆筒81、外圆筒82和圆环底板83。所述内圆筒81的端面、外圆筒82的端面固定连接所述圆环底板83，所述内圆筒81、外圆筒82位于所述圆环底板83的同一侧，所述内圆筒81的外径小于所述外圆筒82的内径，所述内圆筒81的轴向长度大于所述外圆筒82的轴向长度；

触点外壳1的下端内壁与所述外圆筒82固定连接；

所述支撑弹簧7的一端连接所述触点保护帽5的端面，所述支撑弹簧7的另一端连接所述圆环底板83；

所述触点触头弹簧6的一端连接所述触点触头3，所述触点触头弹簧6的另一端连接所述圆环底板83。

所述触点外壳1、触点底座8沿触点触头3轴线同步运动。所述触点外壳1的内壁和所述触点底座8的外壁固定连接。

如图2、3所示，触点触头3通过触点触头弹簧6提供连接接触力，同时控制触点触头3接触平面表面粗糙度；所述的触点触头3为大平面对接结构，材料为黄铜。

初始状态，所述触点触头弹簧6、支撑弹簧7处于压缩状态。传输装置在对接过程中，首先，通过导向，触点保护帽5提前接触，在运行力的作用下，触点保护帽5压缩支撑弹簧7，触点保护帽5相对于触点触头3开始向内收缩，两个传输装置的触点触头3开始相互靠近。然后，触点触头3露出触点保护帽5的端面，两个传输装置的触点触头3开始接触传输，触点触头3接触压紧，进一步压缩触点触头弹簧6，触点触头弹簧6提供两个传输装置的触点触头3之间的接触力，接触电阻小于10mω，保证电能及信号传输的稳定。最后，机械锁定到位，传输装置稳定工作。分离过程与上述过程相反。所述触点外壳1、触点底座8、沿触点触头3轴线同步运动。

传输装置采用双弹簧的防护结构，取消、施加防护过程与触点连接、断开过程合一，主动端、被动端结构均设计为内凹形式。

以上仅为本发明的技术方案的一个实施例，可以根据实际需要，改变传输装置大小和安装方式，实现更大传输能力。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域专业技术人员的公知技术。