一种采用电磁分离的智能连接器及其使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种接插件，具体的说，是涉及一种采用电磁分离的智能连接器及其 使用方法。
【背景技术】
[0002] 目前，在国内的连接器（接插件），按照QJ1796A-1998标准，插座与插头的分离形 式分为机械分离与电分离；按插头和插座的连接方式又可分为卡口连接、直插连接、螺纹连 接，和自动连接。
[0003] 现有自动分离连接器领域，多采机械分离或者是机械和电磁共同配合致使插头与 插座分离。自动分离连接器在插头与插座连接方式方面，多采用卡口、直插等形式，然而，这 样的自动分离连接器存在智能化程度低、寿命短，插座无保护设施，插头的抗拉力固定等诸 多弊端。
[0004] 现有技术中，自动分离连接器主要存在以下缺陷：
[0005] 1、现有自动分离连接器，均需要外力插入，依靠机械摩擦或机电卡死结构保持连 接。因频繁插拔，容易造成接触不良，连接不畅等故障；部分连接器采用电磁吸合，但需要线 圈保持电流，功耗较大，发热严重；弹出机构多采用外力、电磁顶杆或电磁释放机械卡勾的 方式，容易发生机械故障。
[0006] 2、自动分离连接器，采用机械结构或机电结合结构进行分离的系统，虽然可以将 插头弹出，但缺少智能化，弹出时，需要使用机械力弹出插头，容易产生机械性的故障，经常 会出现卡死的情况，造成由于没有完全弹出而引起的损失。
[0007] 3、自动分离连接器，现在多是插头弹出后，对插座的本身没有相关的自动保护措 施。插座基本都是裸露在外，灰尘，水容易进入，对其性能造成影响。个别插座采用了手动 防尘盖，在插头弹出后，需要人工将防尘盖盖上。
[0008] 4、自动分离连接器，按照QJ1796-1998标准，都对抗拉力有严格的要求，抗拉力额 定或者过大，当插头因故障未弹出时，如操作人员疏忽进行设备移动，可能会损坏设备，造 成不必要的损失。
[0009] 现有自动分离连接器大多采用的连接方式是插针与卡式的弹片连接，通过电磁顶 杆或弹簧方式致使分离，这样的连接和释放方式，多次插拔后会造成接触不良等连接故障， 整个连接器使用寿命不长，通常为几百次插拔，不仅提高了使用成本，而且降低了系统可靠 性，造成人力物力等资源的大量浪费。
【发明内容】
[0010] 本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种结构简单、实现方便的采用电磁分离 的智能连接器。
[0011] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0012] 一种采用电磁分离的智能连接器，包括插头和插座，所述插座包括以下部件：
[0013] 插座外壳；
[0014] 插座电路模组，连接电源；
[0015] 插座接触件，用于在插头和插座插接后与插头连接实现插座与插头导通；
[0016] 电磁线圈组件，包括铁芯和饶于铁芯外的电磁线圈，插头和插座插接时，吸附插 头；插头拔出时，通电广生电磁场，弹出插头；
[0017] 所述插头包括以下部件：
[0018] 插头外壳；
[0019] 插头电路模组；
[0020] 插头接触件，用于在插头和插座插接后与所述插座接触件连接实现插头和插座导 通；
[0021] 磁铁，在插头与插座插接时，所述磁铁与所述铁芯之间产生磁吸力；在拔出插头 时，电磁线圈通电产生与所述磁铁同性的电磁力，二者之间产生斥力，弹出插头。
[0022] 进一步的，所述插座还包括由微控制单元、插头感应检测模块、限位检测模块和通 信总线构成的控制板。所述电磁线圈由微控制单元控制供电。其中，所述通信总线用于连 接向所述智能连接器下达控制命令的设备，实现所述智能连接器的智能控制，具体的说，智 能连接器通过通信总线与其它设备连接组成智能系统，智能连接器内置多个操作程序流 程，只需通过总线接收命令，向微控制单元下达控制命令，即可自动完成相关操作，如开关 仓门，吸附连接与弹开等。
[0023] 优选的，所述插座接触件为弹簧插针，所述插头接触件为与所述弹簧插针匹配的 接触片；
[0024] 或者，所述插座接触件为接触片，所述插头接触件为与所述接触片匹配的弹簧插 针。插座接触件与对应的插头接触件可以分别为两个或三个，甚至更多，其与现有技术中插 头及插座的规定来确定。
[0025] 本方案中，铁芯的具体设计如下：所述铁芯套接于一根空心管内并可相对于所述 空心管轴向移动，所述电磁线圈绕制于所述空心管外壁。在所述插座外壳上设置有固定支 架，所述铁芯底部通过螺纹连接与所述固定支架连接，以此实现所述铁芯相对于所述空心 管轴向移动。
[0026] 在一种实施方案中，所述插座外壳截面呈"凹"字形结构，在插座外壳的凹形内的 底部设置有一个截面呈"凹"字形的凸起，所述插座接触件设置于"凹"字形凸起的两侧边 上，所述电磁线圈组件设置于"凹"字形凸起的凹形内的底部。
[0027] 进一步的，在所述插座外壳的开口处还设置有可开闭的保护仓门。
[0028] 在一种实施方案中，所述插头外壳的截面呈"凹"字形并与所述插座外壳形状匹 配，所述磁铁设置于插头外壳凹形内的底部，所述插头接触件设置于磁铁两侧，插头与插座 插接后，插头接触件与插座接触件连接导通。
[0029] 在所述插座上设置有用于控制所述电磁线圈通电的出仓开关。
[0030] 一种采用电磁分离的智能连接器的使用方法，包括以下步骤：
[0031] 插接过程
[0032] 插接过程
[0033] (1)开启保护仓门的步骤；
[0034] (2)插头逐渐靠近插座，插头上磁铁与插座上的铁芯逐渐吸附的步骤；
[0035] (3)插头接触件与插座接触件连接导通的步骤；
[0036] (4)插头上磁铁与插座上的铁芯吸附，插头与插座紧密连接的步骤；
[0037] 弹出过程
[0038] (I)出仓开关控制电磁线圈通电并产生与插头上磁铁相同磁性的步骤；
[0039] (II)电磁线圈与磁铁之间产生斥力，插头通过该斥力弹出插座的步骤；
[0040] (III)控制保护仓门关闭的步骤。
[0041] 所述步骤（2)中，当插座上的控制板检查到插头靠近时，所述电磁线圈通电并产 生与插头上磁铁相反磁性，电磁线圈与磁铁之间产生吸力，使得插头吸附在插座，插头与插 座紧密连接后，电磁线圈断电，此时插头与插座依靠磁铁与铁芯之间的吸力维持连接。
[0042] 本发明的设计原理：完全采用电磁力吸合和分离，不依靠任何机械型式和结构的 外力进行连接和弹出，根据电磁理论以及磁极间，同极相斥，异极相吸的原理，完全依靠磁 力实现插头与插座的连接和分离（弹出）。
[0043] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0044] (1)本发明完全采用电磁力吸合和分离，不依靠任何机械型式和结构的外力进行 连接和弹出。插头插入后，瞬间产生强电磁场，将插头吸入插座；插头吸入连接可靠后，释放 电磁力，依靠插头内的永久磁铁和插座内的铁芯之间的吸力保持连接。弹出时，电磁线圈产 生异性磁场，将插头弹出。与现有技术相比，本发明故障率低、可靠性高。
[0045] (2)本发明在插座上配有保护仓门，在任何没有插头连接的情况下，仓门都处于关 闭状态，以保护插座；需要连接时，通过按键打开仓门，插座将插头弹出后，仓门自动关闭， 或者通过按键关闭仓门，自动控制异常的情况下也可手动关闭仓门。这样的结构对插座起 到了一定的保护作用，同时对于防尘，防水也起到一定的作用。
[0046] (3)本发明的抗拉力可调，可在一些单边设备频繁移动的场合起到保护作用。插座 内的铁芯和插头内的磁铁之间的间隙可以调整，以改变插头的抗拉力的大小，在特殊情况 下，插头或插座一方的设备在插头未弹出的情况下移动，可以强拉出来，而不会损坏设备或 造成其它损失。
[0047] (4)本发明的连接器使用寿命长。插头和插座采用弹簧插针与导电金属片平面接 触，依靠插针内的弹簧力保证连接的可靠性；插座与插头保持连接的力为磁铁与铁芯的吸 力，弹出的力为电磁力与永久磁铁的斥力，这种设计，吸合和弹出没有机械力介入，连接没 有摩擦力，保证了可靠的连接，增加了连接器的使用寿命，从而扩大了本发明的应用领域， 避免了由于寿命制约而不能使用的场合，同时也避免了使用寿命短的而极易更换并导致资 源浪费的情况。
[0048] (5)本发明中智能连接器通过通信总线与其它设备连接组成智能系统，智能连接 器内置多个操作程序流程，只需通过总线接收命令，向微控制单元下达控制命令，即可自动 完成相关操作，如开关仓门，吸附连接与弹开等，从而有效地克服了现有技术中自动连接器 智能化程度低的问题。
【附图说明】
[0049] 图1为本发明中插座的结构示意图。
[0050] 图2为本发明中插头的结构示意图。
[0051] 图3为本发明中插头和插座的连接示意图。
[0052] 图4为本发明的实现原理示意图。
[0053] 上述附图中，附图标记对应的部件名称如下：
[0054] 1-插座固定支架，2-限位机构，3-插座接触件，4-电磁线圈，5-铁芯，6-控制板， 7_伺服电机，8-螺钉，9-保护仓门，10-定位盖板，11-插头接触件，12-磁铁，13-出线孔， 14-磁铁保护外壳，15-插头，16-插座，17-固定支架，18-空心管，19-螺杆。
【具体实施方式】
[0055] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于 下列实施例。
[0056] 实施例
[0057] 如图1至4所示，本实施例提供了一种采用电磁分离的智能连接器，其包括插头和 插座两部分，进一步的，本实施例中插头和插座完全采用电磁力或磁力实现二者的连接和 弹出，没有任何机械力的介入，具体结构如下：
[0058] 插座，包括插座外壳；插座电路模组，连接电源；插座电路模组与现有插座的电路 模组保持一致，本发明申请中并未对具体的电路结构做改进；插座接触件，用于在插头和 插座插接后与插头连接实现插座与插头导通，插座接触件的数量根据具体规格来确定，其 可以是两个、三个、四个甚至更多；电磁线圈组件，包括铁芯和饶于铁芯外的电磁线圈，插头 和插座插接时，吸附插头；