一種采用電磁分離的智能連接器及其使用方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種接插件，具體的說，是涉及一種采用電磁分離的智能連接器及其 使用方法。
【背景技術】
[0002] 目前，在國內(nèi)的連接器（接插件），按照QJ1796A-1998標準，插座與插頭的分離形 式分為機械分離與電分離；按插頭和插座的連接方式又可分為卡口連接、直插連接、螺紋連 接，和自動連接。
[0003] 現(xiàn)有自動分離連接器領域，多采機械分離或者是機械和電磁共同配合致使插頭與 插座分離。自動分離連接器在插頭與插座連接方式方面，多采用卡口、直插等形式，然而，這 樣的自動分離連接器存在智能化程度低、壽命短，插座無保護設施，插頭的抗拉力固定等諸 多弊端。
[0004] 現(xiàn)有技術中，自動分離連接器主要存在以下缺陷：
[0005] 1、現(xiàn)有自動分離連接器，均需要外力插入，依靠機械摩擦或機電卡死結(jié)構(gòu)保持連 接。因頻繁插拔，容易造成接觸不良，連接不暢等故障；部分連接器采用電磁吸合，但需要線 圈保持電流，功耗較大，發(fā)熱嚴重；彈出機構(gòu)多采用外力、電磁頂桿或電磁釋放機械卡勾的 方式，容易發(fā)生機械故障。
[0006] 2、自動分離連接器，采用機械結(jié)構(gòu)或機電結(jié)合結(jié)構(gòu)進行分離的系統(tǒng)，雖然可以將 插頭彈出，但缺少智能化，彈出時，需要使用機械力彈出插頭，容易產(chǎn)生機械性的故障，經(jīng)常 會出現(xiàn)卡死的情況，造成由于沒有完全彈出而引起的損失。
[0007] 3、自動分離連接器，現(xiàn)在多是插頭彈出后，對插座的本身沒有相關的自動保護措 施。插座基本都是裸露在外，灰塵，水容易進入，對其性能造成影響。個別插座采用了手動 防塵蓋，在插頭彈出后，需要人工將防塵蓋蓋上。
[0008] 4、自動分離連接器，按照QJ1796-1998標準，都對抗拉力有嚴格的要求，抗拉力額 定或者過大，當插頭因故障未彈出時，如操作人員疏忽進行設備移動，可能會損壞設備，造 成不必要的損失。
[0009] 現(xiàn)有自動分離連接器大多采用的連接方式是插針與卡式的彈片連接，通過電磁頂 桿或彈簧方式致使分離，這樣的連接和釋放方式，多次插拔后會造成接觸不良等連接故障， 整個連接器使用壽命不長，通常為幾百次插拔，不僅提高了使用成本，而且降低了系統(tǒng)可靠 性，造成人力物力等資源的大量浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于克服上述缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、實現(xiàn)方便的采用電磁分離 的智能連接器。
[0011] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下：
[0012] 一種采用電磁分離的智能連接器，包括插頭和插座，所述插座包括以下部件：
[0013] 插座外殼；
[0014] 插座電路模組，連接電源；
[0015] 插座接觸件，用于在插頭和插座插接后與插頭連接實現(xiàn)插座與插頭導通；
[0016] 電磁線圈組件，包括鐵芯和饒于鐵芯外的電磁線圈，插頭和插座插接時，吸附插 頭；插頭拔出時，通電廣生電磁場，彈出插頭；
[0017] 所述插頭包括以下部件：
[0018] 插頭外殼；
[0019] 插頭電路模組；
[0020] 插頭接觸件，用于在插頭和插座插接后與所述插座接觸件連接實現(xiàn)插頭和插座導 通；
[0021] 磁鐵，在插頭與插座插接時，所述磁鐵與所述鐵芯之間產(chǎn)生磁吸力；在拔出插頭 時，電磁線圈通電產(chǎn)生與所述磁鐵同性的電磁力，二者之間產(chǎn)生斥力，彈出插頭。
[0022] 進一步的，所述插座還包括由微控制單元、插頭感應檢測模塊、限位檢測模塊和通 信總線構(gòu)成的控制板。所述電磁線圈由微控制單元控制供電。其中，所述通信總線用于連 接向所述智能連接器下達控制命令的設備，實現(xiàn)所述智能連接器的智能控制，具體的說，智 能連接器通過通信總線與其它設備連接組成智能系統(tǒng)，智能連接器內(nèi)置多個操作程序流 程，只需通過總線接收命令，向微控制單元下達控制命令，即可自動完成相關操作，如開關 倉門，吸附連接與彈開等。
[0023] 優(yōu)選的，所述插座接觸件為彈簧插針，所述插頭接觸件為與所述彈簧插針匹配的 接觸片；
[0024] 或者，所述插座接觸件為接觸片，所述插頭接觸件為與所述接觸片匹配的彈簧插 針。插座接觸件與對應的插頭接觸件可以分別為兩個或三個，甚至更多，其與現(xiàn)有技術中插 頭及插座的規(guī)定來確定。
[0025] 本方案中，鐵芯的具體設計如下：所述鐵芯套接于一根空心管內(nèi)并可相對于所述 空心管軸向移動，所述電磁線圈繞制于所述空心管外壁。在所述插座外殼上設置有固定支 架，所述鐵芯底部通過螺紋連接與所述固定支架連接，以此實現(xiàn)所述鐵芯相對于所述空心 管軸向移動。
[0026] 在一種實施方案中，所述插座外殼截面呈"凹"字形結(jié)構(gòu)，在插座外殼的凹形內(nèi)的 底部設置有一個截面呈"凹"字形的凸起，所述插座接觸件設置于"凹"字形凸起的兩側(cè)邊 上，所述電磁線圈組件設置于"凹"字形凸起的凹形內(nèi)的底部。
[0027] 進一步的，在所述插座外殼的開口處還設置有可開閉的保護倉門。
[0028] 在一種實施方案中，所述插頭外殼的截面呈"凹"字形并與所述插座外殼形狀匹 配，所述磁鐵設置于插頭外殼凹形內(nèi)的底部，所述插頭接觸件設置于磁鐵兩側(cè)，插頭與插座 插接后，插頭接觸件與插座接觸件連接導通。
[0029] 在所述插座上設置有用于控制所述電磁線圈通電的出倉開關。
[0030] 一種采用電磁分離的智能連接器的使用方法，包括以下步驟：
[0031] 插接過程
[0032] 插接過程
[0033] (1)開啟保護倉門的步驟；
[0034] (2)插頭逐漸靠近插座，插頭上磁鐵與插座上的鐵芯逐漸吸附的步驟；
[0035] (3)插頭接觸件與插座接觸件連接導通的步驟；
[0036] (4)插頭上磁鐵與插座上的鐵芯吸附，插頭與插座緊密連接的步驟；
[0037] 彈出過程
[0038] (I)出倉開關控制電磁線圈通電并產(chǎn)生與插頭上磁鐵相同磁性的步驟；
[0039] (II)電磁線圈與磁鐵之間產(chǎn)生斥力，插頭通過該斥力彈出插座的步驟；
[0040] (III)控制保護倉門關閉的步驟。
[0041] 所述步驟（2)中，當插座上的控制板檢查到插頭靠近時，所述電磁線圈通電并產(chǎn) 生與插頭上磁鐵相反磁性，電磁線圈與磁鐵之間產(chǎn)生吸力，使得插頭吸附在插座，插頭與插 座緊密連接后，電磁線圈斷電，此時插頭與插座依靠磁鐵與鐵芯之間的吸力維持連接。
[0042] 本發(fā)明的設計原理：完全采用電磁力吸合和分離，不依靠任何機械型式和結(jié)構(gòu)的 外力進行連接和彈出，根據(jù)電磁理論以及磁極間，同極相斥，異極相吸的原理，完全依靠磁 力實現(xiàn)插頭與插座的連接和分離（彈出）。
[0043] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
[0044] (1)本發(fā)明完全采用電磁力吸合和分離，不依靠任何機械型式和結(jié)構(gòu)的外力進行 連接和彈出。插頭插入后，瞬間產(chǎn)生強電磁場，將插頭吸入插座；插頭吸入連接可靠后，釋放 電磁力，依靠插頭內(nèi)的永久磁鐵和插座內(nèi)的鐵芯之間的吸力保持連接。彈出時，電磁線圈產(chǎn) 生異性磁場，將插頭彈出。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明故障率低、可靠性高。
[0045] (2)本發(fā)明在插座上配有保護倉門，在任何沒有插頭連接的情況下，倉門都處于關 閉狀態(tài)，以保護插座；需要連接時，通過按鍵打開倉門，插座將插頭彈出后，倉門自動關閉， 或者通過按鍵關閉倉門，自動控制異常的情況下也可手動關閉倉門。這樣的結(jié)構(gòu)對插座起 到了一定的保護作用，同時對于防塵，防水也起到一定的作用。
[0046] (3)本發(fā)明的抗拉力可調(diào)，可在一些單邊設備頻繁移動的場合起到保護作用。插座 內(nèi)的鐵芯和插頭內(nèi)的磁鐵之間的間隙可以調(diào)整，以改變插頭的抗拉力的大小，在特殊情況 下，插頭或插座一方的設備在插頭未彈出的情況下移動，可以強拉出來，而不會損壞設備或 造成其它損失。
[0047] (4)本發(fā)明的連接器使用壽命長。插頭和插座采用彈簧插針與導電金屬片平面接 觸，依靠插針內(nèi)的彈簧力保證連接的可靠性；插座與插頭保持連接的力為磁鐵與鐵芯的吸 力，彈出的力為電磁力與永久磁鐵的斥力，這種設計，吸合和彈出沒有機械力介入，連接沒 有摩擦力，保證了可靠的連接，增加了連接器的使用壽命，從而擴大了本發(fā)明的應用領域， 避免了由于壽命制約而不能使用的場合，同時也避免了使用壽命短的而極易更換并導致資 源浪費的情況。
[0048] (5)本發(fā)明中智能連接器通過通信總線與其它設備連接組成智能系統(tǒng)，智能連接 器內(nèi)置多個操作程序流程，只需通過總線接收命令，向微控制單元下達控制命令，即可自動 完成相關操作，如開關倉門，吸附連接與彈開等，從而有效地克服了現(xiàn)有技術中自動連接器 智能化程度低的問題。
【附圖說明】
[0049] 圖1為本發(fā)明中插座的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0050] 圖2為本發(fā)明中插頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0051] 圖3為本發(fā)明中插頭和插座的連接示意圖。
[0052] 圖4為本發(fā)明的實現(xiàn)原理示意圖。
[0053] 上述附圖中，附圖標記對應的部件名稱如下：
[0054] 1-插座固定支架，2-限位機構(gòu)，3-插座接觸件，4-電磁線圈，5-鐵芯，6-控制板， 7_伺服電機，8-螺釘，9-保護倉門，10-定位蓋板，11-插頭接觸件，12-磁鐵，13-出線孔， 14-磁鐵保護外殼，15-插頭，16-插座，17-固定支架，18-空心管，19-螺桿。
【具體實施方式】
[0055] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，本發(fā)明的實施方式包括但不限于 下列實施例。
[0056] 實施例
[0057] 如圖1至4所示，本實施例提供了一種采用電磁分離的智能連接器，其包括插頭和 插座兩部分，進一步的，本實施例中插頭和插座完全采用電磁力或磁力實現(xiàn)二者的連接和 彈出，沒有任何機械力的介入，具體結(jié)構(gòu)如下：
[0058] 插座，包括插座外殼；插座電路模組，連接電源；插座電路模組與現(xiàn)有插座的電路 模組保持一致，本發(fā)明申請中并未對具體的電路結(jié)構(gòu)做改進；插座接觸件，用于在插頭和 插座插接后與插頭連接實現(xiàn)插座與插頭導通，插座接觸件的數(shù)量根據(jù)具體規(guī)格來確定，其 可以是兩個、三個、四個甚至更多；電磁線圈組件，包括鐵芯和饒于鐵芯外的電磁線圈，插頭 和插座插接時，吸附插頭；