基于低熔点金属的活塞式电气连接器件的制作方法

1.本实用新型涉及电气连接技术领域，尤其涉及一种基于低熔点金属的活塞式电气连接器件。


背景技术：

2.电气接插件，作为电气系统中重要的连接部件，在集成电路，电动汽车等领域拥有广泛使用。现阶段的电气接插件主要使用插座以及插头的形式机械连接。插头与插座之间的接触电阻取决于接触面上的正压力与接触面积，在多次插拔之后，插座的弹片弹性下降或有轻微塑性变形产生，造成正压力下降，导致接触电阻上升，甚至断路。另一方面，插座与插头主要材质为表层镀镍铜或镀锡铜，经过长时间使用，内层铜会向镀层表面扩散，而扩散至表面的铜易被空气氧化，形成导电性差的氧化铜附着物，此附着物会导致插座与插头之间的接触电阻急剧上升。若插座与插头之间的接触电阻过高，在通电流后会产生大量的热，从而导致接插件热失效，甚至导致起火燃烧。并且由于插座与插头处于机械连接，在当大幅振动或碰撞时，插头与插座存在瞬时松脱的可能，造成局部回路断路。
3.有鉴于此，有必要设计一种改进的基于低熔点金属的活塞式电气连接器件，以解决上述问题。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于低熔点金属的活塞式电气连接器件，通过使用液态金属与插头进行连接，可以完全消除插头与插座之间的接触电阻，插入时无应力产生；通过活塞式导液结构，可将金属液导入导出，防止液态金属泄露，也便于更换维修。
5.为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种基于低熔点金属的活塞式电气连接器件，包括低熔点金属密封腔、设置于所述低熔点金属密封腔上的负压吸液组件和导液口，以及至少两个与所述低熔点金属密封腔内部连通的导电连接端；
6.当需要形成导电通路时，通过所述负压吸液组件将液态的低熔点金属从所述导液口吸入所述低熔点金属密封腔，以将所述导电连接端连通；
7.当需要断开所述导电通路时，通过所述负压吸液组件将所述液态的低熔点金属从所述低熔点金属密封腔中挤出。
8.作为本实用新型的进一步改进，所述负压吸液组件为活塞式负压吸液组件。
9.作为本实用新型的进一步改进，所述活塞式负压吸液组件包括设置于所述低熔点金属密封腔内的活塞头和与所述活塞头相连的推杆。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述低熔点金属密封腔内设有限位销，用于限制所述活塞头的外移位移量。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述低熔点金属密封腔为圆筒结构。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述活塞头上设有与所述低熔点金属密封腔导通
的通孔，用于固定式或者可拆卸式连接其中一个或多个所述导电连接端。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述活塞头的内壁以及所述低熔点金属密封腔与所述活塞头相邻一侧的内壁均为倾斜的内壁。
14.作为本实用新型的进一步改进，至少一个所述导电连接端与所述低熔点金属密封腔为可拆卸连接，且所述低熔点金属密封腔与所述可拆卸连接的导电连接端的接口处设有密封阀门。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述可拆卸连接的导电连接端的前端为锥形，且负压吸液组件朝向所述低熔点金属密封腔的内壁设有锥形凹槽，用于容纳所述可拆卸连接的导电连接端。
16.作为本实用新型的进一步改进，所述低熔点导电金属包括但不限于为汞、镓、镓基合金、钠钾合金、铋基合金中的一种或多种。
17.本实用新型的有益效果是：
18.1、本实用新型提供的基于低熔点金属的活塞式电气连接器件，通过负压吸液组件的吸液或挤出作用，实现液态低熔点金属的注入或排出，能够保证低熔点金属密封腔内始终处于密封的环境，可以避免插头在腔体内被氧化而导致内阻的上升。若腔体内金属在工作时长期处于液态，还可释放由于振动产生的应力。
19.2、本实用新型通过液态低熔点金属的注入或排出实现导电和断电的控制，可无需反复插拔导电连接端，以减少反复插拔导致的使用寿命短的问题。而通过液态金属实现导电连接，一方面可以完全消除插头与插座之间的接触电阻，插入时无应力产生，另一方面低熔点金属可全部排出，单独存储，可以防止非工作状态时，液态低熔点金属的泄露，而且便于更换和维修。此外，由于活塞结构可以在圆筒轴线方向移动，低熔点金属在膨胀-收缩过程中产生的应力可以释放。
20.3、本实用新型还可通过设置可拆卸的导电连接端实现双重断电，并便于拆卸和检修。活塞内端面和阀门内端面设有倾斜的导液槽结构，确保全部液态低熔点金属可从导液口排出。可拆卸的导电连接端前端为锥形，且阀门内开孔也为锥形，确保插头可插入正确位置，并防止导电连接端插入过深。活塞内壁开有和导电连接端端部形状一样凹槽，确保活塞在回推时与导电连接端无多余空间，液态低熔点金属可全部排出。
附图说明
21.图1为本实用新型基于低熔点金属的活塞式电气连接器件的结构示意图。
22.图2为本实用新型基于低熔点金属的活塞式电气连接器件的断开状态结构示意图。
23.图3为本实用新型基于低熔点金属的活塞式电气连接器件插头插入，尚未注入液态低熔点金属的结构示意图。
24.图4为本实用新型基于低熔点金属的活塞式电气连接器件的导通状态结构示意图。
25.图5为本实用新型基于低熔点金属的活塞式电气连接器件带有加热器的结构示意图。
26.附图标记
27.10-低熔点金属密封腔；11-导液口；12-密封阀门；13-负压吸液组件；130-活塞头；131-推杆；132-限位销；133-凹槽；20-第一导电连接端；21-第二导电连接端；30-温度调节组件。
具体实施方式
28.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本实用新型进行详细描述。
29.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在具体实施例中仅仅示出了与本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。
30.另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
31.实施例1
32.请参阅图1至5所示，本实用新型提供的一种基于低熔点金属的活塞式电气连接器件，包括低熔点金属密封腔10、设置于低熔点金属密封腔10上的负压吸液组件13和导液口11，以及至少两个与低熔点金属密封腔10内部连通的导电连接端(例如图1中的第一导电连接端20和第二导电连接端21)。当需要形成导电通路时，通过负压吸液组件13将液态的低熔点金属从导液口11吸入低熔点金属密封腔10，以将导电连接端连通；当需要断开导电通路时，通过负压吸液组件将液态的低熔点金属从低熔点金属密封腔10中挤出。
33.如此设置，通过负压吸液组件13的吸液或挤出作用，实现液态低熔点金属的注入或排出，能够保证低熔点金属密封腔10内始终处于密封的环境，可以避免插头在腔体内被氧化而导致内阻的上升。通过液态低熔点金属的注入或排出实现导电和断电的控制，一方面可以完全消除插头与插座之间的接触电阻，插入时无应力产生，另一方面可以防止非工作状态时，液态低熔点金属的泄露，而且便于更换和维修。
34.再者，由于通过液态金属的注入和排出就能实现导电和断电的控制，因此可无需反复插拔导电连接端，以减少反复插拔导致的使用寿命短的问题。此种情况下，当液态低熔点金属全部排出时，各个导电连接端的端部应处于非接触状态，以防止断电失败；而且为了液体低熔点金属能够全部排出，导电连接端的端部应与低熔点金属密封腔10的内壁平齐。例如在图1中，第一导电连接端20和第二导电连接端21相互错开设置，但当注入液态低熔点金属时，应均可与液态低熔点金属接触，以形成导电通路。
35.特别地，负压吸液组件12为活塞式负压吸液组件，包括设置于低熔点金属密封腔10内的活塞头130和与活塞头130相连的推杆131，推杆131的直径小于活塞头130的直径。活塞头130与低熔点金属密封腔10内壁紧密配合，以实现高效的负压吸液或排液。低熔点金属密封腔10优选为圆筒结构。
36.在一些实施方式中，低熔点金属密封腔10内还设有限位销132，用于限制活塞头130的外移位移量，以控制液体低熔点金属的注入量。
37.特别地，在一些实施方式中，活塞头130上设有与低熔点金属密封腔10导通的通
孔，用于固定式或者可拆卸式连接其中一个或多个导电连接端。例如图1中的第一导电连接端20穿过推杆131和活塞头130与低熔点金属密封腔10连通。除了导电连接端以外，其他组件应都选取绝缘材料，以防止短路或漏电。
38.在另一些实施方式中，活塞头130的内壁以及低熔点金属密封腔10与活塞头相邻一侧的内壁均为倾斜的内壁，导液口11设置于低熔点金属密封腔10的端部，通过活塞头130的不断挤压，将液态低熔点金属从导液口11排出。如此设置，有利于液态低熔点金属无剩余全部排出。
39.低熔点导电金属的熔点优选为-40℃～200℃。低熔点导电金属包括但不限于为汞(熔点-39℃)、镓(熔点29.76℃)、镓基合金、钠钾合金(100℃，(k78％,na22％)；100℃，(k56％,na44％)；-11℃，(k78％,na22％)；19℃，(k56％,na44％))、铋基合金(如锡铋合金熔点138℃)中的一种或多种。
40.特别地，请参阅图5所示，本实用新型电气连接器件还包括设置于低熔点金属密封腔10外周的温度调节组件30，用于调控低熔点导电金属的温度，进而调控其物态形式(固相或液相)。控制温度调节组件30导通的开关可为机械式开关，也可内置无线控制模块，方便批量控制加热装置导通，以适用于大批量连接机构的插拔需求。
41.在一些实施方式中，温度调节组件30包括加热组件；当需要排液时，若低熔点导电金属为固态，则通过加热组件对低熔点导电金属进行加热，促使其转化为液态，然后通过活塞头30将其挤出。此种情况应保证低熔点导电金属的熔融温度低于导电连接端的熔融温度，优选低100℃以上，以防止导电连接端接入熔融的液体低熔点导电金属内时，自身发生熔融。
42.在一些实施方式中，温度调节组件20还包括降温组件；当将低熔点导电金属注入低熔点金属密封腔10后，降温组件对低熔点导电金属进行降温促使其转化为固态；或者对电气连接器件在导电工作过程中产生的热量进行降温散热。
43.实施例2
44.一种基于低熔点金属的活塞式电气连接器件，与实施例1相比，不同之处在于，至少一个导电连接端与低熔点金属密封腔10为可拆卸连接，例如图1-5中的第二导电连接端21，且低熔点金属密封腔10与可拆卸连接的导电连接端的接口处设有密封阀门12。
45.特别地，可拆卸连接的导电连接端的前端为锥形，且负压吸液组件13朝向低熔点金属密封腔10的内壁设有锥形凹槽133，用于容纳可拆卸连接的导电连接端。如此设置，可确保第二导电连接端21插入正确位置，并防止插入过深，同时确保活塞头130在回推时与第二导电连接端21无多余空间，液态低熔点金属可全部排出。
46.请参阅图2所示，为断电状态，即液体低熔点金属全部排出，且第二导电连接端21从低熔点金属密封腔10内拔出，实现双重断电，也便于导电连接端的更换和检修。
47.请参阅2-4所示，当需要形成导电通路时，将首先将第二导电连接端21通过空低熔点金属密封腔10末端的密封阀门12插入锥形凹槽133中，并通过螺栓将阀门12密封。然后将低熔点金属熔化，通过活塞头130将液态的低熔点金属从导液口11吸入中空的低熔点金属密封腔10中，如图4所示。活塞头30另一端连接第一导电连接端20。此时电流通过第一导电连接端20
→
低熔点金属
→
活塞头130
→
第二导电连接端21导通。
48.当连接器件需要断开时，将中空低熔点金属密封腔10的内低熔点金属加热熔化，
然后通过推杆131向内挤压活塞头130，低熔点金属通过导液口11从中空的低熔点金属密封腔10中排出。当液态金属全部排出后，松弛密封阀门12的螺栓，将第二导电连接端21从阀门中取出。
49.综上所述，本实用新型提供的基于低熔点金属的活塞式电气连接器件，通过负压吸液组件的吸液或挤出作用，实现液态低熔点金属的注入或排出，能够保证低熔点金属密封腔内始终处于密封的环境，可以避免插头在腔体内被氧化而导致内阻的上升。通过液态低熔点金属的注入或排出实现导电和断电的控制，一方面可以完全消除插头与插座之间的接触电阻，插入时无应力产生，另一方面低熔点金属可全部排出，单独存储，可以防止非工作状态时，液态低熔点金属的泄露。还可通过设置可拆卸的导电连接端实现双重断电，并便于拆卸和检修。
50.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。