連接器單元的連接器部件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及具有凸形部件(14)和凹形部件(16)的連接器單元(12)的連接器部件(10)，包括具有在凸形部件(14)和凹形部件(16)的配對(duì)過程之后受到電應(yīng)力的至少一個(gè)端區(qū)域(22，24)的至少一個(gè)導(dǎo)電層(18，20)。為了最小化電應(yīng)力集中，連接器部件(10)的特征在于用于減小至少一個(gè)端區(qū)域(22，24)處的電應(yīng)力的至少一個(gè)應(yīng)力控制設(shè)備(26，26a；28，28a)。
【專利說明】
連接器單元的連接器部件
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及具有凸形部件和凹形部件的連接器單元的連接器部件，其包括具有在凸形部件和凹形部件配對(duì)之后電應(yīng)力的至少一個(gè)端區(qū)域的至少一個(gè)導(dǎo)電層。
【背景技術(shù)】
[0002]在不久的將來，將需要對(duì)遠(yuǎn)距離通信的不斷增加的需求、尤其是例如在大陸之間。因此，位于海底并且在海底操作的基礎(chǔ)架構(gòu)、如海底線纜以及鏈接海底線纜和模塊的連接器、例如海底模塊、如變壓器、栗等很重要。已知使用導(dǎo)電鍍層作為控制連接器內(nèi)的電應(yīng)力的手段并且使得能夠減小連接器的大小。然而鍍層在鍍層結(jié)束的任何地方的確產(chǎn)生高電應(yīng)力的局部區(qū)域，這引起應(yīng)力集中并且在典型的連接器和穿透器中的導(dǎo)體與絕緣體之間的高的AC電壓的情況下可能導(dǎo)致部分放電。這在不可接受的低電壓的情況下甚至可能導(dǎo)致連接器或穿透器的故障。
[0003]在當(dāng)前連接器中，使用相對(duì)于操作電壓足夠大大小的部件來避免臨界區(qū)域中的不可接受的高應(yīng)力點(diǎn)。然而，對(duì)于高壓連接器設(shè)計(jì)，按照這一方法將導(dǎo)致相對(duì)較大、較重和較昂貴的部件。
[0004]本發(fā)明的第一目的是提供用于具有非電應(yīng)力接口并且尺寸很小并且重量很輕并且可以以低成本制造的連接器單元的連接器部件。
[0005]這一目的可以通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的主題的連接器部件來解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種特別是用于在深海應(yīng)用中使用的連接器單元的連接器部件，其中連接器單元包括凸形部件和凹形部件，并且其中連接器部件包括具有至少一個(gè)端區(qū)域的至少一個(gè)導(dǎo)電層或涂層，至少一個(gè)端區(qū)域在凸形部件和凹形部件的配對(duì)之后電應(yīng)力。
[0007]提出了連接器部件的特征至少在于用于減小至少一個(gè)端區(qū)域處的電應(yīng)力的應(yīng)力控制設(shè)備。
[0008]由于發(fā)明主題，可以高效地控制電應(yīng)力并且可以在沒有應(yīng)力控制設(shè)備的情況下關(guān)于系統(tǒng)最小化電應(yīng)力集中應(yīng)力。因此，減小了部分放電的風(fēng)險(xiǎn)并且避免了連接器可能在不可接受的低壓處發(fā)生故障的可能性。尤其是這樣，因?yàn)槎藚^(qū)域在連接器被配對(duì)時(shí)布置在移動(dòng)部處并且接近油流并且電應(yīng)力絕緣油，其本質(zhì)上在電方面比固體絕緣器更弱。因此，提供了可靠的連接器部件，其與現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)相比不太易于受到錯(cuò)誤的影響，并且能夠成功地用在高壓應(yīng)用中。
[0009]另外，通過使用發(fā)明的應(yīng)力控制設(shè)備，可以將連接器部件、如絕緣裝置放置在與現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)相比更大的電應(yīng)力之下。在防止應(yīng)力發(fā)散到可能具有不利影響的位置方面也有優(yōu)點(diǎn)。因此，電應(yīng)力在電流承載部件的設(shè)計(jì)期間在很多區(qū)域中很容易控制。因此，可以有利地提供與現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)相比具有較少電問題的系統(tǒng)。另外，這一發(fā)明設(shè)計(jì)減小了連接器單元的大小和重量以及零件和組裝件的成本。
[0010]即使術(shù)語“導(dǎo)電層、端區(qū)域、應(yīng)力控制設(shè)備、傳導(dǎo)部件、絕緣模制件、緊固結(jié)構(gòu)、部件、部件組件、輪廓、錐形、材料、涂層、微變阻器、表面”(也參見以下)在權(quán)利要求和說明書中以單數(shù)形式或者以具體的數(shù)字形式使用，然而專利(申請(qǐng))的范圍不應(yīng)當(dāng)限于單數(shù)或具體數(shù)字形式。具有一個(gè)或多個(gè)以上提及的結(jié)構(gòu)也落入本發(fā)明的范圍。
[0011]連接器單元意圖表示物理上連接至少兩個(gè)部件、如兩個(gè)線纜、優(yōu)選地是海底線纜或具有海底模塊的線纜(例如變壓器、栗等)或分別在模塊或兩個(gè)模塊內(nèi)部的母線的單元。因此，優(yōu)選海底連接器單元。連接器單元可以用在任何嚴(yán)酷環(huán)境中并且可以實(shí)施為電連接器和/或侵入器或優(yōu)選地實(shí)施為濕法可配對(duì)連接器/侵入器。另外，其優(yōu)選地在高壓應(yīng)用中米用。
[0012]這樣的連接器單元至少包括有助于在兩個(gè)連接的部、如兩個(gè)線纜或具有模塊的線纜的匹配位置處建立電連接的導(dǎo)體部。這一導(dǎo)體部可以是用于接觸凸形部件的導(dǎo)體引腳的連接器或入侵器的導(dǎo)體引腳、插座引腳或凹形部件或者連接器的凹形部件、插頭或插座或連接器本體的插座觸頭。因此，發(fā)明的連接器部件實(shí)施為凸形部件和/或?qū)嵤榘夹尾考⑶姨貏e地是連接器單元的連接器部件。
[0013]另外，凹形插座意圖表示具有開口、凹部或孔的連接器單元的一個(gè)部分以用于容納連接器單元的另一部分，如導(dǎo)體引腳或其部分。另外，如果連接器單元的實(shí)施例包括入侵器，則導(dǎo)體引腳經(jīng)由殼體永久連接至線纜或模塊。因此，導(dǎo)體引腳意圖表示具有引腳、延伸部等的單元的用以接合或者被插入在凹形插座或線纜或模塊的開口中的部分。連接器引腳及其對(duì)應(yīng)部分(凹形插座、線纜或模塊)意圖在凸形、凹形部件的配對(duì)或者導(dǎo)體引腳與線纜或模塊的永久連接的情況下建立電連接。凸形、凹形部件或模塊每個(gè)可以被包裝在外殼中或者在線纜的外部。
[0014]另外，以下文本中也稱為傳導(dǎo)性層或涂層的導(dǎo)電層可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員可行的任何層，如金屬層、陶瓷層或傳導(dǎo)性塑料層。在實(shí)驗(yàn)上示出，以下范圍對(duì)于傳導(dǎo)性層的傳導(dǎo)屬性是有益的。如果是金屬層，則其厚度可以在Iym到40μηι之間，優(yōu)選地在5μηι到35μηι之間，并且最優(yōu)選地在ΙΟμπι到30μηι之間。另外，如果是傳導(dǎo)性塑料層，則其厚度可以在Imm到20mm之間，優(yōu)選地在I.5mm到1mm之間，并且最優(yōu)選地在2mm到5mm之間。另外，如果是陶瓷層，其厚度可以在Iym到500μπι之間，優(yōu)選地在50μπι到200μπι之間，并且最優(yōu)選地在80μπι到120μπι之間，并且優(yōu)選地是大約ΙΟΟμπι。
[0015]另外，金屬層例如可以由銅、銅合金、鋁、鎳鈷鐵合金(例如Kovar(R))、鉬、鈦和(含磷)鎳制成。另外，金屬層可以布置在基本層上，例如在銅基本層頂部的高含磷鎳。因此，金屬層可以包括多于一個(gè)層。金屬層可以包括鈦或(含磷)鎳，后者沉積在由銅制成的基本層上。傳導(dǎo)性塑料層例如可以由工程塑料或者PAEK族或環(huán)氧族或聚酰胺族、優(yōu)選地聚醚醚酮(PEEK)材料制成。陶瓷層例如可以由Bi2O3或Cr2O3制成。另外，可以使用鈦陶瓷，例如TiN和T1，并且可能使用陶瓷最佳。
[0016]傳導(dǎo)性層的端區(qū)域意圖表示傳導(dǎo)性層的其中層的傳導(dǎo)屬性被終止的區(qū)域和/或端區(qū)域與傳導(dǎo)性層的物理端部相同。另外，應(yīng)力控制設(shè)備意圖表示對(duì)與本領(lǐng)域技術(shù)人員而言具有改變或減小電應(yīng)力的發(fā)生的能力的可行的任何設(shè)備，如部件、部件組件或現(xiàn)有技術(shù)部件的修改，如重新成形、不同布置、材料替換或涂覆。因此，應(yīng)力控制設(shè)備是電應(yīng)力控制設(shè)備。
[0017]優(yōu)選地，應(yīng)力控制設(shè)備至少布置在連接器部件的一個(gè)表面處，并且最優(yōu)選地，布置在傳導(dǎo)性層處。應(yīng)力控制設(shè)備可以與表面具有物理上交疊的接觸，或者與表面例如經(jīng)由中間部直接或間接地至少電連接。用語“在配對(duì)過程之后”尤其應(yīng)當(dāng)理解為在連接器單元的操作期間。
[0018]另外，導(dǎo)電層是連接至連接器單元的高壓部的第一導(dǎo)電層。有利地，導(dǎo)電層是連接至連接器單元的零電壓部(OV)的至少第二導(dǎo)電層。這兩個(gè)傳導(dǎo)性層由一個(gè)絕緣體或若干絕緣體徑向分離。術(shù)語“連接”應(yīng)當(dāng)理解為直接或間接連接。連接器單元的高壓部和零電壓部可以是凸形部件的高壓部和OV部或者凹形部件的高壓部和OV部，或者是這二者。這是因?yàn)?，在凸形引腳和凹形插座配對(duì)之前，有兩個(gè)高壓部和兩個(gè)零電壓部，其中一個(gè)在凸形引腳中并且一個(gè)在凹形插座中。然而，一旦凸形引腳和凹形插座配對(duì)，則兩個(gè)高壓系統(tǒng)連結(jié)并且零電壓系統(tǒng)(兩個(gè)接地系統(tǒng))連結(jié)，因此在配對(duì)狀態(tài)下，在凸形引腳與凹形插座之間僅共享有一個(gè)連續(xù)的高壓區(qū)域和一個(gè)連續(xù)的OV區(qū)域。
[0019]連接器部件可以包括電流承載部件和在電流承載部件周圍的絕緣套。第一導(dǎo)電層的至少部分可以設(shè)置在絕緣套的內(nèi)部上，特別是在連接至高壓部的層。第二導(dǎo)電層的至少部分可以設(shè)置在絕緣套的外部上，特別是連接至接地或零電壓部的層。
[0020]在連接器單元在其配對(duì)位置的操作期間，通過高壓區(qū)域與OV區(qū)域之間的各種絕緣介質(zhì)的電壓增加。如果是沒有應(yīng)力控制設(shè)備的現(xiàn)有技術(shù)的連接器單元，則電壓輪廓在其中傳導(dǎo)性層結(jié)束的區(qū)域周圍強(qiáng)烈地“彎曲”。這是因?yàn)椋瑐鲗?dǎo)性層的端部尖銳并且非常突然，因此不能控制電壓輪廓如何變化。介質(zhì)上的電應(yīng)力由電壓場(chǎng)的變化速率給定。因此，在其中電壓輪廓彼此接近或者尖銳地彎曲的任何區(qū)域中存在高的電應(yīng)力。
[0021]為了克服這一現(xiàn)象，應(yīng)力控制設(shè)備以如下方式來實(shí)施:該方式使得在凸形部件和凹形部件的配對(duì)位置建立在第一導(dǎo)電層與第二導(dǎo)電層之間的具有不同電勢(shì)的區(qū)域關(guān)于連接器單元的軸在徑向方向上和軸向方向上基本上均勻地分布。因此，可以避免電應(yīng)力集中的發(fā)生。術(shù)語“在徑向方向上和軸向方向上基本上均勻地分布”應(yīng)當(dāng)理解為，具有不同電勢(shì)的區(qū)域的徑向厚度基本上相同并且具有不同電勢(shì)的區(qū)域的輪廓與連接器單元的軸的方向發(fā)散小于60°。在徑向厚度的范圍內(nèi)，“基本上相同”也應(yīng)當(dāng)表示大約15%的徑向厚度的偏離。
[0022]另外，應(yīng)力控制設(shè)備通過到傳導(dǎo)性層的端區(qū)域的物理、具體地是電接觸至少布置在凸形部件和凹形部件的配對(duì)位置。因此，可以建設(shè)性地容易地最小化電應(yīng)力。
[0023]在優(yōu)選實(shí)施例中，應(yīng)力控制設(shè)備包括至少一個(gè)傳導(dǎo)部件。因此，可以很容易限制電應(yīng)力的幅度。傳導(dǎo)部件可以具有對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言適合的任何傳導(dǎo)材料。有利地，傳導(dǎo)部件具有選自包括金屬、聚合物、彈性體、橡膠以及優(yōu)選地硅橡膠的組的材料。這提供了部件的很容易的制造過程、靈活的組裝以及令人滿意的屬性。優(yōu)選地，傳導(dǎo)部件是彈性部件，使得其可以以其期望形狀就地成形以擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域。
[0024]優(yōu)選地，傳導(dǎo)部件具有具體成形的輪廓以分別在至少布置在凸形部件和凹形部件的配對(duì)位置的端區(qū)域處的連接單元的至少部件和/或部件組件的表面梯度處平滑和/或平衡電應(yīng)力影響和/或高電應(yīng)力發(fā)生。因此，可以通過簡(jiǎn)單的方式來對(duì)抗正在發(fā)生的電應(yīng)力。表面梯度應(yīng)當(dāng)理解為連接器單元的部件或至少兩個(gè)部件之間的徑向和/或軸向擴(kuò)展的變化，如尖銳彎曲、步進(jìn)的輪廓或錐形。
[0025]有利地，傳導(dǎo)部件具有具體成形的輪廓，其具有錐形輪廓，尤其是圓錐形狀。因此，輪廓的變化特別平滑，這使得場(chǎng)能夠平滑地發(fā)散，從而減小應(yīng)力。優(yōu)選地，具體地逐漸的和/或圓錐形的錐形延伸離開導(dǎo)電層的端區(qū)域。換言之，錐形的開口或錐形的開口的放大延伸離開傳導(dǎo)性層/涂層的端區(qū)域。這導(dǎo)致被選擇用以補(bǔ)償電壓場(chǎng)的變化的在傳導(dǎo)性層后面的傳導(dǎo)部件的定向。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)，應(yīng)力控制設(shè)備包括產(chǎn)生應(yīng)力控制設(shè)備的良好絕緣的至少一個(gè)絕緣模制件。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，絕緣模制件基本上模制在傳導(dǎo)部件周圍。這導(dǎo)致傳導(dǎo)部件與不利影響的高效分離。有利地，絕緣模制件將液態(tài)絕緣體(油)與傳導(dǎo)部件電分離并且從而產(chǎn)生油從更高應(yīng)力區(qū)域的排斥。術(shù)語“基本周圍”應(yīng)當(dāng)理解為傳導(dǎo)部件在絕緣模制件中至少嵌入到50%，優(yōu)選地嵌入到至少80%，并且最優(yōu)選地嵌入到至少95%。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)傳導(dǎo)部件與干擾材料/效果接觸的風(fēng)險(xiǎn)來決定這一百分比?？梢陨踔梁线m的是，將傳導(dǎo)部件在絕緣模制件中嵌入到100%。
[0027]優(yōu)選地，絕緣模制件是提供調(diào)節(jié)至操作條件的能力的彈性部件。另外，絕緣模制件具有選自包括聚合物、軟聚合物(例如聚四氟乙烯(PTFE))、橡膠和硅橡膠的組的材料。因此，可以使用具有已知的良好的絕緣以及部分彈性屬性的材料。
[0028]在本發(fā)明的另外的實(shí)施例中，應(yīng)力控制設(shè)備包括至少一個(gè)緊固結(jié)構(gòu)。因此，應(yīng)力控制設(shè)備可以固定到連接器單元的正確部分/固定在其中。緊固結(jié)構(gòu)可以是對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員可行的任何部件，如環(huán)、夾鉗、鉤子、卡齒、螺釘、孔等。根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，應(yīng)力控制裝置經(jīng)由緊固結(jié)構(gòu)附接至凹形部件。這提供應(yīng)力控制設(shè)備的可靠和穩(wěn)定的定位，尤其是在凸形部件和凹形部件的配對(duì)期間。
[0029]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)，傳導(dǎo)部件和絕緣模制件被模制到緊固結(jié)構(gòu)上。因此，緊固結(jié)構(gòu)可以用于固定彈性部件。如果緊固結(jié)構(gòu)具有選自包括金屬、不銹鋼和鋁的組的材料，則可以提供分別到連接器部件件或凹形部件的可靠連接。另外，通過選擇合適的金屬作為用于緊固結(jié)構(gòu)的材料，其提供了到傳導(dǎo)部件的所需要的電接觸。
[0030]因此，應(yīng)力控制設(shè)備是至少包括傳導(dǎo)部件、絕緣模制件和緊固結(jié)構(gòu)的部件組件或單元。這一部件組件緊密地裝配在傳導(dǎo)性層的端部周圍，以排斥油并且提供傳導(dǎo)材料的緩變切面，這使得場(chǎng)能夠平滑地發(fā)散，從而減小應(yīng)力并且將相對(duì)稀薄(weak)的油從區(qū)域排除。
[0031]優(yōu)選地，應(yīng)力控制設(shè)備的傳導(dǎo)部件以及絕緣模制件和緊固結(jié)構(gòu)每個(gè)實(shí)施為環(huán)。因此，所有件分別可以很容易地集成在連接器單元中或者優(yōu)選地集成在凹形部件處。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)中，環(huán)關(guān)于連接器單元的軸線并且因此關(guān)于彼此同軸布置。由于這些實(shí)施例，部件組件可以很容易地布置或裝配在凹形部件的軸向延伸的孔中。另外，環(huán)被適配成對(duì)應(yīng)于凸形部件的形狀，尤其是對(duì)應(yīng)于凸形部件的導(dǎo)體引腳。
[0032]在實(shí)施例中，連接器部件是凹形部件，其中至少一個(gè)應(yīng)力控制設(shè)備包括安裝在凹形部件的孔中的第一應(yīng)力控制設(shè)備。第一應(yīng)力控制設(shè)備可以具有環(huán)形形狀以使得凸形部件的引腳能夠插入穿過。第一應(yīng)力控制設(shè)備的絕緣模制件可以提供與凹形部件的絕緣套物理接觸的徑向面朝外的表面。這樣，填充凹形部件的電介質(zhì)液體可以與在傳導(dǎo)性層的端部部分中的凹形部件的絕緣套發(fā)生位移凹形部件凹形部件，從而避免電介質(zhì)液體內(nèi)的高電應(yīng)力并且從而避免其損壞。
[0033]在實(shí)施例中，連接器部件是凹形部件，其中至少一個(gè)應(yīng)力控制設(shè)備包括安裝在凹形部件的孔中的第二應(yīng)力控制設(shè)備。第二應(yīng)力控制設(shè)備具有環(huán)形形狀使得凸形部件的引腳能夠插入穿過。第二應(yīng)力控制設(shè)備可以成形使得絕緣模制件在配對(duì)位置與凸形、凹形部件的引腳的外表面物理接觸。這樣，填充凹形部件的電介質(zhì)液體可以與凸形部件傳導(dǎo)性層的端部部分或引腳發(fā)生位移凹形部件，從而避免電介質(zhì)液體內(nèi)的高電應(yīng)力并且從而避免其破壞。
[0034]在本發(fā)明的有利實(shí)施例中，應(yīng)力控制設(shè)備包括第一應(yīng)力控制設(shè)備并且端區(qū)域包括第一導(dǎo)電層的第一端區(qū)域，并且另外，應(yīng)力控制設(shè)備包括至少第二應(yīng)力控制設(shè)備并且端區(qū)域包括至少第二導(dǎo)電層的至少第二端區(qū)域。因此，可以最小化在至少兩個(gè)區(qū)域處的高電應(yīng)力的風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)生甚至更可靠的連接器單元。當(dāng)在每個(gè)端區(qū)域處，應(yīng)力控制設(shè)備物理地、特別是電連接至導(dǎo)電層時(shí)，可以獲得可靠的應(yīng)力控制。
[0035]優(yōu)選地，第一導(dǎo)電層布置在凹形部件處并且連接至連接器單元的高壓部，并且第二導(dǎo)電層布置在凸形部件處并且連接至連接器單元的零電壓部。因此，可以保護(hù)在現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中與比固體絕緣體具有更低破壞強(qiáng)度的絕緣體(如油)接觸的傳導(dǎo)性層的端區(qū)域，使其免受應(yīng)力控制設(shè)備的電應(yīng)力。
[0036]在本發(fā)明的另外的實(shí)現(xiàn)中，第一應(yīng)力控制設(shè)備和第二應(yīng)力控制設(shè)備每個(gè)具有關(guān)于連接器單元的軸同軸布置的圓形結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)其在連接器單元中的有利布置。有利地，第一應(yīng)力控制設(shè)備和第二應(yīng)力控制設(shè)備在連接器單元的軸向方向上在凹形部件的孔中一個(gè)接一個(gè)布置。因此，應(yīng)力控制設(shè)備具體地布置成在端區(qū)域在凸形部件和凹形部件的配對(duì)位置接合，這具有承受高的應(yīng)力集中的風(fēng)險(xiǎn)。
[0037]在本發(fā)明的另外的有利實(shí)現(xiàn)中，第一應(yīng)力控制設(shè)備和第二應(yīng)力控制設(shè)備經(jīng)由壓配合至少在凸形部件和凹形部件的配對(duì)位置連接至連接器部件。因此，兩個(gè)應(yīng)力控制設(shè)備緊密地和安全地連接傳導(dǎo)性層的相應(yīng)端區(qū)域。優(yōu)選地，布置成更遠(yuǎn)離孔的開口的第一應(yīng)力控制設(shè)備經(jīng)由壓配合連接至凹形部件，并且布置成更朝著孔的開口的第二應(yīng)力控制設(shè)備經(jīng)由壓配合連接在凸形部件和凹形部件的配對(duì)位置。
[0038]換言之，在組裝連接器單元時(shí)，第一應(yīng)力控制設(shè)備被壓裝配到凹形部件中，并且在凸形部件配對(duì)到凹形部件時(shí)，第二應(yīng)力控制設(shè)備伸展裝配到凸形部件上。這確保了第一應(yīng)力控制設(shè)備緊密布置在凹形部件孔中并且第二應(yīng)力控制設(shè)備安全地接觸凸形部件的第二傳導(dǎo)性層并且另外凸形部件固定到凹形部件的孔。另外，另外的優(yōu)點(diǎn)在于，壓裝配以及伸展裝配確保了所有的絕緣油在鍍層的端區(qū)域從高應(yīng)力區(qū)域被排除。
[0039]因此，第二應(yīng)力控制設(shè)備的內(nèi)徑小于凸形部件的外徑。另外，第二應(yīng)力控制設(shè)備的內(nèi)徑小于第一應(yīng)力控制設(shè)備的內(nèi)徑。因此，第一應(yīng)力控制設(shè)備從不直接接觸凸形引腳，因?yàn)閮?nèi)徑足夠大使得這些部分之間存在空隙。
[0040]第一應(yīng)力控制設(shè)備通過其緊固結(jié)構(gòu)在插座觸點(diǎn)的正向端部分別連接至連接器單元的高壓部或者凹形部件。在凸形部件與凹形部件配對(duì)之前，第二應(yīng)力控制設(shè)備安裝在其中凹形插座的OV部分與鋁緊固結(jié)構(gòu)之間制造有電接觸的插座觸點(diǎn)的孔中。這在部件、例如彈簧、彈簧鎖銷或者將緊固結(jié)構(gòu)連接至凹形部件的金屬部件的另一適當(dāng)連接的布置上進(jìn)行，其中這一部件又連接至接地的凹形插座的金屬本體。
[0041]根據(jù)本發(fā)明的替選實(shí)施例和/或附加特征，應(yīng)力控制設(shè)備以如下方式實(shí)施:該方式使得其依賴于所施加的電壓而變?yōu)榫哂袀鲗?dǎo)性?；蛘邠Q言之，應(yīng)力控制設(shè)備包括至少一個(gè)電非線性材料。這使得應(yīng)力控制設(shè)備能夠?qū)υ谄谕恼２僮鳁l件之外的負(fù)載做出反應(yīng)，這可以用于減小不期望的污染物周圍的場(chǎng)或者對(duì)連接器部件或其接觸引腳的損壞。材料屬性的這一適應(yīng)性特性還在加載諸如脈沖電壓下幫助連接器單元。非線性材料在所施加的電壓與電阻率之間具有不成比例的關(guān)系。一旦電壓達(dá)到門限，則其從電阻性材料變?yōu)閭鲗?dǎo)性材料。
[0042]優(yōu)選地，應(yīng)力控制設(shè)備實(shí)施為尤其是由非線性材料制成的涂層。因此，應(yīng)力控制設(shè)備可以很容易應(yīng)用。涂層可以是以上描述的部件組件的附加特征，或者部件組件可以省略，并且涂層是單個(gè)應(yīng)力控制設(shè)備。這通過去除必須相對(duì)于插座引腳特征定位在精確位置的大量難以模制部件會(huì)使得連接器單元設(shè)計(jì)內(nèi)的應(yīng)力控制的簡(jiǎn)化。
[0043]當(dāng)通過以下方法之一應(yīng)用涂層時(shí)可以很容易獲得涂層:二次成型(over-moulding) 、粉末涂覆、高速氧燃料噴涂 (HVOF) 和等離子噴涂。二次成型例如可以由填充有微變阻器組合物(參見以下)的顆粒的聚合物來執(zhí)行，粉末涂覆例如可以是填充有微變阻器組合物顆粒的塑料的涂覆過程，高速氧燃料噴涂(HVOF)和等離子噴涂可以是例如微變阻器組合物本身的噴涂。
[0044]另外，涂層包括至少一個(gè)微變阻器和/或多個(gè)微變阻器。由于該陶瓷粒子在施加較高電應(yīng)力時(shí)變?yōu)閭鲗?dǎo)性，所以可以很容易獲得所施加的電壓與電阻率之間的非線性關(guān)系。因此，這樣的涂層的效果是通過在置于高電應(yīng)力下時(shí)變?yōu)閭鲗?dǎo)性來將電壓分級(jí)。微變阻器可以是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員可行的任何微變阻器，有利地，微變阻器是氧化鋅，如ZnO。由于這一選擇，可以使用具有電流與場(chǎng)的高度非線性關(guān)系的材料。
[0045]在另外的實(shí)施例中，微變阻器和/或多個(gè)微變阻器作為填充物被添加到硅橡膠以產(chǎn)生電非線性硅。填充物可以在硅基中具有例如40%體積的含量。這一聚合材料可以通過連接器部件的表面(例如導(dǎo)體引腳)上的二次成型或粉末涂覆來施加。除了已有的傳導(dǎo)性層，可以尤其在端區(qū)域處施加這一涂層，以具體地控制傳導(dǎo)性層的端部處的場(chǎng)。
[0046]替選地，可以添加微變阻器和/或多個(gè)微變阻器作為填充物到陶瓷材料(例如Bi203、Mn0、Cr203或Sb203)。這可以通過涂覆過程(例如HV0F、等離子噴涂)本身來進(jìn)行。這可以產(chǎn)生涂層的良好的持久性。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的另外的方面，應(yīng)力控制設(shè)備和/或涂層連接至表面和/或其中表面是在電流被施加給連接器部件時(shí)的爬電表面。由于此，能夠去除對(duì)于外部應(yīng)力控制特征的需要。在這一上下文中，爬電表面是沿著存在有電場(chǎng)的表面。
[0048]在本發(fā)明的替選實(shí)施例中，應(yīng)力控制設(shè)備和/或涂層可以與導(dǎo)電層整體形成，因此可以減少件、成本和組裝工作。術(shù)語“整體形成”應(yīng)當(dāng)理解為應(yīng)力控制設(shè)備和傳導(dǎo)性層由相同的件、層或涂層來表示或?qū)嵤?br>[0049]根據(jù)本發(fā)明的另外的實(shí)施例，提供了一種用于水下使用或在潮濕或在苛刻環(huán)境中使用的連接器單元。連接器單元包括凸形部件形狀的第一連接器部件和凹形部件形狀的第二連接器部件。第一連接器部件或第二連接器部件中的至少一個(gè)如以上概述地來配置。特別地，凹形部件，以及優(yōu)選地凸形部件和凹形部件兩者根據(jù)以上描述的實(shí)施例中的任何實(shí)施例來配置。優(yōu)選地，凹形部件包括至少一個(gè)、優(yōu)選至少兩個(gè)應(yīng)力控制設(shè)備。
[0050]以上描述的本發(fā)明的特性、特征和優(yōu)點(diǎn)以及實(shí)現(xiàn)其的方式與結(jié)合附圖解釋的示例性實(shí)施例的以下描述相結(jié)合變得清楚并且很清楚地理解。
【附圖說明】
[0051]本發(fā)明的以上定義的方面和另外的方面根據(jù)下文中要描述的實(shí)施例的示例很清楚，并且參考實(shí)施例的示例來解釋。下文中參考實(shí)施例的示例來更詳細(xì)地描述本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于此。
[0052]圖1示意性地示出了在配對(duì)之前具有導(dǎo)體引腳和凹形插座并且具有兩個(gè)發(fā)明的應(yīng)力控制設(shè)備的海底連接器單元，
[0053]圖2示意性地示出了處在配對(duì)位置的來自圖1的海底連接器單元的部分，
[0054]圖3示出了圖1的第一應(yīng)力控制設(shè)備的前視圖，
[0055]圖4示出了圖3的第一應(yīng)力控制設(shè)備的側(cè)視圖，
[0056]圖5示出了沿著線V-V穿過圖3的第一應(yīng)力控制設(shè)備的部分，
[0057]圖6示出了圖1的第二應(yīng)力控制設(shè)備的前視圖，
[0058]圖7不出了圖6的第二應(yīng)力控制設(shè)備的側(cè)視圖，
[0059]圖8示出了沿著線VII1-VIII穿過圖6的第二應(yīng)力控制設(shè)備的部分，
[0060]圖9示意性地示出了具有凹部的來自圖1的凹形插座的部分，
[0061 ]圖10示出了圖2的配對(duì)的連接器電壓的電壓輪廓，以及
[0062]圖11示出了具有應(yīng)力控制設(shè)備的替選實(shí)施例的處在其配對(duì)位置的連接器單元的部分。
【具體實(shí)施方式】
[0063]附圖中的圖示是示意性的。注意，在不同附圖中，相似或相同的元件設(shè)置有相同的附圖標(biāo)記。
[0064]圖1示出了用于連接兩個(gè)連接的部分、如兩個(gè)海底線纜(未示出)的高壓海底連接器單元12，其中連接器單元12包括凸形部件14或?qū)w引腳14以及凹形部件16或凹形插座16形式的兩個(gè)發(fā)明的連接器部件10。導(dǎo)體引腳14和凹形部件插座16都包裝在殼體58中，殼體58在凸形部件14和凹形部件16的配對(duì)或去除配對(duì)過程期間軸向?qū)?zhǔn)。凹形部件插座16位于一個(gè)海底線纜的插入前端60處并且包括軸向延伸的孔50，孔50具有用于防止水和灰塵進(jìn)入凹形部件16的內(nèi)部的密封件62。凸形部件14位于另一海底線纜的可接受前端64處并且包括可接受引腳組件66。注意，連接器部件14、16不僅可以與線纜一起使用，還可以安裝到隔板上或者用在桿狀板(stabplate)等上。
[0065]為了凸形部件14和凹形部件16的配對(duì)，孔50和可接受引腳組件66布置成朝著彼此軸向?qū)?zhǔn)，使得通過在凹形部件16的方向或者移動(dòng)方向68上移動(dòng)可接受引腳組件66，可接受引腳組件66可以部分進(jìn)入凹形部件16的孔50。由于可接受引腳組件66在凹形部件16的孔50中的適當(dāng)定位，在凸形部件14與凹形部件16的插座觸點(diǎn)70之間建立電連接。這一配對(duì)位置在圖2中示意性地示出，圖2描繪在插座觸點(diǎn)70的前端72處的海底連接器單元12的部分。
[0066]凸形部件14和凹形部件16每個(gè)在凸形部件14的情況下包括傳導(dǎo)孔形式的電流承載部件74并且在凹形部件16的情況下包括插座觸點(diǎn)70。電流承載部件74可以由銅制成。另外，這二者在電流承載部件74周圍的圓周方向78上包括由例如絕緣的聚醚醚酮(PEEK)制成的絕緣套76。布置在電流承載部件74和絕緣套76之間，兩個(gè)部14、16包括連接至連接器單元12的高壓部的第一導(dǎo)電層18、18’。凸形部件14和凹形部件16的電流承載部件74被配置成傳輸高壓電功率，例如在大約100V AC與100000V AC之間的電壓電平，特別地在大約10000VAC與80000V AC之間。連接器單元還可以在對(duì)應(yīng)DC電壓電平下可操作。
[0067]另外，凸形部件14和凹形部件16包括布置在相應(yīng)絕緣套76的外表面80處的第二傳導(dǎo)性層20、20 ’。第二傳導(dǎo)性層20、20 ’連接至接地連接或者連接器單元12的零電壓(0V)部。第二傳導(dǎo)性層20、20 ’可以提供接地屏幕。
[0068]傳導(dǎo)性層18、18’、20、20’例如可以是金屬層，它們可以由例如在銅基本層頂部的鈦或高含磷鎳制成。通常，還能夠提供陶瓷層或傳導(dǎo)性塑料層作為傳導(dǎo)性層18、18’、20、20’。另外，在被實(shí)現(xiàn)為金屬層的傳導(dǎo)性層18、18’、20、20’的情況下，它們可以具有在仏!11到30μπι之間并且優(yōu)選地大約為25μπι的厚度。在陶瓷層的情況下，傳導(dǎo)性層18、18’、20、20’可以具有大約10ym的厚度。傳導(dǎo)性塑料層的厚度是大約2mm到5mm(未示出)。
[0069]第一凹形插座16處的第一傳導(dǎo)性層18和導(dǎo)體引腳14處的第二傳導(dǎo)性層20在層18、
20結(jié)束的任何地方在高電應(yīng)力的操作區(qū)期間創(chuàng)建，這引起應(yīng)力集中。傳導(dǎo)性層18、20的這些區(qū)域在以下文本中稱為第一端區(qū)域22(凹形插座16處的層18的端部)和第二端區(qū)域24(導(dǎo)體引腳14處的層20的端部)。因此，這些端區(qū)域22、24在凸形部件14和凹形部件16的配對(duì)之后受到電應(yīng)力。
[0070]為了減小或最小化這些端區(qū)域22、24處的應(yīng)力集中，連接器部件10包括至少在凸形部件14和凹形部件16的配對(duì)位置的經(jīng)由端區(qū)域22、24物理地和電連接至導(dǎo)電層18、20之一的應(yīng)力控制設(shè)備26、28。具體地，第一應(yīng)力控制設(shè)備26連接至凹形插座16的傳導(dǎo)性層18的端區(qū)域22(第一傳導(dǎo)性層18的第一端區(qū)域22)，并且因此連接至連接器單元12的高壓部。第二應(yīng)力控制設(shè)備28連接至凸形引腳14的傳導(dǎo)性層20的端區(qū)域24(第二傳導(dǎo)性層20的第二端區(qū)域24)，并且因此經(jīng)由若干中間部件94、96、98(參見以下)連接至連接器單元12的零電壓部。
[0071 ] 第一應(yīng)力控制設(shè)備26在圖3到5中示出并且第二應(yīng)力控制設(shè)備28在圖6到8中示出，其中圖3和6示出了相應(yīng)應(yīng)力控制設(shè)備26、28的前視圖，圖4和7示出了相應(yīng)應(yīng)力控制設(shè)備26、28的側(cè)視圖，并且圖5和8是圖3或6的相應(yīng)應(yīng)力控制設(shè)備26、28的分別沿著線V-V或VII1-VIII的部分。
[0072]每個(gè)應(yīng)力控制設(shè)備26、28包括具有傳導(dǎo)部件38、絕緣模制件40和緊固結(jié)構(gòu)42的部件組件82，傳導(dǎo)部件38由傳導(dǎo)彈力材料、特別是傳導(dǎo)硅橡膠制成，絕緣模制件40由絕緣彈力材料、特別是絕緣硅橡膠制成，緊固結(jié)構(gòu)42由鋁制成(參見圖5和8)。絕緣模制件40基本上在傳導(dǎo)部件38周圍模制。具體地，第一應(yīng)力控制設(shè)備26的傳導(dǎo)部件38具有在應(yīng)力控制設(shè)備26的徑向方向32上延伸并且在凹形部件16的組裝狀態(tài)下朝著凹形插座定向的打開的側(cè)面部分84。
[0073]第二應(yīng)力控制設(shè)備28的傳導(dǎo)部件38完全嵌入在絕緣模制件40中(除了其中緊固結(jié)構(gòu)42穿過絕緣模制件40的部分)。因此，絕緣模制件40在連接器單元12的組裝狀態(tài)下將傳導(dǎo)部件38與電介質(zhì)液體、諸如填充孔50的絕緣油86分離。
[0074]在兩個(gè)應(yīng)力控制設(shè)備26、28的情況下，傳導(dǎo)部件38和絕緣模制件40被模制到相應(yīng)緊固(或支承)結(jié)構(gòu)42上。首先，第一傳到部件38模制到緊固結(jié)構(gòu)42上，之后絕緣模制件40模制到傳導(dǎo)部件38上，從而絕緣模制件40經(jīng)由傳導(dǎo)部件38連接至緊固結(jié)構(gòu)42。
[0075]第一應(yīng)力控制設(shè)備26的緊固結(jié)構(gòu)42沿著軸向方向34或者基本上垂直于第一應(yīng)力控制設(shè)備26的徑向方向32從傳導(dǎo)部件38的側(cè)截面84延伸。另外，第一應(yīng)力控制設(shè)備26的緊固結(jié)構(gòu)42具有在緊固結(jié)構(gòu)42的圓周方向78上延伸并且在組裝狀態(tài)下徑向面朝插座觸點(diǎn)70以將第一應(yīng)力控制設(shè)備26連接至插座觸點(diǎn)70的溝槽88(參見圖1和5)。
[0076]另外，第二應(yīng)力控制設(shè)備28的緊固結(jié)構(gòu)42在第二應(yīng)力控制設(shè)備28的徑向方向32上從傳導(dǎo)部件38的平面徑向外部側(cè)面90延伸并且在組裝狀態(tài)下朝著凹形部件16的套76突出。另外，第二應(yīng)力控制設(shè)備28的緊固結(jié)構(gòu)42具有多個(gè)孔徑92，多個(gè)孔徑92在圓周方向78上延伸并且用于將第二應(yīng)力控制設(shè)備28連接至凹形插座16的絕緣套76(參見圖1和8)。這一連接經(jīng)由將緊固結(jié)構(gòu)42連接至凹形插座16的金屬部件96的中間件94、如彈簧(未示出)來促進(jìn)。這一部件96又連接至凹形插座16的金屬本體98，金屬本體98連接至接地(OV)。
[0077]因此，緊固結(jié)構(gòu)42可以用于固定和支承彈性部件(傳導(dǎo)性部件38、絕緣模制件40)。或者換言之，應(yīng)力控制設(shè)備26、28經(jīng)由相應(yīng)緊固結(jié)構(gòu)42安裝或附接至凹形部件16。
[0078]傳導(dǎo)性部件38、絕緣模制件40和緊固結(jié)構(gòu)42全部實(shí)施為彈簧48。因此，第一應(yīng)力控制設(shè)備26和第二應(yīng)力控制設(shè)備28每個(gè)具有圓形結(jié)構(gòu)48( S卩，它們具有環(huán)形形狀)。在凹形部件14的組裝狀態(tài)下，環(huán)48或圓形結(jié)構(gòu)48關(guān)于連接器單元12的軸線36同軸布置(參見圖1)。
[0079]第一應(yīng)力控制設(shè)備26和第二應(yīng)力控制設(shè)備28在凹形部件16的孔50中沿著連接器單元12的軸向方向34—個(gè)接一個(gè)地布置。具體地，第一應(yīng)力控制設(shè)備26布置在插座觸點(diǎn)70的前端72處，第二應(yīng)力控制設(shè)備28布置成進(jìn)一步朝著凹形部件16的孔50的開口 52。
[0080]第二應(yīng)力控制設(shè)備28的內(nèi)徑d(稍微)小于導(dǎo)體引腳14的外徑D。因此，在凸形部件14和凹形部件16的配對(duì)位置，第二應(yīng)力控制設(shè)備28與引腳組件66的外表面物理接觸，其可以被認(rèn)為是經(jīng)由“壓裝配”連接至凸形部件14(參見圖1)。裝配使得能夠?qū)⑼剐尾考迦脒B接器單元的凹形部件中/將凸形部件從連接器單元的凹形部件去除而沒有施加過多的力。在配對(duì)位置，電介質(zhì)液體因此從傳導(dǎo)性層20在此在引腳組件66的絕緣套76上結(jié)束的端區(qū)域24被移位，從而避免電介質(zhì)液體中的高電應(yīng)力以及電介質(zhì)液體的破壞。
[0081 ]另外，第二應(yīng)力控制設(shè)備28的內(nèi)徑d小于第一應(yīng)力控制設(shè)備26的內(nèi)徑d。因此，第一應(yīng)力控制設(shè)備26相對(duì)于凸形引腳14布置有空隙(S卩，第一應(yīng)力控制設(shè)備26與引腳組件66之間在配對(duì)狀態(tài)下可以存在環(huán)形空間)。另外，應(yīng)力控制設(shè)備26的外徑D大于凹形插座16的絕緣套76的內(nèi)徑d。因此，第一應(yīng)力控制設(shè)備26在組裝期間必須被按壓到插座絕緣套76中(SP其可以通過壓裝配安裝在其中)。這些壓裝配將確保絕緣油86從傳導(dǎo)性層18、20的端區(qū)域
22、24周圍的高應(yīng)力區(qū)域被排斥。
[0082]凹形插座16的絕緣套76內(nèi)還存在圓形徑向凹部100。凹部100的表面被電鍍(第一傳導(dǎo)性層18的部分)并且具有突出部102或鼻部，突出部102或鼻部在軸向方向34上延伸遠(yuǎn)離第一應(yīng)力控制設(shè)備26并且在第一傳導(dǎo)性層18的端區(qū)域22上進(jìn)一步延伸。這一凹部100的功能是，可以將第一傳導(dǎo)性層18的端區(qū)域22隱藏在突出部102下面，從而進(jìn)一步減小在第一傳導(dǎo)性層18的段區(qū)域22處的應(yīng)力(參見圖9)。
[0083]為了最小化高應(yīng)力集中在端區(qū)域22、24處的發(fā)生，應(yīng)力控制設(shè)備26、28的傳導(dǎo)性部件38具有具體成形的輪廓44。這一輪廓44分別是錐形輪廓44或圓錐44，其中逐漸且圓錐形的錐形46延伸遠(yuǎn)離相應(yīng)導(dǎo)電層18、20的相應(yīng)端區(qū)域22、24(參見圖1和2)。在其配對(duì)位置的連接器單元12的操作期間，通過高壓區(qū)域與OV區(qū)域之間的各種絕緣介質(zhì)的電壓增加。
[0084]由于傳導(dǎo)性部件38的所提供的逐漸圓錐形錐形46及其所選擇的定向，應(yīng)力控制設(shè)備26、28以如下方式實(shí)施:該方式使得在凸形部件14和凹形部件16的配對(duì)位置建立在相應(yīng)第一導(dǎo)電層18，18’與相應(yīng)第二導(dǎo)電層20，20’之間的具有不同電勢(shì)的區(qū)域30、30’、30”、30”’關(guān)于連接器單元12的軸線36在徑向方向32和軸向方向34上均勻地分布，從而減小應(yīng)力。這在圖10中描繪，在圖10中，示意性地示出了4個(gè)區(qū)域30、30’、30”、30” ’并且應(yīng)力控制設(shè)備26、28用虛線示出并且其他部分為了清楚僅用其輪廓來描繪。
[0085]特別地，第一和第二應(yīng)力控制設(shè)備26、28、特別是其相應(yīng)傳導(dǎo)性部件38被布置和成形以減小相應(yīng)端區(qū)域22、24中的電場(chǎng)的等勢(shì)場(chǎng)線的密集(電應(yīng)力集中)。
[0086]通常，還有可能的是，應(yīng)力控制設(shè)備之一或二者可以包括至少一個(gè)電非線性材料(未示出)。這使得應(yīng)力控制設(shè)備能夠?qū)υ谄谕２僮鳁l件之外的負(fù)載做出反應(yīng)，這用于減小不期望的污染物周圍的場(chǎng)或者對(duì)連接器部件件或其接觸引腳的破壞。材料屬性的這一適應(yīng)性性質(zhì)還在負(fù)載、諸如脈沖電壓下幫助連接器單元。
[0087]在圖11中，示出了應(yīng)力控制設(shè)備26、28的替選示例性實(shí)施例。相同的部件、特征和功能用相同的附圖標(biāo)記表示。然而，為了區(qū)分圖11與圖1到10的示例性實(shí)施例，已向在圖11的示例性實(shí)施例中不同地設(shè)計(jì)的部件的附圖標(biāo)記添加字母“a”。以下描述基本上限于與圖1到10的示例性實(shí)施例相比的這些差異，其中關(guān)于相同的部件、特征和功能，參考圖1到10中的示例性實(shí)施例的描述。
[0088]圖11示出了應(yīng)力控制設(shè)備26、28的替選實(shí)施例。圖11的應(yīng)力控制設(shè)備26、28與圖1到10的應(yīng)力控制設(shè)備26、28的不同之處在于，其被實(shí)施為由非線性材料制成的或者至少包括非線性材料的涂層54、54’。
[0089]在圖11中，示出了海底連接器單元12在其配對(duì)位置的部分。未配對(duì)位置類似地實(shí)施為如圖1中所示而沒有應(yīng)力控制設(shè)備26、28的部件組件82。
[0090]連接器單元12包括凸形部件14和凹形部件16形式的兩個(gè)連接器部件10。凹形插座16位于第一未示出海底線纜的插入前端60處并且包括具有用于防止水和灰塵進(jìn)入凹形部件16的內(nèi)部的軸向延伸的密封件的孔50。凸形部件14位于第二未示出海底線纜的可接受前端64處并且包括可接受引腳組件66。在凸形部件14和凹形部件16的配對(duì)期間，可接受引腳組件66部分進(jìn)入凹形部件16的孔50。由于可接受引腳組件66在凹形部件16的孔50中的適當(dāng)定位，在凸形部件14與凹形部件16的插座觸點(diǎn)70之間建立了電連接。這一配對(duì)位置在圖11中示意性地示出。
[0091]凸形部件14和凹形部件16每個(gè)包括電流承載部件74和在電流承載部件74周圍的在圓周方向78上延伸的絕緣套76。布置在電流承載部件74和絕緣套76之間，兩個(gè)部14、16包括連接至連接器單元12的高壓部的第一導(dǎo)電層18、18’。另外，凸形部件14和凹形部件16包括布置在相應(yīng)絕緣套76的外表面80處的第二傳導(dǎo)性層20、20’。第二傳導(dǎo)性層20、20’連接至連接器單元12的零電壓(OV)部。
[0092]第一凹形插座16處的第一傳導(dǎo)性層18和導(dǎo)體引腳14處的第二傳導(dǎo)性層20在鍍層結(jié)束的任何地方在高電應(yīng)力的操作區(qū)域期間創(chuàng)建，這引起應(yīng)力集中。傳導(dǎo)性層18、20的這些區(qū)域在以下文本中稱為第一端區(qū)域22(凹形插座16處的層18)和第二端區(qū)域24(導(dǎo)體引腳14處的層20)。因此，這些端區(qū)域22、24在凸形部件14和凹形部件16的配對(duì)之后受到電應(yīng)力。
[0093]為了減小或最小化這些端區(qū)域22、24處的應(yīng)力集中，連接器部件10包括至少在凸形部件14和凹形部件16的配對(duì)位置的經(jīng)由端區(qū)域22、24物理地和電連接至導(dǎo)電層18、20之一的應(yīng)力控制設(shè)備26a、28a。具體地，第一應(yīng)力控制設(shè)備26a連接至凹形插座16的傳導(dǎo)性層18的端區(qū)域22(第一傳導(dǎo)性層18的第一端區(qū)域22)，并且因此連接至連接器單元12的高壓部，并且第二應(yīng)力控制設(shè)備28a連接至凸形引腳14的傳導(dǎo)性層20的端區(qū)域24(第二傳導(dǎo)性層20的第二端區(qū)域24)，并且因此連接至連接器單元12的零電壓部。另外，每個(gè)應(yīng)力控制設(shè)備26a、28a連接至作為在向連接器部件10施加電流時(shí)的爬電表面56的表面56。具體地，涂層被施加在爬電表面56上。根據(jù)本實(shí)施例，傳導(dǎo)性層18、20以及應(yīng)力控制設(shè)備26a、28a被實(shí)施為彼此單獨(dú)的件(參見圖11的上半部)。
[0094]兩個(gè)應(yīng)力控制設(shè)備26a、28a實(shí)施為涂層54。應(yīng)力控制設(shè)備26a、28a或涂層54包括多個(gè)微變阻器形式的電非線性材料，其中微變阻器是氧化鋅(ZnO)。涂層54在圖11的上半部中示例性地示出為增強(qiáng)的粗的線用于更好地呈現(xiàn)而非按比例繪制。通常，涂層54至少以這樣的比例布置/施加以減小連接器單元12的電應(yīng)力。為此，涂層54的表面和所需要的比例由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)其在本領(lǐng)域的知識(shí)來判定。
[0095]因此，如果涂層54處出現(xiàn)高的電應(yīng)力，則微變阻器粒子變?yōu)閭鲗?dǎo)性的。因此，這樣的涂層54的作用是通過在被置于高電應(yīng)力下時(shí)變?yōu)閭鲗?dǎo)性來對(duì)電壓分級(jí)。由于這樣實(shí)施的應(yīng)力控制設(shè)備26a、28a，在凸形部件14和凹形部件16的配對(duì)位置建立在第一導(dǎo)電層18、18’與第二導(dǎo)電層20、20’之間的具有不同電勢(shì)的區(qū)域關(guān)于連接器單元12的軸線36(未示出，但是類似于圖10中的描繪)在徑向方向32上和軸向方向34上基本上均勻地分布。
[0096]可以用若干方式將應(yīng)力控制設(shè)備26a、28a應(yīng)用到連接器部件10。
[0097]第一可能性可以是通過合成具有氧化鋅微變阻器填充物的聚合材料。這一聚合材料然后可以通過二次成型或粉末涂覆來施加在連接器部件的表面(爬電表面56)、例如導(dǎo)體引腳14。除了現(xiàn)有的傳導(dǎo)性層18、20可以施加這一涂層54，以具體地控制鍍層的段區(qū)域22、24處的場(chǎng)。
[0098]第二可能性是，涂層可以沿著連接器部件的整個(gè)軸向長(zhǎng)度施加，例如導(dǎo)體引腳(未示出)。這與上述涂覆技術(shù)相比可以更容易制造。
[0099]第三可能性是，使用通常用于陶瓷材料(例如高速氧燃料噴涂(HVOF)或等離子噴涂)的涂覆技術(shù)施加涂層。這一技術(shù)的處理參數(shù)用如下方式來修改和施加:該方式使得能夠保護(hù)微變阻器結(jié)構(gòu)或者能夠在施加過程期間創(chuàng)建微變阻器。為了創(chuàng)建微變阻器，必須用如下方式來處理氧化鋅和添加陶瓷(例如Bi2O3,MnO、Cr2O3、Sb2O3):該方式使得能夠沿著爬電長(zhǎng)度或者連接器部件的整個(gè)表面創(chuàng)建變阻器結(jié)構(gòu)(未示出)。
[0100]另外地或者替選地，至少一個(gè)應(yīng)力控制設(shè)備26a、28a能夠與導(dǎo)電層18、20中的至少一個(gè)整體形成。因此，涂層54 ’在正常操作條件下可以具有到第一程度的傳導(dǎo)性并且一旦電壓達(dá)到嵌入式非線性材料的門限則變?yōu)榈礁叱潭鹊膫鲗?dǎo)性。涂層54’在圖11的下半部示例性地示出作為增強(qiáng)的粗的線以用于更好的呈現(xiàn)，而非按比例繪制。
[0101]通常，還可行的是，將在圖1到10的實(shí)施例中描述的至少一個(gè)部件組件82與來自圖11中描述的實(shí)施例的涂層54、54’組合。例如，能夠結(jié)合來自圖1到10的部件組件82使用根據(jù)圖11中描述的本發(fā)明的第二實(shí)施例的包括非線性材料的傳導(dǎo)性層18、20或涂層54’(未示出)。
[0102]應(yīng)當(dāng)注意，術(shù)語“包括(comprising)”不排除其他元件或步驟，并且“一個(gè)(a)”或“一個(gè)(an)”不排除多個(gè)。另外，可以組合與不同實(shí)施例相關(guān)聯(lián)地描述的元素。還應(yīng)當(dāng)注意，權(quán)利要求中的附圖標(biāo)記不應(yīng)當(dāng)被理解為限制權(quán)利要求的范圍。
[0103]雖然通過優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)說明和描述了本發(fā)明，然而本發(fā)明不受所公開的示例的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)其可以得到其他變型而沒有偏離本發(fā)明的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有凸形部件(14)和凹形部件(16)的連接器單元(12)的連接器部件(10)，包括至少一個(gè)導(dǎo)電層(18，20)，所述至少一個(gè)導(dǎo)電層(18，20)包括在所述凸形部件(14)和所述凹形部件(16)的配對(duì)過程之后受到電應(yīng)力的至少一個(gè)端區(qū)域(22，24)， 其特征在于，用于減小所述至少一個(gè)端區(qū)域(22，24)處的電應(yīng)力的至少一個(gè)應(yīng)力控制設(shè)備(26，26a;28，28a)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接器部件， 其中所述至少一個(gè)導(dǎo)電層(18，20)包括連接至所述連接器單元(12)的高壓部的第一導(dǎo)電層(18，18’)以及連接至接地或所述連接器單元(12)的零電壓部的至少第二導(dǎo)電層(20，20，)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連接器部件，其中所述連接器部件包括電流承載部件(74)和在所述電流承載部件(74)周圍的絕緣套(76)，其中所述第一導(dǎo)電層(18，18’)的至少一部分設(shè)置在所述絕緣套(76)的內(nèi)部上并且其中所述第二導(dǎo)電層(20，20’)的至少一部分設(shè)置在所述絕緣套(76)的外部上。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的連接器部件，其中所述至少一個(gè)導(dǎo)電層(18，20)包括第一導(dǎo)電層(18，18’)和至少第二導(dǎo)電層(20，20’)， 其中所述應(yīng)力控制設(shè)備(26，26a ; 28，28a)以如下方式被實(shí)施，使得在所述凸形部件(14)和所述凹形部件(16)的配對(duì)位置處在所述第一導(dǎo)電層(18，18’)與所述第二導(dǎo)電層(20，20’)之間建立的具有不同電勢(shì)的區(qū)域(30，30’，30”，30” ’)關(guān)于所述連接器單元(I2)的軸線(36)在徑向方向(32)和軸向方向(34)上均勻地分布。5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的連接器部件，其中所述應(yīng)力控制設(shè)備(26，26a;28，28a)通過到所述傳導(dǎo)性層(18，20)的所述端區(qū)域(22，24)的物理接觸、特別是電接觸而至少布置在所述凸形部件(14)和所述凹形部件(16)的配對(duì)位置處。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的連接器部件， 其中所述應(yīng)力控制設(shè)備(26，26a ； 28，28a)包括至少一個(gè)傳導(dǎo)部件(38)、至少一個(gè)絕緣模制件(40)和至少一個(gè)緊固結(jié)構(gòu)(42)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的連接器部件，其中所述連接器部件是所述凹形部件(16)，其中所述至少一個(gè)應(yīng)力控制設(shè)備(26，26a ； 28，28a)包括安裝在所述凹形部件(16)的孔(50)中的第一應(yīng)力控制設(shè)備(26，26a)， 其中所述第一應(yīng)力控制設(shè)備(26，26a)具有環(huán)形形狀使得所述凸形部件(14)的引腳(66)能夠插入穿過， 其中所述第一應(yīng)力控制設(shè)備(26，26a)的所述絕緣模制件(40)提供與所述凹形部件(16)的絕緣套(76)物理接觸的徑向面朝外的表面。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的連接器部件，其中所述連接器部件是所述凹形部件(16)，其中所述至少一個(gè)應(yīng)力控制設(shè)備(26，26a;28，28a)包括安裝在所述凹形部件(16)的孔(50)中的第二應(yīng)力控制設(shè)備(28，28a)， 其中所述第二應(yīng)力控制設(shè)備(28，28a)具有環(huán)形形狀使得所述凸形部件(14)的引腳(66)能夠插入穿過，所述第二應(yīng)力控制設(shè)備(28，28a)被成形使得所述絕緣模制件(40)在所述配對(duì)位置與所述凸形部件(14)的所述引腳(66)的外表面物理接觸。9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中的任一項(xiàng)所述的連接器部件， 其中所述傳導(dǎo)部件(38)具有選自包括金屬、聚合物、彈性體、橡膠和硅橡膠的組的材料，和/或 其中所述絕緣模制件(40)具有選自包括聚合物、軟聚合物、橡膠和硅橡膠的組的材料，和/或 其中所述緊固結(jié)構(gòu)(42)具有選自包括金屬、不銹鋼和鋁的組的材料。10.根據(jù)權(quán)利要求6-9中的任一項(xiàng)所述的連接器部件， 其中所述傳導(dǎo)部件(38)具有特別是圓錐(44)形狀的錐形輪廓(44)，其中錐形(46)延伸離開所述導(dǎo)電層(18，20)的所述端區(qū)域(22，24)。11.根據(jù)權(quán)利要求6-10中的任一項(xiàng)所述的連接器部件， 其中所述絕緣模制件(40)部分或完全模制在所述傳導(dǎo)部件(38)周圍。12.根據(jù)權(quán)利要求6-11中的任一項(xiàng)所述的連接器部件，其中所述應(yīng)力控制設(shè)備(26，28)的所述傳導(dǎo)部件(38)以及應(yīng)力所述絕緣模制件(40)和所述緊固結(jié)構(gòu)(42)每個(gè)被實(shí)施為環(huán)(48)，其中優(yōu)選地，所述環(huán)(48)關(guān)于所述連接器單元(12)的縱向軸線(36)同軸地布置。13.根據(jù)權(quán)利要求6-12中的任一項(xiàng)所述的連接器部件， 其中所述應(yīng)力控制設(shè)備(26，28)經(jīng)由所述緊固結(jié)構(gòu)(42)附接至所述凹形部件(16)。14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的連接器部件， 其中所述至少一個(gè)應(yīng)力控制設(shè)備(26，26&;28，28&)包括第一應(yīng)力控制設(shè)備(26，26&)并且所述至少一個(gè)端區(qū)域(22)包括第一導(dǎo)電層(18)的第一端區(qū)域(22)，并且其中所述至少一個(gè)應(yīng)力控制設(shè)備(26，26a ； 28，28a)還包括至少第二應(yīng)力控制設(shè)備(28，28a)并且所述至少一個(gè)端區(qū)域(24)還包括至少第二導(dǎo)電層(20)的第二端區(qū)域(24)。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的連接器部件，其中在每個(gè)端區(qū)域(22，24)處，應(yīng)力控制設(shè)備(26，26a;28，28a)物理地、特別是電地連接至導(dǎo)電層(18，20)。16.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的連接器部件，其中所述第一導(dǎo)電層(18)布置在所述凹形部件(16)處并且連接至所述連接器單元(12)的高壓部，并且所述第二導(dǎo)電層(20)布置在所述凸形部件(16)處并且連接至所述連接器單元(12)的零電壓部。17.根據(jù)權(quán)利要求14-16中的任一項(xiàng)所述的連接器部件，其中所述第一應(yīng)力控制設(shè)備(26)和所述第二應(yīng)力控制設(shè)備(28)在所述連接器單元(12)的軸向方向(34)上一個(gè)接一個(gè)地布置在所述凹形部件(16)的孔(50)中。18.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的連接器部件， 其中所述連接器部件(10)被實(shí)施為所述凹形部件(16)。19.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的連接器部件， 其中所述應(yīng)力控制設(shè)備(26，26a;28，28a)包括至少一個(gè)電非線性材料。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的連接器部件， 其中所述應(yīng)力控制設(shè)備(26a，28a)包括涂層(54)或由涂層(54)組成，其中優(yōu)選地，所述涂層(54)通過以下方法之一來施加:二次成型、粉末涂覆、高速氧燃料噴涂(HVOF)和等離子嗔涂。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的連接器部件， 其中所述涂層(54)包括至少一個(gè)微變阻器和/或多個(gè)微變阻器和/或其中所述微變阻器是氧化鋅，具體是ZnO。22.根據(jù)權(quán)利要求19-21中的至少一項(xiàng)所述的連接器部件， 其中所述應(yīng)力控制設(shè)備(26a，28a)連接至表面(56)和/或其中所述表面(56)是在向所述連接器部件(1)施加電流時(shí)的爬電表面(56)。23.根據(jù)權(quán)利要求19-22中的至少一項(xiàng)所述的連接器部件， 其中所述應(yīng)力控制設(shè)備(26a，28a)與所述導(dǎo)電層(18，20)整體形成。24.—種用于水下或者在潮濕或在苛刻環(huán)境中使用的連接器單元，包括凸形部件形狀的第一連接器部件和凹形部件形狀的第二連接器部件，其中所述第一連接器部件或所述第二連接器部件中的至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1-23中的任一項(xiàng)來配置。
【文檔編號(hào)】H01R13/40GK105874654SQ201480068848
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2014年12月2日
【發(fā)明人】R·勒文, C·普蘭特
【申請(qǐng)人】西門子股份公司