一种适用于圆形和/或矩形系列电连接器的通用电气接入方法及通用插头装置与流程

本发明属于航天用关键零部件，具体涉及适用于圆形和/或矩形系列电连接器的通用电气接入方法及通用插头装置。

背景技术：

1、电连接器是构成完整的航天器系统所必须的基础零部件，具备连接与分离功能，在器件与组件、组件与机构、系统与子系统之间起着电气连接和信号传输的作用。根据不同的功能需求，目前在航空航天领域应用的电连接器有上百个系列，每个系列中又根据引脚数量的差异，细分为多种规格，这给电连接器的选型、设计和维护带来困难。

2、尤其是在轨开展卫星维修过程中，一方面若携带多种配套的电连接器会导致重量加大、成本增加，另一方面空间机械臂切换不同的执行工具进行作业，将导致维修操作复杂、效率降低。因此需要提出一种针对一个系列的电连接器的插头设计与通用电气接入方法、开发适用于圆形和矩形电连接器的通用插头装置，以期实现单一电连接器插头对应多个插座的适配，减少电连接器插头的更换次数，降低操作难度，提高在轨维护与服务的效率及可靠性。

3、针对电连接器的接头装置，国内外已有相关的发明，主要包括：cn101740942b公开了一种小型圆形电磁分离电连接器，具有结构紧凑、外形尺寸小、锁紧分离可靠、电磁分离方便等特点，但不能同时适配于多类型针芯规格的插座；cn103618166b公开了一种双齿快速插拔锁紧圆形连接器，通过直插结构实现插头与插座的插合后，只需将外壳顺时针或逆时针旋转30°即可实现快速可靠地锁紧，但同样不能适配于多类型针芯规格的插座；cn103618169b公开了一种外壳电导通分离电连接器，通过连接导线和锁紧机构的可靠传递，实现了插合时插头外壳先与插座外壳可靠导通，然后接触件再导通，但同样不能适配于多类型针芯规格的插座；us3497866a美国专利公开了一种圆形电连接器，在轴向采用多层级可伸缩的针芯接触模式，可适应针芯对称、同轴分布的多种直径大小的电连接器插座的插合，但针对不同轴分布或针芯不对称分布的电连接器插座，则不具备插合能力；cn105006672b公开了一种矩形电连接器快速锁紧和解锁机构，当插头与插座在插合过程中，按紧装置按紧即可使卡口弹簧的卡口放入插座耳环的挂钩上，从而实现插头与插座的高效、高可靠锁紧，但本发明仍然不能适配于多类型针芯规格的矩形插座。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适配于一个系列的圆形和/或矩形系列电连接器下所有规格插座的通用插头装置，用于解决卫星在轨维护与服务中因电连接器的适配种类多而带来的重量增加、成本增大、维修操作复杂和作业效率低等难题。

2、为了实现上述目标，本发明采用的技术方案为：

3、一种适用于圆形和/或矩形系列电连接器的通用电气接入方法，其特征在于，包括：首先，采用针芯投影聚合原则，将一个系列的圆形和/或矩形系列电连接器下属的所有不同规格插头的针芯投影到同一个坐标平面内；然后，以针芯直径画圆圈，根据针芯投影之间的距离大小来设定圆孔120或者腰形孔130；接着，在这些圆孔120中安装可伸缩弹性插针103或可伸缩探针202，在这些腰形孔130中安装可伸缩及可摆动弹性插针104；最后，增加相应的外壳并引线后形成插头装置并使用该插头装置进行电气接入：当插针或探针顺利插入插座的插孔，则直接实现电气接入；当插针或探针与插座前端平面发生干涉，则插针或探针被压缩退入插头体内，不实现电气接入；当插针与插座前端平面的插孔部分插入，则插针通过自身柔性，通过在腰形孔130内小幅摆动适应性进入插座的插孔内，从而也实现电气接入。

4、进一步的是，按下述原则设定圆孔120或者腰形孔130：圆圈之间间隙较大的则单独设定为圆孔120、圆圈相交或者之间间隙较小的则融合两个圆圈为腰形孔130。

5、进一步的是，可伸缩弹性插针103适用于圆形电连接器，可伸缩探针202适用于矩形电连接器。

6、进一步的是，使用该插头装置进行电气接入包括：如果插头针芯与需要配对插座的插孔能够顺利插入，即可伸缩弹性插针103或可伸缩探针202顺利插入插座的插孔，则直接进入插孔内以形成电气接口的接入；如果插头针芯与需要配对的插座前端平面发生干涉，则可伸缩弹性插针103或可伸缩探针202通过自身的内置弹簧压缩退入插头体内，不形成电气接口的接入；如果插头针芯与需要配对的插座前端平面的插孔可部分插入，此时针芯在腰形孔130位置处，则可伸缩及可摆动弹性插针104通过自身的柔性，能够在腰形孔130的长轴方向进行小幅度摆动以适应位置偏差，在插头轴向力作用下针芯进入插孔内，也形成了电气接口的接入。

7、本发明还提供了一种适用于圆形和/或矩形系列电连接器的通用插头装置，其特征在于，其通过下述方法制作得到：首先，通过采用针芯投影聚合原则，将一个系列的圆形和/或矩形系列电连接器下属的所有不同规格插头的针芯投影到同一个坐标平面内；然后，依据针芯投影的直径圆圈之间的间隙和相交情况设定圆孔120或腰形孔130；接着，在圆孔120中安装适用于圆形电连接器的可伸缩弹性插针103或适用于矩形电连接器的可伸缩探针202、在腰形孔130中安装可伸缩及可摆动弹性插针104；最后，最后增加相应的外壳109或端板壳体201并引线后形成通用插头装置。

8、进一步的是，其包括圆形系列电连接器通用插头1、和矩形系列电连接器通用插头2，在圆形系列电连接器的所有不同规格插头的圆形插头针芯集3中，针芯数量包括了4芯、7芯、10芯、19芯、24芯、30芯，分布规则各不相同；在矩形系列电连接器的所有不同规格插头的矩形插头针芯集4中，针芯数量包括了9芯、15芯、21芯、25芯、31芯、37芯，分布规则各不相同，将上述圆形插头针芯集3和矩形插头针芯集4所有不同规格插头的针芯分别全部投影到同一个坐标平面内，分别形成了圆形系列电连接器通用插头1、和矩形系列电连接器通用插头2的针芯分布面。

9、进一步的是，所述可伸缩弹性插针103和可伸缩及可摆动弹性插针104由针芯10301和针套10305组成；针芯10301尾部安装有内置弹簧10302，其弹簧刚度数据依据针芯10301的压缩力需求设定；针芯10301装入针套10305内部，在内置弹簧10302的作用下实现压缩和弹起；针套10305前端有卡槽10304，用于实现轴向固定；针套10305后端连接有尾部焊线10303。

10、进一步的是，所述圆形系列电连接器通用插头1包括线束101、固定卡板102、可伸缩弹性插针103、可伸缩及可摆动弹性插针104、浮动支撑105、端板支撑106、凸台支撑107、卡板支撑108、外壳109、线束压紧块110，各针套10305的尾部焊线10303汇总成线束101，由线束压紧块110的中间孔引出，线束压紧块110起到安装和束紧引出电缆的作用；固定卡板102用于对针套10305的后半部分进行径向固定，防止插针整体的径向窜动；浮动支撑105用于对针芯10301的中间部分进行径向支撑，能够与针芯10301在轴向滑动；端板支撑106上开有圆孔120和腰形孔130，对圆孔120处配合的针芯10301最前端插针部分进行径向支撑，允许与腰形孔130处配合的针芯10301最前端插针部分实现柔性摆动以适应小幅位置偏差；凸台支撑107用于实现对针套10305的卡槽10304在轴向的固定，防止插针整体的轴向窜动。

11、进一步的是，卡板支撑108和外壳109用于对固定卡板102、端板支撑106和凸台支撑107的安装固定，对浮动支撑105的径向限位；浮动支撑105、端板支撑106、凸台支撑107上均开有圆孔120和腰形孔130，确保针芯10301在圆孔120轴向的压缩运动以及在腰形孔130长轴方向的柔性摆动运动；端板支撑106的四周均匀分布钝化槽口140，通过卡板支撑108和外壳109将其固定，防止端板支撑106周向旋转。

12、进一步的是，所述矩形系列电连接器通用插头2包括端板壳体201、可伸缩探针202、卡板体203、支撑体204，端板壳体201和卡板体203用于对可伸缩探针202的径向固定，卡板体203还用于对针套10305的卡槽10304在轴向固定，防止插针整体的轴向窜动；可伸缩探针202在轴向压缩和弹起，直接进入需要配对插座的插孔内以形成电气接口的接入，或者与无插孔的插座前端平面150发生干涉后压缩以退入插头体内，不形成电气接口的接入。

13、本发明适用于一个系列的圆形和/或矩形系列电连接器的所有不同规格插座的自适应通用插头装置开发，能够实现对一个系列的下所有规格插头的统型设计，最大限度地完成空间电气系统接口的物理接入，提高在轨维修与服务的效率及可靠性。

14、本发明能够实现单一的通用插头适配一个系列的电连接器的不同规格插座的功能，对减少电连接器插头的更换次数，降低操作难度，提高在轨维护与服务的效率及可靠性具有重要意义，有效解决了航天用电连接器选型、设计和维护的难题。