汽车连接器的电接触可靠性设计

汽车连接器电接触可靠性设计重点是以下参数的设计:接触电阻、插拔力、接触正压力。

一、汽车连接器的接触电阻设计

依据电接触理论,接触电阻R= RC + Rf + Rp,式中:

Rp——为导体电阻,它是端子和引出线的欧姆电阻之和,其大小取决于端子和引出线所选用的材料、截面形状及长度尺寸。

RC——集中电阻,当两个端子彼此接触时,其表面不可能完整地接触,微观上是点与点的接触。当电流由一个接触件流向另一个接触件时,电流线因收缩而产生阻力,因而产生的电阻就称为收缩电阻。

Rf——膜层电阻,它是接触件表面上的粘着膜、表面晦暗膜及薄膜所产生的电阻。

接触电阻的影响因素:材料本身的特性,接触压力、生产工艺能力等。

二、汽车连接器的端子材料选择

选用高导电率或低电阻率的端子材料(黄铜的导电率约为 13﹪,磷青铜导电率约为 26﹪,铍铜可高达 40﹪),是降低接触电阻最有效的方法。

端子材料选择的基本要求:
 
  1. 导电性-高导电率、低电阻率,降低接触电阻;
  2. 延展性-有助于端子成型;
  3. 硬度-提高机械性能,磨损能力及增大接触面积,减小接触电阻;
  4. 降伏强度-屈服强度,在机械与材料科学的定义是材料开始产生塑性变形(永久变形)的应力值,在弹性范围内有大的位移;
  5. 弹性模数 - 较高的弹性模数表面膜容易破坏,有利于降低表面膜接触电阻,较低的弹性模数则可增大弹性变形的接触面积;
  6. 应力松弛 - 端子长时间受力或高温,抗负载能力仍能维持;
  7. 硬度(Hardness) - 减少端子金属的磨损。


三、汽车连接器的接触件插拔力设计

在影响接触电阻的因素中,接触压力的影响最大,但接触压力一般是无法测量的。

接触件在插入和拔出时为克服弹性接触产生的阻力所需要的力,称为接触件插入力和拔出力,根据胡克定律,当接触压力越大,插拔力越大,因此从某种意义上来说,插拔力就是在弹性接触件正压力作用下,接触件间产生的摩擦力。

插拔力在一定区间变化时,接触电阻的变化较明显,除此之外的区域,接触电阻的变化相对钝化,即使插拔力增加很多,接触电阻也并未明显减小。从经济性角度考虑,超过一定限度,再要求通过增大插拔力来减小接触电阻,没有实际意义。所以,为减小接触电阻,不应仅从插拔力去考虑。

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