Förutom att uppfylla allmänna prestandakrav har elektriska kontakter tre kritiska kärnkrav: utmärkt kontaktprestanda, stabil drift och enkelt underhåll. Deras driftsäkerhet avgör direkt hela utrustningskretsens normala funktion och är relaterad till hela huvudenhetens säkerhet. Följaktligen ställer kretsar extremt stränga krav på kvaliteten och tillförlitligheten hos elektriska kontakter.
Som de centrala interna komponenterna som ansvarar för elektrisk kontakt i elektriska kontakter spelar kontakter en avgörande roll för kontakternas tillförlitlighet. Kontakternas tillförlitlighet påverkas av flera faktorer, inklusive strukturell design, bearbetningsteknik, tillverkning, produktionshantering, råmaterialegenskaper och driftsmiljö.
Det finns ett flertal parametrar som påverkar den elektriska kontaktens tillförlitlighet, främst inom kontaktmaterialets egenskaper, driftsförhållanden, omgivande gaser och andra aspekter. För att säkerställa den elektriska kontaktens tillförlitlighet genom att utveckla lösningar mot kontaktfel är det viktigt att undersöka och analysera felmekanismen hos kontaktpunkterna. Relevant forskning fokuserar huvudsakligen på följande områden:
Materialforskning
Alla materials egenskaper försämras med tiden. Därför bör högpresterande material som kan bibehålla långsiktig tillförlitlighet prioriteras, följt av utvärdering av driftsmiljöer för att säkerställa att materialen kan motstå tuffa arbetsförhållanden.
Forskning om bearbetning och tillverkning
Tillverkningsfel är för närvarande vanliga bland inhemskt producerade kontakter i Kina. Otillräcklig bearbetningskapacitet skapar en betydande prestandaskillnad mellan faktiska färdiga kontakter och ideala designspecifikationer, vilket i sin tur undergräver den övergripande tillförlitligheten.
Forskning om miljöfaktorer
När kontakter korroderar under atmosfäriska förhållanden förändras ytgeometrin hos kontaktytorna. Jämfört med det ideala tillståndet förändras alla relevanta parametrar inte bara över tid utan även med varierande driftsförhållanden. Detta försämrar kontakternas prestanda och leder slutligen till elektriskt kontaktfel.
Baserat på de tre huvudfaktorerna som orsakar elektriska kontaktfel som nämnts ovan, diskuterar denna artikel huvudsakligen strukturen, egenskaperna och designprocedurerna för en specifik kronfjäder, för att uppnå överlägsen prestanda och förhindra förtida elektriska kontaktfel.
1. Kronfjäderstruktur
Kronfjädrar delas in i inre kronfjädrar och yttre kronfjädrar. Den yttre kronfjädern är även känd som en lanternkontakt, som är monterad på stiftets yttre cylindriska yta och bildar ett kontaktpar med den cylindriska hylsan, såsom visas i figur 1. Den inre kronfjädern är installerad inuti hylsans inre hål och bildar ett kontaktpar med den cylindriska stiften, såsom visas i figur 2.
2. Kronkällans egenskaper
Kronfjäderns hylsstruktur och kontaktpålitlighet
Som framgår av kronfjäderns struktur, när en yttre kronfjäder används, är den faktiska kontaktytan på kontaktelementet den yttre sfäriska ytan på lanternhuvudet, som är i kontakt med sockelns cylindriska yta. För inre kronfjädrar är den inre sfäriska ytan på den inre kronfjädern i kontakt med stiftets cylindriska yta. Båda konfigurationerna har punktytekontakt.
Med identiska normalkraft-, material- och strukturparametrar ger punktkontakt lägre kompressionsmotstånd och filmmotstånd jämfört med yta-mot-yta-kontakt, vilket resulterar i ett relativt lågt faktiskt kontaktmotstånd för kronfjäderstrukturer.
Dessutom är kronfjädrar beroende av elastisk deformation för låsning, vilket ställer måttliga precisionskrav på kontaktkomponenterna. Följaktligen erbjuder kronfjäderhylsor/stift smidig passning och lossning, stabil och pålitlig kontakt, utmärkt motståndskraft mot vibrationer och stötar samt lång livslängd. Jämfört med trådfjäderhylsor är de mer lämpade för massproduktion och uppvisar överlägsen prestanda i högströmsapplikationer, vilket övervinner nackdelen med otillräcklig strömbärande kapacitet hos trådfjäderhylsor, samtidigt som de bibehåller en låg kostnad.
Kronfjäderhylsor har smidig passning och lossning samt tillförlitlig kontakt. Som ett av de mest använda kontaktelementen genererar de lägre in- och utdragningskraft och ger mjukare drift jämfört med slitsade elastiska hylsor, och används huvudsakligen för flerkärniga och högdensitets elektriska kontakter.
När stift passar ihop med hylsor säkerställer normalkraften som genereras av elastisk deformation av kontaktringarna tät kontakt mellan kontaktringarna och stiften för signalöverföring. Schemat för koppling av kronfjäderhylsor och hanstift visas i figur 1.
Det finns många faktorer som påverkar kontakttillförlitligheten hos elektriska kontakter. Två indikatorer, nämligen separationskraft vid en enda kontakt och kontaktmotstånd, används vanligtvis för att utvärdera kontakternas tillförlitlighet.
3. Designprocedurer och nyckelpunkter för Crown Spring
Hylsor är de centrala komponenterna som åstadkommer elektrisk anslutning i kontakter, och kronfjädrar, som är den viktigaste delen av hylsor (stift), spelar en viktig roll. Därför är korrekt val av kronfjädrar och rationell design av kronfjäderhylsor (stift) avgörande för att uppfylla kraven på elektrisk prestanda för kontaktpar, inklusive kontaktresistans, kontaktkraft och temperaturökning. Stor vikt måste läggas vid val av kronfjäder och design av kronfjäderhylsor (stift).
DDesignprocedurer för inre och yttre kronfjädrar
1. Bestäm den specifika strukturformen: använd en inre kronfjäder eller yttre kronfjäder. Välj lämplig kronfjäderstruktur beroende på produktens tillämpningsförhållanden för att bedöma om den inre eller yttre kronfjädern bäst uppfyller kraven.
l Bestäm diametern på stiften eller hylsorna. Välj en lämplig stiftdiameter för den inre kronfjäderstrukturen och en lämplig hylsdiameter för den yttre kronfjäderstrukturen baserat på den maximala belastningsströmmen under produktdrift.
l Bestäm andra dimensionsparametrar. Konstruera kronfjäderns återstående dimensioner enligt stiftets eller hylsans diameter.
1. Bestäm måtten på delarna som passar till kronfjädern. Matcha stiftets dimensioner med den färdigställda inre kronfjädern och matcha hylsans dimensioner med den färdigställda yttre kronfjädern.
Viktiga designpunkter
Den ensidiga kompressionen av kronfjädern efter montering ska kontrolleras inom intervallet 0,15～0,25 mm.
Kronfjäderns strukturella dimensioner påverkar direkt kontaktparets separationskraft. Med alla andra parametrar oförändrade kommer en större sfärisk radie R och längre sfärisk sektionslängd S på kronfjäderns mittsektion, samt en mindre slitsbredd P på den sfäriska delen, motsvarande att minska kontaktparets separationskraft. Emellertid är alltför stor sfärisk radie R och sfärisk sektionslängd S, eller en alltför smal slitsbredd, inte gynnsamma. Rimlig utformning av dessa tre parametrar krävs för att uppnå lämplig separationskraft och utmärkt kontaktmotstånd. Dessutom får slitsbredden inte vara för smal för att underlätta formbearbetning och förlänga formens livslängd.
En utökad ritning av kronfjädern med öppna ändar ska ritas för att underlätta formdesign och bearbetning.
Alla mått som anges i konstruktionsprocedurerna avser kronfjäderns dimensioner i fungerande, monterat tillstånd.
4. Slutsats
Sammanfattningsvis är inre och yttre kronfjädrar tillsammans med deras passande stift och hylsor kritiska enheter i elektriska kontaktdon, vilka direkt styr kontaktdonens tillförlitlighet. Kronfjädrarnas prestanda beror inte bara på designprocessen, utan även på materialet och bearbetningstekniken för matchande stift och hylsor.
Generellt sett är stift och hylsor mestadels tillverkade av kopparlegering eller ren koppar för att uppfylla konduktivitetskraven i praktisk användning, och de tillverkas genom mekanisk bearbetning. För att uppnå överlägsen prestanda krävs efterbehandling av ytan på de inre och yttre kronfjädrarna. Detaljerade designprocedurer för de inre och yttre kronfjäderstrukturerna kommer att slutföras i uppföljande forskning.
Amass högströmskontakter använder kronfjädern som kan hjälpa dig att upprätthålla stabila anslutningar i applikationsscenarier som högintensiva vibrationer, upprepade höga och låga temperaturer, liten volym och hög ström
Amass fjärde generationens produkter använder kronfjäderkontaktteknik helt och hållet, vilket drastiskt förlänger livslängden och förbättrar driftsstabiliteten. De ger tillförlitligt skydd för utrustning som arbetar under kompakta begränsningar, intensiva vibrationer och upprepade termiska chocker mellan höga och låga temperaturer.
Publiceringstid: 4 juli 2026