电连接器接触件的插拔和温升特性

电连接器接触件的插拔和温升特性

贺占蜀;张远西;王培卓;汤勇;邵丽娜

【摘要】Excessive or inadequate contact force of electrical connector may result in unsmooth insertion-extraction and excessive contact resistance and further cause contact failure.In order to improve the contact reliability of electrical connectors, the insertion-extraction and temperature rise properties of an electrical connector were discussed.In the investigation, first, the insertion-extraction force and temperature rise of the contactor were simulated by using ABAQUS.Then, the effect of clearance between spring and support frame δ and angle of spring tongue α on the insertion-extraction force, as well as the influence of wire's cross-sectional area S and current on the temperature rise were revealed.Finally, the variations of insertion-extraction force and temperature rise were measured by experiments.The results show that (1) when δ=0.12mm, the insertion-extraction force increases with the increase of α;while when δ=0.18mm, the insertion-extraction force first increases and then decreases with the increase of α;(2)when α is constant,the insertion-extraction force decreases with the increase of δ;(3) the temperature rise of the contactor increases with the increase of current, but decreases with the increase of wire's cross-sectional area;and (4) the insertion-extraction force and temperature rise obtained by experiments are consistent with those obtained by prehensively considering the insertion-extraction force and temperature rise, the optimal parameters for the connector are suggested

as δ=0.12mm and α=15°.%电连接器接触压力过大或过小都将导致不易插拔或接触电阻过大,最终导致接触失效.为了提高电连接器的接触可靠性,对一种电连接器接触件的插拔特性和温升特性进行了研究.采用ABAQUS软件对接触件进行了插拔力与温升仿真,研究了接触件结构参数弹舌倾角α和弹舌支撑间隙δ对插拔力的影响以及导线截面积S和电流对温升的影响,并通过实验研究了插拔力和温升的变化情况.结果表明:当δ=0.12mm时,插拔力随α的增大而增大;当δ=0.18mm时,插拔力随α增大先增大后减小;α一定时,插拔力随δ增大而逐渐较小;接触件温升随电流的增大而增大,随导线截面积增大而减小.实验得到的插拔力和温升结果与仿真结果吻合.综合考虑插拔与温升,产品最优参数为间隙弹舌支撑δ=0.12mm、弹舌倾角α=15°.

【期刊名称】《华南理工大学学报（自然科学版）》

【年(卷),期】2017(045)004

【总页数】8页(P59-65,80)

【关键词】电连接器;接触电阻;插拔力;温升;有限元仿真

【作者】贺占蜀;张远西;王培卓;汤勇;邵丽娜

【作者单位】郑州大学机械工程学院∥抗疲劳制造技术河南省工程实验室, 河南郑州 450001;郑州大学机械工程学院∥抗疲劳制造技术河南省工程实验室, 河南郑州450001;郑州大学机械工程学院∥抗疲劳制造技术河南省工程实验室, 河南郑州450001;华南理工大学表面功能结构先进制造广东普通高校重点实验室, 广东广州510640;郑州大学机械工程学院∥抗疲劳制造技术河南省工程实验室, 河南郑州450001

【正文语种】中文

【中图分类】TM503+.5

电连接器是一种用于实现信号与电流传输和控制的电接触元件[1],其内部接触件的接触失效是电连接器的主要失效模式,大约占失效总数的45.1%[2-3],失效的原因主要有两个方面:①接触压力过大,插拔力随之增大,将导致连接件不易插拔；②接触压力过小,导致插拔力不足,接触件容易松脱,同时将导致接触电阻过大,最终引起温升过高.因此,为了提高电连接器的接触可靠性,有必要对电连接器接触件的插拔特性和温升特性进行分析研究.

国内外学者先后采用仿真和实验方法对电连接器、断路器、继电器等电接触元件进行了研究.Do等[4]建立了一种高速差分电连接器的多场耦合模型,对不同触点材料的电连接器的温度场进行了仿真,并通过实验对仿真结果进行验证.Angadi等[5]建立了一种汽车电连接器的机电热多场耦合模型,对接触压力、通电电流和环境因素综合作用下的温度场进行了仿真,模型中还考虑了粗糙表面对接触电阻的影

响.Carvou等[6]通过ANSYS软件仿真了一种电连接器接触件插拔时的应力场和通电时的温度场,插拔力大小和温度变化都与实验相一致.Beloufa[7]采用仿真与实验相结合的方法，研究了接触面粗糙度对汽车用铜合金电连接器接触件的接触电阻的影响.

国内刘帼巾等[8]对接触器式继电器发生接触不良的失效机理进行了研究，发现接触器式继电器的主要失效模式是触点间接触不良，触点间过大且不稳定地接触电阻.潘骏等[9]针对电连接器接触件进行结构力学与接触情况研究,利用ANSYS软件对接触件的接触情况进行运动仿真,得到了接触过程中接触压力、插拔力的变化情况和应力分布情况.任万滨等[10-11]采用ANSYS软件仿真了密封电磁继电器在高、低温环境条件下的温度场,结果表明触点的电流密度是影响稳态温升的关键因素;不