軌道交通用電連接器幾種內(nèi)冠簧工作原理淺析及試驗對比

朱猛

摘要：在城市軌道交通系統(tǒng)中，地鐵車輛上多采用電連接器進(jìn)行設(shè)備間的連接。電連接器內(nèi)部接觸件多為彈性件與剛性件之間的彈性接觸從而實現(xiàn)接觸連接。內(nèi)冠簧作為電連接器實現(xiàn)彈性接觸的一種方式，直接影響電連接器的性能和安全，影響電連接器工作的安全穩(wěn)定。本文主要對幾種內(nèi)冠簧的工作原理進(jìn)行淺析，并對其進(jìn)行試驗對比數(shù)據(jù)分析。

關(guān)鍵詞：軌道交通 ；電連接器 ；內(nèi)冠簧

1 常用的3種內(nèi)冠簧型式及原理

1.1內(nèi)冠簧1

如下圖所示冠簧是現(xiàn)行使用較多的冠簧，該冠簧包含冠簧本體，冠簧本體由若干個向同一側(cè)傾斜的弓形簧片連接而成，冠簧片由接觸導(dǎo)電面的彈性部分（序號11）及與彈性部兩側(cè)相連接的延伸部（序號12）組成，彈性部份相較于延伸部份向斜上方凸起一定角度；延伸部末端設(shè)置有圓弧觸角（序號14），圓弧觸角與延伸部份成夾角設(shè)置；冠簧本體上簧片兩端圓弧觸角的中心線交錯不重合。

圖片1.內(nèi)冠簧1外形示意圖

為了增加冠簧的過電流承受能力，該簧片由鈹銅條內(nèi)層及包覆鈹銅條內(nèi)層上的鍍銀外層構(gòu)成。為了使簧條11在使用中發(fā)揮更好的支撐回彈力，延長回彈壽命，冠簧兩端觸角的中心線不在同一軸線上，簧條11的兩端觸角14在冠簧本體上形成有角度的交錯斜向設(shè)置。

冠簧彈性部分與插針形成并聯(lián)多線接觸，與插孔形成多點接觸。觸角與插孔形成多點接觸。

冠簧1的優(yōu)勢：

（1）簧片緊密排布有效的增大導(dǎo)電面積，支撐回彈性位移性能增強(qiáng)。具有抗腐蝕、使用壽命長的優(yōu)點。

（2）應(yīng)用范圍廣，在插孔式電連接器和平面接觸的電連接器上均可以應(yīng)用；

（3）簧片采用內(nèi)外層結(jié)構(gòu)設(shè)計，具有較高的過電流承受能力。

該產(chǎn)品冠簧缺點是加工工藝復(fù)雜，需多道加工工序完成。

2.內(nèi)冠簧2

電連接器采用的內(nèi)冠簧中有一種采用單一方面的冠簧彈片（如圖2所示）。

圖片2.內(nèi)冠簧2外形示意圖

其主要由冠簧本體1和冠簧彈片2組成，冠簧本體與插孔形成電接觸，冠簧彈片與插針形成彈性接觸。插針插入后的利用冠簧彈片壓縮變形實現(xiàn)接觸導(dǎo)電。

冠簧2的優(yōu)勢：制作成型工藝簡單，較容易控制插拔力的范圍；

該冠簧存在過電流能力較差，接觸面積小，過電流能力小，多次插拔和容易損上芯件，實用性不及內(nèi)冠簧1。

3.內(nèi)冠簧3

如下圖所示的冠簧。該冠簧包含冠簧本體1、冠簧彈片2

圖片3.內(nèi)冠簧3外形示意圖

在冠簧彈片的邊緣設(shè)有徑向方向的翻扭的簧片，使簧片在徑向能實現(xiàn)彈性變形，加大了導(dǎo)電面積，提高了導(dǎo)電性能。只要控制制作工藝，就能實現(xiàn)多次插拔而不損壞冠簧彈片。另外該冠簧兩端設(shè)有外向伸展的觸角安裝固定部1，利于安裝固定在插孔內(nèi)槽，方便裝配固定。

簧片在與插針插孔接觸的過程中，由于徑向上發(fā)生彈性變形，簧片與插針插孔形成多點接觸，增加了簧片的接觸面積；安裝固定部1由于冠簧本身存在的彈性產(chǎn)生彈力能牢牢固定在插孔內(nèi)槽，與插孔形成多點接觸。

冠簧3優(yōu)勢：

（1）在冠簧彈片的邊緣設(shè)有徑向方向延伸的簧片，使簧片在徑向?qū)崿F(xiàn)彈性變形，加大了導(dǎo)電面積，提高了導(dǎo)電性能。

（2）冠簧的安裝固定部能可靠固定在插孔內(nèi)槽。

該產(chǎn)品冠簧缺點是加工工藝復(fù)雜，需多道加工工序完成。冠簧的彈力較難控制，容易出現(xiàn)插拔波動大的現(xiàn)象。冠簧彈片成形復(fù)雜，插拔容易形成劃傷插針，壽命較短。

2試驗數(shù)據(jù)分析對比

如表1所示為3種冠簧在插拔力、接觸電阻、溫升方面進(jìn)行試驗，得出的試驗數(shù)據(jù)。

（1）3種冠簧在額定電流范圍內(nèi)均表現(xiàn)出較好的溫升數(shù)據(jù)，過電流能力前2者好于內(nèi)冠簧3。內(nèi)冠簧1表現(xiàn)出最好的溫升性能。

（2）因受到成形制作工藝的影響，內(nèi)冠簧3的插拔力不是很穩(wěn)定，還需優(yōu)化。

（3）接觸電阻上3種冠簧均能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求≯0.5mΩ。

3、結(jié)語

在內(nèi)冠簧進(jìn)行設(shè)計時，設(shè)計的冠簧應(yīng)能達(dá)到以下目標(biāo)：

（1）針插入插孔與冠簧接觸的過程中接觸面積盡可能的大，以利于高效率的電流傳遞；

（2）插拔力要求相對柔和，使冠簧與插針插孔能夠可靠的連接，延長使用壽命；

（3）冠簧表面粗糙度盡可能小，保持在插針與冠簧接觸時出現(xiàn)較小的接觸電阻，實現(xiàn)良好的溫升曲線；

（4）冠簧盡量選導(dǎo)電效率好、輕度高的材料，增強(qiáng)過電流的能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李志萍. 電連接器接觸對關(guān)鍵技術(shù)研究綜述[J]. 機(jī)電元件， 2014（4）：24-27.

[2]劉新建.電連接器電接觸可靠性分析研究[D].武漢： 華中科技大學(xué)，2006，55-68

[3] 袁海英， 陳寧， 陳利欽. 軌道交通電連接器試驗方法的標(biāo)準(zhǔn)分析[J]. 環(huán)境技術(shù)， 2016， 34（6）：63-68.

[4]楊奮為. 軍用電連接器接觸件的技術(shù)集成創(chuàng)新[J]. 機(jī)電元件， 2014（4）：31-37.

（作者單位：南京康尼科技實業(yè)有限公司）