1 雙螺旋及線簧接觸結構

安費諾在電動車以及混合動力車中電機控制、電機驅動等部位中的大電流連接器的接觸結構解決方案是采用雙螺旋結構 （圖1），接觸面積達到65%，具有低插拔力和高可靠性，工作電壓可達到630 V，額定電流455 A，具有比較高的過載能力，機械壽命大于500次，是目前在電動車高壓連接領域流行的內接觸結構之一。而羅森伯格采用的線簧接觸系統 （圖2）能夠實現超過40個接觸點，載流能力高，節省空間，接觸電阻和插拔力低。

圖1 雙螺旋結構

圖2 線簧接觸結構

2 多孔耐磨結構

我們開發的一種電動車高壓連接器多孔耐磨 內接觸 環 ， 包 括 多孔彈性內接觸環 （圖3）、表面鍍層。多孔彈性接觸環的壁厚為0.5 mm、口內徑為8 mm，長19 mm的高彈性銅鎳硅合金開口管。管呈弧形中間下凹，中間內徑5mm，管壁交錯均勻分布直徑為1.5 mm的孔，管沿軸方向有一條線縫，縫寬度控制在0.5 mm以內。表面鍍層為AgCu、AgSb、AgPd、AuAg合金的一種，厚度為0.5~2.0μs。AgCu合金鍍層中Cu的含量為1%~2%；AgSb合金鍍層中Sb的含量為1.5%~2.5%；AgPd合金鍍層中Pd的含量為8%~10%；AuAg合金鍍層中Ag的含量為30%~40%。合金鍍層可通過電鍍或磁控濺射方法獲得。

該接觸結構簡單，性能可靠，應用范圍廣泛，能夠有效地推廣高壓連接器的應用；本文多孔耐磨彈性內接觸環實現了與插頭的網狀線性接觸，接觸電阻低，達到LV215高壓連接器的接觸電阻要求；采用的AgCu、AgSb、AgPd、AuAg合金鍍層代替內接觸環的純Ag或純Au鍍層提高了內接觸結構的耐磨性。AgCu合金鍍層中Cu的含量為1%~2%時耐磨性比銀提高3~5倍；AgSb合金鍍層中Sb的含量為1.5%~2.5%時耐磨性比銀高10~12倍；AgPd合金鍍層中Pd的含量為8%~10%時耐磨性比純銀提高5~10倍；AuAg合金鍍層中Ag的含量為30%~40%時耐磨性比純金提高8~10倍。

3 彈性插孔接觸件

彈性插孔接觸件 （圖4）由護套、彈性件和插孔組成，彈性接觸件由彈性線材或彈性帶材彎曲成包括圓弧的接觸部位和彎鉤形的固定部位的形狀，在插孔圓周均勻布置，圓弧形的接觸部位朝插孔中心懸置，形成滑動支點，并在插孔的徑向形成一個內接觸插孔。該結構具有結構簡單，插拔力低和載流量大的優點。

圖3 多孔耐磨結構

4 觸點式彈性內接觸結構

最近我們開發的一種電動車高壓連接器觸點式彈性內接觸結構［4］，包括彈性接觸環（圖5）、圓柱接觸頭和插座主體，彈性接觸環固定在插座主體內后與圓柱接觸頭對接，彈性接觸環為開口管結構，開口管結構內側均勻分布有弧形凸點，彈性接觸環沿管軸方向設有線縫。彈性接觸環的開口管直徑為3~16 mm，弧形凸點半徑為0.5~1 mm，弧形凸點高度為0.2~0.5 mm。

圖4 彈性插孔接觸件

該結構加工簡單，性能可靠，多觸點彈性接觸結構接觸電阻低，能夠達到LV215高壓連接器的接觸電阻要求。

激光鏤空的連接管內壁上設置了多個陣列凸點 （圖6），能夠穩定地獲得多觸點正壓力，保證了接觸的可靠性。

圖5 多觸點彈性接觸環

圖6 具有陣列凸點的鏤空連接管

5 片簧接觸結構

片簧接觸結構 （圖7）。該結構包括C型或環型設計的主體部分及成型在主體上的若干 簧 片 ，簧 片 設有朝向主體部分的軸心的接觸片， 簧 片 沿主體的軸向方向至少設有兩排，相鄰兩排軸向方向錯位設置，取得了更好的彈性和耐插拔能力。

6 新型的圓柱形冠簧

設計了一種新型的圓柱形冠簧 ［7］，包括設置在圓柱形冠簧兩端的上端帶和下端帶，以及設置在上端帶和下端帶之間的若干 簧 片 ，每個 簧 片 上具有向圓柱形冠簧軸向延伸的接觸部 （圖8）。該技術方案具有更多的接觸點，可以有效降低接觸電阻，且 簧 片 向內的凸起分為多層，在插針插入過程中可以分層和插針接觸，有效降低插針的插拔力。

圖7 片簧接觸結構

圖8 新型的圓柱形冠簧

7 彈性高壓插頭

以上無論哪種接觸結構都是通過中間介體形成了二次接觸，并非插頭和插座的直接接觸，增加了風險。我們開發的彈性高壓插頭 （圖9） （專利已受理）在插頭接觸端的線性彈性接觸片可以與插座直接形成線性接觸保證了插頭插座的良好接觸，不需要冠簧等中介體。通過不銹鋼環狀開口線性彈片嵌入到線性彈性接觸片下面，提高了線性接觸彈片的抗疲勞能力，延長了使用壽命。采用銀鎳、或銀鎳納米石墨片、或銀鎳碳納米管復合鍍層代替常規的銀或金鍍層，提高了鍍層的硬度和耐磨性，增加了高壓端子的插拔次數。在高壓花瓣插座的基礎上，把插頭表面做成牙型螺紋，同樣在不需要中間介體的基礎上實現插頭與插座的線性接觸來保證高壓連接器接觸的可靠性。

圖9 彈性高壓插頭

8 結論

總之，高壓連接器的結構設計有兩種趨勢。一種是由原來低壓的面接觸改為高壓下雙螺旋曲線結構、線簧結構、多孔耐磨結構、片簧接觸結構、彈性插孔結構的線接觸以增加接觸面積，降低接觸電阻，提高載流能力。而另一種則是采用多觸點接觸環、具有陣列凸點的鏤空連接管、新型的圓柱形冠簧直接實現點接觸來降低接觸電阻，提高載流能力。彈性高壓插頭則可以與插座直接形成線性接觸，不需要冠簧等中介體。