连接器中接触件间插拔力研究

维普资讯 http://www.cqvip.com Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　９　连接器中接触件间插拔力研究　许　丘　（七九六厂，四川　绵阳６２１０００）　摘要：文章对连接器的接触电阻和插拔力之间的关系进行了分析，对影响插拔力的因素进行　了定性的研究，对提高连接器的电气性能有一定价值。　关键词：连接器：接触电阻；插拔力　中图分类号：ＴＭ５０３　．５　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—６１３３（２００２）０２—０００９—０３　１　概　述　明，在接触压力不太大的范围内，对于点接　触，ｎ＝０．５；线接触，ｎ：０．７；面接触，ｎ＝１）。　连接器的主要功能就是通过连接器中　阴阳接触件的插合与分离，使电信号得以在　３　接触电阻与插拔力的关系　电路中接通或断开。因此，接触件间的接触　接触件在插入和拔出时为克服弹性接　电阻越小，则电信号损耗越小，对整个电路　触件产生的阻力所需的力，称之为插入力和　的影响也就越小。接触电阻的大小主要与　拔出力。根据胡克定律，当弹性接触件的弹　接触压力有关。而插拔力与接触压力有直　力越大，也就是接触件间的接触压力越大　接关系，并便于测量和分析。因此，对插拔　时，为克服此力产生的阻力而所需的力也越　力进行研究，可以对连接器中接触电阻进行　大，也就是插拔力越大；反之亦然。因此，从　定性的分析，从中找出影响因素，以提高整　某种意义上说，插拔力就是在弹性接触件的　个连接器的电气性能指标。　弹力作用下，接触件间所产生的摩擦力。在　２　接触电阻的产生　不考虑其他影响因素的前提下，根据式（１）　可以导出：　连接器中的接触件都是成对出现的，通　Ｒ＝Ｋ　／（０．１Ｆ）　（２）　常将其中的一个设计成弹性接触件。当另　式中，Ｆ为插拔力；Ｒ、Ｋ　、ｎ与式（１）意义相　一接触件插入弹性接触件后，因受到弹力的　同。　作用，接触件间产生接触压力，使之相互得　作为连接器的重要指标之一，接触电阻　以接触，电信号接通，接触电阻也随之产生。　是越小越好。但在分析插拔力对接触电阻　由实验数据可以得出：　的影响时应该注意：接触电阻越小，则要求　Ｒ＝Ｋ／（０．１ｐ）　（１）　插拔力越大，操作的难度也相应增大，对弹　式中，Ｒ为接触电阻；ｐ为接触压力；　为与　性接触件的性能要求也越高，接触　的磨损　接触材料的物理、化学性质以及接触表面情　也大。另一方面，根据式（２）可以作出图１所　况有关的系数；ｎ为与接触形式、压力、范围　示图形。如图所示，插拔力在一定区间变化　和实际接触面的数目有关的指数（实验证　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　收稿日期：２００２一Ｏｌ一２Ｏ　增加很多，接触电阻也并未明显减小。从经　维普资讯 http://www.cqvip.com １０　机电元件　２００２年６月　济性角度考虑，超过一定限度后，再要求通　也是影响插拔力的主要因素，在这里仅从材　过增大插拔力来减小接触电阻，没有实际意　料的性能、加工工艺、接触件形状等方面对　义。所以，为减小接触电阻，不应仅从插拔　弹性接触件进行讨论。材料的弹性好，产生　力去考虑。　的弹力——也就是接触压力——也越大。　４　影响插拔力的因素　材料的状态对接触压力也有影响。软状态　材料的抗拉强度较小，但伸长率较高。当接　从以上的分析可知，探讨影响插拔力的　触件的形状较复杂时，通常对材料先退火，　因素时，可以从接触件间的摩擦系数、接触　以改善材料的成形性能；加工完成后再回　压力、接触面等方面进行分析。　火，以提高接触件的弹性。至于接触件的形　４．１摩擦系数　状可以设计得千变万化，但好的设计应该在　影响接触件间的摩擦系数的因素包括：　满足其他性能的同时，也能提高接触件的接　接触件材料；表面粗糙度；表面处理情况等。　触压力。在分析弹性接触件的受力情况时，　作为常规连接器，通常选择黄铜、青铜等导　通常将其简化为悬臂梁。由材料力学的理　电性能较好，又有一定弹性的材料作为接触　论可知：　件。一般情况下，相互间的摩擦系数是不变　Ｍ＝Ｅ・Ｉｚ／ｐ　的。表面粗糙度的增加可以改变摩擦系数，　式中，１／ｐ为悬臂梁变形后的曲率；Ｅ为材料　但粗糙度大，对接触件的磨损也大，这将影　的弹性模量；，　为悬臂梁横截面对中性轴的　响连接器寿命，故只应允许低粗糙度。需要　惯性矩；　为产生变形的扭矩。　说明的是，影响接触电阻的主要因素是接触　在变形不大且其他条件不变时，惯性矩　件间的接触压力，即使改变接触件间的摩擦　越大，要求产生变形的扭矩也大，弹性接触　系数，对接触件间接触电阻的影响也并不　件受力后所产生的回弹力也越大。而惯性　大。另外，接触件的表面处理情况，如镀层　矩与弹性接触件的形状有关，因此在设计弹　材料、镀层厚度、镀层光洁度等，对摩擦系数　性接触件时，应充分考虑惯性矩对接触压力　都有影响。　所产生的影响。另外，为提高接触压力，必　要时还可以采取其它措施来约束弹性接触　件。如：在弹性接触件的口部加装弹性套　圈；在基座上设计合适的弹性接触件装入　盛　孔，以控制弹性接触件的变形等。　蟊　４．３接触面　辎　由式（１）和图１可以看出：在接触压力　不大时，点接触较线接触的接触电阻小，线　接触较面接触的接触电阻小。但在连接器　插拔力（接触压力）　中，点接触的实现较困难。因此，在设计接　——面接触　触件时，应以线接触为优选接触形式。在双　…………　线接触　一一一一一点接触　曲面线簧插孔连接器中，设计者将多根弹性　金属丝与插孔轴线成某一角度排列，构成双　图１　接触电阻与插拔力的关系　曲面线簧插孔。当插针插合时，针孔问形成　４．２接触压力　全圆周的多线接触，避免了圆形针孔间常见　接触压力是影响接触电阻的主要因素，　的单线接触，降低了接触电阻。　维普资讯 http://www.cqvip.com Ｖｏ１．２２　Ｎｏ．２　Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　一种新型微波电磁继电器的研制　杨东峰　（７９２厂，陕西　宝鸡７２１３００）　摘要：高性能、小型化微波开关是目前我国微波电子元件行业的弱项之一。文章对一种特殊的　小型微波开关的研制情况进行了阐述，强调了产品电磁系统结构设计特色，提出了减小插入损耗的　改进方向。　关键词：微波开关；磁保持；微带　中图分类号：ＴＭ５８　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—６１３３（２００２）０２—００１１—０２　ｌ　用户需求　用户对产品的主要要求有６点：①最大　体积：１０ｍｍ×３０ｍｍ×３０ｍｍ；②插入损耗　低：约０．２ｄＢ；③接触系统耐压高：７００Ｖ　Ｉ．２　ＧＨｚ；④峰值功率大：２ｋＷ；⑤驱动电源为　±１２Ｖ或２７Ｖ；⑥技术质量适用于航空产品。　系统可以满足峰值功率的要求。由以上情　况推断，一个晶体罩的封装应该可以满足外　形尺寸的要求，但是。一个晶体罩的体积不　能安装ＳＭＡ同轴连接器，因此只能选择微　带引出或同轴电缆引出。　３　结构设计　３．１接触系统的设计　２设计方案构思　我们对用户的需求进行分析认为：①该　产品必须是密封产品，才能保证高空低气压　接触系统采用同轴结构。腔体及接触　簧片构成具有５０Ｑ特征阻抗的谐振腔，接　触簧片采用接触可靠性高、弹性好、导电性　能优良的银镁镍合金材料。该继电器的触　下产品的电气性能；②如此低的插入损耗，　必须使用同轴结构的接触系统；③触点与外　壳间是同轴接触系统抗电强度的最薄弱点，　必须保证１　０００Ｖ　５０Ｈｚ的耐压，才能保证　点结构与普通继电器截然不同，两组触点均　采用桥式结构，该结构的优点在于能最大程　度地保证阻抗的均匀性，又能保证断开触点　间有足够大的隔离度。接触簧片的反力来　自于接触系统内的压簧，由于该弹簧外径只　７００Ｖ　１．２ＧＨｚ高频耐压；④合理选择接触簧　片、触点材料及其尺寸；按照以往经验，接触　收稿日期：２００１—１２—２２　有Ｉ．２ｍｍ，而且要求力量均匀、质量一致性　较好，普通的弹簧钢丝显然不能满足要求，　５　结束语　综上所述，在连接器中，接触件间的插　拔力与接触电阻之间有很大的关联性。设　很重要的课题。　参考文献：　［１］　《电气工程师手册》第二版编辑委员会．电气工程师　手册，第二版［Ｍ］．北京：机械工业出版社，２０００．　［２］　刘鸿文主编．材料力学（上册），第二版［Ｍ］．北京：　高等教育出版社，１９８２．　计时，如何在保证连接器电气性能和使用性　能的前提下控制接触件问的插拔力，是一个