弹簧触指——一种适用于大电流高插拔寿命的接触部件

(宝马弹簧(上海)有限公司，上海，200000)

1 概述

近几年来电动汽车在全球高速发展尤其在国内在得到政策的鼓励下发展尤为迅速，大电流连接器也得到了长足的发展，不过从目前市场反馈来看，对于有高插拔寿命要求的接口普遍存在温升过高甚至烧毁的现象。弹簧触指作为一种多触点高寿命的接触形式，能够有效的解决这一问题并且在欧洲已经得到广泛的应用。

2 介绍

图1 弹簧触指

2.1 弹簧触指的结构

弹簧触指是由一系列斜向、具有弹簧渐变升角的斜圈绕制，并在接点处焊接成为一个圆形的接触形式，斜向的椭圆形截面能够提供径向方向的正压力，它具有以下特点：

a.弹簧触指本身拥有弹簧渐变的升角，360°包裹接触件，具有优良的抗振性能；

b.每一个斜圈提供一个独立的载流通路，形成多触点接触结构，提供更多的电流通路，同时也能得到极低的接触电阻(一般均在几十微欧数量级)；

c.由于其多圈并联的接触结构，能保证在正压力较低(通常单圈0.5N左右，柔和的插拔力)，得到很低的接触电阻和不损害于接触镀层的磨损效果；

2.2 弹簧触指的应用

图2 应用形式

弹簧触指常规的应用结构主要有两种分为插座端安装与插头端安装，一般作为载流需求推荐使用插座安装，对于屏蔽需求一般推荐使用插头安装；我司会根据载流的要求设计对应的槽型提供给客户，以保证接触的可靠性。

3 弹簧触指的选型

针对不同的应用如载流，屏蔽，结构，寿命等，需要仔细核算每一个弹簧的参数如力值的仿真分析，有效接触圈数的核算，插拔寿命的核算，弹簧的衰减预测，材料等；

通常对于一款高插拔寿命测试的核算如下：

a.公差分析，最坏情况下至少80%有限圈数接触在工作压缩范围内；

b.单圈正压设计在0.5～1N范围内；

c.弹簧的永久变形量控制在3%左右；

d.弹簧装入插孔后，提供一定比例的压缩量以保证不从插孔中脱落；

e.材料选择高导电高力学性能铜合金；

f.镀层使用Ni打底表面镀银；

4 寿命温升对比测试

4.1 本次实验从市场上收集了两种目前市场上应用较为广泛的接触结构与弹簧触指对对比测试，该组产品选取的应用场合为直流充电枪，接触对接触截面为Φ12mm，寿命10000次，载流250A@50K.

品牌某国外知名厂家某国内知名厂家宝马弹簧插孔材料铜合金铜合金T2 镀银镀层银银银测试线缆70mm^2 非屏蔽70mm^2 非屏蔽70mm^2 非屏蔽插孔外径21.2mm20.8mm20mm插针材料Φ12mm T2 镀银Φ12mm T2 镀银Φ12mm T2 镀银插孔图片

4.2 测试方法

温升方法：IEC60512-3-5a

测试设备：直流电流源：PSU 6-200X2温度记录仪：JK-8AU

测试环境：禁止密闭的空气中测量环境温度22℃～24℃

细节方法：加载250A电流，手动模拟实际使用插拔速度进行，分别测试5次，500次，1500次，2500次，3500次，5000次，7000次，10000次插拔寿命后温升表现，其中在7000次温升测试时对表面进行了清洁处理；

布线方式：三种接触对串联在一个回路进行测试，并在每根线缆中部布置测试点，以判定相互接触对之间是否有影响；每个接触对外表面布置一处测试点；中间处布置一处环境温度测试点

测试图片如下：

图3 温升测试现场

4.3 测试结果

温升△T=T-T环境

图4 温升测试结果250A(纵坐标为温升(△T)，横坐标为插拔次数)

图5 温升测试结果250A 5次与10000次(纵坐标为温升(△T)，横坐标为插拔次数)

5 结论

尽管在市场上获取的其他厂家的产品样品数量有限，并且针对于其结构不一定代表其最高质量水平，可能实验结果并不能完全反应其性能，但是从实验结果看来，不管是插拔寿命前，还是插拔寿命后，从弹簧触指方面来看，温升集中在35K左右，考虑到装配到外壳后，散热问题，15K的余量，完全能满足目前国内大电流连接器温升50K的要求。所以弹簧触指作为一种大电流高插拔寿命的接触形式是适用于目前国内电动汽车大电流、高插拔寿命连接器的应用要求，并且能为国内一些连接器厂家解决连接器高寿命后温升过高的问题。

参考文献：

[1] 米兰科.布朗诺维克、瓦乐里 V.康奇兹、尼克莱 K.米西金——电接触理论、应用与技术.