Конструкция высоковольтных разъемов: 7 типов структуры контактов

Электромобили имеют высокое напряжение свыше 600 В и высокую силу тока свыше 300 А. Система разъемов высоковольтных цепей, особенно внутренняя структура контактов высоковольтных разъемов, играет важную роль в обеспечении безопасности высоковольтной цепи.

Традиционная конструкция контактов автомобильных разъемов не может соответствовать стандартным требованиям по электробезопасности и сопротивлению контактам.

Высоковольтная лепестковая контактная конструкция, применяемая в энергетике, проста в обработке, но имеет мало контактных точек, высокое контактное сопротивление и сложность контроля точности обработки.

Многие исследователи высоковольтных соединений электромобилей в последнее время продолжают разрабатывать новые внутренние контактные структуры для высоковольтных разъемов.

Мы проделали большую исследовательскую работу в этой области.

---

• Контакты для эластичного домкрата
• Пористая износостойкая структура
• Контакты для эластичного домкрата
• Тип контакта Эластичная внутренняя контактная структура
• Контактная структура «лист-пружина
• Новый тип цилиндрической корончатой пружины
• Эластичные высоковольтные вилки

---

Контактная структура с двойной спиралью и проволочной пружиной

Решение компании Amphenol по структуре контактов для сильноточных разъемов в системах управления двигателями и электроприводами электрических и гибридных автомобилей представляет собой структуру двойной спирали (Рисунок 1).

Особенности:

• Такая структура имеет площадь контакта 65% и обеспечивает низкие усилия вставки/выемки и высокую надежность.
• Он обладает относительно высокой перегрузочной способностью при рабочем напряжении до 630 В и номинальном токе 455 А.

Преимущества:

• Обладая механическим ресурсом более 500 циклов, она является одной из самых известных внутренних контактных конструкций в области высоковольтных соединений для электромобилей.

Проволочная пружинная контактная система Rosenberger (Рис. 2) имеет более 40 точек контакта, высокую пропускную способность по току, занимает мало места, имеет низкое контактное сопротивление и силу разъема.

Пористая износостойкая структура

Мы разработали пористое износостойкое внутреннее контактное кольцо для высоковольтных разъемов электромобилей, включающее пористое эластичное внутреннее контактное кольцо (Рис. 3) и поверхностное покрытие.

Особенность:

• Пористое эластичное контактное кольцо представляет собой высокоэластичную открытую трубку из медно-никель-кремниевого сплава с толщиной стенки 0,5 мм, внутренним диаметром 8 мм и длиной 19 мм.
• Трубка изогнута и вогнута посередине, имеет внутренний диаметр 5 мм и отверстия диаметром 1,5 мм, распределенные по стенке.
• Трубка имеет линейную прорезь вдоль оси, а ширина прорези контролируется в пределах 0,5 мм.
• Поверхностное покрытие представляет собой один из сплавов AgCu, AgSb, AgPd и AuAg толщиной 0,5~2,0 мкм.

Преимущества:

• Контакт имеет простую конструкцию, надежную работу и множество применений.

Это пористое износостойкое эластичное внутреннее контактное кольцо обеспечивает сетчатый линейный контакт со штекером с низким контактным сопротивлением, что соответствует требованиям к контактному сопротивлению высоковольтных разъемов LV215.

Покрытия из сплавов AgCu, AgSb, AgPd и AuAg используются вместо покрытий из чистого Ag или чистого Au для внутреннего контактного кольца, чтобы улучшить износостойкость внутренней контактной структуры.

Когда содержание Pd в покрытии из сплава составляет 8%~10%, износостойкость в 5~10 раз выше, чем у чистого серебра. 30%~40% Ag в покрытии из сплава AuAg увеличивает износостойкость в 8~10 раз по сравнению с чистым золотом.

Контакты для эластичного домкрата

Шибин Чжао разработал эластичный контактный домкрат (Рис. 4), состоящий из оболочки, эластичного элемента и домкрата.

Особенность:

• Эластичные контактные части изготовлены из эластичной проволоки или эластичной ленты и равномерно расположены по окружности гнезда.
• Круглая контактная часть подвешивается к центру домкрата, образуя скользящую точку вращения, и в радиальном направлении домкрата образуется внутреннее контактное гнездо.

Преимущества:

• Преимуществами этой конструкции являются простота строения, низкое усилие вдавливания и вытягивания и высокая грузоподъемность.

Тип контакта Эластичная внутренняя контактная структура

Недавно мы разработали упругую внутреннюю контактную конструкцию контактного типа, включающую упругое контактное кольцо (Рис. 5), цилиндрическую контактную головку и корпус гнезда.

Особенность:

• Упругое контактное кольцо закрепляется в корпусе гнезда, а затем стыкуется с цилиндрической контактной головкой.
• Эластичное контактное кольцо представляет собой открытую трубчатую структуру с изогнутыми бугорками, равномерно распределенными по внутренней стороне.
• Диаметр открытой трубки эластичного контактного кольца составляет 3~16 мм, радиус дугообразного бугорка — 0,5~1 мм, а высота дугообразного бугорка — 0,2~0,5 мм.

Преимущества:

• Конструкция проста в обработке и надежна в работе, а многоконтактная эластичная контактная структура имеет низкое контактное сопротивление.
• Он может соответствовать требованиям к сопротивлению контактов высоковольтных разъемов LV215.

Джибинг Фенг установил несколько массивов бугорков на лазерной скелетонизированной соединительной трубке (Рис. 6), чтобы обеспечить стабильное многоконтактное положительное давление и надежность контакта.

Контактная структура «лист-пружина

Йи-Пинг Пенг изобрел контактную структуру «лист-пружина» (Рис. 7).

Особенность:

• Конструкция включает в себя С-образный или кольцеобразный корпус и несколько язычков, которые имеют контактные выступы, обращенные к оси корпуса.
• Такая структура обладает лучшей эластичностью и устойчивостью к подключению и отключению.

Новый тип цилиндрической корончатой пружины

Недавно наша команда разработала новый тип цилиндрической заводной пружины (Рис. 8).

Особенности:

• Эта конструкция состоит из двух колец и нескольких тростей, установленных между двумя кольцами.
• Каждый геркон имеет контактную часть, простирающуюся в осевом направлении к цилиндрической заводной пружине.

Преимущества:

• Такая структура имеет больше точек контакта и позволяет эффективно снизить контактное сопротивление.
• Язычки имеют несколько слоев бугорков внутри, которые могут послойно соприкасаться со штифтами во время вставки штифта и эффективно снижать усилия при вставке/выемке штифта.

Эластичные высоковольтные вилки

Все вышеперечисленные контактные структуры контактируют через промежуточные элементы, а не напрямую между вилкой и розеткой. Мы разработали упругую высоковольтную вилку (Рисунок 9) с линейной упругой контактной частью, которая непосредственно контактирует с розеткой.

Особенности:

• Вместо обычного серебряного или золотого покрытия используется серебряно-никелевое, серебряно-никелевое нанографитовое покрытие или серебряно-никелевое композитное покрытие из углеродных нанотрубок для повышения твердости и износостойкости покрытия.
• В высоковольтном лепестковом гнезде поверхность штекера выполнена в виде зубчатой резьбы, что также обеспечивает линейный контакт между штекером и гнездом, гарантируя надежность контакта высоковольтного разъема, не имеющего среднего корпуса.

Заключение

В целом, в конструктивном исполнении высоковольтных разъемов можно выделить две тенденции.

Одна из них — переход от первоначального низковольтного поверхностного контакта к высоковольтному под структурой двойной спирали, структурой проволочной пружины, пористой износостойкой структурой, структурой листового пружинного контакта, структурой эластичного гнезда проволочного контакта для увеличения площади контакта, снижения контактного сопротивления и улучшения токопроводящей способности.

В другой используется многоконтактное контактное кольцо, скелетонизированная соединительная трубка с массивом бугорков и новая цилиндрическая заводная пружина для достижения прямого точечного контакта, чтобы снизить контактное сопротивление и улучшить пропускную способность. Гибкий высоковольтный штекер может образовывать прямой линейный контакт с розеткой без промежуточных элементов, таких как заводные пружины.