郭钢毅-铜材料与汽车连接器电接触可靠性-20240815.pdf

1、中航光电|新能源汽车事业部 郭钢毅 2024年 9 月连接器中铜材料的应用连接器中铜材料的应用汽车连接器电接触概述汽车连接器电接触概述电接触触点的磨损电接触触点的磨损1 连接器中铜材料的应用3 l高压连接器用铜连接器中铜材料的应用单车高压连接器铜材用量4 l不同零件对铜的要求连接器中铜材料的应用紫铜：80.5g锡青铜：30g高导铜：12.5g锡青铜：18g高导铜：11.2g5 l接触件对铜的要求连接器中铜材料的应用l导电率l抗拉强度l弹性模量l屈服强度l泊松比l延展率l硬度l抗热应力松弛l导热率l热膨胀系数l比热6 l接触件设计、生产流程连接器中铜材料的应用功能需求材料预选可靠性设计 供样试生

2、产（模具调整）量产稳定可靠的原材料高导电率高载流低蠕变、高耐磨高寿命高抗振高硬度 力学、结构设计体积电阻、电接触设计传热设计抗振设计 2 汽车连接器电接触概述8 汽车连接器电接触概述l电接触分类电接触静态电接触动态电接触焊接粘结电接触载流母线换向电接触可分离接触分断接触继电器插头连接器和断路器滑动电接触电刷接触滑动接触触轮接触电机和焊机的电流拾取变阻器、电位器、电码发送器起重、运输装置的电流拾取9 汽车连接器电接触概述l中航典型片式插孔结构10 汽车连接器电接触概述l连接电阻的组成RVRWRCRBRVRV：体积电阻 RB：螺接电阻 RW：焊接电阻 RC：接触电阻11 汽车连接器电接触概述l典型

3、接触件连接电阻的分布01020304050针孔弹性接触普通压接超声波焊接螺栓连接R/额定电流300A工况下各类电阻数据2040154526325.970mm2100mm12 汽车连接器电接触概述l接触电阻的来源l 电流通过a斑点时，发生收缩，因而出现的附加电阻被称为收缩电阻（Holm.R首先提出）l金属接触时形成的微观导电区域称为a斑点原子力显微镜下的金属微观表面玻璃仅有几块较高石头的顶端支撑实际接触点导电接触面积类金属接触面积承载接触面积实际接触面积名义接触面积13 汽车连接器电接触概述l等电位法计算接触电阻 构成接触件的等电位面是一系列的半椭球面adaadSRCC443321102202/

4、12/1）（a斑点假设1：a斑点是圆形14 汽车连接器电接触概述l等电位法计算接触电阻l圆形a斑点单侧接触电阻：其中：材料电阻率，a导电a斑点半径aRC421不同材料aRC 2相同材料a4C1/C2Rl圆形a斑点双侧接触电阻：假设1：a斑点是圆形15 汽车连接器电接触概述l微观接触面积可由接触力和硬度计算获得aAFH/Limit of plastic deformationLocal contact forceActing on local areaF/HAaF假设2：接触时微观触点处产生了纯塑性变形16 汽车连接器电接触概述l接触电阻理论计算公式l导电接触面积Aa可以表示为：/22aAaRC

5、FHHFRC)/(22aaHFAl两式联立得：l根据接触电阻的基本公式：17 汽车连接器电接触概述l接触电阻理论计算公式的应用结论1：材料硬度H越小越好，实际应用中通常采用Sn、Ag、Au等软金属作为电接触表处理材料；结论2：正压力F越大越好。FHRC18 汽车连接器电接触概述l接触电阻理论计算公式的应用SFS/2F/2S/2F/2l单触点理论接触电阻l假设将接触面积分为两部分，两边力都减半l如果按照此方法分为n份FHR/1FHR/212FHnRn/1FHRC结论3：触点越多越好。19 汽车连接器电接触概述l接触电阻的影响因素点接触和线接触的电流收缩程度对比，显然接触点越集中电流收缩越严重，接

6、触电阻也越大。接触点形状的影响形位公差与粗糙度的影响接触对形状的影响接触点并不是理想的线状或者矩形，有些触点磨损前可能只有一侧接触。a&b 基体厚度不同，薄壁件电流收缩更严重a&c 折弯半径不同，小半径触点电流收缩更严重a&d 电流方向不同，单向电流的收缩更严重FHRC20 汽车连接器电接触概述l接触电阻的影响因素l实际表面是粗糙且凹凸不平的，即使外加很大的力接触表面也只有少数点实际发生接触。原子力显微镜下的金属微观表面1mN20mN60mN特定数学模型生成的微观表面21 汽车连接器电接触概述l接触电阻的影响因素1