功率端子的製作方法

2023-07-04 14:09:36 1

專利名稱：功率端子的製作方法
技術領域：
本發明涉及端子，比如但不限於可在交通工具內操作以支持大功率電流傳送的功率端子。背景端子可由銅製造，這是因為銅具有有利的導電性能。當溫度增加時，銅可容易受到鬆弛的影響(即損失彈簧力)。由於端子的溫度能夠隨著流入電路中的電流的増加而增加，所以在此情形下銅端子可能具有被減小的保持強夾持力的能力。在銅端子是被構型為提供壓カ的陰端子時，陰端子的鬆弛可降低與陽葉片(male blade)的整個接觸面積，這將導致導電性減小、電阻增加和溫度的進ー步増加。典型地可預期的是，保持配電箱或其他連接器的整個尺寸儘可能地小，同時仍提供必要的電流承載能力。因而，通過簡單地使端子更厚或更寬以增加壓力可能是無利的。使用銅時，尺寸限制可能使得預期的彈簧カ難以達到。直到達到較高的溫度才發生鬆弛的銅合金典型地以較低傳導性的代價來被使用。概述電連接器的用於連接到陽葉片端子的陰端子可包括至少ー對或多對相對梁(opposing beam)和夾持部件，相對梁用於通過第一壓カ而壓靠在陽葉片端子上，相對梁的姆個鄰接對(adjoining pair)在其之間限定凹進部分,夾持部件至少部分地定位在姆個凹進部分內以向相對梁的鄰接對施加第二壓力，第二壓カ疊加到第一壓カ以產生第三壓力，夾持部件具有被構型為有助於在凹進部分內定位的至少ー個對齊部分。陰端子可包括在夾持部件內產生波形的至少ー個對齊部分，波形具有在相對梁的鄰接對的外表面下方延伸的槽。陰端子可包括夾持部件，夾持部件包括在一端連接到基座的至少ー對相對腿，且波形定位在基座和相對的前端之間。陰端子可包括至少ー個對齊部分，對齊部分包括在相對梁的鄰接對的外表面上方向外地延伸的第一組側向延伸部，側向延伸部與波形配合以限制夾持部件的傾斜和旋轉。陰端子可包括至少ー個對齊部分，對齊部分包括撞杆(Iance)，撞杆向下地延伸進入凹進部分中且離相對梁的鄰接對的外表面至少第一距離以限制旋轉。陰端子可包括波形的撞杆。陰端子可包括至少ー個對齊部分，對齊部分包括相對於撞杆在相對梁的鄰接對的外表面的上方向外地延伸的第一組側向延伸部。陰端子可包括夾持部件，夾持部件包括在一端連接到各自的基座的至少兩對相對腿和連接每對相對腿的橫向部件，每對相對腿具有連接到橫向部件的一個腿和不連接到橫向部件的ー個腿。陰端子可包括具有第一金屬成分的相對梁和具有第二金屬成分的夾持部件，其中第一金屬成分比第二金屬成分具有更高的傳導性。陰端子可包括具有高於第一金屬成分的鬆弛溫度的第二金屬成分。陰端子可包括至少兩對相對梁,其中至少兩對相對梁中的至少ー對相對梁相對於該至少兩對相對梁中的其他對相對梁交錯。陰端子可包括在相同方向從主體部分延伸的梁，主體部分限定了在相對於相対的側向側間隔開的相対的頂側和底側之間的空腔，梁排他地連接到頂側和底側。陰端子可包括具有頂端子和底端子的終端區域，終端區域從主體部分延伸以連接到傳導元件，梁、主體部分、頂端子和底端子由單片摺疊的金屬形成。
陰端子可包括頂端子，頂端子通過鉚釘和焊接中的至少ー種而被機械地且電性地結合到底端子。陰端子可包括頂端子和底端子，頂端子和底端子在彼此的頂部上方以直角從相對於相對梁來限定的主體部分延伸。陰端子可包括第三壓力，第三壓力足夠引起每對相對梁的前端在沒有陽端子時接觸，相對梁在沒有陽端子且只承受第一壓カ時不接觸。電連接器可包括從主體部分延伸的至少ー對或多對相對腿以及夾具，每個腿具有大體相同的厚度且相對於主體部分的外周邊向內地傾斜到接觸點，在該接觸點，每個相對腿的內表面接觸，夾具附接在每個相對腿的外表面上以增加相對腿之間的壓力，其中彈簧包括相對於相對腿的鄰接對的外表面向內地延伸以限制彈簧夾旋轉的波形撞杆。陰端子可包括在相同方向上從主體部分延伸的腿，主體部分限定了在相對於相對的側向側間隔開的相対的頂側和底側之間的空腔，梁排他地連接到頂側和底側，終端區域具有從主體部分延伸以連接到傳導元件的頂端子和底端子，且其中頂端子和底端子在彼此的頂部上方以直角從相對於相對梁來限定的主體部分延伸。電連接器可通過以下エ序形成將金屬板片切割成包括主體部分、終端部分和偶數數量的腿；操作金屬板平片以使金屬板的相對側集中在折線處、每個腿與ー個相對腿對齊且每個腿從主體部分向內地彎曲以與ー個相對腿接觸；以及定位彈簧夾以向相對腿施加壓力。連接器可包括將彈簧夾形成為包括有助於使所述彈簧夾在相對腿之間定位的波形部分。附圖
簡述本發明在所附權利要求中被具體地指出。然而，通過參照以下詳細說明並結合附圖，本發明的其他特徵將變得更加明顯且本發明將被最好地理解，附圖中圖I圖示出根據本發明的一個非限制性方面的陰端子組件；圖2圖示出根據本發明的一個非限制性方面的U型夾持部件；圖3a_5b圖示出根據本發明的非限制性方面的陰端子組件；圖6圖示出根據本發明的一個非限制性方面的夾板；圖7圖示出根據本發明的一個非限制性方面的交錯的端子組件。圖8a_8b圖示出根據本發明的一個非限制性方面的波形端子組件。詳述
圖I圖示出根據本發明一個非限制性方面的電連接器的用於連接到陽端子的陰端子組件10。組件10包括具有主體14的端子12，主體14在一端形成有用於連接到另ー電連接器或電線的終端區域16，且在另一端形成有用於連接到平坦的、陽端子葉片的多個相對梁對(opposing beam pair) 18、20,所述平坦的、陽端子葉片比如一種連接到包括在交通工具內的配電箱的平坦的、陽端子葉片(未示出)。所示端子12包括舒展開以提供緊靠在葉片端子上的壓カ的第一相對梁對和第二相對梁對18、20。由相對梁18、20產生的力的值可通過使用夾持部件24來増加。圖2圖示出根據本發明一個非限制性方面所考慮的可裝配在端子12內以增加相對梁18、20上的壓カ的U型夾持部件24。夾持部件24可包括基座部分26，第一腿和第二腿28、30從基座部分26延伸。夾持部件24可側向地布置在形成於相鄰的梁對18、20之間的凹進部分34中。夾持部件24可包括設置在相對梁18、20中的至少ー個的上方用於施加預定壓力的第一對齊部分和第二
對齊部分38、40。夾持部件24可具有不同於端子的金屬成分的金屬成分，比如ー種具有比第二金屬成分高的傳導性的金屬成分以使第二金屬成分比第一金屬成分具有更高的鬆弛溫度，但是並非需要如此，因為兩種金屬成分可以相同和/或夾持部件24可包括在非傳導材料上。第一金屬成分可由任何期望的高傳導性材料構成，且可優選地由幾乎純銅(例如銅C102)或具有微量的其他物質的銅(比如包括O. 1%左右的鋯的銅C151)構成。第二金屬成分可由不鏽鋼構成，比如包括大約17%的鉻、10%的碳、7%的鎳且餘量是鐵的SS301。確定所需要的用於迫使端子組件10在陽端子上的插入力的值的ー個因素是，夾持部件24除了向相對梁對18、20之外還施加的額外力的大小。由於夾持部件24向相對梁對18、20的壓カ提供了額外的壓力，因此可以期望通過相應地選擇用於端子主體14的材料和/或通過選擇性地調節梁對18、20的尺寸(長度、寬度、角度等)來控制生成力的法向力(resulting forcenormal force)。因為可能期望增加插入力、並從而增加法向カ以最大化電流容量，比如用於支持大功率操作(例如80+AU00+VDC)，因此當確定所期望的法向力的值時，還可以考慮端子10的電性能(electricalcapability)。例如，在沒有夾持部件24時，梁對18、20可配置為提供4牛頓(N)的法向力。カロ入夾持部件24可將接觸區域處的法向力增加到12-15N。這些參數可選擇地被調節，以實現法向力的值和穿過給定電流值的連接區域的周圍溫度上升(ROA)之間的平衡。周圍溫度的上升可與電流值有關，在實現周圍溫度上升55°C之前，該電流值可以在特定的法向力下穿過梁對和陽葉片之間的接觸區域。下表圖示出此關係的ー個示例。
法向力(牛頓)I電流(安培)
5150
10 180 15200
20 201如表中所示，在實現55°C的ROA之前，法向力的增加允許電流相應的增加。然而，在某一點，増加率開始放慢，這顯示為發生在15N左右(此轉變點可依賴於接觸點的材料和構造、形狀等而顯著地改變)。本發明ー個非限制性方面考慮了選擇關於電流承載能力的由彈簧夾24(夾持部件)施加的額外力的最佳值。法向力和電流性能的平衡可能是重要的，這是因為可能期望使用最小值的法向力來滿足電流和ROA的需求，而同時限制插入力的值。另外，葉片和相對梁18、20的表面粗糙度可被類似地控制以減小插入力，比如通過將表面粗糙度限制到O. 8和1.6RA之間。雙精壓(double coining)或其他精壓エ序可用於進ー步改進葉片和梁對的表面粗糙度。梁對18、20、端子主體14和終端區域16可由同片材料製成。材料可包括貫穿整體的相同或變化的厚度(例如部分可以更厚或更薄以提高穩定性、控制カ等)。材料可從固體材料來切割、模壓或以其他方式來操作，其中該固體材料被成形為包括凹進部分、凸起、孔以及包括對於有助於摺疊、彎曲或所需用於將平片材料轉化成所圖示構型的其他操作為必須的其他形式。材料的相對側可向彼此摺疊，以使一旦被定位成所圖示的構型便接近兩側形成裂縫或折線44。一旦端子12被布置為所圖示的形狀，夾持部件24可使用心軸或其它 設備來定位在凹進部分44內，以使夾持腿28、30打開一定的距離，該距離允許夾持腿28、30的向後封閉端在凹進通道34內滑動一定的距離，該滑動的距離足夠允許向前打開端穿越梁對18、20的前端，使得夾持腿28、30的向前端停留相對梁18、20之間的在V型三角形內的接觸區域的上方。第一對齊部分和第二對齊部分38、40可設置為包括撞杆46、48，以有助於定位在凹進部分34內。撞杆46、48可成形為向下地延伸到鄰接梁的外表面52、54的下方進入凹進部分34中以限制旋轉運動。夾持部件24可包括額外的對齊部分58、60、62、64，對齊部分58、60、62、64被構造為側向延伸部以有助於與ー個或多個撞杆46、48結合地或者取代ー個或多個撞杆46、48地使夾持部件24定位在凹進部分34內。側向延伸部58、60、62、64可從腿28、30延伸越出到鄰接梁對18、20的外表面52、54的上方。為了示例性的目的，圖2圖示出夾持部件24，其包括在腿28、30兩者上的對齊部分。本發明全面地考慮了使用任意數量和組合的對齊部分。撞杆46、48可接近被包括在每個梁對18、20內的V型槽的凹處來定位。撞杆46、48可相對於相對梁18、20的外表面52、54向內地延伸一定距離進入凹進部分34中。撞杆46、48在寬度上可近似等於凹進部分34的寬度，以在其之間提供輕微的幹渉配合。撞杆46、48在凹進部分34內的定位可有助於防止或嚴格限制夾持部件旋轉。側向延伸部58、60、62、64可被設置成緊鄰每個撞杆46、48。側向延伸部58、60、62、64可向外地延伸足以限制彈簧夾220傾斜/偏轉的ー距離。撞杆46、48和側向延伸部58、60、62、64顯示為具有與腿28、30相同的材料厚度，然而本發明也考慮了變化其尺寸和形狀。圖3a_5b圖示出陰端子組件70、72、74的俯視圖和仰視圖，其中端子78、80、82包括另外四組相對梁對86、88、90、92，以有助於連接到第二陽端子和/或提供對於相同陽端子葉片的附加連接。至少就具有類似的可操作成使相對梁對86、88、90、92壓靠在端子葉片上的夾持部件96、98、100來說，每個端子組件76、72、74可類似於上述端子組件10來設置和操作。夾持部件96、98、100顯示為每個包括在ー側與橫向部件128、130、132連接的兩組夾持腿 102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、124、126。橫向部件 128,130,132 可用於將每組毗鄰的夾持腿 102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、124、126 的相對位置固定。然而，橫向部件128、130、132是可選擇的特徵，所述橫向部件可被去除以支持單獨的即非連接的夾持部件。夾持部件96、98、100顯示為定位在與終端區域142、144、146相對的主體部分136、138、140的第一側上。圖3a_5b圖示出進行附加連接用的終端區域142、144、146的各種構型。終端區域142、144、146顯示為相對於主體部分136、138、140與相對梁86、88、90、92反向地延伸。終端區域142、144、146可由平片材料以模壓エ序或其他エ序成形為所圖示的構型。此エ序的一部分可包括使端子78、80、82從平片材料摺疊成所圖示的構型，以在主體部分136、138、140的ー側上形成相對梁86、88、90、92，而在另ー側上形成終端區域142、144、146。主體部分136、138、140可成形為包括圍繞空腔區域176、178、180的相對的側壁150、152、154、156、158,160和頂表面以及底表面162、164、166、168、170、172。頂部分162、166、170可被構型為向下地延伸以停靠在底部分164、168、172上，從而形成終端 區域142、144、146。平鉚釘(圖3a)、凸鉚釘(圖4a)和/或焊接(圖5a)可用於根據所需的表面輪廓來機械地並電性地連接頂部分和底部分。圖6 圖不出夾持腿對部件(clamping leg pair member) 182、184、186、188 的板180，上述夾持部件可根據本發明的一個非限制性方面從板180切割成。夾持腿對182、184、186、188可由這樣的エ序加工成，在該エ序中，每個夾持腿被初始地形成，然後被成形為所圖示的U型。材料或者尤其是橫向部件190、192、194、196和隔條(section bar) 200,202,204、206、208、210可以以所需要的間隔來切割，以形成具有任意數量的相對夾持腿組的夾持部件從而有助於組裝，由此夾持部件的卷或板可在切割之前被傳送。然後所需數量的夾具可根據相應端子的特定構型從卷切割。當然，本發明不是要限制於U型的夾持部件或限制於根據所述加工エ序而形成的夾持部件，這是因為本發明全面地考慮了模製或其他的加ェェ序。圖7圖示出端子組件216，其中端子218包括以交錯的構型來布置的相對梁對224、226、228、230、232、234。插入力的值可由於梁對 224、226、228、230、232、234 數量的增加而變得更具關鍵性，這是因為同時接觸葉片的每個梁對224、226、228、230、232、234增大了插入力的值。交錯的構型與相對於其他梁對224、226、232、234的前端或葉片插入端而偏置的梁對228、230中的至少ー個對應。通過限制同時接合陽端子前端的梁對224、226、228、230、232、234的數量，此偏置可有助於減小和/或控制用於將陽葉片插入在相對梁對224、226、228、230、232、234之間而所需要的插入力的值。本發明考慮了可擴展的布置，其中相對梁224、226、228、230、232、234的數量可通過從金屬板切割更多的梁腿來簡單地增加，這是因為每個相繼的224、226、228、230、232、234可以是根據ー套工程標準設計的單對的複製，即如果ー對的機械整合是充分的，則可複製此對。圖8a_8b圖示出具有端子272的端子組件270，端子272具有成角度的終端區域274和波形的夾持部件276。成角度的終端區域274可以以類似於上述方式的方式而形成，以使頂部分和底部分278、280集中在一起以提供連接件安裝表面。成角度的終端區域274還顯示為包括突出部分282，突出部分282可用於促進電連接或端子的定位。夾持部件276顯示為包括在基座290、292和兩對相對夾持腿294、295、296、297(使夾持部件只具有ー對相對夾持腿的類似設計也是可行的)的頂部兩個腿的前端之間的波形對齊部分284、286。頂部兩個腿294、295還顯示為包括側向延伸對齊部分298、300，且底部兩個腿296、297顯示為包括橫向部件302對齊部分。這些對齊部分298、300、302可配合以有助於夾持部件274定位在端子218內。如以上所支持的，公開了ー種端子。該端子可包括裝配在一起的基座端子和彈簧夾。端子可包括由高傳導合金(例如C151、C102或類似物)製成的多重接觸梁。端子的一側可包括具有用於機械剛度/增強的豎直肋的單層/電線接ロ區域，其中肋還可包括用於電性能並在焊接期間引導電線定位的橫截面。端子的另ー種設計可包括有助於使端子直接地安裝/附接到PC板的特徵，比如通過使用允許使用軟焊將腿附接到PC板的直腿模壓的端子主體(straight leg stamped terminal body)。通過選取所有梁的總橫截面並劃分成多個腿，可計算出最佳的腿橫截面。端子的一種設計可包括具有直腿的附加特徵，所述直腿能成形為眼孔或針眼以有助於穿過PCB的連接。接觸彈簧可由具有高彈性的合金(比如不鏽鋼301)製成。彈簧夾可包括使每ー個接觸梁對應ー彈簧部件襯墊，且使每對襯墊連接到一對梁的相對側。接觸彈簧可被構型成用於提供高的法向力，尤其是在涉及具有被機械地和/或電性地連接到端 子以在高溫環境中提供最大電流表面和最大電流承載能力的電線的高溫情形下。電線可通過焊接、卷邊或其他操作附接到端子。電線可在多個方向焊接到端子，且可具有被分割並焊接到端子的每側的線股(strand)。另外，可使用導電條來取代電線股，並在梁之間來焊接或壓縮以建立通向端子的連接。第一夾具狀部件可由在升高的溫度下具有低鬆弛特性的不鏽鋼製成。因此，第一夾具狀部件可防止各個端子的腿在升高的溫度下鬆弛，否則這將減小與所關聯的葉片端子的接觸面積。因此，由於鬆弛已經被最小化，因此無需使用具有較小傳導性能的銅合金或類似的替代材料。雖然以上描述了示例性的實施方式，但不是意指這些實施方式描述了本發明所有可能的形式。相反，說明中使用的詞語是描述性而不是限制性的詞語，且要理解，可作出各種變化而不偏離本發明的精神和範圍。另外，各種執行實施方式的特徵可以組合以形成本發明的其他實施方式。
權利要求
1.一種電連接器的用於連接到陽葉片端子的陰端子，所述陰端子包括 至少ー對或多對相對梁，其用於通過第一壓カ而壓靠在所述陽葉片端子上，相對梁的每個鄰接對在其之間限定凹進部分；以及 夾持部件，其至少部分地定位在每個凹進部分內以向所述相對梁的鄰接對施加第二壓力，所述第二壓カ疊加到所述第一壓カ以產生第三壓力，所述夾持部件具有被構型為有助於在所述凹進部分內定位的至少ー個對齊部分。
2.根據權利要求I所述的陰端子，其中所述至少一個對齊部分在所述夾持部件內產生波形，所述波形具有在所述相對梁的鄰接對的外表面下方延伸的槽。
3.根據權利要求2所述的陰端子，其中所述夾持部件包括在一端連接到基座的至少ー對相對腿，且所述波形定位在所述基座和相対的前端之間。
4.根據權利要求2所述的陰端子，其中所述至少一個對齊部分包括在所述相對梁的鄰接對的外表面上方向外地延伸的第一組側向延伸部，所述側向延伸部與所述波形配合以限制所述夾持部件的傾斜和旋轉。
5.根據權利要求I所述的陰端子，其中所述至少一個對齊部分包括撞杆，所述撞杆向下地延伸進入所述凹進部分中且離所述相對梁的鄰接對的外表面至少第一距離以限制旋轉。
6.根據權利要求5所述的陰端子，其中所述撞杆是波形的。
7.根據權利要求5所述的陰端子，其中所述至少一個對齊部分包括相對於所述撞杆在所述相對梁的鄰接對的外表面上方向外地延伸的第一組側向延伸部。
8.根據權利要求I所述的陰端子，其中所述夾持部件包括在一端連接到各自的基座的至少兩對相對腿和連接每對相對腿的橫向部件，每對相對腿具有連接到所述橫向部件的一個腿和不連接到所述橫向部件的ー個腿。
9.根據權利要求I所述的陰端子，其中所述相對梁具有第一金屬成分且所述夾持部件具有第二金屬成分，其中所述第一金屬成分比所述第二金屬成分具有更高的傳導性。
10.根據權利要求9所述的陰端子，其中所述第二金屬成分比所述第一金屬成分具有更高的鬆弛溫度。
11.根據權利要求I所述的陰端子，具有至少兩對相對梁，其中所述至少兩對相對梁中的至少ー對相對梁相對於所述至少兩對相對梁中的其他對相對梁交錯。
12.根據權利要求I所述的陰端子，其中所述梁在相同方向從主體部分延伸，所述主體部分限定了在相對於相対的側向側間隔開的相対的頂側和底側之間的空腔，所述梁排他地連接到所述頂側和所述底側。
13.根據權利要求12所述的陰端子，還包括具有頂端子和底端子的終端區域，所述終端區域從所述主體部分延伸以連接到傳導元件，所述梁、所述主體部分、所述頂端子和所述底端子由單片摺疊的金屬形成。
14.根據權利要求13所述的陰端子，其中所述頂端子通過鉚釘和焊接中的至少ー種而被機械地且電性地結合到所述底端子。
15.根據權利要求13所述的陰端子，其中所述頂端子和所述底端子在彼此的頂部上方以直角從相對於所述相對梁來限定的所述主體部分延伸。
16.根據權利要求I所述的陰端子，其中所述第三壓力足夠引起每對相對梁的前端在沒有所述陽端子時接觸，所述相對梁在沒有所述陽端子且只承受所述第一壓カ時不接觸。
17.—種電連接器,包括 從主體部分延伸的至少ー對或多對相對腿，每個腿具有大體相同的厚度且相對於所述主體部分的外周邊向內地傾斜到接觸點，在所述接觸點，每個相對腿的內表面接觸；以及夾具，其附接在每個相對腿的外表面上以增加相對腿之間的壓力，其中彈簧包括相對於相對腿的鄰接對的外表面向內地延伸以限制彈簧夾旋轉的波形撞杆。
18.根據權利要求17所述的陰端子，還包括 腿，其在相同方向上從主體部分延伸，所述主體部分限定了在相對於相對的側向側間隔開的相対的頂側和底側之間的空腔，所述梁排他地連接到所述頂側和所述底側； 終端區域，其具有從所述主體部分延伸以連接到傳導元件的頂端子和底端子；並且其中所述頂端子和所述底端子在彼此的頂部上方以直角從相對於所述相對梁來限定的所述主體部分延伸。
19.一種通過以下エ序形成的電連接器，所述エ序包括 將金屬板片切割成包括主體部分、終端部分和偶數數量的腿； 操作金屬板平片以使 i.所述金屬板的相對側集中在折線處； 每個腿與一個相對腿對齊；以及 iii.每個腿從所述主體部分向內地彎曲以與所述ー個相對腿接觸；以及 定位彈簧夾以向所述相對腿施加壓カ。
20.根據權利要求19所述的連接器，還包括將所述彈簧夾形成為包括有助於使所述彈簧夾在所述相對腿之間定位的波形部分。
全文摘要
本發明涉及功率端子。一種電連接器，其形成為具有從主體部分延伸的至少一對或多對相對腿，在該主體部分處，每個腿延伸到一接觸點，在該接觸點處，每個相對腿的內表面接觸。彈簧夾可定位在一個或多個相對腿上以增加壓力。彈簧夾可具有對齊特徵以限制夾具旋轉和/或傾斜。
文檔編號H01R43/16GK102664320SQ201110370690
公開日2012年9月12日 申請日期2011年11月21日 優先權日2010年11月24日
發明者大衛·曼澤斯, 布蘭特利·奈特, 德克·普拉茲科, 德克·溫特, 斯洛博丹·帕夫諾維奇, 瑞納·布斯埃斯, 麥可·格利克 申請人:李爾公司