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扁带与端子的插接结构及机动车辆的制作方法

2021-10-29 22:28:00 来源:中国专利 TAG:端子 元件 机动车辆 连接 结构


1.本发明涉及电连接元件的技术领域,尤其涉及一种扁带与端子的插接结构及机动车辆。


背景技术:

2.电气连接领域,铜线连接的成本越来越高,人们都在寻找一种成本更低导电性能优良的材质代替铜。铝作为一种导电性较好的金属,可以作为铜材料的替代材料,被更多的应用到电气连接领域。
3.在一些对线缆柔软度要求不高的使用环境,可以使用实心的扁带代替多芯的线缆,方便安装。但是,由于铝是活泼金属,表面带一层致密的氧化膜,因此一般不会将金属铝做成对插接头,而是需要在铝扁带的端部连接铜端子,来与其它端子进行插拔连接。
4.由于铜铝之间的电势电位差较大,容易发生电化学腐蚀,因此铝扁带与铜端子之间通常采用摩擦焊、超声波焊等,工艺复杂,加工成本高。


技术实现要素:

5.本发明的目的是提供一种扁带与端子的插接结构及机动车辆,以解决扁带需通过铜端子才能与其它端子或用电装置连接的技术问题。
6.本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现:
7.本发明提供一种扁带与端子的插接结构,包括:扁带和插接端子;
8.所述扁带设有插接部,
9.所述插接端子包括至少一个端子叠片,所述端子叠片具有插接端和连接端,所述连接端用于与线缆连接,所述插接部构造成与所述插接端插接配合。
10.在优选的实施方式中,所述插接部设有过渡层。
11.在优选的实施方式中,所述过渡层通过电镀、化学镀、磁控溅射、真空镀、压力焊、扩散焊、摩擦焊、电阻焊方式、超声波焊或激光焊方式中的一种或几种附着于所述插接部的表面。
12.在优选的实施方式中,所述过渡层的厚度为0.3μm到3000μm。
13.在优选的实施方式中,所述过渡层的厚度为2.5μm到1000μm。
14.在优选的实施方式中,所述过渡层的材质含有镍、镉、锰、锆、钴、锡、钛、铬、金、银、锌、锡铅合金、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金中的一种或多种。
15.在优选的实施方式中,所述插接端子包括多个所述端子叠片,多个所述端子叠片层叠设置。
16.在优选的实施方式中,所述插接端设有至少两个连接臂,相邻两个所述连接臂之间设有插接槽。
17.在优选的实施方式中,相邻两个所述端子叠片的所述连接臂之间的间隙小于0.2mm。
18.在优选的实施方式中,所述连接臂至少部分的材质为记忆合金。
19.在优选的实施方式中,所述记忆合金的变态温度为40℃

70℃,在所述连接臂的温度低于该变态温度的状态下,多个所述连接臂处于扩张状态;在所述连接臂的温度高于该变态温度的状态下,多个所述连接臂处于夹紧状态。
20.在优选的实施方式中,所述连接端设有端子固定部,各个所述连接臂的一端固接于所述端子固定部。
21.在优选的实施方式中,相邻两个所述端子固定部通过压接或焊接或螺接或铆接或拼接连接在一起。
22.在优选的实施方式中,相邻两个所述端子叠片的连接臂之间接触配合。
23.在优选的实施方式中,所述连接臂的内侧设有多个沿连接臂的延伸方向间隔分布的凸起部。
24.在优选的实施方式中,所述连接端包括设置在平面内或者非平面内的折弯延长部,折弯角度在0
°‑
180
°
之内。
25.在优选的实施方式中,所述扁带包括折弯部,所述扁带的主体与所述插接部通过所述折弯部连接。
26.在优选的实施方式中,所述插接部设置有倒角。
27.在优选的实施方式中,所述端子叠片的材质为碲铜合金。
28.在优选的实施方式中,所述端子叠片的材质中碲的含量为0.1%~5%。
29.在优选的实施方式中,所述端子叠片的材质为铍铜合金。
30.在优选的实施方式中,所述端子叠片的材质中铍的含量为0.05%~5%。
31.在优选的实施方式中,所述端子叠片的材质中铍的含量为0.1%~3.5%。
32.在优选的实施方式中,至少所述插接端上具有镀层。
33.在优选的实施方式中,所述镀层材质含有金、银、镍、锡、锌、锡铅合金、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金中的一种或多种。
34.在优选的实施方式中,所述镀层包括底层和表层。
35.在优选的实施方式中,所述镀层采用电镀、化学镀、磁控溅射或者真空镀的方式设置。
36.在优选的实施方式中,所述底层材质含有金、银、镍、锡、锡铅合金和锌中的一种或多种;所述表层材质含有金、银、镍、锡、锡铅合金、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金中的一种或多种。
37.在优选的实施方式中,所述底层厚度为0.01μm~12μm。
38.在优选的实施方式中,所述底层厚度为0.1μm~9μm。
39.在优选的实施方式中,所述表层厚度为0.5μm~50μm。
40.在优选的实施方式中,所述表层厚度为1μm~35μm。
41.在优选的实施方式中,所述端子叠片的连接端上具有镀层。
42.在优选的实施方式中,所述插接端的镀层与所述连接端的镀层材质不同。
43.在优选的实施方式中,所述插接端的镀层与所述连接端的镀层厚度不同。
44.在优选的实施方式中,所述扁带与所述插接端子之间的插接力在3n

150n之间。
45.在优选的实施方式中,所述扁带与所述插接端子之间的插接力在10n

95n之间。
46.在优选的实施方式中,所述扁带与所述插接端子之间的接触电阻小于9mω。
47.在优选的实施方式中,所述扁带的材质含有铝。
48.本发明提供一种机动车辆,所述机动车辆包含上述的扁带与端子的插接结构。
49.本发明的特点及优点是:
50.1、该插接结构中,过渡层可以减少扁带与插接端子之间发生电化学反应,解决扁带需通过铜端子才能与其它端子或用电装置连接的技术问题。
51.2、多个端子叠片层叠分布,端子叠片易于变形,能够与扁带插接,扁带与端子叠片的插接端相接触,实现电连接,可以保障插接端子与扁带连接的稳定性。
52.3、通过该插接结构,扁带自身实现端子的功能,直接与插接端子连接;解决了扁带连接铜端子成本高,效率低的问题;可以实现安全、快速的插拔。
53.4、本发明的插接端子采用了碲铜合金,使端子具有良好的导电性和易切削性能,保证电学性能也能提高加工性,同时,碲铜合金的弹性也很优良。
54.5、本发明的插接端子采用了镀层,能够更好的增加防腐性能,优选的采用复合镀层,能够更好的提高镀层的牢固度,在多次的插拔后,依然能够保证镀层的不脱落和耐腐蚀性;
55.6、本发明的插接端子的镀层设定为不一样的材质和厚度,可以通过设置插接端子不同位置的镀层材质和厚度,从而达到节省镀层材料,降低端子的成本。
56.7、本发明的悬伸臂之间设置缝隙,可以通过缝隙散热,从而达到控制扁带与插接端子之间温升的问题。
附图说明
57.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
58.图1a和图1b为本发明提供的扁带与端子的插接结构的结构示意图;
59.图2为图1a所示的插接结构中的扁带的结构示意图;
60.图3

图7为本发明提供的插接结构中的插接端子一实施方式的结构示意图。
61.附图标号说明:
62.1、扁带;11、过渡层;15、绝缘层;
63.12、插接部;13、倒角;14、折弯部;
64.2、插接端子;
65.3、端子叠片;31、插接端;32、连接端;
66.33、连接臂;34、插接槽;35、凸起部;36、折弯延长部;37、端子固定部。
具体实施方式
67.下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例,都属于本发明保护的范围。
68.方案一
69.本发明提供了一种扁带与端子的插接结构,如图1a

图3所示,包括扁带1和插接端子2;扁带1设有插接部12,插接端子2包括至少一个端子叠片3,端子叠片3具有插接端31和连接端32,连接端32用于与线缆连接,插接部12能够与插接端31插接配合。
70.在优选的实施例中,插接端子2包括多个端子叠片,多个端子叠片层叠设置。
71.在一实施方式中,插接部12设有过渡层11。
72.该插接结构中,过渡层11可以减少扁带1与插接端子2之间发生电化学反应;多个端子叠片3层叠分布,端子叠片3易于变形,能够与扁带1插接,扁带1与端子叠片3的插接端31相接触,实现电连接,可以保障插接端子2与扁带1连接的稳定性。通过该插接结构,扁带1自身实现端子的功能,直接与插接端子2连接;解决了扁带1连接铜端子成本高,效率低的问题;可以实现安全、快速的插拔。
73.在一实施方式中,过渡层11通过电镀、化学镀、磁控溅射、真空镀、压力焊、扩散焊、摩擦焊、电阻焊方式、超声波焊或激光焊方式中的一种或几种附着在插接部12的表面。
74.电镀方法,就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。化学镀方法,是在金属的催化作用下,通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。磁控溅射方法,是利用磁场与电场交互作用,使电子在靶表面附近成螺旋状运行,从而增大电子撞击氩气产生离子的概率。所产生的离子在电场作用下撞向靶面从而溅射出靶材。真空镀方法,是采用在真空条件下,通过蒸馏或溅射等方式在塑件表面沉积各种金属和非金属薄膜。压力焊是对焊件施加压力,使接合面紧密地接触产生一定的塑性变形而完成焊接的方法。摩擦焊方式,是指利用工件接触面摩擦产生的热量为热源,使工件在压力作用下产生塑性变形而进行焊接的方法。电阻焊方式,是指一种利用强大电流通过电极和工件间的接触点,由接触电阻产生热量而实现焊接的一种方法。超声波焊接方式,是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面,在加压的情况下,使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。激光焊方式,是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。扩散焊方式,指将工件在高温下加压,但不产生可见变形和相对移动的固态焊方法。采用以上的多种方式或其组合,可以将过渡层11稳定的设置在插接部12的表面上。
75.在一实施方式中,过渡层11的厚度为0.3μm到3000μm;优选地,过渡层11的厚度为2.5μm到1000μm。
76.为了测试不同过渡层11的厚度对电压降的影响,发明人采用同材质和结构的插接端子,分别在扁带上设置不同厚度的过渡层11,然后测试插接后的电压降。
77.在本实施例中,扁带与端子的插接结构的电压降小于4mv为不合格。
78.表1,不同的过渡层厚度对电压降(mv)的影响:
[0079][0080]
从表1中数据可以看出,当过渡层11厚度大于3000μm和小于0.3μm的时候,扁带与端子的插接结构的电压降小于4mv,不符合要求值,此时插接结构的力学性能和电学性能下降,因此,发明人选用过渡层11的厚度为0.3μm到3mm。其中,当过渡层11厚度在2.5μm到1000μm范围内时,扁带与端子的插接结构的电压降为最优值,因此,优选地,发明人选用过渡层11厚度为2.5μm到1000μm。
[0081]
在一实施方式中,过渡层11的材质含有镍、镉、锰、锆、钴、锡、钛、锌、铬、金、银、锡铅合金、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金中的一种或多种
[0082]
为了论证不同过渡层11材质对扁带1整体性能的影响,发明人使用相同规格、材质,采用不同过渡层11材料的插接端子2样件,利用同种规格的扁带1做一系列插拔次数和耐腐蚀性时间测试,为了证明选用材料和其他常用过渡层11材料的优缺点,发明人也选用了锡、镍、锌作为实验的过渡层11材质。实验结果如表2所示。
[0083]
表2中的插拔次数是将扁带1分别固定在实验台上,采用机械装置使插接端子2模拟插拔,并且每经过100次的插拔,就要停下来观察插扁带1表面过渡层11破坏的情况,扁带1的过渡层11出现划伤,并露出扁带1本身材质,则实验停止,记录当时的插拔次数。在本实施例中,插拔次数小于8000次为不合格。
[0084]
表2中的耐腐蚀性时间测试,是将扁带1放入到盐雾喷淋试验箱内,对扁带1的各个位置喷淋盐雾,每隔20小时取出清洗观察表面腐蚀情况,即为一个周期,直到扁带1表面腐蚀面积大于总面积的10%的时候,停止测试,并记录当时的周期数。在本实施例中,周期数小于80次认为不合格。
[0085]
表2,不同过渡层材质对扁带插拔次数和耐腐蚀性的影响:
[0086][0087]
从表2可以看出,当过渡层11材质含有常用的金属锡、镍、锌时,实验的结果比其他选用的金属略有差距。而选用其他金属的实验结果,超过标准值较多,性能比较稳定。因此,发明人选择过渡层11材质含有镍、镉、锰、锆、钴、锡、钛、铬、金、银、锌、锡铅合金、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金的一种或几种。而更优选的方式是选择过渡层11材质含有镉、锰、锆、钴、钛、铬、金、银、锡铅合金、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金的一种或几种。
[0088]
在一实施方式,端子叠片3的插接端31设有至少两个连接臂33,各个连接臂33固接到一起,相邻两个连接臂33之间设有插接槽34,插接部12能够插接于插接槽34中并与连接臂33电连接,通过连接臂33将扁带1的插接部12夹紧,将扁带1与插接端子2固定到一起,并使两者之间具有较大的接触面积,保障电连接的可靠性。通过调整连接臂33的宽度或者端子叠片3的数量,控制夹紧力的大小,方便与扁带1适配,满足多种对插要求。如图3

图4所示,端子叠片3包括两个连接臂33,两个连接臂33之间形成一个插接槽34,扁带1可以插接于该插接槽34中。端子叠片3中的连接臂33的数量可以为3个或者更多,端子叠片3包括多个插接槽34,多个扁带1同时与插接端子2插接配合。
[0089]
在一些实施方式中,相邻两个端子叠片3的连接臂之间的间隙小于0.2mm。在连接臂33之间设置间隙,一个目的是使相邻连接臂有空气流通,可以降低扁带1与插接端子2之间温升,保护插接结构的过渡层11和镀层,延长插接结构的使用寿命,另一个目的是使连接臂33本身的弹性可以释放,保证相对的连接臂33之间的夹持力,也就能保证扁带1与插接端子2之间的插接力。但是,相邻连接臂33的间隙不是越大越好,当相邻两个端子叠片3的连接臂33之间的间隙大于0.2mm时,既没有增加其散热功能,反而使相同接触面积的连接臂33占用更大的宽度,浪费使用空间。另外,由于端子固定部是贴合连接在一起的,相同接触面积的连接臂,会耗费更大的端子固定部的体积,从而增加了端子用量,增加了插接结构的成本。
[0090]
在一些实施方式中,连接臂33至少部分的材质为记忆合金。记忆合金是一种有记忆力的智能金属,它的微观结构有两种相对稳定的状态,在高温下这种合金可以被变成任
何想要的形状,在较低的温度下合金可以被拉伸,但若对它重新加热,它会记起它原来的形状,而变回去,记忆合金在其变态温度以上和变态温度以下的晶体结构是不同的,但温度在变态温度上下变化时,记忆合金就会收缩或膨胀,使得它的形态发生变化。
[0091]
在一些实施方式中,记忆合金的变态温度为40℃

70℃,在连接臂33的温度低于该变态温度的状态下,多个连接臂33处于扩张状态;在连接臂33的温度高于该变态温度的状态下,多个连接臂33处于夹紧状态。
[0092]
一般情况下,变态温度选择在40℃

70℃之间,因为如果变态温度低于40℃,在没有导通电流的情况下,插接端子2的环境温度也会达到接近40℃,此时多个连接臂33会处于夹紧状态,插接端子2的插接槽34变小,扁带1不能够插入到插接槽34中,会导致扁带1与插接端子2的插接结构无法插接,也就无法进行工作。
[0093]
在一些实施例中,记忆合金为镍钛合金。
[0094]
在室温下,扁带1与插接端子2对插后开始导电,由于刚开始对插时,多个连接臂33处于扩张状态,因此扁带1与插接端子2的接触面积较小,电流较大,从而导致插接后的连接臂33开始升温,而变态温度如果高于70℃,端子升温时间长,扁带1与插接端子2的插接结构长时间处于大电流状态,容易造成电气老化,严重时会使扁带1与插接端子2的插接结构过载而损坏,造成不必要的损失。
[0095]
因此,一般情况下,记忆合金的变态温度设定在40℃

70℃之间。
[0096]
在一实施方式中,连接端32设有端子固定部37,各个连接臂33的一端固接于端子固定部37,连接臂33通过端子固定部37来与线缆连接,保证了电气连接的稳定。端子固定部37与线缆的导电部分采用压接、焊接、螺接、铆接或拼接的方式连接。
[0097]
端子固定部37的结构形式不限于一种。形式一为:端子固定部37为一体成型结构,各个连接臂33的一端分别固接于端子固定部37。形式二为:端子固定部37为连接臂33的一部分,各个端子叠片3中,端子固定部37与连接臂33为一体结构,同时插接端子2中的多个端子固定部37层叠设置。
[0098]
在上述形式二的基础上,发明人作了进一步的改进:相邻两个端子叠片3的端子固定部37通过压接、焊接、螺接、铆接或拼接的方式连接在一起,保证了电气连接的稳定。
[0099]
压接是将端子固定部37与线缆,或者相邻两个端子叠片3的端子固定部37装配后,使用压接机,将两者冲压为一体的生产工艺。压接的优点是量产性,通过采用自动压接机能够迅速大量的制造稳定品质的产品。
[0100]
焊接是采用摩擦焊、电阻焊、超声波焊、弧焊、压力焊、激光焊、爆炸焊、将端子固定部37与线缆,或者相邻两个端子叠片3的端子固定部37通过金属焊点熔为一个整体,所以连接牢固、接点电阻较小。
[0101]
螺纹连接是端子固定部37与线缆,或者相邻两个端子叠片3的端子固定部37分别具有螺纹结构,能够互相螺接在一起,或者使用单独的螺柱和螺母连接在一起。螺纹连接的优点是可拆卸性,能够反复进行组装和拆卸,适用于需要经常拆卸的场景。
[0102]
铆接是采用铆钉,将端子固定部37与线缆,或者相邻两个端子叠片3的端子固定部37铆接在一起,铆接的优点是连接牢固,加工方法简单,易于操作。
[0103]
拼接是在端子固定部37上设置卡槽,在线缆部分设置卡爪,或者在相邻两个端子叠片3上分别设置卡槽和卡爪,然后将卡槽和卡爪进行拼接,使其连接在一起。拼接的方式
优点是连接快速,可拆卸。
[0104]
在一实施方式中,相邻两个端子叠片3的连接臂33之间接触配合,各个端子叠片3的连接臂33之间可以产生相对滑动,使各个端子叠片3保持自身的夹紧力,并且能够利用插接端子2表面不平整的特点,提高了连接的稳固性。
[0105]
在一实施方式中,连接臂33的内侧设有多个凸起部35,如图4所示,多个凸起部35沿连接臂33的延伸方向间隔分布,扁带1与连接臂33插接配合时,凸起部35的顶面与扁带1抵接,连接臂33与扁带1连接得更加紧密,提高了扁带1与插接端子2之间机械连接与电连接的可靠性。
[0106]
进一步地,端子叠片3包括设置在平面内或者非平面内的折弯延长部36,折弯角度在0
°‑
180
°
之内,以方便适应不同的接线方向要求。如图5

图7所示,连接臂33与折弯延长部36之间的夹角记为折弯角度,端子叠片3可以采用冲压的方式,使连接臂33与折弯延长部36之间成形为多种角度。如图5所示,折弯延长部36与连接臂33在同一平面内,两者的延伸方向之间的折弯角度优选为90
°
。如图6和图7所示,折弯延长部36与端子叠片3固定本体部连接臂33不在同一平面内,折弯延长部36在非平面内折弯延长,两者的延伸方向之间的折弯角度优选为90
°

[0107]
扁带1的主体为实心扁芯和包裹在外周的绝缘层15,插接部12位于扁带1的端部,插接部12的表面无绝缘层15。在一实施方式中,如图1a和图2所示,扁带1包括折弯部14,折弯部14上设置有过渡层11,扁带1的主体与插接部12通过折弯部14连接,通过折弯部14来调整扁带1的延伸方向,方便扁带1与安装环境相适配。
[0108]
在一些实施方式中,如图2所示,插接部12的前端设置倒角13,在另一些实施例中可以用倒圆代替倒角13,该倒角13或倒圆可以对连接臂33与扁带1的插拔起到引导作用。
[0109]
在一些实施方式中,端子叠片3的材质中含有碲,端子叠片3的材质为碲铜合金,使端子具有良好的导电性和易切削性能,保证电学性能,也能提高加工性。
[0110]
进一步地,端子叠片3的材质中碲的含量为0.1%~5%,保障了导电性,并且碲铜合金的弹性也很优良。优选的,碲铜合金中碲的含量为0.2%~1.2%。
[0111]
发明人选用了10个相同形状的端子叠片3进行测试,每个端子叠片3的尺寸相同,插接端子2中的端子叠片3的数量相等,端子叠片3的材质均为碲铜合金,其中碲的含量占比分别为0.05%、0.1%、0.2%、0.5%、0.8%、1.2%、2%、3%、5%、6%、7%。将扁带1与插接端子2对插后,该插接结构通电流,检测相应的对插处的导电率,测试结果如表3所示。在本实施例中,导电率大于99%为理想值。
[0112]
表3,不同碲含量的碲铜合金对导电率的影响:
[0113][0114]
由表3可知,当碲的含量占比小于0.1%时或者大于5%时,导电率明显下降,不能满足导电率理想值要求。当碲的含量占比大于等于0.2%且小于等于1.2%时,导电性能最好,当碲的含量占比大于0.1%且小于0.2%时,或者大于1.2%且小于等于5%时,虽然导电
率满足理想值要求,但是趋势是逐渐下降,导电性能也会下降。因此发明人选用碲的含量为0.1%

5%的碲铜合金。在最理想的情况下选用含量为0.2%

1.2%的碲铜合金。
[0115]
在一些实施例中,端子叠片3的材质为铍铜合金。
[0116]
在一些实施例中,端子叠片3的材质中铍的含量为0.05%~5%。
[0117]
进一步的,端子叠片3的材质中铍的含量为0.1%~3.5%。
[0118]
端子叠片3含有铍能够使端子叠片3具有很高的硬度、弹性极限、疲劳极限和耐磨性,还具有良好的耐蚀性、导热性和导电性,且受冲击时不产生火花。
[0119]
为了试验铍含量对端子叠片3导电率的影响,发明人选用了10个相同形状、相同胀缩缝宽度的端子叠片3进行测试,每个端子叠片3均含有铍,其中铍的含量占比分别为0.03%、0.05%、0.1%、0.2%、1%、1.8%、3%、3.5%、5%、6%。测试结果如表4所示。
[0120]
表4,不同铍含量对导电率的影响:
[0121][0122]
由表4可知,当铍的含量占比小于0.05%时或者大于5%时,导电率明显下降,不能满足实际需求。当铍的含量占比大于等于0.1%且小于等于3.5%时,导电性能最好,因此发明人选用铍的含量为0.1%

5%的端子叠片3。在最理想的情况下选用铍含量为0.1%~3.5%的端子叠片3。
[0123]
在一些实施方式中,端子叠片3上至少插接端31上具有镀层,以提高耐腐蚀性,提高导电性能,增加插接次数,能够更好的延长该插接结构的使用寿命。
[0124]
在一些实施方式中,镀层材质含有金、银、镍、锡、锌、锡铅合金、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金中的一种或多种。铜作为一种活泼金属,在使用过程中会与氧气和水发生氧化反应,因此需要一种或几种不活泼金属作为镀层,延长插接端子2的使用寿命。另外,对于需要经常插拔的金属触点,也是需要较好的耐磨金属作为镀层,能够极大的增加触点的使用寿命。还有触点需要很好的导电性能,上述金属的导电性和稳定性,都要优于铜或铜合金,能够使插接端子2获得更好的电学性能和更长的使用寿命。
[0125]
为了论证不同镀层材质对端子整体性能的影响,发明人使用相同规格、材质,采用不同镀层材料的插接端子2样件,利用同种规格的扁带1做一系列插拔次数和耐腐蚀性时间测试,为了证明选用材料和其他常用电镀材料的优缺点,发明人也选用了锡、镍、锌作为实验的镀层材质。实验结果如表5所示。
[0126]
表5中的插拔次数是将插接端子2分别固定在实验台上,采用机械装置使扁带1模拟插拔,并且每经过100次的插拔,就要停下来观察插接端子2表面镀层破坏的情况,端子表面镀层出现划伤,并露出端子本身材质,则实验停止,记录当时的插拔次数。在本实施例中,插拔次数小于8000次为不合格。
[0127]
表5中的耐腐蚀性时间测试,是将插接端子2放入到盐雾喷淋试验箱内,对插接端子2的各个位置喷淋盐雾,每隔20小时取出清洗观察表面腐蚀情况,即为一个周期,直到插接端子2表面腐蚀面积大于总面积的10%的时候,停止测试,并记录当时的周期数。在本实
施例中,周期数小于80次认为不合格。
[0128]
表5,不同镀层材质对端子插拔次数和耐腐蚀性的影响:
[0129][0130]
从表5可以看出,当选用镀层材质为金、银、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金时,实验结果超过标准值较多,性能比较稳定。当选用镀层材质为镍、锡、锡铅合金、锌时,实验结果也是能够符合要求的,因此,发明人选择镀层材质为金、银、镍、锡、锡铅合金、锌、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金中的一种或多种组合。
[0131]
在一些实施方式中,镀层包括底层和表层,镀层采用多层镀的方法。端子叠片3在加工后,其实表面微观界面下,还是存在很多缝隙和孔洞,这些缝隙和孔洞是端子叠片3在使用过程中磨损和腐蚀的最大原因。本实施方式中,在端子叠片3的表面,先镀一层底层,填补表面的缝隙和孔洞,使端子叠片3的表面平整无孔洞,然后再镀表层,就会结合得更加牢固,也会更加平整,镀层表面无缝隙和孔洞,使插接端子2的耐磨性能、抗腐蚀性能、电学性能更优,极大的延长插接端子2的使用寿命。
[0132]
在一些实施方式中,镀层可采用电镀、化学镀、磁控溅射或者真空镀等方法进行设置。
[0133]
电镀方法,就是利用电解原理在金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。
[0134]
化学镀方法,是在金属的催化作用下,通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积过程。
[0135]
磁控溅射方法,是利用磁场与电场交互作用,使电子在靶表面附近成螺旋状运行,从而增大电子撞击氩气产生离子的概率,所产生的离子在电场作用下撞向靶面从而溅射出靶材。
[0136]
真空镀方法,是采用在真空条件下,通过蒸馏或溅射等方式在零件表面沉积各种金属和非金属薄膜。
[0137]
在一些实施方式中,底层材质含有金、银、镍、锡、锡铅合金和锌中的一种或多种;表层材质含有金、银、镍、锡、锡铅合金、银锑合金、钯、钯镍合金、石墨银、石墨烯银和银金锆合金中的一种或多种。
[0138]
在另一实施方式中,底层厚度为0.01μm~12μm。优选的,底层厚度为0.1μm~9μm。
[0139]
在另一实施方式中,表层厚度为0.5μm~50μm。优选的是,表层厚度为1μm~35μm。
[0140]
为了论证底层镀层厚度变化对插接端子2整体性能的影响,发明人使用相同规格、材质,采用不同镀镍底层厚度,相同的镀银表层厚度的插接端子2,利用同种规格的扁带1做一系列温升和耐腐蚀性时间测试,实验结果如表6所示。
[0141]
表6,不同底层镀层厚度对温升和耐腐蚀性的影响:
[0142][0143]
表6中的温升测试是将该插接结构通相同的电流,在封闭的环境下检测通电前和温度稳定后的端子叠片3相同位置的温度,并做差取绝对值。在本实施例中,温升大于50k认为不合格。
[0144]
表6中的耐腐蚀性时间测试,是将该插接端子2放入到盐雾喷淋试验箱内,对插接端子2的各个位置喷淋盐雾,每隔20小时取出清洗观察表面腐蚀情况,即为一个周期,直到端子表面腐蚀面积大于总面积的10%的时候,停止测试,并记录当时的周期数。在本实施例中,周期数小于80次认为不合格。
[0145]
从表6可以看出,当底层镀镍层厚度小于0.01μm时,该插接结构的温升虽然合格,但是由于镀层太薄,插接端子2的耐腐蚀性周期数小于80,不符合对插接端子2的性能要求。对该插接结构的整体性能和寿命都有很大的影响,严重时造成产品寿命骤减甚至失效发生燃烧事故。当底层镀镍层厚度大于12μm时,由于底层镀层较厚,该插接结构产生的热量散发不出来,使该插接结构的温升不合格,而且镀层较厚反而容易从端子叠片3表面脱落,造成耐腐蚀性周期数下降。因此,发明人选择底层镀层厚度为0.01μm~12μm。优选的,发明人发现底层镀层厚度为0.1μm~9μm时,该插接结构的温升及耐腐蚀性的综合效果更好,因此,为了进一步提高产品本身的安全性可靠性及实用性,优选底层镀层厚度为0.1μm~9μm。
[0146]
为了论证表层镀层厚度变化对该插接结构整体性能的影响,发明人使用相同规格、材质,采用相同镀镍底层厚度,不同的镀银表层厚度的插接端子2样件,利用同种规格的扁带做一系列温升和耐腐蚀性时间测试,实验方法与上述实验方法相同,实验结果如表7所示。
[0147]
表7,不同表层镀层厚度对温升和耐腐蚀性的影响:
[0148][0149]
从表7可以看出,当表层镀银层厚度小于0.5μm时,该插接结构的温升虽然合格,但是由于镀层太薄,插接端子的耐腐蚀性周期数小于80,不符合端子的性能要求。对该插接结构的整体性能和寿命都有很大的影响,严重时造成产品寿命骤减甚至失效发生燃烧事故。当表层镀银层厚度大于50μm时,由于表层镀层较厚,端子产生的热量散发不出来,使温升不合格,而且镀层较厚反而容易从端子表面脱落,造成耐腐蚀性周期数下降。并且,由于表层镀层金属较贵,因此使用较厚的镀层,性能没有上升,不存在使用价值。因此,发明人选择表层镀银层厚度为0.1μm~50μm。优选的,发明人发现表层镀层厚度为1μm~35μm时,端子的温升及耐腐蚀性的综合效果更好,因此,为了进一步提高产品本身的安全性可靠性及实用性,优选表层镀层厚度为1μm~35μm。
[0150]
在一些实施方式中,插接结构的连接端32上具有镀层。
[0151]
在一些实施方式中,插接端31的镀层与连接端32的镀层材质不同。从以上的说明可知,不同的金属材质镀层,得到的导电效果和耐腐蚀情况不同,价格较高的金属材质镀层,对应的导电效果和耐腐蚀情况较好,能够进行更多的插拔,以及使用在更复杂的环境中,获得更长的使用寿命,但是也是由于价格较高,因此限制了这些金属材质镀层的使用。因此,发明人在插接端31这种插拔次数多,暴露在使用环境中的位置上,会使用金、银、银锑合金、石墨银、石墨烯银、钯镍合金、锡铅合金或银金锆合金这些性能优异,但是价格较高的金属材质作为镀层材料,而连接端32是连接导线的位置,与导线连接后基本不会再有相对的位移,并且连接端32一般情况下都会保护在塑壳内部,不会暴露在使用环境中,因此,发明人会使用常用的金属锡、镍、锌作为连接端32的镀层材质,以减少连接结构的成本。
[0152]
在一些实施方式中,插接端31的镀层与连接端32的镀层厚度不同。从以上说明可知,插接端31插拔次数多,并且会暴露在使用环境中,镀层会受到刮擦和外界环境的腐蚀,如果镀层厚度较薄的话,会在使用过程中很容易被划破或腐蚀掉,因此,发明人会在插接端31的位置,设置厚度更大一些的镀层,以增加插接端31耐刮擦和耐腐蚀的性能。另外,在连接端32一侧,由于不会产生刮擦,也没有暴露在使用环境中,因此可以使用厚度较低的镀层,从而降低连接结构的成本。
[0153]
在一些实施方式中,扁带1与插接端子2之间的插接力在3n

150n之间,优选地,扁
带与插接端子之间的插接力在10n

95n之间。为了验证扁带1与插接端子2之间的插接力对扁带与插接端子2的接触电阻和对插情况的影响,发明人选用了相同形状、尺寸的扁带1与插接端子2,并将扁带与插接端子2之间的插接力设计为不同的插接力,来观测扁带与插接端子2之间的接触电阻,以及多次对插之后的情况。
[0154]
接触电阻的检测方式为使用微电阻测量仪,在扁带与插接端子接触位置上进行电阻的测量,并读取微电阻测量仪上的数值,为扁带与插接端子之间的接触电阻,在本实施例中,接触电阻小于50μω为理想值。
[0155]
扁带1与插接端子2对插情况的测试方式为将扁带1与插接端子2进行50次的对插,观察插拔后掉落和无法插拔的次数,插拔后掉落次数要求小于3次,无法插拔的次数要求小于5次。
[0156]
表8,不同扁带与插接端子之间的插接力对接触电阻和对插情况的影响:
[0157][0158]
从表8可以看出,当扁带1与插接端子2之间的插接力小于3n时,由于扁带1与插接端子2之间的结合力太小,两者之间的接触电阻要高于理想值,同时,插拔后掉落的次数也超过3次以上,为不合格状态。当扁带1与插接端子2之间的插接力大于150n时,扁带1与插接端子2之间无法插拔的次数大于5次以上,也是不合格状态,因此,发明人将扁带1与插接端子2之间的插接力设定在3n

150n之间。
[0159]
从表8可以看出,当扁带1与插接端2子之间的插接力在10n

95n之间时,既没有插拔后掉落,也没有无法插拔的情况,接触电阻值也在理想值范围内,因此,发明人设定优选地,扁带1与插接端子2之间的插接力在10n

95n之间。
[0160]
在一些实施方式中,扁带1与插接端子2之间的接触电阻小于9mω。一般情况下,扁带1与插接端子2之间需要导通较大电流,如果扁带1与插接端子2之间的接触电阻大于9mω,则在接触位置会产生较大的温升,并且随着时间的增加,温度会越来越高,扁带1与插接端子2之间的温度过高,一是会造成过渡层扁带之间,插接端子与镀层之间由于材质不同,热膨胀率不同,导致的机械变形不同步,造成过渡层11和扁带1之间,插接端子2与镀层产生内部应力,严重时会造成过渡层11和镀层的脱落,无法实现保护的作用。二是扁带1与插接端子2过高的温度,或传导至扁带1的绝缘层,以及插接端子连接的导线的绝缘层,导致对应的绝缘层熔化,无法起到绝缘保护的作用,严重时会导致线路短路造成连接结构损坏,甚至燃烧等安全事故。因此,发明人设定扁带1与插接端子2之间的接触电阻小于9mω。
[0161]
为了验证扁带1与插接端子2间的接触电阻对插接结构的温升和导电率的影响,发明人选用相同的扁带1,不同接触电阻的插接端子2,并进行导电率和温升的测试,
[0162]
导电率测试是将扁带1与插接端子2对插后,该插接结构通电后,检测相应的对插处的导电率,在本实施例中,导电率大于99%为理想值。
[0163]
温升测试是将该插接结构通相同的电流,在封闭的环境下检测通电前和温度稳定
后的插接端子2相同位置的温度,并做差取绝对值。在本实施例中,温升大于50k认为不合格。
[0164]
表9,不同扁带与插接端子之间的接触电阻对导电率和温升的影响:
[0165][0166]
从表9可以看出,当扁带1与插接端子2间的接触电阻大于9mω时,插接端子2的温升超过50k,同时,插接结构的导电率也小于99%,不符合标准要求。因此,发明人设定扁带1与插接端子2间的接触电阻小于9mω。
[0167]
在一些实施例中,扁带1的材质含有铝。在电气连接领域,都在使用铜导线进行电流的传导,铜的导电率高,延展性好。但是,随着铜价日益上涨,使用铜材作为导线的材料成本会越来越高。为此,人们开始寻找金属铜的替代品来降低成本。金属铝在地壳中的含量约为7.73%,提炼技术优化后,价格相对较低,并且相对于铜,铝的重量较轻,导电率仅次于铜,铝在电气连接领域可以替代部分铜。因此,在汽车电气连接领域中以铝代铜是发展趋势。
[0168]
但是由于铜铝之间的电极电位差较大,铜导线和铝导线直接连接后,铜铝导线之间会产生电化学腐蚀,铝易受腐蚀而导致连接区域电阻增大,易在电气连接中产生严重的后果,例如功能失效、火灾等。因此,需要在铜铝之间增加过渡层,能够降低铜铝之间的电极电位差,提高铜铝之间的电学性能,同时极大的延长了扁带与端子的插接结构的使用寿命。
[0169]
方案二
[0170]
本发明提供了一种机动车辆,该机动车辆包含上述的扁带与端子的插接结构。一般情况在,在电气连接领域,两根线缆之间的插接连接,都需要在线缆上压接或焊接相应的端子,然后由对应的端子进行对插,实现电气的可拆卸连接,但是端子与线缆的连接,必然会增加电气回路的电阻,增大电压降,从而降低了电气连接的性能。使用扁带直接与端子对插,节省了扁带上面压接的端子,能够降低电气回路的电压降,从而提升电气连接的性能,延长插接结构的使用寿命。
[0171]
以上仅为本发明的几个实施例,本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。
再多了解一些

本文用于企业家、创业者技术爱好者查询,结果仅供参考。

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