CN104704684B - 电触头组件 - Google Patents
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Abstract
电触头组件(10)包括具有第一配合元件(16)的第一电触头(12)和具有第二配合元件(18)的第二电触头(14)。所述第一和第二电触头被构造为在所述第一和第二配合元件处配合在一起，使得所述第一和第二配合元件在接触界面(20)处彼此接合。接触压力在接触界面上的分布至少部分地与电流流量在接触界面上的分布一致。
Description
技术领域
文中所描述和/或图解的主体总体上涉及电触头，并且更特别地，涉及配合的电触头的组件。
背景技术
互补的电触头被构造为在接触界面处配合在一起，其中互补的电触头在该界面处彼此接合(即物理接触)。当互补的电触头的配合元件彼此接合时，很多电触头组件形成赫兹(Hertzian)类型的接触界面。当互补电触头中的一个的配合元件包括接合另一互补电触头的配合元件的弯曲的或近似平坦表面的弯曲表面时，形成赫兹接触界面。该(一个或多个)弯曲的表面在保持配合元件处于接合状态的接触力的作用下轻微地变形。例如，当球形突起形式的配合元件接合互补的电触头的配合元件的近似平坦(即平面的)表面时，形成赫兹类型的接触界面。
赫兹接触界面不是没有缺点的。例如，赫兹接触界面上的机械和电分布一般是不一致的。具体地，在赫兹接触界面中具有最大机械接触压力(即最大的名义负载或最大的名义压力)的区域相比于赫兹接触界面中承载最大量的电流(即最大的电流密度)的区域在赫兹接触界面内具有不同的位置。例如，最大的机械接触压力可能位于赫兹接触界面的中心处，而最大的电流量分布在赫兹接触界面的外周边。由于机械和电分布不一致，赫兹赫兹接触界面的范围的仅一部分有益于电流的流动，这可能导致更大的总接触电阻和/或更大的局部热响应。
此外，在剪切力被施加到赫兹接触界面(即，来自于振动和/或热效应)的情况下，赫兹接触界面的机械劣化将首先发生在侧向变形最大而机械接触压力最低的部位中。换句话说，剪切力可能导致赫兹接触界面首先在承载最大量的电流的区域中机械劣化(例如，破碎、破裂、磨损等)，这可能将由赫兹接触界面承载的电流量减小到低于期望水平和/或可能导致电触头在其间完全失去电接触。剪切力对于包括非贵金属涂层(例如锡)的电触头形成的赫兹接触界面来说可能是特别有问题的，这可能需要更高的名义负载以穿透形成在非贵金属涂层上的固有氧化膜。
发明内容
解决方法通过如文中所描述的电触头组件而提供。电连接器组件包括具有第一配合元件的第一电触头和具有第二配合元件的第二电触头。第一和第二电触头被构造为在第一和第二配合元件处配合在一起，使得第一和第二配合元件在接触界面处彼此接合。接触压力在接触界面上的分布至少部分地与电流流量在接触界面上的分布一致。
附图说明
本发明将参考附图以示例的方式描述如下：
图1是电触头组件的示例性实施例的分解透视图；
图2是示于图1的电触头组件的截面图；
图3是示于图1和2的电触头组件的平面图，示出了组件的接触界面的示例性实施例；
图4是电触头组件的另一示例性实施例的截面图；
图5是电触头组件的另一示例性实施例的透视图；
图6是示于图5的电触头组件的截面图；
图7是电触头组件的另一示例性实施例的透视图；
图8是示于图7的电触头组件的截面图；
图9是电触头组件的另一示例性实施例的透视图；
图10是示于图9的电触头组件的截面图；
图11是电触头组件的另一示例性实施例的截面图；
图12是电触头组件的另一示例性实施例的透视图；
图13是电触头组件的另一示例性实施例的透视图；
图14是电触头组件的另一示例性实施例的透视图。
具体实施方式
图1是电触头组件10的示例性实施例的分解透视图。图2是电触头组件10的截面图。现在参考图1和2，组件10包括一对互补的电触头12、14，该对互补的电触头配合在一起以在其间建立电连接。电触头12和14可以是任意器件的部件，诸如，但不限于，电连接器(未示出)、印刷电路板(未示出)、电线(未示出)、电缆(未示出)、电源(未示出)等。电触头12和14在这里可每个被称为“第一”和/或“第二”电触头。
电触头12和14分别包括配合元件16和18。电触头12和14在配合元件16和18处配合在一起。具体地，配合元件16和18彼此接合以将电触头12和14配合在一起。配合元件16和18可分别为电触头12和14的更大部段(segment)的元件。例如，配合元件16和18可以是相应的电触头12和14的配合部段的元件(例如，臂，梁，指状件，插头(plug)，容座等)。电触头12和14可包括除了配合部段之外的其他部段(未示出)，诸如，但不限于，安装部段、端接部段、中间部段、壳体部段等。配合元件16和18在这里可每个被称为“第一”和/或“第二”配合元件。
配合元件16和18在接触界面20处彼此接合，这在图2中最优地示出并且将在下文中更详细地描述。接触界面20由配合元件16和18彼此接合的表面区域而限定。接触界面20可包括配合元件16和18彼此接合的表面区域所处于的一个或多个部段。在组件10的示例性实施例中，接触界面20由配合元件16和18彼此接合的表面区域所处的单个连续部段所限定。但是，在其他实施例中，接触界面20可包括配合元件16和18彼此接合的表面区域所处的一个或多个离散部段。
在组件10的示例性实施例中，电触头12的配合元件16包括凹陷16a，并且电触头14的配合元件18包括隆起18a。当配合元件16和18接合时(即当电触头12和14配合在一起时)隆起18a构造为部分地接收在凹陷中。在组件10的示例性实施例中，隆起18a和凹陷16a都弯曲，并且隆起18a的曲率半径R1大于凹陷16a的曲率半径R2。相应地，隆起18a构造为仅部分地接收在凹陷16a中。隆起18a在这里可被称为“弯曲隆起”，而凹陷16a在这里可被称为“弯曲凹陷”。
配合元件18的隆起18a和配合元件16的凹陷16a的每个可分别具有相应的曲率半径R1和R2，该曲率半径使得配合元件18和16能够如上文所述或如这里所图示的方式而工作。此外，隆起18a的曲率半径R1以使得配合元件16和18能够以上文所述和/或这里所图示的方式工作的任意量而大于凹陷16a的曲率半径R2。
在组件10的示例性实施例中，凹陷16a和隆起18a都具有球形的形状。具体地，凹陷16a和隆起18a都具有部分球形的形状。虽然示出为凹陷16a和隆起18a的每个限定少于半个球形，但是凹陷16a和隆起18a的每个可限定任意其他量(例如，近似半个)球形。此外，凹陷16a和隆起18a的每个可具有除了球形形状的其他弯曲形状，诸如，但不限于，非圆形状，椭圆形状，抛物线形状，包括变化的曲率半径的弯曲形状，等等。凹陷16a在这里可被称为“球形凹陷”，而隆起18a在这里可被称为“球形隆起”。
凹陷16a包括边沿22。如上文所述，边沿22限定解除界面20的一部分。组件10的配合元件16和18限定“仅边沿”的几何形状，其中配合元件16仅在边沿22处接合配合元件18。换句话说，边沿22限定接触界面20的由配合元件16限定的整个部分。在组件10的示例性实施例中，边沿22是圆形的，因为凹陷16a是球形的。但是，边沿22可具有其他弯曲的形状(例如，椭圆形，抛物线形状等)。此外，凹陷16a和隆起18a不限于弯曲的形状。相反地，凹陷16a和隆起18a可每个额外地或替代地包括任意其他形状，诸如，但不限于矩形横截面形状，正方形横截面形状，具有多于四边的横截面形状，三角形横截面形状等。额外地或替代于一种或多种弯曲形状，边沿22从而可具有非弯曲的形状(诸如正方形形状，矩形形状，三角形形状，多于四边的多边形等)。在凹陷16a和隆起18a是非弯曲形状的实施例中，凹陷16a和隆起18a的相对尺寸可选择为在接触界面20处提供仅边沿的几何形状。
如在图2中最优地示出的，当电触头12和14配合在一起时，配合元件16和18在接触界面20处接合。具体地，隆起18a的表面区域26与凹陷18a的表面区域24接合。接触界面20由表面区域24和26限定，凹陷16a和隆起18a分别在表面区域24和26彼此接合。凹陷16a的表面区域24完全由凹陷16a的边沿22限定。边沿22从而限定了接触界面20由凹陷16a限定的部分，使得接触界面部分地由边沿22限定。由于凹陷16a的表面区域24完全由边沿22限定，所以接触界面20具有如上所述的“仅边沿”的几何形状。
配合元件16和18可由任意材料形成。在一些实施例中，配合元件16和/或18的外表面由非贵金属(例如锡)和/或贵金属涂层限定。配合元件16和18的每个的表面涂层材料和/或基底材料的示例包括，但不限于，贵金属、非贵金属、铜(Cu)、铜合金、铝(Al)、铝合金、锌(Zn)、锌合金、铁(Fe)、铁合金(包括不锈钢)、镍(Ni)、镍合金、银(Ag)、银合金、铋(Bi)、铋合金、金(Au)、金合金、锡(Sn)、锡合金、涂覆有金的钯(Pd)、涂覆有金的PdNi合金、涂覆有金的NiP合金、Au/NiP冶金组合物(例如AgNi、AgW、AgSnO、AgCdO、AgCu等)等等。在一些实施例中，配合元件16和18由基本上相同的材料形成(例如具有基本上类似的表面涂层)，而在其他实施例中，配合元件16和18由不同的材料形成。配合元件16和18可由任意方法、工艺、操作等形成，诸如，但不限于拉丝操作等。
图3是电触头组件10的平面图，示出了接触界面20。配合元件18的隆起18a的表面区域26与配合元件16的凹陷16a的边沿22接合。接触界面20可包括沿着接触界面20的电能和机械接触压力的分布。这样的分布包括突点结合部(asperity junction)(通常也被称为“a-点”)28和突点结合部30，在突点结合部28处接触界面20承载最大量的电流量并且在突点结合部30处接触界面20具有最大的机械接触压力。由接触界面承载的电流量在这里也可称为而且通常被称为“电流密度”，而机械接触压力在这里可称为并且通常被称为“名义负载”和/或“名义压力”。电能在这里可被称为“电流流量(electrical current flow)”。机械接触压力作用在图2的箭头A和B的方向上。
如可从图3看出的，突点结合部28和突点结合部30彼此重叠(即一致)。相应地，机械压力沿接触界面20的机械分布与电能沿接触界面20的电分布一致。换句话说，沿接触界面20的电流密度最大的(一个或多个)位置(即突点结合部28)和沿接触界面20的名义压力最大的(一个或多个)位置(即突点结合部30)重叠。
例如，突点结合部28和30可彼此重叠，因为相比于类似尺寸的配合元件的赫兹接触界面的更宽的表面范围来说，接触界面20已经被更加地隔离(即局部化)至表面区域24和26。此外，由于在边沿22内侧没有机械接触，所以接触界面20的外部受到显著更高的表面压力值，这导致突点结合部28和30的更大的变形并且从而导致对任意表面氧化/污物膜的更有效地破坏。
在组件10的示例性实施例中，突点结合部28和30彼此完全重叠，使得突点结合部28不包括不与突点结合部30重叠的任意部分，并且反之亦然。换句话说，机械压力沿接触界面20的机械分布与电能沿接触界面20的电分布完全一致。但是，在其他实施例中，突点结合部28和30彼此仅部分重叠，使得突点结合部28包括不与突点结合部30重叠的一部分，并且反之亦然。换句话说，机械压力沿接触界面20的机械分布与电能沿接触界面20的电分布仅部分一致。接触界面20的范围、隆起18a和凹陷16a之间的相对尺寸差值(即曲率半径R1和R2的差值)等可被选择以将突点结合部28和30提供为至少部分地重叠。
图4是电触头组件50的另一示例性实施例的截面图。组件50包括一对互补的电触头52、54，该对互补的电触头配合在一起以在其间建立电连接。电触头52和54在其相应的配合元件56和58处配合在一起，其中配合元件56和58在接触界面60处彼此接合以将电触头52和54配合在一起。电触头52和54在这里可各自被称为“第一”和/或“第二”电触头。配合元件56和58中的每一个在这里可被称为“第一”和/或“第二”配合元件。
在组件50的示例性实施例中，电触头52的配合元件56包括近似平面的表面56a，并且电触头54的配合元件58包括隆起58a。隆起58a包括顶端(tip)72，该顶端具有在其中延伸的凹陷74。凹陷74包括边沿76。在组件50的示例性实施例中，凹陷74具有球形形状，但是除了球形形状以外，凹陷74可具有其他弯曲形状，诸如，但不限于，非圆形状，椭圆形状，抛物线形状，包括变化的曲率半径的弯曲形状，等等。在组件50的示例性实施例中，边沿76是圆形的，因为凹陷74是球形的。但是，边沿76可具有其他弯曲的形状(例如，椭圆形，抛物线形状等)。此外，凹陷74和边沿76不限于弯曲的形状。相反地，凹陷74可额外地或替代地包括任意其他形状，诸如，但不限于矩形横截面形状，正方形横截面形状，具有多于四边的横截面形状，三角形横截面形状等。从而，额外地或替代于一种或多种弯曲形状，边沿76可具有非弯曲的形状(如正方形形状，矩形形状，三角形形状，多于四边的多边形等)。隆起58a在这里可被称为“弯曲隆起”和/或“球形隆起”。凹陷74在这里可被称为“弯曲凹陷”和/或“球形凹陷”。
当电触头52和54配合在一起时，配合元件56和58在接触界面60处接合，使得隆起58a在凹陷74的边沿76处接合配合元件56的表面56a的表面区域64。具体地，隆起58a的表面区域78与配合元件56的表面56a的表面区域64接合。接触界面60由表面区域78和64限定。隆起58a的表面区域78完全由凹陷74的边沿76限定，使得接触界面60具有如上文所述的“仅边沿”的几何形状。
接触界面60可包括沿着接触界面60的电能和机械压力的分布。这样的分布包括突点结合部68和突点结合部70，在突点结合部68处接触界面60承载最大量的电流量并且在突点结合部70处接触界面60具有最大的机械接触压力。突点结合部68和突点结合部70彼此重叠(即一致)。相应地，机械压力沿接触界面60的机械分布与电能沿接触界面60的电分布一致。在组件50的示例性实施例中，突点结合部68和70彼此完全重叠。但是在其他实施例中，突点结合部68和70仅部分地彼此重叠。
图5是电触头组件110的另一示例性实施例的透视图。图6是电触头组件110的截面图。现在参考图5和6，组件10包括一对互补的电触头112、114，该对互补的电触头配合在一起以在其间建立电连接。电触头112和114分别包括配合元件116和118，其中配合元件116和118在接触界面120处彼此接合以将电触头112和114配合在一起。电触头112和114在这里可各自被称为“第一”和/或“第二”电触头。配合元件116和118中的每一个在这里可被称为“第一”和/或“第二”配合元件。
电触头112的配合元件116包括沿着配合元件116延伸一段长度的沟槽116a。沟槽116a沿着中心纵向轴线134延伸所述长度。沟槽116a包括沿着沟槽116a延伸该段长度的边沿136。边沿136由相反的边沿部段136a和136b限定。电触头114的配合元件118包括隆起118a。隆起118a构造为当配合元件116和118接合时，部分地接收在沟槽116a中。在组件110的示例性实施例中，隆起118a和沟槽116a是弯曲的。隆起118a的曲率半径R3大于沟槽116a的曲率半径R4。隆起118a和沟槽116a的每个可分别具有使得配合元件118和116能够如上文所述或如这里所图示的方式而工作的任意相应的曲率半径R3和R4。此外，隆起118a的曲率半径R3以使得配合元件116和118能够以上文所述和/或这里所图示的方式工作的任意量而大于凹陷116a的曲率半径R4。隆起118a在这里可被称为“弯曲隆起”和/或“球形隆起”，而凹陷116a在这里可被称为“柱形沟槽”。
除了示出的相应的柱形和球形形状，沟槽116a和隆起118a可各自具有其他弯曲形状，诸如，但不限于，非圆形状，椭圆形状，抛物线形状，包括变化的曲率半径的弯曲形状，等等。此外，沟槽116a和隆起118a不限于弯曲的形状。相反地，沟槽116a和隆起118a可各自额外地或替代地包括任意其他形状，诸如，但不限于矩形横截面形状，正方形横截面形状，具有多于四边的横截面形状，三角形横截面形状等。在沟槽116a和隆起118a是非弯曲形状的实施例中，沟槽116a和隆起118a的相对尺寸可选择为在接触界面120处提供仅边沿的几何形状。
当电触头112和114配合在一起时，隆起118a的表面区域126与沟槽116a的边沿136接合。接触界面120由表面区域124和126限定，沟槽116a和隆起118a分别在表面区域124和126彼此接合。沟槽116a的表面区域124完全由边沿136限定，使得接触界面120具有如上文所述的“仅边沿”的几何形状。
接触界面120可包括沿着接触界面120的电能和机械压力的分布。这样的分布包括突点结合部128和突点结合部130，在突点结合部128处接触界面120承载最大量的电流密度并且在突点结合部130处接触界面120具有最大的名义压力。如可从图5中最优地看出的，突点结合部128和突点结合部130彼此重叠，使得名义压力沿接触界面120的机械分布与电能沿接触界面120的电分布一致。在组件110的示例性实施例中，突点结合部128和130彼此完全重叠。但是在其他实施例中，突点结合部128和130仅部分地彼此重叠。
图7是电触头组件150的另一示例性实施例的透视图。图8是电触头组件150的截面图。组件150包括一对互补的电触头152和154，该对电触头152和154具有相应的配合元件156和158，其中配合元件156和158在接触界面160处彼此接合以将电触头152和154配合在一起。电触头152和154在这里可各自被称为“第一”和/或“第二”电触头。配合元件156和158中的每一个在这里可被称为“第一”和/或“第二”配合元件。
配合元件156包括近似平面的表面156a，并且配合元件158具有隆起158a。隆起158a包括顶端172，该顶端具有沿着该顶端172延伸一段长度的沟槽174。沟槽174包括沿着沟槽延伸该段长度的边沿176，并且该边沿176由相反的边沿部段176a和176b限定。在组件150的示例性实施例中，沟槽174具有柱形形状，但是沟槽174可具有除了柱形形状的其他弯曲形状，诸如，但不限于，非圆形状，椭圆形状，抛物线形状，包括变化的曲率半径的弯曲形状，等等。此外，沟槽174不限于弯曲的形状。相反地，沟槽174可额外地或替代地包括任意其他形状，诸如，但不限于矩形横截面形状，正方形横截面形状，具有多于四边的横截面形状，三角形横截面形状等。隆起158a在这里可被称为“弯曲隆起”和/或“球形隆起”。沟槽174在这里可被称为“柱形沟槽”。
当电触头152和154配合在一起时，配合元件156和158在接触界面160处接合，使得隆起158a在沟槽174的边沿176处接合配合元件156的表面156a的表面区域164。具体地，隆起158a的表面区域178与配合元件156的表面156a的表面区域164接合。接触界面160由表面区域178和164限定。隆起158a的表面区域178完全由凹陷174的边沿176限定，使得接触界面160具有如上文所述的“仅边沿”的几何形状。
接触界面160可包括沿着接触界面160的电能和机械压力的分布。这样的分布包括突点结合部168和突点结合部170，在突点结合部68处接触界面160承载最大的电流量并且在突点结合部70处接触界面160具有最大的机械接触压力。突点结合部168和突点结合部170彼此重叠。相应地，机械压力沿接触界面160的机械分布与电能沿接触界面160的电分布一致。在组件150的示例性实施例中，突点结合部168和170彼此完全重叠。但是在其他实施例中，突点结合部168和170仅部分地彼此重叠。
图9是电触头组件210的另一示例性实施例的透视图。图10是电触头组件210的截面图。组件210包括一对互补的电触头212和214，该对电触头212和214包括相应的配合元件216和218，其中配合元件216和218在接触界面220处彼此接合以将电触头212和214配合在一起。电触头212和214在这里可各自被称为“第一”和/或“第二”电触头。配合元件216和218中的每一个在这里可被称为“第一”和/或“第二”配合元件。隆起218a在这里可被称为“弯曲隆起”和/或“球形隆起”。
电触头214的配合元件218包括隆起218a。电触头212的配合元件216包括具有周期性表面形貌(topology)240的配合侧216a，该周期性表面形貌包括谷地242，该谷地由与谷地242相关联的顶峰244分隔。具体地，谷地242沿着周期性表面形貌240延伸多段长度。谷地242延伸的多段长度沿着周期性表面形貌240近似彼此平行。顶峰244在谷地242之间延伸多段长度，使得相邻的谷地242由在其之间延伸的相关联的顶峰244分隔。
当电触头212和214配合在一起时，隆起218a与配合元件216的配合侧216a在配合侧216a的周期性表面形貌240的顶峰244处接合。具体地，隆起218a的表面区域226与配合侧216a的完全由顶峰244限定的表面区域224接合。虽然两个顶峰244示出为与隆起218a接合，但是表面区域224可包括与隆起218a的表面区域226接合的任意数量的顶峰244。接触界面220由表面区域224和226限定。相应地，配合元件216的与隆起218a接合的顶峰244部分地限定接触界面220。
接触界面220包括突点结合部228和突点结合部230，在突点结合部228处接触界面220承载最大的电流密度并且在突点结合部230处接触界面220具有最大的名义压力。如这里所示出的，突点结合部228和突点结合部230彼此重叠，使得名义压力沿接触界面220的机械分布与电能沿接触界面220的电分布一致。换句话说，沿接触界面220的电流密度最大的(一个或多个)位置(即突点结合部228)和沿接触界面220的名义压力最大的(一个或多个)位置(即突点结合部230)重叠。例如，突点结合部228和230可彼此重叠，因为相比于类似尺寸的配合元件的赫兹接触界面的更宽的表面范围来说，接触界面220已经被更加隔离(即局部化)至表面区域224和226。此外，使用周期性表面形貌可形成低的电阻接触，其相对于侧向位置几乎不变。
在组件210的示例性实施例中，突点结合部228和230彼此完全重叠，使得名义压力沿接触界面220的机械分布与电能沿接触界面220的电分布完全一致。但是在其他实施例中，突点结合部228和230仅部分地彼此重叠。
接触界面220的范围、谷地242的宽度W(图10)(即周期性表面形貌240的凹穴(sinus)波长)、顶峰244的高度H等可被选择以将突点结合部228和230提供为至少部分地重叠(即至少部分一致)。例如，谷地242的宽度W可被选择为小于隆起218a的曲率半径R5的约0.8倍，并大于隆起218a的曲率半径R5的约0.2倍，其中顶峰244的高度H(即周期性表面形貌240的凹穴幅度的两倍)被选择为大于谷地242的宽度W的约3％。周期性表面形貌240的凹穴幅度可例如由使用以下方程由接触范围确定：
1/r＝1/r1L+1/r1Q+1/r2L+1/r2Q,
其中r是半径，1是配合元件216,2是配合元件218，L是长度半径，并且Q是交叉半径。例如，图10示出了隆起218a具有约1.5mm的曲率半径的情况。在图10中，谷地242的宽度W被选择为隆起218a的曲率半径的约0.2倍，或约0.3mm，这使得凹穴幅度约为9微米。图11示出了隆起318a具有约1.5mm的曲率半径的另一实施例。在图11中，配合元件316的周期性表面形貌340的谷地342的宽度W1被选择为隆起318a的曲率半径的约0.8倍，或约1.2mm，这使得凹穴幅度约为36微米。配合元件316在这里可被称为“第一”和/或“第二”配合元件。隆起318a在这里可被称为“弯曲隆起”和/或“球形隆起”。
再次参考图9和10，额外施加的粗糙外形(未示出)可选地添加到配合元件216的配合侧216a的周期性表面形貌240上。在一些实施例中，这样的粗糙外形从顶峰244的高度和/或从谷地242的宽度不偏离超过约38％。换句话说，这样的粗糙外形可从凹穴波长和/或从周期性表面形貌240的幅度的两倍不偏离超过38％。
虽然仅配合元件216的配合侧216a示出为包括周期性表面形貌240，在其他实施例中，除了或替代于配合元件216的配合侧216a的周期性表面形貌240，配合元件218的隆起218a也可包括周期性表面形貌。在配合元件218的隆起218a和配合元件216的配合侧216a两者都包括周期性表面形貌的实施例中，当配合元件216和218接合时，周期性表面形貌可相对于彼此以任意角度成角度。具体地，隆起218a的周期性表面形貌240的谷地242的长度可相对于配合元件216的配合侧216a的周期性表面形貌(未示出)的谷地(未示出)以任意角度延伸。在一些实施例中，当配合元件216和218配合在一起时，配合侧216a和隆起218a的周期性表面形貌将近似垂直于彼此定向。在其他实施例中，当配合元件216和218配合在一起时，配合侧216a和隆起218a的周期性表面形貌近似平行于彼此定向或相对于彼此以倾斜的角度定向。在配合侧216a和隆起218a的周期性表面形貌近似平行地定向的实施例中，周期性表面形貌的凹穴波长将被选择为近似相同。来自于配合元件216和218的完美对齐的顶峰对可在突点结合部228和230之间形成最一致性。在配合侧216a和隆起218a的周期性表面形貌不近似平行地定向的实施例中，周期性表面形貌的凹穴波长可以不同或近似相同。
图12是电触头组件410的另一示例性实施例的透视图，示出了隆起418a具有周期性表面形貌440的实施例。组件410包括一对互补的电触头412和414，该对电触头412和414包括相应的配合元件416和418，其中配合元件416和418在接触界面420处彼此接合以将电触头412和414配合在一起。电触头412和414在这里可各自被称为“第一”和/或“第二”电触头。配合元件416和418中的每一个在这里可被称为“第一”和/或“第二”配合元件。
电触头412的配合元件416包括近似平面的表面416a。电触头414的配合元件418包括隆起418a。隆起418a具有周期性表面形貌440，其包括谷地442，该谷地由与谷地442相关联的顶峰444分隔。隆起418a在这里可每个被称为“弯曲隆起”和/或“球形隆起”。
当电触头412和414配合在一起时，隆起418a与近似平面的表面416a在隆起418a的周期性表面形貌440的顶峰444处接合。具体地，隆起418a的完全由顶峰444限定的表面区域426与近似平面的表面416a在表面416a的表面区域424处接合。虽然两个顶峰444示出为与表面416a接合，但是表面区域426可包括与表面416a的表面区域424接合的任意数量的顶峰444。接触界面420由表面区域424和426限定，使得配合元件416的与隆起418a接合的顶峰444限定接触界面420的一部分。
接触界面420包括突点结合部428和突点结合部430，在突点结合部428处接触界面420承载最大的电流密度并且在突点结合部430处接触界面420具有最大的名义压力。突点结合部428和突点结合部430至少部分地彼此重叠，使得名义压力沿接触界面420的机械分布与电能沿接触界面420的电分布至少部分地一致。
图13是电触头组件510的另一示例性实施例的透视图，示出了其中具有凹面形状的配合元件516包括周期性表面部件540。组件510包括一对互补的电触头512和514，该对电触头512和514包括相应的配合元件516和518，其中配合元件516和518在接触界面520处彼此接合以将电触头512和514配合在一起。电触头512和514在这里可各自被称为“第一”和/或“第二”电触头。配合元件516和518中的每一个在这里可被称为“第一”和/或“第二”配合元件。
电触头514的配合元件518包括隆起518a。电触头512的配合元件516包括具有凹面形状的配合侧516a。配合元件516的配合侧516a包括周期性表面形貌540，其包括由相关联的顶峰544分隔的谷地542。隆起518a在这里可被称为“弯曲隆起”和/或“球形隆起”。
当电触头512和514配合在一起时，隆起518a与配合侧516a在配合侧516a的周期性表面形貌540的顶峰544处接合。具体地，隆起518a的表面区域526与配合元件516a的完全由顶峰544限定的表面区域524接合。虽然两个顶峰544示出为与隆起518a接合，但是表面区域524可包括与隆起518a的表面区域526接合的任意数量的顶峰544。接触界面520由表面区域524和526限定，使得配合元件516的与隆起518a接合的顶峰544部分地限定接触界面520。
接触界面520包括突点结合部528和突点结合部530，在突点结合部528处接触界面520承载最大的电流密度并且在突点结合部530处接触界面520具有最大的名义压力。突点结合部528和突点结合部530至少部分地彼此重叠，使得名义压力沿接触界面520的机械分布与电能沿接触界面520的电分布至少部分地一致。
图14是电触头组件610的另一示例性实施例的透视图，示出了配合元件616和618两者分别都包括周期性表面形貌640和740。组件610包括一对互补的电触头612和614，该对电触头612和614包括相应的配合元件616和618，其中配合元件616和618在接触界面620处彼此接合以将电触头612和614配合在一起。电触头612和614在这里可各自被称为“第一”和/或“第二”电触头。配合元件616和618中的每一个在这里可被称为“第一”和/或“第二”配合元件。
电触头614的配合元件618包括隆起618a。电触头612的配合元件616包括具有凹面形状的配合侧616a。配合元件616的配合侧616a和隆起分别包括周期性表面形貌640和740。周期性表面形貌640和740包括相应的谷地642和742，其中谷地642和742分别由相关联的顶峰644和744分隔。隆起618a在这里可被称为“弯曲隆起”和/或“球形隆起”。
当电触头612和614配合在一起时，隆起618a与配合侧616a接合，使得配合侧616a的周期性表面形貌640的顶峰644与隆起618a的周期性表面形貌740的顶峰744接合。具体地，隆起618a的完全由顶峰744限定的表面区域626与配合侧616a的完全由顶峰644限定的表面区域624接合。在组件610的示例性实施例中，周期性表面形貌640和740近似垂直于彼此定向。具体地，周期性表面形貌640的谷地644近似垂直于周期性表面形貌740的谷地744而定向。虽然两个顶峰644示出为与两个顶峰744接合，但是任意数量的顶峰644可与任意数量的顶峰744接合。接触界面620由表面区域624和626限定，使得顶峰644和744限定接触界面620。
接触界面620包括突点结合部628和突点结合部630，在突点结合部628处接触界面620承载最大的电流密度并且在突点结合部630处接触界面620具有最大的名义压力。突点结合部628和突点结合部630至少部分地彼此重叠，使得名义压力沿接触界面620的机械分布与电能沿接触界面620的电分布至少部分地一致。
文中描述和/或图解的多个电触头组件的实施例可提供这样的接触界面，其中该接触界面中的承载最大的电流密度的突点结合部与接触界面内具有最大的名义压力的突点结合部重叠(即，一致)。承载最大电流密度的突点结合部和具有最大的名义压力的突点结合部的一致性可导致组件的电触头的较低的接触电阻和/或导致具有较低名义力的电触头，例如相比于具有赫兹类型接触界面的电触头组件。此外，承载最大电流密度的突点结合部和具有最大的名义压力的突点结合部的一致性可导致更低的局部热响应，例如相比于具有赫兹类型接触界面的电触头组件。各种实施例的技术效果可包括，但不限于，降低接触电阻、降低名义力、和/或降低局部热响应。接触电阻和/或名义力的降低可对于在非贵金属涂覆表面处彼此接合的配合元件来说是最优的。当配合更多的贵金属涂覆表面时，可能看到更小的效果。当配合元件在接触界面处具有基本上相同材料时(例如当配合相同的涂覆时)和当配合元件在接触界面处具有不同的材料时(例如当配合不同的涂覆时)，可以看到接触电阻和/或名义力的降低。
应当理解上述描述意于图解，而非限制。例如，上述实施例(和或其方面)可彼此组合使用。此外，可进行多种变型以将特定的情形或材料适应于文中描述和/或图示的主题的教导，而不偏离其范围。这里描述和/或图示的材料的尺寸、类型，多种部件的定向，以及多种部件的数量和定位是意于限定特定实施例的参数，并且绝不起限制作用，并且仅仅是示例性实施例。在权利要求的精神和范围内的多种其他实施例和变型对于看过上述说明书和附图的本领域的技术人员将是显而易见的。
Claims (8)
1.一种电触头组件(210)，包括：
第一电触头(212)，具有第一配合元件(216)；
第二电触头(214)，具有第二配合元件(218)，所述第一和第二电触头被构造为在所述第一和第二配合元件处配合在一起，使得所述第一和第二配合元件在接触界面(220)处彼此接合；以及
其中，第一电触头(212)的第一配合元件(216)包括具有周期性表面形貌(240)的配合侧(216a)，该周期性表面形貌包括由顶峰(244)分隔的大致平行的谷地(242)；
其特征在于，第二电触头(214)的第二配合元件(218)包括弯曲隆起(218a)，所述弯曲隆起(218a)具有曲率半径，
其中，弯曲隆起(218a)被构造为在顶峰(244)处接合配合侧(216a)，以使得所述接触界面(220)部分地由所述顶峰(244)限定，
其中，周期性表面形貌(240)的谷地(242)的宽度(W)为弯曲隆起(218a)的曲率半径的0.2至0.8倍之间，并且，顶峰(244)的高度(H)大于周期性表面形貌(240)的谷地(242)的宽度的3％，以使得接触压力在所述接触界面(220)上的分布至少部分地与电流流量在所述接触界面上的分布一致。
2.根据权利要求1所述的组件(210)，其中所述接触界面(220)承载最大量的电流流量处的突点结合部(228)和所述接触界面具有最大的接触压力处的突点结合部(230)一致。
3.根据权利要求1所述的组件(210)，其中接触压力在所述接触界面(220)上的分布与电流流量在所述接触界面上的分布完全一致。
4.根据权利要求1所述的组件(210)，其中，所述弯曲隆起(218a)是球形隆起。
5.根据权利要求1所述的组件(210)，其中，所述弯曲隆起(218a)具有周期性表面形貌，该周期性表面形貌包括由顶峰分隔的大致平行的谷地。
6.根据权利要求5所述的组件(210)，其中，当配合元件(216、218)配合在一起时，弯曲隆起(218a)和配合侧(216a)的周期性表面形貌定向为大致垂直于彼此。
7.根据权利要求5所述的组件(210)，其中，当配合元件(216、218)配合在一起时，弯曲隆起(218a)和配合侧(216a)的周期性表面形貌定向为大致平行于彼此。
8.根据权利要求7所述的组件(210)，其中，弯曲隆起(218a)和配合侧(216a)的周期性表面形貌的谷地的宽度彼此大致相同。
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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