专利名称：功率端子的制作方法
技术领域：
本发明涉及端子，比如但不限于可在交通工具内操作以支持大功率电流传送的功率端子。背景端子可由铜制造，这是因为铜具有有利的导电性能。当温度增加时，铜可容易受到松弛的影响(即损失弹簧力)。由于端子的温度能够随着流入电路中的电流的増加而增加，所以在此情形下铜端子可能具有被减小的保持强夹持力的能力。在铜端子是被构型为提供压カ的阴端子时，阴端子的松弛可降低与阳叶片(male blade)的整个接触面积，这将导致导电性减小、电阻增加和温度的进ー步増加。典型地可预期的是，保持配电箱或其他连接器的整个尺寸尽可能地小，同时仍提供必要的电流承载能力。因而，通过简单地使端子更厚或更宽以增加压力可能是无利的。使用铜时，尺寸限制可能使得预期的弹簧カ难以达到。直到达到较高的温度才发生松弛的铜合金典型地以较低传导性的代价来被使用。概述电连接器的用于连接到阳叶片端子的阴端子可包括至少ー对或多对相对梁(opposing beam)和夹持部件，相对梁用于通过第一压カ而压靠在阳叶片端子上，相对梁的姆个邻接对(adjoining pair)在其之间限定凹进部分,夹持部件至少部分地定位在姆个凹进部分内以向相对梁的邻接对施加第二压力，第二压カ叠加到第一压カ以产生第三压力，夹持部件具有被构型为有助于在凹进部分内定位的至少ー个对齐部分。阴端子可包括在夹持部件内产生波形的至少ー个对齐部分，波形具有在相对梁的邻接对的外表面下方延伸的槽。阴端子可包括夹持部件，夹持部件包括在一端连接到基座的至少ー对相对腿，且波形定位在基座和相对的前端之间。阴端子可包括至少ー个对齐部分，对齐部分包括在相对梁的邻接对的外表面上方向外地延伸的第一组侧向延伸部，侧向延伸部与波形配合以限制夹持部件的倾斜和旋转。阴端子可包括至少ー个对齐部分，对齐部分包括撞杆(Iance)，撞杆向下地延伸进入凹进部分中且离相对梁的邻接对的外表面至少第一距离以限制旋转。阴端子可包括波形的撞杆。阴端子可包括至少ー个对齐部分，对齐部分包括相对于撞杆在相对梁的邻接对的外表面的上方向外地延伸的第一组侧向延伸部。阴端子可包括夹持部件，夹持部件包括在一端连接到各自的基座的至少两对相对腿和连接每对相对腿的横向部件，每对相对腿具有连接到横向部件的一个腿和不连接到横向部件的ー个腿。阴端子可包括具有第一金属成分的相对梁和具有第二金属成分的夹持部件，其中第一金属成分比第二金属成分具有更高的传导性。阴端子可包括具有高于第一金属成分的松弛温度的第二金属成分。阴端子可包括至少两对相对梁,其中至少两对相对梁中的至少ー对相对梁相对于该至少两对相对梁中的其他对相对梁交错。阴端子可包括在相同方向从主体部分延伸的梁，主体部分限定了在相对于相対的侧向侧间隔开的相対的顶侧和底侧之间的空腔，梁排他地连接到顶侧和底侧。阴端子可包括具有顶端子和底端子的終端区域，終端区域从主体部分延伸以连接到传导元件，梁、主体部分、顶端子和底端子由单片折叠的金属形成。
阴端子可包括顶端子，顶端子通过铆钉和焊接中的至少ー种而被机械地且电性地结合到底端子。阴端子可包括顶端子和底端子，顶端子和底端子在彼此的顶部上方以直角从相对于相对梁来限定的主体部分延伸。阴端子可包括第三压力，第三压力足够引起每对相对梁的前端在没有阳端子时接触，相对梁在没有阳端子且只承受第一压カ时不接触。电连接器可包括从主体部分延伸的至少ー对或多对相对腿以及夹具，每个腿具有大体相同的厚度且相对于主体部分的外周边向内地倾斜到接触点，在该接触点，每个相对腿的内表面接触，夹具附接在每个相对腿的外表面上以增加相对腿之间的压力，其中弹簧包括相对于相对腿的邻接对的外表面向内地延伸以限制弹簧夹旋转的波形撞杆。阴端子可包括在相同方向上从主体部分延伸的腿，主体部分限定了在相对于相对的侧向侧间隔开的相対的顶侧和底侧之间的空腔，梁排他地连接到顶侧和底侧，終端区域具有从主体部分延伸以连接到传导元件的顶端子和底端子，且其中顶端子和底端子在彼此的顶部上方以直角从相对于相对梁来限定的主体部分延伸。电连接器可通过以下エ序形成将金属板片切割成包括主体部分、終端部分和偶数数量的腿；操作金属板平片以使金属板的相对侧集中在折线处、每个腿与ー个相对腿对齐且每个腿从主体部分向内地弯曲以与ー个相对腿接触；以及定位弹簧夹以向相对腿施加压力。连接器可包括将弹簧夹形成为包括有助于使所述弹簧夹在相对腿之间定位的波形部分。附图
简述本发明在所附权利要求中被具体地指出。然而，通过參照以下详细说明并结合附图，本发明的其他特征将变得更加明显且本发明将被最好地理解，附图中图I图示出根据本发明的一个非限制性方面的阴端子组件；图2图示出根据本发明的一个非限制性方面的U型夹持部件；图3a_5b图示出根据本发明的非限制性方面的阴端子组件；图6图示出根据本发明的一个非限制性方面的夹板；图7图示出根据本发明的一个非限制性方面的交错的端子组件。图8a_8b图示出根据本发明的一个非限制性方面的波形端子组件。详述
图I图示出根据本发明一个非限制性方面的电连接器的用于连接到阳端子的阴端子组件10。组件10包括具有主体14的端子12，主体14在一端形成有用于连接到另ー电连接器或电线的終端区域16，且在另一端形成有用于连接到平坦的、阳端子叶片的多个相对梁对(opposing beam pair) 18、20,所述平坦的、阳端子叶片比如一种连接到包括在交通工具内的配电箱的平坦的、阳端子叶片(未示出)。所示端子12包括舒展开以提供紧靠在叶片端子上的压カ的第一相对梁对和第二相对梁对18、20。由相对梁18、20产生的力的值可通过使用夹持部件24来増加。图2图示出根据本发明一个非限制性方面所考虑的可装配在端子12内以增加相对梁18、20上的压カ的U型夹持部件24。夹持部件24可包括基座部分26，第一腿和第二腿28、30从基座部分26延伸。夹持部件24可侧向地布置在形成于相邻的梁对18、20之间的凹进部分34中。夹持部件24可包括设置在相对梁18、20中的至少ー个的上方用于施加预定压力的第一对齐部分和第二
对齐部分38、40。夹持部件24可具有不同于端子的金属成分的金属成分，比如ー种具有比第二金属成分高的传导性的金属成分以使第二金属成分比第一金属成分具有更高的松弛温度，但是并非需要如此，因为两种金属成分可以相同和/或夹持部件24可包括在非传导材料上。第一金属成分可由任何期望的高传导性材料构成，且可优选地由几乎纯铜(例如铜C102)或具有微量的其他物质的铜(比如包括O. 1%左右的锆的铜C151)构成。第二金属成分可由不锈钢构成，比如包括大约17%的铬、10%的碳、7%的镍且余量是铁的SS301。确定所需要的用于迫使端子组件10在阳端子上的插入力的值的ー个因素是，夹持部件24除了向相对梁对18、20之外还施加的额外力的大小。由于夹持部件24向相对梁对18、20的压カ提供了额外的压力，因此可以期望通过相应地选择用于端子主体14的材料和/或通过选择性地调节梁对18、20的尺寸(长度、宽度、角度等)来控制生成力的法向力(resulting forcenormal force)。因为可能期望增加插入力、并从而增加法向カ以最大化电流容量，比如用于支持大功率操作(例如80+AU00+VDC)，因此当确定所期望的法向力的值时，还可以考虑端子10的电性能(electricalcapability)。例如，在没有夹持部件24时，梁对18、20可配置为提供4牛顿(N)的法向力。カロ入夹持部件24可将接触区域处的法向力增加到12-15N。这些參数可选择地被调节，以实现法向力的值和穿过给定电流值的连接区域的周围温度上升(ROA)之间的平衡。周围温度的上升可与电流值有关，在实现周围温度上升55°C之前，该电流值可以在特定的法向力下穿过梁对和阳叶片之间的接触区域。下表图示出此关系的ー个示例。
法向力(牛顿)I电流(安培)
5150
10 180 15200
20 201如表中所示，在实现55°C的ROA之前，法向力的增加允许电流相应的增加。然而，在某一点，増加率开始放慢，这显示为发生在15N左右(此转变点可依赖于接触点的材料和构造、形状等而显著地改变)。本发明ー个非限制性方面考虑了选择关于电流承载能力的由弹簧夹24(夹持部件)施加的额外力的最佳值。法向力和电流性能的平衡可能是重要的，这是因为可能期望使用最小值的法向力来满足电流和ROA的需求，而同时限制插入力的值。另外，叶片和相对梁18、20的表面粗糙度可被类似地控制以减小插入力，比如通过将表面粗糙度限制到O. 8和1.6RA之间。双精压(double coining)或其他精压エ序可用于进ー步改进叶片和梁对的表面粗糙度。梁对18、20、端子主体14和終端区域16可由同片材料制成。材料可包括贯穿整体的相同或变化的厚度(例如部分可以更厚或更薄以提高稳定性、控制カ等)。材料可从固体材料来切割、模压或以其他方式来操作，其中该固体材料被成形为包括凹进部分、凸起、孔以及包括对于有助于折叠、弯曲或所需用于将平片材料转化成所图示构型的其他操作为必须的其他形式。材料的相对侧可向彼此折叠，以使一旦被定位成所图示的构型便接近两侧形成裂缝或折线44。一旦端子12被布置为所图示的形状，夹持部件24可使用心轴或其它 设备来定位在凹进部分44内，以使夹持腿28、30打开一定的距离，该距离允许夹持腿28、30的向后封闭端在凹进通道34内滑动一定的距离，该滑动的距离足够允许向前打开端穿越梁对18、20的前端，使得夹持腿28、30的向前端停留相对梁18、20之间的在V型三角形内的接触区域的上方。第一对齐部分和第二对齐部分38、40可设置为包括撞杆46、48，以有助于定位在凹进部分34内。撞杆46、48可成形为向下地延伸到邻接梁的外表面52、54的下方进入凹进部分34中以限制旋转运动。夹持部件24可包括额外的对齐部分58、60、62、64，对齐部分58、60、62、64被构造为侧向延伸部以有助于与ー个或多个撞杆46、48结合地或者取代ー个或多个撞杆46、48地使夹持部件24定位在凹进部分34内。侧向延伸部58、60、62、64可从腿28、30延伸越出到邻接梁对18、20的外表面52、54的上方。为了示例性的目的，图2图示出夹持部件24，其包括在腿28、30两者上的对齐部分。本发明全面地考虑了使用任意数量和组合的对齐部分。撞杆46、48可接近被包括在每个梁对18、20内的V型槽的凹处来定位。撞杆46、48可相对于相对梁18、20的外表面52、54向内地延伸一定距离进入凹进部分34中。撞杆46、48在宽度上可近似等于凹进部分34的宽度，以在其之间提供轻微的干渉配合。撞杆46、48在凹进部分34内的定位可有助于防止或严格限制夹持部件旋转。侧向延伸部58、60、62、64可被设置成紧邻每个撞杆46、48。侧向延伸部58、60、62、64可向外地延伸足以限制弹簧夹220倾斜/偏转的ー距离。撞杆46、48和侧向延伸部58、60、62、64显示为具有与腿28、30相同的材料厚度，然而本发明也考虑了变化其尺寸和形状。图3a_5b图示出阴端子组件70、72、74的俯视图和仰视图，其中端子78、80、82包括另外四组相对梁对86、88、90、92，以有助于连接到第二阳端子和/或提供对于相同阳端子叶片的附加连接。至少就具有类似的可操作成使相对梁对86、88、90、92压靠在端子叶片上的夹持部件96、98、100来说，每个端子组件76、72、74可类似于上述端子组件10来设置和操作。夹持部件96、98、100显示为每个包括在ー侧与横向部件128、130、132连接的两组夹持腿 102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、124、126。横向部件 128,130,132 可用于将每组毗邻的夹持腿 102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、124、126 的相对位置固定。然而，横向部件128、130、132是可选择的特征，所述横向部件可被去除以支持单独的即非连接的夹持部件。夹持部件96、98、100显示为定位在与终端区域142、144、146相对的主体部分136、138、140的第一侧上。图3a_5b图示出进行附加连接用的終端区域142、144、146的各种构型。終端区域142、144、146显示为相对于主体部分136、138、140与相对梁86、88、90、92反向地延伸。终端区域142、144、146可由平片材料以模压エ序或其他エ序成形为所图示的构型。此エ序的一部分可包括使端子78、80、82从平片材料折叠成所图示的构型，以在主体部分136、138、140的ー侧上形成相对梁86、88、90、92，而在另ー侧上形成终端区域142、144、146。主体部分136、138、140可成形为包括围绕空腔区域176、178、180的相对的侧壁150、152、154、156、158,160和顶表面以及底表面162、164、166、168、170、172。顶部分162、166、170可被构型为向下地延伸以停靠在底部分164、168、172上，从而形成終端 区域142、144、146。平铆钉(图3a)、凸铆钉(图4a)和/或焊接(图5a)可用于根据所需的表面轮廓来机械地并电性地连接顶部分和底部分。图6 图不出夹持腿对部件(clamping leg pair member) 182、184、186、188 的板180，上述夹持部件可根据本发明的一个非限制性方面从板180切割成。夹持腿对182、184、186、188可由这样的エ序加工成，在该エ序中，每个夹持腿被初始地形成，然后被成形为所图示的U型。材料或者尤其是横向部件190、192、194、196和隔条(section bar) 200,202,204、206、208、210可以以所需要的间隔来切割，以形成具有任意数量的相对夹持腿组的夹持部件从而有助于组装，由此夹持部件的卷或板可在切割之前被传送。然后所需数量的夹具可根据相应端子的特定构型从卷切割。当然，本发明不是要限制于U型的夹持部件或限制于根据所述加工エ序而形成的夹持部件，这是因为本发明全面地考虑了模制或其他的加ェェ序。图7图示出端子组件216，其中端子218包括以交错的构型来布置的相对梁对224、226、228、230、232、234。插入力的值可由于梁对 224、226、228、230、232、234 数量的增加而变得更具关键性，这是因为同时接触叶片的每个梁对224、226、228、230、232、234增大了插入力的值。交错的构型与相对于其他梁对224、226、232、234的前端或叶片插入端而偏置的梁对228、230中的至少ー个对应。通过限制同时接合阳端子前端的梁对224、226、228、230、232、234的数量，此偏置可有助于减小和/或控制用于将阳叶片插入在相对梁对224、226、228、230、232、234之间而所需要的插入力的值。本发明考虑了可扩展的布置，其中相对梁224、226、228、230、232、234的数量可通过从金属板切割更多的梁腿来简单地增加，这是因为每个相继的224、226、228、230、232、234可以是根据ー套工程标准设计的单对的复制，即如果ー对的机械整合是充分的，则可复制此对。图8a_8b图示出具有端子272的端子组件270，端子272具有成角度的終端区域274和波形的夹持部件276。成角度的終端区域274可以以类似于上述方式的方式而形成，以使顶部分和底部分278、280集中在一起以提供连接件安装表面。成角度的终端区域274还显示为包括突出部分282，突出部分282可用于促进电连接或端子的定位。夹持部件276显示为包括在基座290、292和两对相对夹持腿294、295、296、297(使夹持部件只具有ー对相对夹持腿的类似设计也是可行的)的顶部两个腿的前端之间的波形对齐部分284、286。顶部两个腿294、295还显示为包括侧向延伸对齐部分298、300，且底部两个腿296、297显示为包括横向部件302对齐部分。这些对齐部分298、300、302可配合以有助于夹持部件274定位在端子218内。如以上所支持的，公开了ー种端子。该端子可包括装配在一起的基座端子和弹簧夹。端子可包括由高传导合金(例如C151、C102或类似物)制成的多重接触梁。端子的一侧可包括具有用于机械刚度/增强的竖直肋的单层/电线接ロ区域，其中肋还可包括用于电性能并在焊接期间引导电线定位的横截面。端子的另ー种设计可包括有助于使端子直接地安装/附接到PC板的特征，比如通过使用允许使用软焊将腿附接到PC板的直腿模压的端子主体(straight leg stamped terminal body)。通过选取所有梁的总横截面并划分成多个腿，可计算出最佳的腿横截面。端子的一种设计可包括具有直腿的附加特征，所述直腿能成形为眼孔或针眼以有助于穿过PCB的连接。接触弹簧可由具有高弹性的合金(比如不锈钢301)制成。弹簧夹可包括使每ー个接触梁对应ー弹簧部件衬垫，且使每对衬垫连接到一对梁的相对侧。接触弹簧可被构型成用于提供高的法向力，尤其是在涉及具有被机械地和/或电性地连接到端 子以在高温环境中提供最大电流表面和最大电流承载能力的电线的高温情形下。电线可通过焊接、卷边或其他操作附接到端子。电线可在多个方向焊接到端子，且可具有被分割并焊接到端子的每侧的线股(strand)。另外，可使用导电条来取代电线股，并在梁之间来焊接或压缩以建立通向端子的连接。第一夹具状部件可由在升高的温度下具有低松弛特性的不锈钢制成。因此，第一夹具状部件可防止各个端子的腿在升高的温度下松弛，否则这将减小与所关联的叶片端子的接触面积。因此，由于松弛已经被最小化，因此无需使用具有较小传导性能的铜合金或类似的替代材料。虽然以上描述了示例性的实施方式，但不是意指这些实施方式描述了本发明所有可能的形式。相反，说明中使用的词语是描述性而不是限制性的词语，且要理解，可作出各种变化而不偏离本发明的精神和范围。另外，各种执行实施方式的特征可以组合以形成本发明的其他实施方式。
权利要求
1.一种电连接器的用于连接到阳叶片端子的阴端子，所述阴端子包括 至少ー对或多对相对梁，其用于通过第一压カ而压靠在所述阳叶片端子上，相对梁的每个邻接对在其之间限定凹进部分；以及 夹持部件，其至少部分地定位在每个凹进部分内以向所述相对梁的邻接对施加第二压力，所述第二压カ叠加到所述第一压カ以产生第三压力，所述夹持部件具有被构型为有助于在所述凹进部分内定位的至少ー个对齐部分。
2.根据权利要求I所述的阴端子，其中所述至少一个对齐部分在所述夹持部件内产生波形，所述波形具有在所述相对梁的邻接对的外表面下方延伸的槽。
3.根据权利要求2所述的阴端子，其中所述夹持部件包括在一端连接到基座的至少ー对相对腿，且所述波形定位在所述基座和相対的前端之间。
4.根据权利要求2所述的阴端子，其中所述至少一个对齐部分包括在所述相对梁的邻接对的外表面上方向外地延伸的第一组侧向延伸部，所述侧向延伸部与所述波形配合以限制所述夹持部件的倾斜和旋转。
5.根据权利要求I所述的阴端子，其中所述至少一个对齐部分包括撞杆，所述撞杆向下地延伸进入所述凹进部分中且离所述相对梁的邻接对的外表面至少第一距离以限制旋转。
6.根据权利要求5所述的阴端子，其中所述撞杆是波形的。
7.根据权利要求5所述的阴端子，其中所述至少一个对齐部分包括相对于所述撞杆在所述相对梁的邻接对的外表面上方向外地延伸的第一组侧向延伸部。
8.根据权利要求I所述的阴端子，其中所述夹持部件包括在一端连接到各自的基座的至少两对相对腿和连接每对相对腿的横向部件，每对相对腿具有连接到所述横向部件的一个腿和不连接到所述横向部件的ー个腿。
9.根据权利要求I所述的阴端子，其中所述相对梁具有第一金属成分且所述夹持部件具有第二金属成分，其中所述第一金属成分比所述第二金属成分具有更高的传导性。
10.根据权利要求9所述的阴端子，其中所述第二金属成分比所述第一金属成分具有更高的松弛温度。
11.根据权利要求I所述的阴端子，具有至少两对相对梁，其中所述至少两对相对梁中的至少ー对相对梁相对于所述至少两对相对梁中的其他对相对梁交错。
12.根据权利要求I所述的阴端子，其中所述梁在相同方向从主体部分延伸，所述主体部分限定了在相对于相対的侧向侧间隔开的相対的顶侧和底侧之间的空腔，所述梁排他地连接到所述顶侧和所述底侧。
13.根据权利要求12所述的阴端子，还包括具有顶端子和底端子的終端区域，所述终端区域从所述主体部分延伸以连接到传导元件，所述梁、所述主体部分、所述顶端子和所述底端子由单片折叠的金属形成。
14.根据权利要求13所述的阴端子，其中所述顶端子通过铆钉和焊接中的至少ー种而被机械地且电性地结合到所述底端子。
15.根据权利要求13所述的阴端子，其中所述顶端子和所述底端子在彼此的顶部上方以直角从相对于所述相对梁来限定的所述主体部分延伸。
16.根据权利要求I所述的阴端子，其中所述第三压力足够引起每对相对梁的前端在没有所述阳端子时接触，所述相对梁在没有所述阳端子且只承受所述第一压カ时不接触。
17.—种电连接器,包括 从主体部分延伸的至少ー对或多对相对腿，每个腿具有大体相同的厚度且相对于所述主体部分的外周边向内地倾斜到接触点，在所述接触点，每个相对腿的内表面接触；以及夹具，其附接在每个相对腿的外表面上以增加相对腿之间的压力，其中弹簧包括相对于相对腿的邻接对的外表面向内地延伸以限制弹簧夹旋转的波形撞杆。
18.根据权利要求17所述的阴端子，还包括 腿，其在相同方向上从主体部分延伸，所述主体部分限定了在相对于相对的侧向侧间隔开的相対的顶侧和底侧之间的空腔，所述梁排他地连接到所述顶侧和所述底侧； 終端区域，其具有从所述主体部分延伸以连接到传导元件的顶端子和底端子；并且其中所述顶端子和所述底端子在彼此的顶部上方以直角从相对于所述相对梁来限定的所述主体部分延伸。
19.一种通过以下エ序形成的电连接器，所述エ序包括 将金属板片切割成包括主体部分、終端部分和偶数数量的腿； 操作金属板平片以使 i.所述金属板的相对侧集中在折线处； 每个腿与一个相对腿对齐；以及 iii.每个腿从所述主体部分向内地弯曲以与所述ー个相对腿接触；以及 定位弹簧夹以向所述相对腿施加压カ。
20.根据权利要求19所述的连接器，还包括将所述弹簧夹形成为包括有助于使所述弹簧夹在所述相对腿之间定位的波形部分。
全文摘要
本发明涉及功率端子。一种电连接器，其形成为具有从主体部分延伸的至少一对或多对相对腿，在该主体部分处，每个腿延伸到一接触点，在该接触点处，每个相对腿的内表面接触。弹簧夹可定位在一个或多个相对腿上以增加压力。弹簧夹可具有对齐特征以限制夹具旋转和/或倾斜。
文档编号H01R43/16GK102664320SQ201110370690
公开日2012年9月12日 申请日期2011年11月21日 优先权日2010年11月24日
发明者大卫·曼泽斯, 布兰特利·奈特, 德克·普拉兹科, 德克·温特, 斯洛博丹·帕夫诺维奇, 瑞纳·布斯埃斯, 迈克尔·格利克 申请人:李尔公司