전기 커넥터는 일반적인 성능 요구 사항을 충족하는 것 외에도 우수한 접촉 성능, 안정적인 작동 및 손쉬운 유지 보수라는 세 가지 핵심 요구 사항을 충족해야 합니다. 커넥터의 작동 신뢰성은 전체 장비 회로의 정상적인 작동을 직접적으로 좌우하며, 전체 주요 장치의 안전과도 밀접한 관련이 있습니다. 따라서 회로는 전기 커넥터의 품질과 신뢰성에 매우 엄격한 기준을 요구합니다.
전기 커넥터 내부에서 전기적 접촉을 담당하는 핵심 부품인 접점은 커넥터의 신뢰성에 결정적인 역할을 합니다. 접점의 신뢰성은 구조 설계, 가공 기술, 제조, 생산 관리, 원자재 특성 및 사용 환경을 포함한 여러 요인의 영향을 받습니다.
전기 접점의 신뢰성에 영향을 미치는 변수는 접점 재료의 특성, 작동 조건, 주변 가스 등 매우 다양합니다. 접점 고장에 대한 해결책을 개발하여 전기 접점의 신뢰성을 확보하기 위해서는 접점의 고장 메커니즘을 조사하고 분석하는 것이 필수적입니다. 관련 연구는 주로 다음과 같은 분야에 집중되어 있습니다.
재료 연구
모든 재료의 물성은 시간이 지남에 따라 저하됩니다. 따라서 장기적인 신뢰성을 유지할 수 있는 고성능 재료를 우선적으로 고려해야 하며, 그 다음으로 사용 환경을 평가하여 재료가 가혹한 작업 조건을 견딜 수 있는지 확인해야 합니다.
가공 및 제조 연구
현재 중국에서 생산되는 커넥터에는 제조 결함이 만연해 있습니다. 불충분한 생산 능력으로 인해 실제 완제품 커넥터와 이상적인 설계 사양 간의 성능 차이가 크게 발생하고, 이는 결국 전반적인 신뢰성을 저해합니다.
환경적 요인에 대한 연구
대기 조건에서 접점이 부식되면 접촉면의 표면 형상이 변형됩니다. 이상적인 상태와 비교했을 때, 모든 관련 매개변수는 시간 경과뿐만 아니라 다양한 작동 조건에 따라서도 변화합니다. 이는 전기 접점 성능을 저하시키고 궁극적으로 전기 접점 고장을 초래합니다.
본 논문은 상기에서 언급한 전기 접점 고장의 세 가지 주요 원인을 바탕으로, 우수한 서비스 성능을 달성하고 전기 접점의 조기 고장을 방지하기 위해 특정 크라운 스프링의 구조, 특성 및 설계 절차에 대해 주로 논의합니다.
1. 크라운 스프링 구조
크라운 스프링은 내측 크라운 스프링과 외측 크라운 스프링으로 나뉜다. 외측 크라운 스프링은 랜턴 접점이라고도 하며, 그림 1에서와 같이 핀의 외측 원통면에 장착되어 원통형 소켓과 접점 쌍을 이룬다. 내측 크라운 스프링은 그림 2에서와 같이 소켓의 내벽에 설치되어 원통형 핀과 접점 쌍을 이룬다.
2. 크라운 스프링의 특징
크라운 스프링 소켓 구조 및 접촉 신뢰성
크라운 스프링 구조에서 알 수 있듯이, 외측 크라운 스프링을 채택할 경우 접촉 요소의 실제 접촉면은 소켓의 원통면과 접촉하는 등롱 헤드의 외측 구형면입니다. 내측 크라운 스프링의 경우, 내측 크라운 스프링의 내측 구형면이 핀의 원통면과 접촉합니다. 두 구성 모두 점-면 접촉을 특징으로 합니다.
동일한 수직력, 재료 및 구조적 매개변수를 가정할 때, 점-표면 접촉은 표면 대 표면 접촉에 비해 압축 저항 및 윤활막 저항이 낮아 크라운 스프링 구조에서 상대적으로 낮은 실제 접촉 저항을 나타냅니다.
또한, 크라운 스프링은 탄성 변형을 이용하여 결합하므로 접촉 부품에 적당한 정밀도가 요구됩니다. 따라서 크라운 스프링 소켓/핀은 부드러운 결합 및 분리, 안정적이고 신뢰할 수 있는 접촉, 뛰어난 진동 및 충격 저항성, 그리고 긴 결합 수명을 제공합니다. 와이어 스프링 소켓과 비교했을 때, 크라운 스프링 소켓은 대량 생산에 더욱 적합하며, 고전류 응용 분야에서 우수한 성능을 발휘하여 와이어 스프링 소켓의 부족한 전류 용량이라는 단점을 극복하면서도 저렴한 가격을 유지합니다.
크라운 스프링 소켓은 부드러운 결합 및 분리와 안정적인 접촉을 특징으로 합니다. 널리 사용되는 접촉 요소 중 하나인 크라운 스프링 소켓은 슬롯형 탄성 소켓에 비해 삽입 및 추출력이 낮아 부드러운 작동을 제공하며, 주로 다심 및 고밀도 전기 커넥터에 적용됩니다.
핀이 소켓에 결합될 때, 접촉 링의 탄성 변형에 의해 발생하는 수직력은 신호 전송을 위해 접촉 링과 핀 사이의 긴밀한 접촉을 보장합니다. 크라운 스프링 소켓과 수형 핀의 결합 개략도는 그림 1에 나와 있습니다.
전기 커넥터의 접촉 신뢰성에 영향을 미치는 요인은 매우 다양합니다. 일반적으로 커넥터 접촉 신뢰성을 평가하는 데에는 단일 접점 분리력과 접촉 저항이라는 두 가지 지표가 사용됩니다.
3. 크라운 스프링의 설계 절차 및 주요 사항
소켓은 커넥터에서 전기적 연결을 구현하는 핵심 부품이며, 소켓(핀)의 핵심 부품인 크라운 스프링은 매우 중요한 역할을 합니다. 따라서 접촉 저항, 결합력, 온도 상승 등 접점 쌍의 전기적 성능 요구 사항을 충족하기 위해서는 크라운 스프링의 적절한 선택과 크라운 스프링 소켓(핀)의 합리적인 설계가 필수적입니다. 크라운 스프링의 선택과 크라운 스프링 소켓(핀) 설계에 각별한 주의를 기울여야 합니다.
D내측 및 외측 크라운 스프링의 설계 절차
l. 구체적인 구조 형태를 결정한다: 내측 크라운 스프링 또는 외측 크라운 스프링을 채택한다. 제품 적용 조건에 따라 적절한 크라운 스프링 구조를 선택하여 내측 또는 외측 크라운 스프링 중 어느 것이 요구 사항을 더 잘 충족하는지 판단한다.
핀 또는 소켓의 직경을 확인합니다. 제품 작동 중 최대 부하 전류를 기준으로 내부 크라운 스프링 구조에는 적절한 핀 직경을, 외부 크라운 스프링 구조에는 적절한 소켓 직경을 선택합니다.
l 기타 치수 매개변수를 결정합니다. 핀 또는 소켓 직경에 따라 크라운 스프링의 나머지 치수를 설계합니다.
크라운 스프링의 결합 부품 치수를 결정합니다. 핀 치수는 최종 확정된 내부 크라운 스프링에 맞추고, 소켓 치수는 최종 확정된 외부 크라운 스프링에 맞춥니다.
주요 설계 포인트
결합 후 크라운 스프링의 일방적 압축은 0.15 범위 내로 제어되어야 합니다.~0.25mm.
크라운 스프링의 구조적 치수는 접촉 쌍의 분리력에 직접적인 영향을 미칩니다. 다른 모든 매개변수가 일정할 때, 크라운 스프링 중간 부분의 구형 반경 R과 구형 단면 길이 S가 클수록, 그리고 구형 부분의 슬롯 폭 P가 작을수록 접촉 쌍의 분리력이 감소합니다. 그러나 구형 반경 R과 구형 단면 길이 S가 지나치게 크거나 슬롯 폭이 지나치게 좁으면 바람직하지 않습니다. 적절한 분리력과 우수한 접촉 저항을 얻기 위해서는 이 세 가지 매개변수를 합리적으로 설계해야 합니다. 또한, 금형 가공을 용이하게 하고 금형 수명을 연장하기 위해서는 슬롯 폭이 너무 좁아서는 안 됩니다.
금형 설계 및 가공을 용이하게 하기 위해 양 끝이 개방된 크라운 스프링의 확대 도면을 작성해야 합니다.
설계 절차에 명시된 모든 치수는 작동 중인 크라운 스프링의 치수를 나타냅니다.
4. 결론
요약하자면, 내측 및 외측 크라운 스프링은 이들과 결합하는 핀 및 소켓과 함께 전기 커넥터의 핵심 구성 요소이며, 커넥터의 신뢰성을 직접적으로 좌우합니다. 크라운 스프링 구조의 성능은 설계 과정뿐만 아니라 결합되는 핀과 소켓의 재질 및 가공 기술에도 달려 있습니다.
일반적으로 핀과 소켓은 실제 사용 환경에서 요구되는 전도성을 충족하기 위해 주로 구리 합금 또는 순수 구리로 제작되며, 기계 가공을 통해 제조됩니다. 우수한 성능을 구현하기 위해서는 내외 크라운 스프링 표면에 후처리 공정이 필요합니다. 내외 크라운 스프링 구조에 대한 상세 설계 절차는 후속 연구에서 완성될 예정입니다.
Amass 고전류 커넥터는 크라운 스프링을 사용하여 고강도 진동, 반복적인 고온 및 저온 충격, 소형화, 고전류 등의 적용 환경에서 안정적인 연결을 유지할 수 있도록 설계되었습니다.
아마스의 4세대 제품은 크라운 스프링 접점 기술을 완벽하게 적용하여 수명을 획기적으로 연장하고 작동 안정성을 향상시켰습니다. 이 제품은 협소한 크기, 심한 진동, 고온과 저온 사이의 반복적인 열충격이 발생하는 환경에서 작동하는 장비를 안정적으로 보호합니다.
게시 시간: 2026년 7월 4일