技术文章分享:坚固强大的连接

智能制造(“工业4.0“) 像物联网(Internet of Things)一样是基于连接功能——而且这意味着触点，用于这项用途的连接器产品必需具有足够的工业应用坚固性。因而，工业4.0 并不仅仅是增长的驱动力量，还是驱动技术进步的力量，从而提供众多的创新，并且为其它领域带来益处。

 

作者：

儒卓力技术支持Ronny Gölz

儒卓力技术支持Albert Culetto

 

几乎所有的机械和工厂制造及自动化应用均处于极端条件之下，比如潮湿、灰尘、油、化学物品、高温和振动。同时，保障工厂安全是必须的。许多制造商已经响应这些需求，开发了符合不同标准的连接器产品，包括EN 60529认证和IP67 或IP 68保护功能。最常用于工业应用的M8和 M12连接器类型尤其如此，模块插座和USB也是这样。

 

应当注意，保护等级仅仅适用于连接的情况，只要连接的一端是打开的，通常不再保障保护功能。

 

Molex公司提供特别广泛的坚固连接解决方案产品组合，其密封连接器系列包括具有不同保护等级的标准和定制密封连接器产品。

 

机柜内自动化组件大多采用单线连接的连接器，这是因为它们实现了非常灵活的传感器、致动器和电源连接。在功率电子产品中，开发人员越来越多地转向使用电路板连接器来取代先前更常使用的紧固方式的解决方案。它们允许更紧凑和更灵活的设备设计，并且提供高载流能力。

 

工业标准连接器，比如RJ45和圆形插头连接器，正在更加广泛地用于数据连接，原因在于现场总线系统越来越多地被工业互联网所替代，而光纤连接器允许实现快速、无干扰的大量数据传输。

 

汽车

 

汽车元器件必需满足最高安全要求，而且，更坚固强大的产品型款的开发工作就是为了符合这些要求。这个领域的其它主要要求是节省空间和减轻重量。因而，某些制造商已经提供具有300多个触点的连接系统。高性能合金，比如CuNi- Si，更加提高了载流能力，因而能够实现更小的解决方案，而铝和铜合金等材料可以减轻重量。

 

作为一个示例，JAE 开发了专门用于汽车领域的MX19系列连接器，这款小型线对线连接器经认证具有JIS D0203 S1防水功能，只需一按即可连接。它们能够耐受-40至105°C温度范围，以及汽车中通常发生的典型振动。由于采用了具有后向密封的垫圈，MX19系列提供了优化的线束组件布局，端子可以更好地装入外壳。这项密封功能可以防止损坏、电缆摆动和水分侵入。这些端子采用具有长承载长度的双板弹簧机制以实现低插入力和压力分散。它具有最高5A额定值，并且用于20 至22 AWG电缆，提供2针和 4针的不同型款。

 

E-mobility

 

混合动力和电动汽车带来了新的电压和电流等级，这还意味着显著升高的温度和振动水平。而且，还存在着电动汽车的相关风险，比如水、灰尘、污垢、油、化学物品或电磁场等环境影响因素可能会削弱性能。因而，对于连接器产品的设计、基底材料和触点表面的要求更加严格，目前尚未建立标准，因而OEM厂商主要应用定制解决方案。用于充电器单元的连接器的情况则不同：它们已经建立了标准：类型1 (主要用于美国和日本)、类型2 (欧洲) 和GB/T (中国)。

 

Amphenol已经开发了PowerLok高压、大电流连接系统，特别满足用于混合动力和电动汽车的充电器和电缆组件的要求。它基于RADSOK® (RADial SOcKet)接触技术，确保更低的电压降和温升，并且通过径向设计扩大了表面面积。

 

PowerLok连接器具有750A 和1000V额定值，并且具有大电压互锁(High Voltage InterLock, HVIL)电流保护。第二个自动化互锁确保这些端子位于最佳位置，并且提供用于恶劣环境的足够保持力。它具有不同的凹槽选项，确保安全的连接，避免由于故障连接而带来的损坏风险。它具有汽车工业很常见的可闻的插入声响。简单的连接保证了最大的用户保护。如果锁打开了，高额电流就会马上被切断。外壳符合UL94-V-0, RTI130要求，最低符合CTI2要求，并且能够耐受-40 至125°C温度范围。其360°金属护套确保完整的连接器屏蔽，并且在插入时符合IP6K9K要求，在拔出时符合2P2X要求（根据DIN 40 050,9）。

 

Amphenol还提供了一系列用于能源存储设备的连接器，专门为电池模块和电池管理系统(BMS)本身的大电流连接而设计：低成本RADLOK系列包括一系列插头设计，并且能够同时作为用于电池内部的单电池至单电池连接，以及在外部用作电池至电池或阵列至电源库连接。由于采用了集成式锁定和解锁机制，使得这款产品具备了插入力和低移除力，以及可大量反复多次插接的特点，其最大载流量为750A，最大直流电压为1000V，工作温度范围为-40 至 125°C。

 

轨道连接

 

在轨道领域，由于以太网网络的部署增多，比如用于摄像机和显示屏，以及由于朝向模块化火车设计的发展趋势，对于连接器产品的需求正在上升。这些子系统必需轻易连接，以便经由所有的板载单元进行电源、数据和信号的传输。

 

对于室外使用，这些连接器不仅必需耐受振动和震动冲击，还必需耐受各种天气状况。这些应用需要具有IP68或 IP69K保护功能和机械联锁功能的连接器型款。在火车内部，较少的保护功能已经足够了，然而，电磁场的影响更大，因而要使用屏蔽连接器来提供保护。

 

此外，所有的连接器必需符合轨道标准要求，这些标准在各个国家可能不同，通常包括能高效耐受液压油、腐蚀性清洁剂和其他相似物质的能力。

 

照明

 

用于LED照明解决方案的连接器要求很难明确说明，因为它们随着使用地点和应用而变化。不过，原则是：连接解决方案越坚固，其应用范围越广泛——比如Amphenol 公司提供的SSL-1 系列产品，由于符合EN 61373标准防振动和震动冲击要求，所以适用于室内和室外LED应用，以及运输市场。这款连接器可以省去焊接，消除低品质焊点风险，因而提供了更短的SMT生产周期并降低了成本。它在PCB上所占空间较小，为提高LED密度留出更多的空间。这可避免阴影。SSL-1系列包括2针、4针和6针的板对板、线对板和线对线连接器产品。

 

医疗技术

 

医疗技术应用必需首先符合行业标准和授权许可要求，涵盖屏蔽、密封性、高压灭菌性及触摸保护。其它常见规定是高接触安全性和大量接插次数，以及对消毒剂和腐蚀性清洁溶剂耐受性。满足高要求的连接系统通常需要复杂的生产过程。而且，它们的开发成本通常还没有通过大批量生产中摊销，这使得它们相对昂贵，因而，它们并不适合成本敏感应用，或者所提供的保护功能实际上不是必需的应用领域，然而，对于所有其它合适的应用，它们具有诸多优势——甚至是必备的。

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