連接器通常由插針、插孔本體、觸指、絕緣體、屏蔽殼和鎖定裝置構(gòu)成。
連接器產(chǎn)品重要機(jī)械參數(shù)：
•插拔力
•插拔次數(shù)
連接器產(chǎn)品重要電氣參數(shù)：
•接觸阻抗
•負(fù)載電流
•電流密度
•溫升
這些參數(shù)之間相互影響，插拔力大，插拔次數(shù)少，接觸阻抗低，溫升低，負(fù)載電流大。當(dāng)插針插入帶有觸指的插孔，觸指在插針和插孔間形成電接觸，電源加在二端，就有電流通過。
連接器應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)
插拔力和插拔次數(shù)
插針插入插孔時(shí)，觸指受到插針徑向壓力而發(fā)生彈性形變產(chǎn)生正壓力f, 插針和觸指之間摩擦接觸，摩擦系數(shù)為?,插拔力為F,
F = ? f
較好的正壓力f 能獲得較小的接觸面阻抗RT, 同時(shí)增大了插拔力F和觸指的應(yīng)力，隨著插拔次數(shù)的增加而導(dǎo)致觸指屈服疲勞，正壓力減小，表面摩損，接觸阻抗將急劇上升，溫升增加，電能會(huì)以熱能的形式消散功率，導(dǎo)體因過熱而被熔化或發(fā)生燃燒，使絕緣材料遭到損壞。
接觸阻抗
如圖1當(dāng)電流通過時(shí)，電路二端產(chǎn)生電壓降?U，這是整個(gè)連接器的接觸阻抗R造成的,接觸阻抗R=RT + RC
RT：插針、觸指、插孔導(dǎo)體本身的電阻，
由材料決定，大電流連接器通常選用導(dǎo)電率高的銅材;
RC：觸指和插針、插孔接觸面的電阻，
由觸指和插針、插孔之間的正壓力決定，正壓力是當(dāng)插針插
入插孔時(shí)，觸指受到插針徑向壓力而發(fā)生彈性形變產(chǎn)生。
負(fù)載電流
指連接器連接的設(shè)備正常運(yùn)行(即帶負(fù)荷時(shí))的情況下，負(fù)載所吸收的電流，負(fù)載電流由電源供應(yīng)通過連接器連接相匹配的電纜或其他導(dǎo)體來傳送。
電流密度
電路中某點(diǎn)電流強(qiáng)弱和流動(dòng)方向的物理量，其大小等于單
位時(shí)間內(nèi)通過某一單位面積的電量。電流密度過高會(huì)產(chǎn)生不理想后果，大多數(shù)電導(dǎo)體的電阻是有限的正值，會(huì)以熱能的形式消散功率。為了要避免電導(dǎo)體因過熱而被熔化或發(fā)生燃燒，并且防止絕緣材料遭到損壞，電流密度必須維持在過高值以下。假若電流密度過高，材料與材料之間的互連部分會(huì)開始移動(dòng)，這現(xiàn)象稱為電遷徙。
J=I/S
J:電流密度, I: 電流，S: 電流橫切面積
結(jié)構(gòu)示意圖2顯示電流在插針、觸指、插孔本體構(gòu)成的連接器中的流通，電流由橫切面積為SP的插針，通過橫切面積為SF的觸指，傳遞到橫切面積為SR的插孔，三處的電流密度分別為：
JP=I/SP; JF=I/SF; JR=I/SR
假如該連接器連接了相匹配的電纜或其他導(dǎo)體來傳輸，電纜或其他導(dǎo)體的橫切面積為SC,電纜的電流密度為：
JC=I/SC
溫升
連接器連接的設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)載電流通過連接器傳送，由于接觸阻抗R的存在，連接器將發(fā)熱。
Q = I2Rt
Q: 發(fā)熱量, R: 接觸阻抗, t: 通電時(shí)間
發(fā)熱導(dǎo)致連接器溫度Tc的上升，環(huán)境溫度TE，隨著通電時(shí)間的增加，連接器和環(huán)境構(gòu)成的熱傳導(dǎo)系統(tǒng)將達(dá)到熱平衡狀態(tài)，溫升?T。
?T = TC –TE
通常來講，接通負(fù)載電流半小時(shí)左右連接器和相連接的電纜或其他導(dǎo)體會(huì)達(dá)到熱平衡狀態(tài)
3 連接器的最佳工作狀態(tài)
綜合連接器的關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)，大電流連接器需要保證良好的插入和拔出的手感、低溫升。
插拔力良好
插拔力F(?f)取決于觸指和插針的正壓力f，觸指和插針接觸表面的摩擦系數(shù)?;在插孔狹小的空間內(nèi)，觸指正壓力f 過大使觸指材料內(nèi)應(yīng)力過大，將造成觸指疲勞失效，減少插拔次數(shù);觸指和插針的表面電鍍高耐磨高電率的銀，降低摩擦系數(shù)?。合適的正壓力f 和低的摩擦系數(shù)?以保證良好的插拔力，
溫升，接觸阻抗，電流密度
連接器通過電流，由于連接器本身的接觸阻抗，電能會(huì)以熱能的形式消散功率。
接觸阻抗：R=RT + RC
發(fā)熱量：Q = I2 Rt
插針、觸指、插孔導(dǎo)體本身材料的電阻RT一定;合適的插拔力必然使得觸指和插針、插孔接觸面存在電阻RC, 當(dāng)電流過大時(shí)，熱量Q將以 I2 產(chǎn)生，當(dāng)產(chǎn)生的熱量和熱傳導(dǎo)的熱量失去熱平衡，連接器將產(chǎn)生局部高溫，電導(dǎo)體因過熱而被熔化或發(fā)生燃燒，絕緣材料遭到損壞。
連接器連接的設(shè)備負(fù)載所吸收的電流 I 是一定的，電流 I 通過連接器觸指從插針傳送至插孔，在插孔狹小的空間內(nèi)，觸指的橫切面積極低，為避免觸指電流密度過大，連接器設(shè)計(jì)通常采用多通道傳遞電流，即連接器領(lǐng)域稱為“多觸點(diǎn)接觸”，以增大觸指的橫切面積，降低觸指的電流密度，已達(dá)到插針、觸指和插孔的電流密度接近于電纜或連接器連接的其他導(dǎo)體。
JP≈JF≈ JR≈ JC
接觸阻抗準(zhǔn)確計(jì)算是很困難的，通常采用經(jīng)驗(yàn)公式估算： RC =KC/(0.102F)m , 連接器設(shè)計(jì)為n個(gè)觸點(diǎn)接觸,m=0.5;插拔力F一定，則每一觸點(diǎn)的正壓力為Fn=F/n, 每點(diǎn)傳遞的電流為 I n = I/n, 現(xiàn)定義連接器為n1個(gè)接觸點(diǎn)和n2個(gè)接觸點(diǎn)。接觸阻抗發(fā)熱量為：
Q= (I /n)2 RC t
Qn1 / Qn2 = (n2/n1)0.5
假設(shè)現(xiàn)連接器觸指設(shè)計(jì)為n1=4個(gè)點(diǎn)接觸和n2=160個(gè)點(diǎn)接觸， Qn4 / Qn160 =(160/4) 0.5 = 6.35, 也就是說明接觸點(diǎn)越多，在插拔力相同的情況下，接觸點(diǎn)少的發(fā)熱量將是接觸點(diǎn)多的發(fā)熱量的幾倍，多通道傳遞電流能有效的降低觸指電流密度、連接器發(fā)熱及減少插拔力，提高連接器的插拔次數(shù)。
要提升連接器的插拔次數(shù)，同時(shí)保證連接器的低發(fā)熱量，需要觸指提供足夠多的接觸點(diǎn)。以保證電纜、插針、觸指和插孔的電流密度接近。
JP ≈ JF ≈ JR ≈ JC
雙向螺旋彈簧觸指是指高電率彈性銅絲沿斜形橢圓軌跡螺旋環(huán)繞為單位環(huán);所述單位環(huán)沿軸線雙向螺旋繞制為雙向螺旋彈簧觸指。簧觸指可提供多個(gè)列式形變接觸點(diǎn)結(jié)合單位環(huán)斜形橢圓上的接觸點(diǎn)，而大大增加了插頭和所述彈簧觸指的接觸點(diǎn)數(shù)量，極為有效地降低接觸溫升，提高整個(gè)連接器系統(tǒng)的使用壽命,低溫升降地能量的損耗(圖4)。
雙向螺旋彈簧觸指裝置于插孔內(nèi)，每一環(huán)觸指接受插針徑向壓力而產(chǎn)生應(yīng)力發(fā)生彈性形變，從而每一環(huán)觸指獲得正壓力f,雙向螺旋彈簧觸指有n環(huán)觸指，則插拔力為F
F = n ? f
設(shè)定連接器額定電流為為 I, 雙向螺旋觸指有 n 環(huán)，每一環(huán)相當(dāng)于2根銅線，銅線1和銅線2，都能傳遞電流 I2n，整個(gè)彈簧觸指相當(dāng)于2n根電纜銅芯，每根彈簧絲通過的電流為 (圖5)：
I n = I / 2n
以Φ6.00mm的插針，25mm2的電纜傳遞120A的電流為例，彈簧絲為Φ0.28mm, 共計(jì)220環(huán);插孔外徑Φ10.8mm。
插針電流密度：JP = 120 /(3.14*32)= 4.25 A / mm2
觸指電流密度：
JF = 120/(3.14*0.142*220*2)= 4.43 A / mm2
插孔電流密度：
JR = 120/(3.14*5.42-3.14*4.52)= 4.28 A / mm2
電纜電流密度：JC = 120/25= 4.80 A / mm2
從上計(jì)算可以看出，雙向螺旋彈簧能有效的提升觸指的橫切面積，從而保證電纜、插針、觸指和插孔的電流密度基本相等。
雙向螺旋彈簧和插針需經(jīng)常插拔，表面鍍有耐耐磨的銀，同時(shí)調(diào)整觸指和插針的配合尺寸，以保證每一環(huán)彈簧在插針插入后有合適的正壓力，以獲得較少的接觸面阻抗RC和良好的插拔力。
綜上所計(jì)算，雙向螺旋彈簧觸指能夠提供極大的多觸點(diǎn)接觸(可達(dá)240個(gè))及良好的插拔力，能夠?qū)崿F(xiàn)大電流連接器的低溫升，數(shù)萬次的插拔次數(shù)。
