(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気コンタクトアセンブリ（１０，４１０）であって、
第１の嵌合部材（１６，４１６）を有する第１の電気コンタクト（１２，４１２）と、
第２の嵌合部材（１８，４１８）を有する第２の電気コンタクト（１４，４１４）を備え、
前記第１の電気コンタクト及び前記第２の電気コンタクトは、前記第１の嵌合部材及び前記第２の嵌合部材が接触インターフェース（２０，４２０）で互いに係合するように前記第１の嵌合部材と前記第２の嵌合部材で互いに嵌合するように構成され、
前記接触インターフェースに亘る接触圧力の分布が前記接触インターフェースに亘る電流の流れの分布と一致し、
前記第１の電気コンタクト（４１２）の前記第１の嵌合部材（４１６）は、略平坦な表面（４１６ａ）を備え、
前記第２の電気コンタクト（４１４）の前記第２の嵌合部材（４１８）は、湾曲突起（４１８ａ）を備え、
前記湾曲突起は、頂部（４４４）によって分離される略平行な谷部（４４２）を含む周期的表面形態（４４０）を有し、
前記湾曲突起は、前記周期的表面形態の前記頂部で前記第１の嵌合部材の前記略平坦な表面と係合するように構成され、その結果、前記接触インターフェース（４２０）が前記頂部で部分的に画定されるアセンブリ（４１０）。
【請求項２】
前記接触インターフェース（４２０）が最大量の電流の流れを搬送する凹凸接合点（４２８）が、前記接触インターフェースが最大接触圧力を有する凹凸接合点（４３０）と少なくとも部分的に一致する請求項１に記載のアセンブリ（４１０）。
【請求項３】
前記接触インターフェース（４２０）に亘る接触圧力の前記分布は、前記接触インターフェースに亘る電流の流れの分布と完全に一致する請求項１に記載のアセンブリ（４１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で記述される主題や描かれる主題は、一般に、電気コンタクトに関し、特に、嵌合電気コンタクトのアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
相補的電気コンタクトは、相補的電気コンタクトの嵌合部材が互いに係合する（即ち、物理的に接触する）接触インターフェースで互いに嵌合するように構成される。多くの電気コンタクトアセンブリは、相補的電気コンタクトの嵌合部材が互いに係合する時に、ヘルツ型接触インターフェースを形成する。ヘルツ接触インターフェースは、相補的電気コンタクトの一方の嵌合部材が他方の相補的電気コンタクトの嵌合部材の湾曲した又は略平坦な表面と係合する湾曲表面を含む時に形成される。１以上の湾曲表面は、嵌合部材同士を係合状態に保持する接触力下で僅かに変形する。例えば、ヘルツ型接触インターフェースは、球形突起の形状の嵌合部材が相補的電気コンタクトの嵌合部材の略平坦な（すなわち平らな）表面と係合する時に形成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ヘルツ接触インターフェースには不利な点が無いわけではない。例えば、ヘルツ接触インターフェースに亘る機械的分布と電気分布とは、典型的には一致しない。具体的には、最大の機械的接触圧力（つまり最も大きな垂直荷重、つまり最大の垂直圧力）を有するヘルツ接触インターフェース内の領域は、最大量の電流（つまり最大の電流密度）を搬送するヘルツ接触インターフェース内の領域とはヘルツ接触インターフェース内の異なる位置を有する。例えば、最大の機械的接触圧は、ヘルツ接触インターフェースの中心に位置することができ、最大量の電流は、ヘルツ接触インターフェースの外側境界線に亘って分布する。機械的分布と電気分布が一致しない結果として、ヘルツ接触インターフェースの面積の一部（例えば少量）のみが、電流の流れに対して寄与しており、それにより、より大きな全体の接触抵抗やより大きな局所熱応答をもたらし得る。
【０００４】
更に、せん断力が（例えば振動の影響や熱の影響から）ヘルツ接触インターフェースに印加される状況において、ヘルツ接触インターフェースの機械的劣化は、横方向の変形が最大であるが、機械的接触圧が最も低いところで最初に生じる。言い換えれば、せん断力によって最大量の電流を搬送する領域で最初にヘルツ接触インターフェースが機械的に劣化され（例えば、破壊、折れ、摩耗やその他の事象が生じ）、それによって、ヘルツ接触インターフェースによって搬送される電流量を減少して望ましいレベル未満に低下させることやこれらの電気コンタクトに両者間の電気接触を完全に失わせる。せん断力は、非貴金属コーティング（例えば、Ｓｎ）を含む電気コンタクトから形成されるヘルツ接触インターフェースにとって特に問題であり、それによって、非貴金属コーティング上に形成する固有の酸化物膜を貫通するためにより高い垂直荷重を必要とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
その解決策は、本明細書で記述される電気コンタクトアセンブリによって提供される。電気コンタクトアセンブリは、第１の嵌合部材を有する第１の電気コンタクトと第２の嵌合部材を有する第２の電気コンタクトとを含む。第１の電気コンタクト及び第２の電気コンタクトは、第１の嵌合部材及び第２の嵌合部材が接触インターフェースで互いに係合するように第１の嵌合部材及び第２の嵌合部材で互いに嵌合するように構成される。接触インターフェースに亘る接触圧力の分布は、接触インターフェースに亘る電流の流れの分布と少なくとも部分的に一致する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本発明は、添付の図面を参照して例として記述される。
【０００７】
【図１】電気コンタクトアセンブリの一例示的実施形態の分解斜視図である。
【０００８】
【図２】図１に示される電気コンタクトアセンブリの断面図である。
【０００９】
【図３】前記アセンブリの接触インターフェースの一例示的実施形態を示す図１及び図２に示される電気コンタクトアセンブリの平面図である。
【００１０】
【図４】電気コンタクトアセンブリの他の例示的実施形態の断面図である。
【００１１】
【図５】電気コンタクトアセンブリの他の例示的実施形態の斜視図である。
【００１２】
【図６】図５に示される電気コンタクトアセンブリの断面図である。
【００１３】
【図７】電気コンタクトアセンブリの他の例示的実施形態の斜視図である。
【００１４】
【図８】図７に示される電気コンタクトアセンブリの断面図である。
【００１５】
【図９】電気コンタクトアセンブリの他の例示的実施形態の斜視図である。
【００１６】
【図１０】図９に示される電気コンタクトアセンブリの断面図である。
【００１７】
【図１１】電気コンタクトアセンブリの他の例示的実施形態の断面図である。
【００１８】
【図１２】電気コンタクトアセンブリの他の例示的実施形態の斜視図である。
【００１９】
【図１３】電気コンタクトアセンブリの他の例示的実施形態の斜視図である。
【００２０】
【図１４】電気コンタクトアセンブリの他の例示的実施形態の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、電気コンタクトアセンブリ１０の一例示的実施形態の分解斜視図である。図２は、電気コンタクトアセンブリ１０の断面図である。図１と図２を参照すると、アセンブリ１０は、互いに嵌合して両者間に電気接続を確立する一対の相補的電気コンタクト１２，１４を含む。電気コンタクト１２，１４は、各々、電気コネクタ（図示せず）、印刷回路基板（図示せず）、電気ワイヤ（図示せず）、電気ケーブル（図示せず）、電力源（図示せず）やその他の物のような任意のデバイスの部品であるが、これらに限定されない。電気コンタクト１２，１４は、各々、本明細書では、「第１の」電気コンタクトや「第２の」電気コンタクトと称することがある。
【００２２】
電気コンタクト１２，１４は夫々、嵌合部材１６，１８を含む。電気コンタクト１２，１４は、嵌合部材１６，１８で互いに嵌合する。具体的には、嵌合部材１６，１８は互いに係合して電気コンタクト１２，１４を互いに嵌合する。嵌合部材１６，１８は夫々、電気コンタクト１２，１４のより大きなセグメントの部材である。例えば、嵌合部材１６，１８は、夫々の電気コンタクト１２，１４の嵌合セグメントの部材（例えば、アーム、梁、指、プラグ、レセプタクルやその他の物）であることができる。電気コンタクト１２，１４は、嵌合セグメントに加えて、取付けセグメント、接続セグメント、中間セグメント、ハウジングセグメント等の他のセグメント（図示せず）を含んでいてもよいが、これらに限定されない。嵌合部材１６，１８の各々は、本明細書では、「第１の」嵌合部材や「第２の」嵌合部材と称することがある。
【００２３】
嵌合部材１６，１８は、図２で最もよく見え且つ以下でより詳細に説明される接触インターフェース２０で互いに係合する。接触インターフェース２０は、互いに係合する嵌合部材１６，１８の表面領域によって画定される。接触インターフェース２０は、嵌合部材１６，１８の表面領域が互いに係合する１つ以上のセグメントを含むことができる。このアセンブリ１０の例示的実施形態では、接触インターフェース２０は、嵌合部材１６，１８の表面領域が互いに係合する単一の連続するセグメントによって画定される。しかしながら、他の実施形態では、接触インターフェース２０は、嵌合部材１６，１８の表面領域が互いに係合する２つ以上の離散的セグメントによって画定されてもよい。
【００２４】
このアセンブリ１０の例示的実施形態では、電気コンタクト１２の嵌合部材１６は窪み１６ａを含み、電気コンタクト１４の嵌合部材１８は突起１８ａを含む。突起１８ａは、嵌合部材１６，１８が係合する時に（つまり電気コンタクト１２，１４が互いに嵌合する時に）、窪み内に部分的に受容されるように構成される。このアセンブリ１０の例示的実施形態では、突起１８ａと窪み１６ａは各々湾曲され、且つ突起１８ａは、窪み１６ａの曲率半径Ｒ2よりも大きな曲率半径Ｒ1を有する。従って、突起１８ａは、窪み１６ａ内に部分的にのみ受容されるように構成される。本明細書では、突起１８ａは「湾曲突起」と称することがあり、窪み１６ａは「湾曲窪み」と称することがある。
【００２５】
嵌合部材１８の突起１８ａと嵌合部材１６の窪み１６ａは各々、嵌合部材１８，１６が本明細書で記述されるように又は本明細書で示されるように機能できる任意の各曲率半径Ｒ1とＲ2を有する。更に、突起１８ａの曲率半径Ｒ1は、嵌合部材１６，１８が本明細書で記述されるように又は本明細書で示されるように機能できる任意の量だけ窪み１６ａの曲率半径Ｒ2よりも大きい。
【００２６】
このアセンブリ１０の例示的実施形態では、窪み１６ａと突起１８ａは各々球状を有する。具体的には、窪み１６ａと突起１８ａは各々部分的に球の形状を有する。各々が球の半分未満を画定するように示されているが、窪み１６ａと突起１８ａは、各々、球の任意の他の量（例えば、約半分）を画定してもよい。更に、窪み１６ａと突起１８ａは各々球状の他に、制限はしないが、非円形状、楕円形状、放物線形状、曲率半径が変化する湾曲形状やその他の形状のような他の湾曲形状を有することができる。窪み１６ａは、本明細書では、「球状窪み」と称することがあり、突起１８ａは、「球状突起」と称することがある。
【００２７】
窪み１６ａは、リム２２を含む。以下に記述されるように、リム２２は、接触インターフェース２０の一部を画定する。アセンブリ１０の嵌合部材１６，１８は「リムのみ」の幾何学形状を画定し、嵌合部材１６のみがリム２２で嵌合部材１８と係合する。言い換えれば、リム２２は、嵌合部材１６によって画定される接触インターフェース２０のその部分の全体を画定する。アセンブリ１０の例示的実施形態では、リム２２は、窪み１６ａが球状であるので、円形である。しかしながら、リム２２は、他の湾曲形状（例えば、楕円形状、放物線形状やその他の形状）を有してもよい。更に、窪み１６ａと突起１８ａは、湾曲形状に制限されない。むしろ、窪み１６ａと突起１８ａは、各々、加えて又は代替として、矩形断面形状、正方形断面形状、４つの辺より多くの辺を有する断面形状、三角形断面形状やその他の形状のような任意の他の形状を含んでもよいが、これらに限定されない。従って、リム２２は、１つ以上の湾曲形状に加えて又はその代替として、非湾曲形状（例えば、正方形状、矩形状、三角形状、４つの辺より多くの辺を有する形状やその他の形状）を含んでもよい。窪み１６ａや突起１８ａが非湾曲形状を含む実施形態では、窪み１６ａと突起１８ａの相対的サイズが、接触インターフェース２０でリムのみの幾何学形状を提供するように選択されることができる。
【００２８】
図２に最もよく示されるように、電気コンタクト１２，１４が互いに嵌合されると、嵌合部材１６，１８は、接触インターフェース２０で係合される。具体的には、突起１８ａの表面領域２６は、窪み１８ａの表面領域２４と係合される。接触インターフェース２０は、窪み１６ａと突起１８ａが夫々互いに係合する表面領域２４，２６によって画定される。窪み１６ａの表面領域２４は、全体的に、窪み１６ａのリム２２によって画定される。従って、リム２２は、接触インターフェースがリム２２によって部分的に画定されるように、窪み１６ａによって画定される接触インターフェース２０の一部を画定する。窪み１６ａの表面領域２４がリム２２によって全体的に画定されるので、接触インターフェース２０は、上記で論じられた「リムのみ」の幾何学形状を有する。
【００２９】
嵌合部品１６，１８は各々任意の材料から形成することができる。幾つかの実施形態では、嵌合部材１６や１８の外表面は、非貴金属（例えば、Ｓｎ）や貴金属のコーティングによって画定される。嵌合部品１６，１８の各々のベース材料や表面コーティング材料の例は、貴金属、非貴金属、銅（Ｃｕ）、銅合金、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、亜鉛（Ｚｎ）、亜鉛合金、鉄（Ｆｅ）、鉄合金（ステンレススチールを含む）、ニッケル（Ｎｉ）、ニッケル合金、銀（Ａｇ）、銀合金、Ｂｉ、Ｂｉ合金、金（Ａｕ）、金合金、錫（Ｓｎ）、錫合金、金からパラジウム（Ｐｄ）、金からＰｄＮｉ合金、金からＮｉＰ合金、Ａｕ／ＮｉＰの冶金学的組合せ（例えば、ＡｇＮｉ、ＡｇＷ、ＡｇＳｎＯ、ＡｇＣｄＯ、ＡｇＣｕやその他の組合せ）やその他の金属を含むが、これらに限定されない。幾つかの実施形態では、嵌合部材１６，１８は実質的に同じ材料（例えば、実質的に同じ表面コーティングを有する）から形成され、他方、他の実施形態では、嵌合部材１６，１８は異なる材料から形成される。嵌合部材１６，１８は、引抜き加工やその他の加工のような任意の方法、プロセス、操作やその他から形成することができるが、これらに限定されない。
【００３０】
図３は、接触インターフェース２０を示す電気コンタクトアセンブリ１０の平面図である。嵌合部材１８の突起１８ａの表面領域２６は、嵌合部材１６の窪み１６ａのリム２２と係合する。接触インターフェース２０は、接触インターフェース２０に沿う電気エネルギーと機械的接触圧力の分布を含むことができる。そのような分布は、接触インターフェース２０が最大量の電流を搬送する凹凸接合点（通常「ａスポット」とも呼ばれる）２８と、接触インターフェース２０が最も大きな機械的接触圧力を有する凹凸接合点３０とを含む。また、接触インターフェースによって搬送される電流の量は、本明細書では且つ一般的に「電流密度」と称することがあり、一方、機械的接触圧力は、本明細書では且つ一般的に「垂直荷重」や「垂直圧力」と称することがある。電気エネルギーは、本明細書では、「電流の流れ」と称することがある。機械的接触圧力は、図２において矢印ＡとＢの方向に働く。
【００３１】
図３に見られるように、凹凸接合点２８及び凹凸接合点３０は、互いに重なる（つまり一致する）。従って、接触インターフェース２０に沿う機械的圧力の機械的分布は、接触インターフェース２０に沿う電気エネルギーの電気分布と一致する。言い換えれば、電流密度が最大である接触インターフェース２０に沿う１以上の位置（つまり凹凸接合点２８）は、垂直圧力が最大である接触インターフェース２０に沿う１以上の位置（つまり凹凸接合点３０）と重なる。
【００３２】
例えば、接触インターフェース２０が、等しいサイズとされた嵌合部材のヘルツ接触インターフェースのより広い表面積と比較して、表面領域２４，２６に対してより多く孤立化（つまり局所化）されているので、凹凸接合点２８，３０は、互いに重なることができる。更に、リム２２の内側には機械的接触が存在しないので、接触インターフェース２０の外側部分は、顕著により高い表面圧力値を受け、凹凸接合点２８，３０のより高い変形を引き起こし、それによって、任意の表面酸化物フィルムや表面汚染フィルムのより効果的な破壊につながる。
【００３３】
アセンブリ１０の例示的実施形態では、凹凸接合点２８，３０は全体的に互いに重なり、それによって、凹凸接合点２８は、凹凸接合点３０と重ならない部分を含まず、その逆もまた同様である。言い換えれば、接触インターフェース２０に沿う機械的圧力の機械的分布は、接触インターフェース２０に沿う電気エネルギーの電気分布と完全に一致する。しかしながら、他の実施形態では、凹凸接合点２８，３０は、部分的にのみ互いに重なり、それによって、凹凸接合点２８は、凹凸接合点３０と重ならない部分を含み、その逆もまた同様である。言い換えれば、接触インターフェース２０に沿う機械的圧力の機械的分布は、接触インターフェース２０に沿う電気エネルギーの電気分布と部分的に一致するだけである。接触インターフェース２０の面積、突起１８ａと窪み１６ａとの間の相対的サイズ差（例えば、曲率半径Ｒ1とＲ2との間の差）等は、凹凸接合点２８，３０を少なくとも部分的に重なるものとして提供するように選択することができる。
【００３４】
図４は、電気コンタクトアセンブリ５０の他の一例示的実施形態の断面図である。このアセンブリ５０は、互いに嵌合して両者間に電気接続を確立する一対の相補的電気コンタクト５２，５４を含む。電気コンタクト５２，５４は、接触インターフェース６０で互いに係合し電気コンタクト５２，５４を互いに嵌合する夫々の嵌合部材５６，５８で互いに嵌合する。電気コンタクト５２，５４は、各々、本明細書では、「第１の」電気コンタクトや「第２の」電気コンタクトと称することがある。嵌合部材５６，５８の各々は、「第１の」嵌合部材や「第２の」嵌合部材と称することがある。
【００３５】
アセンブリ５０の例示的実施形態では、電気コンタクト５２の嵌合部材５６は、略平坦な表面５６ａを含み、電気コンタクト５４の嵌合部材５８は、突起５８ａを含む。突起５８ａは、その突起５８ａ内に延在する窪み７４を有する先端部７２を含む。窪み７４は、リム７６を含む。アセンブリ５０の例示的実施形態では、窪み７４は球状を有する。窪み７４は、球状以外に、非円形状、楕円形状、放物線形状、曲率半径が変化する湾曲形状やその他の形状のような他の湾曲形状を有してもよいが、これらに限定されない。アセンブリ５０の例示的実施形態では、窪み７４が球状であるので、リム７６は円形状である。しかしながら、リム７６は、他の湾曲形状（例えば、楕円形状、放物線形状や他の形状）を有してもよい。更に、窪み７４とリム７６は、湾曲形状には制限されない。むしろ、窪み７４は、加えて又は代替として、矩形断面形状、正方形断面形、４つの辺より多くの辺を有する断面形状、三角形の断面形状やその他の断面形状のような任意の他の形状を含んでもよいが、これらに限定されない。従って、リム７６は、１つ以上の湾曲形状に加えて又はその代替として、非湾曲形状（例えば、正方形状、矩形状、三角形状、４つの辺より多くの辺を有する形状やその他の形状）を含んでもよい。突起５８ａは、本明細書では、「湾曲突起」や「球状突起」と称することがある。窪み７４は、本明細書では、「球状窪み」や「湾曲窪み」と称することがある。
【００３６】
電気コンタクト５２，５４が互いに嵌合されると、嵌合部材５６，５８は、突起５８ａが窪み７４のリム７６で嵌合部材５６の表面５６ａの表面領域６４と係合するように接触インターフェース６０で係合される。具体的には、突起５８ａの表面領域７８は、嵌合部材５６の表面５６ａの表面領域６４と係合する。接触インターフェース２０は、表面領域７８と６４によって画定される。突起５８ａの表面領域７８は、接触インターフェース６０が後述される「リムのみ」の幾何学形態を有するように、窪み７４のリム７６によって全体的に画定される。
【００３７】
接触インターフェース６０は、接触インターフェース６０に沿う電気エネルギーと機械的圧力の分布を含むことができる。このような分布は、接触インターフェース６０が最大量の電流を搬送する凹凸接合点６８と、接触インターフェース６０が最大の機械的接触圧力を有する凹凸接合点７０とを含む。凹凸接合点６８及び凹凸接合点７０は、互いに重なる（つまり一致する）。従って、接触インターフェース６０に沿う機械的圧力の機械的分布は、接触インターフェース６０に沿う電気エネルギーの電気分布と一致する。アセンブリ５０の例示的実施形態では、凹凸接合点６８，７０は互いに完全に重なる。しかしながら、他の実施形態では、凹凸接合点６８，７０は互いに部分的にのみ重なる。
【００３８】
図５は、電気コンタクトアセンブリ１１０の他の例示的実施形態の斜視図である。図６は、その電気コンタクトアセンブリ１１０の断面図である。ここで、図５及び図６を参照して、アセンブリ１１０は、互いに嵌合して両者間に電気接続を確立する一対の相補的電気コンタクト１１２，１１４を含む。電気コンタクト１１２，１１４は、夫々、接触インターフェース１２０で互いに係合して電気コンタクト１１２，１１４を互いに嵌合する嵌合部材１１６，１１８を含む。電気コンタクト１１２，１１４は、各々、本明細書では、「第１の」電気コンタクトや「第２の」電気コンタクトと称することがある。嵌合部材１１６，１１８の各々は、本明細書では、「第１の」嵌合部材や「第２の」嵌合部材と称することがある。
【００３９】
電気コンタクト１１２の嵌合部材１１６は、嵌合部材１１６に沿う長さで延出する溝１１６ａを含む。溝１１６ａは、中心長手軸１３４に沿う長さ延出する。溝１１６ａは、溝１１６ａの長さに沿って延出するリム１３６を含む。リム１３６は、両側のリムセグメント１３６ａと１３６ｂによって画定される。電気コンタクト１１４の嵌合部材１１８は、突起１１８ａを含む。突起１１８ａは、嵌合部材１１６，１１８が係合される時に、溝１１６ａ内に部分的に受容されるように構成される。アセンブリ１１０の例示的実施形態では、突起１１８ａと溝１１６ａは、湾曲される。突起１１８ａは、溝１１６ａの曲率半径Ｒ4よりも大きな曲率半径Ｒ3を有する。突起１１８ａと溝１１６ａは、各々、嵌合部材１１８，１１６が以下で記述されるように又は以下で示されるように機能できる任意の夫々の曲率半径Ｒ3とＲ4を有することができる。更に、突起１１８ａの曲率半径Ｒ3は、嵌合部材１１６，１１８が以下で記述されるように又は以下で示されるように機能できる任意の量だけ窪み１１６ａの曲率半径Ｒ4よりも大きい。突起１１８ａは、本明細書では、「湾曲突起」や「球状突起」と称することがあり、一方、溝１１６ａは、本明細書では、「円筒状溝」と称することがある。
【００４０】
溝１１６ａと突起１１８ａは、各々、図示の夫々の円筒形状及び球状の他に、非円形状、楕円形状、放物線形状、曲率半径が変化する湾曲形状、や他の形状のような他の湾曲形状を有してもよいが、これらに限定されない。更に、溝１１６ａと突起１１８ａは、湾曲形状には制限されない。むしろ、溝１１６ａと突起１１８ａは、各々、加えて又は代替として、矩形断面形状、正方形断面形状、４つの辺より多くの辺を有する断面形状、三角形断面形状やその他の形状のような任意の他の形状を含んでもよいが、これらに限定されない。溝１１６ａや突起１１８ａが非湾曲形状を含む実施形態では、溝１１６ａと突起１１８ａの相対的サイズは、接触インターフェース１２０でリムのみの幾何学形状を提供するように選択することができる。
【００４１】
電気コンタクト１１２，１１４が互いに嵌合される時に、突起１１８ａの表面領域１２６は、溝１１６ａのリム１３６と係合する。接触インターフェース１２０は、溝１１６ａと突起１１８ａが夫々互いに係合する表面領域１２４，１２６によって画定される。溝１１６ａの表面領域１２４は、リム１３６によって全体的に画定され、それによって、接触インターフェース１２０は、上記で論じられた「リムのみ」の幾何学形状を有する。
【００４２】
接触インターフェース１２０は、接触インターフェース１２０に沿う電気エネルギーと機械的圧力の分布を含むことができる。そのような分布は、接触インターフェース１２０が最大の電流密度を搬送する凹凸接合点１２８と、接触インターフェース１２０が最大の垂直圧力を有する凹凸接合点１３０とを含む。図５に最もよく見られるように、凹凸接合点１２８及び凹凸接合点１３０は、接触インターフェース１２０に沿う垂直圧力の機械的分布が接触インターフェース１２０に沿う電気エネルギーの電気分布に一致するように互いに重なる。アセンブリ１１０の例示的実施形態では、凹凸接合点１２８，１３０は全体的に互いに重なる。しかしながら、他の実施形態では、凹凸接合点１２８，１３０は部分的にのみ互いに重なる。
【００４３】
図７は、電気コンタクトアセンブリ１５０の他の例示的実施形態の斜視図である。図８は、その電気コンタクトアセンブリ１５０の断面図である。アセンブリ１５０は、一対の相補的電気コンタクト１５２，１５４を含み、これらの相補的電気コンタクト１５２，１５４は、接触インターフェース１６０で互いに係合して電気コンタクト１５２，１５４を嵌合する夫々の嵌合部材１５６，１５８を有する。電気コンタクト１５２，１５４は、各々、本明細書では、「第１の」電気コンタクトや「第２の」電気コンタクトと称することがある。嵌合部材１５６，１５８の各々は、本明細書では、「第１の」嵌合部材や「第２の」嵌合部材と称することがある。
【００４４】
嵌合部材１５６は略平坦な表面１５６ａを含み、嵌合部材１５８は突起１５８ａを含む。突起１５８ａは先端部１７６を含み、この先端部１７６は先端部１７２に沿う長さで延出する溝１７４を有する。溝１７４は、溝の長さに沿って延出するリム１７６を有し、両リムセグメント１７６ａと１７６ｂによって画定される。アセンブリ１５０の例示的実施形態では、溝１７４は、円筒形状を有するが、溝１７４は、円筒形状の他に、非円形状、楕円形状、放物線形状、曲率半径が変化する湾曲形状やその他の形状のような他の湾曲形状を有してもよいが、これらに限定されない。更に、溝１７４は、湾曲形状には制限はされない。むしろ、溝１７４は、加えて又は代替として、矩形断面形状、正方形断面形、４つの辺より多くの辺を有する断面形状、三角形断面形状やその他の断面形状のような任意の他の形状を含んでもよいが、これらに限定されない。突起１５８ａは、本明細書では、「湾曲突起」や「球状突起」と称することがある。溝１７４は、本明細書では、「円筒形状溝」と称することがある。
【００４５】
電気コンタクト１５２，１５４が互いに嵌合する時に、嵌合部材１５６，１５８は、突起１５８ａが溝１７４のリム１７６で嵌合部材１５６の表面１５６ａの表面領域１６４と係合するように接触インターフェース１６０で係合される。具体的には、突起１５８ａの表面領域１７８は、嵌合部材１５６の表面１５６ａの表面領域１６４と係合される。接触インターフェース１６０は、表面領域１７８，１６４によって画定される。突起１５８ａの表面領域１７８は、接触インターフェース１６０が上記で論じられた「リムのみ」の幾何学形状を有するように窪み１７４のリム１７６によって全体的に画定される。
【００４６】
接触インターフェース１６０は、接触インターフェース１６０に沿う電気エネルギーと機械的圧力の分布を含むことができる。そのような分布は、接触インターフェース１６０が最大の電流の量を搬送する凹凸接合点１６８と、接触インターフェース１６０が最大の機械的接触圧力を有する凹凸接合点１７０とを含む。凹凸接合点１６８及び凹凸接合点１７０は、互いに重なる。従って、接触インターフェース１６０に沿う機械的圧力の機械的分布は、接触インターフェース１６０に沿う電気エネルギーの電気分布と一致する。アセンブリ１５０の例示的実施形態では、凹凸接合点１６８，１７０は、互いに完全に重なる。しかしながら、他の実施形態では、凹凸接合点１６８及び凹凸接合点１７０は、部分的にのみ互いに重なる。
【００４７】
図９は、電気コンタクトアセンブリ２１０の他の例示的実施形態の斜視図である。図１０は、この電気コンタクトアセンブリ２１０の断面図である。アセンブリ２１０は、一対の相補的電気コンタクト２１２，２１４を含み、これらの相補的電気コンタクト２１２，２１４は、接触インターフェース２２０で互いに係合して電気コンタクト２１２，２１４を嵌合する夫々の嵌合部材２１６，２１８を有する。電気コンタクト２１２，２１４は、各々、本明細書では、「第１の」電気コンタクトや「第２の」電気コンタクトと称することがある。嵌合部材２１６，２１８の各々は、本明細書では、「第１の」嵌合部材や「第２の」嵌合部材と称することがある。突起２１８ａは、本明細書では、「湾曲突起」や「球状突起」と称することがある。
【００４８】
電気コンタクト２１４の嵌合部材２１８は、突起２１８ａを含む。電気コンタクト２１２の嵌合部材２１６は、谷部２４２を含む周期的表面形態２４０を有する嵌合側部２１６ａを含み、これらの谷部２４２は、それらの谷部２４２と関連する頂部２４４によって分離される。具体的には、谷部２４２は、周期的表面形態２４０に沿う長さで延出する。これらの谷部２４２の長さは、周期的表面形態２４０に沿って互いに略平行である。これらの頂部２４４は、隣接する谷部２４２がそれらの間に延出する関連する頂部２４４によって分離されるように谷部２４２同士間の長さで延出する。
【００４９】
電気コンタクト２１２，２１４が互いに嵌合されると、突起２１８ａは、嵌合側部２１６ａの周期的表面形態２４０の頂部２４４で嵌合部材２１６の嵌合側部２１６ａと係合される。具体的には、突起２１８ａの表面領域２２６は、頂部２４４によって全体的に画定される嵌合側部２１６ａの表面領域２２４と係合される。二つの頂部２４４が突起２１８ａと係合するように示されるが、表面領域２２４は、突起２１８ａの表面領域２２６と係合する任意の数の頂部２４４を含むことができる。接触インターフェース２２０は、表面領域２２４，２２６によって画定することができる。従って、突起２１８ａと係合する嵌合部材２１６の頂部２４４は、接触インターフェース２２０を部分的に画定する。
【００５０】
接触インターフェース２２０は、接触インターフェース２２０が最大の電流密度を搬送する凹凸接合点２２８と、接触インターフェース２２０が最大の垂直圧力を有する凹凸接合点２３０とを含む。ここで示されるように、凹凸接合点２２８及び凹凸接合点２３０は、接触インターフェース２２０に沿う垂直圧力の機械的分布が接触インターフェース２２０に沿う電気エネルギーの電気分布と一致するように、互いに重なる。言い換えれば、電流密度が最大である接触インターフェース２２０に沿う１以上の位置（つまり凹凸接合点２２８）は、垂直圧力が最大である接触インターフェース２２０に沿う１以上の位置（つまり凹凸接合点２３０）と重なる。例えば、接触インターフェース２２０が、同じサイズの嵌合部材のヘルツ接触インターフェースのより広い表面積と比較して、表面領域２２４，２２６に対してより多く孤立化（つまり局所化）されているので、凹凸接合点２２８，２３０は、互いに重なることができる。更に、周期的表面形態を使用することによって、横方向位置に対して略不変である低抵抗接触を生成できる。
【００５１】
アセンブリ２１０の例示的実施形態では、凹凸接合点２２８，２３０は、接触インターフェース２２０に沿う垂直圧力の機械的分布が接触インターフェース２２０に沿う電気エネルギーの電気分布と完全に一致するように全体的に互いに重なる。しかしながら、他の実施形態では、凹凸接合点２２８，２３０は、互いに部分的にのみ重なる。
【００５２】
接触インターフェース２２０の面積、谷部２４２の幅Ｗ（図１０）（つまり周期的表面形態２４０の湾曲波長）、頂部２４４の高さＨやその他は、少なくとも部分的な重なり（つまり少なくとも部分的な一致）として凹凸接合点２２８，２３０を提供するように選択することができる。例えば、谷部２４２の幅Ｗは、突起２１８ａの曲率半径Ｒ5の約０．８倍未満で且つ突起２１８ａの曲率半径Ｒ5の約０．２倍より大きいように選択することができ、頂部２４４の高さＨ（つまり周期的表面形態２４０の湾曲振幅の２倍）は、谷部２４２の幅Ｗの約３％よりも大きいように選択される。周期的表面形態２４０の振幅は、例えば、接触面積から式「１／ｒ＝１／ｒ1L+１／ｒ1Q+１／ｒ2L＋１／ｒ2Q」を使用して決定することができる。
その式において、ｒは半径、１は嵌合部材２１６、２は嵌合部材２１８、Ｌは長さ半径、及びＱは断面半径である。例えば、図１０は、約１．５ｍｍの曲率半径を有する突起２１８ａの場合を示す。図１０において、谷部２４２の幅Ｗは、突起２１８ａの曲率半径の約０．２倍すなわち約０．３ｍｍとして選択され、それによって、約９μｍの湾曲振幅が与えられる。図１１は、約１．５ｍｍの曲率半径を有する突起３１８ａの他の実施形態を示す。図１１では、嵌合部材３１６の周期的表面形態３４０の谷部３４２の幅Ｗ１は、突起３１８ａの曲率半径の約０．８倍すなわち約１．２ｍｍであるように選択され、それによって、約３６μｍの湾曲振幅が与えられる。嵌合部材３１６は、本明細書では、「第１の」嵌合部材や「第２の」嵌合部材と称することがある。突起３１８ａは、本明細書では、「湾曲突起」や「球状突起」と称することがある。
【００５３】
再び、図９と図１０を参照すると、追加の適用された「粗さ」外形（図示せず）は、任意ではあるが、嵌合部材２１６の嵌合側部２１６ａの周期的表面形態と重ねられる。幾つかの実施形態では、そのような粗さ外形は、頂部２４４の高さＨや谷部２４２の幅Ｗから約３８％を越えては逸脱しない。言い換えれば、そのような粗さ外形は、湾曲波長や周期的表面形態２４０の振幅の２倍から３８％を越えては逸脱しない。
【００５４】
嵌合部材２１６の嵌合側部２１６ａのみが周期的表面形態２４０を含むように示されているが、他の実施形態では、嵌合部材２１８の突起２１８ａは、嵌合部材２１６の嵌合側部２１６ａの周期的表面形態２４０に加えて又はその代替として、周期的表面形態を含むことができる。嵌合部材２１８の突起２１８ａと嵌合部材２１６の嵌合側部２１６ａの両方が、周期的表面形態を含む実施形態では、それらの周期的表面形態は、嵌合部材２１６，２１８が係合される時に、互いに対して任意の角度に曲げられることができる。具体的には、突起２１８ａの周期的表面形態２４０の谷部２４２の長さは、嵌合部材２１６の嵌合側部２１６ａの周期的表面形態（図示せず）の谷部（図示せず）に対して任意の角度で延出することができる。幾つかの実施形態では、突起２１８ａと嵌合側部２１６ａの周期的表面形態は、嵌合部材２１６，２１８が互いに嵌合される時に、互いに対して略垂直に配向される。他の実施形態では、突起２１８ａと嵌合側部２１６ａの周期的表面形態は、嵌合部材２１６，２１８が互いに嵌合される時に、互いに対して略平行に又は斜めの角度で配向される。突起２１８ａと嵌合側部２１６ａの周期的表面形態が略平行に配向される実施形態では、周期的表面形態の湾曲波長は、略等しいように選択することができる。嵌合部材２１６，２１８から完全に整合された対の頂部は、凹凸接合点２２８，２３０との間に最大の一致を生成することができる。突起２１８ａと嵌合側部２１６ａの周期的表面形態が略平行ではないように配向される実施形態では、周期的表面形態の湾曲波長は、異なる又は略同じであることができる。
【００５５】
図１２は、突起４１８ａが周期的表面形態４４０を有する実施形態を示す電気コンタクトアセンブリ４１０の他の例示的実施形態の斜視図である。アセンブリ４１０は、一対の相補的電気コンタクト４１２，４１４を含み、これらの相補的電気コンタクト４１２，４１４は、接触インターフェース４２０で互いに係合して電気コンタクト４１２，４１４を嵌合する夫々の嵌合部材４１６，４１８を有する。電気コンタクト４１２，４１４は、各々、本明細書では、「第１の」電気コンタクトや「第２の」電気コンタクトと称することがある。嵌合部材４１６，４１８の各々は、本明細書では、「第１の」嵌合部材や「第２の」嵌合部材と称することがある。
【００５６】
電気コンタクト４１２の嵌合部材４１６は、略平坦な表面４１６ａを含む。電気コンタクト４１４の嵌合部材４１８は、突起４１８ａを含む。突起４１８ａは、谷部４４２と関連する頂部４４４によって分離される谷部４４２を含む周期的表面形態を有する。突起４１８ａは、本明細書では、「湾曲突起」や「球状突起」と称することがある。
【００５７】
電気コンタクト４１２，４１４が互いに嵌合される時に、突起４１８ａは、突起４１８ａの周期的表面形態４４０の頂部４４４で略平坦な表面４１６ａと係合する。具体的には、頂部４４４によって全体的に画定される突起４１８ａの表面領域４２６は、表面４１６ａの表面領域４２４で略平坦な表面４１６ａと係合する。二つの頂部４４４が表面４１６ａと係合するように示されているが、表面領域４２６は、表面４１６ａの表面領域４２４と係合する任意の数の頂部４４４を含むことができる。接触インターフェース４２０は、表面領域４２４，４２６によって画定され、それによって、突起４１８ａと係合する嵌合部材４１６の頂部４４４は、接触インターフェース４２０を画定する。
【００５８】
接触インターフェース４２０は、接触インターフェース４２０が最大の電流密度を搬送する凹凸接合点４２８と、接触インターフェース４２０が最大の垂直圧力を有する凹凸接合点４３０とを含む。凹凸接合点４２８及び凹凸接合点４３０は、接触インターフェース４２０に沿う垂直圧力の機械的分布が接触インターフェース４２０に沿う電気エネルギーの電気分布と少なくとも部分的に一致するように、互いに少なくとも部分的に重なる。
【００５９】
図１３は、凹形状を有する嵌合部材５１６が周期的表面形態５４０を含む実施形態を示す電気コンタクトアセンブリ５１０の他の例示的実施形態の斜視図である。そのアセンブリ５１０は、一対の相補的電気コンタクト５１２，５１４を含み、これらの相補的電気コンタクト５１２，５１４は、接触インターフェース５２０で互いに係合して電気コンタクト５１２，５１４を嵌合する夫々の嵌合部材５１６，５１８を含む。電気コンタクト５１２，５１４は、各々、本明細書では、「第１の」電気コンタクトや「第２の」電気コンタクトと称することがある。嵌合部材５１６，５１８の各々は、本明細書では、「第１の」嵌合部材や「第２の」嵌合部材と称することがある。
【００６０】
電気コンタクト５１４の嵌合部材５１８は、突起５１８ａを含む。電気コンタクト５１２の嵌合部材５１６は、凹形状を有する嵌合側部５１６ａを含む。嵌合部材５１６の嵌合側部５１６ａは、周期的表面形態５４０を含み、この周期的表面形態５４０は、関連する頂部５４４によって分離される谷部５４２を含む。突起５１８ａは、本明細書では、「湾曲突起」や「球状突起」と称することがある。
【００６１】
電気コンタクト５１２，５１４が互いに嵌合されると、突起５１８ａは、嵌合側部５１６ａの周期的表面形態５４０の頂部５４４で嵌合側部５１６ａと係合される。具体的には、突起５１８ａの表面領域５２６は、頂部５４４によって全体的に画定される嵌合側部５１６ａの表面領域５２４と係合される。二つの頂部５４４が突起５１８ａと係合されるように示されているが、表面領域５２４は、突起５１８ａの表面領域５２６と係合する任意の数の頂部５４４を含むことができる。接触インターフェース５２０は、突起５１８ａが係合される嵌合部材５１６の頂部５４４が接触インターフェース５２０を部分的に画定するように、表面領域５２４，５２６によって画定される。
【００６２】
接触インターフェース５２０は、接触インターフェース５２０が最大の電流密度を搬送する凹凸接合点５２８と、接触インターフェース５２０が最大の垂直圧力を有する凹凸接合点５３０とを含む。凹凸接合点５２８及び凹凸接合点５３０は、接触インターフェース５２０に沿う垂直圧力の機械的分布が接触インターフェース５２０に沿う電気エネルギーの電気分布と少なくとも部分的に一致するように、互いに少なくとも部分的に重なる。
【００６３】
図１４は、嵌合部材６１６，６１８の両方が夫々周期的表面形態６４０，７４０を含む実施形態を示す電気コンタクトアセンブリ６１０の他の例示的実施形態の斜視図である。このアセンブリ６１０は、夫々、嵌合部材６１６，６１８を含む一対の相補的電気コンタクト６１２，６１４を含み、これらの嵌合部材６１６，６１８は、接触インターフェース６２０で互いに係合して電気コンタクト６１２，６１４を互いに嵌合する。電気コンタクト６１２，６１４は、各々、本明細書では、「第１の」電気コンタクトや「第２の」電気コンタクトと称することがある。嵌合部材６１６，６１８の各々は、本明細書では、「第１の」嵌合部材や「第２の」嵌合部材と称することがある。
【００６４】
電気コンタクト６１４の嵌合部材６１８は、突起６１８ａを含む。電気コンタクト６１２の嵌合部材６１６は、凹形状を有する嵌合側部６１６ａを含む。嵌合部材６１６の嵌合側部６１６ａと突起は、夫々、周期的表面形態６４０，７４０を含む。周期的表面形態６４０，７４０は、関連する頂部６４４，７４４によって夫々分離される夫々の谷部６４２，７４２を含む。突起６１８ａは、本明細書では、「湾曲突起」や「球状突起」と称することがある。
【００６５】
電気コンタクト６１２，６１４が互いに嵌合されると、突起６１８ａは、嵌合側部５１６ａの周期的表面形態６４０の頂部６４４が突起６１８ａの周期的表面形態７４０の頂部７４４と係合されるように、嵌合側部６１６ａと係合される。具体的には、頂部７４４によって全体的に画定される突起５１８ａの表面領域６２６は、頂部６４４によって全体的に画定される嵌合側部６１６ａの表面領域６２４と係合される。アセンブリ６１０の例示的実施形態では、周期的表面形態６４４，７４４は、互いに略平行に配向される。具体的には、周期的表面形態６４０の谷部６４４は、周期的表面形態７４０の谷部７４４に対して略垂直に配向される。二つの頂部６４４が二つの頂部７４４と係合するように示されているが、任意の数の頂部６４４が任意の数の頂部７４４と係合してもよい。接触インターフェース６２０は、頂部６４４，７４４が接触インターフェース５２０を画定するように表面領域６２４，６２６によって画定される。
【００６６】
接触インターフェース６２０は、接触インターフェース６２０が最大電流密度を搬送する凹凸接合点６２８と、接触インターフェース６２０が最大垂直圧力を有する凹凸接合点６３０とを含む。凹凸接合点６２８及び凹凸接合点６３０は、接触インターフェース６２０に沿う垂直圧力の機械的分布が接触インターフェース６２０に沿う電気エネルギーの電気分布に少なくとも部分的に一致するように、互いに少なくとも部分的に重なる。
【００６７】
本明細書で記述された種々の電気コンタクトアセンブリの実施形態や本明細書で示された種々の電気コンタクトアセンブリの実施形態は、最大の電流密度を搬送する接触インターフェース内の凹凸接合点が最大の垂直圧力を有する接触インターフェース内の凹凸接合点と重なる（つまり一致する）接触インターフェースを提供する。最大の電流密度を搬送する凹凸接合点と最大の垂直圧力を有する凹凸接合点の一致は、例えば、ヘルツ型接触インターフェースを有する電気コンタクトアセンブリに比較して、アセンブリの電気コンタクトのより低い接触抵抗となったり、より低い垂直圧力を有する電気コンタクトをもたらす。更に、最大電流密度を搬送する凹凸接合点と最大の垂直圧力を有する凹凸接合点の一致は、例えば、ヘルツ型接触インターフェースを有する電気コンタクトアセンブリに比較して、局所的熱応答がより少なくなることになる。種々の実施形態の技術的効果は、接触抵抗を減少すること、垂直圧力を減少すること、局所熱応答を減少することを含むことができるが、これらに限定されない。接触抵抗や垂直圧力の減少は、非貴金属仕上げ表面で互いに係合する嵌合部材にとって最良である。貴金属仕上げ表面同士の嵌合が大きくなればなるほど、効果がより少なくなることが見られる。接触抵抗や垂直圧力の減少は、嵌合部材が接触インターフェースで実質的に同じ材料を有する時（例えば、同じ仕上げを嵌合する時）及び嵌合部材が接触インターフェースで異なる材料を有する時（例えば、異なる仕上げを嵌合する時）の両方で見られる。
【００６８】
当然のことながら、上記の記述は一例であって、制限的なものではない。例えば、上述の実施形態（やその態様）は、互いに組み合わせて使用することができる。加えて、本発明の範囲から逸脱することなく本明細書で記述された主題や本明細書で示される主題の教示に特定の状況又は材料を適応させるために、多くの変更がなされることができる。寸法、材料の種類、様々な部品の向き、及び本明細書に記述された様々な部品の個数及び位置や本明細書で示された様々な部品の個数及び位置は、特定の実施形態のパラメータを定義することを意図するものであり、決して限定するものではなく、例示的実施形態に過ぎない。本請求項の精神及び範囲内の多くの他の実施形態及び変形は、上記の記述及び図面を再検討することにより、当業者には明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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