Контактный штырь электрического разъема

Полезная модель относится к электротехнике, а именно к электрическому штыревому контакту, предназначенному для использования в электрических соединителях.
Известны электрические упругие односторонние штыревые контакты [авт. свид. SU №1390672, публ. 23.04.1988 г., патент US №5004438, публ. 02.04.1991 г.], служащие для осуществления электрического контакта с гнездовым электрическим разъемом. Они содержит контактные пружины, образованные пружинными лепестками.
К достоинствам данных штыревых контактов относится их небольшая материалоемкость и высокая технологичность изготовления; поскольку они изготавливаются из предварительно вырезанных плоских разверток-заготовок методом гибки. Однако они обладают недостаточной надежностью, особенно при соединениях, работающих в условиях действия вибраций.
Известен двусторонний электрический упругий контакт [патент US №6007388, публ. 28.12.1999 г.], состоящий из навитой спиралью пружинной ленты. Данное техническое решение предназначено только для осуществления электрического контакта между штыревыми разъемами.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству (прототипом) является контактный штырь электрического разъема, содержащий на рабочей поверхности покрытие из благородного метала с микрорельефом в виде расположенных в шахматном порядке выступов и впадин [авт. свид. SU №877637, публ. 30.10.1981 г. - прототип]. Выступы имеют призматическую форму. Отношение радиуса округления призматических выступов к высоте выступов составляет 2500-300, а отношение шага выступов к их высоте составляет 50-60.
К недостаткам данного контактного штыря относится возможность образования зазора в электрическом разъеме, что уменьшает площадь поверхности электрического контакта и снижает надежность электрического соединения.
Задачей заявляемого технического решения является повышение надежности электрического соединения.
Техническим результатом полезной модели является увеличения площади поверхности электрического контакта.
Поставленная задача решается тем, что контактный штырь электрического разъема, содержащий на рабочей поверхности покрытие из благородного метала с микрорельефом в виде расположенных в шахматном порядке выступов и впадин, имеет сердцевину рабочей части, выполненную из магнитотвердого сплава, а на поверхность рабочей части нанесена пленка электропроводной магнитной жидкости.
Так как на рабочую поверхность штыря нанесена электропроводная магнитная жидкость, то при введении контактного штыря в электрический разъем магнитная жидкость заполняет все свободное пространство электрического разъема, тем самым увеличивая площадь контакта и повышая надежность электрического соединения. Сердцевина рабочей части, выполненная из магнитотвердого сплава, удерживает электропроводную магнитную жидкость от вытекания из зоны электрического контакта, что также способствует повышению надежности электрического соединения.
Заявляемое техническое решение поясняется фиг., на которой показана рабочая часть штыря предлагаемой конструкции.
На рисунке обозначены: 1 - стальная магнитная сердцевина; 2 - заходный конус; 3 - покрытие; 4 - электропроводная магнитная жидкость.
Рабочая поверхность штыря состоит из стальной магнитной сердцевины 1, изготовленной из магнитотвердого сплава, например, 52К10Ф (викалой), 52К11Ф, 52К12Ф и других., и имеющей на конце заходный конус 2. На сердцевину 1 нанесено покрытие 3 из благородного металла или сплава, например, меди, палладия, серебра. Покрытие 3 имеет регулярный микрорельеф с расположенными в шахматном порядке выступами и впадинами.
На поверхность покрытия 3 нанесена пленка электропроводной магнитной жидкости 4. Электропроводная магнитная жидкость 4 представляет собой раствор наночастиц оксида железа в масляно-полимерной смеси, которая обладает магнитными свойствами, подобными твердым магнитам, но с характеристиками жидкости [см. "Reconfigurable ferromagnetic liquid droplets" / Xubo Liu, Noah Kent; et. al.; Science, 19 Jul 2019: Vol. 365, Issue 6450, pp.264-267].
Для повышения электропроводности магнитной жидкости в нее введены, например, нанопорошок углерода, раствор углеродных нанотрубок, безводный электролит, состоящий из тетрагидрофурана или тетрагидропирана с растворенным в нем перхлоратом лития и другие соединения.
Работа устройства осуществляется следующим образом.
При электрическом соединении - введении заходного конуса 2 и рабочей поверхности штыря в немагнитное гнездо электрического разъема, электропроводная магнитная жидкость 4 заполняет пространство между рабочей поверхностью контактного штыря и поверхностью немагнитного гнезда, что обеспечивает повышение площади электрического контакта, и как следствие, повышение надежности электрического соединения. Предварительное намагничивание рабочей поверхности контактного штыря электрического разъема благодаря его стальной магнитной сердцевине 1 обеспечивает надежное удерживание на рабочей поверхности контактного штыря электропроводной магнитной жидкости 4, а введенные в нее компоненты повышают ее электропроводность.
Микрорельеф на наружной поверхности контактного штыря электрического разъема играет вспомогательную роль и служит для дополнительного обеспечения равномерного распределения магнитной жидкости на наружной поверхности. Он может быть нанесен одним из известных способов, например, вихревым точением или фрезерованием, ударным вибронакатыванием, вибродинамическим накатыванием и др.
Поскольку при электрическом соединении - введении заходного конуса и рабочей поверхности штыря в немагнитное гнездо электрического разъема, контактирование контактного штыря электрического разъема с внутренней поверхностью немагнитного гнезда происходит упорядоченно, на значительно большей площади из-за обеспечения полного заполнения электропроводной магнитной жидкостью микропустот на внутренней поверхностью немагнитного гнезда, то вследствие увеличение площади поверхности контактирования повышается надежность электрического соединения, что решает поставленную задачу.