客製化強固型連接器解決方案的考量事項

運輸、化學和離散零件製造以及航運等眾多產業都需要強固型元件。電子電路逐漸出現在重型和越野車輛、卡車、公車、工地車和軍事設備的引擎、變速箱和其他眾多零件中，也跟著帶動強固型連接器的需求，以便耐受嚴苛的工作條件。強固型電子產品 (包括連接器) 的全球市場在 2023 年達到 147.5 億美元，且預估在 10 年後會成長到 337.2 億美元。

本文將概述會影響強固型連接器挑選的因素，以及如何針對特定應用進行客製化。

挑選專用的強固型連接器

連接器在工業設備有關鍵作用；可確保在產品內的各個元件之間，或是兩個或多個零件之間安全可靠地達到電力、電子訊號和資料的傳輸。

挑選強固型連接器時要考量的關鍵因素包括：

• 對嚴峻條件的抵抗力，包括振動、會考驗撞擊耐受性的高負載或臨時負載、衝擊、極端溫度和灰塵。
• 標準合規性，例如密封等級 (IP67、IP69K)，藉此確保效能的完整性。零件可能會與汽油、柴油、液壓、變速箱、煞車油和潤滑劑接觸，視應用而定。例如，有些連接器需要承受高壓清洗，就需具備 IP69K 等級。緊密的密封可避免洩漏，更可在持續暴露於腐蝕性或惡劣的流體環境中時維持功能。
• 適當的電氣規格，例如電壓和電流額定值，可確保連接器在正常運作過程中承受預期的電氣負載和波動。
• 不會影響連接器完整性的外殼材料。
• 使用簡便性，能讓連接器快速組裝、配接和鬆開，以免電子訊號中斷過久。

ITT Cannon 針對嚴峻環境，製造一系列緊湊且輕量的連接器。具體來說，ITT Cannon 的 APD 系列 (圖 1) 是一套全塑膠、嚴峻環境用的連接器解決方案，專為高達 48 V/500 V 和高達 240 A 額定電流的應用而設計。品項包括單路和雙路高功率、VDE 認證的四路高電壓解決方案，以及 51 路高密度連接器。

圖 1：ITT Cannon 的 APD 連接器系列是全塑膠品項，具有卡口耦合機制，可達到緊閉密封。此連接器更可承受多種惡劣的工作條件。(圖片來源：ITT Cannon)

APD 連接器系列採用卡口耦合機構，可快速 120 度旋轉，確保可靠密封，達到 IP67/IP69K 標準。此設計可承受 -40°C 至 +125°C (-40°F 至 +257°F) 的極端溫度，可配合 AWG 22 至 AWG 0 的電線尺寸，並提供高功率和高壓款式。此系列結構緊湊、重量輕、容易組裝，並提供多種款式 (1、2、4、6/7、19、37 和 51 路)，更有完備的配件和加工解決方案，可滿足不同的應用需求。

此系列還含有模組化 APD 板 (圖 2)，能讓連接器用於多種配置。

圖 2：APD 模組化介面有多種方式可進行配置，有助於減少組裝和維護所花費的時間。(圖片來源：ITT Cannon)

此介面可針對機艙到底盤以及集中式互連應用中的連接器達到有效管理。APD 板可確保 APD 互連元件的簡單快速安裝、重新配置以及插拔，這是避免其提早故障的方法之一。此外，模組化 APD 板能讓維護更加輕鬆，且能更有效地利用狹窄空間。標準化解決方案可輕鬆在不同元件和系統之間進行移植。

連接器的故障機制

在惡劣條件下操作設備時，有個要確保的關鍵因素就是，元件在正常運作期間不會出現故障。這就要仔細評估連接器可能故障的各種方式，包括以下內容：

腐蝕和污染：持續或頻繁地暴露在刺激性液體、泥漿和濕氣中會腐蝕連接器零件，最終導致訊號衰減。ITT 的 APD 系列塑膠外殼可耐受腐蝕和濕氣，即使在最惡劣的環境條件下也容易維護。

振動和衝擊：在未鋪砌的道路和類似的崎嶇地形上不斷推擠會增加越野車的振動和衝擊。路況並非導致連接器磨損和最終故障的唯一因素。圓形 APD 系列連接器採用卡口耦合設計，特別適合處理極端振動情況。

組裝和維護不當：連接器需要以精確的方式組裝，忽視規定可能會導致元件扭曲和彎曲，進而影響效能。組裝和拆卸的簡便性有助於確保連接器的使用壽命。

電氣過載導致過熱：連接器的額定值可以承受一定的電流或電壓，並在一定程度上承受突波。若超出這些限制，可能會發生熔毀，導致系統元件受損和訊號遺失。

因為連接器的故障方式有很多種，在複雜的系統中使用連接器就要瞭解其特定應用和工作條件。

特殊應用的客製化強固型連接器

有時，一套豐富的連接器就可當作客製化的起點。

ITT Cannon 的三個客製化解決方案範例，就可說明 APD 連接器適應多種特定使用案例的適應能力。

舉例而言，有家引擎製造公司要針對船隻和火車用的大型柴油引擎提供客製化解決方案。在此類設備中，連接器可確保有效的電力傳輸和各種系統 (如變速箱和推進器) 的整合。此解決方案必須考量的主要條件包括暴露在引擎機油中、強烈振動和引擎室內空間受限。要因應這些挑戰，就要從 APD 系列七路連接器開始。最終的解決方案含有一個額外的 O 形環，以確保密封的緊密性，並提高抗振性和耐壓性。不鏽鋼彈簧夾有助於連接器固定到位。為了有效利用有限空間，客製化解決方案的佔地面積是標準解決方案的一半。

在另一個實例中，有家農業和建築設備製造商要針對曳引機傳動系統的雙離合器變速箱提供客製化連接器解決方案。這種變速箱可在換檔時輕鬆平穩地切換，這個特性對於高速賽車和曳引機來說特別有利。這個連接器系統要克服的特殊挑戰之一就是變速箱的獨特形狀，因此必須對連接器的形狀和形式重新配置。齒輪油的極端暴露也是問題之一，還有高阻力也是。最終的解決方案需要 6 種不同的連接：2 個以 APD 19 路介面為基礎的較大型 6 路電源連接器 (圖 3)，以及 4 個 APD 4 路架構的較小型連接器，用於訊號傳輸。兩個客製化的 O 形環可符合抗振性要求。

圖 3：ITT Cannon 的 APD 19 路介面可當作曳引機傳動系統雙離合器變速箱的解決方案基礎。(圖片來源：ITT Cannon)

最後，商用汽車車廠面臨的主要難題之一還有選擇性催化還原 (SCR) 泵中的環保尿素暴露問題。連接器需要承受腐蝕性環境並在狹小空間內運作。此解決方案對 APD 37 路進行了大量的外形尺寸修改，這也是客製化連接器的起點。不鏽鋼支架會將連接器組件固定到位，以確保不會因為振動而破壞密封性。

結論

惡劣條件的差異相當大且涵蓋範圍很廣，從機油的暴露、極端溫度到突然的衝擊和振動。綜合這些因素考量，許多使用案例都需要客製化的連接器解決方案。APD 連接器系列就是許多應用的良好起點。有眾多的品項可良好配合多種最終用途，但若需要特定的修改，也很容易客製化。無論是在軍事行動、航空、卡車運輸還是農業領域，APD 連接器系列都能承受惡劣的工作條件，且無損訊號、資料和連接完整性。