(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110654064.3 (22)申请日 2021.06.11 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113408196 A (43)申请公布日 2021.09.17 (73)专利权人 中车株洲电力机车有限公司 地址 412001 湖南省株洲市石峰区田心高 科园 (72)发明人 杨颖　蒋忠城　张俊　陈晶晶　 廖家鹏　张波　刘国云　舒瑶　 周礼　段华东　万平　吴昊　 金淼鑫　朱颖谋　施柱　周鹏　 (74)专利代理 机构 长沙正奇专利事务所有限责 任公司 431 13 专利代理师 胡凌云 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06N 3/00(2006.01)C22C 9/04(2006.01) C23C 8/10(2006.01) G06F 119/04(2020.01) (56)对比文件 WO 2006114315 A2,2006.11.02 CN 112924071 A,2021.0 6.08 US 20171 16367 A1,2017.04.27 GB 20190 6024 D0,2019.0 6.12 CN 103617307 A,2014.0 3.05 US 20161785 59 A1,2016.0 6.23 CN 101506812 A,20 09.08.12 梁志伟等.变流器常用电连接 器接触性能及 可靠性分析. 《机车电传动》 .2018,(第01期), 孙远航等.航天用导电滑 环失效建模与工艺 优化研究. 《机 械工程学报》 .2020,(第16期), 陈文华等.基于定时测试的综合应力加速寿 命试验方案优化设计. 《仪 器仪表学报》 .20 09, (第12期), 审查员 张盈盈 (54)发明名称 一种电接 触接头的设计方法 (57)摘要 本发明涉及一种电接触接头的设计方法， 建 立典型服役环境与特征参数集合之间的对应关 系数据库； 设计N类材质各不相同的电接触接头； 制备L种具有不同初始表面粗糙度的电接触接 头， 获得N*L种电接触接头； 针对所述电接触接头 中的每一种， 制备至少M个电接触接头； 根据所述 对应关系数据库， 在所述M个电接触接头的表面 分别制备具有相应特征参数集合的氧化层， 获得 至少N*L*M个电接触接头； 分别进行电接触摩擦 试验， 并记录接触电阻超 过预设失效值时的摩擦 次数； 检查、 筛选， 获得满足服役寿命要求的电接 触接头。 本发 明可有效帮助设计者筛选出满足要 求的电接触接头材质和表面粗糙度工艺设计参 数， 有助于获得更多且更优的电接触接头设计方案。 权利要求书2页 说明书7页 附图2页 CN 113408196 B 2022.05.13 CN 113408196 B 1.一种电接触接 头的设计方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1、 将标准电接触接头置于 典型服役环境H1下服役时间T0后， 检测并获取该标准电接触 接头表面的氧化层的特 征参数集 合A1； 将标准电接触接头置于典型服役环境H2下服役时间T0后， 检测该标准电接触接头表面 的氧化层的特 征参数集 合A2； …… 将标准电接触接头置于典型服役环境HM下服役时间T0后， 检测该标准电接触接头表面 的氧化层的特 征参数集 合AM； 其中， 所述特征参数集合的元素包括氧化层厚度、 氧化层成分组成和氧化层表面粗糙 度中的几种； 所述标准电接触接头是在典型服役环境下的服役寿命不短于服役时间T0的电 接触接头； M为≥2的正整数； S2、 根据S1 获得的数据， 建立典型服役环境与特 征参数集 合之间的对应关系数据库； S3、 设计N类电接触接 头， 所述N类电接触接 头的材质各不相同； 其中， N为≥3的正整数； S4、 针对所述N类电接触接头中的每一类， 制备L种具有不同初始表面粗糙度的电接触 接头， 获得N*L种电接触接 头； 其中， L为≥3的正整数； S5、 针对所述 N*L种电接触接 头中的每一种， 制备至少M个电接触接 头； 根据所述典型服役环境与特征参数集合之间的对应关系数据库， 在所述M个电接触接 头的表面分别制备具有相应典型服役环境下的特征参数集合的氧化层， 获得至少N*L*M个 电接触接 头； S6、 对所述至少N*L*M个电接触接头分别 进行电接触摩擦试验， 并记录接触电阻超过预 设失效值时的摩擦次数； S7、 根据S6的试验结果， 检查是否有满足目标典型服役环境下服役寿命要求的电接触 接头种类， 若有1种以上， 则使用粒子群优化算法选择成本和服役寿命全局 最优的种类； 若 没有， 则重复S2 ‑S6， 直至设计出满足目标典型服役环境下服役寿命要求的电接触接 头。 2.根据权利要求1所述的设计方法， 其特征在于， S1中， 所述典型服役环境的参数指标 包括温度、 湿度、 空气质量 参数、 年降雨 量中的几种。 3.根据权利要求2所述的设计方法， 其特征在于， 所述温度为年平均温度， 所述空气质 量参数为PM2.5含量， 所述湿度为 年平均相对湿度。 4.根据权利要求1所述的设计方法， 其特征在于， S1中， 所述标准电接触接头由铜合金 制成。 5.根据权利要求1所述的设计方法， 其特征在于， S3中， 所述N类电接触接头的材质为铜 合金。 6.根据权利要求5所述的设计方法， 其特征在于， 采用超拉丁矩阵， 获得共计N类不同配 方的铜合金。 7.根据权利要求1所述的设计方法， 其特征在于， S3中， 所述N类电接触接头为经过筛选 后满足结构强度设计要求、 可加工性要求和导电性要求的电接触接 头。 8.根据权利要求1所述的设计方法， 其特征在于， S4中， 采用砂纸对电接触接头进行打权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113408196 B 2磨， 获得具有目标初始 表面粗糙度的电接触接 头。 9.根据权利 要求1所述的设计方法， 其特征在于， S5中， 针对所述N*L种电接触接头中的 每一种， 制备n* M个电接触接 头； 所述n为不小于1的自然数。 10.根据权利要求1所述的设计方法， 其特征在于， S5 中， 制备具有相应典型服役环境下 的特征参数集合的氧化层的方法如下： 对电接触接头的表面进行氧化处理， 通过控制氧化 处理的温度和时间， 控制氧化层的厚度； 通过对氧化气氛的调控， 控制氧化层的成分组成； 氧化处理后， 对氧化层进行打磨， 控制氧化层的表面 粗糙度。 11.根据权利要求1所述的设计方法， 其特征在于， S6 中， 通过电接触微动摩擦试验机进 行电接触摩擦试验， 并记录 接触电阻超过 预设失效值时的摩擦次数。 12.根据权利要求1所述的设计方法， 其特征在于， S7中， 若没有满足 目标典型服役环境 下服役寿命要求的电接触接头种类， 则重新设计电接触接头的材质或降低服役寿命预期， 重复S2‑S6， 直至设计出满足目标典型服役环境下服役寿命要求的电接触接 头。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113408196 B 3