电连接器用于在两个电气部件之间传递功率和电流,并广泛用于各种电子系统,例如风力发电机、路由器、大容量存储设备和飞机。对于大电流的功率连接器,提升载流量引起的温升问题是影响连接器性能和可靠性的重要因素。如何在大电流功率连接器设计中满足低接触电阻、符合温升约束是需要通过理论和实验研究的一个重要问题。本文选取某种型号的额定电流为16A的功率连接器作为研究对象,其内部可装24芯六开槽式插针插孔配合接触对。首先以设计指标中系统回路的最高温升和许用接触电阻为约束条件,结合电接触理论中的接触电阻与接触力、界面温升的理论关系和有限元仿真,设计插针插孔配合时插孔预变形的最大最小变形量,对插针插孔结构尺寸进行设计和优化,并进行实验验证。然后对连接器接触芯数对温升的影响进行了仿真估算,提出了合理的连接器电流降额使用方法。最后探讨由于使用造成连接器接触电阻退化、环境温度不同、及连接器外壳绝缘材料对连接器最高温升的影响,提高连接器使用可靠性。在连接器插针插孔配合时插孔簧片预变形设计中,首先通过有限元热仿真确定连接器符合温升限制的插针插孔配合的最大接触电阻,根据电接触理论中的接触电阻和接触力的关系进行理论估算,确定对应的接触对最小接触力。然后以插孔簧片材料的最大许用应力确定接触对配合的最大接触力。再根据材料力学中的弹性元件变形理论确定针孔配合状态下的插孔簧片最大最小预变形量,并通过有限元插孔插针配合结构仿真,验证了理论设计的插孔预变形量上下限的合理性,实现了接触电阻和温升约束的设计条件。之后还利用参数化建模的方式分析了结构参数(开槽深度和开槽宽度)对接触力的影响。对连接器多芯使用情况,利用ANSYS热电耦合模块对功率连接器进行建模仿真,得出连接器使用5对、12对、18对、24对接触对时的连接器载流量降额值分别为OA,5A,7A,8.5A。在对连接器使用中的可靠性研究中,采用有限元热仿真分析连接器温度场,表明随着接触电阻由1mΩ退化到4mΩ,电连接器的内部温升增加10℃,基本呈线性关系;随着环境温度由30℃提高到90℃,电连接器的内部最高温度增加了 57℃;随着连接器外壳绝缘材料导热由0.24增加到3,连接器内部的最高温度降低了50℃。