由于油價(jià)下跌，最近三年以來石油勘探活動(dòng)相對(duì)較少，但最近人們對(duì)此再次對(duì)產(chǎn)生了興趣，全球各地都在進(jìn)行著大量的鉆探作業(yè)。因此，該行業(yè)的一些重要供應(yīng)商現(xiàn)在開始進(jìn)行重大投資。在越來越難以到達(dá)的地方尋找新的油田是一個(gè)非常巨大的挑戰(zhàn)，因此，當(dāng)涉及到這些任務(wù)中使用的設(shè)備時(shí)，將驅(qū)動(dòng)一些具有創(chuàng)新性的設(shè)備開發(fā)。
Watt & Well總部位于巴黎郊區(qū)，十多年來一直服務(wù)于全球石油和天然氣行業(yè)，以及眾多的汽車和航天客戶，并在此期間建立了良好的聲譽(yù)。Watt & Well開發(fā)了創(chuàng)新的電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并專門針對(duì)惡劣的運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行了優(yōu)化。該公司的一個(gè)重要市場(chǎng)是為石油鉆井設(shè)備生產(chǎn)高密度電機(jī)控制模塊，用于驅(qū)動(dòng)鉆具中的旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)，從而能夠使鉆頭能夠確定方向，這樣就可以找到準(zhǔn)確位置，并進(jìn)行油井鉆探。它們也是石油工業(yè)運(yùn)輸設(shè)備的關(guān)鍵部件，可為傳感器設(shè)備提供動(dòng)力。
在鉆探過程中使用的金剛石鉆頭會(huì)不斷地處于極端應(yīng)力之下，由于相應(yīng)的電機(jī)控制模塊必須靠近鉆頭本身，因此這些模塊也經(jīng)常受到這種極端應(yīng)力影響，所經(jīng)歷的溫度通常可以達(dá)到170℃以上，同樣，需要準(zhǔn)備耐受高達(dá)500g的反復(fù)沖擊和高達(dá)500Hz的振動(dòng)。由于鉆孔直徑只有70mm，井下鉆探也明顯是一個(gè)空間非常有限的環(huán)境。模塊實(shí)際所在的工具區(qū)域直徑僅為51mm，因此所有組成的電子元件必須能夠節(jié)省空間，盡量占用最少的PCB空間。
處在Watt & Well生產(chǎn)/測(cè)試設(shè)施（靠近馬賽）的設(shè)計(jì)工程團(tuán)隊(duì)最近接到一個(gè)項(xiàng)目，在開始實(shí)施時(shí)就必須充分考慮所有這些標(biāo)準(zhǔn)要求。他們負(fù)責(zé)開發(fā)一種新的高功率密度電機(jī)控制模塊，設(shè)計(jì)中使用的所有指定組件都需要具有卓越的牢固性。由于給定的設(shè)計(jì)期限很緊，加上模塊必須以具有吸引力的價(jià)格提供給市場(chǎng)，這意味著他們不可能指望定制的解決方案。相反，他們需要采用現(xiàn)成的通用產(chǎn)品，既能夠提供所有必要的特性，又可以快速、直接地進(jìn)行采購。
新模塊具有177mm x 38mm x 7.6 mm的外形，并采用最新的寬帶隙半導(dǎo)體技術(shù)，需要能夠提供100W的總輸出功率，而不能存在任何中斷風(fēng)險(xiǎn)。因此，其中采用的連接器完整性至關(guān)重要。Watt&Well團(tuán)隊(duì)于2017年春末開始實(shí)施該項(xiàng)目，不久之后，在6月初，Harwin開始參與其中。
正如Watt&Well的首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Benoit Schmitt所言：“這些模塊在使用過程中出現(xiàn)的任何故障都將付出極其昂貴的代價(jià)。因此，必須采取一切預(yù)防措施，確保每個(gè)部件具有盡可能高的可靠性，并進(jìn)而不會(huì)有損失寶貴鉆井時(shí)間的風(fēng)險(xiǎn)。我們的客戶在鉆井過程中必須承擔(dān)每天幾十萬美元的運(yùn)營費(fèi)用，在某些情況下甚至可能超過一百萬美元。如果出現(xiàn)故障，可能需要兩天時(shí)間來解決問題，之后才能重新開始鉆井作業(yè)。這不僅會(huì)產(chǎn)生巨大的財(cái)務(wù)影響，而且還會(huì)損害客戶的品牌形象。鑒于這些原因，我們電源模塊中使用的每一個(gè)部件都需要經(jīng)過數(shù)千小時(shí)的嚴(yán)格測(cè)試和驗(yàn)證。”
Watt&Well研究了多家連接器制造商，但工程團(tuán)隊(duì)很快就發(fā)現(xiàn)，要滿足所有上述要求非常困難。他們最終得出結(jié)論，認(rèn)為Harwin連接器能夠提供最好的價(jià)值。Watt&Well工程團(tuán)隊(duì)評(píng)估了Harwin的DataMate、Gecko和M300等產(chǎn)品組合，以及其他供應(yīng)商的解決方案，在對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行認(rèn)真分析后，認(rèn)定M300最為合適。
圖1：Watt&Well最新的電機(jī)控制模塊，其中顯示有Harwin的M300連接器。
Harwin公司非常受市場(chǎng)歡迎的M300 高可靠性連接器系列專門設(shè)計(jì)用于最惡劣的環(huán)境條件，能夠提供高度的緊湊性和高功率。該系列產(chǎn)品具有單列3觸點(diǎn)，以及雙列6觸點(diǎn)和10觸點(diǎn)選項(xiàng)，并具有擴(kuò)展的工作溫度范圍，每個(gè)觸點(diǎn)可以傳輸10A的電流。創(chuàng)新的4指鈹銅觸點(diǎn)架構(gòu)意味著即使遭受較大的振動(dòng)或沖擊，都能保持不受影響的電氣連接。
圖2：Harwin公司的M300連接器系列。
Watt & Well公司馬賽工廠的團(tuán)隊(duì)在數(shù)周內(nèi)對(duì)M300樣品進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試。這些3mm間距連接器在測(cè)試期間性能表現(xiàn)超過其他組件，因而獲得采納肯定。測(cè)試團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，M300連接器實(shí)際上超過了數(shù)據(jù)手冊(cè)中給出的指標(biāo)，顯示出最大程度的牢固性，并受益于更厚的絕緣。此外，這些組件還具有足夠?qū)挼拈g距，以實(shí)現(xiàn)持續(xù)的連接完整性，同時(shí)卻不會(huì)占用太多的電路板空間。
Schmitt表示：“M300解決方案具有較小的外形尺寸和更高的牢固性，加上Harwin是一家受人尊敬的供應(yīng)商，這些幫助我們做出了這個(gè)決定。”所實(shí)施的設(shè)計(jì)總共包括四個(gè)M300連接器，每個(gè)連接器都裝有彈簧鎖定（spring-loaded）觸點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)螺栓焊接將它們牢固地連接到印刷電路板上，兩個(gè)相對(duì)的印刷電路板有效地將模塊夾在一起，這就不再需要螺旋鎖定機(jī)構(gòu)（在其他情況下建議這樣）。
Harwin公司法國區(qū)銷售經(jīng)理Jean-Marie Falguerre介紹說：“我們的員工在廣泛的評(píng)估階段提供了所需的技術(shù)支持和指導(dǎo)，然后將服務(wù)和支持轉(zhuǎn)換到設(shè)計(jì)階段，最后變成批量生產(chǎn)。”模塊的生產(chǎn)始于2018年初，迄今為止，已出貨約8,000個(gè)模塊（相當(dāng)于采用了總計(jì)32,000個(gè)M300連接器）。該項(xiàng)目的成功意味著Harwin連接器現(xiàn)在已經(jīng)被設(shè)計(jì)集成到Watt & Well設(shè)備。