BR102017006259A2

BR102017006259A2 - Electrical connector assembly

Info

Publication number: BR102017006259A2
Application number: BR102017006259-7A
Authority: BR
Inventors: Roan Thomas; N. Singh Brij; D. Wieland Andrew
Original assignee: Deere & Company
Priority date: 2016-04-29
Filing date: 2017-03-27
Publication date: 2017-11-07
Also published as: EP3240120A3; BR102017006259B1; EP3240120A2; CN107342510B; EP3240120B1; US10165670B2; CN107342510A; US20170318660A1

Abstract

conjunto de conectores elétricos. um conjunto de conectores elétricos inclui um primeiro membro de contato eletricamente condutivo e um segundo membro de contato eletricamente condutivo. ambos os membros de contato têm superfícies de interface não planares. a segunda superfície de interface é complementar à primeira superfície de interface. concentradores de campos magnéticos são espaçados um do ouro para concentrar um campo magnético em uma zona. o campo magnético é associado à corrente elétrica portada pelo conjunto de conectores elétricos. um portador de circuito flexível tem aberturas para receber os concentradores de campos magnéticos. o portador de circuito flexível compreende uma camada dielétrica flexível e traços condutivos. um sensor de campo magnético é montado sobre o portador de circuito flexível na zona.

Description

“CONJUNTO DE CONECTORES ELÉTRICOS” PEDIDOS CORRELATOS

[001] Este pedido de patente é uma parte em continuação do pedido de patente 15/142.433, depositado em 29 de abril de 2016, que é aqui incorporado pela referência a este documento.

CAMPO DA INVENÇÃO

[002] A presente descrição refere-se a um conjunto de conexões elétricas para condutores elétricos.

FUNDAMENTOS DA DESCRIÇÃO

[003] Módulos eletrônicos de potência ou inversores de potência podem ser projetados para condições de carga normais ou condições de sobrecarga em veículos. Em condições de carga máxima, o gerenciamento termal apropriado é crítico. Por exemplo, quando inversores lidam com corrente de carga máxima, a interface entre dois condutores ou contatos se toma mais crítica devido a esta interface poder ser um gargalo para fluxo de corrente elétrica e de aquecimento termal. Há uma resistência inerente na interface que gera calor. Isto prejudica o fluxo termal usado para resfriamento, o que toma difícil o gerenciamento. Para reduzir resistência elétrica na interface de contatos, o tamanho do envelope externo dos contatos pode ser aumentado. Entretanto, isto resulta em um uso ineficiente de espaço dentro do inversor. É desejado que que se reduza a resistência elétrica na interface de contatos sem aumentar o tamanho de envelope externo dos contatos.

SUMÁRIO

[004] Em uma modalidade, um conjunto de conectores elétricos inclui um primeiro membro de contato eletricamente condutivo tendo uma primeira superfície de interface não plana, e um segundo membro de contato eletricamente condutivo tendo uma superfície de interface não plana. O segundo membro de contato tem uma segunda superfície de interface não plana que é complementar a uma primeira superfície de interface do primeiro membro de contato. Concentradores de campos magnéticos são espaçados um do outro para concentrar um campo magnético em uma zona. O campo magnético é associado à corrente elétrica portada pelo conjunto de conectores elétricos. Um portador de circuito flexível tem aberturas para receber os concentradores de campos magnéticos. Um portador de corrente flexível compreende uma camada dielétrica flexível e traços condutivos. Um sensor de campo magnético é montado sobre o portador de corrente flexível na zona para detectar o campo magnético; desse modo, é medida a corrente portada pelo conjunto de conectores elétricos.

BREVE DESCRIÇÃO DE DESENHOS

[005] A figura 1 é uma vista em perspectiva explodida de um conjunto de conectores elétricos de acordo a descrição.

[006] A figura 2 é uma vista em perspectiva de um dos elementos de contato da figura 1;

[007] A figura 3 é uma vista tomada ao longo das linhas 3-3 da figura 1 com os elementos de contato ligados um ao outro;

[008] A figura 4 é vista de seção em perspectiva explodida tomada ao longo das linhas 3-3 da figura 1, mas com o elemento de contato separado; e [009] A figura 5 é uma vista de seção em perspectiva explodida similar à figura 4, mas de uma modalidade alternativa.

[0010] A figura 6 é uma vista em perspectiva explodida de uma modalidade alternativa de um conjunto de conectores elétricos de acordo a descrição.

[0011] A figura 7 é uma vista em perspectiva e uma modalidade de um conjunto de conectores elétricos com uma configuração de um sensor de corrente.

[0012] A figura 8 é uma vista em perspectiva de uma modalidade de um conjunto de conectores elétricos com outra configuração de um sensor de corrente.

[0013] A figura 9 é uma vista em perspectiva de uma modalidade de uma pluralidade de conjuntos de conectores elétricos com respectivos sensores de corrente.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[0014] Nas figuras 1 e 2, um conjunto de conectores elétricos 100 inclui um primeiro contato eletricamente condutivo 12 e um segundo contato eletricamente condutivo 14. O primeiro contato 12 inclui uma porção externa 11 e uma porção interna 13 que é deslocada em relação à porção externa 11.

[0015] A porção interna 13 do primeiro contato 12 termina em um soquete 316, que compreende uma extremidade de terminação opcional 47, que pode se estender em uma direção geralmente perpendicular em relação à porção interna 1. Em uma modalidade, o soquete 316 é um membro geralmente oco para receber condutor 16. Por exemplo, o soquete 316 tem uma reentrância interna, como uma reentrância substancialmente cilíndrica, para receber um condutor 16 (com isolamento dielétrico raspado) que é estanhado, soldado (por exemplo, soldado sonicamente), brasado, colado, pregueado ou conectado de outro modo. O condutor 16 pode compreender um cabo, um fio, um fio ou cabo torcido, um fio duro ou outro condutor adequado para transmitir energia elétrica.

[0016] Em uma moldagem alternativa, a extremidade de terminação opcional 47 pode ser removida ou broqueada do soquete 316, de modo que o condutor 16 possa se estender através do soquete 316 para se soldado, soldado com solda forte ou conectado de outro modo mecânica e eletricamente à superfície (superior) ou porção interna 13 do primeiro contato. Adicionalmente, a porção externa 11 pode ser maior, como mais longa e mais larga, para acomodar a dissipação termal.

[0017] Conforme ilustrado, a porção externa 11 do primeiro contato 12 tem uma forma geralmente triangular, uma forma de gota de lágrima, ou forma de ponta de seta com uma extremidade ou ponta arredondada, embora outras modalidades possam ter formas diferentes. A porção interna 13 é conectada à porção externa 11 por uma porção de degrau ou transição 15. Por exemplo, a porção de transição 15 provê uma área superficial maior para dissipar calor de um ou mais componentes geradores de calor de uma placa de circuito de uma placa ou substrato de circuito, onde a porção interna 13 e a porção externa 11 são desviadas em planos geralmente paralelos uma em relação à outra.

[0018] O primeiro contato 12 pode ser afixado a uma extremidade de um condutor elétrico 16, enquanto o segundo contato 14 pode ser conectado ou acoplado a um ou mais componentes geradores de calor de um inversor de potência (não mostrado) ou módulo eletrônico de potência. O condutor 16 pode ser estanhado, soldado, brasado, pregueado ou conectado de outro modo ao primeiro contato 12 (por exemplo, no soquete 316). Em uma modalidade, o primeiro contato 12 pode ter um soquete 316 com uma superfície substancialmente cilíndrica, furada. Adicionalmente, um exterior da soquete 316 pode ser engata ou casar com um colar ou luva 21 para receber ou prender o condutor 16 e facilitar a conexão elétrica e mecânica entre o fio e o primeiro contato 12.

[0019] Em uma modalidade, o segundo contato 14 pode ser montado a um substrato eletricamente isolante 18, como uma placa de circuito. O primeiro contato 12 tem uma primeira superfície de contato 20, e o segundo contato 14 tem uma segunda superfície de contato 22. Em uma modalidade, a primeira superfície de contato 20 casa com uma segunda superfície de contato 22 direta ou indiretamente por meio de uma camada interveniente de solda forte, brasagem, fluido eletricamente condutivo (por exemplo, graxa eletricamente condutiva) ou adesivo eletricamente condutivo (por exemplo, matriz de polímero ou plástico com carregador metálico).

[0020] Em determinadas modalidades, materiais usados para a fabricação poderíam ser metais básicos, uma liga ou metais, e/ou compósito de metais. Entretanto, é necessário ser assegurado que processos de fabricação e escolha de materiais usados na fabricação sejam bastante precisos para se obter um engatamento intertravado entre a primeira superfície de contato 20 e a segunda superfície de contato 22, exceto onde superfícies enrugadas são adotadas para algumas modalidades alternativas. Em uma modalidade, o primeiro e segundo contato, 12 el4, são, de preferência, formados de cobre, um metal, uma liga, ou uma liga eletricamente graduada. Por exemplo, o primeiro contato 12 e o segundo contato 14 podem ser recobertos com um revestimento como zinco, níquel, uma liga de zinco, uma liga de níquel, estanho sobre níquel ou outros possíveis revestimentos ou camadas conhecidos. O primeiro e o segundo contatos 12 e 14 podem ser usinados ou fundidos, à medida que a fundição seja suficientemente precisa para se obter um engate intertravado à primeira superfície de contato 20 e à segunda superfície de contato 22. Em uma modalidade, o primeiro e segundo contato 12 e 14, ou suas superfícies de encaixe não planares, podem ser fabricados com uso de processos de fabricação aditivos ou subtrativos, como impressão tridimensional. Por exemplo, padrões na primeira superfície de contato 20 e segunda superfície de contato 22 poderíam ser criados por fabricação aditiva ou subtrativa, ou deposição de vapor de metal com uso de matérias primas como metais e ligas, ou compósitos de plástico e polímero com carregador de metal, ou partículas metálicas, inserido nos mesmos para condutividade elétrica adequada. Em uma modalidade, o processo de impressão tridimensional podería usar polímeros ou plásticos com metais ou materiais condutivos inseridos nos mesmos. Em outras modalidades, o processo de impressão tridimensional podería usar camadas de grafeno condutivas que são flexíveis e capazes de conexão elétrica por um adesivo condutivo. Impressão tridimensional permite criação de objetos metálicos e isolantes usando métodos de fabricação de uma passagem apenas, resultando em redução de custos de fabricação.

[0021] O conjunto de conectores 10 pode transmitir energia elétrica de alta tensão entre um condutor 16 (por exemplo, tamanho de seção transversal de condutor de dimensão ou dimensões adequadas) e um traço condutivo (por exemplo, 115) ou condutor (por exemplo, rira, bloco ou de outro modo) de uma placa de circuito 18 ou componente gerador de calor (por exemplo, comutador semicondutor) em um inversor de potência ou outros eletrônicos de potência. O conjunto de conectores elétricos 10 pode usar um ou mais dos seguintes recursos: (1) formas não tradicionais de cada condutor ou membro de contato (12, 14) na transição de placa de circuito, ou onde o segundo membro de contato 14 é montado, ou (2) área superficial de transição aumentada através de contornos de interface não planares, com cristas, vales, sulcos ou ondas nas superfícies casadas dos membros de contato (12, 14). A redução de resistências elétricas e termais nas superfícies casadas reduz a geração de calor e aumenta a eficácia de métodos de resfriamento.

[0022] Em uma modalidade, a placa de circuito 18 compreende uma camada dielétrica 17 com um ou mais traços eletricamente condutivos, como traço metálico 115 (na figura 1) que é sobreposto à camada dielétrica 17. A camada dielétrica, 17 pode ser composta de um polímero, um plástico, um compósito de polímero, um compósito de plástico ou um material cerâmico. Os traços condutivos podem ser localizados sobre uma ou ambas as faces da placa de circuito 18 juntamente com um ou mais elementos geradores de calor, como comutadores semicondutores de potência. Por exemplo, um traço metálico 115 pode ser acoplado a um terminal emissor ou um coletor de um transistor (por exemplo, transistor de junção isolada de porta bipolar) de um módulo eletrônico de potência (por exemplo, um inversor) ou um terminal de fonte ou terminal de dreno de um transistor de efeito de campo de um módulo eletrônico de potência. O traço metálico 115 pode portar um sinal de corrente alternada de uma fase de um inversor ou um sinal modulado em largura de pulso, por exemplo.

[0023] Como melhor visualizado na figura 3 e figura 4, um furo 24 se estende através de uma camada dielétrica 17 da placa de circuito 18, e o segundo contato 14 compreende um bloco anular 26 com furo opcional 28. O furo opcional 28 é alinhado coaxialmente com o furo 24. Em uma modalidade, o bloco anular 26 compreende um cepo condutivo ou furo transpassante metalicamente revestido. Conforme ilustrado, o furo opcional 28 ou furo transpassante galvanizado pode suportar uma conexão elétrica a um ou mais traços no lado de fundo da placa de circuito 18.

[0024] Em uma moldagem alternativa, o furo opcional 26 permite que solda dura em excesso ou adesivo condutivo em excesso seja solta ou eliminada durante a soldagem com solda dura ou conexão da primeira superfície de contato 20 ou em direção à segunda superfície de contato 22.

[0025] No lugar de processo de soldagem dura, processos avançados de fabricação, incluindo deposição de fase vapor de materiais condutivos, poderíam ser usados para formar a primeira e segunda superfícies condutivas (20, 22). Com o uso de deposição de fase vapor, defeitos de fabricação, como volumes vazios em ligações metálicas entre superfícies casadas, podem ser eliminados. Por exemplo, vazios ou defeitos similares na primeira superfície de contato 20 e na segunda superfície de contato 22 podem ser eliminados, particularmente no caso em que o primeiro membro de contato 12 e o segundo membro de contato 14 serem ligados elétrica ou mecanicamente com um prendedor (por exemplo, 601) e/ou retentor (por exemplo, 603) em uma moldagem alternativa (por exemplo, como a ilustrada na figura 6).

[0026] Nas figuras 3 e 4, ambas a primeira superfície de contato 20 e a segunda superfície de contato 22 são superfícies não planares ou superfície de conjugação não planar. Não planar significa que cristas 30, vales 32, sulcos, elevações, depressões ou ondulados estão persentes na primeira superfície de contato 20 ou na segunda superfície de contato 22. Superfícies casadas se referem à primeira superfície de contato 20 e à segunda superfície de contato 22, coletivamente. As superfícies casadas têm tamanho, forma e correspondência adequados para engate íntertravado das superfícies casadas, com ou sem uma camada interveniente de solda dura, camada de brasagem, camada de adesivo condutora, ou camada e graxa termal. Em uma modalidade, como lustrada nas figuras 3 e 4, a seção transversal da primeira superfície de contato 20 compreende uma seção transversal substancialmente triangular ou uma seção transversal serrilhada. Similarmente, a segunda superfície de contato 22 compreende uma seção transversal substancialmente triangular ou seção transversal serrilhada.

[0027] Conforme mostrado nas figuras 1 a 4, inclusive, as cristas (30, 4) compreendem elevações substancialmente lineares com lados inclinados, enquanto vales (32, 36) entre cada par de crista (30, 34) compreendem depressões substancialmente linear e com lados inclinados. Em uma configuração, uma altura de pico é medida de um topo de cada crista (30, 34) até o fundo de um vale correspondente (32, 36). A primeira superfície de contato 20 inclui uma pluralidade de primeiras cristas alongadas 30 e primeiros vales 32, onde um primeiro vale 32 é posicionado entre cada par adjacente de primeiras cristas 30. Similarmente, a segunda superfície de contato 22 inclui uma pluralidade de segundas cristas 34 e segundos vales 36 alongados, onde um segundo vale 36 é posicionado entre cada par adjacente de segundas cristas 34. Como melhor visualizado na figura 3, a primeira e segunda superfícies20, 22 são ligadas, conectadas ou soldadas uma à outra, diretamente, em uma posição de encaixe ou, indiretamente, por uma camada intermediária 40 de soldas, soldas duras, adesivo condutivo, graxa termal, ou de outro odo. Desse modo, as primeiras cristas 30 da primeira superfície de contato 20 são recebidas pelos segundos vales 36 da segunda superfície de contato 22, e as segundas cristas 34 da segunda superfície de contato 22 são recebidas pelos primeiros vales 32 da primeira superfície de contato 20.

[0028] A figura 5 ilustra uma moldagem alternativa de um conjunto de conectores. Na figura 5, o primeiro contato 12a tem uma primeira superfície de contato não plana 20a e o segundo contato 14a tem uma segunda superfície de contato não plana 22a. A primeira superfície de contato 20a inclui uma pluralidade de cristas arredondadas 30a alongadas e depressões arredondadas 32a alongadas, onde uma depressão 32a é posicionada entre cada par adjacente de cristas 30a. Similarmente, a segunda superfície de contato 22a inclui uma pluralidade de cristas arredondadas 34a e depressões arredondadas 36a alongadas, onde uma depressão 36a é posicionada entre cada par adjacente de cristas 34a. A primeira e a segunda superfície 20a e 22a podem ser soldadas ou conectadas juntas em uma posição de encaixe por uma camada de solda dura, brasagem, adesivo condutivo, graxa termal ou de outro modo. D, as cristas 30a da primeira superfície de contato 20a são recebidas pelas depressões 36a da segunda superfície de contato 22a, e as cristas 34a da segunda superfície de contato 22asão recebidas pelas depressões 32a da primeira superfície de contato 20a.

[0029] Com referência novamente à figura 1, o primeiro contato 12 tem uma forma substancialmente triangular (por exemplo, ou uma forma em gota de lágrima) com cantos arredondados e o segundo contato 14 tem uma área superficial substancialmente circular, substancialmente elíptica ou arredondada para transferência termal de energia termal de um dispositivo gerador de calor (por exemplo, um comutador semicondutor) montado sobre a placa de circuito 18 a um ou mais de: (1) condutor 16, (2) porção interna 13 ou porção de degrau 15, e (3) ar ambiente ao redor do condutor 16, a porção interna 13, ou porção de degrau 15 (por exemplo, porção de elevação). Em modos de realização alternativos, a forma dos contatos (123, 14) pode variar das ilustradas nas figuras 1 a 6, inclusive. Os contatos podem ter forma afunilada ou circular para prover uma transição suave. Os contatos poderíam também ter forma de losango ou oval. As superfícies de interface 20 e 22 podem ser uma variedade de superfícies tridimensionais (3D) ou não planares enquanto elas aumentam a área superficial da interface, como em forma de V, de losango, folheada, ondulada, denteada ou tetraédrica. Para uma superfície serrilhada (não mostrada), alinhamento pode não ser importante como acontece com as cristas.

[0030] Os contatos podem ser ligados um ao outro por uma variedade de meios, como solda dura, brasagem, adesivo condutivo, prensagem a frio e aparafusamento (por exemplo, com graxa condutiva). Essas interfaces poderíam ser aplicadas a uma conexão do tipo placa de circuito (como ilustrado na figura 1) ou a uma conexão de barramento (por exemplo, com um barramento de metal ou liga com uma seção transversal substancialmente retangular ou seção transversal substancialmente poliédrica).

[0031] Desse modo, este conjunto de conectores 10 transfere calor para fora dos componentes elétricos ou eletrônicos geradores de calor sobre a placa de circuito ou substrato 18. Um caminho de fluxo termal é suportado do componente gerador de calor sobre a placa de circuito 18 via um ou mais traços condutivos 115 para o segundo contato 14 sobre a placa de circuito 18 e, então, para o primeiro contato 12 que é conectado ao condutor 16. As superfícies de interface (20 e 22 ou 20a e 22a) facilitam transferência termal eficaz do segundo contato (14 ou 14a) para o primeiro contato (12 ou 12a) e para o cabo ou condutor 16 conectado ao mesmo, que pode dissipar o calor para o ar ambiente. O degrau 15 no primeiro contato 12 ajuda a direcionar o calor para fora da placa de circuito 18 ou substrato. Devido à forma geral curvada ou triangular arredondada de gota de lágrima dos membros de contato 12 e 14, o calor tende a ser direcionado/canalizado em direção ao primeiro membro de contato 12 que é afixado ao condutor 16.

[0032] A figura 6 é uma vista em perspectiva explodida de uma moldagem alternativa de um conjunto de conectores elétricos 110 de acordo a descrição. O conjunto de conectores elétricos 110 da figura 6 é similar ao conjunto de conectores elétricos 10 da figura 1, exceto pelo fato de que o conjunto de conectores elétricos 110 da figura 6 compreender adicionalmente um furo ou abertura 601 no primeiro membro de contato 112 que é alinhado com o furo 28 (no segundo membro de contato 14) para receber um prendedor, como um prendedor 602 (por exemplo, pino ou parafuso rosqueado) e retentor 603 (por exemplo, porca). Números de referência iguais na figura 1 e figura 2 indicam elementos ou recursos idênticos.

[0033] Em determinados módulos de potência eletrônicos da técnica anterior, como inversores de potência, um amento de resistência elétrica em uma interface de contato elétrico resulta em geração de calor, que constitui problemas termais. Com o conjunto de conectores descrito neste relatório, a sobrecarga máxima do módulo de potência eletrônico pode ser gerenciada enquanto mantendo compacto o módulo de potência eletrônico (por exemplo, para instalação em um veículo) O conjunto de conectores tem menor resistência termal de interface enquanto mantendo compacto o tamanho da unidade e menor do que conjuntos de conectores convencionais. A forma da área ou degrau de transição promove um caminho fácil de fluxo para a energia termal e elétrica que passa através do mesmo. A área superficial de contato do conjunto de conectores é aumentada na transição para dissipação termal para o ar ambiente, enquanto o envelope geral do conjunto de conectores permanece compacto pelo uso de superfícies casadas tridimensionais não planares. Este conjunto de conectores pode ser resfriado pelas duas faces ou faces opostas da placa de circuito 18.

[0034] O conjunto de conectores é bem adequado para transferência termal devido à forma dos membros de contatos de condutores, ou suas respectivas (intertravadas) superfícies casadas, na transição entre a primeira superfície de contato e a segunda superfície de contato, e a forma não planar das superfícies casadas/interface. A forma as superfícies de contato e casadas promove um fluxo suave de corrente elétrica e energia termal de um membro de contato (por exemplo, 12, 14) para o outro, de modo que, a área de transição não crie resistência elétrica ou termal apreciável. A transição ou interface entre as superfícies casadas será sempre um ponto em que há uma resistência termal natural. Para compensar, há um aumento na área superficial na transição ou degrau de uma superfície de contato do condutiva para outra superfície de contato condutiva e, com este projeto, a área de superfície ou de degrau de transição é aumentada sem aumento do tamanho do envelope do conjunto de contatos.

[0035] A figura 7 é uma vista em perspectiva de uma modalidade de um conjunto de conectores elétricos 210 com uma primeira configuração de um sensor de corrente 705. Números de referência iguais na figura 1 e figuras 1 a 9, indicam elementos ou recursos iguais.

[0036] Como ilustrado na figura 7 e figura 8, o sensor de corrente 705 é integrado ao conjunto de conectores elétricos 210. Em determinadas modalidades, o sensor de corrente 705 pode suportar grande largura de banda para sensorear a corrente elétrica de sinal de corrente alternada portada pelo conjunto de conectores elétricos 210. Concentradores de campos magnéticos 702 são espaçados um do outro para concentrar um campo magnético em uma zona. O campo magnético é associado com corrente elétrica portada pelo conjunto de conectores elétricos 210. Um portador de circuito 704 flexível 704 tem aberturas 708 para receber os concentradores de campos magnéticos 702. O portador de circuito flexível 704 compreende uma camada dielétrica flexível e traços condutivos. Em uma modalidade, os traços condutivos podem ser internos ao portador de circuito flexível, com a exceção de blocos metálicos ou furos transpassantes de metal galvanizado para a montagem de um sensor de campo magnético. Um sensor de campo magnético 706 é montado sobre o portador de circuito flexível 704 na zona para detectar o campo magnético; desse modo, mede a corrente portada pelo conjunto de conectores elétricos 210.

[0037] O portador de circuito flexível 704 compreende uma camada dielétrica flexível e traços condutivos que suprem energia elétrica ao sensor de campo magnético 706, e que portam sinais de saída indicativos da corrente elétrica no conjunto de conectores elétricos 210. Em uma modalidade, os traços condutivos terminam em um conector 706 (na figura 8) com um corpo dielétrico 721 e múltiplos pinos condutivos ou receptáculos de pino, em que o conector 706 é selecionado do grupo consistindo de um conector de borda de placa, uma cabeça de transição de placa de circuito e um conector de cabo de fita. A camada dielétrica do portador de circuito flexível 704 é composto de poliamida, um polímero flexível ou resiliente, ou um material plástico flexível ou resiliente. Em uma modalidade, os traços condutivos podem compreender traços de cobre ou fios metálicos embutidos.

[0038] Em uma configuração, o conjunto de conectores elétricos 210 é associado ou montado sobre um substrato, como uma placa de circuito 18. Por exemplo, a placa de circuito 18 compreende uma camada dielétrica 17, traços metálicos 115 e uma via condutiva ou furo transpassante metalizado que é integral com, ou eletricamente conectado ao, o segundo membro de contato eletricamente condutivo 14. Em uma configuração, o segundo membro de contato eletricamente condutivo 14 compreende um bloco condutivo (por exemplo, 22) sobe um primeiro lado 711 da placa de circuito e que se estende através de uma via condutiva ou um furo transpassante metalizado 28 até um segundo lado 724 da placa de circuito oposto ao primeiro lado 722 para suportar resfriamento de duas faces do conjunto de conectores 210 sobre a placa de circuito.

[0039] A placa de circuito 18 pode operar a temperaturas em uma faixa entre, aproximadamente, 100°C pela dissipação de energia termal para o ar ambiente via o resfriamento de duas faces e o conjunto de conectores elétricos 210. Consequentemente, o conjunto de conectores elétricos 210 é bem adequado a operar com temperaturas de refrigerante de entrada ajustadas a, ou, abaixo de 105°C, que é representativa da temperatura de refrigerante de refrigerante de motor de um veículo.

[0040] Como ilustrado na figura 7, o sensor de corrente é montado sobre uma superfície externa ou superfície superior do conjunto de conectores elétricos 210; o sensor de corrente compreende um conjunto de concentradores de campos magnéticos 702, em que um sensor de campo magnético (não mostrado) pode ser montado sobre ou entre os concentradores de campos magnéticos 702 em proximidade ou alinhamento de qualquer concentração de fluxo magnético produzido pelos concentradores de campos magnéticos 704.

[0041] A figura 8 é uma vista em perspectiva de uma modalidade de um conjunto de conectores elétricos 210 com outra configuração de um sensor de corrente 705. A configuração da figura 8 é similar à configuração da figura 7, exceto pelo fato da figura 8 mostrar adicionalmente o sensor de campo magnético 706 e o portador de circuito flexível 704 que termina em u conector 706 (por exemplo, conector de fita ou conector de borda de placa). Números de referência iguais na figura 8 e figura 7 indicam elementos iguais.

[0042] Por exemplo, conforme mostrado na figura 8, um portador de circuito flexível 704 compreende um corpo dielétrico flexível com traços condutivos e aberturas 708 para receber os concentradores de campos magnéticos. Conforme mostrado, os concentradores de campos magnéticos 702 se estendem sobre o portador de circuito flexível 704 e havendo um interstício de folga entre um perímetro externo de cada concentrador de campo magnético 702 e o contorno das aberturas 708. Um sensor de campo magnético 706 é montado ao portador de circuito flexível 704 e os terminais do sensor de campo magnético 706 são eletricamente conectados aos traços de circuito do portador de circuito flexível 704 por uma solda ou um adesivo condutivo.

[0043] Em uma modalidade, o sensor de campo magnético 706 compreende qualquer dispositivo para sensorear um campo magnético, como um sensor de efeito Hall. Em algumas modalidades, o sensor de corrente 705 é ainda significativamente miniaturizado em comparação aos sensores convencionais com núcleo toroidal e sensores de efeito de Hall. Por conseguinte, o sensor de corrente 705 que é integrado com o conector de potência suporta redução de custo, peso e volume de conjuntos eletrônicos (por exemplo, inversores de potência para veículos).

[0044] Conforme mostrado na modalidade ilustrativa da figura 8, o sensor de campo magnético 706 compreende um chip de circuito integrado (IC) de sensor de campo magnético ou sensor de corrente 705 que usa concentradores de campos magnéticos 702 sobre lados radialmente externos de um eixo central 740 de um condutor 16 conectado ao conjunto de conectores elétricos 210 para reduzir ou eliminar efeitos de campos magnéticos parasitas e intensificar o campo magnético observado ou que pode ser observado pelo sensor de campo magnético 706. Por exemplo, os concentradores 702 são ligados adesivamente ou aderidos ao próprio conector, em que o sensor de campo magnético 706 é montado na superfície de um portador de circuito flexível 704 por soldagem ou adesivo condutivo a blocos condutivos sobre a placa de circuito flexível 704 e o sensor de campo magnético 706 tem aberturas que são alinhadas com os concentradores. Para se manter o conjunto e circuitos 742 no lugar, o conjunto de circuitos 742 podería ser aderido ao conjunto de conectores elétricos 2310, retido ao conjunto de conectores elétricos via retentor ou clipes dielétricos, ou pelo uso de uma saliência dielétrica (por exemplo, se estendendo para dentro do alojamento em direção ao circuito flexível) ou outros recursos de retenção dentro do alojamento do inversor.

[0045] Coletivamente, o conjunto de circuitos 742 e concentradores 702 formam um sensor de corrente miniaturizado 705 que ocupa espaço mínimo no conjunto de conectores elétricos 210 e deixa área adequada para resfriamento de duas faces com dissipadores de calor ou outros métodos similares.

[0046] A figura 9 é uma vista em perspectiva de uma modalidade de uma pluralidade de conjuntos de conectores elétricos com respectivos sensores de corrente 705. A configuração da figura 9 é similar à configuração da figura 7 e figura 8, exceto pelo fato de, na figura 9, um portador de circuito flexível 716 suporta múltiplos sensores de corrente 705 adicionados para monitorar corrente através de múltiplos conectores (210, 310). Números de referência iguais nas figuras 7 a 9, inclusive, indicam elementos iguais.

[0047] Na figura 9, um conjunto de conectores elétricos compreende um primeiro conector 210 e um segundo conector 310. O primeiro conector 210 compreende um primeiro membro de contato eletricamente condutivo. O primeiro membro de contato tem uma primeira superfície de interface não planar. O segundo membro de contato tem uma segunda superfície de interface que é complementar à primeira superfície de interface e que se engata à primeira superfície de interface. Um segundo conector 310 compreende um primeiro membro de contato eletricamente condutivo e um segundo membro de contato eletricamente condutivo. O primeiro membro de contato tem uma primeira superfície de interface não planar. O segundo membro de contato tem uma segunda superfície de interface não planar que é complementar à primeira superfície de interface e que se engata com a primeira superfície de interface.

[0048] Um primeiro campo magnético é associado à corrente elétrica portada pelo primeiro conector 210. Um primeiro par de concentradores de campos magnéticos 702 é espaçado um do outro para concentrar o primeiro campo magnético 714 em uma primeira zona. Um primeiro sensor de campo magnético 724 é montado sobre o portador de circuito flexível 704 na primeira zona. O primeiro sensor de campo magnético 724 detecta o primeiro campo magnético; desse modo, a primeira corrente no primeiro conector. Em uma configuração, o primeiro sensor de campo magnético 724 é idêntico ou análogo ao sensor de campo magnético 706 da figura 7, por exemplo.

[0049] Um segundo campo magnético é associado à corrente elétrica portada pelo segundo conector 310. O segundo par de concentradores de campos magnéticos 702 é espaçado um do outro para serem concentrados em um segundo campo magnético em uma segunda zona. O segundo sensor de campo magnético 722 detecta o segundo campo magnético; desse modo, a segunda corrente elétrica no segundo conector 310. Em uma configuração, o segundo sensor de campo magnético 722 é igual ou análogo ao sensor de campo magnético 706 da figura 7, por exemplo.

[0050] Conforme mostrado na figura 9, o portador de circuito flexível 716 tem aberturas para receber o primeiro par de concentradores de campos magnéticos 702 e o segundo par 718 de concentradores de campos magnéticos 702. O portador de circuito flexível 704 compreende uma camada dielétrica flexível e traços condutivos que suprem energia elétrica ao primeiro sensor de campo magnético 724 e ao segundo sensor de campo magnético 722, e que portam sinais de saída indicativas da primeira corrente e da segunda corrente. Embora a invenção tenha sido ilustrada e descrita em detalhe nos desenhos e descrição acima, esta ilustração e descrição devem ser consideradas como exemplificativas e não de caráter restritivo, devendo ser entendido que as modalidades ilustrativas foram mostradas e descritas e que todas as mudanças e modificações que estejam no âmbito do espírito desta invenção estarão protegidas. Deve ser notado que modalidades alternativas da presente descrição podem não incluir todas os recursos aqui descritos, mas ainda se beneficiam de pelo menos algumas das vantagens destes recursos. Alguém experiente na técnica pode desenvolver prontamente suas próprias implementações que incorporam um ou mais recursos da presente descrição e serem abrangidas pelo espírito e escopo da presente invenção conforme definidos pelas reivindicações anexas.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Conjunto de conectores elétricos, caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro membro de contato eletricamente condutivo, o primeiro membro de contato tendo uma primeira superfície de interface não planar; e um segundo membro de contato eletricamente condutivo, o segundo membro de contato tendo uma segunda superfície de interface não planar que é complementar à primeira superfície de contato e que se engata com a primeira superfície de interface; uma pluralidade de concentradores de campos magnéticos espaçados um do outro para concentrar um campo magnético em uma zona, o campo magnético associado à corrente elétrica portada pelo conjunto de conectores elétricos; um portador de circuito flexível com aberturas para receber os concentradores de campos magnéticos, o portador de circuito flexível compreendendo uma camada dielétrica flexível e traços condutivos; e um sensor de campo magnético para montagem sobre o portador de circuito flexível na zona.

2. Conjunto de conectores elétricos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: os traços condutivos terminam em blocos metálicos condutivos que são elétrica e mecanicamente conectados ao sensor de campo magnético.

3. Conjunto de conectores elétricos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: os traços condutivos terminam em um conector com um corpo dielétrico e múltiplos pinos condutivos ou receptáculos de pino; em que o conector é selecionado do grupo consistindo de um conector de borda de placa, uma cabeça de transição de placa de circuito e um conector de cabo de fita

4. Conjunto de conectores elétricos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada dielétrica do portador de circuito flexível é composta de poliamida.

5. Conjunto de conectores elétricos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: uma placa de circuito compreendendo uma camada dielétrica; em que a segunda superfície de contato eletricamente condutiva compreende um bloco condutivo e uma primeira face da placa de circuito e se estendendo através de uma via condutiva ou um furo transpassante metalizado até uma segunda face da placa de circuito oposta à primeira face para suportar resfriamento por duas faces do conjunto de conectores sobre a placa de circuito.

6. Conjunto de conectores elétricos de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a placa de circuito opera a temperaturas em uma faixa entre, aproximadamente, 100°C e, aproximadamente, 110°C devido à dissipação de energia termal para o ar ambiente via o resfriamento por duas faces e o conjunto de conectores elétricos

7. Conjunto de conectores elétricos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: a primeira superfície de interface inclui uma pluralidade de primeiras cristas alongadas e uma pluralidade de primeiros vales alongados; e a segunda interface inclui uma pluralidade de segundas cristas alongadas e uma pluralidade de segundos vales alongados

8. Conjunto de conectores elétricos de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que: uma primeira crista é recebida por um segundo vale e uma segunda crista é recebida por um primeiro vale.

9. Conjunto de conectores elétricos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o segundo membro de contato é soldado por solda dura ao primeiro membro de contato.

10. Conjunto de conectores elétricos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o segundo membro de contato é ligado ao primeiro membro de contato por uma camada de solda dura

11. Conjunto de conectores elétricos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o primeiro contato inclui uma porção externa e uma porção interna que é desviada da primeira porção, e a porção interna é conectada à porção externa por uma seção de grau.

12. Conjunto de conectores elétricos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: a primeira superfície de interface inclui uma pluralidade de cristas arredondadas alongadas e uma pluralidade de depressões arredondadas alongadas; e a segunda superfície de interface inclui uma pluralidade de cristas arredondadas alongadas e uma pluralidade de depressões arredondadas alongadas.

13. Conjunto de conectores elétricos, caracterizado pelo fato de que compreende: um primeiro conector compreendendo um primeiro membro de contato eletricamente condutivo e um segundo membro de contato eletricamente condutivo, o primeiro membro de contato tendo uma primeira superfície de interface não planar, o segundo membro de contato tendo uma segunda superfície de interface não planar que é complementar à primeira superfície de interface e que se engata com a primeira superfície de interface; um primeiro par de concentradores de campos magnéticos espaçados um do outro para concentrar um primeiro campo magnético em uma primeira zona, o primeiro campo magnético associado à corrente elétrica portada pelo primeiro conector; um portador de circuito flexível com aberturas para receber o primeiro par de concentradores de campos magnéticos, o portador de circuito flexível compreendendo uma camada dielétrica flexível e traços condutivos; e um primeiro sensor de campo magnético para montagem sobre o portador de circuito flexível na primeira zona.

14. Conjunto de conectores elétricos de acordo a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: um segundo conector compreendendo um primeiro membro de contato eletricamente condutivo e um segundo membro de contato eletricamente condutivo, o primeiro membro de contato tendo uma primeira superfície de interface não planar, o segundo membro de contato tendo uma segunda superfície de interface não planar que é complementar à primeira superfície de interface e que se engata com a primeira superfície de interface; um segundo par de concentradores de campos magnéticos espaçados um do outro para concentrar um segundo campo magnético em uma segunda zona, o segundo campo magnético associado à corrente elétrica portada pelo segundo conector; o portador de circuito flexível com aberturas para receber o segundo par de concentradores de campos magnéticos, o portador de circuito flexível compreendendo uma camada dielétrica flexível e traços condutivos; e um segundo sensor de campo magnético para montagem sobre o portador de circuito flexível na segunda zona.