CN208142474U - 高压插接连接器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于机动车、特别是电动车的高压插接连接器(100；200)，该高压插接连接器带有：至少一根导线(102)，所述导线(102)设置为传导至少400V的电压；电绝缘的壳体(108)；和至少部分地包围了所述至少一根导线(102)的用于衰减电磁辐射的电磁衰减元件(106)，且其中所述电磁衰减元件(106)布置在壳体(108)内。

Description

高压插接连接器

技术领域

本发明涉及用于机动车的高压插接连接器。

背景技术

在使用电气装置或部件时，可通过一定的电磁耦合或干扰路径发射电磁辐射。因此，将相应的部件屏蔽，或在此屏蔽不充分时在此部件内集成相应的衰减装置。所述装置或部件特别地是用于电气化驱动的功率或控制电子器件。此衰减装置是分开的组件，所述组件相对多地要求了在机动车方面典型地总是紧张的结构空间。

每个电气构件、部件或装置产生电磁场，所述电磁场通过发射部件发出且因此侵入到另外的部件内且干扰另外的部件的功能。发射部件称为干扰源。接收干扰的被干扰部件称为干扰阱。基本上，部件可以是干扰源和干扰阱。所述耦合在此描述了源和阱之间的电磁干扰能量的路径。

如前所述，所谓的电磁兼容性(EMV)起到重要作用。电磁兼容性描述了部件和整体系统的无干扰的功能，同时也描述了将部件和整体系统的电磁场限制于所涉及的部件自身及其相对于环境在干扰发射和干扰耐受性方面的兼容性。根据耦合的类型，在此导致了导线相关或导线不相关的干扰的另外的干扰机制起作用。用于提高电磁兼容性的已知的措施是使用屏蔽电缆，其中屏蔽部是导电的保护鞘，所述保护鞘将电缆内单独的导线或电缆内多个导线(或全部导线)包围。一方面，通过降低至传递信号的导体上或部件内的电磁散射和干涉，另一方面通过最小化从电缆或部件到环境的散射，该屏蔽支持了电磁兼容性。

可能通过保护鞘不希望地辐射出高频能量。在此，干扰作为鞘波(即共模干扰)从装置导出，且从电缆辐射出-整个电缆或其屏蔽部在此起天线作用。为衰减此鞘波，将电缆在整个截面上引导通过作为鞘波滤波器的铁素体芯。为在传导直流电压的供电导线上衰减高频干扰，将单独的电导线或汇流条引导通过铁素体芯，所述铁素体芯作为带有低电感的扼流环起作用。因此，衰减了供电导线上的高频干扰脉冲，或降低了所述高频脉冲向所连接的导线上的传播。在出现电磁兼容性问题时，因此在再设计中将铁素体芯提供到电气部件内的导线上。因为在此需要再设计，所以开发过程拖延。此外，可能出现可供利用的结构空间的问题，且其解决方案导致另外的延迟。

发明内容

本发明所要解决的技术问题因此是通过使用结构上尽可能简单的方式提供电磁兼容滤波器，所述滤波器可简单且廉价地集成到现有的装置内。

此技术问题通过独立权利要求的主题解决。本发明的有利的扩展在从属权利要求、说明书和附图中给出。

根据本发明的用于机动车特别是电动车的高压插接连接器包括至少一根导线，所述导线被引导通过电绝缘的壳体。导线设置为传导至少400V的高压。此外，高压插接连接器具有电磁衰减元件，所述电磁衰减元件至少部分地包围所述至少一根导线。在此，衰减元件布置在壳体内。通过将电磁衰减元件集成到高压插接连接器内，衰减了电磁辐射。

高压插接连接器可理解为电缆侧插接连接器或装置侧插接连接器。在此，“高压”的概念表示高于65V的电压情况。在机动车中，此类插接连接器设置为用于至少400V、典型地大约480V的电压水平(高压电压)，或使用在超过800V、典型地大约900V至980V的情况中。至少一根导线被设置为传导高压。导线也可称为电导体。电磁衰减元件设置为在纵向方向上和 /或在周向方向上至少部分地包围至少一根电导线的外周。

在优选的实施形式中，至少一根导线具有鞘，所述鞘也称为电缆屏蔽部。如果提供多个(至少两个)导线，则这些导线可由整体屏蔽部或整体鞘包围。在此，电缆鞘在电衰减元件的区域内被中断，或换言之在电衰减元件和导线之间不布置鞘或电缆鞘。通过在电绝缘壳体内布置电衰减元件，通常不需要附加的结构空间，且电衰减元件被保护以防止机械损坏。

优选地，高压插接连接器包括至少一根第二导线。如所图示，导线和至少第二导线分别具有包围了各导线的导线鞘。导线和至少第二导线与围绕导线的整体屏蔽部形成了电缆。在此，在电磁衰减元件的区域内，导线不具有导线鞘，且整体屏蔽部在外部包围电磁衰减元件。因此，整体屏蔽部在周部包围导线以及电磁衰减元件。整体屏蔽部可形成为将与装置壳体连接或者与装置壳体连接，所述高压插接连接器作为装置侧插接连接器安装到所述装置壳体内。

有利地，电磁衰减元件布置在形成在壳体的内壁部分和至少一根导线之间的结构空间内。进一步优选地，电磁衰减元件至少部分地填充此结构空间，优选地，电磁衰减元件完全地填充此结构空间。因此，对于附加的电磁兼容性保护需要最少的质量，这特别地在通常后期集成附加的电磁兼容性保护时是重要的方面。

根据实施形式建议，电磁衰减元件不触及导线，或替代地至少部分地触及且部分地不触及至少一根导线。通过衰减元件的表面上的衰减元件的附加的层，可使得衰减元件的芯不触及导线，而是至少部分地直接布置在其周部上。

此外，电磁衰减元件是由至少一种磁性材料形成的成形体。磁性材料特别地是软磁性材料。此实施形式允许抑制特别地高频的电磁干扰，这通过使得滤波器元件对于更高的频率具有更高的抵抗来实现。滤波器元件因此对于电磁干扰作为扼流环起作用。

优选地，磁性材料是铁素体或铁素体化合物，特别是锰-锌铁素体或镍- 锌铁素体。因此，磁性材料可以是纳米晶体铁素体。在示例实施形式中，使用商品名称为Nanoperm的已知的磁性材料。Nanoperm是快速硬化的铁基合金的示例，其带有很细粒度的晶体结构。典型地，颗粒尺寸为10纳米，因此称为“纳米晶体”。此结构是特别好的软磁性特性的原因，所述特性通过热处理在外部磁场影响下可调节到另外的区域内。

选择地，电磁衰减元件构造为双层电磁衰减元件，其包括内层和外层。在此，内层由磁性材料制成且外层由注塑的塑料或板包鞘制成，以保护磁性材料防止机械损坏。

此外，电磁衰减元件的外部轮廓可具有至少部分为圆形的且补充地或替代地至少部分为有棱角的横截面。可有目的地与包围了衰减磁体的壳体的内部轮廓匹配，以最佳地使用其内的可供利用的空间且不使得高压插接连接器的长度过度疲劳。对于电磁衰减元件的电磁兼容性作用，由于体积而导致的电磁衰减元件的重量是重要的。

电磁衰减元件的轮廓的示例实施形式是作为带有基本上圆形、椭圆形或矩形的凹缺的环、中空柱体或长方体的形状。

电磁衰减元件可具有缝隙，使得被引导通过的导线除了在缝隙的区域内之外都被包围，且在缝隙的区域内保留间隙。缝隙宽度与待滤波的频率匹配，且与此频率在公差范围内成比例。有利地，通过缝隙实现使得电磁衰减元件不处于饱和或很晚处于饱和。在此，缝隙可从电磁衰减元件的外周部或外周面延伸到电磁衰减元件的内周部或内周面。内周部靠放在电磁衰减元件的凹缺上。替代地，缝隙可形成为槽口，即所述缝隙部分地从外周部向内周部的方向上延伸，或从内周部向外周部的方向上延伸。槽口的深度可例如至少延伸到材料内5％，或至少延伸到材料内25％或50％。通过作为缝隙或槽口的实施形式，在此可实现电容器效应，所述电容器效应可对应于并联连接的电容器。此类槽口的深度、宽度和长度与待滤波的频率匹配，且与此频率在公差范围内成比例。

附图说明

下文将参考附图解释本发明的有利实施例。各图为：

图1至图4示出了根据本发明的不同的实施形式的高压插接连接器；

图5至图10示出了根据本发明的不同的实施形式的电磁衰减元件；

图11示出了根据本发明的实施形式的电缆侧插接连接器；和

图12示出了根据本发明的实施形式的装置侧插接连接器。

附图仅是示意性图示且仅用于解释本发明。相同的或作用相同的元件在各处提供以相同的附图标号。

具体实施方式

目前，机动车的高压系统内的许多部件导致很强的干扰发出。可能需要通过滤波器衰减这些干扰。滤波器的两个主要部件包括电容器和电磁衰减元件，例如具有铁素体环的形式的电磁衰减元件。当铁素体环在插头附近定在所涉及的装置内时，实现了最好的效果。在设计规划中，可供利用的结构空间经常有限，使得因此从结构空间方面形成如下优化的解决方案，即其中电磁衰减元件直接实施在插头内，以此例如铁素体的电磁衰减元件可最优地起作用，且(几乎)不需要附加的结构空间。

如所图示，用于电磁衰减元件的示例是铁素体环。通过将铁素体环布置在插接连接器内，铁素体环可构造为小得多，且因此比已知的尽管在插头附近但在插头外部的布置还明显更有利。与铁素体环作为分开的构件安装相比，铁素体环由于布置在插接连接器内需要占更少的位置。此外，在出现电磁兼容性问题时不需要完全重新构造，因为可简单地更换插接连接器。

与在此所建议的解决方案相比，在已知的现有技术中，滤波器被安置到分开的壳体内或HV构件内。如果事后需要滤波器，则这意味着总是很高的结构成本，因为滤波器相对重且大。品质的部分也必须通过事后改变而总是重复。

图1示出了高压插接连接器100的示意性图示。高压插接连接器100包括两个导线102，所述导线102分别具有导线鞘104或导线屏蔽部104。此外，高压插接连接器100包括电磁衰减元件106以及壳体108。在电磁衰减元件106的范围内，两个导线102不具有导线鞘104。在衰减元件106的范围内，导线102不具有在其它处总是包围了所述导线102的导线鞘104。

在图2中，三维图示示出了根据本发明的高压插接连接器100的另外的实施例。在图示中，在左侧布置了背离未图示的壳体的插座部分210，所述插座部分210设置为使得匹配的电缆侧插接连接器插入且与图示的装置侧插接连接器200联接。固定板212构造为连接在所述插座部分210上，所述固定板212具有四个通孔214，以此可例如将装置侧插接连接器200螺纹连接在壳体(未示出)上。电磁衰减元件106布置为连接在固定板212上，所述电磁衰减元件106包围或围绕两个导线102。根据实施例，衰减元件106具有一个或两个用于导线102的通孔，这在图5至图9中更明显地图示。

至少在外周部上包围了衰减元件106的壳体108的部分未图示。另外的壳体壁也可由装置侧插接连接器200布置在其上的该装置的一部分壳体形成。因此，衰减元件106在已安装状态中(几乎)完全地被壳体包围。

图3中的图示很大程度上对应于图1中的图示，其中高压插接连接器 100附加地具有第三导线，所述第三导线平行于前两个导线102布置，且在衰减元件106的区域内如同前两个导线102一样不具有导线鞘104。此外，图中图示了整体屏蔽部320，所述整体屏蔽部包围带有导线鞘104的导线102 和衰减元件106。整体屏蔽部320设置为被引导直至到高压插接连接器作为装置侧插接连接器布置在其上的壳体上且连接到此壳体上。

图4又示出了类似于图2中的图示的高压插接连接器的简化的三维图示，因此省去了对于附图标号的完整图示，且参考图2的描述。通过虚线图示了衰减元件106的不同的形状。实线示出了衰减元件106的基本上方形的基本形状，所述衰减元件106带有两个用于导线102的圆形导线通孔430。选择地，形成仅一个尤其是椭圆形的导线通孔430，所述导线通孔430包围了所有的导线102。选择地，基本形状例如是椭圆形或圆形的，或提供了附加的凹缺以用于例如螺钉的固定装置。使用固定装置，例如可将装置侧插接连接器200与未图示的装置的壳体连接。

图5至图10示出了衰减元件106的成形的示例。衰减元件可相互组合且因此与相应的高压插接连接器(未图示)匹配。因此，在图5中图示了带有圆形导线通孔430的环形衰减元件106，在图6中图示了带有椭圆形导线通孔430的椭圆形衰减元件106，且在图7中示出了带有两个圆形导线通孔 430的椭圆形衰减元件。在图8中的衰减元件106具有基本上矩形或正方形的基本形状，所述基本形状在角部上带有椭圆形导线通孔430和凹缺835。凹缺835允许在所提供的结构空间内的最大的尺寸或重量，其中为固定壳体或高压插接连接器，在壳体上或在高压插接连接器的壳体上提供相应的凹缺 835。图9中的实施例允许随后的安装，因为导线不必被引导通过，而是仅在安装完成之后通过杆940的旋转将U形形状封闭。

另外的特征在图10中以缝隙1050图示。缝隙1050的宽度与待衰减的频率或待衰减的频带匹配。

图11示出了作为高压插接连接器100的变体的电缆侧插接连接器1100。在特定的实施例中，衰减元件106也集成到所述插接连接器1100内。图12 又示出了带有衰减元件106的装置侧插接连接器200，其中可见壳体108也包围了衰减元件108。

所图示的实施形式给出了用于电磁兼容性要求以及用于所谓的衰减要求的解决方案。

在优选的实施例中，电缆侧插接连接器合适地通过网状整体屏蔽部提供在电缆或导线的引导通过的区域内，所述整体屏蔽部与电缆侧插头壳体的金属壳体部分直接连接。整体屏蔽网又合适地以收缩软管包围。整体屏蔽网与电缆的各单独的导线的分开的屏蔽部相比实现了导线间隔的减低，这又导致整个高压插接连接器的结构尺寸的降低。通过借助于整体屏蔽网的屏蔽，高压插接连接器具有特别好的电磁兼容性特性，这又在机动车范围(混合动力或电驱动)内是特别有利的。在装置侧插接连接器的内侧上(插接连接器的朝向装置内部的侧)围绕传导功率的高压导线嵌入了铁素体以用于保证滤波功能，因此电磁兼容性特性被进一步改进。整体屏蔽部也围绕铁素体被引导，在铁素体的区域内各单独的导线不具有分开的屏蔽部。

附图标记列表

100 高压插接连接器

102 导线

104 导线鞘、导线屏蔽部

106 电磁衰减元件，铁素体、铁环

108 (电绝缘的)壳体

200 装置侧的插接连接器

210 插座部分

212 固定板

214 通孔、固定孔

320 整体屏蔽部

430 导线通孔

835 凹缺

940 杆

1050 缝隙

Claims (13)

1.一种高压插接连接器(100；200)，用于机动车，该高压插接连接器带有

-至少一根导线(102)，所述导线设置为传导至少400V的电压，和

-电绝缘的壳体(108)，

其特征在于，

-至少部分地包围所述至少一根导线(102)的用于衰减电磁辐射的电磁衰减元件(106)，且其中，所述电磁衰减元件(106)布置在所述壳体(108)内。

2.根据权利要求1所述的高压插接连接器(100；200)，其特征在于，所述高压插接连接器(100；200)是用于电动车的。

3.根据权利要求1所述的高压插接连接器(100；200)，带有至少一根第二导线，其特征在于，导线(102)和至少第二导线分别具有包围各导线(102)的导线鞘(104)，且导线(102)和至少第二导线与包围各所述导线(102)的整体屏蔽部(320)形成电缆，其中，在电磁衰减元件(106)的区域内导线(102)不具有导线鞘(104)且所述整体屏蔽部(320)在外部包围所述电磁衰减元件(106)。

4.根据权利要求1或3所述的高压插接连接器(100；200)，其特征在于，所述电磁衰减元件(106)在形成在所述壳体(108)的内壁部分和所述至少一根导线(102)之间的结构空间内布置为至少部分地填充此结构空间。

5.根据权利要求4所述的高压插接连接器(100；200)，其特征在于，所述电磁衰减元件(106)在形成在所述壳体(108)的内壁部分和所述至少一根导线(102)之间的结构空间内布置为完全地填充此结构空间。

6.根据权利要求1或3所述的高压插接连接器(100；200)，其特征在于，所述电磁衰减元件(106)不触及或至少部分地触及所述导线(102)。

7.根据权利要求1或3所述的高压插接连接器(100；200)，其特征在于，所述电磁衰减元件(106)是由至少一种磁性材料形成的成形体。

8.根据权利要求1或3所述的高压插接连接器(100；200)，其特征在于，磁性材料铁素体是铁素体化合物。

9.根据权利要求8所述的高压插接连接器(100；200)，其特征在于，所述磁性材料铁素体是锰-锌铁素体或镍-锌铁素体。

10.根据权利要求1或3所述的高压插接连接器(100；200)，其特征在于，所述电磁衰减元件(106)构造为包括内层和外层的双层电磁衰减元件，其中，所述内层由磁性材料制成且所述外层由注塑的塑料或板包鞘制成，以保护磁性材料防止机械损坏。

11.根据权利要求1或3所述的高压插接连接器(100；200)，其特征在于，电磁衰减元件的外部轮廓具有至少部分为圆形的和/或至少部分为有棱角的横截面。

12.根据权利要求1或3所述的高压插接连接器(100；200)，其特征在于，电磁衰减元件(106)形成为带有圆形、椭圆形或矩形的凹缺(835)的环、中空柱体或长方体。

13.根据权利要求1或3所述的高压插接连接器(100；200)，其特征在于，电磁衰减元件(106)具有从外周部至内周部的贯通缝隙(1050)，其中，缝隙宽度专门与待滤波的频率相协调。