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Gebiet der Offenbarung
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Diese Offenbarung betrifft System oder Verbinder für Spannungsbus-Strukturen.
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Hintergrund
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Spannungsbus-Strukturen können in Fahrzeugen, wie etwa elektrisch angetriebenen Fahrzeugen oder Hybridfahrzeugen, die durch Verbrennungskraftmaschinen, Elektromotoren oder beides angetrieben werden, verwendet werden. In gewissen Anwendungen kann die Spannungsbus-Struktur dazu konfiguriert sein, mit einer Spitzen- oder Maximalbetriebsspannung, einem Spitzen- oder Maximalbetriebsstrom oder beidem zu arbeiten. Im Zusammenhang mit gewissen Fahrzeugen können zum Beispiel Hochspannungsbetriebsbedingungen eine Spitzen- oder Maximalbetriebsspannung bis zu etwa 1200 Volt Gleichstrom (VDC, volt direct current) zur Folge haben. In einigen Busstrukturen und Verbindern aus dem Stand der Technik kann sich das Schaltverhalten und die Effizienz eines Leistungshalbleiterschalters verschlechtern, wenn der Halbleiterschalter von einem Gleichstrom-Bus mit erhöhter Induktivität versorgt wird oder Kondensatoren erforderlich sind, um die Induktivität zu kompensieren.
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Im bestimmten Fällen aus dem Stand der Technik können ein oder mehrere leitende Verbinder (z.B. leitende rechteckige Busschellen oder geschichtete Busschellen entgegengesetzter Polarität) zwischen unterschiedlichen Spannungsbus-Strukturen getrennt werden, um Kurzschlüsse und Lichtbogenbildung, die in der Regel zu übermäßiger Induktivität führt, zu verhindern. Zum Beispiel kann die Trennung der positiven und negativen Anschlüsse (oder verfolgbaren elektrischen Pfade innerhalb des Systems) eine oder mehrere Induktionsschleifen erzeugen, was zu einer Vergeudung von Systemenergie innerhalb von Rezirkulationsschleifen oder parasitären Induktionsschleifen führen kann. Für gewisse Fahrzeug- oder Elektronikanwendungen empfehlen oder erfordern Normen der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC) für elektrische Leistungsverbinder etwa drei Millimeter als Abtrennung für ein 700-Volt-System, um Abstände und Wärmetoleranz vorzusehen. Aufgrund dieses Trennungserfordernisses wird die Induktivität des Systems vergrößert. Die Induktivitätsverluste reduzieren nicht nur die Systemeffizienz, sondern können auch übergroße leitende Verbindungen (z.B. Leiter) erforderlich machen, um den resultierenden erhöhten elektrischen Strom zur Kompensation des induktiven Verlusts zu bewältigen. Der erhöhte elektrische Strom kann einen oder mehrere Verbinder oder den Hochspannungsbus erwärmen, was in der Regel Materialkosten für Leiter und andere Materialien, die höheren Temperaturen standhalten können, als das System ansonsten benötigen würde, wenn der parasitäre Verlust oder Induktivitätsverlust niedrig wäre, erhöht. Deshalb besteht ein Bedarf, dass der Verbinder für Spannungsbus-Strukturen Hochspannungsbetriebsbedingungen effizient bewältigen kann.
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Kurzfassung
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Gemäß einer Ausführungsform betrifft ein System aus oder für Spannungsbus-Strukturen eine erste Busstruktur und eine zweite Busstruktur. Eine erste Busstruktur umfasst eine erste äußere leitende Schicht und eine erste innere leitende Schicht, getrennt durch eine erste dielektrische Schicht. Eine zweite Busstruktur umfasst eine zweite äußere leitende Schicht und eine zweite innere leitende Schicht, getrennt durch eine zweite dielektrische Schicht. Eine innere Hülse verbindet die erste innere leitende Schicht elektrisch mit der zweiten inneren leitenden Schicht. Eine äußere Hülse verbindet die erste äußere leitende Schicht elektrisch mit der zweiten äußeren leitenden Schicht. Ein Befestigungselement erstreckt sich durch die innere Hülse, um die erste äußere leitende Schicht und die zweite äußere leitende Schicht aneinander festzuklemmen oder zusammenzupressen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Querschnittsansicht des Verbinders für Spannungsbus-Strukturen gemäß der Offenbarung.
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2 ist eine perspektivische Querschnittsansicht eines oberen Abschnitts des Verbinders der 1.
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3 ist eine perspektivische Querschnittsansicht eines unteren Abschnitts des Verbinders der 1.
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4 ist eine perspektivische Aufsicht auf den Verbinder für Spannungsbus-Strukturen.
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5 ist eine perspektivische Unteransicht des Verbinders für Spannungsbus-Strukturen.
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6 ist eine Seitenansicht eines Verbinders.
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Detaillierte Beschreibung
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Wie durchgehend in diesem Dokument verwendet, bezieht sich das System 11 insgesamt auf die erste Busstruktur 10, die zweite Busstruktur 22, die innere Hülse 74, die äußere Hülse 70, deren dielektrische Schichten 72, das Befestigungselement 40 und den Halter 42. Ein Verbinder 55 oder ein Abschnitt des Koaxialverbinders 55 umfasst eine innere Hülse 74, die radial von einer äußeren Hülse 70 beabstandet ist, wobei die innere Hülse 74 und die äußere Hülse 70 oder elektrisch leitend oder aus Metallen oder Legierungen. Gemäß einer Ausführungsform betrifft ein System 11 oder Verbinder 55 für Spannungsbus-Strukturen (10, 22) eine erste Busstruktur 10 und einer zweite Busstruktur 22. Eine erste Busstruktur 10 umfasst eine erste äußere leitende Schicht 12 und eine erste innere leitende Schicht 14, die durch eine erste dielektrische Schicht 16 getrennt sind. Ein erstes äußeres Loch 32 ist in der ersten äußeren leitenden Schicht 12; ein erstes inneres Loch 34 ist in der ersten inneren leitenden Schicht 14. In einer Ausführungsform weist das erste äußere Loch 32 einen ersten äußeren Radius auf, und das erste innere Loch 34 weist einen ersten inneren Radius auf, wobei das erste äußere Loch 32 einen geringeren Radius oder eine geringere Größe als der erste innere Radius aufweist. Insbesondere der erste äußere Radius des ersten äußeren Loches 32 kann von angemessener Größe für einen entsprechenden Radius eines Schafts 75 des Befestigungselements 40 sein, wohingegen der erste innere Radius von angemessener Größe sein kann, um den entsprechenden äußeren Radius der inneren Hülse 74 oder deren äußere dielektrische Schicht 72 aufzunehmen.
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Eine zweite Busstruktur 22 umfasst eine zweite äußere leitende Schicht 24 und eine zweite innere leitende Schicht 18, die durch eine zweite dielektrische Schicht 20 getrennt sind. Ein zweites äußeres Loch 38 ist in der zweiten äußeren leitenden Schicht 24; ein zweites inneres Loch 36 ist in der zweiten inneren leitenden Schicht 18. In einer Ausführungsform weist das zweite äußere Loch 38 einen zweiten äußeren Radius auf, und das zweite innere Loch 36 weist einen zweiten inneren Radius auf, wobei das zweite äußere Loch 38 einen geringeren Radius oder eine geringere Größe als der zweite innere Radius aufweist. Insbesondere der zweite äußere Radius des zweiten äußeren Loches 38 kann von angemessener Größe für einen entsprechenden Radius eines Schafts 75 des Befestigungselements 40 sein, wohingegen der zweite innere Radius von angemessener Größe sein kann, um den entsprechenden äußeren Radius der inneren Hülse 74 oder deren äußere dielektrische Schicht 72 aufzunehmen.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die erste Busstruktur 10, die zweite Busstruktur 22 oder können beide eine Leiterplatte, oder eine bestückte Leiterplatte (z.B. doppelseitige Leiterplatte) umfassen. Zum Beispiel können die erste Busstruktur 10 oder die zweite Busstruktur 22 ein Keramiksubstrat, ein Polymersubstrat, ein Kunststoffsubstrat, ein Glasfasersubstrat oder Verbundstoff-Substrat als erste dielektrische Schicht 16 bzw. zweite dielektrische Schicht 20 verwenden. Ferner können die leitenden Schichten (12, 14, 18, 24) leitende Leiterbahnen, Mikrostreifen, Streifenleitung, Hochleistungs-Parallelplatten-Übertragungsleitungen oder Masseflächen umfassen.
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Eine innere Hülse 74 verbindet die erste innere leitende Schicht 14 elektrisch mit der zweiten inneren leitenden Schicht 18. Eine äußere Hülse 70 verbindet die erste äußere leitende Schicht 12 elektrisch mit der zweiten äußeren leitenden Schicht 24. Ein Befestigungselement 40 erstreckt sich durch die innere Hülse 74, um die erste äußere leitende Schicht 12 und die zweite äußere leitende Schicht 24 aneinander festzuklemmen oder zusammenzupressen.
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In einer Ausführungsform weist die innere Hülse 74 eine äußere dielektrische Schicht 72 auf, so dass die innere Hülse 74 von der äußeren Hülse 70 elektrisch isoliert ist. In einer weiteren Ausführungsform weist die innere Hülse 74 eine äußere dielektrische Schicht 72 auf, so dass die innere Hülse 74 von der äußeren Hülse 70 elektrisch isoliert ist und einen Abschnitt koaxialer Übertragungsleitung bildet, um Gleichstrom-Signale, Niederfrequenz-Wechselstrom-Signale oder beides (gleichzeitig oder zu separaten diskreten Zeiten) zu übertragen. Zum Beispiel könnte die äußere Hülse 70 geerdet sein, während sich das Gleichstromsignal in der inneren Hülse 74 ausbreitet, oder während sich ein Wechselstromsignal im Bereich zwischen der inneren Hülse 74 und der äußeren Hülse 70 ausbreitet. In einem Beispiel umfasst die Kombination aus innerer Hülse 74, deren äußerer dielektrischen Schicht 72, äußerer Hülse 70, deren äußerer dielektrischen Schicht 72 den Koaxialverbinder 55 oder das Segment der koaxialen Übertragungsleitung. In einem weiteren Beispiel umfasst die Kombination aus innerer Hülse 74, deren äußerer dielektrischer Schicht 72, äußerer Hülse 70, deren äußerer dielektrischer Schicht 72, dem Befestigungselement 40 und dem Halter 42 den Koaxialverbinder 55 oder das Segment der koaxialen Übertragungsleitung.
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In einer Ausgestaltung berührt ein Ende 91 der inneren Hülse 74 elektrisch und mechanisch die erste äußere leitende Schicht 12, und ein entgegengesetztes Ende 93 der inneren Hülse 74 berührt elektrisch und mechanisch die zweite äußere leitende Schicht 24. Zum Beispiel berührt ein im Wesentlichen ringförmiges Ende (91) der inneren Hülse 74 elektrisch und mechanisch einen jeweiligen im Wesentlichen ringförmigen Bereich der ersten äußeren leitenden Schicht 12, und ein entgegengesetztes im Wesentlichen ringförmiges Ende (93) der inneren Hülse 74 berührt elektrisch und mechanisch einen jeweiligen im Wesentlichen ringförmigen Bereich der zweiten äußeren leitenden Schicht 24.
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In ähnlicher Weise berührt ein Ende 95 der äußeren Hülse 70 elektrisch und mechanisch die erste innere leitende Schicht 14, und ein entgegengesetztes Ende 97 der äußeren Hülse 70 berührt elektrisch und mechanisch die zweite innere leitende Schicht 18. Zum Beispiel berührt ein im Wesentlichen ringförmiges Ende (95) der äußeren Hülse 70 elektrisch und mechanisch einen jeweiligen im Wesentlichen ringförmigen Bereich der ersten inneren leitenden Schicht 14, und ein entgegengesetztes im Wesentlichen ringförmiges Ende (97) der äußeren Hülse 70 berührt elektrisch und mechanisch einen jeweiligen im Wesentlichen ringförmigen Bereich der zweiten inneren leitenden Schicht 18.
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Ein Gehäuse 26 weist eine Öffnung 99 zur Aufnahme der äußeren Hülse 70 oder deren äußerer dielektrischer Schicht 72 auf. Zum Beispiel kann die Öffnung 99 des Gehäuses 26 gegenüberliegenden im Wesentlichen zylindrischen Wänden zugeordnet sein, die, mit oder ohne eine Dichtung, zusammengefügt werden können, und mit einer Dichtung 51, wie etwa einem O-Ring, abgedichtet werden. In einer Ausführungsform umfasst die äußere Hülse 70 eine dielektrische Schicht 72, um eine isolierte Barriere in Bezug auf das Gehäuse 26 zu bilden (z.B. insbesondere wenn das Gehäuse aus einem Metall besteht und wenn elektrische Verbindung oder Kopplung nicht erwünscht ist). Das Gehäuse 26 weist einen ersten Gehäuseabschnitt 28 auf, der an einem zweiten Gehäuseabschnitt 30 gesichert ist, und eine oder mehrere Dichtungen (50, 51) oder Dichtungsscheiben stellen eine Barriere bereit, um zu verhindern, dass Kühlmittel aus einer inneren Kammer 52 des Gehäuses 26 in eine äußere 56 austritt.
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In einer Ausführungsform kann das Gehäuse 26 eine optionale Einlauföffnung 101, eine Austrittsöffnung 102 oder beides zugeordnet haben (z.B. im ersten Gehäuseabschnitt 28 oder im zweiten Gehäuseabschnitt 30), um Fluid über eine Pumpe oder die Kombination aus Pumpe, Radiator und Kanälen oder Verrohrung zu zirkulieren (z.B. zwischen dem Einlasskanal und dem Auslassanschluss hintereinander geschaltet). Die Einlauföffnung 101 und die Austrittsöffnung 102 sind als gestrichelte Linien gezeigt, um anzuzeigen, dass sie optional sind und mit einem Gewinde versehene oder gewindelose Verbinder oder Gewindebolzen umfassen.
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Das Befestigungselement 40 umfasst einen Bolzen und einen Halter 42, die von der ersten äußeren leitenden Schicht 12 und der zweiten äußeren leitenden Schicht 24 durch eine Vielzahl von Isolatoren 47 elektrisch isoliert sind. Jeder der Isolatoren 47 weist einen ersten Ringabschnitt 46 und zweiten Ringabschnitt 48 auf.
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Eine Druckscheibe 44 ist einem Ende des Befestigungselements 40 oder beiden Enden des Befestigungselements 40 zugeordnet. Die erste äußere leitende Schicht 12 weist einen erhöhten Bereich 60 auf, der einem erhöhten dielektrischen Abschnitt 62 überlagert ist; die zweite äußere leitende Schicht 24 weist einen erhöhten Bereich 60 auf, der einem erhöhten dielektrischen Abschnitt 62 überlagert ist.
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In der ersten Busstruktur 10 können die erste äußere leitende Schicht 12 und die erste innere leitende Schicht 14 Ströme, wie etwa Gleichstromspannung entgegengesetzter Polarität oder Wechselströme unterschiedlicher Phasen oder unterschiedlicher Polarität, führen. In der zweiten Busstruktur 22 können die zweite äußere leitende Schicht 24 und die zweite innere leitende Schicht 18 Ströme, wie etwa Gleichstromspannung entgegengesetzter Polarität oder Wechselströme unterschiedlicher Phasen oder unterschiedlicher Polarität, führen.
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Zum Beispiel sind die erste äußere leitende Schicht 12 und die zweite äußere leitende Schicht 24 in der Lage, Gleichstrom einer ersten Polarität zu führen, während die erste innere leitende Schicht 14 und die zweite innere leitende Schicht 18 in der Lage sind, Gleichstrom einer zweiten Polarität zu führen, wobei die erste Polarität in Bezug auf die zweite Polarität entgegengesetzt ist. Die erste äußere leitende Schicht 12 und die zweite äußere leitende Schicht 24 sind in der Lage, Wechselstrom einer ersten Polarität zu führen, während die erste innere leitende Schicht 14 und die zweite innere leitende Schicht 18 in der Lage sind, Wechselstrom einer zweiten Polarität zu führen, wobei die erste Polarität in Bezug auf die zweite Polarität entgegengesetzt ist, wobei der Wechselstrom eine Frequenz aufweist, die unter etwa 100 Kilohertz (kHz) liegt.
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Gemäß einer Ausführungsform unterstützt ein Verbinder 55 für Spannungsbus-Strukturen eine zuverlässige, stabile elektrische und mechanische Verbindung zwischen einer ersten Busstruktur 10 und einer zweiten Busstruktur 22. Jede Busstruktur (10, 22) kann Busstrukturen umfassen, die in der Lage sind, Hochspannung (z.B. innerhalb eines Bereiches von etwa 120 Volt bis 1200 Volt Gleichstrom), Hochstrom (z.B. innerhalb eines Bereiches von etwa 10 Ampere bis 120 Ampere) oder beides zu führen, wobei minimale Induktivität in dem System 11 für ein Fahrzeug, eine elektrische Maschine, einen Elektromotor oder Generator induziert wird. Der Verbinder 55 verwendet möglicherweise nur ein Befestigungselement 40 und einen zugehörigen Halter 42 (z.B. eine Mutter), was in der Regel die Montagezeit minimiert.
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Der Koaxialverbinder 55 kann durch Kühlmittel in einer Innenkammer 52 eines angrenzenden Gehäuses 26 gekühlt werden, wobei das Gehäuse 26 eine Öffnung (z.B. im Wesentlichen zylindrische Öffnung) aufweist, um mindestens einen Abschnitt (z.B. koaxialen Abschnitt) des Verbinders 55 für eine effiziente Wärmeabfuhr vom Verbinder 55 aufzunehmen. In einer Ausführungsform umfasst das Gehäuse 26 ein erstes Gehäuseelement oder einen Abschnitt 28 und ein zweites Gehäuseelement oder einen Abschnitt 30, wobei im Allgemeinen ringförmige Bereiche um die Öffnung 99 herum durch Dichtung 50, Dichtungsscheibe, Dichtungsmaterial abgedichtet werden können, um das Kühlmittel auf den Innenraum 52 des Gehäuses 26 einzuschränken, um zu verhindern, dass das Kühlmittel zum Äußeren 56 des Gehäuses 26 austritt oder anderweitig entkommt. Entsprechend können die erste Busstruktur 10 und die zweite Busstruktur 22 im Zusammenhang mit dem durch das Gehäuse 26 hindurchgehenden Abschnitt des Verbinders 55 gekühlt werden, wobei ein Innenraum mit Kühlmittel oder ein durch eine Pumpe über optionale Anschlüsse (101, 102) zirkuliertes Kühlmittel gefüllt ist. Ferner können in einigen Ausführungsformen die erste Busstruktur 10 und die zweite Busstruktur 26 auf einer Kühlung basieren, soweit diese das Gehäuse 26 betrifft, die eine aktive Kühlung mit einem zirkulierten Kühlmittel ist, und die Kühlung jeglicher exponierten Flächenbereiche der Busstrukturen (10, 22) basiert auf einer passiven Wärmeabfuhr von Umgebungsluft der, ohne dass zusätzliche Kühlmittelkammern oder Gehäuse im Zusammenhang mit der ersten Busstruktur 10 oder der zweiten Busstruktur 22 benötigt werden.
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In einer alternativen Ausführungsform kann ein Wärmegrenzflächenmaterial jeglichen Luftzwischenraum (z.B. ein im Allgemeinen ringförmig geformter Bereich) füllen oder in denselben eingespritzt werden, der ansonsten zwischen der Öffnung 99 und der äußeren Hülse 70 oder deren dielektrischer Schicht 72 bestehen würde. Zum Beispiel kann das Wärmegrenzflächenmaterial ein wärmeleitendes Fett, Band oder einen wärmeleitenden Füllstoff umfassen, wobei das Band oder der Füllstoff ein Polymer, einen Kunststoff, metallische Partikel oder andere Füllstoffmaterialien umfassen können, die eine größere Wärmeleitfähigkeit als Luft aufweisen. Das Wärmegrenzflächenmaterial ist ein wärmeleitfähiges Material, das verwendet werden kann, um den Wärmewiderstand zwischen dem Verbinder 55, der äußeren Hülse 70, oder deren dielektrischer Schicht 72 und dem Gehäuse 26 zu verringern (z.B. um die Wärmeabfuhr oder die Übertragung von Wärmeenergie im Verbinder 55 zum Kühlmittel im Innenraum 52 des Gehäuses zu fördern). In noch weiteren Ausführungsformen kann ein Abschnitt der äußeren Hülse 70 oder die Öffnung 99 keilförmig oder etwas konisch sein das Wärmegrenzflächenmaterial in eine passende Position zwischen dem Verbinder 55, der äußeren Hülse 70, oder deren dielektrische Schicht 72 und dem Gehäuse 26 treiben oder drücken.
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Hier umfasst der Verbinder 55 einen koaxialen Busverbinder, der durch mindestens die innere Hülse 74 und die äußere Hülse 70 (und die dielektrische Trennschicht 72) definiert ist. Die innere Hülse 74 und die äußere Hülse 70 können runde, hochleitungsfähige elektrische Rohre umfassen, die angeordnet sind, um eine flache Parallelplatten-Busstruktur (z.B. 10) mit einer weiteren flachen Parallelplatten-Busstruktur (z.B. 22) zu verbinden. In einer Ausgestaltung trennen einige isolierende Hülsen 72 die innere Hülse 74 und die äußere Hülse 70 voneinander und isolieren die äußere Hülse 70 vom Gehäuse 26.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die äußere dielektrische Schicht 72 oder die äußere Hülse 70 oder beide eingekerbt oder genutet sein, um eine optionale Dichtung (z.B. O-Ring) zu fassen, um die äußere Hülse 70 am (oder vom) Gehäuse 26 abzudichten (und zu trennen) oder die dielektrische Schicht 72 zu ersetzen.
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Die jeweiligen Paare von Enden (91 und 95, bzw. 93 und 97) der Hülsen (70, 74) sind in Bezug zueinander zur inneren Hülse 74 abgestuft, die innerhalb der äußeren Hülse 70 verschachtelt oder entlang der Achse 96 koaxial positioniert ist, wie in 2 und 3 veranschaulicht. Durch die abgestufte Endgrenzfläche der Hülsen (70, 74) kann jeder im Allgemeinen ebene, geschichtete Bus (10, 22) elektrisch mit der inneren Hülse 74 und der äußeren Hülse 70 verbunden werden.
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Das System 11 wird mit einem Befestigungselement 40 und zugehörigem Halter 42, wie etwa eine Verbindung mit Gewinde oder andere Verbindung, gehalten, festgeklemmt, zusammengepresst oder zusammengedrängt. Das Zusammenpressen des zusammengesetzten Systems 11 wird durch Sätze von Druckscheiben 44 aufrechterhalten (z.B. Tellerfedern), die zwischen einem Kopf des Befestigungselements und einer Busstruktur (10, 12) und zwischen dem Halter 42 und der anderen Busstruktur (10, 12) liegen. In einer Ausführungsform kann eine Isolierung von gewissen Teilen des Bussystems 11 in Bezug auf die Hülsen (70, 74) durch einen Satz von nichtkriechenden Isolatoren 47 bereitgestellt werden, um die Reaktanz oder Induktivität des Koaxialverbinders 55 zu kontrollieren oder anzupassen. Isolatoren 47 stellen eine elektrische Isolierung oder Isolierung zwischen den Druckscheiben 44 und der ersten inneren leitenden Oberfläche 14 und der zweiten inneren leitenden Oberfläche 18 bereit. Zum Beispiel kann jeder Isolator 47 einen ersten dielektrischen Ringabschnitt 46 und einen zweiten dielektrischen Ringabschnitt 48 umfassen.
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In einer Ausführungsform ist die Dicke der ersten dielektrischen Schicht 16 der ersten Busstruktur 10 eine geeignete Dicke (z.B. etwa 10 Tausendstel eines Zolls bis etwa 25 Tausendstel eines Zolls, oder etwa 0,00254 Millimeter bis etwa 0,00635 Millimeter), um eine elektrische Isolierung oder eine galvanische Trennung zwischen der ersten inneren leitenden Schicht 14 und der ersten äußeren leitenden Schicht 12 bereitzustellen. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform die Dicke des Dielektrikums ausreichend sein, um die IEC-Normen zu erfüllen, wenn die Dicke der ersten dielektrischen Schicht 16 minimiert ist, um die Induktivität (z.B. gleich oder weniger als 10 Nanohenry) derart zu verringern, dass Kompensationskondensatoren nicht benötigt werden, damit die erste Busstruktur 10 Gleichstrompotenzial zum Antreiben eines oder mehrerer Halbleiterschalter bereitstellen kann.
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In einer Ausführungsform ist die Dicke der zweiten dielektrischen Schicht 20 der zweiten Busstruktur 22 eine geeignete Dicke (etwa 10 Tausendstel eines Zolls bis etwa 25 Tausendstel eines Zolls, oder etwa 0,00254 Millimeter bis etwa 0,00635 Millimeter), um eine elektrische Isolierung oder eine galvanische Trennung zwischen der zweiten inneren leitenden Schicht 18 und der zweiten äußeren leitenden Schicht 24 bereitzustellen. Zum Beispiel kann in einer Ausführungsform die Dicke des zweiten Dielektrikums ausreichend sein, um die IEC-Normen zu erfüllen, wenn die Dicke der zweiten dielektrischen Schicht 20 minimiert ist, um die Induktivität (z.B. gleich oder weniger als 10 Nanohenry) derart zu verringern, dass Kompensationskondensatoren nicht benötigt werden, damit die zweite Busstruktur 22 Gleichstrompotenzial zum Antreiben eines oder mehrerer Halbleiterschalter bereitstellen kann.
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In einer Ausführungsform entspricht die dielektrische Dicke der dielektrischen Schicht der inneren Hülse 74 im Wesentlichen den IEC-Erfordernissen oder -Normen (z.B. um gewisse Kriechanforderungen, wie etwa von der Wärmeausdehnung oder Differentialthermobewegung zu erfüllen). Die dielektrische Dicke der dielektrischen Schicht 72 der inneren Hülse 74 kann ausgewählt oder ausgesucht werden, um die Isolierdicke zu minimieren, um die Induktivität des Koaxialverbinders 55 zu senken.
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Die erste Busstruktur 10 und die zweite Busstruktur 22 können Gleichstromsignale, Wechselstromsignale oder beides führen. Die erste Busstruktur 10 und die zweite Busstruktur 22 können über Elektrolytkondensatoren oder eine Bank von filternden Kondensatoren an eine Gleichstromquelle gekoppelt werden, um Wellenstrom in der Gleichstromspannung, die den Busstrukturen, und somit den Halbleiterschaltungseinrichtungen, zugeführt wird, zu reduzieren oder zu minimieren.
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In einer Ausführungsform umfasst das Gehäuse 26 einen ersten Gehäuseabschnitt 28, der an einem zweiten Gehäuseabschnitt 30 über ein oder mehrere Befestigungselemente, Halter, Kleber oder Klemmen gesichert ist. In einer Ausgestaltung besteht das Gehäuse 26 aus einem Kunststoff, Polymer, Verbundstoff, ein mit einem Füllstoff gefüllter Kunststoff, ein mit einem Füllstoff oder Faserstoff gefülltes Polymer, einem in einem Bindemittelharz eingebetteten Füllstoff oder Faserstoff. Der erste Gehäuseabschnitt 28 kann an einer Gegengrenzfläche mit dem zweiten Gehäuseabschnitt 30 zusammengefügt werden. Die Gegengrenzfläche kann einen Kanal oder eine Nut aufweisen, um oder mehrere Dichtungen (50, 51) aufzunehmen, um einen Kühlmittelfluss zum Kühlen der koaxialen Verbindung bereitzustellen, ohne die Induktivität/Kapazität der Bussysteme 11 zu beeinträchtigen.
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In einer alternativen Ausführungsform kann ein aus Metall oder einer Legierung bestehendes Gehäuse 26 verwendet werden, wenn die koaxialen dielektrischen Schichten eine ausreichende Dicke aufweisen, so dass eine Kopplung zwischen dem Gehäuse 26 und dem Koaxialverbinder 55 vermieden wird. Das aus Metall oder einer Legierung bestehende Gehäuse 26 kann verwendet werden, um Hochfrequenzstörungen oder elektromagnetische Störungen zur Verhinderung einer Überlagerung mit irgendeiner Beschaltung im Innenraum 52 des Gehäuses 26 zu blockieren, wenn der Innenraum 52 Elektronikbauteile beherbergt, anstatt Kühlmittel zu enthalten. Das aus Metall bestehende Gehäuse 26 kann die Ausbreitung der elektromagnetischen Störung von einer Außenseite des Gehäuses 26 in das Gehäuse 26 hinein stoppen.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die dielektrische Schicht 72 der äußeren Hülse 70 weggelassen oder dünner gemacht sein auf einem Abschnitt der äußeren Hülse 70, der in die Innenoberfläche (z.B. im Wesentlichen zylindrischen Innenraum) der Öffnung 99 eingreift, um eine elektrische oder elektromagnetische Kopplung zwischen dem Metallgehäuse 26 und der äußeren Hülse 70 oder dem elektrischen Anschluss, der der äußeren Hülse 70 zugeordnet ist, zu erleichtern.
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Wie zu sehen ist, scheint jede äußerste Scheibe 45 einen Ring oder eine Scheibe zu umfassen. Jede innere Druckscheibe 44 ist von der äußersten Scheibe 45 axial nach innen angeordnet. Jede innere Druckscheibe 44 umfasst eine Druckscheibe, wie etwa eine Scheibe aus gehärtetem Stahl oder eine Tellerfeder.
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In einer Ausführungsform können die erste äußere leitende Schicht 12 und die erste innere leitende Schicht 14 aus Metall oder Metalllegierungen, einschließlich Kupfer, Nickel und Aluminium, bestehen. In ähnlicher Weise können die zweite äußere leitende Schicht 24 und die zweite innere leitende Schicht 18 aus Metall oder Metalllegierungen, einschließlich Kupfer, Nickel und Aluminium bestehen.
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Das Befestigungselement 40 kann einen Bolzen, einen Gewindebolzen oder dergleichen umfassen. Das Befestigungselement 40, der Halter 42 (z.B. Mutter), die äußere Scheibe 45 und die Druckscheibe 44 (z.B. Tellerfedern) können zum Beispiel aus Stahl der Klasse 8.8 bis 10.9, Messing, Bronze, vernickeltem Stahl oder Edelstahl bestehen. Insbesondere ist Stahl der Klasse 8.8 bis 10.9 kostengünstig und ist im Allgemeinem kompatibel mit Kupfer und bestimmten Kupferlegierungen, wie etwa zähgepoltes Elektrolytkupfer.
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In gewissen Ausführungsformen umfassen die innere Hülse 74 und die äußere Hülse 70 jeweils Rohre, die aus demselben Metall wie die leitenden Schichten bestehen, um galvanische Korrosion zu vermeiden. Die innere Hülse 74 und die äußere Hülse 70 können Kupfer der Sorte C11000 oder C10000 verwenden. C11000 ist der standardmäßige zähgepolte Elektrolytkupfer (ETP, electrical tough pitch). ETP deckt die meisten oder alle Varianten von Kupfer der Sorten C11000 und C10000 ab.
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In alternativen Ausführungsformen könnten zusätzliche Metalle oder Metalllegierungen für das Befestigungselement 40, den Halter 42 und die Hülsen (70, 74) verwendet werden, oder andere Eisenwaren einschließlich Phosphorbronze, Berylliumkupfer oder ein/e weitere/s Metall oder Legierung.
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In einigen Ausführungsformen ist hier der Koaxialverbinder 55 rund oder im Wesentlichen zylindrisch, um eine einfache, zuverlässige und kostengünstige Dichtung 51 zu erleichtern (z.B. O-Ring kann das Gehäuse 26 zusammen an oder in der Nähe der im Allgemeinen ringförmigen Bereiche abdichten).
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Gemäß gewissen Ausführungsformen dieser Offenbarung kann der Verbinder 55 mit der koaxialen Ausgestaltung ohne Kompensationskondensatoren oder Entkopplungskondensatoren zur Kompensation von erhöhter Induktivität des Verbinders 55 verwendet werden. Das Design des Verbinders 55 ist geeignet für die Verwendung in Busstrukturen (z.B. Gleichstrombusse), die zum Betreiben von Leistungsschaltungshalbleitern (z.B. isoliertes Gate, bipolare Transistoren) von Wechselrichtern oder Steuereinrichtungen zum Steuern von elektrischen Maschinen, Elektromotoren oder Generatoren in einem Fahrmodus, einem Bremsmodus oder Leistungserzeugungsmodus ohne Entkopplungskondensatoren zum Kompensieren erhöhter Induktivität des Verbinders 55 verwendet werden. Entsprechend können die Kosten und das Gewicht der Entkopplungskondensatoren (während gleichzeitig akzeptable Induktivitätsniveaus beibehalten werden) in den kommerziellen Beispielen für Wechselrichter, Steuereinrichtungen oder gewisse andere elektronische Einrichtungen, die den Verbinder 55 gemäß dieser Offenbarung verwenden, eingespart werden.
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In gewissen Ausgestaltungen ist der Koaxialverbinder 55 der Offenbarung zum Kontrollieren oder Minimieren von Induktivität geeignet, um jegliche Notwendigkeit an übergroßen Verbindern oder speziellen Metalllegierungen zur Kompensation einer erhöhten Induktivität des Verbinders 55 vorzubeugen, was zur Reduzierung von Größe, Gewicht und Kosten der kommerziellen Beispiele für Wechselrichter, Steuereinrichtungen oder anderen elektronischen Einrichtungen führen kann, die den Verbinder 55 gemäß dieser Offenbarung verwenden.
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Ferner benötigt gemäß dieser Offenbarung der Verbinder 55 in einer Ausführungsform nur ein Befestigungselement 40 und einen zugehörigen Halter 42, wohingegen andere alternative Busverbindungen vielfache Befestigungselemente, mit zusätzlichen begleitenden Sätzen von Scheiben und Isolatoren, benötigen können.
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Nachdem eine oder mehrere Ausführungsformen beschrieben wurden, ist es offensichtlich, dass verschiedene Modifizierungen gemacht werden können, ohne dass vom Schutzbereich der Erfindung, wie in den begleitenden Ansprüchen definiert, abgewichen wird. Weitere Ausführungsformen der Erfindung können jegliche Kombination von Merkmalen aus einem oder mehreren abhängigen Ansprüchen enthalten, und solche Merkmale können insgesamt oder separat in jeden unabhängigen Anspruch eingebunden werden.
