DE19731858A1

DE19731858A1 - Kontaktstecker mit einer Mehrzahl von Kontaktelementen

Info

Publication number: DE19731858A1
Application number: DE19731858A
Authority: DE
Inventors: Franz Dr Wildner; Raymond Dr Zehringer
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 1997-07-24
Filing date: 1997-07-24
Publication date: 1999-01-28

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kontakttechnik. Sie geht aus von ei nem Kontaktstecker zur elektrischen Kontaktierung von Leitern mit einer Mehrzahl von Kontaktelementen nach dem Oberbegriff des ersten Anspruchs.

Stand der Technik

Ein gattungsgemäßer Kontaktstecker wird von den Firmen Multicontact AG und Sotax AG bereits verkauft. Diese Kontaktstecker werden in Steckkontakten für Dau erstromstärken im Bereich von 10 A bis zu einigen 1000 A eingesetzt. Die elektrische Kontaktierung basiert auf dem Prinzip, daß der kleine und unregelmäßige Luftspalt, der sich z. B. bei der Kontaktierung einer Stromschiene mit einem Stecker gehäuse ergibt, durch eine Vielzahl von vorgespannten Kontaktelementen in der Form von Kontaktlamellen überbrückt wird. Diese Kontaktlamellen können durch Stanzen und Biegen eines federharten Bandes hergestellt werden. Die Kontaktlamel len sind an beiden Enden über Verbindungsstege mit den benachbarten Kontaktla mellen verbunden. Nachteilig an diesen Kontaktsteckern ist die mangelnde mecha nische Flexibilität der Verbindung. Damit realisierte Hochstromkontakte setzen entweder eine sehr genaue Bearbeitung und Positionierung von Steckergehäuse und Stromschiene oder eine flexible Aufhängung von mindestens einem der beiden Kon taktpartner voraus. Diese flexible Aufhängung könnte z. B. durch ein Kabel erfolgen. Sind diese Bedingungen nicht erfüllt, dann können inakzeptabel große Montage kräfte oder Kontaktwiderstände auftreten. Bei großen elektrischen Anlagen, z. B. Umrichtern für Traktionsanwendungen ist eine solche flexible Aufhängung oft nicht möglich, da die Stromführung über starre Stromschienen aus Kupfer oder Alumini um erfolgt. Besonders große Schwierigkeiten treten auf, wenn mehrere Kontakte parallel zueinander liegen und die gesamte Kontaktanordnung ein mechanisch überbestimmtes System bildet.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen Kontaktstecker anzugeben, der auf ein fache Weise hergestellt, aufgebaut und montiert werden kann und der sich durch eine große Lagetoleranz beim Einbau insbesondere bei der Kontaktierung von Stromschienen in Hochstromanwendungen auszeichnet. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst.

Kern der Erfindung ist es also, daß der Kontaktstecker zwei Kontaktkämme um faßt, die einander gegenüber angeordnet sind, und daß die Kontaktzähne der Kämme zur Aufnahme eines Kontaktpartners vorbereitet sind. Vorzugsweise wer den die Kontaktzähne S-förmig vorgebogen. Die Kontaktkämme können auch auf einem der Kontaktpartner befestigt werden.

Außerdem wird ein Leistungshalbleitermodul angegeben, das mit erfindungsgemäßen Kontaktkämmen ausgerüstet ist.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den entsprechenden ab hängigen Ansprüchen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen im Zusam menhang mit den Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Einen erfindungsgemäßen Kontaktkamm von oben;

Fig. 2 Eine Anordnung, wie mit zwei erfindungsgemäßen Kontaktkämmen zwei Stromschienen elektrisch verbunden werden können;

Fig. 3 Eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Kontaktkammes;

Fig. 4 Ein Schnittbild eines Leistungshalbleitermoduls, das mit erfindungsgemäßen Kontaktkämmen ausgerüstet ist.

Die in den Zeichnungen verwendeten Bezugszeichen und deren Bedeutung sind in der Bezugszeichenliste zusammengefaßt aufgelistet. Grundsätzlich sind in den Fi guren gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wege zur Ausführung der Erfindung

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Kontaktkamm 1. Der Kontaktkamm kann aus einem federharten Blech mit guten elektrischen und thermischen Eigenschaften (z. B. aus einer CU-Be-Legierung) bestehen, in das eine Mehrzahl von Zähnen 2 ein geschnitten sind. Die Kontaktzähne 2 werden so geformt, daß ein Kontaktpartner 4, z. B. in Form einer Stromschiene oder eines anderen Leiters zwischen zwei gegen überliegenden Kontaktkämmen 2 aufgenommen und elektrisch kontaktiert werden kann. Wie in Fig. 2 gezeigt wird, werden die beiden Kontaktkämme zu diesem Zwecke spiegelsymmetrisch angeordnet und z. B. auf einem der Kontaktpartner 4 befestigt. Auf diese Weise wird der andere Kontaktpartner 4 beidseitig kontaktiert. Ein besonders niederohmiger Kontakt zwischen den Kontaktpartnern 4 ergibt sich, wenn die Kontaktzähne 2 scharfkantig ausgeführt sind. Sie schneiden sich dann ein wenig in die zu kontaktierende Oberfläche ein. Auf diese Weise erhält man einen gasdichten Kontakt, d. h. einen Kontakt, bei dem zwischen den Zähnen 2 und der Oberfläche des Kontaktpartners 4 kein Sauerstoff mehr vorhanden ist. Der Kontakt kann somit nicht mehr oxidieren, wodurch eine hohe Verfügbarkeit resultiert.

Die Befestigung der Kämme 1 auf dem Kontaktpartner 4 kann beispielsweise durch eine Niete 5 erfolgen, die durch dafür vorgesehen Befestigungslöcher 6 der Kontakt kämme 1 dringt. Andere Befestigungsarten sind ebenfalls möglich (Schrauben, Schweißen, Löten etc.). Außerdem können die erfindungsgemäßen Kontaktkämme 1 nicht nur auf einer Seite eine Kontaktpartners 4 angeordnet sein, sondern auch auf beiden Seiten oder ggf. in der Mitte bzw. an einer Kante der Kontaktpartner 4.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Kontaktsteckers besteht darin, daß der Kontaktstecker 1 eine große mechanische Flexibilität in allen drei Raum richtungen aufweist. Der Kontaktstecker nimmt Verschiebungen der beiden Kon taktpartner 4 in beiden Richtungen der Kaminfläche problemlos auf und gleicht auch grobe Winkelfehler zwischen den Kontaktpartnern 4 aus. Der Kontaktstecker ist aber auch senkrecht zur Kammebene flexibel, so daß solche Verschiebungen durch elastisches Biegen der Kontaktzähne 2 aufgenommen werden kann. Die zu lässige Verschiebung kann in einem weiten Bereich durch geeignete Dimensionie rung des Hebelarmes a der Zähne 2 und der Dicke d des Kammes 1 eingestellt wer den (siehe Fig. 3). Über die Anzahl der Kontaktzähne 2, bzw. die Länge l des Kon taktkammes 1 kann die Strombelastbarkeit eingestellt werden. Die mögliche Strom belastbarkeit ist proportional zu der Länge l.

Fig. 4 zeigt im Schnitt ein Leistungshalbleitermodul 7, das mit erfindungsgemäßen Kontaktkämmen 1 ausgerüstet ist. Das beispielhafte Module 7 umfaßt eine Mehr zahl von IGBT-Chips 10 und antiparallel geschalteten Dioden-Chips 11. Die Chips sind untereinander und mit nach außen geführten Elektroden über Bonddrähte 12 verbunden. Die Chips sind auf einem Keramiksubstrat 9 angebracht, daß in einen Kühlkörper 8 integriert ist. Der Kühlkörper 8 kann außerdem Gehäusefunktion übernehmen, oder es kann ein separates Gehäuse vorgesehen sein. Die Elektroden 13 und 14 sind entlang einer Isolierplatte 15 nach außen geführt, und stehen mit Kontaktkämmen 1 in Verbindung. In die Kontaktkämme 1 können Kontaktlaschen einer Stromrichterverschienung gesteckt werden. Auf diese Weise wird ein zuver lässiger elektrischer Kontakt zu dem Modul 7 hergestellt. Die Module können den Aufbau einer Halbbrücke oder nur eine Schalterfunktion oder eine Viertelbrücke aufweisen. Durch die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Kontaktkämme 1 wei sen die Module beim Einbau, insbesondere bei der Kontaktierung von Stromschie nen, eine große Lagetoleranz auf.

Insgesamt ergibt sich mit der Erfindung ein Steckkontakt für Hochstromanwendun gen, der nicht nur einen äußerst zuverlässigen elektrischen Kontakt ermöglicht, sondern auch eine sehr vorteilhafte mechanische Flexibilität aufweist. Mit dem er findungsgemäßen Kontaktstecker kann somit auf einfache Weise ein zuverlässiger elektrischer Kontakt erreicht werden, der insbesondere sehr lagetolerant ist.

Bezugszeichenliste

1

Kontaktkamm

2

Kontaktzähne

3

Steg

4

Kontaktpartner

5

Niete

6

Befestigungsloch

7

Leistungshalbleitermodul

8

Kühlkörper

9

Substrat

10

Halbleiterchip

11

Halbleiterchip

12

Bonddrähte

13

Elektrode

14

Elektrode

15

Isolierplatte

Claims

1. Kontaktstecker zur elektrischen Kontaktierung von mindestens zwei Kon taktpartnern, insbesondere von Stromschienen, umfassend eine Mehrzahl von elektrisch leitenden, insbesondere vorgebogenen, Kontaktelementen, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktstecker mindestens einen ersten Kontaktkamm (1) und einen zweiten Kontaktkamm (1) umfaßt, wobei die Kontaktkämme (1) eine Mehrzahl von Kontaktzähnen (2) aufweisen, die über einen Steg (3) verbunden sind, welche Stege (3) einander zugewandt und dem ersten Kontaktpartner (4) zugeordnet sind, und wobei die Kon taktzähne (2) der beiden Kontaktkämme (1) zur Aufnahme des zweiten Kontaktpartners (4) zwischen die Zähne des ersten Kontaktkammes und die Zähne des zweiten Kontaktkammes vorbereitet sind.

2. Kontaktstecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (2) im wesentlichen S-förmig gebogen sind.

3. Kontaktstecker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (3) der beiden Kontaktkämme übereinander angeordnet und auf dem ersten Kontaktpartner (4) befestigt sind.

4. Kontaktstecker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege auf dem ersten Kontaktpartner festgenietet sind.

5. Leistungshalbleitermodul (7) umfassend eine Mehrzahl von Leistungs halbleiterchips (10, 11), die in elektrischem Kontakt mit nach außen ge führten Elektroden (13, 14) stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Elek troden (13, 14) mit Kontaktkämmen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgerüstet sind.