DE60307673T2 - HIGH-POWER CONNECTORS FOR ELECTRICAL IMPLEMENTATION - Google Patents

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Abstract

The connector has an insulator (21) that partially covers a socket (15) fixed on an electric cable. The socket has a cap with a hollow central and a block to fix the cap, where the cap covers the insulator partially. A fixing unit (29) attaches another insulator (28) onto a circuit. The latter insulator encircles a pin and includes a hollow central for receiving the former insulator while inserting the socket in the pin.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Hochstromverbinder für elektrische Durchführung.The The present invention relates to a high current connector for electrical Execution.

Eine der geläufigen Techniken zum Vorbereiten von Schichten unter Ultravakuum ist die Epitaxie durch Molekularstrahl („MBE" – Molecular Beam Epitaxy). Bei dieser Technik werden die epitaxialen Schichten durch den Transport eines Werkstoffs, der die Zusammensetzungselemente der zu bildenden Schicht enthält, bis zu einem Träger, der metallisch ist oder ein Halbleiter, transportiert, wo er sich adsorbiert. Dieser Werkstofftransport erfolgt in einer Kammer unter Vakuum und vorzugsweise unter Ultrahochvakuum, das heißt bei einem Druck unter 10–9 mbar, um Filme ohne jede Kontamination zu erzielen.One of the common techniques for preparing layers under ultra-vacuum is molecular beam epitaxy ("MBE" - Molecular Beam Epitaxy), in which the epitaxial layers are transported by transporting a material containing the compositional elements of the layer to be formed up to a molecular weight Carrier, which is metallic or a semiconductor, transports where it adsorbs, This material transport takes place in a chamber under vacuum and preferably under ultrahigh vacuum, that is at a pressure below 10 -9 mbar, to achieve films without any contamination.

Die geläufigste Werkstoffquelle zum Herstellen dieser Epitaxie durch Molekularstrahl ist das Verdampfen ausgehend von einer Quelle des Typs Knudsen. Es handelt sich dabei um einen durch Joule-Effekt erhitzten Schmelztiegel. Der Schmelztiegel, der aus Bornitrid oder zum Beispiel aus hochreinem Graphit bestehen kann, weist eine zylindrische oder kegelförmige Form auf.The most common Material source for producing this epitaxy by molecular beam is the evaporation from a source of the Knudsen type. It is a crucible heated by Joule effect. The crucible made of boron nitride or for example of high purity Graphite may have a cylindrical or conical shape on.

Der Joule-Effekt wird im Allgemeinen durch Einsatz eines resistiven Elements, zum Beispiel eines Glühfadens erzielt. Zum Verdampfen bestimmter Werkstoffe sind Temperaturen über 1000°C erforderlich, was das Einspritzen eines Stroms mit großer Stärke in das resistive Element bedingt. Eine Kette entsprechender Elemente ist daher erforderlich, um den nötigen Strom bis zu dem resistiven Element zu liefern. Hochstromdurchgänge 1, zum Beispiel mindestens in der Größenordnung von 50 A werden daher umgesetzt, um eine Verbindung zwischen den resistiven Elementen, die sich im Inneren des Einschlusses unter Vakuum befinden, und der Außenseite des Einschlusses zu erstellen, wo die Generatoren angeordnet sind (1). Stromkabel 2 mit entsprechendem Querschnitt, zum Beispiel 10 mm2 für einen Strom I zwischen 35 und 50 A gewährleisten die Verbindung zwischen diesen Generatoren und den elektrischen Durchführungen 1. Stromverbinder 3 mit Kausche aus Kupfer werden verwendet, um den Anschluss zwischen den elektrischen Hochstromdurchführungen und den Versorgungskabeln 2 herzustellen.The Joule effect is generally achieved by using a resistive element, such as a filament. Temperatures above 1000 ° C are required to vaporize certain materials, which causes the injection of high current into the resistive element. A chain of corresponding elements is therefore required to supply the necessary current to the resistive element. High current passages 1, for example at least of the order of 50 A, are therefore converted to provide a connection between the resistive elements located inside the enclosure under vacuum and the outside of the enclosure where the generators are located ( 1 ). power cable 2 with a corresponding cross section, for example 10 mm 2 for a current I between 35 and 50 A ensure the connection between these generators and the electrical feedthroughs 1 , power connectors 3 with copper collars are used to connect between the high current electrical feedthroughs and the supply cables 2 manufacture.

Diese Art von Anschluss erlaubt jedoch keine einfache Handhabung der Versorgungskabel 2. Daher erfordert das Montieren/Demontieren der Versorgungskabel 2 zum Beispiel zum Wechseln einer Zelle das Schrauben/Losschrauben von Schrauben 5 auf der Ebene der Kausche 3. Die Stromdurchführung 1 ist daher der Gegenstand von Verdrehungen, die zu einem Verlust der Abdichtung der Durchführung 1 führen können. Ferner bedingt jede Aktion an elektrischen Anschlüssen 3 mit Kausche ein elektrisches Sicherheitsproblem für den Benutzer, denn diese Handhabung erfordert das Abnehmen eventueller elektrischer Isolationen.However, this type of connection does not allow easy handling of the supply cables 2 , Therefore, mounting / dismounting of the power cables requires 2 for example, to change a cell screwing / unscrewing screws 5 at the level of the throats 3 , The current feedthrough 1 is therefore the subject of twisting, resulting in a loss of sealing performance 1 being able to lead. Furthermore, every action requires electrical connections 3 with Kausche an electrical safety problem for the user, because this handling requires the removal of any electrical insulation.

Das Dokument DE-U-8 213 117 beschreibt einen Verbinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The Document DE-U-8 213 117 describes a connector according to the preamble of claim 1.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Hochstromverbinder für elektrische Durchführung vorzuschlagen, der in seiner Konzeption einfach und wirtschaftlich ist, hervorragend leitet und ein einfaches Handhaben der Versorgungskabel sowie einen hohen Schutz für den Benutzer erlaubt.The The object of the present invention is a high current connector to propose for electrical implementation, which is simple and economical in conception, excellent conducts and a simple handling of the supply cables as well as a high protection for the user allowed.

Dazu betrifft die Erfindung einen Verbinder gemäß Anspruch 1.To The invention relates to a connector according to claim 1.

Bei verschiedenen Ausführungsformen betrifft die vorliegende Erfindung auch die folgenden Merkmale:

  • – der erste und der zweite Isolator und die Kappe bestehen aus einem starren und elektrisch isolierenden Kunststoff,
  • – der Werkstoff ist Polyetheretherketon,
  • – die Kappe umfasst eine rylindrische Aussparung, die gegenüber dem ersten Isolator angeordnet ist,
  • – die Befestigungsmittel umfassen Bolzen.
In various embodiments, the present invention also relates to the following features:
  • The first and the second insulator and the cap are made of a rigid and electrically insulating plastic,
  • The material is polyetheretherketone,
  • The cap comprises a cylindrical recess arranged opposite the first insulator,
  • - The fastening means include bolts.

Die Erfindung wird detaillierter in verschiedenen möglichen Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:The The invention will be described in more detail in various possible embodiments with reference to the accompanying drawings, in which:

1 eine schematische Darstellung einer elektrischen Versorgungskette ist, die einen Hochstromverbinder mit Kupferkausche für die elektrische Durchführung des früheren Stands der Technik aufweist; 1 is a schematic representation of an electrical supply chain having a Hochstromverbinder with Kupferkausche for the electrical implementation of the prior art;

2 eine schematische Darstellung eines Hochstromverbinders für elektrische Durchführung gemäß der Erfindung ist; 2 a schematic representation of a high current connector for electrical feedthrough according to the invention;

3 eine schematische Darstellung einer Kette von Elementen zum Stromversorgen eines resistiven Elements eines Schmelztiegels ist, die eine Steckverbindung gemäß einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ausweist. 3 is a schematic representation of a chain of elements for powering a resistive element of a crucible, which identifies a connector according to an embodiment of the invention.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist das Herstellen eines Hochstromverbinders 10 zum elektrischen Verbinden eines Versorgungskabels mit einer elektrischen Durchführung 11. Diese Durchführungen 11 sind gut bekannt und erlauben das Herstellen elektrischer Verbindungen zwischen Elementen, die in einem geschlossenen Volumen angebracht sind, und einem Generator, der sich außerhalb dieses Volumens befindet. Diese elektrische Durchführung 11 umfasst mindestens eine Spindel 12, die eine erste Hauptachse 13 mit Durchmesser d hat. Bei einer Aus führungsform ist die Spindel 12 auf einen Flansch 14 geschweißt, um auf ein System unter Vakuum montiert zu werden. Der erfindungsgemäße Verbinder 10 ist jedoch nicht auf diese alleinige Ausführungsform beschränkt und gilt für elektrische Hochstromdurchführungen 11 im Allgemeinen.The object of the present invention is to produce a high current connector 10 for electrically connecting a supply cable to an electrical feedthrough 11 , These executions 11 are well known and allow electrical connections to be made between elements mounted in a closed volume and a generator located outside this volume is located. This electrical implementation 11 includes at least one spindle 12 that have a first major axis 13 with diameter d has. In one embodiment, the spindle is 12 on a flange 14 welded to be mounted on a system under vacuum. The connector according to the invention 10 however, is not limited to this sole embodiment and applies to high current electrical feedthroughs 11 in general.

Unter Bezugnahme auf 2 umfasst der Verbinder 10 eine erste Einheit, die eine Hülse 15 aufweist, die eine zweite Hauptachse 16 hat. Diese Hülse 15 ist dazu bestimmt, typisch gefalzt an einem Stromkabel 17 befestigt zu werden. Sie umfasst ferner einen Teil 19, der eine Aussparung 20 aufweist, die auf die zweite Hauptachse 16 zentriert ist und mit Durchmesser d, der dazu bestimmt ist, die Spindel 12 der elektrischen Durchführung 11 zu umgeben, wenn der elektrische Anschluss zwischen dem Kabel 17 und der Durchführung 11 erstellt ist. Diese Hülse 15 besteht aus einem sehr gut leitenden Werkstoff mit niedrigem Kontaktwiderstand, vorzugsweise aus hochwertigem Kupfer, Silber. Die erste Einheit umfasst auch einen ersten Isolator 21, der dazu bestimmt ist, die Hülse 15 zumindest teilweise abzudecken.With reference to 2 includes the connector 10 a first unit, which is a sleeve 15 having a second major axis 16 Has. This sleeve 15 is meant to be folded on a power cord 17 to be attached. It also includes a part 19 , the one recess 20 that points to the second major axis 16 is centered and with diameter d, which is intended to be the spindle 12 the electrical implementation 11 to surround when the electrical connection between the cable 17 and the implementation 11 is created. This sleeve 15 consists of a very good conductive material with low contact resistance, preferably of high quality copper, silver. The first unit also includes a first isolator 21 which is meant to be the sleeve 15 at least partially cover.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform bedeckt der Isolator 21 die Hülse 15 komplett mit Ausnahme der Aussparungen 18, 20, die dazu dienen, die Spindel 12 oder das Versorgungskabel 17 aufzunehmen.In a preferred embodiment, the insulator covers 21 the sleeve 15 complete with the exception of the recesses 18 . 20 that serve the spindle 12 or the supply cable 17 take.

Die erste Einheit umfasst ferner eine Kappe 22, die eine erste Aussparung 23 enthält, die auf die zweite Hauptachse 16 der Hülse zentriert ist, und Blockierungsmittel 24 zum Befestigen der Kappe 22 auf dem ersten Isolator 21. Man nennt hier „eine Kappe" einen Teil aus isolierendem Werkstoff, der eine Wand 25 aufweist, die fest mit einem Boden 26 verbunden ist. Der Innendurchmesser D dieses Teils ist mindestens gleich dem Außendurchmesser des ersten Isolators 21, so dass nach dem Befestigen der Kappe 22 auf dem ersten Isolator 21 diese den Isolator dann teilweise abdeckt.The first unit further comprises a cap 22 that a first recess 23 contains that on the second major axis 16 the sleeve is centered and blocking means 24 for attaching the cap 22 on the first insulator 21 , One calls here "a cap" a part of insulating material, which is a wall 25 which is stuck to a ground 26 connected is. The inner diameter D of this part is at least equal to the outer diameter of the first insulator 21 so after fixing the cap 22 on the first insulator 21 this then partially covers the insulator.

Vorteilhafterweise umfasst die Kappe 22 eine zweite zylindrische Aussparung 27, die dem ersten Isolator 21 gegenüber angeordnet ist, sowie Blockiermittel 24, die dann eine Flachkopfschraube enthalten. Die Kappe 22 ist daher durch Druck der Flachkopfschraube auf der Außenseite des ersten Isolators befestigt.Advantageously, the cap comprises 22 a second cylindrical recess 27 that the first insulator 21 arranged opposite, as well as blocking agents 24 , which then contain a flat head screw. The cap 22 is therefore secured by pressure of the flat-head screw on the outside of the first insulator.

Unten wird ein Verfahren zum Zusammenbauen der ersten Einheit beschrieben. Vor dem Falzen der Hülse 15 auf das Versorgungskabel 17, wird das Kabel durch die erste Aussparung 23 der Kappe 22 durchgeführt. Sobald die Hülse 15 gefalzt ist, wird die Kappe 22 auf dem ersten Isolator 21 befestigt, der die Hülse 15 abdeckt, und wird durch Schrauben der Blockiermittel 24 blockiert.Below, a method of assembling the first unit will be described. Before folding the sleeve 15 on the supply cable 17 , the cable will pass through the first recess 23 the cap 22 carried out. Once the sleeve 15 is folded, the cap will 22 on the first insulator 21 attached to the sleeve 15 covering, and is by screwing the blocking agent 24 blocked.

Der Verbinder umfasst eine zweite Einheit, die einen zweiten Isolator 28 aufweist, sowie Befestigungsmittel 29 zum Befestigen des zweiten Isolators auf der elektrischen Durchführung. Diese Befestigungsmittel 29 umfassen zum Beispiel Bolzen.The connector includes a second unit that includes a second insulator 28 and fasteners 29 for fixing the second insulator on the electrical feedthrough. These fasteners 29 include, for example, bolts.

Der zweite Isolator 28 umgibt die Spindel 12 und umfasst mindestens eine Aussparung, die auf die erste Hauptachse 13 zentriert ist, deren Innendurchmesser d' so ist, dass er den ersten Isolator 21 bis zu der Kappe 22 nach dem Einführen der Hülse 15 in die Spindel 12 umgibt.The second insulator 28 surrounds the spindle 12 and comprises at least one recess on the first major axis 13 centered, whose inner diameter d 'is such that it is the first insulator 21 up to the cap 22 after inserting the sleeve 15 in the spindle 12 surrounds.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind der erste und der zweite Isolator 21, 28 und die Kappe 22 aus einem starren und elektrisch isolierenden Kunststoff hergestellt, wie zum Beispiel aus Polyetheretherketon („PEEK" – Polyetheretherketon) oder aus einem Polyimid, wie zum Beispiel VESPEL oder dergleichen.In a preferred embodiment, the first and second insulators are 21 . 28 and the cap 22 made of a rigid and electrically insulating plastic, such as polyetheretherketone ("PEEK" - polyetheretherketone) or a polyimide, such as VESPEL or the like.

Die äußeren Seitenflächen des ersten Isolators 21 und die Innenfläche der Kappe 22 und des zweiten Isolators 28 haben zumindest teilweise einen Gewindeschnitt. Beim Zusammenbauen des Verbinders wird die Kappe 22 auf den ersten Isolator 21 geschraubt und deckt daher den ersten Isolator 21 teilweise ab. Beim Anschließen des Versorgungskabels 17 an die elektrische Durchführung 11 wird dieser Letztere selbst auf den zweiten Isolator 28 geschraubt, was vorteilhafterweise einen fest verbundenen Anschluss erlaubt.The outer side surfaces of the first insulator 21 and the inner surface of the cap 22 and the second insulator 28 at least partially have a thread cut. When assembling the connector becomes the cap 22 on the first insulator 21 screwed and therefore covers the first insulator 21 partially off. When connecting the supply cable 17 to the electrical feedthrough 11 this latter becomes itself on the second insulator 28 screwed, which advantageously allows a firmly connected connection.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist der Innendurchmesser D der Kappe 22 kleiner als der Außendurchmesser des ersten Isolators 21, so dass die Kappe 22 auf dem ersten Isolator 21 durch Tiefziehen befestigt wird.In a further embodiment, the inner diameter D of the cap 22 smaller than the outer diameter of the first insulator 21 so the cap 22 on the first insulator 21 is attached by deep drawing.

Der Innendurchmesser d' des zweiten Isolators 28 ist gleich oder größer als der Außendurchmesser des ersten Isolators 21, so dass die erste Einheit frei in die zweite Einheit eingeführt oder aus ihr entfernt werden kann.The inner diameter d 'of the second insulator 28 is equal to or larger than the outer diameter of the first insulator 21 so that the first unit can be freely inserted into or removed from the second unit.

3 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der der Verbinder eine elektrische Verbindung auf einer Effusionsquelle 30 erstellt. Der Flansch 31 umfasst auch eine Temperaturablesung 32 über eine Durchführung für ein Thermoelement. 3 shows an embodiment of the present invention in which the connector makes electrical connection to an effusion source 30 created. The flange 31 also includes a temperature reading 32 via a bushing for a thermocouple.

Die Befestigungsmittel 29 zum Befestigen des zweiten Isolators 28 auf der elektrischen Durchführung 11 umfassen die Schrauben und Muttern, die es erlauben, den Flansch 14 der elektrischen Hochstromdurchführung 11 auf dem Tragflansch der Effusionsquelle 30 zu befestigen.The fasteners 29 for securing the second insulator 28 on the electrical conduction 11 include the bolts and nuts that allow the flange 14 the electric high current enforcement 11 on the support flange of the effusion source 30 to fix.

Dieser Verbinder kann vorteilhafterweise für jedes System verwendet werden, das das Einspritzen eines Stroms mit großer Stärke erfordert und daher den Einsatz von Hochstromdurchführungen. Vorteilhafterweise weisen die Isolatoren aus Polyetheretherketon eine gute Temperaturbeständigkeit (250°C über mehr als 20.000 Stunden) auf, und die erfin dungsgemäßen Verbinder können an Systemen verwendet werden, die hohen Temperaturen unterliegen.This Connector can be used advantageously for any system which requires the injection of a stream of great strength and therefore the Use of high current feedthroughs. Advantageously, the insulators of polyetheretherketone a good temperature resistance (250 ° C over more as 20,000 hours), and the inventions to the invention connector can Systems are used which are subject to high temperatures.

Claims (5)

Hochstromverbinder für elektrische Durchführung (11) eines Einschlusses unter Vakuum, wobei die Durchführung mindestens eine Spindel (12) aufweist, die eine erste Hauptachse (13) hat, wobei die Verbindung eine erste Einheit aufweist, die eine Hülse (15) umfasst, die eine zweite Hauptachse (16) hat, wobei die Hülse (15) dazu bestimmt ist, an einem Stromkabel (17) befestigt zu werden, wobei ein erster Isolator (21) dazu bestimmt ist, die Hülse (15) mindestens teilweise abzudecken, wobei der Verbinder (10) eine zweite Einheit aufweist, die einen zweiten Isolator (28) und Befestigungsmittel (29) umfasst, um den zweiten Isolator (28) auf der elektrischen Durchführung (11) zu befestigen, wobei der zweite Isolator (28) die Spindel (12) umgibt, wenn der Verbinder (10) mit der Durchführung (11) verbunden ist, und mindestens eine Aussparung aufweist, die auf der ersten Hauptachse (13) zentriert ist, um den ersten Isolator (21) aufzunehmen, und, wenn der Verbinder (10) mit der Durchführung (11) verbunden ist, die Spindel (12) in die Hülse (15) eingeführt wird, wobei die erste Einheit eine Kappe (22) aufweist, die eine Aussparung (23) umfasst, die auf die zweite Hauptachse (16) der Hülse (15) zentriert ist, dadurch gekennzeichnet – dass die Kappe (22) Blockiermittel (14) aufweist, die eine Flachkopfschraube umfassen, die das Befestigen durch Druck der Kappe (22) auf der Außenseite des ersten Isolators (21) erlaubt, wobei die Kappe (22) dabei teilweise den Isolator (21) abdeckt, – dass die äußeren Seitenflächen des ersten Isolators (21) und Innenflächen der Kappe (22) und des zweiten Isolators (28) zumindest teilweise einen Gewindeschnitt haben, um einerseits die Kappe (22) auf den ersten Isolator (21) und andererseits den ersten Isolator (21) auf den zweiten Isolator (28) zu schrauben.High current connector for electrical feedthrough ( 11 ) of an inclusion under vacuum, wherein the feedthrough at least one spindle ( 12 ) having a first major axis ( 13 ), the connection having a first unit comprising a sleeve ( 15 ) having a second major axis ( 16 ), wherein the sleeve ( 15 ) is intended to be connected to a power cable ( 17 ), wherein a first insulator ( 21 ) is intended to remove the sleeve ( 15 ) at least partially, the connector ( 10 ) has a second unit comprising a second insulator ( 28 ) and fasteners ( 29 ) to the second insulator ( 28 ) on the electrical feedthrough ( 11 ), the second insulator ( 28 ) the spindle ( 12 ) when the connector ( 10 ) with the implementation ( 11 ) and at least one recess located on the first main axis ( 13 ) is centered around the first insulator ( 21 ), and when the connector ( 10 ) with the implementation ( 11 ), the spindle ( 12 ) in the sleeve ( 15 ), the first unit having a cap ( 22 ) having a recess ( 23 ) located on the second major axis ( 16 ) of the sleeve ( 15 ) is centered, characterized - that the cap ( 22 ) Blocking agent ( 14 ), which comprise a flat-head screw, the fastening by pressure of the cap ( 22 ) on the outside of the first insulator ( 21 ), whereby the cap ( 22 ) partially the insulator ( 21 ), that the outer side surfaces of the first insulator ( 21 ) and inner surfaces of the cap ( 22 ) and the second insulator ( 28 ) at least partially have a thread cut, on the one hand, the cap ( 22 ) on the first insulator ( 21 ) and on the other hand, the first insulator ( 21 ) on the second insulator ( 28 ) to screw. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Isolator (21, 28) und die Kappe (22) aus einem starren und elektrisch isolierenden Kunststoff bestehen.Connector according to claim 1, characterized in that the first and the second insulator ( 21 . 28 ) and the cap ( 22 ) consist of a rigid and electrically insulating plastic. Verbinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstoff Polyetheretherketon ist.Connector according to claim 2, characterized that the material is polyetheretherketone. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (22) eine zylindrische Aussparung (27) aufweist, die dem ersten Isolator (21) gegenüber angeordnet ist.Connector according to one of claims 1 to 3, characterized in that the cap ( 22 ) a cylindrical recess ( 27 ), the first insulator ( 21 ) is arranged opposite. Verbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsmittel (29) Bolzen umfassen.Connector according to one of claims 1 to 4, characterized in that the fastening means ( 29 ) Include bolts.
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