EP4396147A1 - Durchführung - Google Patents

Durchführung

Info

Publication number
EP4396147A1
EP4396147A1 EP22769585.5A EP22769585A EP4396147A1 EP 4396147 A1 EP4396147 A1 EP 4396147A1 EP 22769585 A EP22769585 A EP 22769585A EP 4396147 A1 EP4396147 A1 EP 4396147A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
glass
section
component
conductor
bushing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22769585.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Helmut Hartl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schott AG
Original Assignee
Schott AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schott AG filed Critical Schott AG
Publication of EP4396147A1 publication Critical patent/EP4396147A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C29/00—Joining metals with the aid of glass
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/653—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by electrically insulating or thermally conductive materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/656—Means for temperature control structurally associated with the cells characterised by the type of heat-exchange fluid
    • H01M10/6567—Liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/65—Means for temperature control structurally associated with the cells
    • H01M10/659—Means for temperature control structurally associated with the cells by heat storage or buffering, e.g. heat capacity or liquid-solid phase changes or transition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/218—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material
    • H01M50/22—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by the material of the casings or racks
    • H01M50/222—Inorganic material
    • H01M50/224—Metals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/08—Housing; Encapsulation
    • H01G9/10—Sealing, e.g. of lead-in wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
    • H01R13/46—Bases; Cases
    • H01R13/533—Bases, cases made for use in extreme conditions, e.g. high temperature, radiation, vibration, corrosive environment, pressure

Definitions

  • Accumulators preferably for lithium-ion batteries or nickel-metal hydride batteries, can be used in various areas, for example for portable electronic devices, mobile phones, power tools or electric vehicles.
  • Batteries can be either disposable, which is disposed of and/or recycled after discharge, or an accumulator.
  • WO 2012/110246 A1 describes the passage of a conductor, which is routed through a glass material and is connected to an electrode connecting component, the electrode connecting component is firmly connected to the conductor, e.g. by a welded or soldered connection. Such a connection is very complex and has the disadvantage that it cannot be detached.
  • the lines according to WO 2012/110246 A1 are supply lines carrying high currents to and from the battery cell.
  • the invention is aimed at routing control lines.
  • US 2019/0 131 591 A1 shows a bushing with a glass-enclosed conductor and an insulating element made of plastic, through which the conductor is passed.
  • the insulating element is only used for insulation and not for guidance.
  • the insulating element is not used to ensure that a plug can be pushed onto a conductor that is glazed in a glass or glass-ceramic material. None is said about this in US 2019/0 131 591 A1.
  • US 2014/0 030 902 A1 also shows a feedthrough.
  • the plastic part is only used as an insulator.
  • a guide component which serves to ensure that a plug is pushed onto the at least one conductor encased in a glass or glass-ceramic material, is also in US 2014/0 030 902 A1 not shown.
  • DE 10 2009 014 334 B4 also shows a bushing with a tubular element that is used to guide a conductor to a socket. It is not explicitly described in DE 10 2009 014 334 B4 that the tubular component consists of a plastic material. Furthermore, it is not clear from DE 10 2009 014 334 B4 that the insulating body in which the conductor is embedded consists of a glass or glass-ceramic material and the conductor is therefore encased in glass.
  • a storage device is to be specified which can be cooled better than hitherto.
  • the second, further object is achieved by a memory device or memory system according to claim 17. Developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.
  • the electrical bushing is characterized in that a glass or glass-ceramic material is inserted into the opening, which comprises a plurality of glass or glass-ceramic material openings, in each of which a conductor is introduced.
  • a particular challenge that is solved by the invention according to present claim 1 is the provision of a hermetically sealed leadthrough for non-round, in particular polygonal or multi-edged conductors.
  • the glazing of polygonal or multi-edged conductors has always been described in the prior art, according to EP 0157685 A1, only for adapted bushings.
  • a person skilled in the art had hitherto assumed that only conductors with a round cross-section in the encapsulation section could be encapsulated using pressure encapsulation, since uniform pressure on the encapsulated conductor was considered necessary from all sides. It was therefore surprising and unexpected for a person skilled in the art that non-round, in particular polygonal, conductors can also be hermetically sealed in with pressure, i.e. in the context of pressure glazing, without cracking or other damage.
  • a further advantage of the non-one-piece embodiment is that a first end section, second end section and middle section can each be produced individually and only after the production of the individual parts, the first end section, the middle section and the second end section are connected to one another as individual parts, in particular soldered and/or welded.
  • the individual sections are preferably produced from a drawn or rolled profile wire.
  • Another advantage of the different sections being connected to form a conductor is that different materials can be used for the different sections. It is thus possible to form the end sections, which are connected to the receptacles of the plug, from copper with good flow conductivity and the middle section, which is glazed, from NiFe.
  • the configuration of at least the end sections with a square cross section has the advantage that it can be connected particularly well to a plug.
  • the invention preferably shows a special lead-through component comprising a guide component which is connected to the lead-through component.
  • a guide component which is connected to the lead-through component.
  • the guide component consists of a plastic material, which is connected to the lead-through component, preferably made of a metallic material.
  • the lead-through component can also consist of a plastic material.
  • the design of the guide component from a plastic material, in particular a duroplastic plastic material, is advantageous since the complex geometry of the guide component can only be produced with great difficulty and with great effort, in particular machining effort, from the same material as the lead-through component, which is preferably made of metal.
  • the guide component made of plastic can be obtained very easily in the injection molding process.
  • the guide component made of plastic can also be part of the lead-through component.
  • the guide component is designed in such a way that it can be captively connected to the lead-through component.
  • the undercut has a conical profile in the direction of the lead-through component.
  • the conical shape guarantees that the plastic grips the undercut even better, so that the plastic and the metal lead-through component are very firmly connected.
  • such a design provides a play-free, robust connection.
  • the robust connection is also characterized by a high resistance to vibration and acceleration forces.
  • the captive connection between the guide component and the implementation component is a fixed one, ie one non-detachable connection of two components made of different materials, the metal of the base body and the plastic of the guide component.
  • the plug is designed in such a way that it can be captively connected to the guide component.
  • the guide component has a recess and the plug has at least one latching lug that can engage in the recess.
  • the captive connection of the guide component and bushing component which is permanent, i.e. not detachable
  • the captive connection of plug and guide component is not permanent, i.e. a detachable connection by pushing the latching lug out of the recess.
  • Components of the controller that do not require liquid cooling and/or immersion cooling are preferably arranged in the dry area, which is separated from the moist area by the partition wall. It is also possible to provide parts of the control electronics with immersion cooling. As an alternative to this, it is conceivable that the moist area is filled with an electrolyte. In this case, the moist area forms, for example, a storage cell of a battery or a capacitor.
  • the use of the feedthrough in partitions in particular in partitions for storage devices, is described in particular, the use of the feedthrough is not restricted to this. It is thus possible to use the feedthroughs in a wide variety of areas, for example in the field of microelectronics, as described in EP 0157685 A1, or also, for example, in the field of hard disk drives, as shown in US 2011/0056371 A1, or in medical devices , as set out in EP 2398026 A1 or DE 3045598. Electrical feedthroughs in the field of electromechanical elements are also generally conceivable. Furthermore, the bushings according to the invention can be used in many electronic devices, in particular also in “wearables”, i.e. electrical devices that can be worn on the body, such as fitness trackers, watches, etc.
  • the invention also provides a conductor for a bushing, preferably a battery bushing.
  • the conductor according to the invention is characterized in that the conductor has a first end section, preferably with a rectangular cross section, and a middle section, preferably with a non-round, preferably rectangular cross section. having.
  • the conductor can also comprise a second end section, preferably with a rectangular cross section.
  • first end section and the middle section are individual parts which are connected to one another to form a conductor, in particular electrically connected, in particular soldered and/or welded.
  • a one-piece embodiment with rectangular end sections is also possible.
  • the individual sections can comprise different materials.
  • the material of the end sections is identical to the material of the middle section.
  • Glazing section equal to that of the end section. If, for example, the end sections have a square cross-section, then in the case of a one-piece conductor the middle section also has a square cross-section.
  • the material of the end sections of the conductor is selected in such a way that it is matched to the contact requirements of a plug-in connection, for example.
  • the material can be selected so that the contact or transition resistance is low and there is high conductivity. Copper, for example, is particularly preferred for high conductivity.
  • the material of the middle section of the conductor is preferably matched to the glass material and the type of glazing.
  • the glazing is pressure glazing. Particularly preferred materials for the center section or glazing section are NiFe for pressure glazing. Kovar can also be used in the middle section.
  • Whether there is pressure glazing or an adapted bushing is determined by the expansion coefficients of the conductor, material and base body or the housing in which the glazing is made.
  • the expansion coefficients of the conductor, glass material and base body are approximately the same or largely match of the material surrounding the opening in which the conductor is glazed is chosen so that a compressive pressure is exerted on the glass and the conductor by, for example, the base body.
  • the thermal expansion coefficient of the glass material is lower than that of the base body or housing material, so that pressure can be built up on the glass material by the housing material or base body.
  • the multi-divided conductor provides a conductor that is optimally adapted to the glazing and to the plug contacts.
  • the coefficients of expansion of the base body or the lead-through component and the glass or glass-ceramic material are preferably selected in such a way that there is a difference of more than 3*10' 6 /K, particularly preferably more than 5*10' 6 /K exhibit.
  • a one-piece conductor with rectangular or polygonal or multi-edged end sections can be pressure-tightly glazed.
  • Cu a Cu alloy, NiFe, a NiFe alloy (also Ti or a titanium alloy, aluminum, gold, steel or stainless steel, iron, brass, bronze or Kovar are possible materials.
  • Ti or titanium alloys as materials for the conductor are particularly suitable for medical applications of interest.
  • NiFe or an NiFe alloy is provided as the material for the middle section and Cu or a Cu alloy is provided for the first end section and/or the second end section.
  • a conductor has high conductivity in the area of the plug-in connection and allows pressure encapsulation.
  • FIG. 2 a front view of an electrical bushing according to FIG. 1 .
  • FIG. 8 ab Embodiment of a feedthrough with nineteen conductors introduced into a glass compact.
  • Fig. 9a an example of a feedthrough with four conductors with a rectangular
  • 9e shows an embodiment with five conductors with different cross-sections, which are glazed into a common opening.
  • the feedthrough can also be used in completely different areas, for example in microelectronics or in the field of medical technology, for example in cardiac pacemakers, or in the field of electrical devices that can be worn on the body, for example “wearables” such as fitness watches and fitness trackers.
  • the electrical feedthrough 1 according to the invention comprises a feedthrough component 3 with an opening or openings 5 made in the feedthrough component 3.
  • the metal base body instead of many individual openings in the metal base body, in each of which a conductor is glazed, it would also be possible to provide a single opening in the base body, with several conductors in this single opening, for example all six conductors together in one Glass block or glass pressing are glazed.
  • the glazing of several conductors in a single glass material, preferably a glass molding, has the advantage that the large number of openings cannot be made in a metallic material but in the glass material in the form of bores, which is advantageous in terms of costs and manufacturing effort.
  • a conductor obtained by connecting individual parts is provided.
  • the conductor 7.1, 7.2 comprises a total of three individual parts. This is shown in detail in FIG. 4 for the conductor 7.1.
  • the conductor 7.1 comprises three sections 200.1, 200.2, 200.3. Sections 200.1, 200.2 preferably have a rectangular cross section, section 200.3 provided for glazing also has a polygonal or multi-edged cross section.
  • the three-part conductor is not manufactured as a one-piece component, but from a total of three individual parts, namely the two end parts 200.1, 200.2, onto which a plug is pushed and which is not glazed and has a rectangular cross-section, and the middle part 200.3 also with a non-circular cross-section for glazing.
  • the individual parts 200.1, 200.2, 200.3 are each produced using their own method and are connected to form the overall conductor 7.1, for example by soldering and/or welding. All ladder parts can be obtained from a wire.
  • the advantage of the three-part conductor is that the individual parts can be prefabricated individually in large quantities and the prefabricated individual parts are assembled into a conductor in a final process step.
  • FIGS. 5 and 6 show two examples, each with two areas, of the use of partition walls, preferably with the electrical feedthroughs according to the invention, for separating individual areas.
  • the use of electrical feedthroughs to connect two areas of a storage device separated by partitions is just one example of the use of the feedthroughs described and claimed in this application.
  • the bushings can also be used in other areas, for example in the field of microelectronics or in medical devices. In the following, the use is to be described specifically, without being limited to this, for storage systems
  • the electrical feedthrough 1 allows the first area 1000 and the second area 1100 to be electrically connected to one another, for example those in the first area 1000 housed control electronics 1200 with the memory device 1300.1, 1300.2, 1300.3, 1300.3 housed in the second area 1100
  • FIG. 6 shows a system that again has two areas, a first area 3000 and a second area 3100.
  • both areas are moist areas.
  • a plurality of storage devices 3300.1, 3300.2, 3300.3, 3300.4, 3300.5, 3300.6, 3300.7, 3300.8 are arranged in both wet areas without being restricted to this.
  • the storage device is immersed in a cooling liquid, for example an immersion liquid, both in the first area and in the second area.
  • the two areas 3000 and 3100 are electrically connected to one another by a bushing 1 according to the invention.
  • a number of memory devices can be connected in series.
  • the same components as in FIG. 5 are given the same reference numbers in FIG.
  • a bushing component made of plastic it can be provided, as shown in Fig. 7a, that the front side 4010 and the back side 4012 of the glass or glass-ceramic compact 4009, which accommodates the conductors 4007.1, 4007.2, can also be overmoulded or molded with a plastic material that forms the bushing component. is surrounded.
  • the lead-through component made of plastic can have additional sections which, for example, provide the functionality of a guide component and/or form part of a housing.
  • FIG. 7a shows a side view of the feedthrough with a plurality of conductors introduced into a glass or glass-ceramic material
  • FIG. 7b shows a front view of the same component.
  • the same components as in Fig. 7a are given the same reference numerals.
  • the bushing shown in FIGS. 7a and 7b can, like the bushing according to FIG. 1, comprise a guide component (not shown) made of plastic.
  • 7b shows a front view of a feedthrough element 4003 with a total of four glazed conductors 4007.1, 4007.2, 4007.3, 4007.4.
  • the same components as in Fig. 7a are given the same reference numerals.
  • the implementation component consists of a plastic material, in particular a thermoplastic material. Electrical feedthrough according to clause 28, characterized in that the feedthrough component comprises a guide component which is designed in such a way that it receives a plug. 30. Electrical bushing according to at least one of sentences 28 to 29, characterized in that the cross section of the glazing section is not round, preferably polygonal or multi-edged, in particular quadrangular or square.
  • partition wall comprises an opening into which the lead-through component of the lead-through according to one of claims 1 to 38 is inserted, preferably tightly with an O-ring.
  • the first area being a dry and/or moist area which comprises a liquid, in particular water and/or oil, and/or an immersion liquid and/or an electrolyte for cooling , characterized in that the second area is a wet area with a storage cell, in particular a storage cell of a storage device.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Insulating Bodies (AREA)
  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Elektrische Durchführung umfassend ein Durchführungsbauteil mit wenigstens einer Öffnung, wenigstens einen Leiter mit einem Einglasungsabschnitt mit einem Querschnitt, wobei der Einglasungsabschnitt in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial in der Öffnung fixiert, insbesondere eingeglast ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Einglasungsabschnittes nicht rund, bevorzugt mehreckig bzw. mehrkantig, insbesondere viereckig bzw. viereckig ausgebildet ist und das Durchführungsbauteil aus einem Metall besteht und das Glas- oder Glaskeramikmaterial einen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der geringer als der Ausdehnungskoeffizient des Durchführungsbauteiles ist.

Description

Durchführung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Durchführung umfassend ein Durchführungsbauteil mit wenigstens einer Öffnung, sowie wenigstens einem Leiter mit einem Einglasungsabschnitt mit einem Querschnitt, wobei der Einglasungsabschnitt in ein Glas- oder Glaskeramikmatenal in die wenigstens eine Öffnung eingeglast wird. Weitere Aspekte der Erfindung betreffen eine elektrische Durchführung mit mehreren Leitern in einer Öffnung eines Durchführungsbauteils sowie eine elektrische Durchführung, bei der ein Glas- oder Glaskeramikmatenal in einem Durchführungsbauteil aus einem Kunststoffmatenal eingesetzt ist.
Durchführungen für elektrische Leiter mit einem in ein Glas- oder Glaskeramikmatenal eingeglasten Leiter sind aus einer Vielzahl von Anmeldungen bekannt geworden. Diesbezüglich wird beispielsweise auf die WO 2012/110246 A1 oder die DE10 2018 220 118 A1 verweisen. All die zuvor genannten Schriften beziehen sich auf Durchführungen die in ein Gehäuse für Speichervorrichtungen, insbesondere Batteriegehäuse eingebracht werden. Die Durchführungen umfassen Leiter, mit denen hohe Ströme in die Speichervorrichtungen oder aus der Speichervorrichtung, insbesondere aus den Akkumulatoren abgeführt werden.
Akkumulatoren, bevorzugt für Lithium-Ionen-Batterien oder Nickel- Metallhydridbatterien können in verschiedenen Bereichen, beispielsweise für tragbare elektronische Geräte, Mobiltelefone, Motorwerkzeuge oder Elektrofahrzeuge eingesetzt werden.
Batterien können sowohl eine Einwegbatterie, die nach ihrer Entladung entsorgt und/oder recycelt wird, als auch ein Akkumulator sein.
Während Durchführungen im Stand der Technik immer Batterieanwendungen waren, ist aus keiner der vorgenannten Anmeldungen hervorgegangen wie eine elektrische Durchführung ausgestaltet sein muss, um einerseits an ein Batteriemanagementsystem und andererseits an eine Speichereinrichtung, insbesondere Batterie anschließbar zu sein.
Die WO 2012/110246 A1 beschreibt zwar die Durchführung eines Leiters, die durch ein Glasmaterial geführt wird und mit einem Elektroden- Verbindungsbauteil verbunden wird, allerdings ist das Elektroden- Verbindungsbauteil fest mit dem Leiter z.B. durch ein Schweiß- oder eine Lötverbindung verbunden. Eine derartige Verbindung ist sehr aufwändig und hat den Nachteil, dass sie nicht lösbar ist. Zudem handelt es sich bei den Leitungen gemäß der WO 2012/110246 A1 um hohe Ströme führende Versorgungsleitungen zur Batteriezelle und von der Batteriezelle weg. Die Erfindung hingegen ist auf die Durchführung von Steuerleitungen gerichtet.
Die US 2019/ 0 131 591 A1 zeigt eine Durchführung mit einem eingeglasten Leiter und einem Isolierelement aus Kunststoff, durch das der Leiter hindurchgeführt wird. Das Isolierelement dient aber lediglich der Isolation und nicht der Führung. Insbesondere dient das Isolierelement nicht dazu, dass ein Stecker passgenau auf einen in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial eingeglasten Leiter aufgeschoben werden kann. Hierzu ist in der US 2019/0 131 591 A1 nichts ausgeführt.
Des Weiteren beschreibt die US 2019/0 131 591 A1 auch eine Batterie und somit eine Speichereinrichtung, jedoch ist in der US 2019/ 0 131 591 A1 keine Trennwand, die einen ersten und zweiten Bereich voneinander trennt, offenbart. Insbesondere ist in der US 2019/0 131 591 A1 nicht beschrieben, dass der erste Bereich ein feuchter Bereich ist und der zweite Bereich ein trockener Bereich.
Neben der US 2019/0 131 591 A1 zeigt auch die US 2014/ 0 030 902 A1 eine Durchführung. Wie schon in der US 2019/ 0 131 591 A1 ist das Kunststoffteil lediglich als Isolator eingesetzt, ein Führungsbauteil, das dazu dient, dass ein Stecker passgenau auf den wenigstens einen in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial eingeglasten Leiter aufgeschoben wird, ist auch in der US 2014/0 030 902 A1 nicht gezeigt. Die DE 10 2009 014 334 B4 zeigt ebenfalls eine Durchführung mit einem rohrförmigen Element, das dazu dient einen Leiter auf eine Steckerbuchse zu führen. Nicht explizit beschrieben in der DE 10 2009 014 334 B4 ist, dass das rohrförmige Bauteil aus einem Kunststoffmaterial besteht. Des Weiteren geht aus der DE 10 2009 014 334 B4 nicht hervor, dass der Isolierkörper, in den der Leiter eingebettet ist aus einem Glas- oder Glaskeramikmaterial besteht und der Leiter somit eingeglast ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden.
Erste Aufgabe der Erfindung ist es, insbesondere eine Durchführung anzugeben, die über Steckverbindungen an Leitungen einfach und gegebenenfalls reversibel anschließbar ist.
Erfindungsgemäß wird die erste Aufgabe durch eine elektrische Durchführung gemäß der unabhängigen Ansprüche 1 und 3 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Des Weiteren soll gemäß einer zweiten Aufgabe eine Speichereinrichtung angegeben werden, die besser als bislang gekühlt werden kann. Die zweite, weitere Aufgabe wird durch eine Speichereinrichtung bzw. Speichersystem gemäß Anspruch 17 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
In einer ersten Ausgestaltung der elektrischen Durchführung gemäß Anspruch 1 zeichnet sich die elektrische Durchführung dadurch aus, dass wenigstens der Einglasungsabschnitt des Leiters einen nicht runden Querschnitt aufweist.
Bevorzugt ist der Einglasungsabschnitt mehrkantig bzw. mehreckig, insbesondere vierkantig ausgebildet. Des Weiteren besteht das Durchführungsbauteil aus einem Metall und das Glas- oder Glaskeramikmaterial weist einen Ausdehnungskoeffizienten auf, der geringer als der Ausdehnungskoeffizient des Durchführungsbauteiles ist, ergebend eine Druckeinglasung.
In einer fortgebildeten Ausführungsform der Durchführung gemäß Anspruch 2 zeichnet sich die elektrische Durchführung dadurch aus, dass in die Öffnung ein Glas- oder Glaskeramikmaterial eingesetzt ist, das mehrere Glas- oder Glaskeramikmatenalöffnungen umfasst, in die jeweils ein Leiter eingebracht ist.
Aus der EP 0157685 A1 ist für ein Mikroschaltungspaket, ein sogenanntes „microcurcuit package“, eine hermetische Durchführung mit im Querschnitt rechteckigen Leitern bekannt geworden. Allerdings handelt es sich bei der in der EP 0157685 A1 gezeigten hermetischen Durchführung um eine sogenannte angepasste Durchführung, ein „matched seal“, bei dem der Ausdehnungskoeffizient des Gehäusematerials und des Glasmaterials, in das ein Leiter eingeglast wird, im Wesentlichen gleich sind. Für die Einglasung wird dabei ein Borosilikatglas verwendet, dessen Ausdehnungskoeffizient im Bereich 3 bis 5 10'6/K liegt, und gut an den Ausdehnungskoeffizienten des eingeglasten Leiters aus KOVAR mit einem Ausdehnungskoeffizienten von ungefähr 5*10'6/K angepasst ist.
Aus der US 2011/0056731 A1 ist eine hermetisch dichte Einglasung mit einer Vielzahl von in einem Glasmaterial eingeglasten Leitern bekannt geworden. Die Materialien die in der US 2011/0056731 A1 angegeben sind, sind in Bezug auf die Ausdehnungskoeffizienten nicht näher spezifiziert, so dass auch Druckeinglasungen möglich wären. Allerdings haben sämtliche Leiter, die in das Glasmaterial wie in der US 2011/0056731 A gezeigt, eingebracht werden, einen runden Querschnitt. Mehrkantige Leiter sind in der US 2011/0056731 A1 nicht gezeigt.
In einer weiteren zweiten Ausgestaltung der Durchführung gemäß Anspruch 3 ist die elektrische Durchführung derart ausgelegt, dass das Durchführungsbauteil aus einem Kunststoffmaterial besteht. Die einzelnen Ausgestaltungen können beliebig miteinander kombiniert werden. Insbesondere die zweite weitere Ausgestaltung kann aber auch losgelöst von der ersten Ausgestaltung eingesetzt werden, so dass beispielsweise ein Leiter einer elektrischen Durchführung mit einem Durchführungsbauteil aus einem Kunststoff im Einglasungsabschnitt auch einen runden Querschnitt aufweisen kann.
Eine besondere Herausforderung, die mit der Erfindung gemäß dem derzeitigen Anspruch 1 gelöst wird, ist das Zurverfügungstellen einer hermetisch dichten Durchführung von nicht runden, insbesondere mehreckigen bzw. mehrkantigen Leitern. Die Einglasung mehreckiger bzw. mehrkantiger Leiter wurde im Stand der Technik, gemäß der EP 0157685 A1 stets nur für angepasst Durchführungen beschrieben. Ein Fachmann war bisher davon ausgegangen, dass nur Leiter mit im Einglasungsabschnitt rundem Querschnitt über eine Druckeinglasung eingeglast werden können, da ein von allen Seiten gleichmäßiger Druck auf den eingeglasten Leiter für nötig erachtet wurde. Für einen Fachmann war es daher überraschend und unerwartet, dass auch unrunde, insbesondere mehreckige Leiter mit Druck, d.h. im Rahmen einer Druckeinglasung hermetisch dicht eingeglast werden können ohne Rissbildung oder anderweitige Schäden.
Um das Risiko zu verringern bzw. zu verhindern, dass bei der Einglasung Risse oder Löcher im Glas- oder Glaskeramikmaterial auftreten, kann bei einem mehrkantigen bzw. mehreckigen Leiter insbesondere im Bereich des Einglasungsabschnittes zusätzlich vorgesehen sein, die Kanten leicht zu verrunden. Die Verrundungen liegen beispielsweise im Bereich 0,01 bis 0,1 mm, bevorzugt bei ungefähr 0,05 mm. Das angegebene Maß für die Verrundung bezieht sich hierbei bevorzugt auf einen Radius einer kreisbogenförmigen Verrundung, insbesondere der Ecken der Querschnittsform.
Um den Leiter mit einem Stecker wenigstens an einem Ende verbinden zu können, kann auch ein Endabschnitt des Leiters einen merkantigen bzw. mehreckigen Querschnitt, bevorzugt einen viereckigen Querschnitt aufweisen. Die Art des Querschnittes des Endabschnittes und bei einer einstückigen Ausführungsform des Einglasungsabschnittes wird im Wesentlichen durch die Form des Steckers bestimmt, der auf den Leiter aufgebracht wird. Denkbar sind 3- Kant, 4-Kant oder auch 6-Kant-Querschnitte.
Bevorzugt ist der Leiter mit mehreckigen, bzw. mehrkantigen Querschnitt als einstückiger Leiter ausgebildet.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Leiter ein zweiseitiger Leiter, d.h. ein Leiter der nach Einglasen in die Öffnung des Durchführungsbauteiles von zwei Seiten mit einem Stecker versehen werden kann.
Wenn der Leiter nicht einteilig ausgeführt ist, so kann der Leiter beispielsweise aus insgesamt drei Teilen, einem ersten Endabschnitt, bevorzugt mit rechteckigem Querschnitt, einem Mittenabschnitt bevorzugt mit mehreckigem, bevorzugt rechteckigem Querschnitt und einem zweiten Endabschnitt, bevorzugt mit mehreckigem, insbesondere rechteckigem Querschnitt bestehen. Dann ist es möglich, dass der Mittenabschnitt des Leiters gut eingeglast werden kann, der erste Endabschnitt und der zweite Endabschnitt mit rechteckigem Querschnitt dagegen können kontaktsicher mit einem Stecker verbunden werden. Auch können die unterschiedlichen Abschnitte, unterschiedliche Materialien umfassen.
Alternativ zu einem dreigeteilten Leiter kann auch ein einteiliger Leiter wie zuvor beschrieben zur Verfügung gestellt werden. Auch bei einem einteiligen Leiter können die Endabschnitte, bevorzugt erster und zweiter Endabschnitt, mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet sein. Erfindungsgemäß weist der durchgehende Leiter beispielsweise einen nicht-runden, bevorzugt mehreckigem bzw. mehrkantigem, insbesondere viereckigem, bzw. rechteckigem Querschnitt auf. Der dann durchgehende 4-Kant-Pin ist eingeglast, bevorzugt druckdicht eingeglast. Der durchgehende 4-Kant-Pin in seiner einstückigen Ausführungsform ist in der Regel aus ein und demselben Material, d.h. die Endabschnitte umfassen das gleiche Material wie der eingeglaste Mittenabschnitt, beispielsweise Kupfer oder NiFe.
Bei einem mehrteiligen, beispielsweise dreiteiligen Pin können die unterschiedlichen Abschnitte dagegen unterschiedliche Materialien umfassen, beispielsweise die Endabschnitte mit rechteckigem Querschnitt Kupfer und der unrunde Mittenabschnitt, der eingeglast wird, NiFe. Die Endabschnitte aus Kupfer, die mit einem Stecker verbunden werden, zeichnen sich durch eine hohe Leitfähigkeit aus, der Mittenabschnitt aus NiFe dagegen durch eine gute Einglasbarkeit, insbesondere für den Fall einer Druckeinglasung.
Ein weiterer Vorteil der nicht einteiligen Ausführungsform ist, dass ein erster Endabschnitt, zweiter Endabschnitt und Mittenabschnitt jeweils einzeln hergestellt werden können und erst nach Herstellung der Einzelteile, der erste Endabschnitt, der Mittenabschnitt und der zweite Endabschnitt als Einzelteile miteinander zu einem Leiter verbunden, insbesondere verlötet und/oder geschweißt werden. Bevorzugt werden die einzelnen Abschnitte aus einem gezogenen oder gewalzten Profildraht hergestellt. Ein weiterer Vorteil der unterschiedlichen Abschnitte, die zu einem Leiter verbunden werden ist, dass unterschiedliche Materialien für die unterschiedlichen Abschnitte verwendet werden können. So ist es möglich die Endabschnitte, die mit den Aufnahmen des Steckers verbunden werden aus gut ström leitendem Kupfer auszubilden und den Mittenabschnitt, der eingeglast ist aus NiFe. Die Ausgestaltung zumindest der Endabschnitte mit einem Vierkant- Querschnitt hat den Vorteil, dass dieser besonders gut mit einem Stecker verbunden werden kann. Neben dem Vierkant-Querschnitt beispielsweise der Endabschnitte des Pins sind auch andere Mehrkant-Querschnitte denkbar, beispielsweise ein Sechskant- oder Achtkant-Querschnitt. Der Mittenabschnitt, der gleichzeitig Einglasungsabschnitt ist, kann bei einer dreiteiligen Ausführungsform auch rund sein. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Durchführung kann anstelle einer einzelnen Einglasung der Leiter in Öffnungen, die in das Durchführungsbauteil eingebracht werden, vorgesehen sein, in eine einzige Öffnung in einem Durchführungsbauteil mehrere Leiter einzuglasen.
Der Vorteil einer Mehrfach-Einglasung ist, dass die Öffnungen für die Leiter nur in bspw. einem Glaspressling ausgeführt werden müssen und nicht im Metall bspw. des Durchführungsbauteiles. Da Öffnungen im Glaspressling wesentlich einfacher herzustellen sind gegenüber Bohrungen im Metall ist ein derartiges Vorgehen vorteilhaft im Bezug auf Herstellungsaufwand und Kosten.
Bevorzugt bei einer Mehrfach-Einglasung ist eine Druckeinglasung, bei der der Ausdehnungskoeffizient des Durchführungsbauteils größer als der des Glas- oder Glaskeramikmaterials ist. Auch angepasste Durchführungen sind bei Mehrfach- Durchführungen denkbar. Gemäß der Erfindung sind auch bei Mehrfach- Einglasung Leiter mit nicht runden, insbesondere mehreckige Leiter im Gegensatz zu US 2011/0056731 A1 im Rahmen einer Druckeinglasung vorgesehen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Durchführungsbauteil nicht aus Metall, sondern aus einem Kunststoffmatenal ausgebildet. Bei dieser Ausgestaltung wird zunächst der Leiter in ein Glas- oder Glaskeramikmatenal eingeglast, beispielsweise einzeln oder mehrere Leiter auch mit mehreckigem Querschnitt gemeinsam, beispielsweise in einen Glaspressling mit mehreren Öffnungen. Anschließend wird der eingeglaste Leiter mit einem Kunststoffmatenal umspritzt. Der Kunststoff bildet dann das Durchführungsbauteil aus. Dabei kann das vom Kunststoff gebildete Element vorteilhaft auch einen Abschnitt aufweisen, der die Funktion des Führungsbauteils übernimmt. Zudem kann der Kunststoff auch die Vorder- und/oder Rückseite des Glases zumindest teilweise bedecken.
Da der Kunststoff nach dem Umspritzen schrumpft, liegt er dicht am Glas- oder Glaskeramikmatenal an, in das die Einglasung erfolgt. Das Kunststoffmatenal kann sich insbesondere am Glas- oder Glaskeramikmaterial festkrallen. Dies führt zu einer guten Abdichtung.
Das Durchführungsbauteil aus Kunststoff kann sowohl einzeln eingeglaste Leiter wie eine Vielzahl von in einem Glasblock eingebrachten Leitern umfassen.
Die Leiter können sowohl mehreckig wie rund ausgebildet sein.
Ein aus Kunststoff bestehendes Durchführungsbauteil kann in einer speziellen Ausgestaltung auch Teil einer Trennwand sein, die zwei Bereiche voneinander trennt.
Bevorzugt zeigt die Erfindung ein spezielles Durchführungsbauteil umfassend ein Führungsbauteil, das mit dem Durchführungsbauteil verbunden ist. Durch diese Maßnahme ist es möglich eine Durchführung darzustellen, bei der ein Stecker passgenau auf den wenigstens einen in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal eingeglasten Leiter des Durchführungsbauteiles aufschiebbar ist. Bei dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Führungsbauteil aus einem Kunststoffmaterial besteht, das mit dem Durchführungsbauteil bevorzugt aus einem metallischen Material verbunden ist. Das Durchführungsbauteil kann aber auch aus einem Kunststoffmaterial bestehen. Die Ausgestaltung des Führungsbauteiles aus einem Kunststoffmatenal, insbesondere einem duroplastischen Kunststoffmaterial ist vorteilhaft, da die aufwändige Geometrie des Führungsbauteiles nur sehr schwer und mit hohem Aufwand, insbesondere Bearbeitungsaufwand aus demselben Material wie das Durchführungsbauteil, das bevorzugt aus Metall besteht, hergestellt werden kann.
Besonders bevorzugt ist auch der Einsatz eines thermoplastischen Kunststoffmatenals statt eines Duroplasten, da dann das Führungsbauteil in seiner aufwändigen Geometrie durch ein Spritzgießverfahren einfach hergestellt werden kann. Außerdem können thermoplastische Kunststoffmaterialien durch Erwärmung eingeschmolzen und wieder verwertet werden. Hierbei werden die ursprünglichen Materialeigenschaften erhalten.
Generell kann das Führungsbauteil aus Kunststoff sehr einfach im Spritzgießverfahren erhalten werden.
Wird das Durchführungsbauteil aus Kunststoff ausgebildet, kann das Führungsbauteil aus Kunststoff auch Teil des Durchführungsbauteiles sein. Um das Führungsbauteil sicher mit dem Durchführungsbauteil aus Metall oder Kunststoff zu verbinden, ist vorgesehen, dass das Führungsbauteil derart ausgestaltet ist, dass es verliersicher mit dem Durchführungsbauteil verbindbar ist.
Eine verliersichere Verbindung wird beispielsweise in einer bevorzugten Ausführungsform dadurch zur Verfügung gestellt, dass das Durchführungsbauteil wenigstens einen Hinterschnitt zur Verbindung mit dem Führungsbauteil umfasst. In den Hinterschnitt kann der Kunststoff des Führungsbauteiles mit einem Spritzgießverfahren für das Führungsbauteil eingespritzt werden. Da der Ausdehnungskoeffizient des Kunststoffmatenals höher als der des Metalls ist, kann sich der Kunststoff im Hinterschnitt des metallischen Durchführungsmaterial verkrallen, so dass der Kunststoff und damit das Führungsbauteil verliersicher mit dem Durchführungsbauteil verbunden ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Hinterschnitt einen konischen Verlauf in Richtung des Durchführungsbauteils aufweist. Der konische Verlauf garantiert, dass sich der Kunststoff noch besser in dem Hinterschnitt verkrallt, so dass Kunststoff und Durchführungsbauteil aus Metall sehr fest miteinander verbunden sind. Insbesondere wird durch eine derartige Ausgestaltung eine spielfreie, robuste Verbindung zur Verfügung gestellt. Die robuste Verbindung zeichnet sich auch durch einen hohen Widerstand gegenüber Vibrationen und Beschleunigungskräften aus. Bei der verliersicheren Verbindung von Führungsbauteil und Durchführungsbauteil handelt es sich um eine feste, d.h. eine nicht lösbare Verbindung zweier Bauteile aus unterschiedlichen Materialien, dem Metall des Grundkörpers und dem Kunststoff des Führungsbauteiles.
Das Führungsbauteil ist insbesondere derart ausgebildet, dass es wenigstens einen Stecker, der mit dem wenigstens einem Leiter verbunden ist, aufnehmen kann. Der Stecker kann in dem Führungsbauteil auf den wenigstens einen Leiter der in dem Durchführungsbauteil eingeglast ist, aufgeschoben werden. Bevorzugt sind in dem Glas- oder Glaskeramikmatenal eine Vielzahl von Leitern, beispielsweise sechs nebeneinanderliegende Leiter eingeglast. Der Stecker umfasst dann ebenfalls eine Vielzahl von Aufnahmen, bspw. insgesamt sechs Aufnahmen, die auf die insgesamt sechs Leiter aufgesteckt werden können. Die Anzahl der eingeglasten Leiter ist nicht beschränkt, prinzipiell ist eine mehrfache Einglasung einer unbegrenzten Anzahl an Leitern denkbar. Es handelt sich in diesen Fällen um Mehrfach-Durchführungen.
In einer besonderen Ausführungsform ist der Stecker derart ausgebildet, das er verliersicher mit dem Führungsbauteil verbunden werden kann. Hierzu ist in einer ersten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Führungsbauteil eine Aussparung und der Stecker wenigstens eine Rastnase umfasst, die in die Aussparung eingreifen kann. Im Gegensatz zur verliersicheren Verbindung von Führungsbauteil und Durchführungsbauteil, die permanent, d.h. nicht lösbar ist, ist die verliersichere Verbindung von Stecker und Führungsbauteil eine nicht permanente, d.h. eine lösbare Verbindung durch das Herausdrücken der Rastnase aus der Aussparung.
Bevorzugt findet die erfindungsgemäße elektrische Durchführung in einer Trennwand, die zwei Bereiche, z.B. einen feuchten Bereich, insbesondere einen flüssigkeitsführenden Bereich von einem trockenen Bereich trennt, Verwendung. Eine Trennung eines feuchten Bereiches von einem trockenen Bereich ist vorteilhaft, aber keineswegs zwingend. So ist auch eine Durchführung in einer Trennwand, die zwei feuchte Bereiche voneinander trennt oder die zwei trockene Bereiche voneinander trennt, möglich und vorteilhaft. Bevorzugt umfasst der feuchte Bereich ein flüssiges Kühlmedium, beispielsweise Wasser oder Öl, insbesondere Flüssigkeiten für eine Immersionskühlung. Bei einer Immersionskühlung wird ein elektrisches Bauteil, bspw. eine Speichereinrichtung in eine dielektrische Flüssigkeit, die thermisch leitfähig ist zur Kühlung eingetaucht. Flüssigkeiten für die Immersionskühlung können Fluoropolymere, synthetische Ester oder Hydrocarbon/Ölmischungen sein. Im vom feuchten Bereich mit Hilfe der Trennwand getrennten trockenen Bereich sind bevorzugt Bauteile der Steuerung, die keine Flüssigkeitskühlung und/oder Immersionskühlung benötigt angeordnet. Auch ist es möglich Teile der Steuerelektronik mit einer Immersionskühlung zu versehen. Alternativ dazu ist es denkbar, dass der feuchte Bereich mit einem Elektrolyten befüllt ist. In diesem Fall bildet der feuchte Bereich beispielsweise eine Speicherzelle einer Batterie oder eines Kondensators aus.
Es sind somit Anordnungen denkbar, bei denen mehrere bzw. zwei feuchte Bereiche voneinander getrennt werden. Dies ist z.B. dann der Fall, wenn zwei Bereiche mit Flüssigkeiten z.B. zur Immersionskühlung durch eine Trennwand getrennt werden müssen. In den immersionsgekühlten Bereichen können neben Speichereinrichtungen auch Teile der Steuerelektronik angeordnet sein.
Ferner sind Ausführungen denkbar, bei denen eine erfindungsgemäße Durchführung in einer Trennwand, die zwei trockene Bereiche voneinander trennt, vorgesehen ist.
Obwohl hier die Trennung von zwei Bereichen beschrieben ist, können auch mehr als zwei Bereiche voneinander mittels Trennwände getrennt werden, bspw. vier oder mehr Bereiche.
Werden derartige Trennwände bei Systemen mit Speichereinrichtungen eingesetzt, so ermöglicht es die Trennwand in einer ersten Ausgestaltung, dass ein flüssigkeitsführender Bereich und ein Trockenbereich voneinander getrennt werden. Der flüssigkeitsführende Bereich ermöglicht eine Kühlung der Speichereinrichtung, insbesondere der Batterie bspw. mit einer Flüssigkeit wie Wasser oder Öl, insbesondere auch eine Immersionskühlung. Hierdurch kann die Langlebigkeit der Speichereinrichtung erhöht werden. Des Weiteren ist es mit der Kühlung möglich, dass die Speichereinrichtungen mit höheren Strömen schneller geladen werden kann.
Auf einer Seite der Trennwand ist bevorzugt für die Speichereinrichtung, eine Flüssigkeitskühlung bspw. Immersionskühlung angeordnet, auf der anderen z.B. in einem trockenen Bereich die Steuereinrichtung zur Steuerung der Speichereinrichtung bspw. der Batterie. Bevorzugt umfasst die Trennwand eine Öffnung in die das Durchführungsbauteil der Durchführung bevorzugt dicht mit einem O-Ring eingesetzt wird.
Obwohl vorliegend insbesondere der Einsatz der Durchführung in Trennwänden, insbesondere in Trennwänden für Speichereinrichtungen beschrieben ist, ist der Einsatz der Durchführung hierauf nicht beschränkt. So ist es möglich die Durchführungen in den verschiedensten Bereichen einzusetzen, beispielsweise auch im Bereich der Mikroelektronik, wie in der EP 0157685 A1 beschrieben, oder auch zum Beispiel im Bereich von Festplattenlaufwerken, wie in der US 2011/0056371 A1 gezeigt, oder in medizinischen Geräten, wie in der EP 2398026 A1 oder der DE 3045598 dargelegt. Auch sind elektrische Durchführungen im Bereich elektromechanischer Elemente allgemein denkbar. Des Weiteren können die erfindungsgemäßen Durchführungen bei vielen elektronischen Geräten eingesetzt werden, insbesondere auch bei „wearables“, d.h. am Körper tragbaren elektrischen Geräten, wie Fitnesstracker, Uhren usw.
Neben der Durchführung stellt die Erfindung auch einen Leiter für eine Durchführung, bevorzugt eine Batteriedurchführung, zur Verfügung.
Der erfindungsgemäße Leiter ist dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter einen ersten Endabschnitt, bevorzugt mit rechteckigem Querschnitt, sowie einen Mittenabschnitt, bevorzugt mit unrundem, bevorzugt rechteckigem Querschnitt, aufweist. In einer fortgebildeten Ausführungsform kann der Leiter des Weiteren einen zweiten Endabschnitt, bevorzugt mit rechteckigem Querschnitt, umfassen.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der erste Endabschnitt und der Mittenabschnitt Einzelteile sind, die miteinander zu einem Leiter verbunden, insbesondere elektrisch verbunden, insbesondere verlötet und/oder verschweißt sind. Auch eine einstückige Ausführungsform mit rechteckigen Endabschnitten ist möglich. Bei mehrteiligen Leitern können die einzelnen Abschnitte unterschiedliche Materialien umfassen. Bei einer einstückigen Ausführungsform ist das Material der Endabschnitte identisch zum Material des Mittenabschnittes. Des Weiteren ist bei einem einteiligen Leiter der Querschnitt des Mittenabschnittes bzw.
Einglasungsabschnittes gleich dem des Endabschnittes. Haben beispielsweise die Endabschnitte einen Vierkant-Querschnitt, so weist beim einstückigen Leiter auch der Mittenabschnitt einen Vierkant-Querschnitt auf.
Generell ist es so, dass das Material der Endabschnitte des Leiters derart gewählt ist, dass es auf die Kontaktanforderungen beispielsweise einer Steckverbindung abgestimmt ist. Hier kann das Material so gewählt werden, dass der Kontakt- oder Übergangswiderstand niedrig ist und eine hohe Leitfähigkeit vorliegt. Besonders bevorzugt für eine hohe Leitfähigkeit ist beispielsweise Kupfer. Das Material des Mittenabschnittes des Leiters ist bevorzugt auf das Glasmaterial und die Art der Einglasung abgestimmt. Die Einglasung ist eine Druckeinglasung. Besonders bevorzugte Materialien für den Mittenabschnitt bzw. Einglasungsabschnittes sind NiFe für eine Druckeinglasung. Auch Kovar kann im Mittenabschnitt verwandt werden.
Ob eine Druckeinglasung oder eine angepasste Durchführung vorliegt, wird durch die Ausdehnungskoeffizienten von Leiter, Material und Grundkörper bzw. das Gehäuse in das die Einglasung vorgenommen wird, bestimmt. Bei einer angepassten Durchführung sind die Ausdehnungskoeffizienten von Leiter, Glasmaterial und Grundkörper in etwa gleich bzw. stimmen weitgehend überein, bei einer Druckeinglasung ist der Ausdehnungskoeffizient des Grundkörpers oder des die Öffnung umgebenden Materials in die der Leiter eingeglast wird, so gewählt, dass ein Kompressionsdruck auf das Glas und den Leiter durch beispielsweise den Grundkörper ausgeübt wird. Bei einer Druckeinglasung ist der thermische Ausdehnungskoeffizient des Glasmaterials niedriger als der des Grundkörpers oder Gehäusematerials, so dass vom Gehäusematerial oder Grundkörper Druck auf das Glasmaterial aufgebaut werden kann. Der mehrfach geteilte Leiter stellt einen Leiter zur Verfügung, der optimal an die Einglasung und an die Steckkontakte angepasst ist.
Für das Erzeugen einer Druckeinglasung werden Ausdehnungskoeffizienten des Grundkörpers bzw. des Durchführungsbauteils und des Glas- oder Glaskeramikmaterials bevorzugt derart ausgewählt, dass diese einen Unterschied von mehr als 3*10'6/K, besonders bevorzugt von mehr als 5*10'6/K aufweisen.
Erfindungsgemäß kann ein einstückiger Leiter mit rechteckigen bzw. mehreckigen bzw. mehrkantigenEndabschnitten druckdicht eingeglast werden.
Bevorzugt ist das Material des ersten und des zweiten Endabschnittes sowie des Mittenabschnittes oder des einstückigen Leiters eines oder mehrere der nachfolgenden Materialien:
Cu, eine Cu-Legierung, NiFe, eine NiFe-Legierung (Auch Ti oder eine Titanlegierung , Aluminium, Gold, Stahl oder Edelstahl, Eisen, Messing, Bronze oder Kovar sind mögliche Materialien. Ti oder Titanlegierungen als Materialien für den Leiter sind insbesondere für medizinische Anwendungen von Interesse.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist als Material für den Mittenabschnitt NiFe oder eine NiFe-Legierung und für den ersten Endabschnitt und/oder den zweiten Endabschnitt Cu oder eine Cu-Legierung vorgesehen. Eine derartige Ausführungsform eines Leiters hat eine hohe Leitfähigkeit im Bereich der Steckverbindung und erlaubt eine Druckeinglasung.
Neben der Durchführung, insbesondere der elektrischen Durchführung stellt die Erfindung auch eine Speichereinrichtung mit verbesserter Kühlung zur Verfügung. Die verbesserte Kühlung wird dadurch erreicht, dass Bereiche mit Speichereinrichtungen bspw. mit einer Immersionskühlung versehen werden. Unterschiedliche Bereiche werden durch eine Trennwand voneinander getrennt. Die Immersionskühlung bei Speichereinrichtungen ist vorteilhaft, aber keineswegs zwingend.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnungen ohne Beschränkung hierauf beschrieben werden.
Es zeigen:
Fig. 1 : einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße elektrische
Durchführung.
Fig. 2: eine Vorderansicht einer elektrischen Durchführung gemäß Fig. 1 .
Fig. 3: zwei nebeneinanderliegend eingeglaste Leiter der Durchführung.
Fig. 4: ein dreiteiliger Leiter eingesetzt in eine Durchführung gemäß der
Erfindung.
Fig. 5: Ausführungsform der Erfindung mit zwei Bereichen, einem trockenen und einem nassen Bereich.
Fig. 6: Ausführungsform der Erfindung mit zwei Bereichen, einem ersten und einem zweiten nassen Bereich.
Fig. 7 a-b: Ausführungsform einer Durchführung mit vier in einen Glaspressling eingebrachten Leitern, wobei als Material des Durchführungsbauteils ein Kunststoff verwendet wird.
Fig. 8 a-b: Ausführungsform einer Durchführung mit neunzehn in einen Glaspressling eingebrachten Leitern. Fig. 9a: ein Beispiel für eine Durchführung mit vier Leitern mit rechteckigem
Querschnitt,
Fig. 9b: ein Ausführungsbeispiel für eine Durchführung mit vier Leitern mit quadratischem Querschnitt,
Fig. 9c ein Ausführungsbeispiel für eine Durchführung mit sechs in einer Öffnung eingeglasten quadratischen Leitern,
Fig. 9d ein Ausführungsbeispiel mit vier Leitern mit verschieden ausgeführten Querschnitten und
Fig. 9e ein Ausführungsbeispiel mit fünf Leitern mit verschieden ausgeführten Querschnitten, welche in eine gemeinsame Öffnung eingeglast sind.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer Ausgestaltung einer elektrischen Durchführung 1 , die bevorzugt in eine Trennwand (nicht dargestellt) eingebracht werden kann. Die Trennwand kann Teil eines Systems mit einer Speichereinrichtung sein, wobei die Speichereinrichtung bspw. mit Flüssigkeit, z.B. Wasser oder Öl oder einer Flüssigkeit zu Immersionskühlung gekühlt wird, so dass die Trennwand einen trockenen Bereich von einem nassen Bereich trennt.
Die elektrische Durchführung stellt somit in diesem Fall eine elektrische Verbindung zwischen dem trockenen Bereich und dem nassen Bereich zur Verfügung.
Die Durchführung kann aber auch in ganz anderen Bereichen eingesetzt werden, beispielsweise in der Mikroelektronik oder im Bereich der Medizintechnik, beispielsweise bei Herzschrittmachern, oder im Bereich der am Körper tragbaren elektrischen Geräte, beispielsweise „wearables“ wie Fitnessuhren, Fitnesstracker. Die erfindungsgemäße elektrische Durchführung 1 umfasst wie in Fig. 1 dargestellt ein Durchführungsbauteil 3 mit einer in das Durchführungsbauteil 3 eingebrachten Öffnung bzw. Öffnungen 5. In die Öffnung bzw. Öffnungen 5 des Durchführungsbauteils 3 sind in vorliegender Ausführungsform mehrere Leiter, in Summe in dieser Ausführungsform sechs Leiter in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal 9.1 , 9.2 eingeglast.
Die Leiter weisen jeweils einen Einglasungsabschnitt 200. 3 mit einem Querschnitt auf, wobei der Einglasungsabschnitt in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal in einer Öffnung eingeglast ist. Dabei ist der Querschnitt des Einglasungsabschnitt jeweils nicht rund. Vielmehr ist er mehreckig bzw. mehrkantig, insbesondere viereckig bzw. quadratisch ausgebildet. Dies ist in den Figuren 1 , 3, 4 usw. aufgrund der Schnittlage der Darstellungen nicht zu erkennen. Wenn mehrere Leiter eingeglast sind, ist auch eine Kombination von mindestens einem Leiter mit im Querschnitt eckigen Einglasungsabschnitt und mindestens einem Leiter mit im Querschnitt rundem Einglasungsabschnitt möglich. Die Endabschnitte des Leiters sind mit den Bezugsziffern 200.1 und 200.2 bezeichnet.
Die Einglasung der sechs Leiter erfolgt jeweils einzeln in die Öffnungen des Grundkörpers. Alternativ zu einer einzelnen Einglasung wäre es auch möglich die insgesamt sechs Leiter in eine einzige Öffnung gemeinsam einzuglasen. Dies ist beispielsweise möglich, in dem als Glasmaterial ein Glaspressling verwendet wird, in dem insgesamt sechs Öffnungen zur Durchführung der sechs Leiter eingebracht werden. Der Glaspressling mit den sechs eingebrachten Leitern wird dann in die eine Öffnung des Durchführungsbauteiles eingesetzt und erwärmt, so dass sich eine druckdichte Einglasung ergibt.
Ausführungsbeispiele für Durchführungen mit mehreren in einen Glasblock, bzw. Glaspressling eingesetzt und eingeglasten Leitern sind in den Figuren 7 a-b und 8 a-b gezeigt. In der Schnittansicht in Fig. 1 sind für die Ausführungsform mit einzeln eingeglasten Leitern zwei nebeneinanderliegende Leiter 7.1 und 7.2 dargestellt. Das in die Öffnung bzw. Öffnungen 5 eingebrachte Glas- oder Glaskeramikmatenal ist mit 9.1 und 9.2 gekennzeichnet. Das Glas- oder Glaskeramikmatenal 9.1 , 9.2 ist zwischen Leiter 7.1 , 7.2 und den Wänden der Öffnung bzw. Öffnungen 5 des Durchführungsbauteils 3 eingebracht. Erfindungsgemäß ist der Ausdehnungskoeffizient des Glas- bzw. des Glaskeramikmatenals geringer als der Ausdehnungskoeffizient des Materials des Durchführungsbauteils 3 gewählt. Es wird eine Druckeinglasung, d.h. eine hermetisch dichte Durchführung durch das Durchführungsbauteil 3 zur Verfügung gestellt. Hermetisch dicht bedeutet, dass bei einem Druckunterschied von 1 bar die Helium-Leckrate kleiner 1 W8 mbar l/s ’1, bevorzugt kleiner 1 W9 mbar l/s '1 ist. Bei dem Material des Durchführungsbauteiles und/oder des Leiters handelt es sich um ein metallisches Material, insbesondere Stahl, nicht rostender Stahl, Edelstahl oder Werkzeugstahl oder ein Leichtmetall wie Aluminium. Besonders bevorzugt sind für das Gehäuse als Material Edelstahl, insbesondere auch mikrolegierte Stähle. Die Leiter können bspw. NiFe umfassen. Der Ausdehnungskoeffizient des metallischen Materials liegt im Bereich 10-10’61 ZK bis 25-10’61/K, bevorzugt 10-10-61/K bis 16 W61/K. Das Glas der eingesetzten Glaszusammensetzung weist in einer Ausführungsform einen Ausdehnungskoeffizienten geringer als diejenige des Durchführungsbauteiles auf um eine Druckeinglasung zur Verfügung zu stellen. Der Ausdehnungskoeffizient des Glasmaterials ist bevorzugt im Bereich 8-10’61/K bis 20-10’61/K, bevorzugt 8-10’61/K bis 16- 10’61/K. Durch den größeren Ausdehnungskoeffizienten des umgebenden Metalls im Vergleich zum Glas- oder Glaskeramikmaterial wird vom Metall ein Druck auf das Glas- oder Glaskeramikmaterial aufgebaut und eine hermetisch dichte Durchführung zur Verfügung gestellt. Das Material des Leiters 7.1 , 7.2 kann gleich zu dem Material des Grundkörpers sein oder ein anderes Metall wie Kupfer, eine Kupferlegierung CoSiC oder insbesondere eine NiFe Legierung umfassen. Der Ausdehnungskoeffizient des Metallstiftes liegt im Bereich 8- 10’61/K bis 16 10’61/K, bevorzugt zwischen 8-10’61/K bis 12W61/K . Aufgrund des Ausdehnungskoeffizienten ist insbesondere NiFe oder eine NiFe- Legierung als Material für die Leiter 7.1 , 7.2 bevorzugt. Der Ausdehnungskoeffizient von NiFe bzw. einer NiFe-Legierung liegt bei ungefähr 9-10'6 1 /K, wohingegen das metallische Material einen Ausdehnungskoeffizienten von ungefähr 13-10’6 1/K aufweist, so dass eine ausreichende Vorspannung für eine hermetisch dichte Durchführung aufgebaut werden kann
Erfindungsgemäß ist in einem speziellen Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die elektrische Durchführung wenigstens ein Führungsbauteil 10.1 , 10.2 umfasst, das erfindungsgemäß aus einem Kunststoffmatenal, beispielsweise aus einem duroplastischen oder auch einem thermoplastischen Kunststoff besteht. Das Führungsbauteil 10.1 , 10.2 dient dazu den Stecker 12 der nur für das Führungsbauteil 10.2 dargestellt ist, auf die Leiter 7.1 , 7.2 der Durchführung zu schieben. Als Material für die Führungsbauteile 10.1 , 10.2 ist nicht ein Metall vorgesehen, sondern ein Kunststoff, der durch ein Spritzgussverfahren sehr einfach erhalten werden kann und damit vor allem kostengünstig herstellbar ist im Gegensatz zu einem metallischen Bauteil, dass ein hohen Fertigungsaufwand bei hohen Kosten verursacht.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Führungsbauteil 10.1 , 10.2 mit dem metallischen Durchführungsbauteil 3 verliersicher verbunden ist. Verliersichere Verbindung bedeutet im vorliegenden Fall, dass Durchführungsbauteil und Führungsbauteil nicht lösbar miteinander verbunden sind. Eine besonders verliersichere Verbindung, insbesondere feste Verbindung von Kunststoffteil und metallischen Durchführungsbauteil 3 wird erreicht, wenn das Metallteil einen Hinterschnitt 20.1 , 20.2 aufweist. In den Hohlraum mit Hinterschnitt 20.1 , 20.2 wird bspw. ein Kunststoffmatenal ergebend das Führungsbauteil 10.1 , 10.2 eingespritzt. Hierzu wird bspw. das Spritzwerkzeug in den Hohlraum mit Hinterschnitt 20.1 , 20.2, eingebracht. Durch den Spritzguss wird ein Kunststoff- Führungsbauteil hergestellt in das ein Stecker verliersicher eingeführt werden kann. Das Kunststoffmatenal verkrallt sich dann im Hinterschnitt 20.1 , 20.2 und hat aufgrund der Tatsache, dass das Kunststoffteil einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten a als das Metall aufweist, einen festen Sitz. Die Verliersicherheit bzw. die feste Verbindung wird dadurch unterstützt, dass der Hinterschnitt konisch nach innen verlaufend ausgebildet ist. Der Stecker 12, der im Bereich der Führung 10.2 auf die beiden Leiter 7.1 , 7.2 aufgeschoben ist, wird verliersicher in einer Aussparung bzw. Öffnung 22 des Führungsbauteiles mit Hilfe eines Vorsprungs bzw. Einrastung 14 des Steckers gehalten. Unter verliersicher wird im Fall das in das Führungsbauteil eingesteckten Steckers aber im Gegensatz zu der verliersicheren Verbindung von Durchführungsbauteil und Führungsbauteil keine feste Verbindung, sondern eine lösbare Verbindung verstanden. So kann durch Herabdrücken des Vorsprungs bzw. der Einrastung 14 der Stecker vom Führungsbauteil 10.1 , 10.2 gelöst werden. Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, sind die einzelnen Leiter 7.1 , 7.2 derart ausgeführt, dass sie in der Mitte im Glas- bzw. Glaskeramikmatenal 9.1 , 9.2 eingeglast werden können. In einem solchen Fall ragt der Leiter beidseitig aus der Öffnung im Durchführungsbauteil heraus und ist auf beiden Seiten der Öffnung der Durchführung anschließbar. Das Durchführungsbauteil 3 weist eine umlaufende Nut 30 auf. Die umlaufende Nut 30 dient dazu, dass das Durchführungsbauteil zusammen mit dem Führungsbauteil in eine Trennwand, die eine Öffnung umfasst, dicht eingesetzt werden kann. Hierzu wird ein O-Ring in die Nut 30 eingelegt. Bevorzugt trennt die Trennwand in den das Durchführungsbauteil der Durchführung eingesetzt wird einen nassen, bzw. feuchten Bereich, insbesondere von einem trockenen Bereich in dem bspw. ein Steuergerät untergebracht sein kann.
Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht einer elektrischen Durchführung. Deutlich zu erkennen ist das Durchführungsbauteil 3 mit den aus dem Durchführungsbauteil herausragenden insgesamt sechs eingeglasten Leitern 7.1 , 7.2, 7.3, 7.4, 7.5, 7.6. Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform sind die mehreren eingeglasten Leiter jeweils einzeln in eine Öffnung eingeglast, d.h. der Grundkörper weist bspw. insgesamt sechs Öffnungen auf, in die jeweils ein Leiter 7.1 , 7.2, 7.4, 7.5, 7.6 eingeglast ist. Anstelle vieler einzelner Öffnungen im Grundkörper aus Metall in die jeweils ein Leiter eingeglast wird, wäre es auch möglich eine einzige Öffnung im Grundkörper vorzusehen, wobei in diese einzige Öffnung mehrere Leiter, bspw. alle sechs Leiter zusammen in einem einzigen Glasblock bzw. Glaspressling eingeglast werden. Die Einglasung mehrerer Leiter in einem einzigen Glasmaterial, bevorzugt einem Glaspressling hat den Vorteil, dass die Vielzahl von Öffnungen nicht in ein metallisches Material sondern im Glasmaterial in Form von Bohrungen eingebracht werden können, was vorteilhaft in Bezug auf Kosten und Herstellungsaufwand ist.
Des Weiteren umfasst das Durchführungsbauteil, das bevorzugt als einem metallischen Material besteht, eine Öffnung 50, in die eine Schraube eingesetzt und festgezogen werden kann, um das Durchführungsbauteil verliersicher an der Trennwand anzubringen.
In Fig. 3 ist detailliert die Einglasung eines Leiters der auf beiden Seiten des Durchführungsbauteils Kontaktelemente aufweist, dargestellt. Der Leiter 7.1 , 7.2 ist in einem Glasmaterial 9.1 , 9.2 in das Durchführungsbauteil aus einem Metall eingeglast. Vom Durchführungsbauteil ist lediglich eine Wand dargestellt, in deren Öffnung bzw. Öffnungen der Leiter eingeglast wird. Wie in Figur 4 ist in Figur 3 der Mittenabschnitt mit 200.3 bezeichnet, die Endabschnitte mit 200.1 und 200.2.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Leiter, der durch das Verbinden von Einzelteilen erhalten wird, zur Verfügung gestellt. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Leiter umfasst der Leiter 7.1 , 7.2 insgesamt drei Einzelteile. Dies ist detailliert in Fig. 4 dargestellt für den Leiter 7.1 . Der Leiter 7.1 umfasst vorliegend drei Abschnitte 200.1 , 200,2, 200.3. Die Abschnitte 200.1 , 200.2 weisen bevorzugt einen rechteckigen Querschnitt auf, der zur Einglasung vorgesehene Abschnitt 200.3 weist ebenfalls einen mehreckigen bzw. mehrkantigen Querschnitt auf.
Überraschenderweise kann damit trotzdem eine hermetisch dichte Einglasung, die bei 1 bar Druckunterschied eine Heliumleckrate kleiner 10'8 mbar l/s aufweist, zur Verfügung gestellt werden. Der Leiter der erfindungsgemäßen elektrischen Durchführung kann in einer Ausführungsform der Erfindung mit drei unterschiedlichen Abschnitten ausgeführt sein, muss es aber nicht, auch ein Leiter aus einem einzigen Material oder ein einstückiger Leiter sind möglich. Es kann vorgesehen sein, dass der dreiteilige Leiter nicht als einstückiges Bauteil hergestellt wird, sondern aus insgesamt drei Einzelteile, nämlich den beiden Endteilen 200.1 , 200.2 auf die jeweils ein Stecker aufgeschoben wird und der nicht eingeglast wird und einen rechteckigen Querschnitt aufweist, sowie dem Mittelteil 200.3 mit ebenfalls unrundem Querschnitt zur Einglasung. Die Einzelteile 200.1 , 200.2, 200.3 werden jeweils in eigenen Verfahren hergestellt und zum Gesamtleiter 7.1 verbunden bspw. durch Verlöten und/oder Verschweißen. Sämtliche Leiterteile können aus einem Draht gewonnen werden. Der Vorteil des dreigeteilten Leiters ist, dass die Einzelteile einzeln in großer Menge vorgefertigt werden können und die vorgefertigten Einzelteile in einem letzten Verfahrensschritt zu einem Leiter zusammengefügt werden.
Insbesondere ist es bei einem Leiter, der aus mehreren Einzelteilen zusammengesetzt wird, möglich, nicht nur den Querschnitt und die Form, sondern auch das Material jedes Einzelteiles verschieden zu wählen. So sind die Materialien der Endabschnitte bevorzugt so gewählt, dass diese auf die Kontaktanforderungen der Stecker, die mit dem Leiter verbunden werden, abgestimmt sind. Bevorzugt stellen die Materialien einen niedrigen Kontakt- oder Übergangswiderstand zur Verfügung. Auch eine hohe Leitfähigkeit ist vorteilhaft. Um eine hohe Leitfähigkeit zur Verfügung zu stellen, können die Endabschnitte bzw. Endteile 200.1 , 200.2 bevorzugt aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehen. Das Material des Mittenabschnittes des Leiters ist bevorzugt auf das Glasmaterial und die Art der Einglasung, d.h. eine Druckeinglasung, abgestimmt. In einer Ausführungsform besteht das Mittenteil bzw. der Abschnitt 200.3 bevorzugt aus NiFe oder einer NiFe-Legierung. Die Wahl dieses Materials für den Mittenteil ermöglicht eine einfache hermetisch dichte Einglasung im Gegensatz beispielsweise zu Cu, da der Ausdehnungskoeffizient von NiFe nur bei ungefähr 9-10'61/K liegt, das umgebende Metall aber eine Ausdehnung von ungefähr 13-10" 61 ZK hat. Weitere möglichen Materialien für den Mittenabschnitt und/oder Endabschnitt des Leiters sind Messing, Bronze, Titan, Stahl, Edelstahl, Aluminium oder entsprechende Legierungen. Die Leiterabschnitte können Beschichtungen umfassen, die auf die Materialien der Stecker, die mit dem Leiter verbunden werden, abgestimmt sind. Zur besseren Einführung in die mit dem Leiter zu verbindenden Stecker können die Endabschnitte des Leiters an der Spitze Einführungsschrägen umfassen.
In den Figuren 5 und 6 sind beispielhaft für den Einsatz von Trennwänden bevorzugt mit den erfindungsgemäßen elektrischen Durchführungen zur Abtrennung einzelner Bereiche zwei Beispiele mit je zwei Bereichen gezeigt. Selbstverständlich können es auch mehr als zwei Bereiche, beispielsweise drei oder vier Bereiche sein. Die Verwendung der elektrischen Durchführungen zur Verbindung von zwei Bereichen eines durch Trennwände getrennten Bereiche einer Speichereinrichtung ist nur ein Beispiel für einen Einsatz der in dieser Anmeldung beschriebenen und beanspruchten Durchführungen. Selbstverständlich können die Durchführungen auch auf anderen Gebieten eingesetzt werden, beispielsweise im Bereich Mikroelektronik oder in medizinischen Geräten. Im nachfolgenden soll der Einsatz speziell ohne hierauf beschränkt zu sein, für Speichersysteme beschrieben werden
Fig. 5 zeigt ein System, beispielsweise ein Speichersystem mit zwei Bereichen, einem ersten, trockenen Bereich 1000 und einem zweiten, feuchten Bereich 1100. Im ersten trockenen Bereich 1000 ist vorliegend eine Steuerelektronik 1200 angeordnet. Im zweiten, feuchten Bereich 1100 sind vorliegend Speichereinrichtungen, beispielsweise Batteriezellen 1300.1 , 1300.2, 1300.3, 1300.4 angeordnet. Zur Kühlung können die Speichereinrichtungen 1300.1 , 1300.2, 1300.3, 1300.4 mit einer Immersionskühlung versehen sein. Hierzu werden die Speichereinrichtungen 1300.1 , 1300.2, 1300.3, 1300.4 in eine Immersionsflüssikeit, beispielsweise ein Fluoropolymer, synthetische Ester oder Hydrocarbon/Ölmischungen getaucht. In die Trennwand 2000 zwischen dem ersten Bereich 1000 und dem zweiten Bereich 1100 ist eine elektrische
Durchführung 1 gemäß der Erfindung eingebracht. Die elektrische Durchführung 1 erlaubt den ersten Bereich 1000 und den zweiten Bereich 1100 elektrisch miteinander zu verbinden, beispielsweise die im ersten Bereich 1000 untergebrachte Steuerelektronik 1200 mit dem im zweiten Bereich 1100 untergebrachten Speichereinrichtung 1300.1 , 1300.2, 1300.3, 1300.3
Fig. 6 zeigt ein System, das wieder zwei Bereiche aufweist, einen ersten Bereich 3000 und einen zweiten Bereich 3100. Bei der Ausgestaltung gemäß Figur 6 sind beide Bereiche feuchte Bereiche. Im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 6 sind mehrere Speichereinrichtungen 3300.1 , 3300.2, 3300.3, 3300.4, 3300.5, 3300.6, 3300.7, 3300.8 ohne Beschränkung hierauf in beiden feuchten Bereichen angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Speichereinrichtung sowohl im ersten Bereich wie im zweiten Bereich in einer Kühlflüssigkeit bspw. einer Immersionsflüssigkeit eingetaucht. Wie schon bei der Ausgestaltung gemäß Figur 5 sind die beiden Bereiche 3000 und 3100 miteinander elektrisch durch eine erfindungsgemäße Durchführung 1 verbunden. So kann beispielsweise eine Reihenschaltung mehrerer Speichereinrichtungen erfolgen. Gleiche Bauteile wie in Fig. 5 werden in Fig. 6 mit denselben Bezugsziffern belegt.
Alternativ zu einer Anordnung von Speichereinrichtungen, insbesondere Batterien in den feuchten Bereichen 3000, 3100 wäre es auch möglich einen feuchten Bereich, beispielsweise den Bereich 3000 statt mit einer Speichereinrichtung mit einem Element der Steuerelektronik zu versehen. In einem solchen Fall wäre dann auch die Steuerelektronik oder Teile der Steuerelektronik immersionsgekühlt.
In den Fig. 7a und 7b ist eine Ausführungsform einer Durchführung gezeigt, bei der mehrere Leiter in vorliegendem Beispiel vier Leiter 4007.1 , 4007.2, 4007.3, 4007.4 in einer Öffnung 4005 eines Durchführungsbauteiles 4003 in ein einziges Glas- oder Glaskeramikmaterial 4009 eingeglast werden. Zur Aufnahme der mehreren Leiter, insbesondere der vier Leiter 4007.1 , 4007.2, 4007.3, 4007.4 wird das bevorzugt als Pressling vorliegende Glas- oder Glaskeramikmaterial mit insgesamt vier Öffnungen in Form von Bohrungen bzw. Löchern versehen. Die Öffnungen bzw. Bohrungen können deutlich einfacher in ein Glasmaterial eingebracht werden als beispielsweise in das Metall des Grundkörpers. Eine Mehrfach- Durchführung in einem Glasmaterial wie in Figur 7a und 7b gezeigt ist daher besonders effizient in der Herstellung. Durch Wahl des Ausdehnungskoeffizienten des Metalls des Durchführungsbauteils 4003 und des Glasmaterials 4009 kann eine eine Druckeinglasung zur Verfügung gestellt werden. Bei einer Druckeinglasung ist der Ausdehnungskoeffizient des Metalles stets größer als der des Glas- oder Glaskeramikmatenals, so dass das Metall einen Druck auf das Glas ausüben kann. Bei einer Mehrfach-Durchführung werden in den Glaspressling zunächst die Bohrungen eingebracht und anschließend die Leiter in die Bohrungen eingesetzt. Dann wird der Glaspressling mit den eingesetzten Leitern in die Öffnung des Durchführungsbauteiles aus Metall eingebracht und das Durchführungsbauteil und der Glas- oder Glaskeramikpressling mit eingebrachten Leitern erwärmt, so dass das Metall des Durchführungsbauteiles auf das Glas- oder Glaskeramikmatenal mit eingebrachtem Leiter aufschrumpft, ergebend eine druckdichte Einglasung.
Alternativ zu einem Durchführungsbauteil 4003 aus Metall kann auch ein aus Kunststoff gefertigtes Durchführungsbauteil 4003 verwendet werden. In diesem Fall wird bevorzugt zunächst das Glas- oder Glaskeramikmaterial bzw. Fixiermaterial bereitgestellt und mit insgesamt vier Öffnungen in Form von Bohrungen bzw. Löchern versehen. Nach dem Einsetzen der vier Leiter 4007.1 ,
4007.2, 4007.3, 4007.4 in die vier Öffnungen wird der Pressling temperaturbehandelt, um das Fixiermaterial zu erhalten und innig mit den vier Leitern 4007.1 , 4007.2, 4007.3, 4007.4 zu verbinden. Im Anschluss wird das erhaltene Fixiermaterialbauteil mit den eingeglasten Leitern 4007.1 , 4007.2,
4007.3, 4007.4 mit dem Kunststoff-Durchführungsbauteil verbunden. Dazu kann dieses beispielsweise in eine Form eingelegt werden und mit einem Kunststoff umspritzt werden. Dabei kann der Kunststoff auch die Vorder- 4010 und/oder die Rückseite 4012 des Glas- bzw. Glaskeramikmatenals bzw. Fixiermaterials zumindest teilweise überdecken. Dies ist vor allem in Fig. 7a gezeigt.
Vorzugsweise wird dazu ein thermoplastischer Kunststoff verwendet, der nach dem Spritzgießen etwas schrumpft und dadurch gegen das Fixiermaterialbauteil gedrückt wird. Die Verbindung zwischen dem Glas- oder Glaskeramikmaterial bzw. Fixiermaterial und dem Kunststoff wird dadurch besonders gut abgedichtet, analog zu einer Druckeinglasung im Fall einer Ausführung mit einem Durchführungsbauteil aus Metall.
Bei einem Durchführungsbauteil aus Kunststoff kann wie in Fig 7a dargestellt vorgesehen sein, dass auch die Vorderseite 4010 und die Rückseite 4012 des Glas- oder Glaskeramikpresslinges 4009, der die Leiter 4007.1 , 4007.2, aufnimmt von einem Kunststoffmatenal, das das Durchführungsbauteil ausbildet umspritzt, bzw. umgeben wird.
Das aus Kunststoff gefertigte Durchführungsbauteil kann zusätzliche Abschnitte aufweisen, welche beispielsweise die Funktionalität eines Führungsbauteils bereitstellen und/oder einen Teil eines Gehäuses ausbilden.
Während Fig. 7a eine Seitenansicht der Durchführung mit mehreren in ein Glasoder Glaskeramikmatenal eingebrachten Leitern zeigt, wird in Fig. 7b eine Vorderansicht desselben Bauteiles dargestellt. Gleiche Bauteile wie in Fig. 7a sind mit denselben Bezugsziffern belegt. Die in Fig. 7a und 7b dargestellte Durchführung kann wie die Durchführung gemäß Figur 1 ein Führungsbauteil (nicht dargestellt) aus Kunststoff umfassen. Fig. 7b zeigt eine Vorderansicht auf ein Durchführungselement 4003 mit insgesamt vier eingeglasten Leitern 4007.1 , 4007.2, 4007.3, 4007.4. Gleiche Bauteile wie in Fig. 7a sind mit denselben Bezugsziffern belegt.
In Fig. 8a und 8b ist eine Durchführungsbauteil 4003 mit insgesamt 19 Leitern gezeigt, die von einem einzigen Glas- oder Glaskeramikmatenal, insbesondere in Form eines Glaspresslinges 4009 aufgenommen werden. Gleiche Bauteile wie in Fig. 7a - 7b werden mit denselben Bezugsziffern gekennzeichnet. Das in Fig. 8a und 8b gezeigte Durchführungsbauteil kann aus einem Metall bestehen oder auch aus einem Kunststoff durch Umspritzen des Glaspresslings erhalten werden. In den Figuren 9a bis 9e ist jeweils eine Schnittansicht eines Durchführungsbauteils 3 einer elektrischen Durchführung 1 schematisch dargestellt.
Fig. 9a zeigt hierbei ein Beispiel, bei dem jeweils vier Öffnungen 5.1 bis 5.4 in dem Durchführungsbauteil 3 angeordnet sind. Durch jede der Öffnungen 5.1 bis 5.4 ist jeweils ein Leiter 7.1 bis 7.4 geführt und elektrisch isolierend in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal 9.1 bis 9.4 eingeglast. In dem Beispiel der Fig. 9a sind die Öffnungen 5.1 bis 5.4 jeweils kreisrund ausgestaltet und die Leiter 7.1 bis 7.4 weisen jeweils einen rechteckigen Querschnitt auf. Die Ecken der Leiter 7.1 bis 7.4 sind jeweils verrundet, wobei ein Radius der Verrundung klein ist gegenüber der Länge und Breite der Leiter 7.1 bis 7.4.
Fig. 9b zeigt ein weiteres Beispiel, bei dem jeweils vier kreisrunde Öffnungen 5.1 bis 5.4 in dem Durchführungsbauteil 3 angeordnet sind. In jede der Öffnungen 5.1 bis 5.4 ist ein Leiter 7.1 bis 7.4 aufgenommen und über ein einem Glas- oder Glaskeramikmatenal 9.1 bis 9.4 eingeglast. Abweichend von dem Beispiel der Fig. 9a weisen die Leiter 7.1 bis 7.4 jeweils einen quadratischen Querschnitt auf.
Fig. 9c zeigt ein Beispiel mit sechs Leitern 7.1 bis 7.4, welche gemeinsam in einer einzigen Öffnung 5 mit einem Glas- oder Glaskeramikmatenal 9 eingeglast sind. Der Querschnitt der Leiter ist hier beispielhaft wieder quadratisch ausgeführt.
Fig. 9d zeigt ein Beispiel mit vier Leitern 7.1 bis 7.4, welche ähnlich wie in den Figuren 9a und 9b jeweils in einer eigenen Öffnung 5.1 bis 5.4 eingesetzt und mit einem Glas- oder Glaskeramikmatenal 9.1 bis 9.4 eingeglast sind. Zwei der Leiter 7.1 , 7.2 weisen hier beispielhaft einen rechteckigen Querschnitt auf und zwei weitere Leiter 7.3, 7.4 weisen einen quadratischen Querschnitt auf. Dabei sind die Öffnungen 5.1 bis 5.4 hier beispielhaft wie die jeweiligen Leiter 7.1 bis 7.4 rechteckig bzw. quadratisch mit verrundeten Ecken ausgeführt. Fig. 9e zeigt ein Beispiel mit fünf Leitern 7.1 bis 7.5, welche ähnlich wie in der Figur 9c gemeinsam in eine Öffnung 5 eingesetzt und mit einem Glas- oder Glaskeramikmatenal 9 eingeglast sind. Drei der Leiter 7.1 , 7.2, 7.3 sind weisen hier beispielhaft einen rechteckigen Querschnitt auf und zwei weitere Leiter 7.4, 7.5 weisen einen quadratischen Querschnitt auf. Die Öffnung 5 ist hier beispielhaft als Rechteck mit abgerundeten Ecken ausgestaltet. Die Öffnung 5 kann aber auch eine andere Form aufweisen und beispielsweise kreisförmig ausgeführt sein.
Verwendung findet die erfindungsgemäße Durchführung ohne hierauf beschränkt zu sein, insbesondere in einem Bauteil insbesondere einem System mit einer Speichereinrichtung und einer Trennwand, die unterschiedliche Bereiche, beispielsweise einen feuchten Bereich von einem trocknen Bereich trennt. Im trockenen Bereich des Systems kann bspw. eine Steuereinrichtung, insbesondere für eine Speichereinrichtung angeordnet sein. Im feuchten Bereich ist die Speichereinrichtung selbst angeordnet, die von einer Flüssigkeit, bspw. Wasser oder Öl oder einer Immersionsflüssigkeit gekühlt bzw. temperiert werden kann. Im feuchten Bereich ist als Flüssigkeit auch das Einbringen eines Elektrolyten möglich, der feuchte Bereich kann dann die Speichereinrichtung bzw. Batterie ausbilden.
Alternativ kann das erfindungsgemäße Durchführungsbauteil in vielen weiteren Bauteilen Verwendung finden, in denen elektrische Durchführungen eingesetzt werden. Denkbar wäre ein Einsatz in der Mikroelektronik, beispielsweise im Bereich Mikroschaltungspakete, sogenannten „microcircuit packaging“ oder im Bereich der Medizintechnik, beispielsweise in Herzschrittmachern, oder im Bereich der „wearables“.
Mit dem erfindungsgemäßen Durchführungsbauteil ist es erstmals möglich auf einfache Art und Weise eine Durchführung zur Verfügung zu stellen, die eine sichere Durchleitung, beispielsweisedurch eine Trennwand die unterschiedliche Medien umfassende Bereiche trennt zur Verfügung stellt. Das Durchführungsbauteil stellt auch eine einfache und sichere elektrische Verbindung bzw. einen sicheren elektrischen Anschluss für Mikroschaltungspakete oder Medizingeräte zur Verfügung. Die erfindungsgemäße Durchführung umfasst eine Einglasung, die druckbeständig, kühlmedienbeständig und/oder elektrolytbeständig ist. Des Weiteren umfasst die Durchführung eine Befestigungslasche, die einstückig oder zusammengefügt sein kann. Bevorzugt werden durch die Leiter lediglich Steuerströme einer anzusteuernden Batterie zu einem Steuergerät und umgekehrt geführt. Im Gegensatz zu den sehr hohen Strömen bei Batterien sind die Steuerströme Ströme mit niedrigem Stromwert und praktisch keiner Wärmeentwicklung. Durch die erfindungsgemäße Verwendung eines Durchführungsbauteils ist es möglich auf die in das Durchführungsbauteil in einem Glas- oder einer Glaskeramik eingebrachten Leiter verliersicher einen Stecker aufzubringen, der auch wieder von den Leitern des Durchführungsbauteiles einfach abgenommen werden kann.
Die Erfindung umfasst Aspekte, die in nachfolgenden Sätzen offenbart sind, die keine Ansprüche sondern Teil der Beschreibung in Übereinstimmung mit J 15/88 sind.
Sätze
1. Elektrische Durchführung (1) umfassend
- ein Durchführungsbauteil (3) mit wenigstens einer Öffnung (5)
- wenigstens einen Leiter mit einem Einglasungsabschnitt mit einem Querschnitt, wobei der Einglasungsabschnitt in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal (9.1 , 9.2) in der Öffnung (5) fixiert, insbesondere eingeglast ist dadurch gekennzeichnet, dass
- der Querschnitt des Einglasungsabschnittes nicht rund, bevorzugt mehreckig bzw. mehrkantig, insbesondere viereckig bzw. viereckig ausgebildet ist.
2. Elektrische Durchführung nach Satz 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil (3) aus einem Metall besteht, und insbesondere einen Hinterschnitt zur Verbindung mit einem Kunststoffteil, insbesondere einem Führungsbauteil, aufweist.
3. Elektrische Durchführung nach Satz 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil (3) aus einem Kunststoffmaterial besteht, insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff und bevorzugt ein Führungsbauteil umfasst, das derart ausgebildet ist, dass es einen Stecker aufnimmt. Elektrische Durchführung nach Satz 3, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Kunststoffmaterial bestehende Durchführungsbauteil (3) neben den Seiten des Glas- oder Glaskeramikmatenals auch eine Vorderseite (4010) und/oder eine Rückseite (4012) des Glas- oder Glaskeramikmatenals zumindest teilweise bedeckt. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter des Weiteren wenigstens einen Endabschnitt mit einem weiteren Querschnitt umfasst. Elektrische Durchführung nach Satz 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt und der weitere Querschnitt identisch sind. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens im Einglasungsabschnitt der nicht runde, bevorzugt mehreckige, bzw. mehrkantige, insbesondere viereckige Querschnitt eine Kantenverrundung, insbesondere im Bereich 0,01 bis 0,1 mm, bevorzugt ungefähr 0,05 mm aufweist. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endabschnitt und der Einglasungsabschnitt einen einstückigen Leiter ausbilden. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endabschnitt und der Einglasungsabschnitt Einzelteile sind, die miteinander zu dem Leiter verbunden, insbesondere verlötet sind. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Leiter in der wenigstens einen Öffnung des
Durchführungsbauteiles in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal eingeglast sind. Elektrische Durchführung nach Satz 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil aus einem Metall oder einem Kunststoff besteht und das Glas- oder Glaskeramikmatenal ein Pressling mit einer Vielzahl von Öffnungen zur Aufnahme einer Vielzahl von Leitern ist. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil aus einem Metall besteht und das Glas- oder Glaskeramikmatenal einen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der geringer als der Ausdehnungskoeffizient des Durchführungsbauteiles ist, ergebend eine Druckeinglasung. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Querschnitt des Endabschnittes durch eine Form eines Gegensteckers bestimmt wird. Elektrische Durchführung umfassend
- ein Durchführungsbauteil mit wenigstens einer Öffnung
- mehrere Leiter mit einem Einglasungsabschnitt, wobei der Einglasungsabschnitt der mehreren Leiter in die wenigstens eine Öffnung in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal eingeglast ist dadurch gekennzeichnet, dass
- das Glas- oder Glaskeramikmatenal mehrere Glas- oder Glaskeramikmaterial-Öffnungen umfasst, in die jeweils ein Leiter eingebracht ist. Elektrische Durchführung nach Satz 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Einglasungsabschnitt des Leiters einen Querschnitt aufweist, wobei der Querschnitt des Einglasungsabschnittes des Leiters nicht rund, insbesondere mehreckig, bevorzugt viereckig oder rund ausgebildet ist. Elektrische Durchführung nach wenigstens einem der Sätze 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil (3) aus einem Metall besteht und insbesondere einen Hinterschnitt zur Verbindung mit einem Kunststoffteil, insbesondere einem Führungsbauteil, aufweist. Elektrische Durchführung nach wenigstens einem der Sätze 14 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil (3) aus einem Kunststoffmaterial besteht, insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff und bevorzugt ein Führungsbauteil umfasst, dass derart ausgebildet ist, dass es einen Stecker aufnimmt. Elektrische Durchführung nach Satz 17, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Glas- oder Glaskeramikmaterial bestehende Durchführungsbauteil
(3) neben den Seiten des Fixiermaterials auch eine Vorderseite (4010) und/oder eine Rückseite (4012) des Glas- oder Glaskeramikmatenals zumindest teilweise bedeckt. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter des Weiteren wenigstens einen Endabschnitt mit einem weiteren Querschnitt umfasst. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt und der weitere Querschnitt identisch sind. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens im Einglasungsabschnitt der nicht runde, bevorzugt mehreckige, bzw. mehrkantige, insbesondere viereckige Querschnitt eine Kantenverrundung, insbesondere im Bereich 0,01 bis 0,1 mm, bevorzugt ungefähr 0,05 mm aufweist. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 14 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endabschnitt und der Einglasungsabschnitt einen einstückigen Leiter ausbilden. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 14 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endabschnitt und der Einglasungsabschnitt Einzelteile sind, die miteinander zu dem Leiter verbunden, insbesondere verlötet sind. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 14 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die in die wenigstens eine Öffnung des Durchführungsbauteiles eingebrachten mehrere Leiter in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal eingeglast sind. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil aus einem Metall besteht und das Glas- oder Glaskeramikmatenal ein Pressling mit einer Vielzahl von Öffnungen zur Aufnahme einer Vielzahl von Leitern ist. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 14 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil aus einem Metall besteht und das Glas- oder Glaskeramikmatenal einen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der geringer als der Ausdehnungskoeffizient des Durchführungsbauteiles ist, ergebend eine Druckeinglasung. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 14 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Querschnitt des Endabschnittes durch eine Form eines Gegensteckers bestimmt wird. Elektrische Durchführung (1 ) umfassend
- ein Durchführungsbauteil (3) mit wenigstens einer Öffnung (5)
- wenigstens einen Leiter mit einem Einglasungsabschnitt mit einem Querschnitt, wobei der Einglasungsabschnitt in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial in der Öffnung fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Durchführungsbauteil aus einem Kunststoffmaterial besteht, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff. Elektrische Durchführung nach Satz 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil ein Führungsbauteil umfasst, das derart ausgebildet ist, dass es einen Stecker aufnimmt. 30. Elektrische Durchführung nach wenigstens einem der Sätze 28 bis 29 dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Einglasungsabschnittes nicht rund, bevorzugt mehreckig bzw. mehrkantig, insbesondere viereckig bzw. viereckig ausgebildet ist.
31 . Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 28 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Kunststoffmatenal bestehende Durchführungsbauteil (3) neben den Seiten des Glas- oder Glaskeramikmatenals auch eine Vorderseite (4010) und/oder eine Rückseite (4012) des Glas- oder Glaskeramikmatenals zumindest teilweise bedeckt.
32. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 28 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter des Weiteren wenigstens einen Endabschnitt mit einem weiteren Querschnitt umfasst.
33. Elektrische Durchführung nach Satz 32, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt und der weitere Querschnitt identisch sind.
34. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 28 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens im Einglasungsabschnitt der nicht runde, bevorzugt mehreckige, bzw. mehrkantige, insbesondere viereckige Querschnitt eine Kantenverrundung, insbesondere im Bereich 0,01 bis 0,1 mm, bevorzugt ungefähr 0,05 mm aufweist.
35. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 28 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endabschnitt und der Einglasungsabschnitt einen einstückigen Leiter ausbilden.
36. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 28 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endabschnitt und der Einglasungsabschnitt Einzelteile sind, die miteinander zu dem Leiter verbunden, insbesondere verlötet sind.
37. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 28 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Leiter in die wenigstens eine Öffnung des Durchführungsbauteiles in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal eingeglast sind.
38. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 28 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Querschnitt des Endabschnittes durch eine Form eines Gegensteckers bestimmt wird.
39. Verwendung einer elektrischen Durchführung nach einem der Sätze 1 bis 38 in einer Trennwand, die einen feuchten Bereich, insbesondere einen wasser- oder ölführenden Bereich oder mit Elektrolyten befüllten Bereich, von einem trockenen Bereich oder feuchten Bereich trennt.
40. Verwendung nach Satz 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand eine Öffnung umfasst, in die das Durchführungsbauteil der Durchführung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 38, bevorzugt dicht mit einem O-Ring eingesetzt wird.
41. Speichersystem mit
- wenigstens einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich - einer Trennwand, die den ersten Bereich vom zweiten Bereich trennt, wobei der erste Bereich ein trockener und/oder feuchter Bereich ist, der eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser und/oder Öl, und/oder eine Immersionsflüssigkeit und/oder einen Elektrolyten zur Kühlung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich ein feuchter Bereich mit einer Speicherzelle, insbesondere einer Speicherzelle einer Speichereinrichtung ist.
42. Speichersystem nach Satz 41 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand eine elektrische Durchführung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 40 umfasst.
43. Elektrische Durchführung (1 ) umfassend
- ein Durchführungsbauteil (3) mit wenigstens einer Öffnung (5)
- wenigstens einen Leiter mit einem Einglasungsabschnitt mit einem Querschnitt, wobei der Einglasungsabschnitt in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial (9.1 , 9.2) in der Öffnung (5) fixiert, insbesondere eingeglast ist dadurch gekennzeichnet, dass
- der Querschnitt des Einglasungsabschnittes nicht rund, bevorzugt mehreckig bzw. mehrkantig, insbesondere viereckig bzw. viereckig ausgebildet ist.
44. Elektrische Durchführung (1 ) umfassend
- ein Durchführungsbauteil (3) mit wenigstens einer Öffnung (5)
- mehrere Leiter mit einem Einglasungsabschnitt wobei der Einglasungsabschnitt der mehreren Leiter in die wenigstens eine Öffnung (5) in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial fixiert, insbesondere eingeglast ist dadurch gekennzeichnet, dass - das Glas- oder Glaskeramikmaterial mehrere Glas- oder Glaskeramikmaterial-Öffnungen umfasst, in die jeweils ein Leiter eingebracht ist.
45. Elektrische Durchführung (1 ) umfassend
- ein Durchführungsbauteil (3) mit wenigstens einer Öffnung (5)
- wenigstens einen Leiter mit einem Einglasungsabschnitt mit einem Querschnitt, wobei der Einglasungsabschnitt in einem Glas- oder Glaskeramikmaterial in der Öffnung (5) fixiert, insbesondere eingeglast ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Durchführungsbauteil (3) aus einem Kunststoffmaterial besteht, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff.
46. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 43 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil (3) aus einem Metall besteht, und insbesondere einen Hinterschnitt zur Verbindung mit einem Kunststoffteil, insbesondere einem Führungsbauteil, aufweist.
47. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 43 bis 45 dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil (3) aus einem Kunststoffmaterial besteht insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff und bevorzugt ein Führungsbauteil umfasst, das derart ausgebildet ist, dass es einen Stecker aufnimmt.
48. Elektrische Durchführung nach Satz 45, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Kunststoffmaterial bestehende Durchführungsbauteil (3) neben den Seiten des Glas- oder Glaskeramikmaterial auch eine Vorderseite (4010) und/oder eine Rückseite (4012) des Glas- oder
Glaskeramikmaterials zumindest teilweise bedeckt. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 43 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter des Weiteren wenigstens einen Endabschnitt mit einem weiteren Querschnitt umfasst. Elektrische Durchführung nach Satz 49, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt und der weitere Querschnitt identisch sind. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 43 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens im Einglasungsabschnitt der nicht runde, bevorzugt mehreckige, bzw. mehrkantige, insbesondere viereckige Querschnitt eine Kantenverrundung, insbesondere im Bereich 0,01 bis 0,1 mm, bevorzugt ungefähr 0,05 mm aufweist. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 43 bis 51 , dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endabschnitt und der Einglasungsabschnitt einen einstückigen Leiter ausbilden. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 43 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endabschnitt und der Einglasungsabschnitt Einzelteile sind, die miteinander zu dem Leiter verbunden, insbesondere verlötet sind. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 43, 44 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Leiter in die wenigstens eine Öffnung des Durchführungsbauteiles in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal eingeglast sind. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 43 bis 54, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil aus einem Metall oder einem Kunststoff besteht und das Glas- oder Glaskeramikmatenal ein Pressling mit einer Vielzahl von Öffnungen zur Aufnahme einer Vielzahl von Leitern ist. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 43, 44, 46 bis 54, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil aus einem Metall besteht und das Glas- oder Glaskeramikmatenal einen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der geringer als der Ausdehnungskoeffizient des Durchführungsbauteiles ist, ergebend eine Druckeinglasung. Elektrische Durchführung nach einem der Sätze 43 bis 56, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Querschnitt des Endabschnittes durch eine Form eines Gegensteckers bestimmt wird. Verwendung einer elektrischen Durchführung nach einem der Sätze 43 bis 57, in einer Trennwand, die einen feuchten Bereich, insbesondere einen wasser- oder ölführenden Bereich oder mit Elektrolyten befüllten Bereich, von einem trockenen Bereich oder feuchten Bereich trennt. Verwendung nach Satz 58, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand eine Öffnung umfasst, in die das Durchführungsbauteil der Durchführung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, bevorzugt dicht mit einem O-Ring eingesetzt wird. Speichersystem mit
- wenigstens einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich
- einer Trennwand, die den ersten Bereich vom zweiten Bereich trennt, wobei der erste Bereich ein trockener und/oder feuchter Bereich ist, der eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser und/oder Öl, und/oder eine Immersionsflüssigkeit und/oder einen Elektrolyten zur Kühlung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich ein feuchter Bereich mit einer Speicherzelle, insbesondere einer Speicherzelle einer Speichereinrichtung ist. Speichersystem nach Satz 60, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand eine elektrische Durchführung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15 umfasst.

Claims

44
Ansprüche Elektrische Durchführung (1) umfassend
- ein Durchführungsbauteil (3) mit wenigstens einer Öffnung (5),
- wenigstens einen Leiter mit einem Einglasungsabschnitt mit einem Querschnitt, wobei der Einglasungsabschnitt in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal (9.1 , 9.2) in der Öffnung (5) fixiert, insbesondere eingeglast ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Querschnitt des Einglasungsabschnittes nicht rund, bevorzugt mehreckig bzw. mehrkantig, insbesondere viereckig ausgebildet ist
- und
- das Durchführungsbauteil aus einem Metall besteht
- und
- das Glas- oder Glaskeramikmatenal einen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, der geringer als der Ausdehnungskoeffizient des Durchführungsbauteiles ist. Elektrische Durchführung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
- mehrere Leiter mit einem Einglasungsabschnitt vorgesehen sind
- und die Einglasungsabschnitte der mehreren Leiter in die wenigstens eine Öffnung (5) des Durchführungsbauteils (3) in ein Glas- oder Glaskeramikmatenal eingebracht, insbesondere eingeglast sind
- und das Glas- oder Glaskeramikmatenal mehrere Glas- oder Glaskeramikmaterial-Öffnungen umfasst, in die jeweils ein Leiter eingebracht ist. Elektrische Durchführung (1 ) umfassend
- ein Durchführungsbauteil (3) mit wenigstens einer Öffnung (5)
- wenigstens einen Leiter mit einem Einglasungsabschnitt mit einem Querschnitt, wobei der Einglasungsabschnitt in einem Glas- oder 45
Glaskeramikmaterial in der Öffnung (5) fixiert, insbesondere eingeglast ist, dadurch gekennzeichnet, dass
- das Durchführungsbauteil (3) aus einem Kunststoffmaterial besteht, insbesondere einem thermoplastischen Kunststoff. Elektrische Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil (3) aus einem Metall besteht, und insbesondere einen Hinterschnitt zur Verbindung mit einem Kunststoffteil, insbesondere einem Führungsbauteil, aufweist. Elektrische Durchführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil (3) aus einem Kunststoffmatenal besteht, insbesondere aus einem thermoplastischen Kunststoff, und bevorzugt ein Führungsbauteil umfasst, das derart ausgebildet ist, dass es einen Stecker aufnimmt. Elektrische Durchführung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Kunststoffmaterial bestehende Durchführungsbauteil (3) neben den Seiten des Glas- oder Glaskeramikmatenal auch eine Vorderseite (4010) und/oder eine Rückseite (4012) des Glas- oder Glaskeramikmatenals zumindest teilweise bedeckt. Elektrische Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter des Weiteren wenigstens einen Endabschnitt mit einem weiteren Querschnitt umfasst. Elektrische Durchführung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass 46 der Querschnitt und der weitere Querschnitt identisch sind.
9. Elektrische Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens im Einglasungsabschnitt der nicht runde, bevorzugt mehreckige, bzw. mehrkantige, insbesondere viereckige Querschnitt eine Kantenverrundung, insbesondere im Bereich 0,01 bis 0,1 mm, bevorzugt ungefähr 0,05 mm aufweist.
10. Elektrische Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endabschnitt und der Einglasungsabschnitt einen einstückigen Leiter ausbilden.
11. Elektrische Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Endabschnitt und der Einglasungsabschnitt Einzelteile sind, die miteinander zu dem Leiter verbunden, insbesondere verlötet sind.
12. Elektrische Durchführung nach einem der Ansprüche 1 , 3 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Leiter in die wenigstens eine Öffnung des Durchführungsbauteiles in einem Glas- oder Glaskeramikmatenal eingeglast sind.
13. Elektrische Durchführung nach Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchführungsbauteil aus einem Metall oder einem Kunststoff besteht und das Glas- oder Glaskeramikmatenal ein Pressling mit einer Vielzahl von Öffnungen zur Aufnahme einer Vielzahl von Leitern ist. Elektrische Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Querschnitt des Endabschnittes durch eine Form eines Gegensteckers bestimmt wird. Verwendung einer elektrischen Durchführung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, in einer Trennwand, die einen feuchten Bereich, insbesondere einen wasser- oder ölführenden Bereich oder mit Elektrolyten befüllten Bereich, von einem trockenen Bereich oder feuchten Bereich trennt. Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand eine Öffnung umfasst, in die das Durchführungsbauteil der Durchführung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, bevorzugt dicht mit einem O-Ring eingesetzt wird. Speichersystem mit
- wenigstens einem ersten Bereich und einem zweiten Bereich
- einer Trennwand, die den ersten Bereich vom zweiten Bereich trennt, wobei der erste Bereich ein trockener und/oder feuchter Bereich ist, der eine Flüssigkeit, insbesondere Wasser und/oder Öl, und/oder eine Immersionsflüssigkeit und/oder einen Elektrolyten zur Kühlung umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich ein feuchter Bereich mit einer Speicherzelle, insbesondere einer Speicherzelle einer Speichereinrichtung ist. Speichersystem nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand eine elektrische Durchführung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 15 umfasst.
EP22769585.5A 2021-09-01 2022-08-24 Durchführung Pending EP4396147A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021122596.5A DE102021122596A1 (de) 2021-09-01 2021-09-01 Durchführung
PCT/EP2022/073578 WO2023030990A1 (de) 2021-09-01 2022-08-24 Durchführung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4396147A1 true EP4396147A1 (de) 2024-07-10

Family

ID=83319062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP22769585.5A Pending EP4396147A1 (de) 2021-09-01 2022-08-24 Durchführung

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4396147A1 (de)
DE (1) DE102021122596A1 (de)
WO (1) WO2023030990A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102023106157A1 (de) * 2023-03-13 2024-09-19 Schott Ag Durchführung mit einem Anschlussterminal sowie Blechgehäuse und Relais mit einer solchen Durchführung

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IE50483B1 (en) 1979-12-04 1986-04-30 Medtronic Inc Electrical feedthrough with molded portion for electrochemical cells
DE3045598A1 (de) 1980-12-03 1982-07-01 Bosch-Siemens Hausgeräte GmbH, 7000 Stuttgart Elektrischer brotroester mit zentrierung der brotscheibe
IL74296A0 (en) 1984-03-20 1985-05-31 Isotronics Inc Corrosion resistant microcircuit package
DE4219953C2 (de) * 1992-06-18 1996-05-30 Diehl Gmbh & Co Herstellung von Druckglasdurchführungen mit Fassungen aus ausscheidungshärtbaren Legierungen
CN1653652A (zh) 2002-05-16 2005-08-10 爱默生电气公司 密封导电接头组件
US7364451B2 (en) 2004-02-24 2008-04-29 Ring John H Hybrid glass-sealed electrical connectors
GB0808344D0 (en) 2008-05-08 2008-06-18 Owlstone Ltd Sensor
DE102009014334B4 (de) 2009-03-05 2011-01-27 Schott Ag Stromanschlusseinrichtung für Behälter
US8487187B2 (en) 2009-09-09 2013-07-16 Emerson Electric Co. Solid core glass bead seal with stiffening rib
EP2398026B1 (de) 2010-06-15 2019-08-21 Greatbatch Ltd. Beschichtung von nicht lötbarem grundmetall für eine lötanwendung in medizinischer vorrichtungskomponente
KR101981811B1 (ko) 2011-02-18 2019-05-23 쇼오트 아게 특히 배터리용 피드스루 및 초음파 용접에 의해 하우징에 피드스루를 통합하는 방법
FR2994021B1 (fr) 2012-07-27 2014-08-22 Mecanique Magnetique Sa Connecteur electrique etanche pour paliers magnetiques
EP3459129B1 (de) 2016-11-16 2023-11-08 Pacesetter, Inc. Batterie mit grösserer resistenz gegen dendritbildung
DE102018220118A1 (de) 2018-11-23 2020-05-28 Schott Ag Durchführung

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023030990A1 (de) 2023-03-09
DE102021122596A1 (de) 2023-03-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3454427B1 (de) Steckverbindungssatz, installationssatz und elektrische installation
EP1883137B1 (de) Anschlussblock zur Verwendung in einem Steckverbindungsteil
EP3472877A1 (de) Akkumulatormodul mit optimierter stromführung
DE20204027U1 (de) Becherförmiges Gehäuse und Kondensator mit dem Gehäuse
EP2442403A1 (de) Schraubenlose Anschlussklemme
DE2804472A1 (de) Akkumulator und verfahren zu seiner herstellung
DE102021123488A1 (de) Verbindungsanordnung, Ladebuchse und System aus Verbindungsanordnung und Ladebuchse
EP3767758A1 (de) Verbinder für stromführungsprofile und stromführungsanordnung
DE4419023A1 (de) Einbaustecker
DE112019001503T5 (de) Energiespeichervorrichtung
EP4396147A1 (de) Durchführung
DE102016206846B4 (de) Verbindungseinrichtung, Hochvoltbatterie und Kraftfahrzeug
EP2175532B1 (de) Verbindung eines Aluminiumteils mit einem Kupferteil
DE19524870C2 (de) Schutzvorrichtung zum Schutz vor Überladung und zu hohen Ladeströmen beim Aufladen von Batteriezellen und Batteriezelle mit einer derartigen Schutzvorrichtung
EP4208922A1 (de) Durchführung
DE102022122506A1 (de) Universell einsetzbares Gehäuse zur Abdeckung von Kontaktelementen
DE3211119C2 (de) Vorrichtung zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einer isolierten zylindrischen Sammelschiene und Kabeln eines Mittelspannungs- oder Hochspannungsenergieversorgungsnetzes
DE3643254C2 (de)
EP2527000A2 (de) Leitungs-Durchführung und elektrische Funktionseinheit
WO2014072038A1 (de) Leiterplattenelement und zellenanordnung
DE3515564A1 (de) Mehrpolige elektrische anschlussklemme
DE9215527U1 (de) Verbindungsstück für Stromschienen
EP1831962A2 (de) Batterieverbinder und verfahren zu ihrer herstellung
DE8426772U1 (de) Akkumulator mit zellenverbindern
DE602004000662T2 (de) Elektrischer Anschlussverbinder

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20240223

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

P01 Opt-out of the competence of the unified patent court (upc) registered

Free format text: CASE NUMBER: APP_56260/2024

Effective date: 20241015

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)