KR100922694B1 - 아크 방지형 전기 커넥터 - Google Patents

아크 방지형 전기 커넥터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기 커넥터에 관한 것으로, 파워가 끊어기전에 결합해제될수 있는 접촉 단자를 포함하는 전기 커넥터(40, 104)는 주 접촉부(12, 112), 및 주 접촉부와 보조 접촉부사이에 위치한 PTC(Positive Temperature Coefficient) 저항(6, 140)에 의해 분류되는 보조 접촉부(16, 130)를 포함한다. 주 접촉부(12, 112)가 먼저 접속해제되고, 보조 접촉부(16, 130)는 주 접촉부(12, 112)보다 길이가 더 길다. 전류는 여전히 접속된 긴 보조 접촉부(6, 130)에 의해 분류되기 때문에, 주 접촉부(12, 112)의 결합 단부에서 아크가 발생하지 않는다. I2R 에 의한 열은 PTC 저항(6, 140)내의 저항값을 증가시키고, 그리하여, 보조 접촉부(6, 130)가 접속해제되는 경우에, 전류는 아크 발생임계값이하로 흐른다. 다수의 래치들(54a, 54b, 60a, 60b)이 전기 커넥의 불연속적인 결합해제를 가능하게 함으로써, 커넥터들은 흐르는 전류의 범위에서 아크가 발생되지 않으면서 접속해제될수 있다.
Figure R1020020045613
전기 커넥터, 아크, 단자, 접촉부,

Description

아크 방지형 전기 커넥터{ARC-LESS ELECTRICAL CONNECTOR}
도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 커넥터 단자가 결합해제될 때 통과하는 단계를 나타낸 도면이다.
도 2 는 본 발명을 채용한 전기 커넥터의 특징을 보이기 위해 사용된 구성에 따른 정합 접촉 단자들을 나타낸 도면이다.
도 3a 내지 3c 는 본 발명에 따른 전기 커넥터 단자들의 다양한 전류에 대한 트립 타임을 보여주는 대표적 그래프도이다.
도 4 는 전류에 대한 트립 타임의 변동을 나타내는 그래프도이다.
도 5 는 본 발명의 제 1 실시예에 따라, 두 접촉 단자들 사이에 연결된 PTC 소자의 위치를 보여주는, 결합된 헤더 전기커넥터 및 플러그 전기커넥터을 도시한 도면이다.
도 6 은 도 5 에 도시된 단자들로, 본 발명의 제 1 실시예를 구체화시키는 결합해제된 두 전기 커넥터들을 도시한 도면이다.
도 7 은 도 6에 도시된 두 전기 커넥터가 결합된 형상을 도시한 도면이다.
도 8 은 본 발명에 따른 리셉터클 접촉 단자와 일체화된 플러그 커넥터의 결합면을 도시한 도면이다.
도 9 는 도 8 에 도시된 플러그 커넥터의 사시도로, 본 발명의 제 1 실시예 에 채용된 순차적인 래치들이 도시된 도면이다.
도 10 은 도 8 및 도 9 에 도시된 플러그 커넥터와 결합하는 헤더 커넥터의 하우징을 도시한 도면이다.
도 11 은 도 10 에 도시된 헤더의 사시도로, 전기 커넥터의 결합 축을 따라 별개 위치에 위치한 두 래칭 디텐트들을 도시한 도면이다.
도 12 는 본 발명의 제 2 실시예를 이루는 리셉터클 접촉단자의 사시도이다.
도 13 은 본 발명의 제 2 실시예를 이루는 블레이드 접촉단자의 사시도이다.
도 14 는 도 12 및 도 13 에 도시된 정합 단자들의 결합이전의 배열상태를 도시한 도면이다.
도 15는 도 14 에 도시된 정합 단자들의 측면도이다.
도 16 은 도 14 및 도 15 에 도시된 정합 단자들의 평면도이다.
도 17 은 본 발명의 제 2 실시예의 보조 접촉부를 도시한 도면이다.
도 18 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 주 접촉부를 도시한 도면이다.
도 19 는 PTC 물질이 오버몰드될수 있도록, 주 접촉부 및 보조 접촉부들이 위치하는 방법을 도시한 도면이다.
도 20 은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 정합가능한 플러그 커넥터 및 헤더 커넥터를 도시한 도면이다.
도 21 은 도 20 에 도시된 정합 플러그 커넥터 및 헤더 커넥터의 또 다른 도면이다.
도 22 는 도 20 및 도 21 에 도시된 플러그 커넥터 및 헤더 커넥터 완전히 결합된 형상을 도시한 도면이다.
도 23 은 도 20 내지 도 22 에 도시된 실시예의 플러그 커넥터 하우징의 결합면을 도시한 도면이다.
도 24 는 도 23 의 플러그 커넥터 하우징에 사용된 레버를 도시한 도면이다.
도 25 는 도 20 내지 도 23 에 도시된 실시예의 헤더 하우징의 결합면을 도시한 도면이다.
도 26 내지 도 32 는 본 발명의 제 2 실시예의 두 커넥터의 결합순서를 보여주는 도면이다.
도 26 은 본 발명의 제 2 실시예의 두 정합 커넥터들이 제 1 결합 위치에 있는 것을 도시한 측면도로서, 두 전기 커넥터가 결합을 시작하기 위해 힘이 작용하는 것을 도시한 도면이다.
도 27 은 도 26 에 도시된 위치에 있는 두 정합 커넥터들의 사시도이다.
도 28 은 두 커넥터가 도 26 및 도 27 에 도시된 위치에 있을 때, 결합 조력 레버의 위치를 도시한 상세도이다.
도 29 는 본 발명의 제 2 실시예의 두 커넥터가 제 2 위치에 있는 것을 도시한 도면으로, 결합 조력 레버에 힘이 작용하는 것을 도시한 도면이다.
도 30 은 도 29 에 도시된 위치에 있는 두 커넥터의 사시도이다.
도 31 은 제 2 실시예의 두 커넥터를 도시한 도면으로, 두 커넥터가 완전히 결합된 형상 및 레버가 잠금해제될수 있는 방법을 도시한 도면이다.
도 32 는 도 31에 도시된 위치에 있는 두 커넥터의 사시도이다.
도 33 내지 37 은 본 발명의 제 2 실시예의 두 커넥터의 결합해제 순서를 보여주는 도면이다.
도 33 은 레버의 래칭해제된 중간 위치에 위치한 두 커넥터의 측면도로서, 레버가 주 접촉부를 접속해제하기 위해 사용되어 질수 있는 위치를 개시한다.
도 34 는 도 33 에 도시된 위치에 위치하는 두 커넥터의 사시도이다.
도 35 은 레버가 레버의 최종위치로 회전된 후, 보조 접촉부들이 분리가능하도록 래치를 결합 해제되는 방법을 도시한 도면이다. 주 접점은 결합 해제 과정 중 이 단계에서 완전히 결합 해제된다.
도 36 은 도 35 에 도시된 위치에 위치하는 두 커넥터의 사시도이다.
도 37 은 완전히 결합 해제된 위치에 위치하는 두 커넥터를 도시한 도면이다.
도 38 은 종래 기술에 의한 커넥터 형상이, 60 Amp 전류를 전송하는 도중, 59 V 에서 1 회 접속해제되었을 때 발생할수 있는 손상을 보여주는 사진이다.
도 39 는 도 38 에 도시된 형상한 유사한 접촉 단자 형상이 나타난 사진으로, 단자의 결합부분을 보호하기 위하여 본 발명이 채용된 접촉단자가 60 Amp 의 전류를 전송하는 도중, 59 V 에서 50회 접속해제 되었을 때를 보여주는 도면이다.
도 40 은 유도성 부하의 과 전압의 영향으로 부터 전기 시스템을 보호하기 위한 수단을 보여주는 개략도이다.
도 41 는 유도성 부하의 과 전압의 영향으로 부터 전기 시스템을 보호하기 위한 다른 수단을 보여주는 개략도이다.
도 42a 내지 42d 는 접속 해제 지대를 통과하는 신속한 단방향 이동을 제공하고, 단일 레버에 의해 지대 간의 타임 딜레이 제공하는 레버를 채용한 커넥터 조립체의 실시예를 교대로 나타낸 도면이다.
본원 명세서에 개시된 발명은 미국에서 2001년 8월 8 일자로 출원된 미국 임시 특허 출원 번호 60/309,424 호에 개시된 발명과 미국에서 2001년 9월 21 일자로 출원된 미국 임시 특허 출원 번호 제 60/324,111 호에 개시된 발명을 기초로 한다.
본 발명은 전기 커넥터에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 파워 접촉부가 상당한 전력이나 전류를 전송하다가 접속해제 되거나 분리될때 발생하는 아크를 방지하거나 저감하기 위한 수단을 구비한 전기 커넥터에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 바람직하게는 순차적으로 접속해제되는 접촉부들 사이에 PTC(Positive Temperature Coefficient) 저항을 사용함으로써, 각 접점이 이에 결합된 대응 접촉부로부터 분리될 때, 전압 및 전류가 아크가 발생하는 임계값이하가 되는 전기 커넥터에 관한 것이다.
상당한 양의 전력을 전송하던 접촉부가 끊어질때 아크가 발생한다. 접촉부가 입게되는 아크손상의 정도는 물리적 구조, 부하 전류, 공급 전압, 분리속도, 부하의 특성(저항성, 유도성, 용량성) 및 여러 다른 요인에 의존한다.
미래 자동화 시스템은 부하 전류 및 결합 배선 손실을 줄이기 위해 42 볼트 의 전압을 이용할 것으로 예상된다. 이러한 증가된 전압은 12 볼트에서 작용하도록 설계된 현재의 커넥터들에 상당한 아크 손상을 입힐수 있다. 커넥터의 파국적인 고장이 일어날 가능성을 피하기 위해서는, 자동화 제품들에는 상당히 여러번 핫 교체(hot-swapp) 될수 있는 새로운 커넥터 디자인이 요구된다. 열 사이클이 요구되는 최소값으로 여겨진다.
상당한 손상없이 42 볼트의 전원을 분리하기 위해서는 많은 부하들을 위한 약 1500 W 의 인터럽트(interrupting) 및 주 배터리 회로(main battery circuit)를 위한 15kW 정도의 인터럽트를 필요로 한다. 현재 자동화 장치에서 사용되고 있는 모듈들(modules)은 500 W 이상을 소비한다. 파워 공급장치는 1 kW 이상의 에너지를 제공할수 있어야 한다. 종래의 해결방법은 접촉부가 분리 또는 결합해제 되기전에, 전류를 차단하거나 희생성 접점부분(sacrifical contact portion)을 채용하는 것이다. 이러한 종래의 해결방법은 비용, 공간, 신뢰성, 안정성, 성능 및 복잡성의 측면에서 문제점을 갖고 있기 때문에, 자동화 전기 시스템등의 많은 장치에 적합하지 않다.
아크를 신속히 소멸시키는 방법에 관해서는 파워 유틸리티 산업분야에서 많은 것이 공지되어 있고, 커넥터 및 접촉부의 손상을 최소화 할수 있는 방법에 관해서는 릴레이에 관한 산업분야에서 공지되어 있다. 이러한 방법은 James D. Cobine 의 Gaseous Conductors 및 Kenneth E. Pitney 의 Ney Contact Manual 등의 문헌에서 찾아볼수 있다. 이러한 방법들의 대다수가 자동차, 컴퓨터 및 전기기구등에 사용되는, 소형이고 분리형인 전기 커넥터에서는 실용적이지 않다. 또한, 문헌에 개 시된 어떠한 방법들도 아크의 발생 자체를 막을수는 없다. 종래의 접촉부들은, 비록 차단전류가 커넥터의 정격전류인 경우에도, 정격 전류가 상당히 자주 또는 충분히 천천히 중단되는 경우에도 파괴될 가능성이 있다. 커넥터가 부하상태에서 접속해제될 때마다 아크가 발생하고 손상을 일으키기 때문에, 기존의 커넥터는 수명이 제한되어 있다.
PTC(Positive Temperature Coefficient Resistance) 소자 또는 저항 스위치는, 구체적으로 한정되거나 또는 초과하는 과전류인 고장 전류(fault current)를 차단하기 위해 사용되는, 상기 고장전류에 정격된 차단기(circuit breaker)에 사용되어 왔고, 또한 이러한 용도로 제안되어 왔다. 또 한편으로는, 실제 사용하는 동안, 전기 커넥터는 광범위한 전류를 전송할 것으로 예상된다. 비록 전기 커넥터가 특정 전류를 전송하도록 정격되어 있더라도, 실제 사용에 있어서는 부하가 변동하기 때문에 전기 커넥터가 전송하는 전류는 넓은 범위에 걸쳐있다. 정격 전류가 증가하면, 전기 커넥터의 가격, 크기, 및 무게는 일반적으로 증가한다. 그래서, 특정 응용장치에서는 용도 적합하면서도 가장 낮은 정격을 가진 커넥터가 통상 사용된다. 상이한 전류를 필요로 하는 다양한 부하들이 단일 커넥터를 통과하기 때문에, 경제적 측면 뿐만아니라 재고의 측면 및 커넥터 생산라인의 일관성을 위해서도 특정 제품에 사용되는 다양한 커넥터의 수를 최소화하는 것은 드문일이 아니다. 최종적인 결론은, 특정 커넥터는 그 커넥터의 정격 전류 또는 심지어 안정성 및 수명 테스트를 위한 과전류에서부터 상당히 낮은 전류까지도 운반하게 된다는 것이다. 만약, 커넥터가 전류 전송중에 아크의 발생없이 접속해제되거나 핫교체 될수 있으 려면, 아크방지는 아크발생임계 전류에서 부터 커넥터의 정격전류까지의 넓은 범위에 거쳐서 효과적이어야 한다. 즉, 차단기와 달리, 핫 교체되는 커넥터는 광범위한 전류에 대하여 아크 발생으로부터 보호되어야 한다. 따라서, 차단기에서 사용되는 것과 같은 방법으로 PTC 저항을 이용하는 것은 전기 커넥터의 용도로는 적합하지 않다. PTC 소자에서 저항값은 소자의 온도에 달려있고, 온도값은 I2R 에 의하여 전류에 의존하기 때문에, PTC 소자의 트립 타임(trip time)은 변동한다. 따라서 전기 커넥터에서 사용되는 PTC 소자의 트립 타임은 특정 전기 커넥터에 의해 전송되는 광범위한 전류에 의해 변화하게 될것이다.
PTC 저항 소자가 스위치, 릴레이(relay), 퓨즈(fuse) 및 차단기 들에서 사용되는 경우, 양 전기 접촉부들의 절반은 동일 물리적 장치내에 유지된다. 접촉부들이 서로로부터 분리될때 오직 매우 한정되고 고정된 간격으로 분리되고, 분리된 접촉부들은 여전히 장치 패키지(device package)의 일부분을 이룬다. 전기 커넥터의 중요한 기능은 두 접촉부의 절반부들을 완전히 분리하는 것이다. 물리적 접속이 두 절반부사이에서 유지되지 않고, 두 정합 커넥터 접촉부사이의 모든 물리적 연결은 파괴된다. 아크를 발생시키는 파워를 전송하고있는 전기 접촉부들이 분리하는 것을 막기위해서는, PTC 소자는 아크발생을 막을수 있도록, 전기 충분히 작아질때 까지 접촉부쌍 사이에 연결되어 있어야 한다. 따라서, 종래의 커넥터의 PTC 소자의 사용에 있어서의 문제점은, 분리된 전기 접촉부의 양 절반부의 물리적 전기적 접속이 여전히 유지되어야 한다는 것이다. 그러나, 전기 커넥터에서 모든 물리적 접속은 파괴되어야 한다.
종래 기술분야의 PTC 소자가 사용된 스위치, 릴레이, 퓨즈 및 차단기에 있어서, 접촉부 분리간격 및 분리율이 제어된다. 이러한 종래의 기술분야의 소자에서, 접점부의 분리는 정격 전압을 막기에 충분한 만큼만 필요하다. 분리율은 아크가 일어나는 시간을 가능한 단축시킬수 있을 만큼 빠르게 설정되어 질수 있다. 따라서, 관련 손상을 최소화할 수 있다. 전기 커넥터는 완전히 분리되어야만 한다. 또한 전기커넥터는 수동으로 분리되고, 분리율은 기존 전기 커넥터에서는 폭 넓게 변화한다. 특별히 수동으로 분리되는 커넥터 디자인에서조차, 분리율은 두 전기 커넥터가 수동으로 결합해제될때 마다 상당히 변화하게 된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된것으로, 본 발명은 바람직하게는, 전기 커넥터내에 보조 전기 접촉부분과 일련된 PTC 저항기를 채용하고, 상기의 결합체는, 가장 먼저 접속해제되는 주 전기 접촉부분과 평행하다. 구성 부품들의 이러한 배열은 전류 전송 중 두 전기 커넥터들이 결합해제될 때, 아크가 발생하는 것을 방지할 것이다.
주 접촉부와 보조 접촉부 양자 모두, 정합하는 대응 전기 커넥터의 단자 또는 단자들과 결합가능하다. 바람직한 실시예에 있어서, 주 접촉부 및 보조 접촉부는 수형 단자 또는 블레이드(blade) 이고, 이 수형 단자 및 블레이드는 정합 전기 커넥터의 암형 단자 또는 수용 단자와 결합한다. 그러나, PTC 저항부재는 암형 단자에 또한 채용되어 질수도 있다. 하지만, PTC 저항부재는 전기 커넥터들의 정합쌍 중 오직 하나의 커넥터의 단자에 채용된다. 두개 중 어느 하나의 전기 커넥터의 주 접촉 부분 또는 보조 접촉 부분은 PTC 부재와 일체로 형성된다. 상업적으로 유용한 POLYSWITCH(등록상표) 소자와 같은 일반적인 독립형 PTC 부재가 사용될때, 두 정합 커넥터들 중 다른 하나의 커넥터의, 주 접촉 부분 및 보조 접촉 부분은 그들 사이에 독립형 PTC 소자없이 서로 직접적으로 접속된다. 그러나, 다른 응용장치에서는, PTC 수단이 양 커넥터사이에 위치 할수 있다.
독립형 PTC 저항부재는 주 접촉부 및 보조 접촉부안에 채용되어 질수 있고, 따라서, PTC 소자는 일체형 유니트를 형성할수 있다. 이러한 일체형 유니트를 형성하기 위한 일 수단은, 주 접촉부 및 보조 접촉부 사이에 PTC 전도성 폴리머를 몰드하는 것이다. PTC 전도성 폴리머가 주 접촉부 및 보조 접촉부 사이에 몰드될수 있고, PTC 전도성 폴리머는 또한 주 접촉부 및 보조 접촉부 주위에 오버몰드 될수 있다. 삽입 몰딩 기술은 PTC 전도성 폴리머를 주 접촉부 및 보조 접촉부 사이에 위치시키는데 사용되어 질수 있다. 또한 PTC 전도성 폴리머는 주 접촉부 및 보조 접촉부들에 적합한 형태로 몰드된 독립적 요소일수도 있고, 이 독립적 요소는 주 접촉부 및 보조 접촉부 사이에 땜납, 도전성 접착물 또는 몇몇의 다른 전도성 결합제를 사용하여 부착되어 질수 있다.
본원 명세서에 개시된 대표적 실시예에 있어서, 주 접촉부는, 보조 접촉부의 결합해제전에 결합해제되고, 보조 접촉부는 주 접촉부보다 길이가 길다. 바람직한 실시예에서, PTC 부재는 도전성 입자들이 폴리머 매크리스안에 포함되는 전도성 폴리머 부재를 포함한다. 통상적으로, 도전성 입자들은 주 접촉부의 저항보다 큰 저항값을 지닌 도전경로를 형성하고, 따라서, 일반적 결합 작동하에서, 주 접촉부는 실질적으로 모든 전류를 전송한다. 그러나, PTC 부재안에서 전류가 증가함에 따라, 폴리머는 팽창하고, 저항은 증가한다. PTC 부재를 통과하는 전류가 주 접촉부의 접속해제에 의해 급격히 증가할때, 저항은 폴리머의 I2R 열에 의해 급격히 증가한다. 주 접촉부의 결합이 해제될때 아크가 발생하는 것을 막기 위하여, 주 접촉부의 접속해제 시간은, PTC 부재의 저항이 크게 증가하는데 걸리는 시간보다 작아야 한다. 주 접촉부를 통해 흐르던 전류의 대부분은, 주 접촉부가 아크가 발생할 가능성이 없는 위치로 이동할때까지, PTC 부재 및 보조 접촉부를 통해 전송된다. 보조 접촉부가 이와 결합된 대응 단자로부터 분리되기 전에, PTC 부재의 저항이 매우 증가한다. 따라서, 보조 접촉부가 결합해제되기 전에, 보조 접촉부를 통한 전류는 아크 발생임계값 이하로 감소된다. 이 시간을 PTC 저항부재의 트립타임이라고 부른다. PTC 부재의 트립타임은 주 접촉부를 통과하는 초기 전류값에 의존하고, 트립 타임은 넓은 범위에 걸쳐 변화가능하기 때문에, 정해진 전기 커넥터의 트립타임은 일정하지않다. PTC 부재의 트립(trip)을 보증하기 위해, 본 발명에 따른 전기 커넥터는 주 접촉부가 접속해제된후, PTC 부재의 최대 트립타임보다 긴 시간동안 비활성 될수 있는 래치들을 채용한다. 그러나, 이러한 래치부재들은, 주 접촉부가 이동경로중 아크발생 가능성이 있는 부분을 통해 이동할 때, 두 전기 커넥터 사이의 신속한 이동을 가능하게 해야한다. 이와 유사하게, 보조 접촉부는, 접속해제될 때, 아크발생 가능범위를 빠르게 통과해야 한다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서는, 순차적으로 결합해제되는 다수의 래치세트들을 사용하고, 이것이 제 1 래치 세트의 결합해제와 제 2 래치세트의 결합해제 사이의 타임 딜레이(time delay)을 제공한다. 타임 딜레이는 PTC 트립 타임의 최대값보다 길어야 한다. 이러한 다수 래치들의 구성이 본 발명의 다양한 수행을 가능하게 한다. 그러나, 특정 전기 커넥터에서 최대 전류부하 와 최소 전류부하의 차이가 미소할때, 단순한 래치 기구가 사용되어 질수도 있다. 최대 달성가능한 분리속도 및 보조 접촉부의 증가된 길이는 몇몇 경우에 PTC 소자가 트립할수 있는 적절한 시간을 제공할수도 있다.
상당한 파워의 전송도중 접촉부들이 분리될 때, 일련의 복잡한 경과들이 손상을 주는 아크를 일으킨다. 종래의 파워 접촉부에서 발생하는 주요 경과를 간단히 설명하는 것이 이러한 현상을 이해하는데 도움을 줄 것이다. 우선, 접촉부들이 분리되기 시작하면서, 전류흐름을 지지하기 위한 충분한 금속성 지역이 존재하지 않는 지점에 이른다. 국소적인 용융 브리지(molten bridge)가 형성되고, 온도 및 분리 간격이 증가함에 따라 파단된다. 일반적으로, 이러한 현상은 0.1 A 이상의 전류 및 9 V 이상의 전압에서 발생할 수 있다. 용융이 일어나기 위해 충분한 전류가 필요하고, 이러한 상태를 유지하고, 다음 상태로 이동하기 위해서는 충분한 전압이 필요하다. 용융된 미소 브리지가 비등(boil)하고 파단됨에 따라, 전자는 자유상태가 되고, 전류는 전리된 개재 대기에 의해 흐르기 시작한다. 진성아크(true arc)는 그 다음 결과이다. 이 진성아크는 음극 입자(cathode spot), 음극 강하 영역(cathode drop region), 극 고온의 플라즈마 경로(plasma channel), 양극 강하 영역(anode drop region), 및 양극 입자(anode spot)를 포함하는 다수의 서브파트(sub-part)로 이루어져 있다. 상기 플라즈마 경로는 약 5000 ℃ 이고, 양극 및 음극 입자는 10 내지 20 A 의 전류에서 약 2000 ℃ 에 도달한다.
만일 아크 발생이 허용된다면, 정합 접점들은 손상을 입게될 것이다. 손상 정도는 총 아크 에너지를 결정하는 여러 요인들에 의해 지배된다. 아크 에너지를 제한할수 있는 중요 방법은 전류 및 전압을 최소화하고, 분리 속도를 최대화하는 것이다. 다른 수단들이 존재할 수도 있다. 그러나, 이러한 수단들은 전형적인 커넥터 디자인이 사용되는 응용장치들에 그다지 도움이 되지 않는다. 통상의 커넥터에 있어서, 상당한 범위까지 조절되어 질수 있는 유일한 요인은 분리속도이다.
PTC 저항부재를 양쪽 접촉부들에 통합시킴으로, 전류 및 전압은, 두 커넥터들이 결합해제될 때, 아크발생 임계전압 및 임계전류 이하에서 유지될수 있다. 이러한 구성은 커넥터들이 접속해제될 때의 상당한 에너지를 인터럽트(interrupt)하면서 아크가 발생하지 않는 접촉부를 제공한다. 타이코 일레트로닉스 주식회사(Tyco Electronics Inc.)계열의 레이캠사(Raychem division)에 의해 생산 판매되는 RHE110 POLYSWITCH(등록상표)소자에 의해 예시된 독립형 PTC 저항과 같은, PTC 소자가 채용되어 질수 있다. PLOYSWITCH(등록상표)은 타이코 일레트로닉스 주식회사의 등록상표이다. 독립형 소자의 리드들은 주 접촉부 및 보조 접촉부 각각에 납땜되어 질수 있다. 또한, 독립형 소자의 리드는 접촉 스프링 또는 크림프(crimp), 또는 래칭 디텐트(latching detent)에 의해 접점부에 부착되어 질수 있다. 또한, 상기 독립형 소자에 의해 예시된 형태의, 전도성 폴리머는 새로운 요소를 형성하기 위해 접촉 단자들에 오버몰드되어 질수 있고, PTC 소자는 일체형 요소 또는 유니트를 형성하기 위해 접촉부들에 통합되어 질수 있다. 이러한 접근이, 고에너지 회로가 접속될때 발생하는 비교적 유해하지 않은 스파크를 제거하지 못할수 있다. 관심있는 에너지의 범위에서, 이 유해하지 않은 스파크는, 접점의 베이스 메탈(base metal)과 접촉부의 형상에 거의 손상을 주지 않는다. POLYSWITCH(등록상표)소자의 일반적 특성은 미국 특허 제 5,737,160 호에 개시되어 있으며, 상기 미국특허는 본원 명세서에 참조로서 편입되어 있다. 미국 특허 제 5,737,160 호 및 상기 미국 특허 내에 참고로 편입된 타 특허는 본원 명세서에 참고로서 편입되어 있다. 독립형 POLYSWITCH(등록상표)소자가 사용된 타입의 전도성 PTC 소자 형식은 미국 특허 제 6,104,587 호에 개시되어 있다. 상기 미국 특허는 참조로서 본원 명세서에 일체화되어 있다. 동일한 형식이 전도성 PTC 폴리머를 형성하기 위해 사용되어 질수 있다. 전도성 PTC 폴리머는 주 접촉부 및 보조 접촉부들에 적합한 형태로 몰드(mold)되어 질수 있다. 또는 PTC 폴리머 본원 명세서에서 개시된 대표 실시예와 관련하여 계속 개시된 것처럼 접촉부들에 오버몰드(overmold) 되거나 삽입 몰드(insert mold)될수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 아크 방지형 파워 접촉부(arc-less power contact)의 개념을 보여준다. 본 발명에 따른, 대표적 수형 및 암형, 또는 블레이드형 및 리셉터클형 단자들이 접속해제 또는 결합해제되는 여러 단계들이 도시되어 있다. 도 1 에는 파워 접촉부의 중요한 3 가지 구성요소가 도시되어 있다. 주 접촉부 즉, 접촉부의 주요 부분은, 정규작동(normal operation) 중 부하 전류를 전송한다. 주 접촉부는, 연속하여 접속된, 긴 보조 접촉부(또는 보조 접촉 부분) 및 주 접촉부와 보조 접촉부 사이에 위치한 PTC 저항(또는 저항기)에 의해 분로(shunt)된다.
도 1 은 결합된 대응 리셉터틀 커넥터로부터 플러그 커넥터가 분리되는 동안 발생하는 네 단계를 개시하고 있다. 제 0 단계에서, 접촉부는 고 전류를 전송한다. 전류는 주로 주 접촉부 즉, 접촉부의 주요 부분을 통해 흐른다. 오직 상대적으로 작은 분로전류만이, 연속하여 접속된 PTC 저항(저항기) 및 접촉부의 보조부분을 통해 흐른다. 제 0 단계는 커넥터 조립체의 정규작동 형상을 나타낸다. 이 위치에서 두 접촉들의 상대적 이동은 두 접촉 면들사이의 통상적인 마찰작용을 초래한다.
제 1 단계는 주 접촉부(또는 주요 접촉 부분)이 다른 커넥터의 결합된 대응 접촉부로부터 분리되거나 또는 접속해제된 형상을 도시하고 있다. 주 접촉부는 주접촉부 접속해제지대(main contact disconnect zone;MDZ)을 통해 주 리셉터클로 부터 분리된다. 상기 MDZ 는 제 0 단계와 제 1 단계 사이에서 발생하는 것으로, 이 지대안에서 주 접촉부는 대응 암형 또는 리셉터클형 접촉부로 부터 결합 해제 진행중에 있다. 두 접촉부들이 이 주 접속해제지대에 있는 동안은, 두 접촉부들이 완전히 분리된 것은 아니다. 스프링 부재에 굽힘이 생기거나 접촉부의 불규칙 표면이 순간적인 결합 또는 결합해제를 초래할때 접촉 바운스(contact bounce)가 발생할수 있다. 상대적으로 큰 기존 전류의 접속이 해제되기 때문에, 주 접촉부 및 리셉터클 접촉부가 이 접촉부 접속해제재대에 있는 동안, 두 커넥터들 사이에 아크가 발생할 가능성이 가장 크다. 종래 기술의 커넥터에 있어서, 만일, 전류 및 전압이 특정 커넥터 형상의 아크 발생 임계 전류 및 전압 이상이면, 아크는 MDZ의 작은 간격사이에서 발생할 수 있다. 그러나, 본 발명에 있어서는, 개방 간격(opening gap)을 가로지르는 전류 및 전압이, PTC 저항(또는 PTC 저항기) 및 보조 접촉부(또는 보조 접촉부분)에 의해 제한된다. MDZ에 존재하는 시간은 PTC 소자의 트립 타임보다 작으므로, PTC 소자는, 접촉부들 간의 완전한 분리가 이루어 질때까지, 오프 상태 또는 개방상태로 스위치 되지 않는다.
결합된 접촉부들이 제 1 단계로 개시된 위치로 이동하는 경우, 아크가 발생되지 않도록, 주 접촉부는 이와 결합된 대응 접촉부로 부터 물리적으로 분리된다. 제 0 단계동안 PTC 저항을 통해 흐르는 전류가 매우 작은 양이기 때문에, 접촉부들이 제 1 단계로 개시된 위치에 도달했을 때, 여전히 낮은 I2R 열이 PTC 저항기의 저항이 낮은 상태에 있게 한다. 저항이 상대적으로 작기 때문에, 전류는 PTC 저항기를 통해 보조 접촉부로 흐르고, 스위치처럼 동작하는 PTC 는 온 상태로 부를 수 있다. 보조 접촉부(또는 보조 접촉 부분)이 대응 커넥터의 대응 접촉부 또는 대응 커넥터의 이와 상응하는 회로에 접속된 상태를 유지하는 동안, PTC 저항 및 보조 접촉부를 통해 흐르는 전류는 제 1 단계보다 크게되고, 따라서 I2R 에 의한 발생 열도 증가하게 된다. PTC저항기의 저항도 온도가 증가함에 따라 증가한다. 제 2 상태는, 커넥터들과 접촉 단자들사이의 상대적 이동 또는 물리적 결합해제가 계속되는 동안, 주 접촉부보다 긴 보조 접촉부가 대응 커넥터과 여전히 접속된 상태를 유지하는 형상을 보여준다. 제 2 상태는, 주 접촉부가 분리된 후 보조 접촉부가 접속해제되기 전의 시간동안, 접촉부들의 위치중 하나에 대한 스냅샷(snapshot)이다. 제 2 상태 동안, PTC 저항기는 저항이 현저히 증가하는 상태 즉, 개방 상태에 있다. 따라서 PTC 스위치는 현재 오프 상태이다.
보조 접촉부들이 이와 결합된 대응 접촉부 또는 대응 접촉부를 포함하는 회로로부터 분리되기 이전 시간에, 보조 접촉부을 통해 흐르는 전류는 아크 발생 임계값보다 낮은 상태가 될것이다. 이는 두개의 접촉부들 또는 커넥터들의 상대적 이동이 일어나는 시간동안, PTC 의 저항이 증가하기 때문이다. 접속해제 과정중의 이동의 범위를 PTC 개방지대(PTC Opening Zone)라고 부른다. 제 3 단계에서, 보조 접촉부가 마침내 분리될때, 커넥터들을 통해서는 매우 작은 누설 전류만이 흐른다. 이 지점에서는, 보조 접촉 부분들 간의 아크를 발생시킬수 있는 전기 에너지가 충분하지 않다. 단자 또는 커넥터가 PTC 개방지대내에 있는 동안 충분한 시간이 경과되고, 보조 접촉부가 보조 접속해제지대(Auxiliary Disconnect Zone; ADZ)에서 리셉터클 접촉부로 부터 물리적으로 접속해제되기전에, 전류는 아크 발생 임계값보다 낮아진다. 제 3 단계는, 주 접촉부 및 보조 접촉부가 개방된 상태로, 정합 접촉부들이 완전히 분리 및 접속해제된 상태를 도시하고 있다. 전류는 더 이상 커넥터를 통해 흐르지 않기 때문에, PTC 저항기는 저 온도 및 저 저항의 리셋상태(RESET state)로 복귀한다. 그리고나면, 접촉부 조립체는, 커넥터들이 부하 하에서 결합 해제될때, 아크가 발생하지 않도록 기능을 다시 발휘할수 있다.
바람직하게는, 이러한 접촉부 형상이, 도 1 에서 도시된 각 단계의 타이밍(timing)이 적절하도록 보증하기 위한 속도 콘트롤을 제공하는 커넥터 하우징내에 장착된다. 하우징은 결합 해제 속도가 단방향성인 것도 보증한다. 즉, 커넥 터가 분리될때, 주 접촉부의 매크로 파단-형성-파단(macro brake-make-brake)작용이 없어야 한다. 나노초(nonesecond) 또는 마이크로(micro) 불연속은 발생할 수 있다. 그러나 이러한 마이크로 파단-형성-파단(micro brake-make-brake) 작용은, PTC 저항이 상대적으로 높은 속도 사건들보다 더 낮은 속도로 반응하도록 선택되어 지기 때문에, 아크발생 방지를 방해하지는 않는다. 네 단계 모두는 단방향 및 연속적인 방법으로 통과해야 한다.
도 1 에 도시된 블레이드 접촉부는 리셉터클 접촉부와 결합하는데, 리셉터클 접촉부는 플러그 또는 블레이드 접촉부와 결합하는 가요성 스프링 빔(flexible spring beam)들을 구비한다. 플러그 또는 블레이드 접촉부는 주 접촉부(또는 주요 접촉 부분) 및 보조 접촉부(또는 보조 접촉 부분)을 포함한다. 본 실시예에 있어서, 주 접촉부 및 보조 접촉부는 각각이 리셉터클 접촉부상의 분리된 스프링 빔들과 결합하는 두개의 분리된 금속 블레이드(metal blade)이다. 본 대표적 형상에서, 리셉터클 접촉부는 주 접촉부 및 보조 접촉부과 각각 결합하는 별개의 스프링 빔들을 구비한 단일 부품의 금속 부재로 이루어 진다. 주 접촉부 및 대응 리셉터클 접촉부는 각 접촉부의 후단부로부터 연장된 다중의 리드(lead)들을 구비한 인쇄 회로 기판(printed circuit board)스타일의 접촉부이다. 보조 접촉부 및 블레이드는, 주 접촉부와 독립된 외부 회로와 결합하기 위한 PCB 리드 같은 수단을 포함하지 않는다. 본 발명에 채용된 PTC 저항기는, 주 접촉부의 중심부분의 적어도 일 측면을 따라 부착될 수 있는 몰드부재(molded member)를 포함한다. 필요하다면, 적합한 전도성 접착물이 사용될수 있다. 보조 접촉부는, PTC 부재가 전기적으로나 물리적으로나 주 접촉부와 보조 접촉부 사이에 위치도도록, 다른 측면을 따라 PTC 저항기에 결합된다. 제 0 단계 내지 제 3 단계는, 접촉부들이 포함된 커넥터가 접속해제될 때, 접촉부들의 상대적 위치를 도시하고 있다. 바람직하게는, 본 발명에서 채용된 PTC 부재는 원하는 형태로 성형될수 있는 전도성 폴리머를 포함한다. 카본블랙(carbon black)같은 도전성 입자 충진물은, 온도 및 폴리머의 상태에 따라 변화하는 저항을 가진 도전 경로(conductive path)를 형성하기 위해 비전도성(nonconductive) 폴리머내에 분산(disperse)되어 진다. 전도성 폴리머를 채용한 소자는 종래에 공지되어 있고, 타이코 일레트로닉스 주식회사에서 생산된다. 이 POLYSWITCH(등록상표)소자는 다른 응용장치들에 채용된다. PTC 와 같은 특성을 나타내는 바륨-티탄산염(Barium-Titanate) 또는 반도체 물질이 또한 채용되어어질 수 있다. 그러나 이러한 PTC 물질의 대체물들은 전기 커넥터에서 실제 사용하기에는 너무 값이 비쌀것이다.
도 2 는, 단자들이 도 1 에서 도시된 것과 같은 방법으로 싸이클을 이룰때, 본 발명의 실행을 보여주는 샘플 접촉부 단자 구성물(sample contact terminal configuration; 2)을 도시하고 있다. 도 2 에 도시된 샘플 구성물은 두 개의 수형 단자 블레이드(12, 16)을 포함한다. 주 단자 블레이드(12)는 독립형 PTC 소자(6)에 의해 긴 보조 단자 블레이드(16)에 연속하여 접속된다. 이 구성물에서, 타이코 일렉트로닉스 RHE110 과 일반적인 특성을 구비한 PTC 소자가 채용된다. 리드(8)는 주 단자 블레이드(12) 및 보조 단자 블레이드(16)에 납땜되어 진다. PTC 소자에 의해 연속하여 접속된 상기 단자 블레이드(12, 16)는, 공통 외부 전도체와 평행하게 접속된 두 개의 리셉터클 단자(32, 36)와 결합할 수 있고, 이들로부터 결합 해제될 수 있다. 도 2 에 도시된 주 단자들(12, 32) 각각은 본원명세서에 채용된 모든 전류를 전송한다. 보조 단자들(16, 36)은, POLYSWITCH(등록상표)소자가 트립(trip) 또는 개방(open)되는데 걸리는 시간동안 전체 전류를 전송한다. 두개의 리셉터클 단자(32, 36)는, 두개의 독립형 블레이드(12, 16)와 접촉하기 위한 다중 스프링 부재(34a, 34b, 38a)를 구비한 하나의 단자를 대표하는 것으로 여겨질수 있다. 보조 블레이드(16)는 주 블레이드보다 길다. 그래서 보조 블레이드(16)는, 리셉터클 단자 조립체(30)로부터, 제일 먼저 접속하고 가장 나중에 접속해제된다.
도 3a 내지 도 3c 및 도 4 는, 본원명세서에 개시된 방법에서, PTC 저항 소자를 사용한 접촉 단자와 커넥터를 위한 트립타임과 전류사이의 관계를 도시하고 있다. 도 3a 내지 도 3c 는, 정합 접점들이 전력 전송도중 접속해제될 때의, 전압 파형을 보여주는 그래프도이다. 도 3a 는, 정합 접촉부들에 의해 2 A 전류가 전송되는 접촉부의 2 싸이클 및 열 싸이클 순환결과를 도시하고 있다. 도 3b 는 정합 접촉부들에 의해 5 암페어의 전류가 전송되는 상기와 동일한 접촉부 구성물의 2 싸이클 및 10 싸이클 순환 결과를 도시하고 있다. 도 3c 는 10 암페어의 전류를 사용한 테스트에서의 파형을 도시한 것으로, 1, 10, 33, 36, 및 50 싸이클에 대한 것이다. 도 3c 는, 접촉부들이 다시 접속해제되기 전까지는 PTC 물질이 온 상태로 복귀하는 것이 허용되지 않을 때, 아크가 발생할 때의 파형과 아크가 발생되지 않을 때의 파형 사이의 차이점을 도시하고 있다. 도 3c 에 도시된 이러한 파형사이의 비교는 PTC 물질의 유효성을 보여준다. 도 3a 내지 도 3c 를 비교하여 보면, 두 정합 접촉 단자들을 접속해제 하는 데 걸리는 시간은 전류가 달라지면 달라진다. 즉, 결합해제 속도가 각 파형마다 동일하지 않다. 본원 명세서에서 사용된 PTC 저항 소자의 트립 타임이 전류에 대한 함수로 도 4에 도시되어 있다.
도 5 내지 도 11 은 ,도 2 의 접촉부 구조물(2) 및 타이코 일렉트로닉스 RHE110과 같은 독립형 전도성 폴리머 PTC 소자 또는 스위치(6) 가 채용될수 있는 전기 커넥터 조립체(4)를 도시하고 있다. 도 5 는 독립형 전도성 폴리머 PTC 소자(6)가 채용된 결합 헤더 및 플러그 커넥터 구성물(4)의 일부를 도시하고 있다. 독립형 PTC 소자(6)는 몰드된 리셉터클 헤더 하우징(42)의 후방부 또는 인쇄호로 기판의 측면에 형성된 포켓(pocket, 48)에 삽입되어 진다. 포켓(48)은 전도성 폴리머 PTC 소자(6)를 보유한다. 그러나, 포켓(48)은 PTC 소자가 확장할 수 있도록 충분한 공간을 제공한다. 독립성 PTC 소자(6)의 리드(8)는, 주 접촉부(12)의 후방부(14) 및 보조 접점 부재(16)의 후방부(18)에 직접적으로 납땜된다. 이러한 형태에서, 오직 헤더(40)의 주 접촉부(12)만이 인쇄 회로 기판의 외부 전도체와 직접적으로 결합된다. 보조 접촉부(16)는 인쇄 회로 기판을 통해 외부 전도체에 접속되지 않는다. 보조 접촉부(16)의 외부 전도체와의 유일한 접촉은 독립성 PTC 부재(6)를 통해서나, 또는 결합된 구조물안에서 보조 접촉부(16)와 결합하는 보조 리셉터클 단자(36)를 통해서 이루어 진다.
도 6 및 도 7 은 본 실시예가, PTC 저항소자(6)가 주 접촉부(12) 및 보조 접촉부(16)의 접속 해제 과정동안 적절한 상태를 유지하도록 보증하는 방법을 도시하고 있다. 도 6 및 도 7 의 플러그 커넥터 하우징(52) 및 헤더 하우징(42)은 두개의 분리된 래칭기구(latching mechanism)들을 구비하는데, 이 래칭기구는 헤더(40)로 부터 플러그 커넥터(50)가 결합해제 될수 있도록 독립적으로 작동된다. 도 6 내지 도 9 에 도시된 바와 같이, 플러그 커넥터 하우징(52)은 두 래치(54a, 54b) 및 다른 두 래치(60a, 60b)로 이루어진 두개의 독립된 래치세트를 구비한다. 헤더(40)는 두개의 래칭 디텐트(44a, 44b) 및 다른 두개의 래치 디텐트(46a, 46b)로 이루어진 두개의 래칭 디텐트(detent) 세트를 구비한다. 플러그 커넥터 하우징(52)의 상단면 및 하단면에 위치한 제 1 래치 세트(54a, 54b)는 헤더 하우징(42)의 상단면 및 하단면에 위치한 제 1 래칭 디텐트(44a, 44b) 세트와 결합 및 분리 될수 있다. 플러그 하우징(52)의 대향 측면들상의 제 2 또는 보조 래치(60a, 60b) 세트는 헤더 하우징(42)의 양 측면상의 제 2 또는 보조 래칭 디텐트(46a, 46b) 세트와 결합 및 분리될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 헤더 하우징(42)의 상단면상의 래칭 디텐트(44a)는, 헤더 하우징(42)의 인접 측면상의 래칭 디텐트(46a, 46b) 보다, 헤더 하우징(42)의 결합 단부에서 더 멀리 이격되어 있다. 도 6 에서 보이지는 않지만,헤더 하우징(42)의 하단면상의 래칭 디텐트(44b)는, 헤더 하우징(42)의 상단면상의 래칭 디텐트(44a)와 동일 축상에 위치하고 있다. 이와 유사하게, 헤더 하우징(42)의 일 측면상의 래칭 디텐트(46b)는, 도 6에 도시된 헤더 하우징(42)의 전방 측면상의 래칭 디텐트(46a)와 동일 축상에 위치하고 있다. 도 7 에 도시된 완전 결합된 형상에서, 플러그 커넥터 하우징(52)의 상단면 및 하단면상의 래치(54a, 54b)는 헤더 하우징(42)의 상단면 및 하단면 상의 래칭 디텐트(44a, 44b)와 결합한다.
도 8 및 도 9 에 도시된 바와 같이, 래치의 원격 단부상의 래칭 돌기(56, 62)를 헤더(40)상의 대응 디텐트로부터 분리하기 위해 각 래치의 대향 단부(58,64)를 누름으로써, 플러그 커넥터의 래치(58a, 58b, 60a, 60b)들은 래칭 디텐트(44a, 44b, 46a, 46b)들로 부터 분리될수 있다. 도 8 및 도 9 에 도시된 화살표는 디텐트로 부터 래치를 풀기위해 힘이 가해지는 위치를 래치(58a, 58b, 60a, 60b)상에 도시한 것이다. 헤더(40)로부터 완전히 결합되어 있는 플러그 커넥터(50)를 접속해제하기 위해서는, 상단면 및 하단면상의 주 래치(58a, 58b)를 이와 대응되는 상단면 및 하단면의 주 디텐트(44a, 44b)로 부터 분리하는 것이 가장 우선되어야 한다. 도 6 을 참고하여 개시한 바와 같이, 상단면 및 하단면 디텐트(44a,44b)는 측면 보조 디텐트(46a, 46b)보다 헤더의 결합 단부에서 더 멀리 위치한다. 따라서, 완전히 결합된 형상에서, 상단면, 하단면 및 측면 래치들은 동일 축상에 위치하는데, 래칭 돌기(56, 62)는 오직 상단면 및 하단면의 디텐트(44a, 44b)과 결합한다. 따라서, 상단면 및 하단면의 래치(58a, 58b)들이 가장 먼저 결합 해제 되어야 한다. 만약 측면 래치(60a, 60b)를 먼저 결합해제하려고 시도한다면, 플러그 커넥터(50)는 헤더로부터 결합해제될수 없다. 왜냐하면, 두 커넥터(40,50)의 절반부가 록킹되어 완전히 결합된 상태를 유지하도록, 상단면 및 하단면의 주 래치 돌기(56)는 여전히 상단면 및 하단면의 주 디텐트(44a, 44b)와 결합된 상태를 유지하기 때문이다.
상단면 및 하단면 주 래치(58a, 58b)가 상단면 및 하단면의 주 디텐트(44a, 44b)로부터 결합해제된 후, 플러그 커넥터(50)는 두 커넥터(40,50)를 부분적으로 결합해제 하기 위해 축방향으로 이동할수 있다. 그러나, 헤더(40)의 플러그 커넥터(50)에 대한 짧은 축방향 이동은, 측면 보조 래치(60a, 60b)의 내측의 래칭 돌기(62)를 헤더 하우징(42)의 측면 디텐트(46a, 46b)와 결합하게 한다. 그리고나서, 측면 래치(60a, 60b)를 측면 디텐트(46a, 46b)로 부터 분리하기 위해, 측면 래치(60a, 60b)는 수동으로 눌려질수 있고, 정합 전기 커넥터(40,50)들이 완전히 결합해제 될수 있다. 그러나, 측면래치(60a, 60b)를 누르기 위해서는, 두 커넥터(40, 50)를 접속해제 하고자하는 사람이, 먼저 상단면 및 하단면 래치(58a, 58b)를 풀고, 그뒤에 연이어 사이드 래치(60a, 60b)를 잡기위해 손을 돌려야한다. 이러한 수동 동작에는 얼마간의 시간이 걸린다. 따라서, 두 커넥터(40, 50)는, 두 세트 디텐트(44a, 44b, 46a, 46b)의 결합해제 사이의 일정한 타임 딜레이를 가지고, 연속된 방법으로 결합해제 될수 있다. 따라서, 결합해제 또는 접속해제는 두 단계의 과정이다. 두 세트의 래치 및 돌기에 의해 지배되는 타임 딜레이는, 커넥터가 큰 범위의 전류를 전송하다가 접속해제 될때 매우 중요하다. 왜냐하면, PTC 소자(6)가 도 1에서 개시된 주 접속해제지대(MDZ) 및 보조 접속해제지대(ADZ) 에서 적절한 상태에 있도록 보증하는데 사용되기 때문이다. 상단면 및 하단면 래치(58a, 58b)의 분리는, 도 2에서 도시된 정합 접촉부(2)가 도 1에서 도시된 0 단계에서 1 단계까지의 이동에 상응한다. 즉, 상단면 및 하단면 래치(58a, 58b) 및 디텐트(44a, 44b)의 분리는, 주 접촉부(12)가 주 리셉터클 단자(32)로 부터 접속 해제되는 MDZ 를 통해, 정합 접촉부(2)가 이동할 수 있게한다. 이 시간동안 PTC 저항소자(6)는 온 상태에 있기 때문에, 이전에 실질적으로 주 접촉부들(12, 32)를 통해 흐르던 모든 전류는, PTC 소자(6) 및 여전히 보조 리셉터클 단자(36)과 접속하고 있는 보조 접촉부(16)를 통해 흐르기 시작한다. 이에 의해 주 접촉부는 아크를 발생시키지 않으면서 접속해제 또는 결합해제 가능하다.
측면 디텐트(46a, 46b) 분리하는, 상단면 및 하단면 래치(54a, 54b)로부터 측면 래치(60a, 60b)까지의 수동 조작은, 결합된 커넥터 PTC 가 도 2에서 개시한 2 단계에서 3 단계로 이동하게 한다. 그리고나면, 측면 디텐트(46a, 46b)로부터 측면 래치(60a, 60b)의 분리는, 커넥터(40, 50)가 보조 접속해제지대(ADZ)를 신속히 이동하도록하여, 보조 접촉부(16)가 이와 결합된 대응 보조 리셉터클 단자(36)로부터 접속해제되게 한다. 보조 접촉부(16)를 통한 전류의 흐름은, 보조 접촉부(16)가 ADZ 를 통해 이동하기 전에, 충분히 감소하였기 때문에, 긴 보조 접촉부(16)가, 보조 리셉터클 단자(36)로부터 결합해제 또는 접속해제 될때, 아크는 발생하지 않는다. 두개의 독립된 래치 세트에 대한 연속된 조작에 의해 발생하는, 타임 딜레이는, PTC 소자(6)의 중합체(polymeric) 물질이 I2R 에 의해 가열되어 PTC 소자(6)가 오프 상태로 스위치 되거나 고 저항 상태가 되는데, 충분한 시간을 제공한다. 상기 타임 딜레이는, 특정 커넥터 디자인이 다양한 범위의 전류에 대해 접속해제 될때 발생할수 있는, PTC 트립 타임에서의 큰 차이를 극복하기에 충분하다. 동일한 커넥터 조립체는, 전류값이 알려져 있지 않을 뿐아니라 주어진 커넥터의 아크 발생 임계값에서부터 순간적으로는 최대 정격 전류를 넘어서는 값까지의 범위에서 변화할수 있는, 다양한 응용장치들에 사용되어 질수 있다.
또한, 디텐트(44a, 44b, 46a, 46b)는 관성 디텐트(inertial detent)로서의 기능도 가지기 때문에, 래치(58a, 58b, 60a, 60b)들은, 본 발명의 접촉부 또는 커 넥터 디자인에 의해 제공되는 전범위에 대한 방지가 없다면, 아크가 발생할수 있는 MDZ와 ADZ에서 커넥터에 힘을 가한다. 따라서, 커넥터(40, 50)는 아크가 발생할 수 있는 위치에 고정될수 없다. 디텐트의 외형(contour)은, 아크 발생 가능성을 더욱 줄이기위해, 커넥터가 MDZ 및 ADZ 를 더욱 빨리 통과할수 있도록 선택되어 질수 있다. 관성 디텐트의 용도는 2001년 8월 14일에 미국에서 출원된 본원 명세서 편입된 미국 특허 출원 제 09/929,432 호에 상세히 개시되어 있다.
본 발명에 따른 커넥터 단자(110)의 제 2 실시예가 도 12 내지 도 19 에 도시되어있다. 상기 단자(110)는 주 접촉부(112), 긴 보조 접촉부(130), 및 양 접촉부(112, 130) 사이의 전도성 폴리머 PTC 저항부재(140) 를 포함한다. 본 실시예에서, PLOYSWITCH(등록상표)소자와 같은 독립성 PTC 소자 대신에 작동 특성이 유사한 오버몰드된(ovemolded) 전도성 폴리머가 사용된다. 전도성 폴리머는 주 접촉부(112)와 보조 접촉부(130) 부분 주위에 오버몰드된다.
제 2 실시예에서 사용된 리셉터클 단자(150)가 도 12 에 도시되어 있다. 리셉터클 단자(150)와 결합하는 수형 또는 블레이드 단자(110)가 도 13에 도시되어 있다. 리셉터클 단자(150)는 리셉터클 접촉 단자(150)의 전방에 위치한 세 세트의 대향 스프링(152a, 152b, 152c)을 구비하고 있다. 스프링(152a, 152b, 152c)은 스프링의 기단부 또는 선단부 근처에 위치한 접촉 포인트(154a, 154b, 154c)를 구비하고, 각각은 곡선형 캔틸레버 빔(cantilever beam)으로 이루어 진다. 주름부(crimp section; 156)는 리셉터클 단자(150)의 후방에 위치하고, 단일형 외부 전도체 또는 와이어는 상기 리셉터클 단자(150)에 크림프(crimp)되어 질수 있 다.
도 13 에 도시된 암형 또는 블레이드 단자(110)는, 두개의 주 블레이드 접촉부들(114a, 114b)사이에 위치하는 긴 보조 접촉부(130)의 대향 측면상에 위치한 두개의 주 접촉 블레이드(114a, 114b)를 구비한다. 보조 접촉부(130)는 오버몰드된 PTC 전도성 폴리머(140)에 의해서 주 접촉부(112)에 전기적 및 물리적으로 고정된다. 접촉부(112, 130) 각각은, 전도성 폴리머(140)에서부터 대응 리셉터클 단자(150)의 스프링(152a, 152b, 152c)에 삽입 결합가능한 위치까지, 전방으로 연장된다. 블레이드 단자(110)는 또한, 오버몰드된 전도성 폴리머(140)의 후방으로 부터 최후방에 위치한 인쇄 회로 기판 리드(126)까지 연장된다. 이 후방부(124)는, 두 개의 주 접촉부분(114a, 114b)을 포함하는 단독형 압형(stamped) 또는 몰드(molded) 부재의 일 부분이다. 보조 접촉부(130)는 오버몰드된 PTC 전도성 폴리머(140)에 의해 블레이드 단자(110)상에 장착되는 독립형 부품이다.
도 14 내지 도 16 은, 도 12 및 도 13 에 도시된 결합가능한 블레이드 단자(110) 및 리셉터클 단자(150)를 도시하고 있다. 도 14 내지 16 에 도시된 바와 같이, 리셉터클 단자(150)는 상기 단자(150)의 베이스(base)를 둘러싸는 분리된 슬리브(sleeve, 158)를 포함하고, 또한 블레이드 단자의 주 접촉 부분(114a, 114b)과 결합하는 가장 외측의 스프링(152a, 152b)을 지지하는 백업 빔(back up beam, 159a, 159b)을 포함한다. 이 백업 빔(159a, 159b)은 주 접촉 블레이드(114a, 114b)와 리셉터클 단자(150)간의 접촉력을 증가시킨다. 정규 작동 동안, 주 접촉부(112)는 정합 커넥터들(104, 106; 도 20에 도시)에의해 전송되는 모든 전류(만약, 모든 전류가 아니라면, 실질적으로 전송되는 모든전류)하고, 부가된 접촉력은 커넥터의 성능을 향상시킨다. 리셉터클 단자(150)상의 중앙 스프링(152c)은, 슬리브(158)로부터 연장된 빔에 의해 백업되지 않는다. 중앙 스프링(152c)은, 정규 작동 동안에 오직 상대적으로 작은 전류만을 전송하던, 보조 블레이드 접촉부(130)와 결합한다. 결합 및 결합해제 중 순간적으로만, 보조 접촉부가 상당한 전류를 전송한다. 따라서 백업 빔이 필요하지 않다.
도 17 은 압형 또는 성형된(formed) 금속 보조 접촉부(130)를 도시하고 있고, 도 18 은 압형 또는 성형된 주 접촉부(112)를 도시하고 있다. 보조 접촉부(130)는, 블레이드 부분(132)과 결합하기 위한 스프링 빔(152c)을 구비한 리셉터클 단자(150)와 결합하기 위해 전형적으로 사용되는, 표준형 블레이드 형태의 접점 부분(132)을 포함한다. 보조 접촉부(130)는 신뢰성 있는 전기 접촉이 형성되도록 블레이드 접촉 부분(132)에 판형으로 형성된다. 보조 접촉부는 또한 블레이드 접촉 부분(132)의 후방부에 위치하는 횡방향 부재(cross member)를 포함한다. 횡방향 부재(134)는 보조 블레이드 접촉 부분(132)과 비교적 평행하고, 오프셋(offset)된 판이다. 블레이드 접촉 부분(132)은, 보조 접촉부의 두개의 주요 구성요소인 두 판 사이에서 연장된 중간부(intermediate section; 136)에 의해 횡방향 부재(134)에 연결된다. 횡방향 부재(134)는 블레이드 접점 부분(132)으로 부터 이격되어, 횡방향부재(134)는 보조 접촉부(130)와 주 접촉부(112) 사이에 위치하는 PTC 전도성 폴리머(140)을 위한 공간을 제공하기 위해 주 접촉부(112)로부터도 이격된다.
주 접촉부(112)는, 주 접촉부(112)의 전방으로 부터 중앙부분(middle section; 118)까지 연장된, 중앙 컷아웃부(cut-out; 116)의 양 대향 측면에 이격되어 위치하는 두개의 주 접촉 부분(114a, 114b)을 구비하는, 본질적으로 평탄하게 압형 또는 성형된 금속 부재이다. 컷 아웃부(116)의 폭은 보조 접촉부(130)의 블레이드 접촉 부분(132)을 수납하고, 보조 블레이드 부분(132)과 양 주 접촉 블레이드 부분(114a, 114b) 사이에 적당한 분리를 제공하기에 충분하다. 주 접촉부(112)의 후방부분(124)은 중앙부분(118)의 후방 에지(120)로 부터 연장되고, 인쇄 회로 기판 상의 외부 전도체를 주 접점(112)과 접속시키기 위한 인쇄 회로 기판내의 구멍내에 삽입되어 지는, 두개의 핀 또는 리드(126)을 포함한다. 정합 리셉터클 단자(150)에 접속된때, 오버몰드된 PTC 전도성 폴리머(140)의 통한것 이외에 보조 접점(130)과 외부 전도체들 사이의 직접 접촉은 없다. 주 접촉부(112)는 PTC 전도성 폴리머(140)에 고정되는 표면을 제공하기 위하여 대향 에지들사이에 두개의 노치(122)를 포함한다.
도 19 는 PTC 전도성 폴리머(140)가 보조 접촉부(130) 및 주 접촉부(12) 주위에 오버몰드될수있는, 또는 대안으로 두 접촉부(112, 130)가 PTC 전도성 폴리머(140)내에 삽입 성형될수 있는 방법을 나타내고 있다. 접촉부(112, 130)들 각각은 캐리어 스트립(carrier strip; 128, 138)에 장착된다. 도 19 는 두 개의 캐리어 스트립(128,138) 및 각 캐리어 스트립의 안내 구멍(129, 139)을 도시하고 있다. 안내 구멍(129, 139)은 두 접촉 부재(112, 130)를 적절히 위치시키는 수단을 제공한다. 두개의 정렬된 접촉 부재(112, 130)는 몰드 공동(mold cavity)에 위치되어 진다. 보조 블레이드 부분(132) 및 두개의 주 접촉 블레이드부분(114a, 114b)은 동일 평면상에 있기 때문에, 몰드는 평면 부재 주위에서 쉽게 닫힐수 있다. 그리고나서, 전도성 폴리머가, 몰드 공동내에 위치한 주 접촉부(112) 및 보조 접촉부(130) 부분에 관하여 주위를 둘러싸는 관계를 형성하면서, 몰드 될수 있다. 전도성 폴리머가 응고될수 있도록 충분히 냉각된 후에, 접촉부 조립체는 몰드 공동으로부터 제거가능하고, 캐리어 스트립(128, 138)이 적절한 시간에 제거되어 진다. 그러면, 종래의 인쇄 회로 기판 헤더의 많은 특성들을 구비한 헤더 하우징(200)처럼, 전기 커넥터 하우징에 장착가능한, 블레이드 단자 조립체(102)가 된다.
도 12 내지 도 19 에 도시된 실시예는 주 접촉부, 보조 접촉부, 및 PTC 전도성 폴리머를 포함하는 일체형 단자 또는 접촉부를 나타내고 있다. 일체형 단자 또는 접촉부는, 오버몰딩 또는 본 실시예에서 상세히 설명된 삽입 몰딩 제조 방법 이외의 방법에 의해서도, 제조되어 질수 있다. 예를 들면, PTC 전도성 폴리머를 주 접촉부 및 보조 접촉부 양자에 대해 둘러싸고 있는 상태를 형성하도록 몰딩해야 하는 것은 아니다. 필요한 것은, PTC 물질 또는 PTC 소자는 주 접촉부와 보조접촉부사이에 위치해야 한다는 것이다. 일체형 소자는 두 접촉부사이에 PTC 소자를 결합함으로서 제조되어질수 있다. PTC 소자는, PTC소자를 하나 또는 양 접촉부에 납땜하거나 전도성 접착물 또는 다른 전도성 상호 접속 수단을 사용하여 접촉부에 부착될수 있다. 일체형 단자 조립체는 우선, 양 단자들과 일치하는 형태로 PTC 전도성 폴리머를 몰딩하고나서 단자들이 결합위치에 놓여지거나, 몰딩된 PTC 소자에 아주 근접한 위치에 놓여진 다음에 전기적 접속이 형성되도록 고착되거나 결합되는 것에 의해 형성될수 있다. 몰딩은 일체형 조립체에 통합되어질 독립형 PTC 소자를 형성 하는데 사용될수 있는 유일한 방법은 아니다. 예를 들면, 몇몇 다른 제조 기술이 비중합체 물질에 대해 사용되어 진다. 또 하나의 제조 기술은 PTC 물질을 양 접점사이에, 주위를 둘러싸는 관계가 아닌, 몰드하는 것이다. 다른 접근법은 접점중 하나를 몰드안에 위치시키고, 그리고 나서 PTC 폴리머를 상기 하나의 접촉부 또는 단자와 접촉되게 몰드하는 것이다. 그리고나서 나머지 접촉부 또는 단자를 납땜, 전도성 접착물, 몇몇 다른 전도성 결합제를 이용하여 PTC 폴리머에 결합하는 것이다. 도 12 내지 도 19 에 도시된 실시예에서 사용된 주 접촉부 및 보조 접촉부의 부가적인 구조는 대표적 실시예에 불과하고, 다른 일체형 접촉부들은, 다른 구조 또는 형태의 접촉부 또는 단자를 포함할수 있다. 예를 들면, 다른 형태에서는, 하나의 주 접촉부만이 필요할 수도 있다. 더우기, 다른 실시예에서는, PTC 소자 또는 PTC 전도성 물질을 포함하는 통합 단자 장치의 일부분으로 암형 또는 리셉터클 단자를 채용할수도 있다. 도 20 내지 도 37 은 제 2 실시예의 리셉터클 단자(130) 및 블레이드 단자(110)가 채용될수 있는 전기 커넥터(104, 106) 및 전기커넥터 하우징(160, 200)을 상세히 도시하고 있다. 블레이드 단자(110)는, 도 13 내지 도 16 에서 도시된 블레이드 단자(110)에 유일한 설비가 없었다면, 종래의 일반적인 구조의 헤더 하우징(200)내에 위치한다. 도 12 에서 도시된 리셉터클 단자(150)는 헤더 하우징(200)과 결합가능한 플러그 커넥터 하우징(160)내에 장착된다. 또한, 도 20 은 리셉터클 단자(150) 및 블레이드 단자(110)가, 단자의 전류가 이런 타입의 단자를 위하여 항상 아크 발생 임계값 이하로 유지되는 회로에서 채용되는 종래의 리셉터클 단자 및 블레이드 단자를 포함하는, 커넥터에서 채용가능한 것을 보여 준다.
도 20 에 도시된 실시예는, 두 전기 커넥터(104, 106)의 결합 및 결합해제를 방해하는 힘을 극복할수 있도록, 기계적 보조 부재(mechanical assist member)로서 기능하는 레버(lever, 180)을 포함한다. 레버(180)는 플러그 커넥터 하우징(160)상에 장착되고, 헤더 하우징(200)과 결합함으로, 레버가 회전하면 헤더(200)에 대하여 플러그 하우징(106)이 이동한다. 그러나, 하기에서 더 상세히 개시하겠지만, 레버(180)는, 완전히 결합된 위치에서 완전히 결합해제된 위치까지, 두 커넥터(104, 106)를 완전히 이동시키지는 않고, 또한, 완전히 결합해제된 위치에서 완전히 결합된 위치까지, 두 커넥터를 완전히 이동시키지도 않는다. 도 21 은 두 커넥터(104, 106)가 완전히 결합 해제된 형상을 도시하고, 도 22 는 완전히 결합된 형상을 도시한다. 양 도면을 비교하면, 레버(180)는 두 커넥터(104, 106)가 완전히 결합하도록 시계방향으로 회전한다는 것을 알수있다.
도 23 및 도 24 는, 레버(180)가 플러그 커넥터 하우징(160)상에 장착될수 있는 방법을 도시하고 있다. 레버는 두개의 아암(182)을 구비하고, 상기 아암(182)은, 아암(182) 단부사이에서 연장된 가로대(crosspiece) 형태의 중앙 핸들(184)에 의해 결합된다. 각 레버 구동 아암(182)은, 아암의 내부, 대향 단부 중간에 위치한 피벗 핀(pivot pin; 150)을 포함한다. 피벗 핀(150)은 플러그 커넥터 하우징(160)의 양 측면상의 소켓(170)내에 맞추어진다. 소켓(170)은 플러그 커넥터 하우징(160)의 주 몸체(162)의 측면을 둘러싸고 있는 슬리브(166)내에 형성된다. 각 소켓(170)은, 플러그 하우징(160)의 결합면(164)으로부터 내측으로 연장된 슬롯(174)에 의해 가로막히는, 원형의 베어링 표면(172)을 구비한다. 각 아암(182)은 또한 그 말단부 또는 자유단에 핑거(194)를 포함한다. 캠 아암(192)은 각 피벗 핀(190)의 한쪽 측면에 위치한다. 하기에서 개시될 것이지만, 캠 아암(192)은, 레버(108)가 회전할 때, 플러그 커넥터(106)와 헤더(104) 사이의 상대적 이동을 전달하기 위해, 헤더 하우징(200)의 캠 그루브(208)내에 맞추어진다.
또한, 플러그 커넥터 하우징(160)은, 도 23 에 도시된 하우징(160)의 상단면(198)에 위치한 보조 하우징 래치(196)을 포함한다. 하우징(160)상에는 하우징 래치(196)에 대향하는 관성 디텐트가 존재한다. 기계적 보조 레버(180)는, 플러그 커넥터(106)내의 정합 리셉터클 단자(150)로부터 주 블레이드 접촉부(114a, 114b)를 결합해제 하는데 사용된다. 보조 래치(196)는 정합 리셉터클 단자(150)로부터 보조 블레이드 접촉부(130)를 결합해제 하기 위해서 작동되어져야 한다.
플러그 커넥터 하우징(160)과 결합하는 몰딩된 헤더 하우징(200)이 도 25 에 도시되어 있다. 헤더 하우징(200)은 헤더 측판(shroud; 202)을 구비하고, 헤더 측판(202)은, 도 13 및 도 14 에 도시된 것처럼, 적어도 하나의 아크 방지 블레이드 단자(110)가 위치하는 공동(204)을 형성한다. 수형 핀 형태의 전형적인 다른 단자들이 상기 공동(204)내에 또한 위치할 수 있다. 상기 다른 전형적인 수형 핀은 전형적인 리셉터클들과 결합하고, 아크를 발생시킬수 있는 충분한 전기에너지 또는 전류를 전송하지 않는 회로내에서 사용되어 진다. 대안적으로, 본 발명에 의한 아크 방지 블레이드 단자(110)가 하나이상 헤더(104)내에 위치할 수 있다.
캠 피동 그루브(cam follower groove; 208)은 헤더 측판(202)의 각 외측면에 위치한다. 하나의 캠 피동 그루브(208)가 도 25 에 도시되어 있다. 도면에서 보이지는 않지만 경상(mirror image)의 캠 피동 그루브가, 도 25 에 도시된 헤더 하우징(200)의 대향 측면상에 존재한다. 캠 피동 그루브(208)는, 플러그 하우징(160)에 장착되는 레버(180)에 위치하는 캠 아암(192)을 수용할 수 있도로 치수가 설계된다. 캠 아암(192)은, 레버(180)가 제 1 위치와 제 2 위치사이를 회전할때, 상기 그루브들의 표면과 결합한다. 레버(180)가 회전하여 두 커넥터가 완전히 결합할때, 각 캠 아암은, 헤더의 결합 단부에 가장 인접한 캠 그루브(208)의 표면(210)과 결합한다. 캠 아암(192)이 반대 방향으로 회전할 때, 각 캠 아암은, 완전히 결합된 형상에서부터, 짧은 주 접촉부(114a, 114b)가 결합해제 또는 접속 해제 되는 형태까지의, 두 커넥터(104, 106)의 상대적 움직임을 유발하도록, 캠 그루브(208)의 다른 측면(212)과 결합한다. 그러나, 보조 접점(130)은 여전히 대응 리셉터클 접촉 단자(150)와 결합하고 있다. 안내 레일(218)은, 정합 커넥터(104, 106)가 결합 및 결합해제 과정동안 결합 축에 평행하게 움직이는 것을 보장하기 위해, 측판(202)의 내측 및 외측 표면에 포함된다. 또한, 안내 레일(218)은 반응 표면(reaction surface)들을 포함하고, 이 반응 표면은, 캠 아암(192)이 대응 캠 그루브(208)로 부터 결합해제되는 것을 막는다.
경사 표면(216)은, 각 캠 그루브(208)의 후방에 인접하여 또는 약간 떨어져위치한다. 캠 그루브(208) 및 경사 표면(216) 양자 모두는, 헤더 측판의 외측 측면으로 부터 돌출된 리브(214)상에 형성된다. 경사 표면(216)은 캠 그루브(208)가 형성된 리브(214)의 외면 측면으로 연장된다. 경사 표면(216)은, 두 레버 아암(182) 의 말단부에 위치한 핑거(194)가 각 레버 아암(182)을 외측으로 움직이도록 힘을 가할수 있도록 하는 위치에 위치한다. 따라서, 레버(180)가 자유롭게 움직일수 있도록 핑거(194)가 플러그 커넥터 슬리브(116)의 전방 에지(168)를 제거할수 있다. 레버 아암(182)이 로킹해제되는 방법 및 이 특성의 중요성에 대해서는 하기에서 더욱 자세히 설명한다.
두개의 래칭 그루브(220)는, 도 25 에 도시된 사시도를 기준으로 볼 때 헤더 하우징(200)의 상단면에 위치한다. 이 래칭 그루브(220)는, 커넥터가 완전히 결합될때 레버가 적절히 로킹할수 있도록 레버 핸들(184)상의, 래칭 클립(latching clip; 186)을 수용한다. 상기 클립(186)은 레버 핸들(184)상의 돌출부(projection; 188)을 누름으로써 결합해제될수 있다. 헤더 측판(202)은 또한, 상부면으로부터 돌출된 두개의 디텐트(222, 224)을 포함한다. 동일형상의 디텐트가 헤더 측판의 하부면에서도 돌출되어 있다. 디텐트(222, 224)는 플러그 커넥터의 슬리브 내측의 대향 표면과 결합한다. 상기 디텐트의 기능은 미국에서 2001년 8월 14일 출원된 미국 특허 출원 제 09/929,432 호에 개시된 것과 동일한 것이고, 상기 특허출원은 본원명세서에 편입되어 있다. 내부 또는 제 1 디텐트(222)는, 커넥터가 완전히 결합된 형태를 유지하도록, 플러그 커넥터 슬리브(166)상의 표면과 결합한다. 레버(180)에 가해지는 힘은, 커넥터가 완전히 결합된 형태로 될수 있도록, 커넥터 하우징에 작은 변형을 일으키기에 충분하다. 이와 유사하게, 반대 방향으로 레버(180)에 가해진 힘은, 커넥터(104, 106)가 완전히 결합된 형태로부터 주 접촉부(12)가 결합해제된 중간 형태로 이동하는 것이 가능하도록, 내부 디텐트(222)의 래칭 효과를 극복 한다. 그러나, 보조 접촉부(130)는 리셉터클 단자(150)와 결합된 상태를 유지한다. 이 지점에서, 보조 플러그 커넥터 하우징 래치(196)는 제 2 또는 외부 디텐트(224)와 결합한다. 제 2 디텐트(224)는 제 1 디텐트(222)에 대하여 측면으로 치우쳐 있고, 헤더 커넥터(104)의 결합 단부에 가깝다. 추가로 레버(180)가 회전되어도, 보조 래치(196)와 제 2 또는 외부 디텐트(224) 사이의 결합 때문에 ,커넥터를 접속해제 할수 없다. 이지점에서, 작동자가 플러그 커넥터 하우징(160)의 상단면에 위치한 보조 래치(196)의 대향 단부를 누르면, 증가된 결합 해제력에의해 관성 디텐트가 극복된다. 상단면 래치는 사용자에 의해 눌려져야할 유일한 캔틸레버 빔이다. 커넥터 하단면상의 관성 티텐트는, 보조 접촉부들이 보조 접속해제지대(ADZ)을 통과하여 신속히 및 완전히 결합해제 또는 접속해제 되는 것을, 보증하기 위하여 필요하다. 레버(180)는 래치(196)를 노출시키기 위해 충분히 회전한다. 그러나 작동자가 레버(180)로부터 상단면의 보조 래치(196)까지 손의 위치를 변화시키고, 커넥터를 완전히 결합해제 하기위해 상기 래치를 누르는 데는, 얼마간의 시간이 소요될 것이다. 이러한 타임 딜레이는, I2R 열에 의해 PTC 전도성 폴리머(140)를 온 상태, 즉 낮은 저항 상태로부터 오프 상태 즉, 고저항 상태로 스위칭하는데 충분한 시간이다. 또한 이러한 타임 딜레이는 보조 접점(130)을 통해 흐르던 전류가 아크 발생 임계값 이하로 떨어지도록 하는데 충분한 시간이다. 이것은 커넥터를 통해 흐르는 시초 전류값 및 PTC 전도성 폴리머 또는 다른 PTC 소자들의 트립타임과도 무관하다. 보조 래치(196)가 결합해제되고, 관성 특성이 극복된 후에, 커넥터(104, 106) 는 완전히 결합해제되거나 분리되는 것이 가능하다.
도 29 내지 도 32 는 두 커넥터(104, 106)가 결합되는 방법을 도시하고 있다. 도 33 내지 도 37 은 결합해제 단계를 도시하고 있다. 두 커넥터(104, 106)가 결합하기 위해서는, 작동자가 첫째로, 두 커넥터(104, 106)를 부분 결합상태로 밀어넣는 것이 필요하다. 헤더(104)는 전기적 구성요소에 통상적으로 고정되거나, 고정된 칸막이 도는 판넬에 장착되어 질수 있다. 이 단계에서는 작동자가, 통상적으로 전선에 부착되거나 전선 장치의 단부상에 부착되는, 플러그 커넥터(106)를 붙잡는 것이 필요하다. 작동자는 두 커넥터를 배열하고, 그 다음에 플러그 커넥터(106)를 밀어서 헤더 커넥터(104)와 부분적으로 결합하게 한다. 물론, 리셉터클이 전선에 부착된 격벽(bulkhead)장착 형태라도 기능상의 차이는 없다. 또한, 만약 리셉터클이 자유걸기 케이블 버전(free-hanging cable version)이라도, 양 커넥터가 결합 동작을 완성하도록 잡혀지는 것을 제외하고는 차이점이 없다. 보조 래치(196)는 디텐트(224) 위로 올려진다. (또한, 보조 래치에 반대편에 위치한 관성 특성은 반드시 극복되어야 한다) 보조 접촉부(130)의 단부는 리셉터클 단자(150)와 결합한다. 만약, 단자(110, 150)들중 어느 하나가 부착된 회로가 활동중이라면, 일부 전류는 보조 접촉부(130)을 통해 흘러가기 시작하고, 보조 접촉부(130)가 리셉터클 단자(150)와 결합할때 스파크가 생길수도 있다. 상기 스파크는 파손성의 아크와 비교하면 유해하지 않고, 의미있는 손상을 일으키지도 않는다. 보조 접촉부를(130) 통해 전류가 흐르기 시작했다고 가정하면, PTC 전도성 폴리머(140)는, 결합전에는 온상태 또는 리셋 상태에 있기 때문에 전류를 전송할 것이다. 전류가 PTC 전도성 폴리머(140)를 트립할만큼 충분히 크다면, PTC 전도성 폴리머(140)는 오프 상태로 트립될 것이다. 만약, 초기 전류가 PTC 전도성 폴리머(140)를 트립하기에 충분하지 않다면, PTC 전도성 폴리머(140)는 온 상태를 유지할 것이다. 작동자는 커넥터(104, 106)를 완전히 결합된 형태가 되도록 밀어 넣을수는 없다. 왜냐하면, 레버 기구(180)를 위한 캠의 외형이, 레버가 회전하지 않는다면 커넥터의 추가적 이동을 방해하기 때문이다. 리셉터클 단자(150)와 주 접촉부(112)의 결합에 선행하여, 레버 아암(182)상의 핑거(194)는, 레버 아암(182)에 외측으로 힘을 가하고, 레버 아암(182)을 플러그 하우징 슬리브(166)의 인접 에지(168)로부터 자유롭게 하기 위하여, 헤더 측판(202)의 외측상의 경사 표면(216)과 결합한다. 이제, 레버(180)는, 도 31 및 도 32 에 도시된 완전 결합 위치까지 회전할수 있게 되고, 완전 결합 위치에서는 주 접촉부(112)이 리셉터클 단자(150)와 완전히 결합한다. 만약 커넥터(140, 106)가, PTC 저항 물질이 결합전의 오프상태로 스위치 되도록 할 만큼 충분한 전류가 흐르는 활동상태에서 결합된다면, 주 접촉부(112)가 리셉터클 단자(150)와 결합할때, 접속 스파크가 발생할 수도 있다. 그러나 이 접속 스파크은 파손성의 아크와 비교하면 본질상 유해하지 않기 때문에 의미있는 손상을 일으키지 않는다. 어느 경우에도, 주 접촉 블레이드 부분(114a, 114b)과 리셉터클 단자(150) 사이에는, 저 저항 경로가 형성되어 있기 때문에, 오직 작은 양의 전류만이 보조 접촉부(130) 및 PTC 전도성 폴리머(140)를 통해 흘러가게 된다. PTC 전도성 폴리머(140)가 오프 상태에 있다면, 주 접촉부(114a, 114b)와 리셉터클 단자(150)의 접속은, PTC 전도성 폴리머(140)를 통한 전류를 충분히 축소시켜 PTC 전도성 폴 리머(140)가 냉각되어 다시 온 상태로 리셋되는 것이 가능하게 한다. PTC 전도성 폴리머는, 커넥터(104, 106)의 결합해제가 회로활동을 중지시킬 때, 발생하는 아크를 막을수 있다. 냉각 및 저 저항상태로의 회복은 매우 신속히, 전형적인 응용 장치에서 몇 초 또는 그보다 적은 시간에 일어난다.
결합해제과정의 제 1 단계는, 기계적 보조 레버(180)의 회전이 가능하도록 해제 돌기(184)를 누르는 것이다. 도 31 에 도시된 화살표는 이 해제 돌기(184)에 작용되는 힘의 방향을 보여준다. 해제 돌기가 결합해제된 후, 레버(180)는 도 33에 도시된 것 처럼 시계방향으로 회전한다. 도 31 에 도시된 위치에서 도 33 에 도시된 위치까지, 최종적으로는 도 35 에 도시된 위치까지의, 레버(180)의 이동은 리셉터클 단자(150)로 부터 주 접점(112)을 결합해제한다. 도 1 에서 언급한 것처럼, 이것이 주 접촉 블레이드 부분(114a, 114b)이 제 0 단계에서 주 접속해제지대(MDZ)을 통과하여 제2 단계로 전환되게 한다. 또한, 헤더 하우징(200)의 내측 디텐트(222) 및 대응 디텐트 또는 플러그 커넥터 슬리브(166)의 내측상의 상승 표면이, 두 커넥터(104, 106)가, 접촉부들이 접촉 상태를 유지하거나 또는 주 접촉부(112)과 리셉터클 단자(150)사이에서 아크가 발생할 수 있는 간헐적인 접촉이 발생하는 MDZ 에 머물러 있는 것을 막는다. 주 접촉부을 위한 추가의 디텐트가 헤더의 하단면에 위치한 디텐트(222)와 경상으로 존재한다. 상술되지 않은 디텐트는 대향 측면상에 위치하고, 로드를 고르게 분배하기 위해 중심을 변환시킨다. 상기 디텐트는, 하나의 디텐트가 불안정성을 유발할수 있기 때문에 중요하다. PTC 전도성 폴리머(140)가 오프상태로 스위치되는 시간이 연장된다면, 아크가 발생할수도 있다. 디텐트(222)의 형상은 커넥터가 MDZ 를 빨리 통과하여 지나가도록 한다. 일단 레버(180)가, 도 36 에 도시된 위치로 이동하고 나면, 보조 래치(196)가 노출되고, 작동자는 상기 래치를 작동시킬수 있게 된다. 보조 래치(196)는, 제 2 디텐트(224),및 헤더하우징(200)의 결합 단부에 인접하여 위치한 래치처럼 대향 측면상에 위치한 보조 접촉부를 위한 관성 디텐트를, 제거할수있도록 눌려진다. 먼저 레버(180)를 회전시킨 후 작동자가 보조 래치(196)를 결합해제하는데 걸리는 시간은, PTC 전도성 폴리머(140)를 통해 흐르는 전류를, 보조 접촉부가 접속해제 될때 발생가능한 아크가 발생하지 않는, 수준까지 줄이는 데, 충분한 시간이다. 즉, PTC 개방 구역(PTC Opening Zone)은 결합해제가 시작될때 커넥터를 통해 흐르는 전류의 양에 관계없이 PTC 가 개방될 만큼 충분히 지속된다. 보조 접촉부(130)가 ADZ(auxiliary disconnect zone)를 통해 이동할 때 전류는 아크 손상이 발생하지 않을 만큼 충분히 낮다. 커텍터들이 이러한 단계들을 통해 이동한 후, 플러그 커넥터(106)는, 도 37 에 도시된 바와 같이, 완전히 결합해제되고 헤더로 부터 분리된다.
도 38 은 본 발명에 따른 PTC 저항의 채용없이 59 볼트 및 60 암페어에서 순수 저항성 부하를 가지고 1 회 접속해제 되는 경우에, 종래의 접촉부가 아크에 의해 입게되는 손상을 도시하고 있다. 정합 커넥너에서 스프링 부재가 입는 손상에 주목할 필요가 있다. 도 39 는, 본 발명에 따라 PTC 저항을 채용하여, 59 볼트 및 60 암페어에서 순수 저항성 부하를 가지고 50 회 접속 해제 되는 경우의 정합 접촉부들을 도시하고 있다. 양 접촉부 모두가 손상을 입지 않았다. 방지형 버전의 보 조접촉부는, 대응 접촉부로부터 분리될 때, 오직 누설 전류만이 보조 접촉부를 통해 흐르기 때문에, 방지형 보조 접촉부 또한 손상을 입지 않는다. 도 38 과 도 39 를 비교하여 보면, PTC 저항이 수형 접촉부에 부착됨에도 불구하고, 암형 접촉부도 보호됨을 알수 있다. PTC 저항 및 보조 접촉부는 리셉터클 쪽에 채용 될수도 있고, 주 접촉부 및 보조 접촉부가 반드시 수형 부재일 필요는 없다.
도 38 및 도 39 는, 커넥터 조립체가 순수 저항성 부하와 함께 사용될 때, 아크 손상을 막기위한 전도성 폴리머 PTC 소자의 성능을 보여준다. 유도성 부하(inductive load)는 고 전류가 흐르다가 케넥터가 접속해제될때, 고 전압의 스파크를 초래할 가능성이 있다. 만약 PTC 소자가 이러한 전압 스파크에 견뎌낼수 있다면, 상기에서 상술한 바와 동일하게 아크가 방지될수 있을 것이다. PTC 소자가 전압 스파크을 견뎌낼수 없다면, MOV, 제너 다이오드(zener diodes), 스파크 갭(spark-gaps)과 같은 과-전압 방지용 소자를 사용함으로써, 과 전압으로 부터 보호될수 있을 것이다. 대안적으로, 유도성 부하가 그것과 교차하는 과전압 방지 소자를 구비할수 있고, PTC 소자가 유해한 과 전압에 노출되지 않을수 있다. 도 40 및 도 41 은, 서지 억압기(surge suppressor)가, 본 발명에 따른 커넥터 조립체내의 PTC 소자 및 전압 스파크를 상쇄하는 유도성 부하와 평행하게 접속할수 있는 방법을 도시하고 있다.
본 발명의 대표적 두 실시예에서는, 분리속도는 보조 접촉부가 결합해제되기 전에, 전도성 폴리머 PTC 소자가 오프 될수 있도록 충분한 타임 딜레이을 유발하는, 두 단계의 결합해제 과정에 의해 제어가능하다. 또한, 본 발명의 바람직한 실 시예에서는, 주 접촉부가 PTC 소자가 오프 상태로 스위치될수 있기 전에 신속히 접속해제되는 것을 보증하기 위한 수단이 제공된다. 본원 명세서에서 개시된 대표적 수단은, 사용될수 있는 분리 속도 제어수단 중 유일한 것은 아니다. 수동 조작되는 전기 커넥터의 결합해제 속도는, 다른 방법에 의해서도 제어가능하다. 또한, 부하 전류의 범위가 제한적이라면, 즉, 전송가능한 전류의 최소값이 존재하고 그 값이 최대 전류값에 대해 상당한 퍼센티지일 때, 보조 접촉부의 길이를 증가시키는 것에 의해서도 충분한 타임 딜레이를 얻을수 있어서, 명확히 구분된 2 단계의 결합해제 단계가 필요하지 않을수 도 있다.
조작자가 정합 커넥터를 결합해제 할 때 극복해야만 할 몇몇 저항을 유발하는 다른 접근법이 있다. 그러한 하나의 예가 도 42a 내지 도 42d 에 도시되어 있다. 도 42a 내지 도 42d 에는 단일 레버를 구비한 커넥터들 사이의 타임 딜레이 및 접속 해제 구역을 통한 신속한 단방향 이동을 제공하는 수단을 포함하는 대응 플러그 커넥터(306)와 리셉터클 커넥터(304)가 도시되어 있다. 이 대안적인 레버 형상은 MDZ 및 ADZ 을 통과하는 단방향성의 고 속도을 제공할수 있고, 또한, 추가의 래치없이 상기 두 구역사이의 딜레이 타임을 제공한다. 고 속도는, 레버(308)상의 부하성 캔틸레버 빔(316)이 플러그 핀(310)을 도 42a 내지 도 42c 에 도시된 하우징 채널(318)내의 리셉터클 하우징 디텐트(312, 314)를 통과하도록 미는 힘을 가할때 발생한다. 도 42b 에 도시된 바와 같이, 타임 딜레이는, 제 1 리셉터클 하우징 디텐트(312)을 통과하도록 플러그 핀(310)을 민 후, 레버(308)상의 캔틸레버 빔(316)이 이완되고, 제 2 리셉터클 하우징 디텐트(314)를 통과하도록 플러그 핀(310)을 다시 밀때 까지, 레버(308)의 연속 동작에 의해 레버(308)상의, 캔틸레버 빔(316)이 다시 힘을 받거나 구부려질때에 발생한다.
다른 구체예에서, 디텐트 또는 스프링 릴리즈 기구(spring release feature)에, 임계 분리 지대(crtical seperation zone)를 통과하는데 충분한 속도를 발생시키기 위해, 필요한 수준까지 사람의 힘으로 미리 부하를 걸어둘수 있다. 피스톤 또는 대시포트(dashpot)는 속도를 줄일수 있는 제어가능한 저항을 제공할수 있고, 추가의 래칭 기구 또는 레버는, 필요하다면, 주 접촉부 및 보조 접촉부의 분리 사이에 순간적 정지력을 가할수 있다. 다른 수단들은 종래의 통상적인 기술분야에 속하는 것이 명백하다.
본 발명은 전도성 폴리머 PTC 소자에 제한되지 않는다. 본원명세서에서 개시된 바람직한 실시예에서 사용된, 전도성 폴리머 PTC 소자 또는 물질을 대신하여, 온도상승에 비례하여 저항이 증가하는 다른 소자가 사용될수 있다. 금속성 PTC 소자가, 본 발명의 모든 기본적 구성요소를 구비한, 다른 실시예에서 사용될 수 있다. 도핑된 BaTiO3 같은 다른 PT 물질이 또한 사용되어 질수 있다. 다만, 이러한 다양한 대체물들은, 전도성 폴리머 PTC 소자 또는 물질을 사용하는 것 보다 상업적 측면에서 비용측면에서 불리하다.
본 발명에 따른 전기 커넥터에 의하면, 파워 접촉부가 상당한 전력이나 전류를 전송하다가 접속해제 되거나 분리될때에 아크가 발생이 방지된다. 본 발명은 본 원명세서의 개시된 대표적 실시예에 의해 제한되지 않는다. 본원 발명은 첨부된 청구범위에 의해 한정된다.

Claims (56)

  1. 대응 전기 커넥터(mating electrical connector)와 결합 또는 결합해제 될 수 있는 전기 커넥터에 있어서,
    상기 전기 커넥터는,
    주 접촉부와,
    보조 접촉부와,
    상기 주접촉부 및 보조 접촉부와 접속하는 PTC(Positive Temperature Coefficient) 저항부재를 포함하며,
    상기 PTC 저항부재는 상기 주 접촉부가 상기 대응 전기 커넥터의 대응 접촉부로부터 접속해제될 때 아크가 발생하지 않도록 분로(shunt)를 제공하며, 비전도성 폴리머내에 분산된 전도성 입자를 갖는 전도성 폴리머 부재로 이루어 지며, I2R 에 의해 열이 증가하여 상기 비전도성 폴리머를 확장시킴으로써 상호연결된 상기 전도성 입자들에 의해 형성된 도전 경로를 파열시키는 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보조 접촉부가 접속해제될 때 아크가 발생하지 않도록 상기 보조 접촉부가 상기 대응 전기 커넥터의 대응 접촉부로부터 접속해제 되기 이전에 상기 보조 접촉부를 통해 흐르는 전류를 감소시키기 위하여, 상기 보조 접촉부를 통해 흐르는 전류가 증가하는 것에 대응하여 상기 PTC 저항부재의 저항이 증가하는 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 PTC 저항부재의 저항은 전류 증가에 뒤따라서(lag) 증가하는 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 보조 접촉부는,
    상기 대응 전기 커넥터로부터 상기 전기 커넥터가 결합해제 될때, 상기 주 접촉부가 상기 보조 접촉부보다 먼저 접속해제되도록 상기 보조 접촉부는 상기 주 접촉부보다 길이가 더 긴 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 주 접촉부가 접속해제되고 상기 보조 접촉부가 접속해제되기 이전에 결합해제되는 래치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 래치의 결합해제는,
    상기 래치의 결합해제전에 상기 보조 접촉부의 전류가 아크발생 임계값 이하가 되도록 상기 PTC 저항부재의 저항이 증가할 수 있는 시간을 제공하는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 래치는 제 1 래치 세트 및 제 2 래치 세트를 포함하며,
    상기 제 1 래치 세트의 접속해제는 상기 주 접촉부의 접속해제 이전에 이루어지고, 상기 제 2 래치 세트의 접속해제는 상기 보조 접촉부의 접속해제 이전에 이루어 지는 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 전기 커넥터 또는 상기 대응 전기 커넥터에 장착된 레버의 이동은,
    상기 주 접촉부를 접속해제 시키기 위해 상기 전기 커넥터 또는 상기 대응 전기 커넥터를 이동시키는 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 래치는 상기 주 접촉부를 접속해제 시키기 위하여 상기 레버를 이동시킨 이후에만 접속해제 되는 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
  11. 대응 전기 커넥터와 결합 또는 결합해제 될 수 있는 전기 커넥터에 있어서,
    상기 전기 커넥터는,
    주 접촉부와,
    보조 접촉부와,
    상기 주접촉부와 상기 보조 접촉부 사이에 접속되는 PTC 저항부재와,
    상기 주 접촉부를 접속해제한 이후에 불연속적으로 상기 보조 접촉부를 접속해제하기 위한 래치를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 주 접촉부의 접속해제 이전에 상기 주 접촉부를 통해 흐르는 전류는 상기 보조 접촉부를 통해 흐르는 전류보다 큰 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
  13. 대응 전기 커넥터와 결합 또는 결합해제 될 수 있는 전기 커넥터에 있어서,
    상기 전기 커넥터는,
    주 접촉부와,
    보조 접촉부와,
    상기 보조 접촉부와 상기 주 접촉부를 접속시키는 PTC 저항부재를 포함하며,
    상기 보조 접촉부를 통해 흐르는 전류는 상기 주 접촉부 및 상기 PTC 저항부재를 통해 흐르며, 상기 PTC 저항부재의 저항은 상기 PTC 저항부재를 통하는 유입전류의 증가에 뒤따라서(lag) 증가함으로써 상기 PTC 저항부재는 트립 타임(trip time) 시간동안 상기 유입전류와 같은 전류를 전송하며, 상기 보조 접촉부가 상기 대응 전기 커넥터의 대응 접촉부로부터 접속해제 되기 이전에 상기 주 접촉부가 상기 대응 전기 커넥터의 대응 접촉부로부터 먼저 접속해제되며, 상기 주 접촉부의 접속해제 중 아크 발생을 방지하도록 상기 주 접촉부를 접속해제시키는데 걸리는 시간은 상기 트립 타임보다 작은 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 주 접촉부 및 상기 보조 접촉부가 상기 대응 전기 커넥터에 접속될 때 상기 주 접촉부에 의해 전송되는 전류가 상기 보조 접촉부에 의해 전송되는 전류보다 큰 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 보조 접촉부는 상기 주 접촉부가 접속해제되고 일정 시간 간격 이후에 상기 대응 전기 커넥터로부터 접속해제 되고,
    상기 일정 시간 간격은 상기 보조 접촉부를 통하는 전류가 아크발생임계값 이하로 감소될 때까지 상기 PTC 저항부재의 저항이 증가하는 시간인 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 주 접촉부가 상기 대응 접촉부와 접속을 유지하는 동안 상기 PTC 저항부재의 저항은 상기 주 접촉부의 저항보다 큰 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
  17. 대응 전기 커넥터와 결합 또는 결합해제 될 수 있는 전기 커넥터에 있어서,
    상기 전기 커넥터는,
    주 접촉부와,
    보조 접촉부와,
    상기 주 접촉부와 상기 보조 접촉부 사이에서 접속되고, 일정한 트립 타임을 갖는 PTC 소자를 포함하며,
    상기 전기 커넥터 및 상기 대응 전기 커넥터를 통해 전류가 흐르고 있을 때 상기 주 접촉부의 접속해제시 발생하는 아킹을 감소시키기 위해, 상기 트립 타임보다 작은 시간내에 상기 주 접촉부가 상기 대응 전기 커넥터의 대응 접촉부로부터 분리되는 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 주 접촉부가 상기 대응 접촉부와 접속을 유지하는 동안 상기 주 접촉부의 저항은 상기 PTC 소자의 저항보다 작은 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 PTC 소자는 PTC 저항부재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
  20. 삭제
  21. 아크 발생 임계값 이상의 전기 에너지를 전송하는 중에, 아크에 의한 손상을 받지 않고 결합된 대응 전기 커넥터로부터 접속해제될 수 있는 전기 커넥터에 있어서,
    상기 전기 커넥터는,
    상기 대응 전기 커넥터의 대응 접촉부와 결합 또는 결합해제 가능한 주 접촉부와,
    적어도 하나의 보조 접촉부와,
    상기 주 접촉부와 상기 보조 접촉부 사이의 PTC 저항부재를 포함하며,
    상기 대응 전기 커넥터의 대응 접촉부를 포함하는 회로로부터 상기 보조 접촉부가 접속해제되기 이전에 상기 주 접촉부가 상기 대응 접촉부로부터 분리되고, 상기 PTC 저항부재의 저항값은 상기 대응 접촉부로부터 상기 주 접촉부가 접속해제되고 상기 회로로부터 상기 보조 접촉부가 접촉해제 되기 이전에 증가함으로써 상기 주 접촉부 및 상기 보조 접촉부 모두가 아크 발생없이 접속해제가능한 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 보조 접촉부는 상기 주 접촉부가 결합하는 대응 접촉부에 결합 또는 결합해제 가능한 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 주 접촉부는 상기 보조 접촉부보다 짧은 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 PTC 저항부재는 상기 주 접촉부 및 상기 보조 접촉부 양자에 접속되는 리드를 구비하는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 PTC 저항부재는 상기 주 접촉부와 상기 보조 접촉부 사이에서 결합되는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 PTC 저항부재는 상기 보조 접촉부의 대향 측면상에 고정되고 상기 주 접촉부의 중앙부의 일 측면상에 고정된 몰드부재(molded member)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  27. 제21항에 있어서,
    상기 주 접촉부 및 상기 보조 접촉부는 각각 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  28. 제21항에 있어서,
    상기 PTC 저항부재는 전도성 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 전도성 폴리머는 비전도성 폴리머내에 분산된 전도성 입자를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  30. 제21항에 있어서,
    상기 주 접촉부는 상기 보조 접촉부 및 상기 PTC 저항부재를 통한 전기통로보다 저 저항의 전기 통로를 포함하고, 상기 주 접촉부가 상기 대응 접촉부로부터 분리된 이후에는 상기 보조 접촉부 및 상기 PTC 저항부재를 통과하는 전류가 증가하는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 PTC 저항부재의 저항은 상기 주 접촉부가 분리되고 상기 보조 접촉부가 접속해제되기 이전에 증가함으로써 상기 주 접촉부가 분리되고 상기 보조 접촉부가 접속해제되기 이전에 상기 보조 접촉부를 통해 흐르는 전기 에너지가 아크발생 임계값 이하로 감소되는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  32. 제21항에 있어서,
    상기 PTC 저항부재는 상기 전기 커넥터가 상기 대응 전기 커넥터로부터 결합해제된 후에, 저 저항상태로 리셋되어 지는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  33. 제21항에 있어서,
    상기 주 접촉부의 전기 전송 용량은 상기 보조 접촉부의 전기 전송 용량보다 큰 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  34. 삭제
  35. 삭제
  36. 대응 전기 단자와 결합 또는 결합해제 될 수 있는 전기 단자에 있어서,
    상기 전기 단자는,
    주 접촉부와,
    보조 접촉부와,
    상기 주접촉부와 상기 보조 접촉부 사이에 연장되는 PTC 저항부재를 포함하며,
    상기 PTC 저항부재는 온도 변화에 따른 전기 저항의 변화율이 상기 보조 접촉부보다 크고,
    상기 대응 전기 단자로부터 상기 보조 접촉부가 분리되기 이전에 상기 주 접촉부가 상기 대응 전기 단자로부터 분리되며, 상기 주 접촉부가 접속해제되고 상기 보조 접촉부가 접속해제 되기 이전에 상기 보조 접촉부 및 상기 PTC 저항부재를 통해 흐르는 전류가 감소됨으로써 상기 전기 단자가 상기 대응 전기 단자로부터 결합해제될 때 아크 발생을 제한하는 것을 특징으로 하는, 전기 단자.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 주 접촉부 및 상기 보조 접촉부가 각각 상기 대응 전기 단자와 결합시, 상기 주 접촉부는 상기 보조 접촉부보다 많은 전류를 전송하는 것을 특징으로 하는 전기 단자.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 주 접촉부는 상기 보조 접촉부보다 큰 단면적을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 단자.
  39. 제36항에 있어서,
    상기 보조 접촉부 및 상기 대응 전기 단자로부터의 모든 전류는 상기 PTC 저항부재를 통해 흐르는 것을 특징으로 하는 전기 단자.
  40. 제36항에 있어서,
    상기 PTC 저항부재는 상기 주 접촉부의 도전율보다 작은 도전율을 갖는 것을 특징으로 하는 전기 단자.
  41. 제40항에 있어서,
    상기 보조 접촉부 및 상기 PTC 저항부재를 통해 흐르는 전류는 상기 주 접촉부가 상기 대응 전기 단자로부터 분리되는 때에 증가하기 시작하는 것을 특징으로 하는 전기 단자.
  42. 제36항에 있어서,
    상기 PTC 저항 부재는 비전도성 폴리머내에 분산된 전도성 입자를 갖는 전도성 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 단자.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 비전도성 폴리머는 상기 전도성 입자들을 통한 전류 흐름에 의해 열이 발생하면 팽창하여 상기 입자들의 분리를 일으킴으로써 상기 PTC 저항부재의 저항이 증가하는 것을 특징으로 하는 전기 단자.
  44. 대응 전기 커넥터와 결합 또는 결합해제 가능한 전기 커넥터에 있어서,
    상기 전기 커넥터는,
    주 접촉부와,
    보조 접촉부와,
    상기 주 접촉부와 상기 보조 접촉부 사이의 PTC 저항부재와,
    상기 대응 전기 커넥터로부터 분리가능하며, 상기 대응 전기 커넥터의 대응 단자로부터 상기 주 접촉부를 접속해제하기 위한 제 1 래치 세트와,
    상기 주 접촉부가 상기 대응 단자로부터 접속해제된 이후에 상기 대응 전기 커넥터로부터 분리가능한 제 2 래치 세트를 포함하며,
    상기 보조 접촉부는 상기 제 2 래치 세트가 분리된 이후에 상기 대응 전기 커넥터의 대응 단자로부터 접속해제되는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 PTC 저항부재는 상기 주 접촉부가 접속해제된 이후에 상기 보조 접촉부로 전류를 분로하고, 상기 보조 접촉부가 접속해제되기 이전에 상기 보조 접촉부를 통하는 전류에 대한 저항을 증가시키는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  46. 제44항에 있어서,
    상기 전기 커넥터는 상기 제 1 래치 세트를 먼저 분리한 이후에 상기 제 2 래치 세트를 분리함으로써 상기 대응 전기 커넥터로부터 결합해제되는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
  47. 전기 커넥터에 사용하기 위한 단자에 있어서,
    상기 단자는,
    주 접촉부와,
    보조 접촉부와,
    상기 보조 접촉부와 상기 주 접촉부를 분리하는 몰드된 전도성 폴리머
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 단자.
  48. 제47항에 있어서,
    상기 전도성 폴리머는 상기 주 접촉부 및 상기 보조 접촉부 사이에 삽입 몰드되는 것을 특징으로 하는 단자.
  49. 제47항에 있어서,
    상기 전도성 폴리머는 상기 주 접촉부 및 상기 보조 접촉부 주위에 오버몰드되는 것을 특징으로 하는 단자.
  50. 제47항에 있어서,
    상기 전도성 폴리머는 상기 전도성 폴리머를 통하는 전류의 증가에 따라 상기 전도성 폴리머의 저항이 비선형적으로 증가하는 것을 특징으로 하는 단자.
  51. 제47항에 있어서,
    상기 주 접촉부가 대응 전기 커넥터로부터 접속해제 되기 시작할 때의 상기 전도성 폴리머의 저항은 상기 보조 접촉부가 상기 대응 전기 커넥터로부터 접속해제되기 이전의 저항보다 낮은 것을 특징으로 하는 단자.
  52. 제47항에 있어서,
    상기 몰드된 전도성 폴리머는 상기 주 접촉부 및 상기 보조 접촉부와 전도성결합되는 것을 특징으로 하는 단자.
  53. 아크 발생없이 대응 전기 커넥터로 부터 접속해제 될수 있는 전기 커넥터에 있어서,
    상기 전기 커넥터는,
    상기 대응 전기 커넥터의 대응 단자로부터 각각이 결합 또는 결합해제 가능한 주 접촉부 및 보조 접촉부와,
    상기 주 접촉부 및 상기 보조 접촉부 사이의 PTC 저항부재를 포함하며,
    상기 주 접촉부는 상기 보조 접촉부 및 상기 PTC 저항부재를 통과하는 경로보다 낮은 저항값의 경로를 포함하고,
    상기 전기 커넥터가 상기 대응 전기 커넥터와 결합해제되는 경우,
    상기 보조 접촉부가 상기 대응 전기 커넥터의 대응 단자로부터 접속해제되기 이전에 상기 주 접촉부가 상기 대응 전기 커넥터의 대응 단자로부터 접속해제됨으로써 상기 보조 접촉부 및 상기 PTC 저항부재를 통해 상기 대응 단자로 흐르는 전류 경로는 상기 대응 단자로부터 상기 주 접촉부가 접속해제된 이후에도 본래의 상태를 유지하고,
    상기 PTC 저항부재 및 상기 보조 접촉부를 통한 저항은 상기 주 접촉부가 상기 대응 단자로부터 접속해제되는 때보다 상기 보조 접촉부가 상기 대응 단자로부터 접속해제되는 때 더 큰 것을 특징으로 하는, 전기 커넥터.
  54. 삭제
  55. 삭제
  56. 부하하에서(under load) 대응 전기 커넥터로부터 접속해제될 수 있는 전기 커넥터에 있어서,
    상기 전기 커넥터는,
    상기 전기 커넥터로부터 상기 대응 전기 커넥터가 결합해제 되는 경우 상기 대응 전기 커넥터의 대응 단자로부터 접속해제 가능한 주 접촉부와,
    상기 주 접촉부가 상기 대응 단자로부터 접속해제 될 때, 상기 대응 전기 커넥터로 전류를 분로함으로써 상기 주 접촉부가 상기 대응 단자로부터 접속해제될 때 아크가 발생되지 않도록 하는 PTC 저항부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기 커넥터.
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