KR20180108494A - 전기 커넥터 및 전기 커넥터를 포함하는 전기 연결 어레인지먼트 - Google Patents

전기 커넥터 및 전기 커넥터를 포함하는 전기 연결 어레인지먼트 Download PDF

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KR20180108494A
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티이 커넥티버티 저머니 게엠베하
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Abstract

본 발명은, 하우징(2), 하우징(2)에 수용되는 전기 접촉 요소(3), 및 전기 접촉 요소(3)에 열적으로 연결되는 열 흡수 표면(5)을 갖는 열 브릿지(bridge)(4), 및 커넥터(1) 외부로부터 접근 가능하고 전기 접촉 요소(3)로부터 전기적으로 절연된 열 전달 표면(6)을 포함하는 전기 커넥터(1)에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 전기 커넥터(1) 및 전기 커넥터(1)에 부착된 열 싱크(sink)(8)를 포함하는 전기 연결 어레인지먼트(100)에 관한 것이다.

Description

전기 커넥터 및 전기 커넥터를 포함하는 전기 연결 어레인지먼트{ELECTRICAL CONNECTOR AND ELECTRICAL CONNECTION ARRANGEMENT COMPRISING AN ELECTRICAL CONNECTOR}
본 발명은, 하우징에 수용되는 적어도 하나의 전기 접촉 요소를 갖춘 전기 커넥터에 관한 것이다. 본 발명은 추가적으로, 그러한 전기 커넥터를 갖춘 전기 연결 어레인지먼트에 관한 것이다.
전기 커넥터들은, 예컨대, 차량들에서, 특히, 전기적으로 동작되는 차량들에서, 이를테면, 전력(electrical power)을 전달하기 위해 사용된다. 지금까지, 더 큰 전력들을 전달하기 위해 더 큰 커넥터들이 사용되어 왔다. 그러나, 이는 이용 가능한 제한된 공간 때문에 매우 바람직하지 않다.
본 발명의 과제는, 더 큰 전력이, 변하지 않은 크기의 커넥터에 의해 전달될 수 있거나, 변하지 않은 전력이, 더 작은 크기의 커넥터에 의해 전달될 수 있는 해결책을 제공하는 것이다.
이러한 과제는, 전기 접촉 요소에 열적으로 연결된 열 흡수 표면 및 커넥터 외부로부터 접근 가능하고 접촉 요소로부터 전기 절연된 열 전달 표면을 갖는 열 브릿지(heat bridge)를 전기 커넥터가 포함하는 경우에 본 발명에 따라 해결된다.
본 발명에 따른 연결 어레인지먼트는 본 발명에 따른 전기 커넥터를 포함한다.
본 발명에 따른 해결책에 의해, 접촉 요소에서 전력 전달에 의해 발생되는 열이 소산될 수 있다. 결과적으로, 더 많은 전력이 접촉 요소 또는 더 작은 접촉 요소들를 통해 보내질 수 있고 따라서, 더 작은 커넥터들이, 주어진 전력을 전달하는 데에 사용될 수 있다. 전기 절연은 접촉 요소들이 추가적인 요소들, 특히, 방열판(heat sink)에 전기적으로 연결되지 않는다는 것을 보장한다.
본 발명에 따른 해결책은, 각각 그 자체로 유리한, 이하의 구성들 및 추가적인 개발점들에 의해 추가적으로 개선될 수 있다. 설명된 구성들은 서로 독립적으로 사용될 수 있고, 적용 가능한 경우, 또한, 본 발명에 따른 해결책과 독립적으로 사용될 수 있다.
유리한 구성에서, 열 브릿지는 열 흡수 표면 및/또는 열 전달 표면 상에 전기 절연 층을 갖는다. 그러한 구성은, 이 해결책이, 예컨대, 열 브릿지를 부가함으로써 기존의 커넥터들과 용이하게 사용될 수 있는 장점을 갖는다.
열 브릿지가 열 흡수 표면 상에 전기 절연 층을 갖는다면, 즉, 전기 절연 층이 접촉 요소 측에 배열된다면, 따라서, 열 전달 표면에 대한 추가적인 절연이 생략될 수 있다.
전기 절연 층이 열 전달 표면 상에 배열된다면, 즉, 방열판 측에 배열된다면, 결과적으로 절연은 열 흡수 표면의 영역에서 생략될 수 있다. 따라서, 열 브릿지는, 예컨대, 용접 연결을 통해 전기 접촉 요소에 단단히 연결될 수 있다.
특히 유리한 구성에서, 전기 절연 층은, 특히 양호한 전기 절연을 달성하기 위해, 열 흡수 표면 상에, 그리고 또한, 열 전달 표면 상에 존재한다. 예컨대, 단일 전기 절연 층은 열 브릿지의 표면에 완전히 또는 거의 완전히 걸쳐서 연장될 수 있다.
특히 부착이-쉬운(easy-to-attach) 전기 절연 층은, 예컨대, 포일(foil), 특히, 전기 절연을 보장하는 동시에 특히 양호한 열 전달 계수를 갖는 열 전달 표면일 수 있다.
추가적인 구성에서, 전기 절연 층은, 예컨대, 코팅에 의해 얻어질 수 있다. 열 브릿지는, 예컨대, 분무(spraying)에 의해 또는 침지(dipping) 프로세스로 코팅될 수 있다. 예컨대, 성형 방법에서 전기 절연 재료를 이용한 적어도 부분적인 사출 성형(injection moulding)이 또한 가능하다.
전기 절연 층에 대해 대안적으로 또는 부가적으로, 다른 전기 절연 요소들이 또한 사용될 수 있다. 예컨대, 이를테면 열 전도 고무 또는 열패드들(thermopads)로 만들어진 절연 요소들이 열 전달을 위해 사용될 수 있다.
열 브릿지 상의 어레인지먼트에 대해 대안적으로 또는 부가적으로, 전기 절연 층 또는 전기 절연 요소는 또한, 다른 위치들에 존재할 수 있다. 특히, 전기 접촉 요소는, 전기 절연과 동시에 열 전달을 가능하게 하기 위해, 전기 절연 층 또는 전기 절연 요소를 가질 수 있다. 열 브릿지와 방열판 사이의 어레인지먼트가 또한 가능하다. 양호한 열 전달을 갖춘 전기 절연 층 또는 전기 절연 요소는, 예컨대, 방열판 상에 존재할 수 있다.
양호한 열 접촉을 달성하기 위해, 열 브릿지는, 특히, 열 흡수 표면의 영역의 전기 접촉 요소의 표면에 대해 적어도 부분적으로 상보적으로 형성될 수 있다. 대응적으로, 열 전달 표면은 방열판에 대해 적어도 부분적으로 상보적으로 형성될 수 있다.
양호한 열 전달을 가능하게 하기 위해, 열 흡수 표면 및/또는 열 전달 표면은, 열 브릿지의 표면의 큰 부분, 예컨대, 각각, 표면의 적어도 10%, 바람직하게는 적어도 20%, 30%, 또는 40%를 이룰 수 있다.
양호한 전달을 보장하기 위해, 열 흡수 표면과 열 전달 표면 사이의 열 연결 경로는 가능한 한 짧아야 한다. 열 교환 표면과 열 흡수 표면 사이의 거리는, 예컨대, 열 브릿지의 길이의 50% 미만, 바람직하게는 30%, 20%, 10% 또는 그 미만일 수 있다.
전기 접촉 요소 내에서의 양호한 열 전달을 가능하게 하고, 전기 접촉 요소의 불필요한 가열을 회피하기 위해, 열 흡수 표면은 가능한 한, 전기 접촉 요소에서 열이 발생되거나 열이 전기 접촉 요소로 전달되는 위치 근처에 배열되어야 한다. 예컨대, 열은 짝맞춤(mating) 접촉 요소로의 접촉 요소의 연결 지점에서 발생될 수 있다. 그러면, 열 흡수 표면은, 양호한 열 전달을 가능하게 하기 위해, 이러한 연결 지점 근처에 배열되어야 한다. 특히, 열 흡수 표면 또는 열 흡수 표면을 포함하는 열 브릿지의 일 부분과, 연결 지점, 또는 단지, 전기 절연 또는 밀봉(sealing)을 위해 필수적인 작은 하우징(housing) 요소 사이에, 추가적인 요소가 배열될 수 없다. 연결 지점과 열 흡수 표면 사이의 거리는, 예컨대, 전기 접촉 요소의 길이의 30% 미만, 바람직하게는 20% 미만, 더 바람직하게는 10% 미만일 수 있다.
열 브릿지는 양호한 열 전도성을 갖는 재료, 예컨대, 구리로 만들어질 수 있거나, 그러한 재료를 포함할 수 있다. 전기 절연 덕분에, 열 브릿지는 또한, 전기 전도성 재료, 예컨대, 금속으로 구성될 수 있다. 제조 복잡성을 줄이기 위해, 열 브릿지는, 전기 접촉 요소에 대해 또한 사용되는 재료를 포함할 수 있다. 재료는 특히 형상 결정(shape)하기 쉬울 수 있고 용이하게 이용 가능할 수 있다. 그러나, 열 브릿지는 또한, 전기 절연이지만 또한 양호한 열 전도성을 갖는 재료로 구성될 수 있다.
전기 접촉 요소 및 방열판의 특히 콤팩트한(compact) 어레인지먼트는, 열 흡수 표면 및 열 전달 표면이, 열 브릿지의 횡단면에서, 서로에 대해 L-형상으로 배열되는 경우에 가능하다. 열 브릿지는, 횡방향으로(transversely) 열 브릿지로 이어지는 방열판의 표면에 열 브릿지를 부착시키기 위한 L-형상 섹션을 포함할 수 있다. L-형상은 2개의 림들(limbs)을 가질 수 있고, 림들은 그 사이에 각도를 형성한다. 각도는 특히, 전기 접촉 요소에 대해 수직으로 이어지는, 방열판의 표면에 대한 장착이 가능하도록, 90°일 수 있다.
특히 간단한 제조를 가능하게 하기 위해, 열 브릿지는 압출된 윤곽(extruded profile)의 분리된 부분을 포함할 수 있다. 그러한 열 브릿지는 매우 경제적으로 제조될 수 있다. 추가적인 부분들은 그러한 분리된 부분, 예컨대, 포일 형태의 전기 절연 층 상에 적용될 수 있다. 그러나, 그러한 포일은 또한, 압출된 윤곽에 대해 적용될 수 있고, 이에 의해, 압출된 윤곽의 일 부분의 분리만이 열 브릿지를 제조하는 데에 필수적이다. 압출된 윤곽 또는 압출된 윤곽의 분리된 부분은 병진 대칭(translational symmetry)을 가질 수 있다. 특히, 따라서 횡단면은, 압출된 윤곽의 길이방향으로 동일하게 유지될 수 있거나, 압출된 윤곽의 연장 방향을 따라 특정 형상을 반복할 수 있다. 특히, 열 브릿지는 추가적인 부가 요소들이 없는 압출된 윤곽의 분리된 부분일 수 있다.
열 브릿지의 간단한 조립체를 가능하게 하기 위해, 상기 열 브릿지는 대칭적으로 구성될 수 있다. 결과적으로, 열 브릿지가 조립될 때, 더이상 열 브릿지의 배향을 고려할 필요가 없다. 특히, 열 브릿지는 회전 대칭(rotationally symmetrical)일 수 있는데, 즉, 열 브릿지는 약 180° 회전 후에 바뀌지 않는다.
유리한 구성에서, 열 전달 표면은 관(tube) 또는 원통(cylinder)의 내부 표면일 수 있다. 열 전달 표면 또는 열 브릿지는 관을 수용하도록 구성될 수 있다. 그러한 관은, 예컨대, 이를테면 물 냉각 동안의 경우처럼, 능동적으로(actively) 펌핑되어-지나가는 매체(pumped-through medium)를 전도시키는 역할을 할 수 있거나, 또는 이를테면 열 파이프에서의 경우처럼, 물리 법칙들에 의해 열을 전달하고 그 자체를 통해 유동하는 매체를 수용하는 역할을 할 수 있다. 열 브릿지는 관을 부착시키기 위한 리셉터클들(receptacles)을 가질 수 있다. 리셉터클들 또는 내부 표면은 방사상 방향으로, 예컨대, 원형 횡단면으로, 완전하게 폐쇄될 수 있거나, 예컨대, C-형상 횡단면이 생기도록 오직 부분적으로 폐쇄될 수 있다. 원통형 구성에 부가하여, 예컨대, 타원형, 직사각형, 다각형, 또는 임의 형상인 횡단면을 갖는 다른 가능성들도 또한 생각 가능하다. 리셉터클들은 유입 및 유출을 가능하게 하기 위해 열 브릿지를 관통할 수 있다.
추가적인 구성에서, 연속적인 리셉터클은 그 자체가, 냉각제를 위한 채널로서 역할을 할 수 있다. 예컨대, 냉각제를 위한 도관들을 부착시키기 위한 커플링 요소들이 그러한 리셉터클의 시작부 및 단부에 제공될 수 있다. 이들은, 예컨대, 클램핑 표면들, 클램핑 인서트들 또는 스크류 나사산들(screw threads)일 수 있다. 다양한 접촉 요소들로부터 여러 개의 열 브릿지들로부터 여러 개의 리셉터클들은 서로 연결될 수 있으며, 이에 의해, 이들은 단일 냉각 시스템에 의해 냉각될 수 있다. 가능한 한 오래 냉각제와 열 전달 표면 간에 상호작용을 가능하게 하여 성능을 증가시키기 위해, 리셉터클은 직선 형상에서 벗어나는 형상으로 열 브릿지를 통해 이어질 수 있다. 예컨대, 리셉터클은 지그재그 또는 사행(meandering) 방식으로 이어질 수 있다. 높은 냉각 성능을 달성하기 위해, 서로 연결된 또는 외부 요소를 통해 서로 연결될 수 있는 여러 개의 리셉터클들이 또한 존재할 수 있다. 작은 용적을 갖는 리셉터클에서 가능한 한 큰 열 전달 표면을 달성하기 위해, 리셉터클은 공동(cavity)을 가질 수 있고, 공동의 측정은, 한 치수에서, 2개의 다른 치수들에서의 측정들보다 훨씬 더 작다. 리셉터클의 그러한 편평한 구성은 또한, 특히 공간-절약적일 수 있다.
여러 개의 전기 접촉 요소들이 존재하는 경우, 이들은 단순한 구성을 유지하기 위해, 단일 열 브릿지와 연결될 수 있다. 이는 특히, 접촉 요소들과 열 브릿지 사이에 전기 절연이 존재하거나, 전기 접촉 요소들이 모두 동일한 전위에 있는 경우에 가능하다.
더욱 더 효율적인 냉각을 가능하게 하기 위해, 열 브릿지는 적어도 하나의 부가적인 열 전달 표면을 가질 수 있다. 그러한 부가적인 열 전달 표면은 또한, 특히, 예컨대, 공기에 의한 수동 냉각(passive cooling)을 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 냉각 핀들이 열 브릿지 상에 존재할 수 있고, 이러한 냉각 핀들은 공기에서 냉각되도록 구성된다. 그러한 냉각 핀들은 열 브릿지와 일체형일 수 있고, 부가적인 열 전달 표면이 냉각 핀들에 배열될 수 있다.
마모 보호부(abrasion protection)가 전기 절연 층과 하우징 사이에 배열될 수 있다. 이는, 전기 절연 층이 하우징 내에 도입될 때, 특히 마찰에 의한 손상으로부터 전기 절연 층을 보호하는 역할을 한다. 마모 보호부는, 전기 절연 층이 상부에 배열되는 요소에 대해, 일 측 상에서, 적어도 부분적으로 상보적일 수 있는데, 즉, 특히 열 브릿지에 대해 상보적일 수 있다. 다른 측 상에서, 마모 보호부는, 마모 보호부가 끼워맞춤된(fitted) 상태로 놓이는 하우징의 일부에 적어도 부분적으로 상보적일 수 있다.
유리한 구성에서, 전기 커넥터는 가압 요소(pressing element)를 가질 수 있고, 조립된 상태에서 가압 요소를 통해, 전기 접촉 요소, 열 브릿지, 방열판, 및/또는 하우징 사이에 접촉 압력이 생성된다. 그러한 요소는, 예컨대, 다른 요소들 중 적어도 일부가 이미 조립된 이후에, 그런 다음에 열 흡수 표면 및/또는 열 전달 표면에 대한 높은 접촉 압력을 달성하고 그리고 따라서 양호한 열 연결을 달성하기 위해, 도입될 수 있다. 특히, 그러한 가압 요소는 웨지(wedge) 형상으로 구성될 수 있고 그리고/또는 웨지-형상 횡단면을 가질 수 있다. 전기 절연 층을 손상시키는 것을 피하기 위해, 가압 요소는 전기 절연 층으로부터 소정 거리에 배열될 수 있다. 따라서, 예컨대, 전기 접촉 요소는 가압 요소와 열 브릿지 사이에 배열될 수 있거나, 가압 요소는, 열 전달 표면 또는 열 흡수 표면의 반대쪽인, 열 브릿지의 일 측에 배열될 수 있다.
재료 특성들에 기반하여 접촉 압력을 생성하기 위해, 가압 요소는 특히, 적어도 부분적으로 탄성적일 수 있다.
유리한 구성에서, 접촉 요소는 직사각형 횡단면을 갖는다. 그러면, 열 흡수 표면들은, 더 큰 표면을 달성하고 따라서 양호한 열 전달을 달성하기 위해, 직사각형 횡단면의 더 긴 측 상에 배열될 수 있다. 접촉 요소들의 다른 횡단면 형상들, 예컨대, 정사각형(square) 또는 둥근(round) 횡단면들이 당연히 또한 가능하다. 둥근 횡단면의 경우, 열 흡수 표면은, 양호한 열 전달을 달성하기 위해, 대응하여 상보적으로 구성될 수 있다. 접촉 요소가, 수용 표면이 인접한 위치에서만 평평한 측을 갖고 그 외에는 둥근 횡단면을 갖는 구성이 또한 가능하다.
열 브릿지는 또한, 다양한 구성들을 가질 수 있다. 예컨대, 이는 또한, 양호한 열 전달을 달성하기 위해, 직사각형 횡단면을 가질 수 있다. 다른 가능한 횡단면 형상들은, 예컨대, 삼각형, 사각형, 또는 상이하게 성형된 횡단면을 포함한다. 게다가, 3D 윤곽부(contour)가 또한 존재할 수 있다.
전기 커넥터는 하나의 부분으로 또는 2개의 부분들로 만들어질 수 있다. 예컨대, 하우징은 하나의 부분 또는 2개의 부분들을 포함할 수 있다. 하나의 부분 구성인 경우에, 예컨대, 커넥터를 일 측으로부터 추가적인 요소에 부착시키는 것이 가능하다. 2개의 부분 구성의 경우에, 추가적인 요소는 제1 부분과 제2 부분 사이에 클램핑될 수 있고, 그 결과로, 양호한 장착이 달성된다.
본 발명에 따른 전기 연결 어레인지먼트는 본 발명에 따른 전기 커넥터를 포함한다. 게다가, 전기 연결 어레인지먼트는 또한, 전기 커넥터에 부착된 방열판을 포함할 수 있다.
유리한 구성에서, 열 브릿지는 전기 절연 방식으로 방열판에 연결된다. 전기 절연 층은, 예컨대, 여기서 열 브릿지 상에도 존재하지만, 또한 방열판 상에도 있다. 게다가, 그러나 양호한 열 전달을 가능하게 하는 추가적인 전기 절연 요소들이 존재할 수 있다. 특히, 전기 절연 요소 또는 전기 절연 층은 또한, 열 브릿지 상에 또는 접촉 요소 상에가 아니라 오직 방열판 상에만 존재할 수 있다.
이를테면, 방열판은 특히, 예컨대, 차량의 전기 유닛의 유닛 하우징일 수 있다. 유닛 하우징은, 양호한 열 전도성을 갖는 재료, 예컨대, 금속으로 만들어질 수 있다. 그러면, 유닛 하우징은, 예컨대, 커넥터에서 발생되는 열을 흡수하고, 이를테면, 그 열을 주위 환경에 방출하는 수동 냉각 요소로서 역할을 할 수 있다.
전기 커넥터는 유닛 하우징 상에 장착되도록 구성될 수 있다. 따라서, 이는, 유닛 하우징 상의 대응하는 짝맞춤 요소들과 협동하는 연결 요소들, 예컨대, 스크류들을 가질 수 있다. 특히 양호한 열 접촉을 생성하기 위해, 유닛 하우징 또는 방열판에 대한 부착의 이벤트 시에, 전기 커넥터는, 특히, 방열판에 대해 열 전달 표면을 가압하도록 구성될 수 있다.
특히 콤팩트한 구성을 가능하게 하기 위해, 전기 커넥터는, 조립된 상태에서, 유닛 하우징 표면을 관통할 수 있다.
유리한 구성에서, 유닛 하우징은, 플러그(plug)를 위해 오목부 내로 돌출되고, 커넥터의 조립된 상태에서, 열 브릿지와 직접 열 접촉하는 열 접촉 설형부(heat contact tongue)를 가질 수 있다. 그 결과, 열 전달은 특히 효율적이다.
특히 공간-절약 구성에서, 접촉 설형부는 전기 접촉 요소들의 길이 방향(longitudinal direction)에 대해 수직으로 오목부 내로 돌출될 수 있다.
이하에서, 본 발명은, 도면들에 관하여 유리한 구성들을 사용하는 예로써 더 상세하게 설명된다. 여기에 도시된 추가적인 유리한 개발점들 및 구성들은 각각 서로 독립적이고, 이것이 어플리케이션에서 어떻게 필요한 지에 따라, 서로 자유롭게 조합될 수 있다.
도면들에서:
도 1은, 제1 실시예의 개략적인 사시도를 도시하고;
도 2는, 제1 실시예의 개략적인 단면도를 도시하며;
도 3은, 제1 실시예의 아래로부터의 개략적인 사시도를 도시하고;
도 4a 및 도 4b는, 제1 실시예의 열 브릿지의 다양한 개략적인 사시도들을 도시하며;
도 5는, 제1 실시예의 방열판의 개략적인 사시도를 도시하고;
도 6은, 제1 실시예의 다양한 요소들의 개략적인 사시도를 도시하며;
도 7은, 제2 실시예의 개략적인 단면도를 도시하고;
도 8은, 제2 실시예의 다양한 요소들의 개략적인 사시도를 도시하며;
도 9는, 제2 실시예의 아래로부터의 개략적인 사시도를 도시하고;
도 10은, 제3 실시예를 통하는 개략적인 단면도를 도시하며;
도 11은, 제3 실시예의 요소들의 개략적인 사시도를 도시하고;
도 12는, 제3 실시예의 아래로부터의 개략적인 사시도를 도시하며;
도 13은, 제4 실시예의 개략적인 단면도를 도시하고;
도 14a 및 도 14b는, 제4 실시예의 요소들의 개략적인 사시도들을 도시하며;
도 15는, 제4 실시예의 아래로부터의 개략적인 사시도를 도시하고;
도 16은, 제5 실시예의 개략적인 단면도를 도시하며;
도 17a 및 도 17b는, 제5 실시예의 개략적인 사시도들을 도시하고;
도 18은, 제6 실시예의 개략적인 단면도를 도시하며;
도 19a 및 도 19b는, 제6 실시예의 다양한 요소들의 개략적인 사시도들을 도시하고;
도 20은, 제7 실시예의 개략적인 단면도를 도시하며;
도 21a 및 도 21b는, 제7 실시예의 다양한 요소들의 개략적인 사시도들을 도시하고;
도 22, 도 23, 도 24는, 제8 실시예의 개략적인 사시도들을 도시하며;
도 25는, 제8 실시예의 개략적인 단면도를 도시하고;
도 26은, 제9 실시예의 개략적인 단면도를 도시하며;
도 27은, 제10 실시예의 개략적인 단면도를 도시하고;
도 28은, 제11 실시예의 개략적인 단면도를 도시하며;
도 29는, 제12 실시예의 개략적인 단면도를 도시하고;
도 30은, 제13 실시예의 개략적인 단면도를 도시하며;
도 31은, 제14 실시예의 개략적인 단면도를 도시하고;
도 32a 및 도 32b는, 제14 실시예의 부분들의 개략적인 사시도들을 도시한다.
도 1 내지 도 3에서, 제1 실시예의 다양한 도면들이 도시된다. 도 4a, 도 4b, 도 5, 및 도 6에서, 도 1 내지 도 3의 제1 실시예의 일부 부분들이 상세하게 도시된다.
전기 커넥터(1)는, 예컨대, 차량의 전기 유닛의 유닛 하우징(28)에 부착된다. 전류들은 커넥터(1)를 통해 유닛 하우징(28) 밖으로 또는 유닛 하우징(28)의 내부로 송전된다. 이 목적을 위해, 커넥터(1)는, 짝맞춤 플러그(도시되지 않음)의 대응하는 짝맞춤 요소들이 부착되는 전기 접촉 요소들(3)을 보유한다. 전력의 그러한 송전의 경우에, 먼제 전기 접촉 요소들(3)이 내부 저항에 의해 가열된다. 두번째로, 가열은 연결 지점들(103)의 영역에서 일어나는데, 이러한 연결 지점들에서, 접촉 요소들(3)은 짝맞춤 요소들과 접촉한다. 따라서, 허용되는 최대 열은 전력 송전에 대한 제한을 나타낸다.
접촉 요소(3)를 냉각시키거나 그 안에 존재하는 열을 소산시키기 위해, 커넥터(1)는 열 브릿지(4)를 보유한다. 열 브릿지(4)는 열 흡수 표면(5)에서 접촉 요소(3)에 연결된다. 열 브릿지(4)는, 가능한 한 많은 양의 열을 가능한 한 신속하게 전달할 수 있기 위해서, 열 흡수 표면(5)에서 접촉 요소(3) 상에 평평하게 놓인다. 그런 다음에, 수용된 열은 열 전달 표면(6)의 영역에서, 이 경우에는 유닛 하우징(28)인 방열판(8)으로 방출된다. 차례로, 유닛 하우징(28)은 열을 환경으로 방출한다. 따라서, 여기서는, 이동 가능한 부분들 없이 그리고 추가적인 보조 없이, 수동 쿨링이 발생한다.
접촉 요소(3)와 방열판(8) 사이에 전기 연결을 생성하지 않기 위해, 열 전달 표면(6)은 접촉 요소(3)로부터 전기 절연된다.
특히 도 4a, 도 4b, 및 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 열 브릿지(4)는 이 목적을 위해, 양호한 열 전도성을 갖지만 동시에 전기 절연성인 포일(71) 형태의 전기 절연 층(7)을 보유한다.
도시된 제1 예시적인 실시예에서, 전기 절연 층(7)은 열 브릿지(4)의 외부 측 상에 거의 완전하게 배열된다. 특히, 전기 절연 층(7)은 또한, 열 흡수 표면(5)의 영역 및 열 전달 표면(6)의 영역에 배열된다. 따라서, 전기 접촉에 대한 이중 보호가, 즉, 열 전달 표면(6)의 영역 및 열 흡수 표면(5)의 영역에서 달성된다.
커넥터(1)가 유닛 하우징(28)에 부착되지 않는 경우, 그러면 열 전달 표면(6)은 외부로부터 접근 가능하다.
특히 도 3 및 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 유닛 하우징(28)은, 유닛 하우징(28) 형태의 방열판(8)으로의 열 브릿지(4)의 커플링을 가능하게 하기 위해, 커넥터(1)를 위한 리셉터클(30) 내로 돌출되는 열 접촉 설형부들(31)을 갖는다.
도 6에서, 접촉 요소들(3)로부터 열 브릿지들(4)을 통해 방열판(8)으로 이동하는 열 유동(104)이 개략적으로 표시된다.
열 브릿지(4)는 L-형상(10)을 갖는다. 열 흡수 표면(5)은 열 전달 표면(6)에 대해 수직으로 이어지고, 표면들 각각은 2개의 림들(11) 중 하나에 배열된다. 그러한 수직 구성에 의해, 열 흡수 표면(5) 및 열 전달 표면(6)은 각각, 접촉 요소(3) 및 방열판(8)에 각각 평평하게 연결될 수 있고, 동시에, 콤팩트한 구성이 가능하다.
열 브릿지(4)는 압출된 윤곽의 부분(12)이고, 예컨대, 간단한 분리에 의해 제조되었을 수 있다. 포일(71)은 이미, 압출된 윤곽 상에 존재할 수 있거나, 단지 분리 이후에 나중에 부가될 수 있다.
도시된 실시예들에서, 포일(71)은, 각각의 경우에, 전기 절연 층(7)으로서 사용된다. 그러나, 전기 절연 층(7)의 다른 구성들이 또한 가능하다. 예컨대, 전기 절연 층(7)은 코팅, 분무, 침지, 또는 유사한 방법들에 의해 제조될 수 있다. 전기 절연을 보장하기 위해, 다른 요소들, 예컨대, 얇고 그리고/또는 평평한 열-전도 요소들이 또한, 전기 절연 층(7)으로서 사용될 수 있다.
스크류들(151)을 홀들(150)에 부착시킴으로써, 커넥터(1)는 유닛 하우징(28) 상에 가압될 수 있고, 이로써, 열 전달 표면(6)과 접촉 설형부(31) 사이의 양호한 열 접촉이 가능하다.
접촉 설형부들(31) 각각은 전기 접촉 요소들(3)의 길이 방향(203)에 대해 수직으로 오목부(30) 내로 돌출되고, 그러므로, 콤팩트한 구성을 허용한다.
도 7 내지 도 9에서, 제2 실시예가 도시된다. 다시, 커넥터(1)는, 열 흡수 표면들(5)을 통해 열 브릿지들(4)에 열적으로 결합된 접촉 요소들(3)을 포함한다. 다시, 열 브릿지들(4)은, 접촉 요소들(3)에 존재하는 열을 수용하고, 이 경우에는 원통 또는 관(14)의 내부 표면들(13)로서 형성된 열 전달 표면들(6)을 통해 그 열을 전달하는 역할을 한다. 그러면, 따라서-전달된 열은, 예컨대, 수냉각기(water cooler; 16)에 의해 또는 열 파이프(17)에 의해 소산될 수 있다. 여기서, 각각의 경우에, 매체는 회로를 따라 유동하고, 매체로 열을 취한다.
열 전달 표면들(6)은, 유동하는 매체를 위한 채널의 내부 표면들이거나, 예컨대, 수냉각기의 관을 위한 리셉터클들(15)로서 역할을 한다. 도시된 제2 실시예에서, 원통형 리셉터클들(15A)의 단부들에 부착되고 냉각 시스템에 커플링하기 위한 역할을 하는 단자 요소들(160)을 갖는 수냉각기(16)가 존재한다.
전기 절연을 보장하기 위해, 열 브릿지들(4) 각각은 다시, 특히 열 흡수 표면(5)의 영역에서 열 브릿지(4)를 접촉 요소(3)로부터 전기 절연하는 전기 절연 층(7)을 보유한다.
도 9에서, 열 브릿지들(4) 및 단자 요소들(160)을 위한 유지 요소(25)로서 역할을 하는 추가적인 하우징 부분(24)이 도시된다.
다른 실시예들의 경우처럼, 열 브릿지(4)는 다시, 단순한 제조를 허용하기 위해, 압출된 윤곽의 부분(12)일 수 있다.
도 10 내지 도 12에서, 제3 실시예가 도시된다. 다시, 여기서 또한, L-형상(10)을 갖는 열 브릿지들(4)이 존재한다. 그러나, 제1 실시예와 대조적으로, 열 브릿지들(4)은, 높은 정도의 안정성 및 양호한 열 전달을 보장하기 위해, 용접 연결들(9)을 통해 접촉 요소들(3)에 연결된다. 열 흡수 표면(5)의 영역에 양호한 전기 연결이 존재하기 때문에, 이 경우에, 전기 절연 층(7)이 열 전달 표면(6)의 영역에 존재한다는 점에서, 필수적인 전기 절연이 달성된다.
유닛 하우징(28) 형태의 방열판(8)으로의 전달을 다시 개선하기 위해, 접촉 설형부들(31)은 리셉터클(30) 내로 돌출된다. 그러한 접촉 설형부들(31)은 제2 실시예에서 필수적인 것은 아니다.
도 13 내지 도 15는 제4 실시예를 도시한다. 이 제4 실시예는 제2 실시예와 유사하다. 여기서도, 발생된 열은 능동 냉각에 의해, 예컨대, 수냉각기(16)에 의해 또는 열 파이프(17)에 의해 소산될 수 있다. 이 목적을 위해, 각각의 열 브릿지(4)는, 대응하는 관(14)이 부착될 수 있는 부분적 원통형 리셉터클들(15)을 보유한다. 열 전달 표면들(6)은 그러한 관(14)과 직접 접촉하고, 이에 의해, 방열판(8)으로 고려될 수 있다.
필수적인 전기 절연은 다시, 열 흡수 표면(5)의 영역에 주로 배열되지만 또한 공기 또는 연면 거리(creepage distance)를 따라 전기 섬락(electrical flashover)을 방지하기 위해 배열되는 포일(71)에 의해 생성된다.
리셉터클(15)은, 예컨대, C-형상 또는 U-형상이고, 일 측으로 개방되며, 이에 의해, 대응하는 탄성이 존재한다면, 관(14)은 측방향으로 제거되거나 도입될 수 있다.
도 16, 도 17a, 및 도 17b에 도시된 제5 실시예에서, 마모 보호부(19)는 열 브릿지(4) 상의 전기 절연 층(7)과 하우징(2) 사이에 존재한다. 이는, 전기 절연 층(7)을, 하우징(2) 내로의 도입 시의 하우징 내부 측에 의한 기계적 마모로부터 보호하는 역할을 한다. 마모 보호부(19)는, 접촉 요소(3)와 함께 마모 보호부(19) 및 열 브릿지(4) 둘 모두가 하우징(2) 내에 도입되기 전에, 열 브릿지(4)에 적용된다(도 17b 참고). 이 목적을 위해, 마모 보호부(19)는 일 측 상에서 열 브릿지(4), 특히, 열 브릿지(4)의 림(11)에 대해 상보적이고, 다른 측 상에서 하우징(2)의 리셉터클(205)에 대해 상보적이다.
마모 보호부(19)는, 단순한 생산성을 갖기 위해, 2개의 림들(11)이 있는 L-형상(10)을 갖고, 특히, 압출된 윤곽의 부분(12)일 수 있다. 이는, 예컨대, 전기 절연 재료로 제조될 수 있거나, 적절한 구성을 통해, 전압-운반 컴포넌트들과 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
도 18 및 도 19는, 가압 요소(20)가 하우징(2)과 열 브릿지(4) 사이에 존재하는 실시예를 도시한다. 조립된 상태에서, 웨지-형상 가압 요소(20, 21)는 열 브릿지(4)와 접촉 요소(3) 사이에, 특히, 열 흡수 표면(5)의 영역에 접촉 압력을 발생시킨다. 접촉 요소(3)는 하우징(2)의 베이스(26) 상의 다른 측 상에 지지된다. 접촉 요소(3)와 열 브릿지(4) 사이의 열 전달은 높은 압력에 의해 개선될 수 있다.
이미 전술한 구성들의 경우처럼, 열 브릿지(4)와 방열판(8) 사이의 접촉 압력은, 커넥터(1)가 방열판(8) 상에 나사결합되는(screwed) 열 전달 표면(6)의 영역에서 얻어진다.
도 20, 도 21, 및 도 21b에 도시된 제7 실시예에서, 유닛 하우징(28) 형태의 방열판(8)에 대한 연결이 생성되는 제1 열 전달 표면(6)에 부가하여, 또다른 열 전달 표면(6, 36)이 냉각 핀들(18)에 존재한다. 이 경우에, 환경, 예컨대, 공기는 방열판(8)으로서 역할을 하고, 부가적인 열 전달 표면(6, 36)은 환경에 열을 방출한다. 냉각 핀들(18)은, 대응적으로 많은 양의 열을 전달할 수 있도록, 큰 표면을 공급한다.
지금까지 도시된 실시예들에서, 각각의 경우에, 커넥터(1)는 하나의 부분으로 이루어졌으며, 일 측으로부터 유닛 하우징(28) 내로 삽입될 수 있었다. 이하의 실시예들에서, 각각의 경우에, 커넥터(1)는 2개의 부분들로 이루어지고, 제1 부분(121)은 유닛 하우징(28)의 제1 측, 예컨대, 외부 측 상에 배열되며, 제2 부분(122)은 유닛 하우징(28)의 제2 측, 예컨대, 내부 측 상에 배열된다. 이들 둘 모두는, 예컨대, 스크류들(151)에 의해 함께 가압될 수 있고 따라서, 내부 나사산들을 갖는 짝맞춤 요소들(152)과 협동하며, 여기서, 이들은 그들 사이에서 유닛 하우징(28)을 적어도 부분적으로 가압한다.
이하에서 도시되는 예시적인 실시예들은 이미 도시된 예시적인 실시예들과 유사하지만, 2-부분(two-part) 실시예에 적응된다.
도 22 내지 도 24에서, 2-부분 커넥터(1)의 전반적인 구조는 제8 실시예를 사용하여 도시된다(또한 도 25 참고). 이 구조는 또한, 적절한 수정들에 의해, 이하의 실시예들에 적용된다.
도 25에서, 제8 실시예가 도시되고, 여기서, 전기 절연 층(7)은 다시, 열 흡수 표면(5)의 영역에 그리고 또한, 열 브릿지(4) 상의 열 전달 표면(6)의 영역에 둘 모두에 존재한다. 따라서, 이중 절연이 가능하다. 1-부분 구성과 대조적으로, 여기서, L-형상 열 브릿지들(4)의 제2 림(11)은, 플러그(1)가 짝맞춤 플러그와 함께 플러그 결합되는(plugged) 플러그-인 측(207)을 등진다(face away).
차폐부(180)가 또한 도시되고, 차폐부에 의해 전자기 차폐가 달성된다.
도 26에 따른 제9 실시예는 제2 실시예에 대응하고, 능동적인 냉각을 위한 수냉각기(16) 또는 열 파이프(17)와 함께 그리고/또는 그를 통해 유동하는 매체와 함께 사용하기 위해 이용될 수 있다.
도 27에 도시된 제10 실시예에서, 다시, 용접 연결(9)이 접촉 요소(3)와 열 브릿지(4) 사이에 존재한다. 필수적인 전기 절연은 다시, 열 브릿지(4)가 유닛 하우징(28) 형태의 방열판(8)에 부착되는 열 전달 표면(6)의 영역에 배열된 포일(71)에 의해 일어난다.
도 28에 따른 제11 실시예는 제10 실시예와 유사하지만, 유닛 하우징(28) 상에 존재하는 부가적인 단차(step; 190)로 인해 그와 상이하고, 이 단차에 의해, 예컨대, 공기 냉각을 가능하게 하기 위해, 이를테면 하우징으로부터의 이격이 가능하다. 제10 실시예에서는, 예컨대, 유닛 하우징(28)의 오목부들(컷-아웃들(cut-outs))에 의해 공기 순환이 가능해질 수 있다.
도 29를 참고하여, 제12 실시예에서, 다시, 부분적으로 폐쇄되고 부분적으로 개방되는 리셉터클(15)이 관(14)에 대해 존재하고, 수냉각기(16) 또는 열 파이프(17)에 의한 냉각으로, 능동 냉각이 일어날 수 있다.
도 30은, 다시, 공기-냉각을 위한 부가적인 열 전달 표면(6)을 공급하는 냉각 핀들(18)이 존재하는 제13 실시예를 도시한다.
도 31, 도 32a 및 도 32b에 따른 실시예에서, 다시, 접촉 요소(3)와 열 브릿지(4) 사이에 양호한 열 접촉을 발생시키는 가압 요소(20)가 존재한다. 1-부분 구성과 대조적으로, 여기서 가압 요소(20)는 하부측(208)으로부터 커넥터(1) 내에 삽입되고, 하부측(208)은 플러그-인 측(207) 반대쪽에 위치된다. 더 용이한 제거를 위해, 가압 요소(20)는 또한 L-형상을 갖고, 이는, 하나의 림으로는 접촉 요소(3)와 인접하고, 다른 림(11)에서는 스크류드라이버를 도입함으로써 지레로 움직여질 수 있다(levered out).
도 18, 도 19a, 및 도 19b에 따른 실시예와의 추가적인 차이점은, 가압 요소(20)가 접촉 요소(3)에 대해 인접하고, 그 결과로, 열 브릿지(4)에 대한, 그리고 특히, 전기 절연 층(7)에 대한 손상이 방지된다는 점이다.
각각의 경우에, 커넥터(1)는, 도시된 1-부분 및 2-부분 실시예들 둘 모두에서 유닛 하우징 표면(29)을 관통하고, 이에 의해, 유닛 하우징 표면(29)의 영역에서의 복잡한 피드스루들(feedthroughs)이 생략될 수 있다.
도시된 실시예들은 각각, 직사각형 횡단면을 갖는 평평한 접촉 요소들(3)만을 도시한다. 열 흡수 표면(5)의 대응하는 구성에서, 다른 횡단면 형상들, 예컨대, 정사각형 또는 둥근 횡단면들이 또한 가능하다. 둥근 횡단면의 경우, 열 흡수 표면은, 양호한 열 전달을 달성하기 위해, 대응하여 상보적으로 구성될 수 있다. 접촉 요소가, 수용 표면이 적용되는 위치에서만 평평한 측을 갖고 그 외에는 둥근 횡단면을 갖는 구성이 또한 가능하다.
열 브릿지는 또한, 다양한 구성들을 가질 수 있다. 직사각형 횡단면을 갖는 도시된 실시예에 대해 대안적으로, 예컨대, 삼각형, 정사각형, 또는 상이한 형상의 횡단면을 가질 수 있다. 게다가, 3D 윤곽부(contour)가 또한 존재할 수 있다.
1 전기 커넥터
2 하우징
3. 전기 접촉 요소
4 열 브릿지
5 열 흡수 표면
6 열 전달 표면
7 전기 절연 층
8 방열판
9 용접 연결
10 L-형상
11 림
12 압출된 윤곽의 부분
13 내부 표면
14 관
15 리셉터클
15A 원통형 리셉터클
16 수냉각기
17 열 파이프
18 냉각 핀들
19 마모 보호부
20 가압 요소
21 웨지-형상 가압 요소
24 하우징 부분
25 유지 요소
26 베이스
28 유닛 하우징
29 유닛 하우징 표면
30 오목부
31 열 접촉 설형부
36 부가적인 열 전달 표면
71 포일
100 전기 연결 어레인지먼트
103 연결 지점
104 열 유동
108 지지 표면
121 제1 하우징 부분
122 제2 하우징 부분
150 홀
151 스크류
152 짝맞춤 요소
160 단자 요소
170 시일
180 차폐부
190 단차
203 길이 방향
205 리셉터클
207 플러그-인 측
208 하부측

Claims (15)

  1. 전기 커넥터(electrical connector; 1)로서,
    하우징(housing; 2), 상기 하우징(2)에 수용되는 전기 접촉 요소(contact element)(3), 및 열 브릿지(heat bridge; 4)를 포함하고, 상기 열 브릿지(4)는, 상기 전기 접촉 요소(3)에 열적으로 연결되는 열 흡수 표면(5), 및 상기 커넥터(1) 외부로부터 접근 가능하고 상기 접촉 요소(3)로부터 전기 절연되는 열 전달 표면(6)을 갖는,
    전기 커넥터(1).
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 열 브릿지(4)는 상기 열 흡수 표면(5) 및/또는 상기 열 전달 표면(6) 상에 전기 절연 층(7)을 갖는,
    전기 커넥터(1).
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 열 브릿지(4)는 용접 연결(9)을 통해 상기 전기 접촉 요소(3)에 연결되는,
    전기 커넥터(1).
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 흡수 표면(5) 및 상기 열 전달 표면(6)은, 상기 열 브릿지(4)의 횡단면에서, 서로에 대해 L-형상으로 배열되는,
    전기 커넥터(1).
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 브릿지(4)는 압출된 윤곽(extruded profile)의 분리된 부분(12)을 포함하는,
    전기 커넥터(1).
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 전달 표면(6)은 파이프(14)의 내부 표면(13)인,
    전기 커넥터(1).
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 열 브릿지(4)는 적어도 하나의 부가적인 열 전달 표면(6, 36)을 갖는,
    전기 커넥터(1).
  8. 제2 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    마모 보호부(19)는 상기 전기 절연 층(7)과 상기 하우징(2) 사이에 배열되는,
    전기 커넥터(1).
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전기 커넥터(1)는 가압 요소(pressing element; 20)를 갖고, 상기 가압 요소(20)를 통해, 조립된 상태에서, 접촉 압력이 상기 전기 접촉 요소(3), 상기 열 브릿지(4), 및/또는 상기 하우징(2) 사이에 생성되는,
    전기 커넥터(1).
  10. 전기 연결 어레인지먼트(arrangement)(100)로서,
    제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 따른 전기 커넥터(1) 및 상기 전기 커넥터(1)에 부착된 방열판(heat sink; 8)을 포함하는,
    전기 연결 어레인지먼트(100).
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 열 브릿지(4)는 전기 절연 방식으로 상기 방열판(8)에 연결되는,
    전기 연결 어레인지먼트(100).
  12. 제10 항 또는 제11 항에 있어서,
    상기 전기 연결 어레인지먼트(100)는, 특히 차량 유닛의 유닛 하우징(28)을 갖고, 상기 유닛 하우징(28)은 방열판(8)으로서 역할을 하는,
    전기 연결 어레인지먼트(100).
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 전기 커넥터(1)는 유닛 하우징 표면(29)을 관통하는,
    전기 연결 어레인지먼트(100).
  14. 제12 항 또는 제13 항에 있어서,
    상기 유닛 하우징(28)은, 상기 커넥터(1)를 위한 오목부(30) 내로 돌출되고 상기 열 브릿지(4)와 직접 열 접촉하는 열 접촉 설형부(tongue)(30)를 갖는,
    전기 연결 어레인지먼트(100).
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 접촉 설형부(30)는, 상기 전기 접촉 요소(3)의 길이 방향(203)에 대해 수직으로 상기 오목부(30) 내로 돌출되는,
    전기 연결 어레인지먼트(100).
KR1020180033266A 2017-03-23 2018-03-22 전기 커넥터 및 전기 커넥터를 포함하는 전기 연결 어레인지먼트 KR102531612B1 (ko)

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