KR20190108067A - 구리 및 알루미늄으로 제조된 전기 전도체들을 연결하기 위한 접점 핀 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 구리 또는 구리 합금(14)으로 제조된 전기 전도체 및 알루미늄 또는 알루미늄 합금(20)으로 제조된 전기 전도체를 연결하기 위한 접점 핀(1)에 관한 것으로, 접점 핀은 구리계 전기 전도체(14)에 커플링하기 위한 플러그-인 섹션(2)을 포함하고 알루미늄계 전기 전도체(20)에 연결하기 위한 연결 섹션(4)을 포함하고, 적어도 연결 섹션(4)은 알루미늄 및 구리와 양립 가능한 내부식성 코팅(8)으로 코팅된다. 게다가, 본 발명은 구리 또는 구리 합금으로 제조된 전기 전도체(14), 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조된 전기 전도체(20), 및 전기 전도체들(14, 20) 양자 모두를 서로 연결하는 접점 핀(1)을 갖는 배열체에 관한 것이며, 접점 핀(1)은 구리 및 알루미늄과 양립 가능한 내부식성 코팅(8)으로 적어도 부분적으로 코팅된다.
Description
본 발명은 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체와, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체를 연결하기 위한 접촉 핀에 관한 것이다. 게다가, 본 발명은 구리계 전기 전도체, 알루미늄계 전기 전도체, 및 2 개의 전기 전도체들을 서로 연결하는 접촉 핀을 포함하는 배열체에 관한 것이다.
이 타입의 접촉 핀들은 자동차 배터리들을 위한 버스바(busbar) 및 회로 기판(circuit board)과 같은 전류 전도체들 사이의 연결들을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 이 경우에, 접촉 핀은, 접촉 핀이 회로 기판 내로 가압될 수 있게 하는 스프링을 갖거나 또는 납땜(soldering)에 의해 회로 기판에 부착될 수 있는 와이어들로부터 생성될 수 있다. 적절한 견고성, 변형성 및 전기 전도성을 갖는 구리 합금으로 제조되는 접촉 핀들이 이를 위해 빈번하게 사용된다. 그러나, 알루미늄 또는 알루미늄 합금과 같은, 보다 경량인 저렴한 재료로 제조되는 전류 전도체들을 사용하는 것이 바람직하다. 그에 따라, 본 발명의 문제점은, 저비용으로, 구리계 전류 전도체와 알루미늄계 전류 전도체 사이의 경제적으로 실행가능한 연결을 가능하게 하는 해결책을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 이 문제점은, 접촉 핀이 구리계 전기 전도체에 커플링하기 위한 플러그인 섹션(plug-in section)을 포함하고 알루미늄계 전기 전도체에 연결하기 위한 연결 섹션을 포함한다는 점에서 해결되는데, 여기서 적어도 연결 섹션은, 알루미늄 및 구리와 호환가능한 내부식성 코팅(corrosion-resistant coating)으로 코팅된다.
게다가, 그 문제점은, 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체 및 접촉 핀을 포함하는 배열체에 의해 해결되는데, 이때 접촉 핀은, 구리계 전기 전도체에 커플링하기 위한 플러그인 섹션, 및 알루미늄계 전기 전도체에 연결하기 위한 연결 섹션을 가지며, 여기서 적어도 연결 섹션은, 알루미늄 및 구리와 호환가능한 내부식성 코팅으로 코팅된다.
본 발명에 따른 해결책에 의해, 플러그인 섹션 및 연결 섹션은 각각 이들의 개개의 기능을 위해 최적화될 수 있다. 플러그인 섹션은, 많은 비용 없이도, 회로 기판과 같은 구리계 전기 전도체에의 연결의 생성을 가능하게 한다. 적어도 연결 섹션이, 구리 및 알루미늄과 호환가능한 내부식성 코팅으로 코팅된다는 사실로 인해, 저비용이고 경량인 알루미늄계 전기 전도체에의 연결을 생성할 가능성이 있다. 이에 의해, 내부식성 코팅은 구리와 알루미늄 사이의 직접적인 접촉을 방지한다. 2 개의 재료들의 직접적인 접촉은 접촉 부식에 이르게 할 수 있다. 전해질들이 존재할 때, 예를 들어, 응축수(condensed water)로 인해, 구리와 알루미늄 사이의 높은 전기 전위차로 인해 전기화학 반응이 시작된다. 이 경우에 발생하는 전류의 강도에 대응하여 알루미늄의 적층(deposition) 또는 분해(decomposition)가 일어난다. 이 부식은 알루미늄 및 구리에 대해 최적화된 내부식성 코팅에 의해 방지된다.
본 발명에 따른 해결책은, 각각이 개별적으로 유리하고 원한다면 서로 조합될 수 있는 다음의 구성들 및 추가 개량예들에 의해 더 개선될 수 있다.
제1 유리한 구성에 따르면, 내부식성 코팅의 전기화학 전위는 구리와 알루미늄의 전기화학 전위 사이에 위치될 수 있다. 그 코팅의 전기화학 전위는 바람직하게는 알루미늄의 전위에 더 가깝게 놓일 수 있다. 이 코팅에 의해, 알루미늄과 구리 사이의 전류의 전도(conduction)가 보장되고 접촉 부식의 위험이 감소된다.
접촉의 부식 방지 능력과 전류 전도성 사이의 이상적인 관계를 보장하기 위해, 내부식성 코팅은 대략 0.5 내지 5 ㎛ 두께일 수 있다.
접촉 핀은 전기 전도체에 커플링하기 위한 높은 전기 전도성, 견고성 및 변형성을 갖기 위해 구리 또는 구리 합금으로부터 형성될 수 있다.
유리한 구성에서, 내부식성 코팅은 다층화될 수 있다. 그 결과, 접촉 핀을 향하는 코팅의 그 내부면은 구리에의 연결을 위해 최적화될 수 있고, 접촉 핀으로부터 멀리 향하는 코팅의 그 외부면은 알루미늄에의 연결을 위해 최적화될 수 있다.
선호되는 구성에서, 코팅의 제1 층은 니켈로 이루어질 수 있고, 제2 층은 아연으로 이루어질 수 있으며, 제3 층은 주석으로 이루어질 수 있고, 여기서 니켈 층은 접촉 핀의 베이스 상에 적층되고 주석 층은 접촉 핀으로부터 멀리 향하는 코팅의 그 면 상에 배열된다. 전체 코팅의 층 두께는 바람직하게는 최대 5 ㎛ 두께일 수 있다.
추가의 유리한 구성에 따르면, 코팅은 합금으로 이루어질 수 있다. 그 결과, 구리에 그리고 알루미늄에 연결될 수 있는 얇은 단일-층 코팅을 적용하는 것이 가능하고, 그것의 전기화학 전위가 구리 및/또는 알루미늄의 부식을 방지하기 위해 2 개의 금속들의 전기화학 전위들 사이에 놓인다.
유리한 구성에서, 코팅은 주석-아연 합금으로 이루어질 수 있는데, 이때 아연의 중량 백분율은 대략 5 % 내지 대략 75 %, 바람직하게는 20 %에 놓인다. 이 주석-아연 합금은 접촉 핀의 구리와 전기 전도체의 알루미늄 사이의 연결을 위해 최적화되고, 재료들의 부식을 방지한다.
추가의 유리한 구성에 따르면, 접촉 핀은, 길이 방향 또는 플러깅(plugging) 방향에 대해 횡방향인, 반경 방향으로 탄성 변형가능한 적어도 하나의 복원 섹션(resilient section)을 가질 수 있다. 복원 섹션은 특히, 반경 방향으로 복원되는 요소를 가질 수 있다. 복원 섹션은 바람직하게는, 전기 전도체 내로의 탄성 압입(elastic pressing-in)을 가능하게 하기 위해, 전기 전도체의 리셉터클(receptacle)의 직경보다 더 넓을 수 있다. 그러한 복원 섹션들은, 예를 들어, 액션핀(Actionpin), 멀티스프링(Multispring) 또는 나노스프링(Nanospring)으로 알려져 있는, 예를 들어, 이미 알려져 있는 구성들을 가질 수 있다.
복원 섹션은 구리계 전기 전도체 또는 알루미늄계 전기 전도체에의 단순한 플러그인 연결을 가능하게 하기 위해, 플러그인 섹션에 그리고/또는 연결 섹션에 배열될 수 있다.
유리한 설계에 따르면, 플러그인 섹션은 코팅될 수 있다. 플러그인 섹션의 코팅은 연결 섹션의 코팅과는 상이할 수 있고, 따라서 접촉 핀의 2 개의 영역들이 서로 독립적으로 최적화되는 것을 가능하게 한다.
복원 섹션은 전기 전도체의 리셉터클과 복원 섹션 사이의 플러그인 연결을 위해 충분히 안정적이도록 하기 위해, 접촉 핀의 나머지 부분의 재료 조성과는 상이한 재료 조성을 가질 수 있다.
내부식성 코팅은 갈바닉 적층(galvanic deposition)을 통해 접촉 핀 상에 적용될 수 있다.
추가의 유리한 구성에 따르면, 내부식성 코팅은 확산-차단성(diffusion-blocking)일 수 있다. 이는 코팅의, 그리고 접촉 핀의 재료의, 그리고/또는 전기 전도체의 알루미늄의, 원자들 사이의 상호확산(interdiffusion)을 방지한다. 상호확산은 접촉 핀이 따라서 알루미늄계 전도체에 용접되는 것에 이르게 할 수 있다. 게다가, 구리와 알루미늄 사이의 금속간 화합물들의 형성은 확산-차단성 층을 통해 방지될 수 있다. 금속간 Cu-Al 상(phase)이 전기 저항의 급격한 상승에 이르게 한다.
적어도 접촉 핀의 연결 섹션은 니켈로 덮일 수 있다. 니켈 층은 접촉 핀의 재료로부터 내부식성 코팅을 분리하고, 접촉 핀 내로의 내부식성 코팅의 확산 및/또는 코팅 내로의 접촉 핀의 구리의 확산을 방지한다.
내부식성 코팅은 적어도 접촉 핀으로부터 멀리 향하는 면에서는 비-확산-차단성일 수 있다. 그 결과, 코팅의 원자들은 전기 전도체의 알루미늄 내로 적어도 부분적으로 확산될 수 있다. 그 결과, 전기 전도체에 대해 안정적인 연결 및 매우 양호한 전기 전도성을 달성하는 것이 가능하다.
유리한 구성에 따르면, 접촉 핀은 2 개의 모듈들로 구성될 수 있다. 이 경우에, 제1 모듈은, 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 접촉 핀일 수 있다. 제1 모듈은, 원한다면 서로 조합될 수 있는 모든 구성들을 갖는, 본 발명에 따른 접촉 핀일 수 있다. 제2 모듈은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체일 수 있다. 2 개의 모듈들은 서로 단단히 연결될 수 있다.
제1 모듈은, 제2 모듈에 연결하기 위한 연결 섹션을 가질 수 있는데, 이 연결 섹션은, 알루미늄 및 구리와 호환가능한 내부식성 코팅으로 코팅된다.
제2 모듈은, 제1 모듈의 연결 섹션에 커플링하기 위한 커플링 섹션을 가질 수 있다.
커플링 섹션 및 연결 섹션은 가능한 단순한 연결을 보장하기 위해 서로 적어도 부분적으로 상보적일 수 있다.
제2 모듈은, 아래에 설명되는 배열체로부터, 원한다면 서로 조합될 수 있는 구성의 모든 형태들을 갖는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체일 수 있다.
배열체는 구리계 및/또는 알루미늄계 전기 전도체 내로 복원 섹션에 의해 플러깅되는 접촉 핀에 의한 유리한 구성에 따라 개선될 수 있다.
구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체는, 접촉 핀이 반경 방향 탄성 복원 섹션에 의해 플러깅되는 리셉터클을 갖는 회로 기판일 수 있다.
알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체는 버스바일 수 있다. 따라서, 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체에 대한 알루미늄계 버스바의 직접적인 접촉을 생성하는 것이 가능하다. 이 버스바는, 예를 들어, 어큐뮬레이터(accumulator)용 버스바로서 작용할 수 있다.
알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체는 접촉 핀과 추가의 알루미늄계 전류 전도체 사이의 연결로서 기능할 수 있다. 그 결과, 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체가 알루미늄계 전류 전도체로부터 이격되는 구성의 경우에, 그 이격은 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 저비용의 전기 전도체에 의해 브리징될(bridged) 수 있다.
알루미늄계 전기 전도체는, 접촉 핀의 연결 섹션에 커플링하기 위한 커플링 섹션을 가질 수 있다. 가능한 단순한 커플링 섹션과 연결 섹션의 커플링을 보장하기 위해, 2 개의 섹션들은 서로 적어도 부분적으로 상보적일 수 있다.
접촉 핀과 알루미늄계 전기 전도체를 함께 플러깅하는 것은, 일정한 내부 애퍼처(aperture) 또는 외부 형상, 및/또는 커플링 방향을 따라 일정한 단면을 갖는 커플링 섹션 및 연결 섹션에 의해 용이하게 될 수 있다.
연결 섹션 또는 커플링 섹션의 내부 단면과 커플링 섹션 또는 연결 섹션의 외부 형상은 서로에 대한 다양한 회전 포지션들에서 함께 플러깅하는 것을 가능하게 하기 위해 회전 대칭일 수 있다. 단지 하나의 특정 회전 포지션에서만 함께 플러깅하는 것을 가능하게 하기 위해, 내부 단면 또는 외부 형상은 회전 대칭 방식으로 배열될 수 없다.
알루미늄계 전기 전도체의 알루미늄 본체는 딥-드로잉, 압출 또는 스탬핑에 의해 생성될 수 있다.
다른 유리한 구성에 따르면, 연결 섹션은 접촉 핀과 알루미늄계 전기 전도체 사이의 특히 양호한 연결을 획득하기 위해 커플링 섹션 내로 플러깅될 수 있다. 연결 섹션은 특히 페그(peg)일 수 있고, 커플링 섹션은 상보적인 소켓일 수 있다. 소켓에 벌지(bulge)를 생성하기 위해, 힌지 또는 못이 소켓 내로 드라이빙될(driven) 수 있다.
특히 안정적인 연결을 위해, 커플링 섹션은 연결 섹션 둘레에서 함께 스퀴징될(squeezed) 수 있다. 이 경우에, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체와 접촉 핀은 마찰-잠금(friction-locking) 및/또는 폼-피팅(form-fitting) 방식으로 서로 연결된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 연결 섹션 및 커플링 섹션은 크림핑(crimping)에 의해 서로 연결될 수 있다.
추가의 유리한 구성에 따르면, 모듈들은 2 개의 모듈들의 밀봉된 연결을 영구적으로 획득하기 위해 서로 용접 및/또는 납땜될 수 있다. 용접 및/또는 납땜 연결이 특히, 압입(pressing-in) 또는 플러깅-인(plugging-in)에 부가적으로 존재할 수 있다.
배열체는 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체와 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체 사이에 폴리머-함유 밀봉체(polymer-containing sealing body)를 가질 수 있다. 이에 의해, 폴리머-함유 밀봉체는 전기 전도체의 부식을 방지한다. 폴리머-함유 밀봉체는, 예를 들어, 절연 폴리머로 제조되는 전기 전도체들 사이의 밀봉 링 또는 포팅(potting)일 수 있다.
추가의 유리한 구성에 따르면, 연결 섹션 또는 커플링 섹션은 루프 형상의 애퍼처를 가질 수 있거나 또는 루프의 형상으로 변형될 수 있는데, 그것을 통해 커플링 섹션 또는 연결 섹션이 플러깅된다. 이 애퍼처는, 애퍼처에 위치된 커플링 또는 연결 섹션이 마찰-잠금 및/또는 폼-피팅 방식으로 연결 또는 커플링 섹션에 연결되도록 함께 스퀴징될 수 있다. 플러깅되는 섹션은 다른 섹션에 의해 함께 스퀴징되거나 또는 소성 변형될 수 있고 단단히 연결될 수 있다. 그 결과, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체는, 접촉 핀이 구리계 전기 전도체 내로 가압될 때, 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체에 실질적으로 평행하게 연장되어, 특히 공간 절약되는 평행 플러깅을 가능하게 할 수 있다.
알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체와 추가의 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전류 전도체 사이의 가능한 단순한 연결을 보장하기 위해, 전기 전도체의 자유 단부는 폐쇄되고 핀 형상일 수 있다. 추가의 구성에서, 전기 전도체의 자유 단부는, 전류 전도체에 납땜하기 위한 납땜가능 섹션, 또는 전류 전도체에 가압하기 위한 가압 섹션을 가질 수 있다.
본 발명은 도면들을 참조하여 유리한 구성들에 기초하여 예로서 보다 상세히 아래에 설명된다. 이 예에 묘사된 유리한 추가 전개들 및 구성들은 각각 서로 독립적이며, 특정 적용에서 이것이 어떻게 필요한지에 따라 서로 자유롭게 조합될 수 있다.
도면들에서:
도 1은 본 발명에 따른 접촉 핀의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 배열체의 제1 실시예를 통한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 배열체의 제2 실시예의 커플링 영역을 통한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 배열체의 제3 실시예를 통한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 배열체의 제4 실시예를 통한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 배열체의 제5 실시예를 통한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 1은 본 발명에 따른 접촉 핀의 개략적인 측면도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 배열체의 제1 실시예를 통한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 배열체의 제2 실시예의 커플링 영역을 통한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따른 배열체의 제3 실시예를 통한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 5는 본 발명에 따른 배열체의 제4 실시예를 통한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 6은 본 발명에 따른 배열체의 제5 실시예를 통한 개략적인 단면도를 도시한다.
도 1은 본 발명에 따른 접촉 핀(1)의 개략적인 측면도를 도시한다.
접촉 핀(1)은 길이 방향 축(L)을 따라 연장되고, 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체에 커플링하기 위한 플러그인 섹션(2)을 포함하고, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체에 연결하기 위한 연결 섹션(4)을 포함한다. 플러그인 섹션(2) 및 연결 섹션(4)은 길이 방향 축(L)에서 서로 대향하는 자유 단부들(5, 5')에 의해 형성된다.
플러그인 섹션(2)은, 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체의 리셉터클 내로의 탄성 가압(elastic pressing)을 가능하게 하는 반경 방향 탄성 복원 섹션(6)에 의해 형성된다. 복원 섹션(6)은 길이 방향 축(L)에 실질적으로 수직으로 외향으로 넓어지고, 길이 방향 축(L)에 실질적으로 수직으로 내향으로 탄성 변형가능하다. 그러한 복원 섹션들(6)은 종래 기술로부터, 예를 들어, 액션스프링, 멀티스프링, 나노스프링 등이라는 명칭들 하에서 이미 알려져 있다.
연결 섹션(4)은 페그 형상으로 구성되고, 알루미늄계 전기 전도체에 커플링하도록 기능한다. 연결 섹션(4)은 길이 방향 축(L)을 따라 플러그인 섹션(2)까지 연장되고 길이 방향 축(L)을 따라 일정한 외부 형상(7)을 갖는다.
접촉 핀(1)은 구리 및/또는 구리 합금으로부터 형성된다. 탄성 복원 섹션(6)은 특히, 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체 내로의 압입을 위한 탄성 변형성을 가능하게 하기 위해, 구리 합금으로 제조된다.
적어도 연결 섹션(4)은 알루미늄 및 구리에 대해 내부식성인 코팅(8)으로 코팅된다. 코팅(8)은 전기 전도체의 알루미늄과 접촉 핀의 구리 사이의 접촉 부식을 방지한다. 구리는 알루미늄보다 훨씬 더 높은 전기화학 전위를 갖기 때문에, 응축수와 같은 전해질이 존재하는 경우, 2 개의 물질들이 접촉할 때 접촉 부식이 발생한다. 코팅(8)의 전기화학 전위는 구리의 전기화학 전위와 알루미늄의 전기화학 전위 사이에 놓인다.
코팅(8)은 이 경우에 단층화될 수 있고 특히 주석-아연 합금으로 이루어질 수 있는데, 이때 아연의 중량 백분율은 대략 5 % 내지 대략 75 %, 바람직하게는 20 %이다. 코팅(8)은 연결 섹션(4) 상에 갈바니 전기에 의해(galvanically) 적층되고 대략 0.5 내지 대략 5 ㎛ 두께이다.
본 발명에 따른 접촉 핀(1)의 도 1에 묘사된 실시예에서, 알루미늄 및 구리에 대해 내부식성인 코팅(8)은 단지 연결 섹션(4) 상에만 제공된다. 도시되지 않은 실시예에서, 접촉 핀(1)은 내부식성 코팅(8)으로 완전히 코팅될 수 있다.
플러그인 섹션(2)은, 코팅(8)과는 상이한 코팅으로 코팅될 수 있다. 플러그인 섹션은, 예를 들어, 구리계 전기 전도체에의 내부식성 연결을 보장하기 위해, 주석으로 코팅될 수 있다.
도 2는 도 1에 묘사된 본 발명의 접촉 핀(1)을 갖는 본 발명에 따른 배열체(10)를 도시한다.
접촉 핀(1)은, 그의 플러그인 섹션(2)에 의해, 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체(14)의 리셉터클(12) 내로 플러깅된다. 리셉터클(12)은 길이 방향 축(L)을 따라 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체(14)를 관통한다. 비-플러그인 상태에서의 복원 섹션(6)의 폭은 리셉터클(12)의 폭보다 더 크다. 압입될 때, 복원 섹션(6)은 길이 방향 축(L)에 수직인 내향으로의 반경 방향으로 변형되어, 높은 드라이빙 힘들이 복원 섹션(6)과 리셉터클(12) 사이에 있게 된다. 그 결과, 접촉 핀(1)과 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체(14) 사이에 기밀 존(gas-tight zone) 및 저-임피던스 전기 연결이 발생한다.
페그 형상의 연결 섹션(4)은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체(20)의, 소켓(18)의 형태를 갖는 커플링 섹션(16)에 도입된다. 연결 섹션(4) 및 커플링 섹션(16)은 양호한 피트(fit) 및 양호한 유지(hold)가 이들 2 개 사이에 달성될 수 있도록 상보적으로 구성된다. 연결 섹션(4)은 길이 방향 축(L)을 따르는 일정한 외부 형상(7)을 갖는 한편, 소켓(18)은, 길이 방향 축을 따라 연장되고 길이 방향 축을 따라 일정한 내부 폭(24)을 갖는 애퍼처(22)를 갖는다. 그 결과, 접촉 핀(1)과 알루미늄계 전기 전도체(20)가 함께 플러깅하는 것이 용이하게 된다.
코팅(8)에 의해, 전기 전도체(20)의 알루미늄의 그리고 접촉 핀(1)의 구리의 부식이 방지된다. 그 결과, 접촉 핀(1)에 의한, 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체(14)의 그리고 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체(20)의 단순한 연결이 가능하다.
코팅(8)은 알루미늄에의 그리고 구리에의 연결을 위해 최적화된다.
연결 섹션(4)은, 알루미늄계 전기 전도체(20)의 애퍼처(22) 내로, 길이 방향 축에 평행하게 이어지는 플러그인 방향(E)으로 도입된다. 이는 접촉 핀(1)과 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체(20)가 함께 가압되도록 하는 힘의 인가에 의해 수행될 수 있다. 응집력을 더 강화하기 위해, 커플링 섹션(16)은 연결 섹션(4)에 용접, 납땜 및/또는 크림핑될 수 있다.
알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체(20)는, 예를 들어, 어큐뮬레이터의 버스바와 같은 전류 전도체에 연결하기 위한 연결부일 수 있다. 적용에 따라, 알루미늄계 전기 전도체(20)의 길이가 적응될 수 있다. 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체(20)는, 예를 들어, 커플링 섹션으로부터 멀리 향하고 가압, 납땜에 의해, 또는 일부 다른 방법에 의해 전류 전도체에 연결될 수 있는 폐쇄된 핀 형상의 자유 단부를 가질 수 있다. 더욱이, 전기 전도체(20)는 단락을 회피하기 위해 전기적으로 비전도성인 케이싱에 의해 외향으로 절연될 수 있다.
알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체(20)는, 그의 외부 표면(26)에, 함몰부(indentation)(30)에 의해 형성되는 클램핑 존(clamping zone)(28)을 갖는다. 이 클램핑 존(28) 상에의 기계적 힘의 작용을 통해, 접촉 핀(1)과 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체(20)가 함께 스퀴징된다.
전기 전도체들(14, 20)은 플러그인 방향(E)으로 서로 이격되어 있다. 전기 전도체들(14, 20) 사이의 접촉을 회피하기 위해, 배열체(10)는 2 개의 전기 전도체들(14, 20) 사이의 폴리머-함유 밀봉체(31)를 갖는다. 밀봉체(31)는 모세관 주조(capillary casting)에 의해 형성될 수 있다. 밀봉체(31)에 의해, 오물 및 응축수가 전기 전도체들 사이에 머무르게 되는 것이 방지된다.
도 3에 묘사된 대안적인 구성에서, 연결 섹션(4)은, 길이 방향 축(L)에 대해 측방향으로 돌출되는 적어도 하나의 숄더(shoulder)(32)를 가질 수 있다. 그 결과, 전기 전도체(20)와 접촉 핀(1)이 함께 스퀴징될 때, 접촉 핀(1)과 알루미늄계 전기 전도체(20) 사이의 연결을 폼-피팅 방식으로 강화하기 위해 적어도 하나의 언더컷(undercut)(34)이 형성된다.
스퀴징되지 않은 상태(36)에서, 소켓(18)은, 불변의 내부 폭(24)을 갖는 애퍼처(22)를 갖는다. 연결 섹션(4)의 외부 형상(7)은 숄더(32)를 가지며, 숄더(32)는 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체(14)로부터 멀리 향하는 그의 면에서, 길이 방향 축(L)에 수직으로 측방향으로 돌출되고 추가의 프로세싱의 경우에 소켓(18) 내로의 진입을 지지하기 위한 블레이드 형상의 표면 구조체를 가질 수 있다. 숄더(32)의 폭은 연결 섹션이 소켓(18) 내로 단순히 도입될 수 있도록 애퍼처(22)에 상보적으로 설계된다. 함께 스퀴징하는 동안, 애퍼처(22)는 애퍼처(22)의 내부 표면이 연결 섹션(4)의 외부 형상(7)에 맞대어 놓이게 될 때까지 좁아진다. 이 경우에, 컨트롤(control)로 인한 마찰-잠금 연결, 그리고 발생하는 언더컷(34)에 위치된 숄더(32)로 인한 폼-피팅 연결이 발생한다. 스퀴징된 상태(38)는 도 3에 실선으로 도시되고, 스퀴징되지 않은 상태(36)는 파선으로 묘사된다.
도 4는 본 발명에 따른 배열체(10)의 추가의 구성의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4에 묘사된 설계에서, 접촉 핀(1)은, 연결 섹션(4)을 형성하는 추가의 반경 방향 탄성 복원 섹션(40)을 갖는다. 코팅(8)은 3 개의 층들(42, 44, 46)에 제공된다. 제1 층(42)은 니켈로 이루어지고 연결 섹션(4)의 외부 표면 상에 제공된다. 제2 층(44)은 아연으로 이루어지고 제3 층(46)은 주석으로 이루어진다.
제1 층(42)으로부터의 니켈은 접촉 핀(1)의 구리에 연결되고 확산-차단성 층으로서 기능한다. 여기서의 층은 구리 원자들과 전기 전도체(20)의 알루미늄 또는 코팅의 원자들 사이의 상호확산을 방지한다. 높은 전기 저항들을 갖는 금속간 Cu-Al 화합물들의 형성은 확산-차단성 층에 의해 억제된다. 제3 층(46)으로부터의 주석은 전기 전도체(20)의 알루미늄과 접촉한다. 그 결과, 2 개의 재료들의 원자들 사이에 적어도 부분적인 상호확산이 발생하고, 전기 전도체(20)와 접촉 핀(1) 사이의 연결이 강화된다.
복원 섹션(40)은 전기 전도체(20)의 애퍼처(22) 내로 플러깅된다. 접촉 핀(1)과 전기 전도체(20) 사이의 가압-연결로 인해, 도 2에 묘사된 바와 같은, 클램핑 존(28)이 요구되지 않는다. 그에 따라, 전기 전도체(20)는 일정한 폭을 갖는다.
도 1에 묘사된 접촉 핀(1)을 갖는 본 발명의 배열체(10)의 추가의 구성이 도 5의 단면도에 개략적으로 도시되어 있다.
연결 섹션(4)의 자유 단부(5)는 연결 섹션(4)의 자유 단부(5)와, 플러그인 섹션(2)을 향해 지향되는 연결 섹션(4)의 그 단부 사이에 애퍼처(22)가 발생하도록, 실질적으로 180 °만큼 뒤로 구부러진다. 따라서, 연결 섹션(4)은 비-클램핑된 상태(48)에서 후크 형상으로 변형된다. 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체(20)의 페그 형상의 커플링 섹션(16)은, 커플링 섹션(16)이 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체(14)와 실질적으로 평행하게 배열되도록, 애퍼처(22) 내로 플러깅될 수 있다. 연결 섹션(4)과 커플링 섹션(16) 사이의 연결을 강화하기 위해, 클램핑된 상태(50)에서의 자유 단부(5)는 플러그인 섹션(2)을 향해 지향되는 연결 섹션(4)의 그 단부로 내향으로 구부러진다. 클램핑된 상태(50)에서, 알루미늄계 전기 전도체(20)는 마찰-잠금 방식으로 접촉 핀(1)에 연결된다.
도 5에 따른 구성은 전기 전도체(14)의 평면에 평행한 전류 전도체와 접촉하는 것을 가능하게 하고, 그에 따라 제한된 공간이 있을 때 유리하다.
도 6은 본 발명에 따른 배열체(10)의 추가의 유리한 구성을 도시한다.
이미 도 4에 묘사된 설계에서와 같이, 접촉 핀(1)은, 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체(14)의 리셉터클(12) 내로 탄성적으로 가압하기 위한 제1 반경 방향 탄성 복원 섹션(6), 및 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체(20)의 애퍼처(22) 내로 탄성적으로 가압하기 위한 제2 반경 방향 탄성 복원 섹션(40)을 갖는다. 전기 전도체들(14, 20)은 여기서는 평판 전도체(flat conductor)들 또는 버스바들로서 구성된다. 리셉터클(12)은 접촉 핀(1)의 길이 방향 축(L)을 따라 구리계 전기 전도체(14)를 관통한다. 접촉 핀(1)은 그의 플러그인 섹션(2)에 의해 플러그인 방향(E)에 대해 리셉터클(12) 내로 플러깅된다.
제2 반경 방향 탄성 복원 섹션(40)은 연결 섹션(4)을 형성하고, 플러그인 방향(E)을 따라 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체(20)를 관통하는 애퍼처(22) 내로 플러깅된다.
연결 섹션(4)은 이 경우에 3-층화된 코팅(8)으로 코팅된다. 제1 층(42)은 니켈로 이루어지고 연결 섹션(4) 바로 위에 제공된다. 제2 층(44)은 아연으로 이루어지고 제3 층(46)은 주석으로 이루어지고, 여기서 접촉 핀(1)의 제3 층(46)은 외향으로 포인팅하고 따라서 알루미늄계 전기 전도체(20)의 알루미늄과 접촉한다.
비-플러그인 상태에서의 복원 섹션들(40, 6)의 폭은 애퍼처(22) 또는 리셉터클(12)의 폭보다 더 크다. 애퍼처(22) 또는 리셉터클(12) 내로 플러깅될 때, 복원 섹션들(40, 6)은 길이 방향 축(L)에 수직 내향으로의 반경 방향으로 변형되어, 높은 드라이빙 힘들이 복원 섹션들(6, 40)과 리셉터클(12) 또는 애퍼처(22) 사이에 있게 된다. 이는 접촉 핀(1)과 전기 전도체들(14, 20) 사이의 기밀 존 및 저-임피던스 전기 연결에 이르게 한다.
코팅은 최대 5 ㎛ 두께일 수 있다. 유리한 구성에 따르면, 개별 층들(42, 44, 46)의 두께는 상이한 두께로 될 수 있다. 대안적으로, 개별 층들(42, 44, 46)은 동일한 두께를 가질 수 있다. 그 결과, 코팅(8)은, 용도에 따라, 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체(14)와 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체(20) 사이의 연결을 위해 최적화될 수 있다. 코팅(8)에 의해, 접촉 핀(1)의 구리와 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체(20)의 알루미늄 사이에서 접촉 부식이 발생하는 것이 방지될 수 있다.
도 6에 묘사된 배열체(10)에 의해, 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 하나의 평판 전도체 및 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 다른 평판 전도체를 갖는 2 개의 평판 전도체들 또는 버스바들 사이의 단순한 연결을 생성하는 것이 가능하다.
1
접촉 핀
2 플러그인 섹션
4 연결 섹션
5, 5' 자유 단부
6 복원 섹션
7 외부 형상
8 코팅
10 배열체
12 리셉터클
14 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체
16 커플링 섹션
18 소켓
20 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체
22 애퍼처
24 내부 폭
26 외부 표면
28 클램핑 존
30 함몰부
31 폴리머-함유 밀봉체
32 숄더
34 언더컷
36 스퀴징되지 않은 상태
38 스퀴징된 상태
40 복원 섹션
42 제1 층
44 제2 층
46 제3 층
48 비-클램핑된 상태
50 클램핑된 상태
L 길이 방향 축
E 플러그인 방향
2 플러그인 섹션
4 연결 섹션
5, 5' 자유 단부
6 복원 섹션
7 외부 형상
8 코팅
10 배열체
12 리셉터클
14 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체
16 커플링 섹션
18 소켓
20 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체
22 애퍼처
24 내부 폭
26 외부 표면
28 클램핑 존
30 함몰부
31 폴리머-함유 밀봉체
32 숄더
34 언더컷
36 스퀴징되지 않은 상태
38 스퀴징된 상태
40 복원 섹션
42 제1 층
44 제2 층
46 제3 층
48 비-클램핑된 상태
50 클램핑된 상태
L 길이 방향 축
E 플러그인 방향
Claims (15)
- 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체(14)와, 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체(20)를 연결하기 위한, 접촉 핀(1)으로서,
상기 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체(14)에 커플링하기 위한 플러그인 섹션(plug-in section)(2)을 포함하고, 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체(20)에 연결하기 위한 연결 섹션(4)을 포함하고,
적어도 상기 연결 섹션(4)은, 알루미늄 및 구리와 호환가능한 내부식성 코팅(corrosion-resistant coating)(8)으로 코팅되는,
접촉 핀(1). - 제1 항에 있어서,
상기 내부식성 코팅(8)은 0.5 내지 5 ㎛ 두께인,
접촉 핀(1). - 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 내부식성 코팅(8)은 다층화되는,
접촉 핀(1). - 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 상기 연결 섹션(4)은 합금으로 코팅되는,
접촉 핀(1). - 제4 항에 있어서,
상기 연결 섹션은 주석-아연 합금으로 코팅되는,
접촉 핀(1). - 제5 항에 있어서,
상기 주석-아연 합금 내의 아연의 중량 백분율은 대략 5 % 내지 대략 75 %인,
접촉 핀(1). - 제6 항에 있어서,
상기 주석-아연 합금 내의 아연의 중량 백분율은 대략 20 %인,
접촉 핀(1). - 제1 항 내지 제7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접촉 핀(1)은, 전기 전도체(14, 20) 내로 가압하기 위한 적어도 하나의 반경 방향 탄성 복원 섹션(6)을 갖는,
접촉 핀(1). - 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 부식 방지 코팅(8)은 확산-차단성(diffusion-blocking)인,
접촉 핀(1). - 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
적어도 상기 연결 섹션(4)은 니켈 층(42)으로 덮히는,
접촉 핀(1). - 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체(14), 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체(20) 및 접촉 핀(1)을 포함하는, 배열체(10)로서,
상기 접촉 핀(1)은, 상기 구리 또는 구리 합금으로 제조되는 전기 전도체(14)에 커플링하기 위한 플러그인 섹션(2), 및 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체(20)에 연결하기 위한 연결 섹션(4)을 가지며,
적어도 상기 연결 섹션(4)은, 알루미늄 및 구리와 호환가능한 내부식성 코팅(8)으로 코팅되는,
배열체(10). - 제11 항에 있어서,
상기 배열체는, 상기 전기 전도체들(14, 20) 사이의 폴리머-함유 밀봉체(polymer-containing sealing body)(31)를 갖는,
배열체(10). - 제11 항 또는 제12 항에 있어서,
상기 접촉 핀(1)은 적어도 하나의 전기 전도체(14, 20) 내로 가압되는,
배열체(10). - 제11 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전기 전도체들은 서로 평행하게, 상기 접촉 핀(1)의 길이 방향 축(L)에 실질적으로 수직으로 배열되는,
배열체(10). - 제11 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 제조되는 전기 전도체(20)는 버스바(busbar)인,
배열체(10).
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