KR20200070279A - 전도체 엘리먼트들 사이의 연결성 향상 - Google Patents
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Abstract
다수의 전도체 엘리먼트 또는 전도체 층을 갖는 전기 전도체를 수용하기 위한 하우징 및 소켓을 갖는 전기 커넥터를 활용하는 전기 연결을 확립하고 연결성을 향상시키기 위한 조립체들 및 방법들이 제공된다. 전도성 파스너는 하우징을 통해 소켓 내로 연장된다. 파스너는 전도체 엘리먼트들 사이의 전기 연결을 확립하기 위해 다수의 전도체 엘리먼트를 침투할 수 있다. 전도체 엘리먼트들 중 하나 이상은 커넥터, 파스너 및 다수의 전도체 엘리먼트 사이의 전기 연결을 확립하기 위해 전도성 파스너를 수용하는 컷어웨이 세그먼트를 포함할 수 있다. 전도성 심은 전도체 엘리먼트들 중 하나 이상 둘레에 배치되고 컷어웨이 세그먼트 내에 수용될 수 있고, 전도성 파스너는 심을 통해 다수의 전도체 엘리먼트 사이의 전기 접촉을 확립하기 위해 전도성 심과 맞물릴 수 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 스트랜디드(stranded) 또는 다층 전도체들의 연결성(connectability)을 향상시키기 위한 디바이스들 및 방법들에 관한 것이다.
발전 및 배전 시스템들에 대한 수요가 계속 증가하여, 시스템 컴포넌트들, 이를테면 케이블 전도체들 및 커넥터들에 대한 전기 부하들이 더 커진다. 더 큰 전기 부하들은 케이블 고장을 야기할 수 있는 열 생성을 증가시킨다.
또한, 전력 시스템 컴포넌트들은 일반적으로 절연, 보호 층들, 및 방수 및 흡수성 재료들의 사용을 통해, 거친 실외 조건들, 이를테면 극한 온도들 및 습기 침입으로부터 보호하도록 설계된다. 반도체, 방수 재료들의 사용은 케이블 전도체의 전도체 엘리먼트들 사이의 전기 저항을 증가시킨다. 차례로, 이는, 케이블에 의해 생성되는 열을 증가시키고 또한 케이블이 자신의 최대 부하 용량에 더 가깝게 동작할 때 고장을 야기할 수 있다. 이 문제는 특히, 케이블 조인트(joint)들에서의 종래의 커넥터들이 케이블 전도체의 외부 전도체 엘리먼트들(예컨대, 외부 스트랜드 층들)에 전류를 집중시키는 경향이 있기 때문에 케이블 종단 단부들(단자 커넥터들) 및 그런 조인트들(스플라이싱된(spliced) 전도체들)에서 심각하다.
기존 커넥터 컴포넌트들에 의해 제시된 단점을 고려해 볼 때, 전도체 엘리먼트들 사이에 직접적인 금속-대-금속 접촉을 촉진함으로써 전도체 엘리먼트들 또는 스트랜드 층들 사이의 연결성을 향상시키기 위한 메커니즘을 제공하는 것이 유리할 것이다. 차례로, 이것은 부하 조건들 동안 케이블 단면에 걸쳐 전류 분포 및 저항 프로파일들을 개선하고 방수 재료들의 결과적인 영향들을 우회할 것이다. 결과는 더 적은 열 생성 및 수반되는 신뢰성 개선일 것이다. 그런 메커니즘은 바람직하게 비용들을 제어하고 고장난 커넥터 컴포넌트들의 교체와 연관된 잠재적인 시스템 다운 시간을 감소시키기 위해 현장 조건들하에서 편리하고 신뢰성 있는 설치를 가능하게 하여야 한다.
그러므로, 본 발명의 목적은 전도체 엘리먼트들 사이에 전류 경로를 제공함으로써 전기 케이블 연결성을 향상시키기 위한 디바이스들 및 방법들을 제공하는 것이다. 본 발명의 추가 목적은 편리하고 신뢰성 있게 설치되도록 구성되면서 연결성을 향상시키는 디바이스들을 제공하는 것이다.
제1 실시예는 제1 개구를 갖는 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장되는 제1 축, 및 제1 축을 가로지르는 제2 축(즉, 제1 축이 길이방향인 튜브형 하우징에 대해 반경 방향), 및 외부 표면을 갖는 커넥터 하우징을 갖는 전기 커넥터 조립체를 제공한다. 하우징은 또한 제1 개구와 적어도 부분적으로 병치된 소켓 공동을 포함한다. 소켓 공동은 제1 축을 따라 연장되고 하우징의 내부 표면을 정의하고 적어도 2 개의 엘리먼트 또는 적어도 2 개의 층의 스트랜드를 갖는 전기 케이블 전도체를 수용하도록 크기가 정해진다. 하우징은 또한 제2 축을 따라 하우징 외부 표면으로부터 하우징 내부 표면으로 연장되는 통로를 포함한다. 통로는 제1 파스너(fastener) 단부, 제2 파스너 단부, 및 제1 파스너 단부와 제2 파스너 단부 사이에서 연장되는 파스너 제1 길이를 갖는 전도성 파스너를 수용하도록 크기가 정해진다. 파스너 제1 길이는, 소켓 공동이 전기 전도체를 수용하고 전도성 파스너가 통로 내에 고정될 때, 제1 파스너 단부가 소켓 공동 내로 연장되고 다수의 전도체 엘리먼트 또는 스트랜드 층 내로 침투하도록 크기가 정해진다.
제1 파스너 단부는 침투 부분(penetrating portion), 이를테면 원뿔형 팁(tip) 또는 날카로운 에지일 수 있고, 전도성 파스너는 특히, 미리 결정된 비틀림 부하를 겪을 때 볼트의 일부가 전단되도록 설계된 다수의 브레이크 포인트(break point)를 갖는 나사, 리벳 또는 전단부 둘 모두일 수 있다.
커넥터는 커넥터 하우징의 일부를 파쇄하기 위한 힘의 인가 이후 전기 전도체에 고정되는 전단-볼트 커넥터 또는 크림프 커넥터일 수 있다. 통로들은 커넥터 하우징 내에 미리-제작되거나 전도성 파스너를 하우징 외부를 통해 소켓 공동으로 구동함으로써 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 커넥터 하우징은 부가적인 개구들을 포함하고, 소켓 공동들은 추가 전기 케이블 전도체를 수용하도록 크기가 정해진 채널들을 정의한다. 제1 통로는 제1 단부로부터 제1 거리인 하우징 외부 표면 상에 애퍼처(aperture)를 형성한다. 커넥터 하우징은 또한 하우징 외부 표면으로부터 하우징 내부 표면으로 제1 축을 가로지르는 축(즉, 튜브형 하우징에 대해 반경 방향)을 따라 연장되는 제2 통로를 포함한다. 제1 통로와 유사하게, 제2 통로는 제1 애퍼처보다 하우징의 제1 단부로부터 더 멀리 위치된 하우징 외부 표면 상에 제2 애퍼처를 정의한다. 제2 통로는 2 개의 단부 및 2 개의 단부 사이의 길이를 갖는 제2 전도성 파스너를 수용하도록 크기가 정해진다. 파스너 제2 길이는, 소켓 공동이 제2 전기 케이블을 수용하고, 제2 전도성 파스너가 제2 통로 내에 고정될 때, 파스너가 소켓 공동 내로 연장되고 제2 전기 전도체의 적어도 2 개의 전도체 엘리먼트 또는 스트랜드 층 내로 침투하도록 크기가 정해진다. 하나 이상의 파스너는 침투 단부를 가지며 다른 타입들의 파스너들 중에서 다수의 브레이크 포인트를 갖는 나사, 리벳 또는 전단 볼트로 형성될 수 있다.
침투 파스너들을 반드시 활용하지 않는 또 다른 실시예에서, 커넥터 하우징 및 소켓은 적어도 2 개의 전도체 엘리먼트 또는 스트랜드 층을 갖는 전기 전도체(또는 다수의 전도체)를 수용하고, 여기서 전도체 엘리먼트들 중 적어도 하나("제1 전도체 엘리먼트")는 컷어웨이(cutaway) 세그먼트를 갖는다. 컷어웨이 세그먼트는, 전도체 엘리먼트 또는 스트랜드 층의 일부가 제2 전도체 엘리먼트 또는 스트랜드 층을 노출시키기 위해 제거될 때 형성된다. 전도성 파스너 길이는, 소켓 공동이 전도체를 수용하고 전도성 파스너가 통로 내에 고정될 때, 전도성 파스너의 단부가 소켓 공동 내로 연장되고 컷어웨이 세그먼트를 통해 제2 전도체 엘리먼트와의 전기 통신을 확립하도록 크기가 정해진다.
제1 및 제2 전도체 엘리먼트들은 동심일 수 있고(예컨대, 제2 내부 전도체를 둘러싸는 하나의 외부 전도체), 전도성 파스너는 제2 전도체 엘리먼트와 마찰적으로 접촉하거나 맞물리도록 통로를 통해 컷어웨이 세그먼트 내로 연장됨으로써 제2 전도체 엘리먼트와의 전기 통신을 확립한다. 컷어웨이 세그먼트는, 제1 전도체 엘리먼트의 일부가 제2 전도체를 노출시키기 위해 정사각형, 직사각형, 원형, 또는 임의의 다른 적합한 패턴 또는 향상으로 제거되는 노치(notch)로서 형성될 수 있다. 컷어웨이 세그먼트는 또한 전체 단면을 통해 제1 전도체 엘리먼트의 전체 세그먼트를 제거함으로써, 이를테면 원형 전도체 엘리먼트의 전체 원주로부터 세그먼트를 제거함으로써 형성될 수 있다.
다른 예시적인 실시예들에서, 전도성 심(shim)은 컷어웨이 세그먼트를 제거함으로써 생성된 일부 또는 전체 보이드(void)를 효과적으로 채우기 위해 컷어웨이 세그먼트 내에서 적어도 부분적으로 제2 전도성 엘리먼트 둘레에 배치된다. 전도성 심은 제2 전도체 엘리먼트와 전기 통신한다. 그리고 전도성 파스너는 전도성 심과 맞물리도록 파스너를 통로를 통해 소켓 공동 내로 연장됨으로써 제2 전도체 엘리먼트와 전기 통신하게 배치된다.
별도의 전도성 심들은 각각의 전도체 엘리먼트 또는 스트랜드 층과 전기 통신을 확립하는 데 사용될 수 있다. 대안적으로, 단일 전도성 심은 컷어웨이 세그먼트 내에서 적어도 부분적으로 제1 전도체 엘리먼트 둘레 및 제2 전도체 엘리먼트 둘레에 배치되어, 전도성 심이 제1 전도체 엘리먼트 및 제2 전도체 엘리먼트 둘 모두와 전기 통신할 수 있다. 이 경우, 전도성 심은 컷어웨이 세그먼트에 대응하고 그리고/또는 전도체 엘리먼트들의 윤곽들에 대응하는 피처(feature)들을 내부 표면 상에 가져서, 전도성 심은 전기 연결을 확립하면서 전도체 엘리먼트들 중 하나 이상의 전도체 엘리먼트 위에 설치될 수 있다. 전도성 파스너는 전도성 심과 맞물리도록 통로를 통해 연장됨으로써 제1 전도체 엘리먼트 및 제2 전도체 엘리먼트 둘 모두와 전기 통신을 확립한다.
전도성 심은 가단성 재료로 형성되어 변형될 수 있어, 안정된 기계적 맞춤 및 전기적 접촉을 보장하기 위해 전도성 엘리먼트들 중 하나 이상의 전도성 엘리먼트 위에 압입(press fit)된다. 대안적으로, 전도성 심은 기계적 변형가능한 나선형 엘리먼트 또는 압축가능 글랜드(gland)로서 형성될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 전도성 심은 심의 압축을 가능하게 하기 위해 몸체의 길이를 따라 연장되는 슬릿(slit)을 갖는 세장형 중공 몸체이다.
또한, 전기 연결을 확립하고 전도체 엘리먼트들 또는 전도체 스트랜드 층들 사이의 전기 연결성을 향상시키기 위한 방법들이 제공된다. 방법은 제1 개구와 제2 단부 사이에서 연장되는 제1 축(예컨대, 둥근 케이블에 대해 축 방향), 및 제1 축을 가로지르는 제2 축(예컨대, 둥근 케이블에 대해 반경 방향), 및 외부 표면을 갖는 하우징을 갖는 커넥터를 제공하는 단계들을 포함한다. 하우징은 또한 제1 개구와 적어도 부분적으로 병치된 소켓 공동을 가지며, 소켓 공동은 제1 축을 따라 연장되고, 하우징의 내부 표면을 정의하고, 적어도 2 개의 전도체 엘리먼트를 포함하는 전기 케이블을 수용하도록 크기가 정해진다. 하우징은 제2 축을 따라 하우징 외부 표면으로부터 하우징 내부 표면으로 연장되는 통로를 더 포함한다. 통로는 전도성 파스너를 수용하도록 크기가 정해진다.
방법은 제1 단부 및 제2 단부를 갖는 전도성 파스너를 제공하는 단계를 더 포함한다. 전기 케이블은 제1 개구 및 소켓 공동 내에 삽입된다. 이어서, 전도성 파스너는, 전도성 파스너가 소켓 공동 내로 연장되어 적어도 2 개의 전도체 엘리먼트와 전기 통신을 확립하는 깊이까지 통로 내로 삽입된다.
전기 통신은, 적어도 2 개의 전도성 파스너 내로 연장되어 침투될 때까지 전도성 파스너를 통로 내로 구동함으로써 확립될 수 있다. 다른 실시예에서, 컷어웨이 세그먼트는 제2 전도체 엘리먼트를 노출시키기 위해 제1 전도체 엘리먼트 내에 형성되고, 전도성 파스너는 제2 전도체 엘리먼트와 맞물리도록 통로를 통해 컷어웨이 세그먼트 내로 연장됨으로써 제2 전도체 엘리먼트와 전기 통신을 확립한다.
다른 실시예에서, 방법은, 전도성 심이 제2 전도체 엘리먼트와 전기 통신하도록 컷어웨이 세그먼트 내에 적어도 부분적으로 전도성 심을 설치하는 단계를 포함한다. 전도성 파스너는 전도성 심과 맞물리도록 통로를 통해 소켓 공동 내로 연장됨으로써 제2 전도체 엘리먼트와 전기 통신을 확립한다.
본 발명의 특징들, 양상들 및 장점들은, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 다음 상세한 설명을 읽을 때 더 잘 이해된다.
도 1a는 전기 케이블 구조에 대한 예시적인 구성을 예시한다.
도 1b는 방수 실을 사용하는 예시적인 전기 케이블을 예시한다.
도 1c는 방수 테이프를 사용하는 예시적인 전기 케이블을 예시한다.
도 1d는 전체 층의 방수 테이프로 커버된 예시적인 스트랜디드 전도체를 예시한다.
도 1e는 펌핑가능한 방수 재료를 사용하는 예시적인 전기 케이블을 예시한다.
도 2는 다양한 케이블 구성(실들, 테이프들 및 펌핑가능물(pumpable))에 대한 전도체 스트랜드 층과 커넥터 몸체 사이의 저항 그래프이다.
도 3은 다양한 커넥터 및 케이블 구성들에 대한 전도체 스트랜드 층 저항의 그래프이다.
도 4는 예시적인 단자, 전단-볼트 커넥터를 예시한다.
도 5a 및 도 5b는 예시적인 스플라이스, 전단-볼트 커넥터를 예시한다.
도 6a-도 6b는 침투, 전도성 전단-볼트 파스너들을 사용하는 예시적인 커넥터 조립체의 컷어웨이, 단면도를 예시한다.
도 6c는 침투, 전도성 전단-볼트 파스너들을 사용하는 예시적인 커넥터 조립체의 등각도를 예시한다.
도 7은 예시적인 침투 전도성 파스너 구성의 사시도이다.
도 8은 침투, 전도성 전단-볼트 파스너들을 사용하는 예시적인 스플라이스 커넥터 조립체를 예시한다.
도 9는 예시적인 전단 볼트를 예시한다.
도 10은 침투, 전도성 나사 파스너들을 사용하는 예시적인 스플라이스, 전단-볼트 커넥터 조립체를 예시한다.
도 11은 침투, 전도성 나사 파스너들을 사용하는 예시적인 크림프(crimp) 커넥터 조립체를 예시한다.
도 12a는 노치된(notched) 컷어웨이들을 갖는 층진(layered), 스트랜디드 전도체를 예시한다.
도 12b-도 12d는 침투, 전도성 전단-볼트 파스너들을 사용하는 예시적인 커넥터 조립체를 예시한다.
도 13a는 원주 컷어웨이들을 갖는 층진, 스트랜디드 전도체를 예시한다.
도 13b는 원주 컷어웨이들 및 와이어 권취 심을 갖는 층진, 스트랜디드 전도체를 예시한다.
도 14a는 전기 접촉을 달성하는 나사들을 갖는 고정 심들을 포함하는 원주 컷어웨이들을 갖는 층진, 스트랜디드 전도체의 측면도이다.
도 14b는 원주 컷어웨이들 및 심들을 갖는 층진, 스트랜디드 전도체의 단면도이다.
도 15는 계단형, 단일 심을 갖는 층진, 스트랜디드 전도체를 예시한다.
도 16은 길이방향 슬릿들을 갖는 단일 심을 예시한다.
도 17은 전류 사이클 테스팅 동안 다양한 전도체 구성들에 대한 커넥터 및 전도체 테스트 루프 저항 계수의 그래프이다.
도 18은 전류 사이클 테스팅 동안 다양한 전도체 구성들에 대한 커넥터 및 전도체 테스트 루프 온도의 그래프이다.
도 19는 방수 테이프들 및 전도성, 침투 전단-볼트 파스너들을 사용하는 전도체들에 대한 전류 사이클 테스팅 동안 커넥터 및 전도체 테스트 루프 온도의 그래프이다.
도 1a는 전기 케이블 구조에 대한 예시적인 구성을 예시한다.
도 1b는 방수 실을 사용하는 예시적인 전기 케이블을 예시한다.
도 1c는 방수 테이프를 사용하는 예시적인 전기 케이블을 예시한다.
도 1d는 전체 층의 방수 테이프로 커버된 예시적인 스트랜디드 전도체를 예시한다.
도 1e는 펌핑가능한 방수 재료를 사용하는 예시적인 전기 케이블을 예시한다.
도 2는 다양한 케이블 구성(실들, 테이프들 및 펌핑가능물(pumpable))에 대한 전도체 스트랜드 층과 커넥터 몸체 사이의 저항 그래프이다.
도 3은 다양한 커넥터 및 케이블 구성들에 대한 전도체 스트랜드 층 저항의 그래프이다.
도 4는 예시적인 단자, 전단-볼트 커넥터를 예시한다.
도 5a 및 도 5b는 예시적인 스플라이스, 전단-볼트 커넥터를 예시한다.
도 6a-도 6b는 침투, 전도성 전단-볼트 파스너들을 사용하는 예시적인 커넥터 조립체의 컷어웨이, 단면도를 예시한다.
도 6c는 침투, 전도성 전단-볼트 파스너들을 사용하는 예시적인 커넥터 조립체의 등각도를 예시한다.
도 7은 예시적인 침투 전도성 파스너 구성의 사시도이다.
도 8은 침투, 전도성 전단-볼트 파스너들을 사용하는 예시적인 스플라이스 커넥터 조립체를 예시한다.
도 9는 예시적인 전단 볼트를 예시한다.
도 10은 침투, 전도성 나사 파스너들을 사용하는 예시적인 스플라이스, 전단-볼트 커넥터 조립체를 예시한다.
도 11은 침투, 전도성 나사 파스너들을 사용하는 예시적인 크림프(crimp) 커넥터 조립체를 예시한다.
도 12a는 노치된(notched) 컷어웨이들을 갖는 층진(layered), 스트랜디드 전도체를 예시한다.
도 12b-도 12d는 침투, 전도성 전단-볼트 파스너들을 사용하는 예시적인 커넥터 조립체를 예시한다.
도 13a는 원주 컷어웨이들을 갖는 층진, 스트랜디드 전도체를 예시한다.
도 13b는 원주 컷어웨이들 및 와이어 권취 심을 갖는 층진, 스트랜디드 전도체를 예시한다.
도 14a는 전기 접촉을 달성하는 나사들을 갖는 고정 심들을 포함하는 원주 컷어웨이들을 갖는 층진, 스트랜디드 전도체의 측면도이다.
도 14b는 원주 컷어웨이들 및 심들을 갖는 층진, 스트랜디드 전도체의 단면도이다.
도 15는 계단형, 단일 심을 갖는 층진, 스트랜디드 전도체를 예시한다.
도 16은 길이방향 슬릿들을 갖는 단일 심을 예시한다.
도 17은 전류 사이클 테스팅 동안 다양한 전도체 구성들에 대한 커넥터 및 전도체 테스트 루프 저항 계수의 그래프이다.
도 18은 전류 사이클 테스팅 동안 다양한 전도체 구성들에 대한 커넥터 및 전도체 테스트 루프 온도의 그래프이다.
도 19는 방수 테이프들 및 전도성, 침투 전단-볼트 파스너들을 사용하는 전도체들에 대한 전류 사이클 테스팅 동안 커넥터 및 전도체 테스트 루프 온도의 그래프이다.
본 발명은 이제, 본 발명의 예시적인 실시예들이 도시된 첨부 도면들을 참조하여 이후에 더 완전히 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 상이한 형태로 구현될 수 있고 본원에 설명된 대표적인 실시예들로 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 예시적인 실시예들은, 본 개시내용이 철저하고 완전하며 본 발명의 범위를 완전히 전달할 것이고 통상의 기술자가 본 발명을 제조, 사용 및 실시할 수 있게 하도록 제공된다.
상대적 용어들, 이를테면 하부 또는 하단; 상부 또는 상단; 상향, 외향, 또는 하향; 전방향 또는 후방향; 및 수직 또는 수평은 본원에서 도면들에 예시된 다른 엘리먼트에 대한 하나의 엘리먼트의 관계를 설명하는 데 사용될 수 있다. 상대적 용어들이 도면들에서 묘사된 배향 외에 상이한 배향들을 포함하도록 의도된다는 것이 이해될 것이다. 예로서, 도면들의 컴포넌트가 뒤집히면, 다른 엘리먼트들의 "하단" 상에 있는 것으로 설명된 엘리먼트들은 다른 엘리먼트들의 "상단" 상에 배향될 것이다. 상대적 용어, 이를테면 "실질적으로" 또는 "약"은 특정 재료들, 단계들, 파라미터들 또는 범위들뿐 아니라, (통상의 기술자에 의해 인식될 바와 같이) 청구된 발명들의 기본 및 신규 특징에 실질적으로 전체적으로 영향을 미치지 않는 것들을 설명한다.
전도체 엘리먼트들 사이에 전류 경로를 확립하고, 이에 의해 케이블 구조에 사용된 방수 및 다른 절연 재료들의 절연 효과들을 우회함으로써 다층 전도체 내의 전도체 엘리먼트들 사이의 연결성을 개선하기 위한 디바이스들 및 방법들이 개시된다. 전기 케이블들의 구조 및 구성은 매우 다양하지만, 예시적인 전기 케이블 실시예들이 도 1a 내지 도 1f에 묘사된다. 예시적인 케이블들은 스트랜디드 금속 전도체 엘리먼트들(12), 절연 전도체 외장(18), 및 하나 이상의 방수 재료(14, 16 및 17)를 활용한다. 도 1b에 도시된 예시적인 케이블은 방수 실(14)의 사용을 예시한다. 도 1c에 도시된 예시적인 케이블은 방수-테이프 재료(16)를 사용하는 스트랜디드 전도체(12)를 예시하고, 도 1d는 전도체(12)에 적용된 전체 층의 방수 테이프(16)를 예시한다. 펌핑가능 방수 재료(17)의 사용은 도 1e에 묘사되고, 여기서 펌핑가능 재료(17)는 고화 전에 스트랜드들 사이에 침투하는 점성 또는 젤라틴 상태로 스트랜디드 케이블에 적용된다.
전도체 엘리먼트들(12)을 둘러싸는 다수의 층 및 재료는 케이블들의 물리적 무결성을 향상시키고 환경 조건들로부터 케이블들을 보호하지만 전도체 엘리먼트들 사이의 전기 통신을 방해하는 해로운 효과를 가진다. 전도체 엘리먼트들 사이의 전기 통신을 방해하는 것은 케이블의 전체 저항을 증가시키고, 이는 차례로 전기 부하를 전달할 때 케이블 내에 열 생성을 증가시킨다. 증가된 열은 케이블 고장에 상당히 기여하는 요인이다. 케이블 과열 문제는 외부 전도체 엘리먼트들 또는 스트랜드 층들과 주로 전기 연결을 확립하는 종래의 커넥터들에 의해 악화되고, 이에 의해 케이블의 더 작은 단면적에 전류 및 열 생성을 집중시킨다.
도 2는 1000 킬로 원형 밀(kcmil)의 단면적을 갖는 알루미늄 전도체에 대한 스플라이스 지점에서 전도체 스트랜드 층 저항에 대한 방수 재료들의 영향을 예시한다. 특히, 방수 실들(라인들 Y1A & Y1B) 및 테이프들(T2A & T2B)을 활용하는 전도체들은 방수 재료들(P1A & P1B) 없는 일반 전도체들보다 상당히 더 높은 저항을 가지며, 내부 전도체 스트랜드들(수평 축 상에서 좌측을 향함)은 외부 스트랜드들보다 더 높은 저항을 가진다. 이런 경향들은, 크림프 및 전단-볼트 커넥터 둘 모두를 갖는 케이블들에 방수 재료들의 사용을 방수 재료들 없는 케이블의 사용과 비교하는 도 3에 예시된 바와 같은 커넥터 타입들에 걸쳐 사실이다. 방수 테이프들과 조합하여 사용되는 크림프 커넥터들(라인들 B1 & B2) 및 전단-볼트 커넥터들(라인들 C1 & C2) 둘 모두는 방수 재료를 활용하지 않는 크림프 커넥터(라인들 A1 & A2)보다 약 100 배 더 큰 저항을 갖는다. 요컨대, 방수 재료들은 스플라이스 지점들에서 케이블 저항에 상당히 해로운 영향을 갖고, 해로운 영향은 케이블의 내부 전도체 엘리먼트들 또는 스트랜드 층들에서 더 현저해진다.
본원에 논의된 디바이스들 및 방법들은 전도체 스플라이스 및 종단 지점들에서 전기 저항 특징을 개선하는 것에 관한 것이고 특히 방수 또는 다른 절연 재료들을 활용하는 전도체들에 효과적이다. 개시된 실시예들은 일반적으로 다층, 스트랜디드 전도체들과 조합하여 활용되는 원통형, 전단-볼트, 스플라이스 커넥터들을 참조하여 설명된다. 그러나, 통상의 기술자들은, 본원에 설명된 예시적인 실시예들이 제한인 것으로 의도되지 않는 것을 인식할 것이다.
본 발명의 디바이스들 및 기법들은 일반적으로 다수의 전도체 엘리먼트, 이를테면 도 1a-도 1e에 도시된 전도체 엘리먼트, 또는 다층의 전도체 스트랜드들, 이를테면 아래에 더 상세히 논의되는 도 6a-도 6c, 도 7, 도 12a, 도 13a-도 13b 및 도 14a-도 14b에 도시된 전도체 스트랜드를 갖는 전기 케이블들에 적용가능하다. 본 발명의 디바이스들 및 기법들은 또한 일반적으로, 예컨대 단자 또는 스플라이스 커넥터들, 전단-볼트 또는 크림프 커넥터들, 또는 원형, c-형상, 또는 정사각형 단면뿐 아니라 멀티-웨이(multi-way) 스플라이스들을 갖는 커넥터들을 포함하는 다양한 커넥터 타입 및 기하구조에 적용가능하다.
단자 커넥터들은 일반적으로 하우징의 내부를 정의하는 하나 이상의 소켓 개구를 갖는 부분 전도성 중공 몸체 또는 하우징을 포함한다. 소켓은 하나 이상의 케이블의 단부 부분을 수용하고 단단히 고정하도록 구성된다. 소켓은 하우징을 통한 채널을 정의할 수 있거나, 또는 소켓은 채널을 형성하기 위해 결합된 커넥터 하우징의 절반들 또는 쉘들로 형성될 수 있다.
크림프 커넥터들에서, 케이블들의 단부 부분들은 소켓 내에 삽입 이후 커넥터 하우징을 케이블들 상에 크림핑함으로써 커넥터 소켓 내에서 적소에 고정된다. 전단-볼트 커넥터들에 의해, 케이블들의 단부 부분들은 커넥터 하우징을 통해 연장되어 힘을 케이블들에 가하는 전단 볼트들에 의해 소켓 내에 고정된다. 예시적인 전단-볼트, 단자 커넥터(40)는 도 4에 도시되고 케이블 단부를 수용하기 위한 단일 소켓 개구(44)를 갖는 중공 튜브형 몸체 또는 하우징(41), 커넥터 하우징(41)을 통해 소켓으로 스레드되는 복수의 전단-볼트 파스너(42), 및 커넥터를 단자에 고정하기 위한 러그(46)를 포함한다.
유사하게, 스플라이스 커넥터들은 일반적으로 전기적으로 연결될 2 개 이상의 케이블의 단부 부분을 수용하고 적소에 고정하도록 구성된 하나 이상의 소켓 개구를 갖는 전도성 중공 몸체 또는 하우징을 포함한다. 예시적인 전단-볼트, 스플라이스 커넥터(50)는 도 5a 및 도 5b에 도시되고: (i) 하우징(51)의 내부를 통한 채널 또는 공동을 정의하는 소켓(52)을 갖는 중공 튜브형 하우징(51); (ii) 케이블 단부(62 & 64)를 각각 수용하는 2 개의 소켓 개구(53 & 54); 및 (iii) 커넥터 하우징(51)의 측벽을 통해 연장되는 통로들(59) 내에서 스레드되는 복수의 전단-볼트 파스너(58)를 포함한다.
케이블들을 전기적으로 커플링하기 위해, 제1 케이블 단부(62)는 커넥터 하우징(51)의 제1 단부(56)에서 제1 커넥터 소켓 개구(53)에 삽입되고, 제2 케이블 단부(64)는 커넥터의 제2 단부(57)에서 제2 소켓 개구(54)에 삽입된다. 전단-볼트 파스너들(58)은, 전단-볼트 파스너들(58)이 커넥터 소켓(52) 내의 적소에 케이블 단부들을 고정하기 위해 케이블 단부들과 맞물리고 압력을 가하도록 소켓(52) 내로 연장될 때까지 통로(59) 내로 스레드된다. 전단-볼트 파스너(58)의 헤드, 및 일부 경우들에서 스템(stem)의 일부는, 볼트(58)가 미리 결정된 비틀림 부하를 받을 때 전단되도록 설계된다. 전단-볼트 스템의 적어도 일부는 전단 이후 통로(59) 내에 유지된다. 바람직하게, 볼트는, 스템이 커넥터 하우징(51)의 외부 표면을 넘어 연장되지 않도록 전단된다.
전단 볼트들은 일반적으로, 보호 절연 층들이 커넥터 설치 동안 벗겨지거나 또는 전단-볼트 파스너들에 의해 가해지는 압력이 외부 전도체 엘리먼트들을 둘러싸는 보호 절연부를 피어싱하기 때문에, 외부 전도체 엘리먼트들과 주로 또는 독점적으로 금소-대-금속 접촉을 확립한다.
다른 경우들에서, 외부 전도체 엘리먼트들과 커넥터 하우징 사이의 직류 경로를 확립하기 위해 외부 전도체 엘리먼트들을 둘러싸는 보호 절연부 또는 보호 층들을 피어싱하도록 구성된 소켓 내의 톱니형 에지들 또는 타인(tine)들을 포함하는 피어싱 커넥터들(piercing connectors)이 사용된다. 외부 전도체 엘리먼트들과 커넥터 하우징 사이에 전류 경로를 확립하는 것은 내부 전도체 엘리먼트들에 대한 외부 전도체 엘리먼트들의 전기 저항을 효과적으로 낮춘다. 그러나, 이들 커넥터들은 스트랜드 층들의 내부 부재에 연속성을 제공하기 위해 전도체 층들을 피어싱하도록 의도되지 않는다.
케이블 단면에 걸쳐 전기 저항 및 전류 농도 프로파일들은 도 6a-도 6c 및 도 7에 도시된 침투, 전도성 전단 파스너 설계의 사용을 통해 개선될 수 있다. 도 6a-도 6c에 묘사된 커넥터 조립체는 다수의 전도체 스트랜드 층(76)을 통해 소켓(52) 내로 연장되는 커넥터 하우징(51) 내에 배치된 전도성, 침투 전단 파스너들(70)을 활용한다. 도 6b 및 도 6c는, 전단 파스너(70)가 소켓(52) 내로 연장될 때, 스트랜드 층들(76)이 전단 파스너(70)의 원뿔형, 침투 부분에 의해 변위되는 것을 예시한다. 이런 방식으로, 직류 경로는 전도성, 침투 전단-볼트 파스너(70)를 통해 전도체 엘리먼트들 또는 스트랜드 층들(76) 사이에 생성되고, 이에 의해 전도체 엘리먼트들 또는 스트랜드 층들(76) 사이에 부하 전류를 더 균일하게 분배하고 외부 전도체 엘리먼트들 또는 스트랜드 층들(76) 내에 부하 전류 집중 경향을 감소시킨다.
케이블 단면을 통한 전류 분배는, 부가적인 전도체 엘리먼트들 또는 부가적인 스트랜드 층들(76) 사이에 전기 통신이 확립됨에 따라 개선된다. 그러나, 전도성 파스너들(70)은 전류 농도 프로파일의 상당한 개선을 구현하기 위해 전도체 엘리먼트들 또는 스트랜드 층들(76) 모두를 통해 연장될 필요가 없다. 이것은 부분적으로, 다층 케이블에 대한 대부분의 단면적이 최외부 전도체 엘리먼트들 또는 스트랜드 층들(76) 내에 포함되기 때문이다.
도 6a의 실시예는 서로에 관하여 약 45 도 각도로 배향된 3 개의 침투 전단-볼트 파스너(70)를 도시하지만, 통상의 기술자들은, 임의의 적합한 상대적 배향의 임의의 적합한 수의 전도성 파스너들(70)이 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 도 7에 도시된 실시예는 다층, 스트랜디드 전도체의 축 방향을 따라 교번하는 각도 포지션들로 배열된 4 개의 침투 전단-볼트 파스너(70)의 사용을 예시한다. 도 8에 도시된 실시예는 스플라이스 커넥터(50)의 양측들(78 & 79)에 동일한 교번하는 4 개의-전단-볼트 파스너 구성의 사용을 예시하고, 여기서 4 개의 침투 전단-볼트 파스너(70)는 커넥터 하우징(51)의 대향 측들 내로 삽입되는 2 개의 케이블 단부 각각을 고정하는 데 사용된다.
예시적인 전도성, 침투 전단-볼트 파스너의 세부사항들이 도 9에 도시된다. 전도성, 침투 전단-볼트 파스너는 파스너 헤드(84), 하나 이상의 브레이크 포인트(88)를 포함할 수 있는 스템(86), 스레드된 부분(89), 및 원뿔 침투 부분(90) 또는 팁을 포함한다. 첨부된 도면들에 묘사된 전도성, 침투 전단-볼트 파스너(70) 실시예들은 파스너들(70)을 하우징(51) 내의 스레드된 통로들(59)을 통해 스레딩함으로써 커넥터 하우징 내에 고정된다. 침투 단부 부분(90)은 단지 외부 전도체 엘리먼트들과 접촉하는 도 5b에 묘사된 종래의 전단-볼트 파스너의 평면 또는 편평한 단부와 대조적으로, 전도체 엘리먼트들 또는 스트랜드 층들(76)을 통한 침투를 가능하게 한다.
스레드된 전도성, 침투 전단-볼트 파스너들(70) 및 다수의 전단 브레이크 포인트(88)의 사용은 브레이크 포인트들(88) 중 하나에서 파스너(70)의 일부를 분리하기 전에 파스너들(70)이 전도체 엘리먼트들 내의 원하는 깊이에 나사 결합되게 한다. 이것은 단일 전도성, 침투 전단-볼트 파스너(70)가 가변 두께의 커넥터들 및 케이블들 또는 침투될 가변 수의 스트랜드 층들(76)을 갖는 케이블들을 수용하게 한다. 비록 스레드된 전도성, 침투 전단-볼트 파스너들이 침투 깊이에 걸쳐 편리하고 정확한 제어의 장점을 제공하지만, 통상의 기술자들은, 다른 타입들의 파스닝 수단이 커넥터 하우징 내에 전도성 파스너들을 고정하고 전도체 엘리먼트들, 이를테면 못들, 나사들 또는 리벳들을 침투시키는 데 사용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 통로들(90)은 커넥터 하우징(51) 내에 미리-형성되거나 또는 제작 또는 설치 동안 전도성 파스너들(70)이 커넥터 하우징(51)을 통해 구동될 때 생성될 수 있다.
도 10 및 도 11은 전단-볼트 커넥터(도 10) 및 크림프 커넥터(도 11) 둘 모두에서 전도성, 침투 파스너들로서 나사들(92)의 사용을 예시한다. 도 6에 도시된 침투 전단-볼트 구성과 같이, 나사들(92)은 커넥터 하우징(51) 및 다수의 전도체 엘리먼트 또는 스트랜드 층(76)을 통해 원하는 깊이로 구동되어 침투 파스너(92)를 통해 전도체 엘리먼트들 또는 스트랜드 층들(76) 사이에 직류 경로를 확립함으로써 연결성을 향상시킨다. 나사의 길이 및 구동 깊이는, 나사의 헤드가 커넥터 하우징(51)의 외부 표면을 넘어 크게 연장되지 않도록 선택될 수 있고, 이에 의해 전단-볼트 파스너들에서와 같이 파스너의 헤드를 전단할 필요를 제거한다.
다른 실시예들에서, 전도체 엘리먼트들 또는 스트랜드 층들(76)은 전도성 엘리먼트들 또는 스트랜드 층들 사이의 연결성을 향상시키고 전도성 엘리먼트들 또는 스트랜드 층들 사이의 전류 경로를 여전히 확립하면서 침투 파스너들 또는 종래의 전단-볼트 파스너들의 사용을 허용하도록 (예컨대 스플라이싱 동안) 수정될 수 있다. 도 12a에 도시된 예시적인 실시예는 노치들(102a-b), 또는 각각의 스트랜드 층으로부터 또는 연속 스트랜드 층들을 통해 절단된 세그먼트들을 활용한다. 예컨대, 도 12a의 제1 노치(102a)는 최외부 스트랜드 층을 잘라내고, 제2 노치(102b)는 2 개의 최외부 스트랜드 층을 잘라낸다.
노치들(102a-b)은 도 12b-도 12d에 예시된 바와 같이, 커넥터 하우징(51)을 통해 연장되는 파스너(70)의 배열에 대응하는 교번 또는 오프셋 방식으로 배열된다. 이런 방식으로, 통로(59)를 경유하여 커넥터 하우징(51)을 통해 연장된 이후, 각각의 파스너(70)는 전도성 엘리먼트들 또는 스트랜드 층들(76)을 침투할 필요 없이 케이블 내로 가변 깊이의 상이한 전도체 엘리먼트 또는 스트랜드 층(76)과 접촉을 확립할 수 있다. 이것은 또한, 외부 케이블 표면과 커넥터 소켓 내부 표면 사이의 설계 압력이 커넥터 내에 케이블을 고정하기에 충분히 크게 유지되도록, 파스너들(70)로부터 축방향 거리가 변화되지 않게 하는 케이블 반경 또는 두께를 허용한다. 전류 경로는 파스너(70)와 커넥터 하우징(51) 둘 모두를 통해 스트랜드 층들 사이에 확립된다. 특히, 도 12a에 도시된 방법으로, 각각의 파스너(70)는 커넥터 하우징(51)을 통해 상이한 깊이로 구동되어야 하며, 이는 커넥터의 설치를 복잡하게 할 수 있다.
도 13a-도 13b 및 도 14a-도 14b에 도시된 실시예는 파스너들을 커넥터 하우징(51)을 통해 가변 깊이들로 구동할 필요 없이 스트랜드 층들(76) 또는 전도체 엘리먼트들 사이에 전류 경로를 제공하기 위해 원주, 계단형 컷어웨이 세그먼트들(106) 및 전도성 심들(108)의 사용을 예시한다. 스플라이싱 동안, 일련의 원주 세그먼트들(106)은 계단형 구성을 생성하기 위해 각각의 연속 전도체 엘리먼트 또는 스트랜드 층(76)으로부터 절단되고, 여기서 예컨대, 제1 원주 세그먼트(106a)는 최외부 전도체 엘리먼트 또는 스트랜드 층(76)으로부터 제거되고, 제2 원주 세그먼트(106b)는 제2 최외부 전도체 엘리먼트 또는 스트랜드 층(76)으로부터 제거되는 식이다. 계단형 구성은 케이블의 축방향을 따라 오프셋 방식으로 원주 세그먼트들(106)을 제거함으로써 생성된다.
이어서, 전도성 심(108)은 원주 세그먼트들(106)의 제거에 의해 차감된 재료의 부피를 대체하기 위해 각각의 전도체 엘리먼트 또는 스트랜드 층(76) 둘레에 배치된다. 따라서, 전도성 심들(108)은 동심 방식으로 설치되어, 각각의 심(108)은 인접한 전도체 엘리먼트들 또는 스트랜드 층들(76) 둘레에 배치된 전도성 심들(108)과 전기 통신을 확립할 수 있고, 이는 전도체 엘리먼트들 또는 스트랜드 층들(76) 사이에 전류 경로를 생성한다. 종래의 전단-볼트 또는 침투 전도성 파스너(70)는, 최외부 전도체 엘리먼트 또는 스트랜드 층(76) 둘레에 배치된 전도성 심(108)과 전기 통신을 확립하는 깊이로 구동되고, 이에 의해 전도성 심들(108), 파스너들(70) 및 커넥터 하우징(51)을 통해 전도체 엘리먼트들 또는 스트랜드 층들(76) 사이에 전류 경로를 생성하고, 이는 파스너들(70)을 각각의 전도체 엘리먼트 또는 스트랜드 층(76)을 통해 가변 깊이들로 구동할 필요를 제거한다. 이런 구성에서, 종래의 전단-볼트 또는 전도성 침투 파스너들(70)은 전도체 엘리먼트들 또는 스트랜드 층들(76) 사이에 향상된 연결성을 여전히 달성하면서 최외부 전도성 심(108)과 접촉하는 일정한 깊이로 구동될 수 있다.
각각의 전도체 엘리먼트 또는 스트랜드 층(76) 둘레에 별도의 전도성 심(108)을 배치하는 것에 대한 대안으로, 도 15에 묘사된 바와 같이, 전도성 심 원주 컷어웨이 세그먼트들(106)에 일치하는 계단형 또는 래빗형(rabbet) 내부 표면(110)을 갖는 단일 일원화된 심이 사용될 수 있다. 심(108)의 내부 치수들은, 심(108)이 전도체 엘리먼트들 또는 스트랜드 층들(76) 둘레에 쉽게 배치될 수 있도록 전도체 엘리먼트들 또는 스트랜드 층들(76)의 외부 치수들보다 더 크다. 일원화된 전도성 심(108)은 또한, 심(108)이 케이블 둘레에 배치될 때 다수의 전도체 엘리먼트 또는 스트랜드 층(76)과 전기 통신하게 배치되도록 전도체 엘리먼트들 또는 스트랜드 층들(76)의 노치들(102)에 대응하는 심(108)의 내부 표면으로부터 연장되는 돌출부들이 형성될 수 있다.
전도성 심(108)은, 커넥터가 커넥터 소켓(52) 내에 수용된 케이블 단부 부분들(62 & 63)에 대해 하나 이상의 파스너가 크림핑 또는 고정될 때 심(108)이 전도체 엘리먼트 또는 스트랜드 층(76)에 대해 단단히 끼워지게 변형되도록 압축가능하게 만들어질 수 있다. 전도성 심(108)은 도 13b에 도시된 바와 같이, 압축가능 재료로 형성되거나 압축가능한 나선형 엘리먼트로 형성될 수 있다. 전도성 심(108)은, 필요한 경우 커넥터 설치 동안 현장에서 이용가능한 재료들, 이를테면 전도체 스트랜드의 세그먼트를 사용하여 도 13b에 도시된 나선형 심을 형성하는 재료들로 형성될 수 있다. 도 16에 묘사된 다른 실시예에서, 하나 이상의 길이방향 슬릿(112)은 심의 압축을 가능하게 하기 위해 심의 길이의 대부분에 걸쳐 축방향 축을 따라 이어지는 전도성 심(108)에 형성된다.
본 디바이스들 및 방법들을 사용하는 커넥터 조립체들의 개선된 연결성은 전류 사이클링 테스팅을 통해 검증되었다. 방수 재료들을 갖는 그리고 갖지 않는 커넥터 조립체들은 통풍 없는 방에서 공 중에 매달리는 동안 반복된 부하 사이클들을 겪는다. 테스트 전도체 루프들은 테스트 루프와 직렬로 배치된 제어 전도체들이라 칭해지는 직선 전도체 세그먼트들에 대해 테스트되었다. 각각의 부하 사이클은 제어 전도체 온도를 주위 초과의 100 ℃로 올리려고 의도되었고, 사이클의 지속기간은 +/- 2 ℃ 내에서 온도를 안정화시키도록 충분히 길다. 산업 표준들에 따라, 테스트 루프의 저항과, 특정 테스트 루프와 제어 전도체 사이의 온도 차는 반복된 부하 사이클들을 통해 지속기간 테스트 동안 안정적으로 유지되어야 한다. 도 17 및 도 18은, 이것이 본원에 설명된 본 발명의 디바이스들 및 방법들을 사용하지 않는 종래의 커넥터 조립체들의 경우가 아니라는 것을 도시한다.
도 17은 30 회 초과의 테스트 사이클들 동안 다양한 테스트 루프들에 사용된 750 kcmil 알루미늄 전도체에 대한 저항 계수의 변화를 예시한다. 저항 계수의 사용은 상이한 전도체 크기들, 샘플들 등의 비교를 가능하게 하고 동일한 길이의 일반 전도체에 대한 공칭 값에 대해 샘플의 실제 저항의 비율로서 정의된다. 1 미만의 저항 계수는 커넥터에 대해 비교적 낮은 저항을 나타내며, 시간에 따른 저항 계수의 증가는 커넥터 열화를 나타낸다. 일반 전도체들(방수 재료들 없음)을 갖는 커넥터들은 테스트 사이클링의 지속기간 동안 제어 전도체 미만의 저항 계수로 시간에 따라 비교적 안정되게 유지되었다(하단 3 개의 라인). 방수 실들을 갖는 전도체들을 가진 커넥터들(제어 전도체 위의 3 개의 라인)은 시간에 따른 저항의 비교적 느린 증가를 도시하는 반면, 방수 테이프들을 갖는 전도체들을 가진 커넥터들(상단 3 개의 라인)은 예외 없이 커넥터 과열 및 고장을 유도할 치명적인 폭주로 고려될 수 있는 저항의 급격한 증가를 나타냈다.
도 18에 예시된 바와 같이, 온도 테스팅으로 유사한 결과들에 도달하였다. 제어 전도체의 온도는 방수 재료들을 갖지 않는 일반 전도체들을 갖는 커넥터들의 온도와 마찬가지로 30 회 초과의 사이클에 걸쳐 비교적 안정되게 유지되었다. 방수 실들을 사용하는 전도체를 갖는 커넥터들은 테스팅 동안에 걸쳐 온도의 느린 증가를 나타내는 반면, 방수 테이프들을 갖는 전도체들을 가진 커넥터들은 시간에 따른 급격한 온도 증가를 나타냈다. 특히, 알루미늄 스플라이스들은, 알루미늄 격자의 어닐링 및 크림핑으로 인해 온도가 약 140 ℃에 도달할 때 빠르게 열화하기 시작한다. 따라서, 도 18에 도시된 방수 테이프들을 사용하는 커넥터들은 15 회 미만의 사이클 이후 온도들이 140 ℃를 초과하면 고장에 특히 취약할 것이다. 물론, 다른 재료들로 만들어진 스플라이스들은 다양한 온도 지점들에서 유사한 고장들을 나타낸다.
본원에 설명된 본 발명의 디바이스들 및 방법들을 사용하여 달성된 실질적인 개선들은 도 19에 예시된다. 도 19에 도시된 라인들 각각에 대해, 방수 테이프들을 갖는 전도체들은 전도체 스트랜드 층들 사이에 전류 경로를 확립하기 위해 침투 파스너들을 갖는 커넥터 조립체와 함께 사용되었다. 비록 방수 테이프들을 갖는 전도체들이 도 17 및 도 18에 도시된 테스트에서 최악의 성능을 보였지만, 도 19에 도시된 커넥터들은 약 675 부하 사이클에 걸쳐 제어 전도체의 온도 미만의 비교적 안정된 온도를 나타냈다.
비록 전술한 설명이 예로서 본 발명의 실시예들을 제공하지만, 다른 실시예들이 유사한 기능들을 수행하고 그리고/또는 유사한 결과들을 달성할 수 있다는 것이 상상된다. 임의의 그리고 모든 그런 등가 실시예들 및 예들은 본 발명의 범위 내에 있다.
Claims (22)
- 전기 커넥터 조립체로서,
(a) (i) 제1 개구를 갖는 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장되는 제1 축, 및 (ii) 상기 제1 축을 가로지르는 제2 축, 및 (iii) 외부 표면을 포함하는 하우징을 갖는 커넥터;
(b) 상기 제1 개구와 적어도 부분적으로 병치된 소켓 공동 - 상기 소켓 공동은 (i) 상기 제1 축을 따라 연장되고, (ii) 상기 하우징의 내부 표면을 정의하고, (iii) 적어도 2 개의 전도체 엘리먼트를 갖는 전기 전도체를 수용하도록 크기가 정해짐 -; 및
(c) 상기 하우징을 통한 통로 - (i) 상기 통로는 상기 제2 축을 따라 하우징 외부 표면으로부터 하우징 내부 표면으로 연장되고, (ii) 상기 통로는 전도성 파스너(fastener)를 수용하도록 크기가 정해짐 -
를 포함하고,
(A) 상기 전도성 파스너는 제1 파스너 단부, 제2 파스너 단부, 및 상기 제1 파스너 단부와 상기 제2 파스너 단부 사이에서 연장되는 파스너 제1 길이를 포함하고, 그리고
(B) 상기 파스너 제1 길이는, 상기 소켓 공동이 상기 전기 전도체를 수용하고 상기 전도성 파스너가 상기 통로 내에 고정될 때, 상기 제1 파스너 단부가 상기 소켓 공동 및 상기 적어도 2 개의 전도체 엘리먼트 내로 연장되도록 크기가 정해지는,
전기 커넥터 조립체. - 제1항에 있어서, 상기 제1 파스너 단부는 침투 부분이고, 상기 전도성 파스너는 전단 볼트, 나사 또는 리벳으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 전기 커넥터 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 파스너 단부는 침투 부분이고, 상기 전도성 파스너는 복수의 브레이크 포인트(break point)를 갖는 전단 볼트인, 전기 커넥터 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 커넥터는 크림프(crimp) 커넥터인, 전기 커넥터 조립체.
- 제1항에 있어서, 상기 통로는 상기 전도성 파스너를 상기 하우징 외부 표면 내로 구동함으로써 형성되는, 전기 커넥터 조립체.
- 제4항에 있어서, 상기 통로는 상기 전도성 파스너를 상기 하우징 외부 표면 내로 구동함으로써 형성되는, 전기 커넥터 조립체.
- 제1항에 있어서,
(a) 상기 하우징 제2 단부는 제2 개구를 포함하고;
(b) 상기 소켓 공동은 상기 제1 개구로부터 상기 제2 개구로 연장되는 채널을 정의하고, 상기 제2 개구는 적어도 2 개의 전도체 엘리먼트를 갖는 제2 전기 전도체를 수용하도록 크기가 정해지고;
(c) 상기 통로는 상기 하우징 외부 표면 상에 애퍼처(aperture)를 정의하고, 상기 애퍼처는 상기 하우징 제1 단부로부터 제1 거리에 위치되고; 그리고
(d) 상기 커넥터 하우징은 제2 통로를 더 포함하고, (i) 상기 제2 통로는 상기 제1 축을 가로지르는 제3 축을 따라 상기 하우징 외부 표면으로부터 상기 하우징 내부 표면으로 연장되고, (ii) 상기 제2 통로는 상기 제1 개구로부터 제2 거리에 위치된 제2 애퍼처를 상기 하우징 외부 표면 상에 정의하고, 상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 더 크고; 그리고 (iii) 상기 제2 통로는 제2 전도성 파스너를 수용하도록 크기가 정해지고,
(A) 상기 제2 전도성 파스너는 제3 파스너 단부, 제4 파스너 단부, 및 상기 제3 파스너 단부와 상기 제4 파스너 단부 사이에서 연장되는 파스너 제2 길이를 포함하고, 그리고
(B) 상기 파스너 제2 길이는, 상기 소켓 공동이 제2 전기 전도체를 수용하고 상기 제2 전도성 파스너가 상기 제2 통로 내에 고정될 때, 상기 제3 파스너 단부가 상기 소켓 공동 및 상기 제2 전기 전도체의 상기 적어도 2 개의 전도체 엘리먼트 내로 연장되도록 크기가 정해지는,
전기 커넥터 조립체. - 제7항에 있어서, 상기 제1 파스너 단부는 침투 부분이고, 상기 전도성 파스너는 전단 볼트, 나사 또는 리벳으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 전기 커넥터 조립체.
- 제8항에 있어서, 상기 제3 파스너 단부는 침투 부분이고, 상기 제2 전도성 파스너는 전단 볼트, 나사 또는 리벳으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 전기 커넥터 조립체.
- 전기 커넥터 조립체로서,
(a) (i) 제1 개구를 갖는 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장되는 제1 축, 및 (ii) 상기 제1 축을 가로지르는 제2 축, 및 (iii) 외부 표면을 포함하는 하우징을 갖는 커넥터;
(b) 상기 제1 개구와 적어도 부분적으로 병치된 소켓 공동 - 상기 소켓 공동은 (i) 상기 제1 축을 따라 연장되고, (ii) 상기 하우징의 내부 표면을 정의하고, (iii) 적어도 2 개의 전도체 엘리먼트를 포함하는 전기 전도체를 수용하도록 크기가 정해지고, 상기 제1 전도체 엘리먼트는 컷어웨이 세그먼트(cutaway segment)를 포함함 -; 및
(c) 상기 하우징을 통한 통로 - (i) 상기 통로는 상기 제2 축을 따라 하우징 외부 표면으로부터 하우징 내부 표면으로 연장되고, (ii) 상기 통로는 전도성 파스너를 수용하도록 크기가 정해짐 -
를 포함하고,
(A) 상기 전도성 파스너는 제1 파스너 단부, 제2 파스너 단부, 및 상기 제1 파스너 단부와 상기 제2 파스너 단부 사이에서 연장되는 파스너 제1 길이를 포함하고, 그리고
(B) 상기 파스너 제1 길이는, 상기 소켓 공동이 상기 전기 전도체를 수용하고 상기 전도성 파스너가 상기 통로 내에 고정될 때, 상기 제1 파스너 단부가 상기 소켓 공동 내로 연장되고 상기 제2 전도체 엘리먼트와 전기 통신을 확립하도록 크기가 정해지는,
전기 커넥터 조립체. - 제10항에 있어서,
(a) 상기 소켓 공동이 상기 전기 전도체를 수용할 때, 상기 통로는 상기 컷어웨이 세그먼트와 정렬되고; 그리고
(b) 상기 전도성 파스너는 상기 제2 전도체 엘리먼트와 맞물리도록 상기 통로를 통해 상기 컷어웨이 세그먼트 내로 연장됨으로써 상기 제2 전도체 엘리먼트와 전기 통신을 확립하는, 전기 커넥터 조립체. - 제11항에 있어서,
(a) 상기 제1 전도체 엘리먼트 및 상기 제2 전도체 엘리먼트는 동심이고; 그리고
(b) 상기 컷어웨이 세그먼트는 상기 제1 전도체 엘리먼트의 일부를 제거함으로써 형성된 노치인, 전기 커넥터 조립체. - 제11항에 있어서,
(a) 상기 제1 전도체 엘리먼트 및 상기 제2 전도체 엘리먼트는 동심이고; 그리고
(b) 상기 컷어웨이 세그먼트는 상기 제1 축을 따라 연장되는 세그먼트 길이를 가지며, 상기 컷어웨이 세그먼트는 상기 세그먼트 길이에 걸쳐 상기 제1 전도체 엘리먼트의 전체 단면을 제거함으로써 형성되는, 전기 커넥터 조립체. - 제10항에 있어서,
(a) 상기 제1 전도체 엘리먼트 및 상기 제2 전도체 엘리먼트는 동심이고;
(b) 상기 컷어웨이 세그먼트는 상기 제1 축을 따라 연장되는 세그먼트 길이를 가지며, 상기 컷어웨이 세그먼트는 상기 세그먼트 길이에 걸쳐 상기 제1 전도체 엘리먼트의 전체 단면을 제거함으로써 형성되고;
(c) 전도성 심(shim)은 상기 컷어웨이 세그먼트 내에서 적어도 부분적으로 상기 제2 전도체 엘리먼트 둘레에 배치되고, 상기 전도성 심은 상기 제2 전도체 엘리먼트와 전기 통신하고; 그리고
(d) 상기 전도성 파스너는 상기 전도성 심과 맞물리도록 상기 통로를 통해 연장됨으로써 상기 제2 전도체 엘리먼트와 전기 통신하는, 전기 커넥터 조립체. - 제10항에 있어서,
(a) 전도성 심은 상기 컷어웨이 세그먼트 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 상기 전도성 심은 상기 제1 전도체 엘리먼트와 전기 통신하고;
(b) 상기 전도성 파스너는 상기 전도성 심과 맞물리도록 상기 통로를 통해 연장됨으로써 상기 제1 전도체 엘리먼트와 전기 통신을 확립하는, 전기 커넥터 조립체. - 제10항에 있어서,
(a) 전도성 심은 상기 컷어웨이 세그먼트 내에서 적어도 부분적으로 상기 제1 전도체 엘리먼트 둘레 및 상기 제2 전도체 엘리먼트 둘레에 배치되고, 상기 전도성 심은 상기 제1 전도체 엘리먼트 및 상기 제2 전도체 엘리먼트 둘 모두와 전기 통신하고; 그리고
(b) 상기 전도성 파스너는 상기 전도성 심과 맞물리도록 상기 통로를 통해 연장됨으로써 상기 제1 전도체 엘리먼트 및 상기 제2 전도체 엘리먼트 둘 모두와 전기 통신을 확립하는, 전기 커넥터 조립체. - 제15항에 있어서, 상기 전도성 심은 가단성 재료(malleable material)로 형성되는, 전기 커넥터 조립체.
- 제15항에 있어서, 상기 전도성 심은 (i) 길이방향 축 및 심 길이를 갖는 세장형 중공 몸체, 및 (ii) 상기 중공 몸체 내의 슬릿(slit)을 포함하고, 상기 슬릿은 상기 길이방향 축의 방향으로 연장되고 상기 심 길이 미만인 슬릿 길이를 갖는, 전기 커넥터 조립체.
- 전기 연결을 확립하기 위한 방법으로서,
(a) (i) 제1 개구를 갖는 제1 단부와 제2 단부 사이에서 연장되는 제1 축,
(ii) 상기 제1 축을 가로지르는 제2 축,
(iii) 외부 표면,
(iv) 상기 제1 개구와 적어도 부분적으로 병치된 소켓 공동 - 상기 소켓 공동은 (A) 상기 제1 축을 따라 연장되고, (B) 하우징의 내부 표면을 정의하고, 그리고 (C) 적어도 2 개의 전도체 엘리먼트를 포함하는 전기 전도체를 수용하도록 크기가 정해짐 -, 및
(v) 상기 하우징을 통한 통로 - (A) 상기 통로는 상기 제2 축을 따라 하우징 외부 표면으로부터 하우징 내부 표면으로 연장되고, (B) 상기 통로는 전도성 파스너를 수용하도록 크기가 정해짐 -
를 포함하는 하우징을 갖는 커넥터를 제공하는 단계;
(b) 제1 파스너 단부 및 제2 파스너 단부를 포함하는 전도성 파스너를 제공하는 단계;
(c) 상기 전기 전도체를 상기 제1 개구 및 상기 소켓 공동 내에 삽입하는 단계; 및
(d) 상기 전도성 파스너가 상기 소켓 공동 내로 연장되어 상기 적어도 2 개의 전도체 엘리먼트와 전기 통신을 확립하도록 하는 깊이까지 상기 전도성 파스너를 상기 통로 내로 삽입하는 단계
를 포함하는, 전기 연결을 확립하기 위한 방법. - 제19항에 있어서, 상기 전도성 파스너는 상기 적어도 2 개의 전도체 엘리먼트 내로 연장됨으로써 상기 적어도 2 개의 전도체 엘리먼트와 전기 통신을 확립하는, 전기 연결을 확립하기 위한 방법.
- 제19항에 있어서,
(a) 상기 전기 전도체는 컷어웨이 세그먼트를 갖는 제1 전도체 엘리먼트를 포함하고;
(b) 상기 전도성 파스너는 제2 전도체 엘리먼트와 맞물리도록 상기 통로를 통해 상기 컷어웨이 세그먼트를 내로 연장됨으로써 상기 제2 전도체 엘리먼트와 전기 통신을 확립하는, 전기 연결을 확립하기 위한 방법. - 제19항에 있어서,
(a) 상기 전기 전도체는 컷어웨이 세그먼트를 갖는 제1 전도체 엘리먼트를 포함하고;
(b) 상기 방법은:
(i) 전도성 심을 제공하는 단계; 및
(ii) 상기 컷어웨이 세그먼트 내에 적어도 부분적으로 상기 전도성 심을 설치하는 단계
를 더 포함하고, (A) 상기 전도성 심은 제2 전도체 엘리먼트와 전기 통신하고, (B) 상기 전도성 파스너는 상기 전도성 심과 맞물리도록 상기 통로를 통해 연장됨으로써 상기 제2 전도체 엘리먼트와 전기 통신을 확립하는, 전기 연결을 확립하기 위한 방법.
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