KR20210158339A - 고전류 접점 디바이스 - Google Patents

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KR20210158339A
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carrier
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세바스찬 자벡
알렉산더 뮐러
산딥 기리
필립 코바르슈
도미닉 하이스
토비아스 마이스너
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티이 커넥티버티 저머니 게엠베하
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Abstract

본 발명은 전기 에너지를 전송하기 위한 고전류 접점 디바이스(10)에 관한 것이다. 고전류 접점 디바이스(10)는 접점 하우징(15), 적어도 접점 하우징(15)에 배열되는 제1 접점 요소(20) 및 온도 측정 디바이스(25)를 가지며, 제1 접점 요소(20)는 적어도 특정 부분들에서 정합 축(45)을 따라 연장되고, 온도 측정 디바이스(25)는 제1 열 전도 경로(120) 및 제1 온도 센서(105)를 갖는 적어도 하나의 회로 캐리어(65, 310)를 가지며, 제1 온도 센서(105)는 회로 캐리어(65, 310) 상에 배열되고, 그리고 회로 캐리어(65, 310)는 제1 접점 요소(20)에 인접하게 측방으로 배열되며, 제1 열 전도 경로(120)는 접점 표면(135)을 갖는 탄성적이고 그리고 열 전도성이 있는 제1 열 전도 요소(125)를 가지고, 접점 표면(135)은 제1 접점 요소(20)의 제1 외부 원주방향 측면(140)에 맞닿아 접하며, 제1 열 전도 요소(125)는 상기 제1 접점 요소(20)를 제1 온도 센서(105)에 열적으로 커플링시키고, 제1 온도 센서(105)는 제1 접점 요소(20)의 온도를 측정하도록 설계된다.

Description

고전류 접점 디바이스 {HIGH CURRENT CONTACT DEVICE}
본 발명은 제1 항에 따른 고전류 접점 디바이스에 관한 것이다.
전기 전류를 전도하기 위한 접점 핀들(contact pins)과 같은 접점 요소들을 포함하는 플러그 디바이스 인서트(plug device insert)는 DE 10 2016 107 401 A1로부터 공지되어 있다. 접점 요소들은, 접점 요소들이 상보적인 접점 요소들과 터치하는 접점 구역, 및 전도체가 연결되는 연결 구역을 포함한다. 적어도 하나의 접점 요소의 온도는 접점 구역과 연결 구역 사이에 놓이는 측정 구역에서 검출된다.
본 발명의 목적은 전기 에너지를 전송하기 위한 개선된 고전류 접점 디바이스를 제공하는 것이다.
이러한 목적은 제1 항에 따른 고전류 접점 디바이스에 의해 달성된다. 유리한 실시예들은 종속항들에서 밝혀진다.
전기 에너지를 전송하도록 설계되는 개선된 고전류 접점 디바이스는, 고전류 접점 디바이스가 접점 하우징, 접점 하우징 내에 배열되는 적어도 제1 접점 요소, 및 온도 측정 디바이스를 가진다는 점에서 제공될 수 있다는 것이 인식되었다. 제1 접점 요소는 적어도 특정 부분들에서 정합 축을 따라 연장된다. 온도 측정 디바이스는 제1 열 전도 경로 및 제1 온도 센서를 갖는 적어도 하나의 회로 캐리어를 갖는다. 제1 온도 센서는 회로 캐리어 상에 배열되고, 그리고 회로 캐리어는 제1 접점 요소에 인접하게 측방으로 배열된다. 제1 열 전도 경로는 접점 표면을 갖는 탄성적인 그리고 열 전도성이 있는 제1 열 전도 요소를 가지며, 접점 표면은 제1 접점 요소의 제1 외부 원주방향 측면에 맞닿아 접한다. 제1 열 전도 요소는 제1 접점 요소를 제1 온도 센서에 열적으로 커플링시킨다. 제1 온도 센서는 제1 접점 요소의 온도를 측정하도록 설계된다.
이러한 구성은, 열 전도 경로의 결과로서, 온도 센서가 접점 요소 상에서 직접적으로 체결될 필요가 없지만, 제1 접점 요소의 온도가 정밀한 방식으로 동적으로 측정될 수 있도록 여전히 매우 효과적인 방식으로 제1 접점 요소에 열적으로 커플링된다는 이점을 갖는다. 따라서, 고전류 접점 디바이스는 기하학적으로 유연한 방식으로 구성될 수 있다. 더욱이, 구성은, 온도가 가상에서 실시간으로 검출될 수 있는 이점을 갖는다. 따라서, 전류 전송의 조기 브레이크(break)는, 접점 디바이스가 파괴되거나 손상되는 것을 방지하도록 가능하다. 더욱이, 극저온 범위(예를 들어, 최대 -40°)에서 온도들을 식별하는 것이 또한 가능하다.
추가의 실시예에서, 제1 열 전도 요소는 제1 접점 표면에 의해 제1 외부 원주방향 측면에 맞닿아 가압되며, 제1 열 전도 요소는 적어도 접점 표면에 인접한 구역에서 바람직하게는 적어도 1퍼센트, 바람직하게는 10퍼센트, 바람직하게는 20퍼센트 내지 40퍼센트, 특히 최대 30퍼센트의 탄성 변형을 나타낸다. 따라서, 외부 원주방향 측면과 제1 열 전도 요소 사이의 열 접점 저항은 특히 낮다.
추가의 실시예에서, 회로 캐리어는 피드스루를 가지며, 제1 접점 요소는 피드스루를 통해 도달하고, 제1 열 전도 요소는 회로 캐리어 상에서 피드스루에 인접하게 배열되며, 제1 열 전도 요소는 바람직하게는 재료 끼워맞춤(material fit)으로 회로 캐리어에 연결된다. 따라서, 제1 접점 요소가 피드스루를 통해 관통할 때의 열 전도 요소의 탈착이 방지된다.
제1 열 전도 요소가 링 또는 중공형 실린더의 형태로 설계된다면 특히 유리하며, 접점 표면은, 접점 표면이 정합 축 주위에서 연속적으로 연장되도록 제1 열 전도 요소의 내부 원주방향 측면 상에 배열되고, 접점 표면은 밀봉 방식으로 제1 접점 요소의 제1 외부 원주방향 측면 맞닿아 접한다. 따라서, 제1 접점 요소를 밀봉하기 위한 부가의 밀봉부가 생략될 수 있다.
추가 실시예에서, 제1 열 전도 요소는 정합 축에 대해 보이는 바와 같이 원주방향으로 서로 오프셋되어 배열되는 적어도 하나의 지지 웨브(supporting web), 바람직하게는, 복수의 지지 웨브들을 가지며, 지지 웨브는 반경방향 안쪽으로부터 반경방향 바깥쪽까지 연장되고, 그리고 정합 축에 대해 반경방향으로 보이는 바와 같이 접점 표면으로부터 멀리 있는 제1 열 전도 요소의 측면 상에 배열된다. 따라서, 제1 열 전도 요소는 특히 기계적으로 안정적이다.
추가의 실시예에서, 제1 온도 센서는 재료 끼워맞춤으로 제1 열 전도 요소에 연결되며, 제1 온도 센서는 바람직하게는 제1 열 전도 요소에 내장되고, 특히 열 전도 요소의 매트릭스 재료로 적어도 특정 부분들에서, 바람직하게는 완전히 몰딩된다. 따라서, 온도 센서로의 습기의 관통은, 온도 센서의 부식이 방지될 수 있도록 방지된다. 더욱이, 온도 측정을 왜곡하는, 온도 센서의 부유 전압(stray voltage)이 방지된다.
추가의 실시예에서, 제1 열 전도 경로는 회로 캐리어 상에 배열되는 제2 열 전도 요소를 가지며, 제2 열 전도 요소는 회로 캐리어 상에 그리고/또는 그 내부에 적어도 하나의 금속화 층을 가지며, 제2 열 전도 요소는 제1 온도 센서에 열적으로 커플링되고, 특히 제1 단부에서 제1 온도 센서에 맞닿아 접하고, 제2 열 전도 요소는 제1 열 전도 요소를 제1 온도 센서에 열적으로 연결시킨다. 따라서, 접점 요소와 온도 센서 사이의 열적 저항은 특히 낮다.
추가 실시예에서, 제2 열 전도 요소는 제1 열 전도 요소에 접촉하는 목적을 위해 회로 캐리어 상에 측방으로 열 커플링 표면을 가지며, 제2 열 전도 요소의 열 커플링 표면은 회로 캐리어의 단부 면에 대한 소정의 각도로, 바람직하게는 수직으로 배열된다.
피드스루는 유리하게는, 보어의 방식으로 설계되고 그리고 제2 열 전도 요소는 피드스루 주위에서 적어도 파트 링(part ring)의 형태로 설계된다.
추가의 실시예에서, 제1 열 전도 요소는 적어도 실리콘 및/또는 폴리에틸렌 및/또는 폴리우레탄, 및/또는 온도-안정적 플라스틱을 포함하는 적어도 하나의 매트릭스 재료(matrix material)를 포함하고, 입자 형태의 다음의 충전재 재료들 ─ 바람직하게는 철 또는 비철계 금속들에 기초하여, 구리, 알루미늄, 은, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질산염, 실리콘 산화물, 실리콘 질산염, 붕소, 질화 붕소, 전기 전도성 금속, 전기 비전도성 및 열 전도성 금속화합물 ─ 중 적어도 하나는 상기 매트릭스 재료에 내장되며, 그리고/또는 제2 열 전도 요소는 알루미늄 및/또는 구리를 포함한다. 따라서, 제1 열 전도 요소는 0.3W/(mㆍK) 내지 2W/(mㆍK), 특히 0.3W/(mㆍK) 내지 1.7W/(mㆍK)의 열 전도율을 갖는다.
추가 실시예에서, 고전류 접점 디바이스는 제1 포지션과 제2 포지션 사이에서 변위가능한 캐리어를 갖는 접점 고정 수단을 가지고, 제1 포지션에서, 캐리어는, 캐리어가 맞물림 부분으로부터 이격되고 그리고 제1 접점 요소를 해제하도록 배열되며, 그리고 제2 포지션에서, 캐리어는, 제거되지 않도록 제1 접점 요소를 고정시키고, 제1 열 전도 요소는 캐리어 상에 체결되며, 제1 포지션에서, 제1 열 전도 요소는, 제1 열 전도 요소가 제1 접점 요소의 제1 외부 원주방향 측면으로부터 이격되도록 배열되고, 제2 포지션에서, 접점 표면은, 제1 외부 원주방향 측면에 맞닿아 접하고 그리고 제1 외부 원주방향 측면에 열적으로 연결된다. 따라서, 온도 센서는 특히 간단한 방식으로 연관된 접점 요소에 열적으로 연결될 수 있다.
추가의 실시예에서, 캐리어는 리셉터클을 가지며, 리셉터클은 피드스루에 인접하게 배열되고, 제1 열 전도 요소는 리셉터클에서 제1 섹션과 함께 배열되고, 제1 열 전도 요소는 제2 섹션에 의해 리셉터클로부터 피드스루로 돌출하며, 접점 표면은 제2 섹션 상에 배열된다.
추가의 실시예에서, 고전류 접점 디바이스는 제2 접점 요소를 가지며, 제2 접점 요소는 정합 축에 수직인 방향으로 오프셋되는 제1 접점 요소로부터 오프셋되어 배열되고, 온도 측정 디바이스는 제2 열 전도 경로를 가지며, 제2 열 전도 경로는 제1 온도 센서를 제2 접점 요소에 열적으로 연결시킨다. 따라서, 온도 센서는 제1 접점 요소와 제2 접점 요소 둘 모두의 온도를 측정한다. 따라서, 고전류 접점 디바이스는 특히 간단하고 비용 효율적인 방식으로 설계될 수 있다.
추가의 실시예에서, 회로 캐리어는 인쇄 회로 기판으로서 또는 사출 성형된 회로 캐리어로서 설계된다. 사출 성형된 회로 캐리어의 결과로서, 구성요소 수가 감소될 수 있으며, 그리고 회로 캐리어가 기하학적 형상의 경계 조건들에 대해 유연하게 구성될 수 있다.
추가의 실시예에서, 제1 열 전도 요소는 실린더(cylinder) 형태로 또는 중실형 본체(solid body)로서 설계되며,
제1 열 전도 요소의 접점 표면은 제1 열 전도 요소의 제2 외부 원주방향 측면 상에 배열된다. 따라서, 제1 열 전도 요소는 접점 고정 수단의 리셉터클로 가압될 수 있고 그리고 특히 간단한 방식으로 장착될 수 있다.
본 발명은 도면들을 참조하여 아래에서 더 상세히 설명된다.
도 1은 제1 실시예에 따른 고전류 접점 디바이스의 사시도를 도시한다.
도 2는 도 1에서 도시된 고전류 접점 디바이스의 평면도의 상세를 도시한다.
도 3은 도 2에서 표시된 고전류 접점 디바이스의 세부(A)를 도시하며, 이 세부는 도 2에서 표시된다.
도 4는 도 3에 도시된 고전류 접점 디바이스를 통한 단면 평면(B-B)을 따른 단면도를 도시하며, 이 단면 평면은 도 3에 도시된다.
도 5는 도 1 내지 도 4에 도시되는 고전류 접점 디바이스의 제1 열 전도 요소의 사시도를 도시한다.
도 6은 제2 실시예에 따른 고전류 접점 디바이스의 사시도를 도시한다.
도 7은 도 6에 도시되는 고전류 접점 디바이스의 측면도를 도시한다.
도 8은 도 6 및 도 7에 도시되는 고전류 접점 디바이스를 통한 단면 평면(C-C)을 따른 단면도를 도시하며, 이 단면 평면은 도 7에 도시된다.
도 9는 도 6 내지 도 8에 도시된 제2 캐리어의 상세를 도시한다.
도 10 및 도 11은 도 6 내지 도 9에 도시된 고전류 접점 디바이스의 평면도를 도시한다.
도 12는 도 6 내지 도 11에 도시된 고전류 접점 디바이스의 온도 측정 디바이스의 평면도를 도시한다.
도 13은 도 12에 도시된 고전류 접점 디바이스를 통한 단면 평면(D-D)을 따른 단면도를 도시하며, 이 단면 평면은 도 12에 도시된다.
도 14는 도 8에 도시된 고전류 접점 디바이스를 통한 단면(E-E)을 따른 단면도의 세부를 도시하며, 이 단면 평면은 도 8에 도시된다.
도 15는 도 7 내지 도 14에 도시된 고전류 접점 디바이스의 사시도를 도시한다.
도 16은 제3 실시예에 따른 고전류 접점 디바이스의 회로 캐리어의 사시도를 도시한다.
도 17은 도 16에 도시된 고전류 접점 디바이스의 온도 측정 디바이스의 평면도를 도시한다.
도 18은 제4 실시예에 따른 고전류 접점 디바이스의 사시도를 도시한다.
도 19는 도 18에 도시된 고전류 접점 디바이스의 측면도를 도시한다.
도 20은 도 18 및 도 19에 도시된 고전류 접점 디바이스의 배면도를 도시한다.
다음의 도면들에서의 좌표계에 대한 참조가 이루어진다. 예로써, 좌표계는 오른쪽 시스템으로 설계되고 그리고 x 축(세로 방향), y 축(가로 방향) 및 z 축(수직 방향)을 갖는다.
도 1은 제1 실시예에 따른 고전류 접점 디바이스(10)의 사시도를 도시한다.
고전류 접점 디바이스(10)는 접점 하우징(15), 접점 하우징(15)에 배열되는 적어도 제1 접점 요소(20) 및 온도 측정 디바이스(25)를 갖는다.
고전류 접점 디바이스(10)는 추가의 고전류 접점 디바이스(30)와의 접점을 구축하도록 설계된다. 도 1에서, 추가의 고전류 접점 디바이스(30)는 파선으로 표시되어 개략적으로 도시된다. 추가의 고전류 접점 디바이스(30)는 관찰자로부터 멀리 있는 측면 상에 배치된다.
고전류 접점 디바이스(10) 및 추가의 고전류 접점 디바이스(30)는, 접점 하우징(15)의 하우징)(도 35 참조)로의 습기, 액체 및/또는 다른 부식성 매체의 진입이 방지되기 위해 밀봉되도록 설계될 수 있다.
예를 들어, 관찰자를 대면하는 측면 상에서, 고전류 접점 디바이스(10)는 예를 들어 전기 에너지 저장소, 자동차의 구동 모터 또는 제어 장치에 연결되는 고전류 케이블(40)에 연결될 수 있다. 대안적으로, 고전류 접점 디바이스(10)는 또한 연결 레일에 연결될 수 있다. 고전류 케이블(40)은 또한, 전기 에너지 저장소를 충전하기 위한 충전 전류를 제공하기 위해 충전 스테이션에 연결될 수 있다.
실시예에서, 제1 접점 요소(20)는 정합 축(45)을 따라 선형으로 연장된다. 정합 축(45)은 x 축에 평행하게 연장되도록 정렬된다. 고전류 접점 디바이스(10)는 또한 적어도 하나의 제2 접점 요소(50)를 갖는 제2 접점 배열체(50)를 가질 수 있다. 제2 접점 요소(50)는, 제2 접점 요소가 정합 축(45)에 대해 수직인 방향으로 제1 접점 요소(20)로부터 이격되도록 배열된다. 제1 접점 요소(20) 및 제2 접점 요소(50)는 상이하게 또는, 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 동일하게 설계될 수 있다. 제2 접점 요소(50)는 또한, 제1 접점 요소(20)와 같이 하우징 내부(35)에 배열된다.
고전류 접점 디바이스(10)는 또한 하우징 내부(35)에 추가의 접점 요소들(55)을 가질 수 있으며, 하우징 내부(35)에 배열되는 접점 요소들(20, 50, 55)의 수는 단지 실질적으로 하우징 내부(35)의 설치 공간에 의해 제한된다. 예로써, 추가의 접점 요소(55)는 도 1에서 제1 접점 요소(20)와 상이하게 설계된다.
제1 접점 요소(20)는 예로써 핀 접점부로서 설계되고, 그리고 예를 들어 소켓 접점부로서 설계되는 정합 접점부(60)와의 전기적 접점을 구축하는 역할을 한다. 정합 접점부(60)는 도 1에서 다뤄진다. 제1 접점 요소(20)는 더욱이, 정합 접점부(60)에 전기 에너지를 전송하도록 설계된다. 이러한 경우에, 제1 접점 요소(20)는 적어도 30초의 시간 기간에 걸쳐 적어도 30암페어 내지 1000암페어, 특히 50 내지 500암페어의 전기 전류를 전송하도록 설계된다.
제1 접점 요소(20)를 통해 전송되는 전기 에너지는, 예를 들어, 자동차의 전기 구동 모터에 전기 에너지를 공급하는데 사용될 수 있다. 전기 에너지는 또한, 자동차의 전기 에너지 저장소에 전기 에너지를 충전하는데 사용될 수 있다. 전기 에너지는 예를 들어, 열회수(recuperation)를 통해 또는 고정식 전기 에너지 네트워크로부터 제공될 수 있다.
실시예에서, 제1 접점 요소(20)는 예로써 제1 전기 극(electrical pole)에 연결되며 그리고 제2 접점 요소(50)는 직류 전압 에너지 소스의 제2 전기 극, 예를 들어, 전기 에너지 소스 또는 충전 스테이션에 연결되며, 접점 하우징(15) 및 회로 캐리어(65)는 접점 요소들(20, 50, 55)을 서로 전기적으로 절연시킨다. 제1 접점 요소(20)와 제2 접점 요소(50) 사이에 인가되는 전압은, 예를 들어, 48V 내지 500V일 수 있고, 그리고 이에 따라 자동차의 종래의 12V 또는 24V 네트워크와 상당히 상이하다.
고전류 케이블(40)에 의해 제1 접점 요소(20) 및 결합 접점부(60)를 통한 전기 에너지의 전송 동안, 제1 접점 요소(20)는 정합 접점부(60)에 대한 그의 옴 내부 저항 및 제1 접점 요소(20)의 옴 접점 저항의 결과로서 가열된다.
예로써, 추가의 접점 요소(55)는 제1 및 제2 접점 요소(20, 50)와 상이하게 설계된다. 추가의 접점 요소(55)는, 추가의 접점 요소(55)가 제1 접점 요소(20)와 비교하여 감소된 외경을 갖는다는 점에서 제1 접점 요소(20)에 대해 변경된다. 그러나, 제2 접점 요소(50) 및 추가 접점 요소(55)의 기능적 설계는 제1 접점 요소(20)의 기능적 설계와 동일해서, 제1 접점 요소(20)의 맥락 내에서의 아래에 제시되는 설명들이 제2 접점 요소(50)에 그리고 및 또한 추가 접점 요소(55)에 마찬가지로 적용된다. 제1 접점 요소(20)와 제2 접점 요소(50) 사이에 임의의 편차들이 존재한다면, 이는 아래에서 명시적으로 언급될 것이다. 이러한 점에서, 예를 들어, 제1 및 제2 접점 요소(20, 50)는 직류 전류를 전송하는 역할을 할 수 있는 반면, 교류 전류는 추가의 접점 요소(55)에 의해 전송된다.
온도 측정 디바이스(25)는 접점 하우징(15)의 하우징 내부(35)에 배열된다. 온도 측정 디바이스(25)는 적어도 하나의 제1 회로 캐리어(65)를 가질 수 있다. 회로 캐리어(65)는 인쇄 회로 기판으로서 설계될 수 있다. 회로 캐리어(65)가, 일반적으로 MID(Molded Integrated Device)로서 또한 공지되어 있는 사출 성형된 회로 캐리어로서 설계된다면, 특히 유리하다.
온도 측정 디바이스(25)는 적어도 하나의 제1 인터페이스(70)를 갖는다. 예로써, 온도 측정 디바이스(25)는 또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 인터페이스들(70)을 가질 수 있다. 인터페이스(70)는 자동차의 평가 디바이스에 전기적으로 연결될 수 있다. 인터페이스(70)는 관찰자 및 정합 접점부(60)를 대면하는 측면 상에서, 회로 캐리어(65)의 단부 면 상에 배열된다. 예로써, 인터페이스(70)는 접점 디바이스(90)를 갖는다. 접점 디바이스(90)는 데이터 신호를 전송하도록 설계된다.
도 2는 도 1에 도시된 고전류 접점 디바이스(10)의 평면도의 상세를 도시한다.
회로 캐리어(65)는 제1 캐리어(75)를 갖는다. 제1 캐리어(75)는 전기적으로 절연되고 그리고 제1 매트릭스 재료를 포함한다. 제1 매트릭스 재료는 플라스틱, 특히 온도-안정성 플라스틱을 포함할 수 있다.
제1 캐리어(75)는 추가의 고전류 접점 디바이스(30)를 대면하는 제1 단부 면(80) 상에서 평면이도록 설계된다. 제1 캐리어(75)는 또한, 제1 단부 면(80) 상에 적어도 하나의 보강 부분(85)을 가지며, 이 보강 부분은, 예를 들어, 링 형태로 설계되고 그리고 제1 단부 면(80) 위로 돌출한다. 각각의 접점 요소(20, 50, 55)에 대해 개개의 보강 부분(85)이 제공된다면, 특히 유리하다. 인터페이스(70)는 또한, 제1 단부 면(80) 상에 배열된다.
제1 캐리어(75)의 분리 웨브(95)는 더욱이, 쌍들로 배열되는 제1 및 제2 접점 요소(20, 50) 사이에 형성될 수 있다. 분리 웨브(95)는 x 방향으로 제1 단부 면(80)을 넘어 돌출한다.
제1 캐리어(75), 보강 부분(85), 및 분리 웨브(95)가 예를 들어 사출 성형 프로세스에서 일체로 그리고 동일한 재료로 제조된다면, 특히 유리하다.
제1 캐리어(75)는 각각의 접점 요소들(20, 50, 55)에 대한 개개의 피드스루(100)를 갖는다. 피드스루(100)는 보어(bore)의 방식으로 설계된다. 피드스루(100)는 정합 축(45)을 따라 연장된다.
실시예에서, 접점 요소들(20, 50, 55)의 수는 피드스루들(100)의 수에 대응한다. 이러한 경우에, 각각의 피드스루들(100)은 각각의 경우에 피드스루들을 통해 도달하는 접점 요소들(20, 50, 55) 중 하나를 갖는다. 피드스루(100)의 내경은, 접점 요소(20, 50, 55)가 실질적으로 반경방향 갭없이 각각 연관된 피드스루(100)를 통해 도달하도록 선택될 수 있다. 특히, 접점 요소(20, 50, 55)는 피드스루(100) 내로 가압될 수 있다. 제1 캐리어(75)는 피드스루(100) 상의 보강 부분(85)에 의해 기계적으로 각각 연관된 접점 요소(20, 50, 55)를 유지한다. 제1 캐리어(75)는 더욱이 접점 요소들(20, 50, 55)를 서로 전기적으로 절연하고, 이러한 접점 요소들은 피드스루들(100)에서 서로 오프셋되어 각각 배열된다.
온도 측정 디바이스(25)는 적어도 제1 온도 센서(105)를 갖는다. 예를 들어, 온도 측정 디바이스(25)는 제2 접점 요소(50)를 위한 제2 온도 센서(106)를 갖는다. 추가의 접점 요소들(55)을 위해 추가의 온도 센서(107, 108)가 마찬가지로 제공될 수 있다.
제1 및/또는 제2 및/또는 추가의 온도 센서(105, 106, 107, 108)는 예를 들어 SMD 구성요소로서, 특히 예를 들어 NTC 요소로서 설계될 수 있다. 제1 및/또는 제2 및/또는 추가 온도 센서(105, 106, 107, 108)는, 제1 및/또는 제2 및/또는 추가의 온도 센서(105, 106, 107, 108)가 정합 축(45)에 대해 보이는 바와 같이, 각각 연관된 제1 및/또는 제2 및/또는 추가의 접점 요소(20, 50, 55)로부터 반경방향 바깥쪽으로 이격되도록 배열된다.
회로 캐리어(65)는 제1 전기 연결부(110) 및 바람직하게는 제2 전기 연결부(115)를 갖는다. 제1 및 제2 전기 연결부(110, 115)는 제1 캐리어(75)의 단부 면에 배열된다. 제1 및 제2 전기 연결부(110, 115)는 제1 온도 센서(105)를 인터페이스(70)에 전기적으로 연결시킨다. 더욱이, 회로 캐리어(65)는, 각각의 경우에 제2 온도 센서(106) 및 추가의 온도 센서(107, 108)를 인터페이스(70)에 전기적으로 연결시키는 추가의 전기 연결부들(116)을 갖는다.
제1 전기 연결부(110), 제2 전기 연결부(115) 및/또는 추가의 전기 연결부(116)는, 예를 들어, 제1 캐리어(75) 상의 트레이스(trace)로서 설계된다. 제1 캐리어(75)는 전기 연결부들(110, 115, 116)을 서로 전기적으로 절연한다.
실시예에서, 제1 전기 연결부(110) 및 제2 전기 연결부(115)는, 제1 전기 연결부(110) 및 제2 전기 연결부(115)가 직접적인 접촉없이 서로 평행하게 오프셋되도록 인터페이스(70)와 제1 온도 센서(105) 사이의 보강 부분(85) 및 제1 단부 면(80) 위로 연장된다.
제1, 제2, 및 추가의 전기 연결부(110, 115, 116)는 사출 성형된 회로 캐리어들(MID들)을 제조하기 위한 공지된 제조 프로세스에 따라 제조될 수 있다.
도 3은 도 2에 도시되는 고전류 접점 디바이스(10)의 상세(A)를 도시하며, 이러한 상세는 도 2에 표시된다.
제1 접점 요소(20) 및 온도 측정 디바이스(25)에 대해 아래에 제시되는 설명들은 또한 제2 및 추가의 접점 요소(50, 55)에 그리고 제2 온도 센서(106) 및 추가의 온도 센서(107, 108)에 유사하게 적용된다.
도 3에서, 제1 온도 센서(105)는, 정합 축(45)에 대해 보이는 바와 같이, 제1 온도 센서(105)가 제1 캐리어(75) 상의 제1 접점 요소(20)로부터 반경방향 스페이싱(radial spacing)으로 이격되도록 배열된다.
각각의 온도 센서들(105, 106, 107, 108)은 온도 측정 디바이스(25)의 연관된 제1 열 전도 경로(120)에 의해 각각 연관된 접점 요소(20, 50, 55)에 열적으로 연결된다. 이러한 점에서, 예를 들어, 제1 온도 센서(105)는 온도 측정 디바이스(25)의 제1 열 전도 경로(120)에 의해 제1 접점 요소(20)에 열적으로 연결된다.
제1 열 전도 경로(120)는 제1 열 전도 요소(125) 및 제2 열 전도 요소(130)를 가지며, 제2 열 전도 요소(130)는 도 3의 제1 열 전도 요소(125)에 의해 부분적으로 덮혀 배열된다. 제1 열 전도 요소(125)는 실질적으로 중공 원통형 기본 형태를 갖는다. 제1 열 전도 요소(125)는 실질적으로 정합 축(45)을 따라 연장된다.
제1 열 전도 요소(125)는 제1 열 전도 요소(125)의 내부 원주방향 측(131) 상에 접점 표면(135)을 갖는다. 접점 표면(135)에서, 제1 열 전도 요소(125)는 제1 접점 요소(20)의 제1 외부 원주방향 측면(140)에 맞닿아 접하고 그리고 제1 접점 요소(20)에 열적으로 연결된다.
제1 열 전도 요소(125)의 중공 원통형 구성은, 접점 표면(135)이 제1 열 전도 요소(125)의 내부 원주방향 측면(131) 상의 정합 축(45) 주위에서 완전히 연장되도록 설계된다는 이점을 갖는다. 따라서, 접점 표면(135)은 특히 큰 표면적을 갖는다. 접점 표면(135)은 제1 외부 원주방향 측면(140)에 맞닿아 광범위하게 접할 수 있고 그리고 제1 접점 요소(20)에서 환경에 대해 하우징 내부(35)를 밀봉 할 수 있다.
제1 열 전도 요소(125)가 탄성 변형가능한 제2 매트릭스 재료를 포함하는 것이 여기서 특히 유리하다. 제2 매트릭스 재료는 예를 들어 실리콘 및/또는 폴리우레탄 및/또는 폴리에틸렌 및/또는 열적으로 내온도성 플라스틱을 포함할 수 있다. 제1 열 전도 요소(125)는, 제2 매트릭스 재료가 손상되지 않고 적어도 10%, 바람직하게는 적어도 30%, 바람직하게는 적어도 40%만큼 가역적인 방식으로 탄성적으로 변형될 수 있다(특히 신장되거나 압착될 수 있다).
제2 매트릭스 재료의 열 전도율은, 예를 들어 입자 형태인 충진재 재료가 제2 매트릭스 재료에 내장된다는 점에서 증가될 수 있다. 충전재 재료는, 바람직하게는 철 또는 비철계 금속들에 기초하여, 구리 및/또는 알루미늄 및/또는 은 및/또는 알루미늄 산화물 및/또는 알루미늄 질산염 및/또는 실리콘 산화물 및/또는 실리콘 질산염 및/또는 붕소 및/또는 질화 붕소 및/또는 전기 전도성 금속 및/또는 전기 비전도성 및 열 전도성 금속화합물을 포함할 수 있다. 제1 열 전도 요소(125)는 적어도 0.3W/(mㆍK) 내지 2W/(mㆍK), 특히 0.3W/(mㆍK) 내지 1.7W/(mㆍK)의 열 전도율을 갖는다. 따라서, 제1 열 전도 경로(120)는 0.5 내지 400W/(mㆍK)의 대략적인 열 전도율을 갖는다. 제2 열 전도 요소(130)는 추가의 고전류 접점 디바이스(30)를 대면하는 측면 상에서 보강 부분(85)의 단부 면 상에 배열된다. 특히 여기서, 제2 열 전도 요소(130)는, 정합 축(45)에 대해 보이는 바와 같이 제1 접점 요소(20) 주위의 파트 링(part ring)의 형태로 연장되는는 [PCB 도면에 포함되는] 금속화 층(132)으로서 설계된다. 제1 온도 센서(105) 그리고 제1 및 제2 전기 연결부(110, 115)는 제2 열 전도 요소(130)의 브레이크(145)의 구역에서 보강 부분(85) 상에 배열된다. 브레이크(145)의 결과로서, 제1 및 제2 전기 연결부(110, 115) 사이의 그리고 제1 온도 센서(105)에 대한 전기 연결이 전기 절연하는 제1 캐리어(75)의 결과로서 방지된다.
제2 열 전도 요소(130)는 구리 및/또는 알루미늄을 포함한다. 금속화 층(132)이 15㎛, 바람직하게는 20㎛ 내지 400㎛를 포함하는 층 두께를 가진다면, 특히 유리하다.
도 4는 도 3에 도시되는 고전류 접점 디바이스(10)를 통한 단면 평면(B-B)을 따른 단면도를 도시하며, 이러한 단면 평면은 도 3에 도시된다.
제1 열 전도 요소(125)는 브레이크(145)의 구역에서 제1 캐리어(75)에 직접적으로 인접하게 배열된다. 제1 열 전도 요소(125)가 재료 끼워맞춤(material fit)으로 제1 캐리어(75)에 연결된다면, 여기서 특히 유리하다. 반경방향 내부 측면(정합 축(45)에 대해 보이는 바와 같이) 상에서, 제1 열 전도 요소(125)는 피드스루(100)에 인접하게 배열된다.
제1 온도 센서(105)는 재료 끼워맞춤으로 제1 열 전도 요소(125)의 제1 매트릭스 재료에 연결된다. 제1 온도 센서(105)가 제1 열 전도 요소(125)로 내장되고 그리고 몰딩된다면, 특히 유리하다. 이러한 경우에, 내장은, 원주방향으로, 제1 온도 센서(105)가 제1 열 전도 요소(125)에 의해 실질적으로 완전히 둘러싸이는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 이는 예를 들어 사출 성형 절차에 의해 발생할 수 있다.
제1 접점 요소(20)와 제2 열 전도 요소(130) 사이의 직접적인 접점을 방지하기 위해, (좁은) 반경방향 갭(150)은 제2 열 전도 요소(130)와 제1 외부 원주방향 측면(140) 사이에 제공될 수 있으며, 반경방향 갭(150)은 제1 열 전도 요소(125)에 의해 채워진다. 반경방향 내부 측면 상에서, 제2 열 전도 요소(130)가 제1 접점 요소(20)의 제1 외부 원주방향 측면(140)까지 실질적으로 도달하는 것이 또한 가능할 것이다. 제2 열 전도 요소(130)와 제1 온도 센서(105) 사이의 전기적 접점은 전기 절연하는 제1 캐리어(75) 및 브레이크(145)에 의해 방지된다.
정합 축(45)에 대해 보이는 바와 같은 축방향에서, 제1 열 전도 요소(125)는 제2 열 전도 요소(130)보다 상당히 넓도록 설계된다. 예를 들어, 축 방향에서, 제1 열 전도 요소(125)는 제1 열 전도 요소(125)의 구역에서 제1 접점 요소(20)의 반경방향 범위의 적어도 절반에 대응하는 범위를 갖는다. 축 방향 범위가 열 전도 요소(125)의 구역에서 제1 접점 요소(20)의 반경방향 범위의 3배 이하이면, 특히 유리하다. 이러한 구성은, 제1 열 전도 요소(125)와 제1 접점 요소(20) 사이의 우수한 열 접점과 함께, 제1 열 전도 요소(125)의 우수한 기계적 강성이 보장될 수 있다는 이점을 갖는다.
(예를 들어 30A 내지 500A의) 고전류를 갖는 전기 에너지(예를 들어 10kW 내지 300kW 범위에 있음)가 고전류 접점 디바이스(10) 및 추가의 고전류 접점 디바이스(30)를 통해 전송된다면, 제1 접점 요소(20)는 가열된다. 제1 접점 요소(20)의 온도를 측정하기 위해, 제1 접점 요소(20)의 열의 일부는 제1 외부 원주방향 측면(140)을 통해 접점 표면(135)으로 발산되고, 가열된 제1 접점 요소(20)는 제1 열 전도 요소(125)를 가열시킨다. 열 유동은 도 3 및 도 4에서 화살표들에 의해 상징적으로 예시된다. 제1 열 전도 요소(125)의 우수한 열 전도율의 결과로서, 제1 열 전도 요소(125)는 제1 비율의 발산된 열을 제2 열 전도 요소(130)로 이송한다. 제2 비율은 제1 열 전도 요소(125)를 통해 제1 열 전도 요소(125)에 내장된 제1 온도 센서(105)로 직접적으로 이송된다.
제2 열 전도 요소(130)를 파트 링의 형태로 구성한 결과로서, 제2 열 전도 요소(130)에 의해 흡수된 제1 비율은 브레이크(145)를 향해 제1 접점 요소(20) 주위에서 전도된다. 브레이크(145)에서, 제1 비율은 제2 열 전도 요소(130)에 의해 제1 열 전도 요소(125)로 다시 전달된다. 제2 열 전도 요소(130)의 상당히 보다 높은 열 전도율의 결과로서, 제1 비율의 열은 특히 브레이크(145)를 향해 신속하게 이송된다.
브레이크(145)는, 브레이크(145)가 단지 제1 온도 센서(105)와 제1 및 제2 전기 연결부(110, 115)를 수용할 수 있도록 좁게 설계되었기 때문에, 제1 열 전도 요소(125)를 통한, 제2 열 전도 요소(130)의 브레이크(145)에서 단부와 제1 온도 센서(105) 사이의 열 경로는 특히 짧다.
도 1 내지 도 4에 도시된 구성은, 제1 온도 센서(105)가 제1 열 전도 경로(120)를 통해 특히 효과적인 방식으로 제1 접점 요소(20)에 열적으로 커플링된다는 이점을 갖는다. 따라서, 온도 측정 디바이스(25)는 동적 방식으로 제1 접점 요소(20)의 온도를 결정하는데 특히 적합하다.
제1 열 전도 요소(125)에 제1 온도 센서(105)를 내장한 결과로서, 제1 온도 센서(105)는 특히 정확한 방식으로 제1 접점 요소(20)의 온도를 측정한다. 제1 온도 센서(105)는 제1 및 제2 전기 연결부(110, 115)를 통해 인터페이스(70)에 제1 접점 요소(20)의 측정된 온도에 관한 정보를 제공한다. 전기 에너지를 제어할 때, 예를 들어, 충전 전류를 제어하거나 구동 전류를 제어할 때, 평가 디바이스에 의해 제1 정보가 고려될 수 있으며, 이 평가 디바이스는, 예를 들어, 평가 디바이스가 차량 제어 디바이스에 통합되도록 설계된다. 특히, 고전류 접점 디바이스(10, 30)에 대한 열 부하는 제1 접점 요소(20)의 온도의 신속한 그리고 동적인 측정의 결과로서 방지될 수 있다.
제2 온도 센서(106) 및 도 1 및 도 2에서 도시된 각각의 접점 요소들(20, 50, 55)의 추가의 온도 센서(107, 108)에 의해, 온도 측정 디바이스(25)는 각각의 경우에 제2 및 추가의 접점 요소(50, 55)의 온도를 측정한다. 온도 센서(106, 107)는 이에 대응하여 측정된 온도를 제2 정보로서 인터페이스(70)에 각각 제공한다.
도 5는 도 1 내지 도 4에 도시된 고전류 접점 디바이스(10)의 제1 열 전도 요소(125)의 사시도를 도시한다.
제1 열 전도 요소(125)는 예로써, 정합 축(45)에 대해 보이는 바와 같이, 원주방향으로 서로 오프셋되어 배열되는 적어도 하나, 바람직하게는 수개의 제1 지지 웨브들(155)을 갖는다.
제1 지지 웨브(155)는 정합 축(45)을 따라 선형으로 연장되고 그리고 정합 축(45)에 대해 보이는 바와 같이 축방향으로 실질적으로 일정한 단면을 갖는다. 제1 지지 웨브(155)는 반경방향 안쪽으로부터 반경방향 바깥쪽으로 연장한다. 이러한 경우에, 제1 지지 웨브(155)는 정합 축(45)에 대해 보이는 바와 같이 접점 표면(135)으로부터 멀리 있는 제1 열 전도 요소(125)의 측면 상에서 반경방향으로 배열된다. 멀리 있는 측면은 제1 열 전도 요소(125)의 제2 외부 원주방향 측면(160)에 대응한다.
또한, 원주방향으로 다른 제1 지지 웨브(155)와 오프셋되어 배열되는 제2 지지 웨브(165)는 원주방향으로 제1 지지 웨브(155)보다 넓도록 설계된다. 제2 지지 웨브(165)는 축방향으로 브레이크(145)와 중첩하며, 제1 온도 센서(105)는 제2 지지 웨브(165)에 내장된다. 중첩은, 돌출 평면으로의 축방향의 2개의 구성요소들, 예를 들어, 브레이크(145) 및 제2 지지 웨브(165)의 돌출이 정합 축(45)에 수직한 경우, 이러한 구성요소들이 돌출 평면에서 서로 중첩한다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 이러한 경우에, 제2 지지 웨브(165)는 제1 지지 웨브(155)보다 반경방향 및 원주방향 둘 모두로 더 넓도록 설계될 수 있다.
지지 웨브(155, 165)의 기계적 기능은, 제1 열 전도 요소(125)가 특히 안정한 방식으로 설계되도록 한다. 특히, 제1 접점 요소(20)가 피드스루(100) 및 제1 열 전도 요소(125)를 통해 삽입될 때, 제1 열 전도 요소(125)는 파괴되는 것이 방지된다. 더욱이, 냉각 동안, 예를 들어, 제1 접점 요소(20)를 통해 전송될 전기 에너지의 감소의 결과로서, 열이 제1 열 전도 요소(125)의 환경으로 특히 신속하게 발산될 수 있도록, 제1 열 전도 요소(125)의 외부 표면은 증가된다. 따라서, 접점 요소(20, 50, 55)의 온도는 또한, 전송될 전기 에너지가 감소할 때 특히 정확한 방식으로 온도 센서(105, 106, 107, 108)에 의해 측정될 수 있다.
접점 요소(20, 50, 55)의 분해된 상태에서, 접점 표면(135)이 접점 요소(20, 50, 55)의 제1 외부 원주방향 측면(140)보다 정합 축(45)에 대해 보이는 바와 같은 더 작은 반경방향 범위를 가진다면, 특히 유리하다. 접점 요소(20, 50, 55)가 고전류 접점 디바이스(10)의 조립 동안 피드스루(100)를 통해 삽입된다면, 접점 요소(20, 50, 55)는 팽창하고 그리고 탄성 변형되고, 특히 인장된다. 접점 요소(20, 50, 55)가 그의 최종 포지션에 위치되는 경우, 사전인장된 제1 열 전도 요소(125)는 정합 축(45)을 향해 작용하는 반경방향 안쪽 인장력(Fs)으로 접점 표면(135)을 제1 외부 원주방향 측면(140)에 대해 가압한다. 따라서, 제1 열 전도 요소(125)와 접점 요소(20, 50, 55) 사이의 특히 양호한 열 접점이 보장된다. 더욱이, 하우징 내부(35)는 따라서 제1 열 전도 요소(125)에 의해 접점 요소(20, 50, 55)에서 신뢰가능하게 밀봉된다.
도 6은 제2 실시예에 따른 고전류 접점 디바이스(10)의 사시도를 도시한다.
고전류 접점 디바이스(10)는 도 1 내지 도 5에 도시된 고전류 접점 디바이스(10)와 실질적으로 동일하게 설계된다. 단지, 도 1 내지 도 5에 도시된 고전류 접점 디바이스(10)와 비교하여 도 6에 도시된 고전류 접점 디바이스(10)의 차이들이 아래에서 논의된다.
명료성의 이유들로, 접점 하우징(15)은 단지 도 6에서 파선에 의해 개략적으로 예시된다. 예시되는 접점 요소들(20, 50, 55)의 수는 도 1 내지 도 5에 도시된 제1 실시예와 비교하여 감소된다. 더욱이, 예로서, 접점 요소들(20, 50, 55)은 서로 동일하게 설계된다. 예로써, 접점 요소(20, 50, 55)는 예를 들어 핀 접점으로서 설계된다.
예로써, 회로 캐리어(65)는 인쇄 회로 기판으로서 설계되고 그리고 접점 하우징(15)에 나사결합된다. 접점 요소(20, 50, 55)의 정합 축(45)에 대해 축방향 포지션을 고정하기 위해, 고전류 접점 디바이스(10)는 접점 고정 수단(170)을 갖는다. 접점 고정 수단(170)은 예를 들어 2차 접점 고정 수단으로서 설계될 수 있다.
접점 고정 수단(170)은 제2 캐리어(175)를 가지며, 제2 캐리어(175)는 관찰자를 대면하는 측면의 서브-구역(176) 및 접점 요소(20, 50, 55)의 접점 영역(305)에서 실질적으로 평면이도록 설계되고 그리고 yz 평면에서 연장된다. 접점 요소(20, 50, 55)는 접점 구역(305)에 의해 대응하는 정합 접점(60)과의 전기적 접점을 구축한다. 제2 캐리어(175)는 변위 축(195)을 따라 제1 포지션과 제2 포지션 사이에서 변위가능하다. 제2 포지션은 도 6에 예시되고 그리고 잠금 포지션에 대응한다. 제2 포지션에서, 접점 요소(20, 50, 55)는 제2 캐리어(175)에 의해 정합 축(45)에 대해 축방향으로 제거되거나 변위되는 것이 방지된다.
제2 캐리어(175)를 체결하기 위해, 제2 캐리어(175)는 예를 들어 나사 연결부(180)에 의해 제2 포지션에서 접점 하우징에 나사결합될 수 있다. 래칭 수단(185), 예를 들어, 래칭 러그(latching lug)는 제2 캐리어(175) 상에 또한 제공될 수 있으며, 래칭 수단(185)은 예를 들어 제2 포지션(잠금 포지션)에서 접점 하우징(15) 상에 제2 캐리어(175)를 고정하기 위해 접점 하우징(15)의 오목부에 맞물리도록 설계된다.
도 1 내지 도 5에 도시된 구성에서 벗어나, 제2 캐리어(175)는 피드스루(100)를 갖는다. 실시예에서, 피드스루(100)는 변위 축(195)을 따라 연장된다. 예로써, 변위 축(195)은 z 축에 평행하게 정렬된다.
피드스루(100)는 예를 들어 세장형 홀의 형태로 또는 피드스루가 일 측면 상에서 z 방향으로 개방되도록 설계될 수 있다. 피드스루(100)는 피드스루 윤곽부(200)를 갖는다. 하나의 접점 요소(20, 50, 55)가 각각의 피드스루(100)에 배열되며, 개개의 접점 요소(20, 50, 55)는 각각의 경우에 x 방향으로 피드스루(100)를 통해 도달한다.
고전류 접점 디바이스(10)의 조립된 상태에서, 제1 캐리어(75)의 제1 단부 면(80)은 제2 캐리어(175)의 제2 단부 면(205)을 대면하고 있다. 도 6에서, 제2 단부 면(205)은 관찰자로부터 멀리 있는 제2 캐리어(175)의 측면 상에 배열된다. 제1 단부 면(80) 및 제2 단부 면(205)은 적어도 특정 구역들에서 실질적으로 평면이도록 설계될 수 있다.
도 7은 도 6에 도시된 고전류 접점 디바이스(10)의 측면도를 도시한다.
실시예에서, 인터페이스(70)는 제1 캐리어(75)의 제3 단부 면(210) 상에 배열된다. 제2 캐리어(175)의 제4 단면(215)은 제1 캐리어(75)로부터 멀리있는 측면 상에 배열된다. 제4 단부 면(215)은 접점 요소(20, 50, 55)의 영역 및 가능하게는 서브-구역(176)에서 실질적으로 평면이도록 설계된다.
도 8은 도 6 및 도 7에 도시된 고전류 접점 디바이스(10)를 통한 단면 평면(C-C)을 따른 단면도를 도시하며, 이 단면 평면은 도 7에 도시된다.
명료성의 이유들로, 고전류 접점 디바이스(10)의 비단면 구성요소들의 예시는 포함되지 않았다.
제2 캐리어(175)는 적어도 하나의 리셉터클(220)의 범위를 정한다. 예로써, 리셉터클(220)은 제2 캐리어(175)의 블라인드 홀(blind hole)의 방식으로 설계된다. 이러한 경우에, 리셉터클(220)은, 제4 단부 면(215)에서 개방되고 그리고 제2 단부 면(205)을 향해 폐쇄되도록 설계된다. 각각의 리셉터클(220)은 바람직하게는 각각의 접점 요소(20, 50, 55)에 대해 제2 캐리어(175)에 배열된다. 제1 열 전도 요소(125)는 각각의 경우에 리셉터클(220)에 배열된다.
실시예에서, 제1 열 전도 요소(125)는 중실형 본체, 특히 실린더로서 설계된다. 제1 열 전도 요소(125)가 예를 들어 언더컷(undercut)에 의해 적어도 부분적으로 형상-끼워맞춤으로 리셉터클(220)에 체결된다면, 특히 유리하다. 따라서, 제2 외부 원주방향 측면(160)은 리셉터클(220)과 마찰 끼워맞춤을 구축할 수 있으며, 여기서 마찰 끼워맞춤은 제1 열 전도 요소(125)를 제2 캐리어(175)에 연결시킨다. 접점 표면(135)은 제1 열 전도 요소(125)의 제2 외부 원주방향 측면(160) 상에 배열된다.
예로써, 제1 열 전도 요소(125)는 정합 축(45)에 대해 보이는 바와 같이 축방향으로 리셉터클(220)보다 더 짧도록 설계될 수 있다.
제1 접점 요소(20)는 바람직하게는 원주방향으로 연장되도록 설계되는 홈(230)을 가지며, 홈(230)은 홈(230)에서 제2 캐리어(175)와 축방향으로의 실질적으로 동일한 축방향 폭을 갖는다. 홈(230)은 홈 측 면들(250)에 의해 측방으로 범위가 정해진 홈 기초부(245)를 갖는다.
도 9는 도 6 내지 도 8에 도시된 제2 캐리어(175)의 상세를 도시한다.
리셉터클(220)은 피드스루(100)에 인접한다. 이러한 경우에, 리셉터클(220)은, 리셉터클(220)이 피드스루(100) 내로 측방으로 이어지도록 제2 캐리어(175)에 위치결정된다. 이러한 경우에, 리셉터클(220) 및 피드스루 윤곽부(200)는 서로 합쳐진다.
제2 캐리어(175)는 피드스루 윤곽부(200)에 인접한 맞물림 부분(225)을 갖는다. 제2 캐리어(175)는 적어도 맞물림 부분(225)에서 플레이트의 형태로 설계될 수 있다. 맞물림 부분(225)은 바람직하게, 맞물림 부분이 리셉터클(220)에 직접 인접하도록 리셉터클(220)에 인접한다.
도 10은 도 6 내지 도 9에 도시된 고전류 접점 디바이스(10)의 평면도를 도시하며, 접점 고정 수단(170)은 제1 포지션에 배열된다.
제1 포지션에서, 맞물림 부분(225)(도 10에서 파선에 의해 표시됨)은, 맞물림 부분이 접점 요소(20, 50, 55)로부터 이격되도록 배열된다. 제2 캐리어(175) 및 회로 캐리어(65)는 더욱이, 이들이 실질적으로 서로 중첩하도록 배열된다.
리셉터클(220) 내의 제1 열 전도 요소(125)의 조립된 상태에서, 제1 섹션(235)이 리셉터클(220)에 배열된다. 제1 열 전도 요소(125)의 제2 섹션(240)은 리셉터클(220) 밖으로부터 피드스루(100)로 돌출한다. 원주방향으로, 접점 표면(135)은 제2 섹션(240) 상에 배열된다. 이러한 경우에, 제2 섹션(240)은 원의 세그먼트의 방식으로 설계될 수 있고 그리고 도 10에서 파선으로 표시된다.
도 11은 도 6 내지 도 10에 도시된 고전류 접점 디바이스(10)의 구성의 평면도를 도시한다.
도 10에 도시된 구성과는 대조적으로, 접점 고정 수단(170)은 도 11의 제2 포지션에 배열된다. 이는 제2 캐리어(175)가 회로 캐리어(65)로부터 멀어지게 이동되는 것을 의미한다. 이러한 경우에, 맞물림 부분(225)은 접점 요소(20, 50, 55)의 홈(230)에 맞물리고, 접점 요소(20, 50, 55)의 x 방향의 이동은, 제2 단부 면(205) 및/또는 제4 단부 면(215)이 홈(230)의 홈 측 면들(250) 중 하나에 대해 접하거나 부딪치는 결과로써 차단된다.
홈(230)으로의 접점 고정 수단(170) 및 이에 따른 맞물림 부분(225)의 삽입 동안, 제1 열 전도 요소(125)는 또한 제2 캐리어(175)와 함께 이동된다. 이러한 경우에, 제1 열 전도 요소(125)는 홈(230)으로 도입되며 그리고 제1 열 전도 요소(125)는 홈(230)으로 가압된다. 따라서, 접점 표면(135)은, 제1 열 전도 요소(125)와 접점 요소(20, 50, 55) 사이의 특히 우수한 열 접점이 보장되도록 홈 기초부(245)에 맞닿아 특히 양호하게 접한다.
제1 열 전도 요소(125)의 탄성 변형의 결과로서, 제1 열 전도 요소(125)는 더욱이 홈(230)의 홈 측 면들(250)에 맞닿게 그의 단부 면과 또한 접할 수 있다. 따라서, 접점 요소(20, 50, 55)와 각각 연관된 제1 열 전도 요소(125) 사이의 열 전송을 위한 표면은 특히 커서, 접점 요소(20, 50, 55)와 제1 열 전도 요소(125) 사이의 열 접점 저항이 특히 낮다.
도 12는 도 6 내지 도 11의 고전류 접점 디바이스(10)의 온도 측정 디바이스(25)의 평면도를 도시하며, 접점 고정 수단은 제2 포지션에 위치된다.
온도 센서들(105, 106, 107, 108)은, 예를 들어, 제1 캐리어(75)의 제3 단부 면(210)에 대해 내부적으로 배열된다. 각각의 온도 센서들(105, 106, 107, 108)은 인터페이스(70)에 전기적으로 연결된다. 이러한 구성은, 고전류 접점 디바이스(10)가 횡단 방향으로 특히 밀집하다는(compact) 이점을 갖는다.
제1 캐리어(75)는 또한 제2 열 전도 요소(130)를 갖는다. 제2 열 전도 요소(130)는, 제2 열 전도 요소가 회로 캐리어(65)에 통합되도록 설계된다. 이러한 경우에, 회로 캐리어(65)는 예를 들어 다층 인쇄 회로 기판으로서 설계될 수 있으며, 제2 열 전도 요소(130)는 제1 캐리어(75) 상의 적어도 하나의 금속화 층(132) 또는 제2 캐리어(175)의 적어도 하나의 금속화 층(132)으로 형성된다. 금속화 층(132)은 15㎛ 내지 400㎛의 층 두께를 가질 수 있다. 금속화 층(132)은, 예를 들어, 구리 및/또는 알루미늄을 포함할 수 있고, 그리고 열 전도하도록 설계된다.
도 13은 도 12에 도시된 고전류 접점 디바이스(10)를 통한 단면 평면(D-D)을 따른 단면도를 도시하며, 이 단면 평면은 도 12에 도시된다.
제2 열 전도 요소(130)는 피드스루 윤곽부(200)에서 종료된다. 제2 열 전도 요소(130)는 회로 캐리어(65) 상에서 측방으로 제1 열 커플링 표면(255)을 갖는다. 제1 열 커플링 표면(255)은 회로 캐리어(65)의 제3 단부 면(210)에 대해 소정의 각도로, 바람직하게는, 수직으로 배열된다.
제2 열 전도 요소(130)는 제1 열 커플링 표면(255)으로부터 멀리 있는 측면 상에서 제1 온도 센서(105)에 열적으로 커플링된다.
도 14는 도 8에 도시된 고전류 접점 디바이스(10)를 통한 단면 평면(E-E)을 따른 단면도의 세부를 도시하며, 이 단면 평면은 도 8에 도시된다.
접점 고정 수단의 제2 포지션에서, 제1 열 전도 요소(125)는 접점 표면(135)에 의해 제1 열 커플링 표면(255)에 맞닿아 가압되어서, 접점 표면(135) 및 제1 열 커플링 표면(255)은 열적으로 서로 연결된다. 제1 열 전도 요소(125)는 홈(230)에 맞닿아 안착한다.
도 15는 도 7 내지 도 14에 도시된 고전류 접점 디바이스(10)의 측면도를 도시한다.
보다 용이한 이해를 위해, 단지 제1 접점 요소(20), 제1 열 전도 요소(125), 및 회로 캐리어(65)는 도 15에 예시된다.
조립된 상태에서, 제1 열 전도 요소(125)는 제1 열 커플링 표면(255)의 구역에서 제1 캐리어(75)에 맞닿아 안착한다. 이러한 경우에, 제1 열 전도 요소(125)는 탄성적으로 변형될 수 있다.
특히, 접점 표면(135)이 제1 열 커플링 표면(255)에 맞닿아 가압된 결과로서, 제1 및 제2 열 전도 요소(125, 130) 사이의 열 접점 저항이 특히 낮게 유지된다. 따라서, 제1 전기 열 전도 경로(120)의 열적 저항은 특히 낮다.
요컨대, 따라서, 제1 열 전도 경로(120)는 제2 포지션에서 폐쇄되며 그리고 제1 열 전도 경로(120)는 제1 포지션에서 파괴된다.
제1 온도 센서(105)에 대해 제시되는 설명들은 마찬가지로 제2 온도 센서(106) 및 추가의 온도 센서(107, 108)에 적용된다. 이러한 경우에, 제2 온도 센서(106) 및 추가의 온도 센서(107, 108)는 각각 연관된 제1 열 전도 경로(120)를 통해 연관된 접점 요소(50, 55)에 열적으로 연결된다.
접점 요소(20, 50, 55)는 이미 도 1 내지 도 5에서 설명된 바와 같이 고전류 접점 디바이스(10)의 작동 동안 가열된다. 금속화 층(132)으로부터 형성된 제1 열 전도 요소(125) 및 제2 열 전도 요소(130) 둘 모두의 열 커플링 및 우수한 열 전도율의 결과로서, 각각 연관된 접점 요소(20, 50, 55)의 온도는 온도 센서(105, 106, 107, 108)에 의해 정확하고 그리고 동적인 방식으로 측정될 수 있다. 특히, 접점 요소들(20, 50, 55) 중 하나의 손상의 상황 및/또는 부식의 상황에서, 예를 들어, 접점 요소들(20, 50, 55) 중 하나의 과열은 또한, 개개의 접점 요소의 온도 측정의 결과로써 검출될 수 있다.
접점 고정 수단(170)에 제1 열 전도 요소(125)를 통합함으로써, 온도 센서(105, 106, 107, 108)는, 온도 센서(105, 106, 107, 108)가 접점 요소(20, 50, 55)로부터 이격되도록 배열될 수 있으며, 그리고 온도 센서(105, 106, 107, 108)에 의해 측정되는 온도와 접점 요소(20, 50, 55)의 실제 온도 사이의 온도 차이는 고전류 접점 디바이스의 전술된 구성의 결과로서 특히 작다.
또한, 접점 요소(20, 50, 55)에서의 온도 상승 또는 온도 강하의 측정에서 시간 지연은 열 전도 경로(120)의 특히 우수한 열 전도율의 결과로 특히 작으며, 이는 도 7 내지 도 13에서 도시된 온도 측정 디바이스(25)가 동적 부하의 경우에, 예를 들어, 교류 전류 부하의 경우에 접점 요소(20, 50, 55)의 온도를 또한 결정하기에 특히 적합한 것을 의미한다. 따라서, 접점 요소(20, 50, 55)의 열 과부하는 특히 신속하고 이른(early) 방식으로 신뢰가능하게 검출될 수 있다.
도 16은 제3 실시예에 따른 고전류 접점 디바이스(10)의 회로 캐리어(65)의 사시도를 도시한다.
고전류 접점 디바이스(10)는 도 6 내지 도 15에 도시된 고전류 접점 디바이스(10)와 실질적으로 동일하게 설계된다. 단지, 도 6 내지 도 15에 도시된 제2 실시예에 따른 고전류 접점 디바이스(10)의 구성과 비교하여, 도 16에 도시된 고전류 접점 디바이스(10) 또는 그의 온도 측정 디바이스(25)의 차이들이 아래에서 논의된다.
실시예에서, 온도 측정 디바이스(25)는 단지 제1 온도 센서(105)를 갖는다. 추가의 온도 센서들(106, 107, 108)은 생략되었다. 또한, 제2 열 전도 요소(130)는, 제1 열 커플링 표면(255)에 더하여 제2 열 커플링 표면(260)을 갖는다.
제2 열 커플링 표면(260)은 마찬가지로 제2 캐리어(175) 상에 측방으로 배열되고 그리고 이에 따라 제2 캐리어(75)의 제3 단부 면(210)에 대해 소정의 각도로, 바람직하게는 수직으로 배열된다. 실시예에서, 제1 온도 센서(105)는, 제1 온도 센서가 4개의 접점 요소들(20, 50, 55)의 배열에 대해 실질적으로 중심에 있도록 배열된다. 이러한 경우에, 제1 열 커플링 표면(255) 및 제2 열 커플링 표면(260)은 바람직하게는 서로 평행하게 정렬될 수 있다. 제1 열 커플링 표면(255) 및 제2 열 커플링 표면(260)이 xz 평면으로 연장되는 것이 여기서 특히 유리하다. 예로써, 제1 열 커플링 표면(255) 및/또는 제2 열 커플링 표면(260)은 더욱이 평면이도록 설계된다. 또한, 제1 열 커플링 표면(255) 및/또는 제2 열 커플링 표면(260)이 오목하게 또는 볼록하게 형성되는 것이 고려가능할 것이다.
도 17은 도 16에 도시된 고전류 접점 디바이스(10)의 온도 측정 디바이스(25)의 평면도를 도시한다.
제2 열 전도 요소(130)는 2개의 림들(lims)(270, 275)을 갖는 실질적으로 V-형상 구성을 갖는다. 제2 열 전도 요소(130)는 제1 열 커플링 표면(255)을 제2 열 커플링 표면(260)에 열적으로 연결시킨다. 제2 열 전도 요소(130)의 상이한 구성은 또한 가능할 것이다. 이러한 점에서, 제2 열 전도 요소(130)는 또한 아치형, U-형상 또는 선형이도록 설계될 수 있다.
제2 열 전도 요소(130)는 추출 표면(265)을 갖는다. 추출 표면(265)은, 예를 들어, 회로 캐리어(65)의 제3 단부 면(210) 상에 배열될 수 있다. 추출 표면은 도 17의 제2 열 전도 요소(130)의 림들(270, 275)의 분기점에 대략적으로 배열된다. 추출 표면(265)의 상이한 배열이 또한 고려가능할 것이다. 추출 표면(265)에서, 제1 온도 센서(105)는 제2 열 전도 요소(130)에 맞닿아 접하고 그리고 제2 열 전도 요소(130)에 열적으로 연결된다. 또한, 제1 온도 센서(105)와 추출 표면(265) 사이의 특히 우수한 열적 연결을 보장하기 위해, 열 전도성 재료, 예를 들어, 열 전도 페이스트(heat conducting paste)가 제1 온도 센서(105)와 추출 표면(265) 사이에 배열될 수 있다.
제2 열 전도 요소(130)는 조립된 상태에서 제1 접점 요소(20)에 맞닿아 접하는 제1 열 전도 요소(125) 및 조립된 상태에서 제2 접점 요소(50)에 맞닿아 접하는 제1 열 전도 요소(125)를 제1 온도 센서(105)에 열적으로 커플링시킨다. 이러한 구성은 온도 센서들(105, 106, 107, 108)의 수는 도 1 내지 도 15에 도시된 구성과 비교하여 감소된다는 이점을 갖는다.
또한, 온도 측정 디바이스(25)는 제2 열 전도 경로(285)를 가질 수 있다. 예로써, 제2 열 전도 경로(285)는 도 17의 대칭 평면(280)에 대해 거울-대칭이 되도록 설계되며, 대칭 평면(280)은, 회로 캐리어(65)에 대해 중심에 배열되는 xz 평면으로서 설계된다. 제2 열 전도 경로(285)는 또한 도 17의 방식과 상이한 방식으로 설계될 수 있다. 특히, 제2 열 전도 경로(285)는 또한, 제1 열 전도 경로(120)와 상이하게 설계될 수 있다.
제2 열 전도 경로(285)는 제3 열 전도 요소(290) 및 제4 열 전도 요소(295)를 갖는다. 이러한 경우에, 제3 열 전도 요소들(290)의 수는 추가의 접점 요소들(55)의 수에 실질적으로 대응한다. 예를 들어, 제3 열 전도 요소(290)는 중실형 본체로서 제1 열 전도 요소(125)와 동일하게 설계되고, 그리고 제3 열 전도 요소(290)가 특히 우수한 열 전도율을 가지도록 제1 매트릭스 재료 및 충전재 재료 둘 모두를 포함한다.
제4 열 전도 요소(295)는 회로 캐리어(65)의 금속화 층으로서 설계된다. 제4 열 전도 요소(295)는 또한 예를 들어 V-형상으로 설계된 구성을 가지며, 추가의 추출 표면(300)은 제4 열 전도 요소(295)의 정점(vertex)에서 제3 단부 면(210) 상에 배열된다. 제1 온도 센서(105)는 추가의 추출 표면(300) 상에 배열되고 그리고 추가의 추출 표면(300)에 열적으로 연결되며, 추가의 추출 표면은, 추가의 추출 표면이 추출 표면(265)으로부터 y 방향으로 갭(gap)에 의해 이격되도록 배열된다.
접점 고정 수단(170)의 제2 포지션에서, 제3 열 전도 요소(290)는 추가의 접점 요소(55)에 맞닿아 접하고 그리고 추가의 접점 요소(55)에 열적으로 커플링된다. 더욱이, 제4 열 전도 요소(295)는 각각의 경우에 제3 열 전도 표면에 의해 제3 열 전도 요소(290)의 접점 표면(135)에 맞닿아 측방으로 가압된다. 따라서, 제4 열 전도 요소(295)는 추가의 접점 요소(55)에 열적으로 연결된다. 제4 열 전도 요소(295)는 제3 열 전도 요소(290)를 추가의 추출 표면(300)에 열적으로 연결시킨다.
따라서, 제1 온도 센서(105)는 제1 열 전도 경로(120)를 통해 그리고 제2 열 전도 경로(285)를 통해 모든 접점 요소들(20, 50, 55)에 연결된다.
접점 요소(20, 50, 55)로부터 제1 온도 센서(105)까지의 열 전송은 도 17에서 점선 및 파선에 의해 예시된다. 전기 에너지가 접점 요소들(20, 50, 55) 중 하나를 통해 전송된다면, 개개의 접점 요소(20, 50, 55)가 가열된다.
도 17에 도시된 4개의 접점 요소들(20, 50, 55)은 3상 전류를 전송할 수 있으며; 이러한 경우에, 3개의 접점 요소들(20, 50, 55)은 개개의 외부 전도체(L1, L2, L3)에 연결될 수 있으며, 그리고 접점 요소들(20, 50, 55) 중 하나는 접지 전도체(N)에 연결될 수 있다.
가열된 제1 및 제2 접점 요소(20, 50)는, 연관된 제1 및 제2 접점 요소(20, 50)에 맞닿아 접하는 개개의 제1 열 전도 요소(125)를 가열한다. 제1 열 전도 요소(125)는 제1 열 커플링 표면(255)을 통해 제2 열 전도 요소(130)로 열을 전달한다. 제2 열 전도 요소(130)의 금속성 재료의 결과로서, 이는 특히 열 전도성이 있고, 그리고 제1 열 전도 요소(125)로부터 온도 센서(105)의 추출 표면(265)까지 열을 특히 신속하게 전달한다.
제2 열 전도 경로(285)는 추가의 접점 요소(55)를 제1 온도 센서(105)에 커플링시킨다. 이러한 경우에, 가열된 추가의 접점 요소(55)로부터의 열은 추가의 접점 요소(55)에 맞닿아 인접하는 제3 열 전도 요소(290)를 통해 제4 열 전도 요소(295)로 전달된다. 제4 열 전도 요소(295)는, 제1 온도 센서(105)가 제4 열 전도 요소(295)에 열적으로 연결되는 추가의 추출 표면(300)으로 열을 전달한다.
제1 온도 센서(105)는 추출 표면(265)에서 그리고/또는 추가의 추출 표면(300)에서 적용되는 온도를 측정하고 그리고 측정된 온도에 대한 대응하는 정보를 인터페이스(70)에 제공한다.
이러한 경우에, 제1 온도 센서(105)는 실질적으로 항상 가장 뜨거운 접점 요소(20, 50, 55)의 온도를 측정한다.
이러한 구성은, 도 16 및 도 17에 도시된 제3 실시예가 도 1 내지 도 15에 도시된 실시예와 비교하여 감소된 수의 온도 센서들의 결과로서, 특히 비용 효과적이라는 이점을 갖는다. 더욱이, 접점 요소들(20, 50, 55)의 온도는 감소된 수의 온도 센서들에도 불구하고 특히 정확하고 그리고 동적인 방식으로 감시될 수 있다.
도 18은 제4 실시예에 따른 고전류 접점 디바이스(10)의 사시도를 도시한다.
고전류 접점 디바이스(10)는 도 6 내지 도 15에 도시된 고전류 접점 디바이스(10)와 실질적으로 동일하게 설계된다. 단지, 도 6 내지 도 15에 도시된 고전류 접점 디바이스(10)와 비교하여 도 18에 도시된 고전류 접점 디바이스(10)의 제4 실시예의 차이들이 아래에서 논의된다.
도 6 내지 도 15에 도시된 회로 캐리어(65) 및 제2 캐리어(175)는 도 18에서 집적 회로 캐리어(310)로서 설계된다. 이러한 경우에, 예를 들어, 제1 캐리어(75) 및 제2 캐리어(175)는 일체로 그리고 동일한 재료로 설계된다. 회로 캐리어(65)의 트레이스들(traces)은 예를 들어 집적 회로 캐리어(310) 상의 금속화 층들로서 설계된다. 집적 회로 캐리어(310)가 예를 들어 사출 성형된 회로 캐리어(몰딩된 집적 디바이스로서 또한 공지됨, 줄여서 MID)로서 설계되는 경우 여기서 특히 유리하다.
이러한 구성은 도 6 내지 도 15에 도시된 바와 같이 회로 캐리어(65)의 접점 고정 수단(170)의 2-파트 구성이 생략될 수 있다는 이점을 갖는다.
도 19는 도 18에 도시된 고전류 접점 디바이스(10)의 측면도를 도시한다.
실시예에서, 인터페이스(70)는 예로써 접점 구역(305)으로부터 멀리 있는 접점 요소(20, 50, 55)의 측면 상에 배열된다. 이러한 경우에, 인터페이스(70)는 집적 회로 캐리어(310) 상에 배열될 수 있다.
도 20은 도 18 및 도 19에 도시된 고전류 접점 디바이스(10)의 배면도를 도시한다.
통합형 회로 캐리어(310) 상의 트레이스들은 명료성의 이유들로 도 20에서 생략된다. 실시예에서, 각각의 접점 요소(20, 50, 55)는 각각의 경우에 제1 열 전도 경로(120)를 통해 각각 연관된 온도 센서(105, 106, 107, 108)에 열적으로 연결된다. 도 6 내지 도 15에 도시된 금속화 층으로서의 구성과는 대조적으로, 제2 열 전도 요소(130)는 통합형 캐리어(310) 상에 또는 그 내부에 형성되고 그리고 각각의 경우에 온도 센서(105, 106, 107, 108)를 제1 열 전도 요소(125)에 열적으로 각각 커플링시킨다.
이러한 구성은, 접점 고정 수단(170)을 제1 포지션에서 제2 포지션까지 변위시키기 위한 그리고 접점 고정 수단을 접점 요소들(20, 50, 55) 상에 조립시키기 위한 조립 힘이 도 6 내지 도 15에서 도시된 구성과 비교하여 실질적으로 절반인 이점을 가지는데, 왜냐하면 제1 열 전도 요소(125)는 각각 연관된 접점 요소(20, 50, 55) 상으로 가압되며 그리고 가압은, 접점 고정 수단(170)을 제2 열 전도 요소(130) 상으로 미끄러지게 할 때, 발생하지 않기 때문이다.
또한, 도 18 내지 도 20에 도시된 제4 실시예는, 통합형 회로 캐리어(310)의 결과로서 구성요소 수가 감소된다는 이점을 가지며, 그리고 따라서, 고전류 접점 디바이스(10)는 특히 간단하고 비용 효율적인 방식으로 설계된다. 더욱이, 집적 회로 캐리어(310)의 기하학적 형상은 실질적으로 자유롭게 설계될 수 있다.
또한, 온도 센서(105, 106, 107, 108)는 열적으로 최적화된 방식으로, 바람직하게는, 연관된 접점 요소(20, 50, 55)에 가능한 한 가깝게 위치결정될 수 있다.
또한, 도 18 내지 도 20에 도시된 실시예는 또한 도 15 내지 도 17에서 도시된 제3 실시예와 조합될 수 있다. 더욱이, 추가의 전기 구성요소들, 예를 들어 LED는 집적 회로 캐리어에/그 위에 위치결정될 수 있다. 구성요소들 및/또는 온도 센서(105, 106, 107, 108)는 전기 연결부(110, 115, 116)에서 납땜될 수 있다. 예를 들어, 재유동 프로세스는 이러한 목적을 위해 사용될 수 있다. 온도 센서(105, 106, 107, 108)는 또한, 전기 전도성 접착제, 예를 들어, 은 전도성 접착제에 의해 전기적 연결부(110, 115, 116)에 전기적으로 그리고 기계적으로 연결될 수 있다.
10 고전류 접점 디바이스
15 접점 하우징
20 제1 접점 요소
25 온도 측정 디바이스
30 추가의 고전류 접점 디바이스
35 하우징 내부
40 고전류 케이블
45 정합 축
50 제2 접점 요소
55 추가의 접점 요소
60 정합 접점부
65 회로 캐리어
70 인터페이스
75 제1 캐리어
80 제1 단부 면
85 보강 부분
90 접점 디바이스
95 분리 웨브
100 피드스루
105 제1 온도 센서
106 제2 온도 센서
107 추가의 온도 센서
110 제1 전기 연결부
115 제2 전기 연결부
116 추가의 전기 연결부
120 제1 열 전도 경로
125 제1 열 전도 요소
130 제2 열 전도 요소
131 내부 원주방향 측면
132 금속화 층
135 접점 표면
140 제1 외부 원주방향 측면
145 브레이크
150 반경방향 갭
155 제1 지지 웨브
160 제2 외부 원주방향 측면
165 제2 지지 웨브
170 접점 고정 수단
175 제2 캐리어
176 서브-구역
180 나사 연결부
185 래치결합 수단
186 안내 요소
190 안내 표면
195 변위 축
200 피드스루 윤곽부
205 제2 단부 면
210 제3 단부 면
215 제4 단부 면
220 리셉터클
225 맞물림 부분
230 홈
235 제1 섹션
240 제2 섹션
245 홈 기초부
250 홈 측방향 표면
255 제1 열 커플링 표면
260 제2 열 커플링 표면
265 추출 표면
270 제1 림
275 제2 림
280 대칭 표면
285 제2 열 전도 경로
290 제3 열 전도 요소
295 제4 열 전도 요소
300 추가의 추출 표면
305 접점 구역
310 집적 회로 캐리어

Claims (15)

  1. 전기 에너지를 전송하기 위한 고전류 접점 디바이스(high current contact device)(10)로서,
    접점 하우징(contact housing)(15), 적어도 상기 접점 하우징(15)에 배열되는 제1 접점 요소(contact element)(20) 및 온도 측정 디바이스(temperature measuring device)(25)를 가지며,
    상기 제1 접점 요소(20)는 적어도 특정 부분들에서 정합 축(mating axis)(45)을 따라 연장되고,
    상기 온도 측정 디바이스(25)는 제1 온도 센서(temperature sensor)(105) 및 제1 열 전도 경로(120)를 갖는 적어도 하나의 회로 캐리어(circuit carrier)(65, 310)를 가지며,
    상기 제1 온도 센서(105)는 상기 회로 캐리어(65, 310) 상에 배열되고, 그리고 상기 회로 캐리어(65, 310)는 상기 제1 접점 요소(20)에 인접하게 측방으로 배열되며,
    상기 제1 열 전도 경로(120)는 접점 표면(135)을 갖는 탄성적이고 그리고 열 전도성이 있는 제1 열 전도 요소(125)를 가지고,
    상기 접점 표면(135)은 상기 제1 접점 요소(20)의 제1 외부 원주방향 측면(140)에 맞닿아 접하며,
    상기 제1 열 전도 요소(125)는 상기 제1 접점 요소(20)를 상기 제1 온도 센서(105)에 열적으로 커플링시키고(couple),
    상기 제1 온도 센서(105)는 상기 제1 접점 요소(20)의 온도를 측정하도록 설계되는,
    전기 에너지를 전송하기 위한 고전류 접점 디바이스(10).
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 열 전도 요소(125)는 상기 제1 접점 표면(135)에 의해 상기 제1 외부 원주방향 측면(140)에 맞닿아 가압되며,
    상기 제1 열 전도 요소(125)는 적어도 상기 접점 표면(135)에 인접한 구역에서 적어도 10퍼센트(percent), 바람직하게는 20퍼센트 내지 40퍼센트, 특히 30퍼센트의 탄성 변형을 나타내는,
    전기 에너지를 전송하기 위한 고전류 접점 디바이스(10).
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 회로 캐리어(65, 310)는 피드스루(feedthrough)(100)를 가지며,
    상기 제1 접점 요소(20)는 상기 피드스루(100)를 통해 도달하고,
    상기 제1 열 전도 요소(125)는 상기 회로 캐리어(65, 310) 상에서 상기 피드스루(100)에 인접하게 배열되며,
    상기 제1 열 전도 요소(125)는 바람직하게는 재료 끼워맞춤(material fit)으로 상기 회로 캐리어(65, 310)에 연결되는,
    전기 에너지를 전송하기 위한 고전류 접점 디바이스(10).
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 열 전도 요소(125)는 링(ring) 또는 중공형 실린더(hollow cylinder)의 형태로 설계되며,
    상기 접점 표면(135)은, 상기 접점 표면이 상기 정합 축(45) 주위에서 연속적으로 연장되도록 상기 제1 열 전도 요소(125)의 내부 원주방향 측면 상에 배열되고,
    상기 접점 표면(135)은 밀봉 방식으로 상기 제1 접점 요소(20)의 제1 외부 원주방향 측면(140)에 맞닿아 접하는,
    전기 에너지를 전송하기 위한 고전류 접점 디바이스(10).
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 열 전도 요소(125)는 상기 정합 축(45)에 대해 보이는 바와 같이 원주방향으로 서로 오프셋되어 배열되는 적어도 하나의 지지 웨브(supporting web)(155), 바람직하게는, 복수의 지지 웨브들(155)을 가지며,
    상기 지지 웨브(155)는 반경방향 안쪽으로부터 반경방향 바깥쪽까지 연장되고, 그리고 상기 정합 축(45)에 대해 반경방향으로 보이는 바와 같이 상기 접점 표면(135)으로부터 멀리 있는 상기 제1 열 전도 요소(125)의 측면 상에 배열되는,
    전기 에너지를 전송하기 위한 고전류 접점 디바이스(10).
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 온도 센서(105)는 재료 끼워맞춤으로 상기 제1 열 전도 요소(125)에 연결되며,
    상기 제1 온도 센서(105)는 바람직하게는 상기 제1 열 전도 요소(125)에 내장되고, 그리고 특히 상기 열 전도 요소(125)의 매트릭스 재료(matrix material)로 적어도 특정 부분들에서, 바람직하게는 완전히 몰딩되는(moulded),
    전기 에너지를 전송하기 위한 고전류 접점 디바이스(10).
  7. 제1 항 내지 제6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 열 전도 경로(125)는 상기 회로 캐리어(65, 310) 상에 배열되는 제2 열 전도 요소(130)를 가지며,
    상기 제2 열 전도 요소(130)는 상기 회로 캐리어(65, 310) 상에 그리고/또는 그 내부에 적어도 하나의 금속화 층(metallizing layer)(132)을 가지고,
    상기 제2 열 전도 요소(130)는 상기 제1 온도 센서(105)에 열적으로 커플링되고, 특히 제1 단부에서 상기 제1 온도 센서(105)에 맞닿아 접하며,
    상기 제2 열 전도 요소(130)는 상기 제1 열 전도 요소(125)를 상기 제1 온도 센서(105)에 열적으로 연결시키는,
    전기 에너지를 전송하기 위한 고전류 접점 디바이스(10).
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제2 열 전도 요소(130)는 상기 제1 열 전도 요소(125)에 접촉하는 목적을 위해 상기 회로 캐리어(65, 310) 상에서 측방으로 열 커플링 표면(255, 260)을 가지며,
    상기 제2 열 전도 요소(130)의 열 커플링 표면(255, 260)은 상기 회로 캐리어(65, 310)의 단부 면(80)에 대해 소정의 각도로, 바람직하게는 수직으로 배열되는,
    전기 에너지를 전송하기 위한 고전류 접점 디바이스(10).
  9. 제7 항 또는 제8 항 및 제3 항에 있어서,
    상기 피드스루(100)는 보어(bore)의 방식으로 설계되며, 그리고 상기 제2 열 전도 요소(130)는 상기 피드스루(100) 주위에 적어도 파트 링(part ring)의 형태로 설계되는,
    전기 에너지를 전송하기 위한 고전류 접점 디바이스(10).
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 열 전도 요소(125)는 적어도 실리콘 및/또는 폴리에틸렌 및/또는 폴리우레탄을 포함하는 적어도 하나의 매트릭스 재료를 포함하고,
    다음의 충전재 재료들 ─ 바람직하게는 철 또는 비철계 금속들에 기초하여, 알루미늄 산화물, 알루미늄 질산염, 실리콘 산화물, 실리콘 질산염, 붕소, 전기 전도성 금속, 전기 비전도성 및 열 전도성 금속화합물 ─ 중 적어도 하나는 상기 매트릭스 재료에 내장되며, 그리고/또는
    상기 제2 열 전도 요소(130)는 알루미늄 및/또는 구리를 포함하는,
    전기 에너지를 전송하기 위한 고전류 접점 디바이스(10).
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 포지션과 제2 포지션 사이에서 변위가능한 캐리어(175)를 갖는 접점 고정 수단(contact securing means)(170)을 가지며,
    상기 제1 포지션에서, 상기 캐리어(175)는, 상기 캐리어가 상기 맞물림 부분(225)으로부터 이격되고 그리고 상기 제1 접점 요소(20)를 해제하도록 배열되며, 그리고 상기 제2 포지션에서, 상기 캐리어(175)는, 제거되지 않도록 상기 제1 접점 요소(20)를 고정시키고,
    상기 제1 열 전도 요소(125)는 상기 캐리어(175) 상에 체결되며,
    상기 제1 포지션에서, 상기 제1 열 전도 요소(125)는, 상기 제1 열 전도 요소가 상기 제1 접점 요소(20)의 제1 외부 원주방향 측면(140)으로부터 이격되도록 배열되고,
    상기 제2 포지션에서, 상기 접점 표면(135)은, 상기 제1 외부 원주방향 측면(140)에 맞닿아 접하고 그리고 상기 제1 외부 원주방향 측면(140)에 열적으로 연결되는,
    전기 에너지를 전송하기 위한 고전류 접점 디바이스(10).
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 캐리어(175)는 리셉터클(receptacle)(220)을 가지며,
    상기 리셉터클(220)은 상기 피드스루(100)에 인접하게 배열되고,
    상기 제1 열 전도 요소(125)는 상기 리셉터클(220)의 제1 섹션(section)(235)과 함께 배열되며,
    상기 제1 열 전도 요소(125)는 제2 섹션(240)에 의해 상기 리셉터클(220)로부터 상기 피드스루(100)로 돌출하고,
    상기 접점 표면(135)은 상기 제2 섹션(240) 상에 배열되는,
    전기 에너지를 전송하기 위한 고전류 접점 디바이스(10).
  13. 제1 항 내지 제12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 제2 접점 요소(50)를 가지며,
    상기 제2 접점 요소(50)는, 상기 정합 축(45)에 수직인 방향으로 오프셋되는 상기 제1 접점 요소(20)로부터 오프셋되어 배열되고,
    상기 온도 측정 디바이스(25)는 제2 열 전도 경로(285)를 가지며,
    상기 제2 열 전도 경로(285)는 상기 제1 온도 센서(105)를 상기 제2 접점 요소(50)에 열적으로 연결시키는,
    전기 에너지를 전송하기 위한 고전류 접점 디바이스(10).
  14. 제1 항 내지 제13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회로 캐리어(65, 310)는 인쇄 회로 기판(printed circuit board)으로서 또는 사출 성형된 회로 캐리어(65, 310)로서 설계되는,
    전기 에너지를 전송하기 위한 고전류 접점 디바이스(10).
  15. 제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 열 전도 요소(125)는 실린더 형태로 또는 중실형 본체로서 설계되며,
    상기 제1 열 전도 요소(125)의 접점 표면(135)은 상기 제1 열 전도 요소(125)의 제2 외부 원주방향 측면(160) 상에 배열되는,
    전기 에너지를 전송하기 위한 고전류 접점 디바이스(10).
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