(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのコンタクト開口（１５）を有するコンタクトピン（１０）と、
少なくとも１つのコンタクト脚部（２４）を有するコンタクト端子（２０）と、
前記少なくとも１つのコンタクト開口（１５）に挿入されている少なくとも１つの本体（３２）を含むばねユニット（３０）と、
を有する高電流コンタクトであって、
前記コンタクト端子（２０）は、少なくとも１つのコンタクト脚部（２４）を有し、
前記少なくとも１つのコンタクト脚部（２４）は、電気的端子コンタクト面（２６、２８）および機械的端子コンタクト面（２９）を有し、
前記電気的端子コンタクト面（２６、２８）は、前記コンタクトピン（１０）の電気的ピンコンタクト面（１６、１８）に結合され、
前記機械的端子コンタクト面（２９）は、前記ばねユニット（３０）のばね要素（３３）に結合され、
前記コンタクトピン（１０）と前記コンタクト端子（２０）との電気的コンタクトは第１の接続形式（７）によって形成され、前記コンタクトピン（１０）と前記コンタクト端子（２０）との機械的コンタクトは、主に第２の接続形式（５）によって形成される、
高電流コンタクト。
【請求項２】
前記コンタクトピン（１０）と前記コンタクト端子（２０）との電気的コンタクトは、該コンタクトピン（１０）の少なくとも１つのコンタクト開口（１５）と該コンタクト端子（２０）の少なくとも１つのコンタクト脚部（２４）との圧接部（７）によって形成され、該圧接部（７）は、該コンタクト開口（１５）および／または該コンタクト脚部（２４）の塑性変形によって形成することができる、
請求項１記載の高電流コンタクト。
【請求項３】
前記少なくとも１つのコンタクト脚部（２４）は２つの側にそれぞれ、前記電気的端子コンタクト面（２６、２８）としての、塑性変形可能な当接肩部（２８）を有し、該当接肩部（２８）は、前記コンタクトピン（１０）の対応する、前記電気的ピンコンタクト面（１６、１８）としての、塑性変形可能な載置面（１８）に保持される、
請求項２記載の高電流コンタクト。
【請求項４】
前記少なくとも１つのコンタクト脚部（２４）は２つの側にそれぞれ、前記電気的端子コンタクト面（２６、２８）としての、塑性変形可能な第１のコンタクト面（２６）を有し、各第１のコンタクト面（２６）は、前記コンタクト開口（１５）の対応する、前記電気的ピンコンタクト面（１６、１８）としての、塑性変形可能な第２のコンタクト面（１６）と協働する、
請求項２または３記載の高電流コンタクト。
【請求項５】
前記塑性変形可能な要素（１８，２８，１６，２６）の幾何学的条件および／または材料および／または材料強度は、伝送すべき電流の強度に応じて設定される、
請求項２から４までのいずれか１項記載の高電流コンタクト。
【請求項６】
少なくとも１つのばね要素（３３，３４）を有する少なくとも１つの本体（３２）を含むばねユニット（３０）が、前記機械的力を吸収するために、前記少なくとも１つのコンタクト開口（１５）に挿入されている、
請求項１から５までのいずれか１項記載の高電流コンタクト。
【請求項７】
挿入された前記ばねユニット（３０）が前記コンタクト開口（１５）から出てくるのを阻止する保持部として、少なくとも１つの第１のばね要素（３４）が形成されるように、該ばねユニット（３０）は構成されている、
請求項６記載の高電流コンタクト。
【請求項８】
前記少なくとも１つのコンタクト脚部（２４）が前記コンタクト開口（１５）内に押し込まれたときに少なくとも１つの第２のばね要素（３３）が該コンタクト脚部（２４）の少なくとも１つの接触面（２９）に食い込むように、前記ばねユニット（３０）は構成されている、
請求項６または７記載の高電流コンタクト。
【請求項９】
少なくとも１つのコンタクト開口（１５）を有するコンタクトピン（１０）と、
少なくとも１つのコンタクト脚部（２４）を有するコンタクト端子（２０）と、
前記少なくとも１つのコンタクト開口（１５）に挿入されている少なくとも１つの本体（３２）を含むばねユニット（３０）と、
から成る高電流コンタクトの製造方法であって、
前記コンタクト端子（２０）は、少なくとも１つのコンタクト脚部（２４）を有し、
前記少なくとも１つのコンタクト脚部（２４）は、電気的端子コンタクト面（２６、２８）および機械的端子コンタクト面（２９）を有し、
前記電気的端子コンタクト面（２６、２８）を、前記コンタクトピン（１０）の電気的ピンコンタクト面（１６、１８）に結合し、
前記機械的端子コンタクト面（２９）を、前記ばねユニット（３０）のばね要素（３３）に結合し、
前記コンタクトピン（１０）と前記コンタクト端子（２０）との電気的コンタクトを第１の接続形式（７）によって形成し、前記コンタクトピン（１０）と前記コンタクト端子（２０）との機械的コンタクトを主に第２の接続形式（５）によって形成する、
高電流コンタクトの製造方法。
【請求項１０】
少なくとも１つのばね要素（３３，３４）を有する少なくとも１つの本体（３２）を含み機械的力を吸収するためのばねユニット（３０）を、前記少なくとも１つのコンタクト開口（１５）内に挿入し、
前記コンタクトピン（１０）と前記コンタクト端子（２０）との電気的コンタクトを、前記コンタクトピン（１０）の少なくとも１つのコンタクト開口（１５）と前記コンタクト端子（２０）の少なくとも１つのコンタクト脚部（２４）との圧接（７）によって形成する、
請求項９記載の高電流コンタクトの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
先行技術
本発明は、独立請求項である請求項１の上位概念に記載の高電流コンタクトと、独立項である請求項９の上位概念に記載の、該高電流コンタクトの対応する製造方法とに関する。
【０００２】
パワーエレクトロニクスの分野では、たとえばバスバー、高電流モジュール、コネクタ、キャパシタまたはコイル等である電気部品間の高電流コンタクトは、ねじ結合、溶接接合、かしめ、貫通接合またはばねコンタクトによって形成される。
【０００３】
たとえば欧州特許公報第０７３５６２８号では、電気コネクタ用の端子ピンを有する導体レールが記載されており、該端子ピンは、該導体レールの主面のうち１つの平面に対して垂直に方向づけされている。この端子ピンは、導体レールの主面の中央に設けられた収容開口内に挿入されており、前記導体レールに離脱不能に、たとえば溶接等によって結合されている。この端子ピンは当接肩部を有し、この当接肩部は挿入後、前記導体レールの面に形状接続的に嵌合される。
【０００４】
公知のコンタクト手法および接合手法は、相互にコンタクトすべき２つの対象の材料選定において、合金の組成、材料の組み合わせ、耐性、導電性、両対象の表面に関して制限を有する。それゆえ、コンタクトされる両対象の可能な材料の組み合わせは制限される。さらに、たとえば溶接ガン、クリンチ工具、貫通工具等である接合工具のために大きなスペースが必要であり、このような接合工具のためのスペースが、高電流コンタクトの小型化の阻害要因となる。
【０００５】
発明の開示
上述の従来技術に対し、独立請求項である請求項１の特徴を有する本発明の高電流コンタクトは、コンタクトピンとコンタクト端子との間の電気的コンタクトの形成の大部分が、機械的力の吸収から分離され、該コンタクトピンと該コンタクト端子との間の電気的コンタクトは第１の接続形式によって形成され、該機械的力は第２の接続形式によって吸収されるという利点を有する。その際に電気的コンタクトを形成し、かつ機械的力を吸収するためには、前記コンタクト端子の少なくとも１つの接合領域にある少なくとも１つのコンタクト脚部が、前記コンタクトピンの対応するコンタクト開口に接続される。
【０００６】
本発明の高電流コンタクトはたとえば、ハイブリッド駆動装置用のパルスインバータ、風力発電設備用、ソーラーセル設備用および燃料電池用の直流‐直流変換器や制御装置において使用することができる。
【０００７】
それに対し、少なくとも１つのコンタクト開口を有するコンタクトピンと少なくとも１つのコンタクト脚部を有するコンタクト端子とから成り、独立請求項である請求項９の特徴を有する、高電流コンタクトの本発明の製造方法は、コンタクトピンとコンタクト端子との電気的コンタクトの形成が機械的力の吸収から分離され、該コンタクトピンと該コンタクト端子との電気的コンタクトは基本的に第１の接続形式によって形成され、該機械的力は基本的に第２の接続形式によって吸収されるという利点を有する。
【０００８】
本発明の実施形態は有利には、電気的コンタクトの機能と機械的負荷の吸収とを分離し、有利には、接合領域における電気的コンタクトが大きな線路断面にわたって、たとえば高純度の銅材料または銀材料またはアルミニウム材料またはこれらの材料の高導電性の合金等である高導電性の金属材料を用いて行うことができる。有利にはプロセス技術的に、相互の材料および両材料の表面の選定に制限が課されない。電気的コンタクトはたとえば、相互にコンタクトすべき部品の塑性変形によって行われる圧接によって形成される。機械的力はたとえば、相互に電気的コンタクトされる両対象の許容範囲外の相対的移動が生じないように構成されたばねユニットによって吸収される。
【０００９】
従属請求項に記載された特徴および実施形態により、独立請求項である請求項１に記載の高電流コンタクトと、独立請求項である請求項９に記載の、高電流コンタクトシステムの製造方法とを、有利に改善することができる。
【００１０】
特に有利には、コンタクトピンとコンタクト端子との電気的コンタクトが、該コンタクトピンの少なくとも１つのコンタクト開口と該コンタクト端子の少なくとも１つのコンタクト脚部との圧接によって形成される。その際にはこの圧接部は、前記コンタクト開口および／またはコンタクト脚部の塑性変形によって形成される。前記少なくとも１つのコンタクト脚部はたとえば、２つの側にそれぞれ塑性変形可能な当接肩部を有し、該当接肩部は、前記コンタクトピンの対応する塑性変形可能な載置面に保持される。さらに、前記少なくとも１つのコンタクト脚部は２つの側にそれぞれ塑性変形可能な第１のコンタクト面を有し、各第１のコンタクト面は、前記コンタクト開口の対応する塑性変形可能な第２のコンタクト面と共働する。このような構成により、前記少なくとも１つのコンタクト脚部ないしは前記少なくとも１つのコンタクト開口のどのような材料の組み合わせでも、電気的コンタクトを簡単に形成することができる。
【００１１】
本発明の高電流コンタクトの一実施形態では、前記塑性変形可能な部品の幾何学的条件および／または材料および／または材料強度を、有利には、伝送すべき電流の強度に適合することができる。たとえば、コンタクト端子はフォーク形の２つのコンタクト脚部を有し、これら２つのコンタクト脚部は、２つの対応するコンタクト開口内に垂直に押し込まれるようにすることができる。その際には、電気的コンタクトを形成するためにさらに、前記フォーク形のコンタクト脚部が拡がる作用を利用することもできる。
【００１２】
本発明の高電流コンタクトの別の実施形態では、機械的力を吸収するために、少なくとも１つのばね要素を有する少なくとも１つの本体を含むばねユニットが、前記コンタクトピンの少なくとも１つのコンタクト開口内に挿入されている。前記ばねユニットは有利には複数のばね要素を有する。前記ばねユニットはたとえば、少なくとも１つの第１のばね要素が保持部として形成され、有利には該ばねユニットは、挿入された該ばねユニットが前記コンタクト開口から出てくるのを阻止するように構成することができる。さらに、前記少なくとも１つのコンタクト脚部が前記コンタクト開口内に押し込まれたときに少なくとも１つの第２のばね要素が該コンタクト脚部の接触面に食い込むことにより、有利には前記コンタクト端子の少なくとも１つのコンタクト脚部が前記コンタクトピンのコンタクト開口から不所望に出てくるのを阻止するように、前記ばねユニットを構成することもできる。上述のばねユニットにより、本発明の高電流コンタクトは有利には、たとえば長手方向の熱膨張または振動負荷により生じる高い機械的負荷を吸収することができる。さらに、本発明の実施形態は「ブラインド接合」に適しており、接合時に力を吸収するために必要とされる空きスペースが僅かのみである。
【００１３】
本発明の方法の実施形態では、少なくとも１つのばね要素を有する少なくとも１つの本体を含み機械的力を吸収するためのばねユニットを、前記少なくとも１つのコンタクト開口内に挿入し、前記コンタクトピンと前記コンタクト端子との電気的コンタクトを、前記コンタクトピンのコンタクト開口と前記コンタクト端子の少なくとも１つのコンタクト脚部との圧接によって形成する。
【００１４】
本発明の有利な実施形態を図面に示しており、この実施形態を以下説明する。図面において符号が同一である場合、同一ないしは同様の機能を果たす構成要素ないしは要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の高電流コンタクトの実施例の概略的な斜視図である。
【図２】図１に示した本発明の高電流コンタクトに使用されるコンタクトピンの実施例を示す概略的な斜視図である。
【図３】図１に示した本発明の高電流コンタクトに使用されるコンタクト端子の実施例を示す概略的な斜視図である。
【図４】図１に示した本発明の高電流コンタクトに使用されるコンタクトピンの実施例を示す概略的な斜視図である。
【図５】図１に示した本発明の高電流コンタクトが形成されるときの中間製品の側面を示す概略的な斜視図である。
【図６】図１に示した本発明の高電流コンタクトが形成されるときの中間製品の上面を示す概略的な斜視図である。
【図７】図１に示した本発明の高電流コンタクトに使用されるコンタクトピンの実施例を示す概略的な断面図である。
【００１６】
本発明の実施形態
図１〜７から分かるように、図中の本発明の高電流コンタクト１の実施例は、コンタクトピン１０とコンタクト端子２０とばねユニット３０とを含む。前記コンタクトピン１０は図中の実施例では２つのコンタクト開口１５を有し、前記コンタクト端子２０は図中の実施例では２つのコンタクト脚部２４を有し、前記ばねユニット３０は図中の実施例では、複数のばね要素３３，３４を有する２つの本体３２を有する。図１および図７からさらに分かるように、前記コンタクト端子２０の両コンタクト脚部２４は電気的コンタクトを形成し機械的力を吸収するために、相応の接合領域１４において前記コンタクトピン１０の対応するコンタクト開口１５に結合されている。本発明では、コンタクトピン１０とコンタクト端子２０との電気的コンタクトの形成の大部分が、機械的力の吸収から分離される。その際には、コンタクトピン１０とコンタクト端子２０との電気的コンタクトは第１の接続形式７によって形成され、機械的力は第２の接続形式５によって吸収される。
【００１７】
図１と図５〜７とからさらに分かるように、ばねユニット３０は機械的力を吸収するために、前記少なくとも１つのコンタクト開口１５内に挿入されている。ここでは、第１のばね要素３４が、挿入された前記ばねユニット３０がコンタクト開口１５から出てくるのを阻止する保持部として形成されるように、前記ばねユニット３０は構成されている。さらに、前記少なくとも１つのコンタクト脚部２４が前記コンタクト開口１５に押し込まれる際に、少なくとも１つの第２のばね要素３３が該コンタクト脚部２４の少なくとも１つの接触面２９に食い込む。さらに、コンタクトピン１０とコンタクト端子２０との電気的コンタクトは、該コンタクトピン１０のコンタクト開口１５と該コンタクト端子２０のコンタクト脚部２４との圧着７によって形成される。この圧着部７は、前記コンタクト開口１５および／または前記コンタクト脚部２４の塑性変形によって形成される。
【００１８】
とりわけ図２，３からさらに分かるように、電気的コンタクト７を形成するために、前記コンタクト脚部２４は２つの側にそれぞれ塑性変形可能な当接肩部２８を有する。この当接肩部２８は、コンタクトピン１０の対応する塑性変形可能な載置面１８に保持される。さらに、前記コンタクト脚部２４は２つの側にそれぞれ塑性変形可能な第１のコンタクト面２６を有し、各第１のコンタクト面２６は、前記コンタクト開口１５の対応する塑性変形可能な第２のコンタクト面１６と共働する。有利には、前記コンタクト脚部２４ないしは前記コンタクト開口１５の塑性変形可能な要素１８，２８，１６，２６の幾何学的条件および／または材料および／または材料強度は、伝送すべき電流強度に適合することができる。
【００１９】
少なくとも１つのコンタクト開口１５を有するコンタクトピン１０と少なくとも１つのコンタクト脚部２４を有するコンタクト端子２０とから成る高電圧コンタクト１の本発明の製造方法では、まず、ばねユニット３０の少なくとも１つの本体３２を該コンタクトピン１０の少なくとも１つのコンタクト開口１５内に挿入する。このことにより、図５および図６に示された中間製品が得られる。図５および図６から分かるように、ばねユニット３０は複数の載置カラー３１．１，３１．２を有し、これらの載置カラー３１．１，３１．２は、コンタクト開口１５の２つの縁部においてコンタクトピン１０の表面に載置され、第１の載置カラー３１．１はばねユニット３０の両本体３２を相互に接続する。前記コンタクトピン１０の他方の面において、前記ばねユニット３０は第１のばね要素３４を介して前記コンタクト開口１５の縁部に支持され、このことにより、ばねユニット３０が挿入されたときに該ばねユニット３０がコンタクト開口１５から出てくるのが阻止される。前記ばねユニット３０がコンタクトピン１０のコンタクト開口１５内に挿入されると、前記コンタクト端子２０の少なくとも１つのコンタクト脚部２４は電気的コンタクトを形成するために、少なくとも１つの接合領域１４において前記コンタクトピン１０の対応するコンタクト開口１５内に押し込まれ、コンタクト脚部２４がコンタクト開口１５内に押し込まれると、前記ばねユニット３０の少なくとも１つの第２のばね要素３３が該コンタクト脚部２４の少なくとも１つの接触面２９に食い込む。このことによって本発明では、コンタクトピン１０とコンタクト端子２０との電気的コンタクトの形成の大部分が、機械的力の吸収から分離される。というのも、コンタクトピン１０とコンタクト端子２０との電気的コンタクトは基本的に第１の接続形式によって、ここでは押し込むことによって形成され、機械的力は基本的に第２の接続形式によって、すなわち、該コンタクトピン１０とコンタクト端子２０との許容範囲外の相対的移動が生じないように構成されたばねユニット３０によって吸収されるからである。
【００２０】
本発明の高電流コンタクト１はたとえば、ハイブリッド駆動装置用のパルスインバータ、風力発電設備用、ソーラーセル設備用および燃料電池用の直流‐直流変換器や制御装置において使用することができる。
【００２１】
有利には、コンタクトすべき両材料および両材料の表面の選定に制限が課されることなく、高導電性の金属材料の任意の組み合わせを用いて線路の大きな断面をコンタクトするために、本発明の高電流コンタクトの実施形態を使用することができる。前記高導電性の金属材料はたとえば、高純度の銅材料、銀材料またはアルミニウム材料および／またはこれらの材料の高導電性の合金である。さらに、本発明の高電流コンタクトの実施形態は有利には、たとえば長手方向の熱膨張または振動負荷により生じる高い機械的負荷を吸収することができる。本発明の高電流コンタクトの実施形態では、電気的コンタクトの機能と機械的負荷の吸収とが大幅に分離される。電気的コンタクトは、相互にコンタクトすべき部品の塑性変形によって行われる圧着によって形成される。機械的力はたとえば、双方の電気的コンタクト面の許容範囲外の相対的移動が生じないように構成されたばねユニットによって吸収される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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