DE102019207675A1 - Connector system - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Steckverbindersystem (1) zum Zusammenstecken entlang einer Einsteckrichtung (E) mit einem Gegensteckverbinder (50). Das Steckverbindersystem (1) weist ein Gehäuse (2), wenigstens ein Kontaktelement (3) mit einem freien Ende (4) und ein EMV-Filterelement (20) auf. Das EMV-Filterelement (20) weist einen Schaltungsträger (22) und wenigstens ein auf dem Schaltungsträger (22) angeordnetes elektrisches oder elektronisches Bauelement (24) auf. Das EMV-Filterelement (20) ist elektrisch mit dem wenigstens einen Kontaktelement (3) verbunden, wobei das EMV-Filterelement (20) in einem Abstand (D) von nicht mehr als 20cm, bevorzugt nicht mehr als 10cm von dem freien Ende (4) des Kontaktelements (3) angeordnet ist.The invention relates to a connector system (1) for plugging together along an insertion direction (E) with a mating connector (50). The connector system (1) has a housing (2), at least one contact element (3) with a free end (4) and an EMC filter element (20). The EMC filter element (20) has a circuit carrier (22) and at least one electrical or electronic component (24) arranged on the circuit carrier (22). The EMC filter element (20) is electrically connected to the at least one contact element (3), the EMC filter element (20) at a distance (D) of not more than 20 cm, preferably not more than 10 cm, from the free end (4 ) of the contact element (3) is arranged.
Description
Gebiet der ErfindungField of invention
Die Erfindung betrifft ein Steckverbindersystem.The invention relates to a connector system.
Stand der TechnikState of the art
Aus dem Stand der Technik, z.B. für Kraftfahrzeug-Anwendungen, ist bekannt, dass elektrische oder elektronische Komponenten für den Betrieb mit Strom versorgt werden müssen. Derartige Komponenten können z.B. ein Inverter, ein Elektromotor, eine Batterie, ein Steuergerät, ein Sensor, ein Ladegerät, etc. sein. Dabei spielt häufig die sogenannte „elektromagnetische Verträglichkeit“ (EMV) eine große Rolle. Die EMV bezeichnet dabei die Fähigkeit eines technischen Geräts, andere Geräte nicht durch ungewollte elektrische oder elektromagnetische Effekte zu stören oder durch andere Geräte gestört zu werden.Prior art, e.g. for automotive applications, it is known that electrical or electronic components must be powered to operate. Such components can e.g. be an inverter, an electric motor, a battery, a control unit, a sensor, a charger, etc. The so-called "electromagnetic compatibility" (EMC) often plays a major role here. The EMC describes the ability of a technical device not to interfere with other devices by unwanted electrical or electromagnetic effects or to be interfered with by other devices.
Um die EMV zu verbessern und daher elektromagnetische Strahlenquellen einzudämmen und elektrische und/oder elektronische Bauelemente in diesen Komponenten vor dieser elektromagnetischen Strahlung zu schützen, kann eine Schirmung der Komponenten vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Gehäuse der Komponente (z.B. ein Steuergerätgehäuse, Motorgehäuse, Ladegerätgehäuse, etc.) durch Metalleinlagen oder gar durch die Ausbildung als Metallgehäuse die Schirmung bewirken.In order to improve the EMC and therefore to contain electromagnetic radiation sources and to protect electrical and / or electronic components in these components from this electromagnetic radiation, the components can be shielded. For example, a housing of the component (e.g. a control unit housing, motor housing, charger housing, etc.) can provide shielding by means of metal inserts or even by being designed as a metal housing.
Innerhalb der Komponente wird die EMV verbessert, indem in den zur Komponente zugehörigen Schaltkreisen eine nachgeschaltete einfache oder mehrfache EMV-Filterstufe, also ein EMV-Filterelement, die Emission reduziert. Ein derartiges EMV-Filterelement kann z.B. einen oder mehrere Kondensatoren und Widerstände aufweisen.The EMC is improved within the component in that a downstream single or multiple EMC filter stage, i.e. an EMC filter element, reduces emissions in the circuits associated with the component. Such an EMC filter element can e.g. comprise one or more capacitors and resistors.
Die oben beschriebenen Komponenten können als Schnittstelle zu einer externen Spannungs- oder Signalquelle mit einem Ende eines Steckverbinders bzw. mit einem im Steckverbinder vorgesehenen Kontaktelement verbunden sein. Dieser Steckverbinder kann z.B. in das Komponentengehäuse integriert sein.The components described above can be connected as an interface to an external voltage or signal source with one end of a connector or with a contact element provided in the connector. This connector can e.g. be integrated into the component housing.
Der Steckverbinder kann ein Gehäuse aufweisen, welches eine mechanische Schnittstelle zum Zusammenstecken mit einem Gegensteckverbinder darstellt. Wenn der Steckverbinder mit einem passenden Gegensteckverbinder zusammengesteckt ist, wobei ein anderes Ende (ein freies Ende) des Kontaktelements mit einem Gegensteckverbinder-Kontaktelement verbunden wird, kann die Komponente mit Spannung, Strom und/oder (Strom)Signalen versorgt werden oder (Strom)Signale ausgeben.The connector can have a housing which represents a mechanical interface for plugging together with a mating connector. If the connector is plugged together with a suitable mating connector, with another end (a free end) of the contact element being connected to a mating connector contact element, the component can be supplied with voltage, current and / or (current) signals or (current) signals output.
Aus der
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass es trotz aller Sorgfalt vorkommen kann, dass unerwünschte elektromagnetische Störstrahlung über den Gegensteckverbinder und den Steckverbinder auf die Komponente bzw. in das Innere des Komponentengehäuses übertragen wird. Infolge dessen sind möglicherweise innerhalb der Komponente zusätzliche Schirmungsmaßnahmen notwendig oder das EMV-Filterelement der Komponente muss besonders stark ausgelegt werden. Dies kann auch bei einer guten Schirmung des Gegensteckverbinders und der daran angeschlossenen Leitung notwendig sein.The invention is based on the knowledge that, despite all care, it can happen that undesired electromagnetic interference radiation is transmitted via the mating connector and the connector to the component or into the interior of the component housing. As a result, additional shielding measures may be necessary within the component or the EMC filter element of the component must be designed to be particularly strong. This can also be necessary if the mating connector and the cable connected to it are well shielded.
Weiterhin geht die Erfindung aus von der Erkenntnis, dass die Abmessungen der Komponenten (z.B. Inverter, Motoren, Steuergeräte, Sensoren, etc.) immer kleiner werden sollen, um z.B. in einem Kraftfahrzeug Platz für weitere Komponenten zu schaffen oder den Fahrgastraum zu vergrößern. Das Vorsehen eines EMV-Filterelements in den Komponenten erfordert jedoch einen Mehrbedarf an Platz, vor allem, wenn das EMV-Filterelement als eine modulare Baugruppe ausgebildet sein soll. Denn diese muss innerhalb der Komponente angebracht werden, was längere Leitungen erfordert. Auch nimmt der Montageaufwand zu, da innerhalb der Komponente mehr Teile zu verbauen sind. Der elektrische Gesamtwiderstand kann wegen einer Erhöhung der Anzahl von Kontaktpunkten ebenfalls zunehmen. Schließlich kann es - gerade bei Komponenten im Hochstrombereich - zu einer starken Erwärmung kommen. Gerade bei beengten Raumverhältnissen können dann die elektrischen und/oder elektronischen Bauteile bzw. Bauelemente des EMV-Filterelements der Komponente überhitzen und es kann zu einer verkürzten Lebensdauer des EMV-Filterelements kommen.Furthermore, the invention is based on the knowledge that the dimensions of the components (e.g. inverters, motors, control devices, sensors, etc.) should become smaller and smaller, e.g. To create space in a motor vehicle for additional components or to enlarge the passenger compartment. The provision of an EMC filter element in the components, however, requires more space, especially if the EMC filter element is to be designed as a modular assembly. Because this has to be attached inside the component, which requires longer cables. The assembly effort also increases, since more parts have to be installed within the component. The total electrical resistance may also increase due to an increase in the number of contact points. Ultimately - especially with components in the high current range - it can lead to strong heating. The electrical and / or electronic components or components of the EMC filter element of the component can then overheat, especially when space is limited, and the service life of the EMC filter element can be shortened.
Schließlich geht die Erfindung aus von der Erkenntnis, dass jede Komponente ein eigenes EMV-Filterelement aufweisen kann, wobei die Qualität der EMV-Filtermodule bzw. EMV-Filterelemente stark unterschiedlich sein kann bzw. sich im Laufe der Betriebszeit verschlechtern kann. Dadurch kann beim Zusammenspiel mehrerer Komponenten (z.B. in einem Kraftfahrzeug ein Inverter, ein Elektromotor, eine Batterie, ein Steuergerät, etc.) eine Komponente mit mangelhaftem EMV-Filterelement über die Verbindungsleitungen elektromagnetische Störsignale an die mit ihr zusammengeschalteten Komponenten übertragen.Finally, the invention is based on the knowledge that each component can have its own EMC filter element, wherein the quality of the EMC filter modules or EMC filter elements can vary greatly or can deteriorate over the course of the operating time. This means that when several components (e.g. in a motor vehicle an inverter, an electric motor, a battery, a control unit, etc.) a component with a defective EMC filter element transmits electromagnetic interference signals to the components connected to it via the connecting lines.
Es kann daher ein Bedarf bestehen, die Entstörung möglichst kostengünstig, wenig komplex aufgebaut mit wenigen Bauteilen, einfach austauschbar und in der Art eines einheitlichen, modularen Konzepts bereitzustellen. Ebenso kann ein Bedarf bestehen, das Temperaturniveau für das EMV-Filterelement zu begrenzen.There may therefore be a need to provide the interference suppression as cost-effectively as possible, with a low-complexity structure with few components, easily exchangeable and in the form of a uniform, modular concept. There may also be a need to limit the temperature level for the EMC filter element.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Dieser Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung gemäß dem unabhängigen Anspruch gedeckt werden. Vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.This need can be met by the subject matter of the present invention according to the independent claim. Advantageous embodiments of the present invention are described in the dependent claims.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Steckverbindersystem zum Zusammenstecken entlang einer Einsteckrichtung mit einem Gegensteckverbinder vorgeschlagen. Das Steckverbindersystem weist ein Gehäuse, wenigstens ein Kontaktelement mit einem freien Ende sowie ein EMV-Filterelement auf (EMV bedeutet hierbei „Elektromagnetische Verträglichkeit“). Dabei kann das Gehäuse mit dem Kontaktelement als Steckverbinder bezeichnet werden. Der Steckverbinder zusammen mit dem EMV-Filterelement ist dann das Steckverbindersystem. Das EMV-Filterelement weist einen Schaltungsträger und wenigstens ein auf dem Schaltungsträger angeordnetes elektrisches oder elektronisches Bauelement bzw. Bauteil auf. Das EMV-Filterelement ist elektrisch mit dem wenigstens einen Kontaktelement verbunden. Das EMV-Filterelement ist sehr nahe an dem freien Ende des Kontaktelements bzw. zu der Kontaktstelle mit dem Gegenkontaktelement angeordnet bzw. sehr nahe zu einer Einstecköffnung des Gehäuses für den Gegensteckverbinder. Das EMV-Filterelement ist dabei in einem Abstand von nicht mehr als 20cm, bevorzugt nicht mehr als 10cm, besonders bevorzugt nicht mehr als 5cm und ganz besonders bevorzugt nicht mehr als 2cm von dem freien Ende des Kontaktelements bzw. der Kontaktstelle mit dem Gegenkontaktelement bzw. der Einstecköffnung des Gehäuses für den Gegensteckverbinder angeordnet. Das Steckverbindersystem kann bevorzugt für den Betrieb bei hohen Strömen im Bereich von 10A bis 1200A eingerichtet sein, besonders bevorzugt für den Betrieb bei Strömen größer als 50A und ganz besonders bevorzugt für den Betrieb bei Strömen größer als 100A, z.B. von mehr als 200A oder sogar mehr als 400A.According to one aspect of the invention, a connector system for plugging together along an insertion direction with a mating connector is proposed. The connector system has a housing, at least one contact element with a free end and an EMC filter element (EMC here means “electromagnetic compatibility”). The housing with the contact element can be referred to as a plug connector. The connector together with the EMC filter element is then the connector system. The EMC filter element has a circuit carrier and at least one electrical or electronic component or component arranged on the circuit carrier. The EMC filter element is electrically connected to the at least one contact element. The EMC filter element is arranged very close to the free end of the contact element or to the contact point with the mating contact element or very close to an insertion opening in the housing for the mating connector. The EMC filter element is at a distance of no more than 20 cm, preferably no more than 10 cm, particularly preferably no more than 5 cm and very particularly preferably no more than 2 cm from the free end of the contact element or the contact point with the mating contact element or the insertion opening of the housing for the mating connector arranged. The connector system can preferably be set up for operation at high currents in the range from 10A to 1200A, particularly preferably for operation at currents greater than 50A and very particularly preferably for operation at currents greater than 100A, e.g. of more than 200A or even more than 400A.
Mit anderen Worten: das EMV-Filterelement wird nahe der Kontaktstelle mit dem Gegensteckverbinder-Kontaktelement in das Steckverbindersystem integriert. Das EMV-Filterelement kann dabei unmittelbar bzw. direkt in das Steckverbindersystem integriert sein.In other words: the EMC filter element is integrated into the connector system near the contact point with the mating connector contact element. The EMC filter element can be integrated directly or directly into the connector system.
Durch den geringen Abstand des EMV-Filterelements zu dem freien Ende des Kontaktelements bzw. zur Kontaktstelle mit dem Gegenkontaktelement bzw. zur Einstecköffnung und damit - im mit dem Gegenstecker zusammengesteckten Zustand - auch zu dem Gegenstecker wird vorteilhaft die EMV-Fähigkeit des Steckverbindersystems verbessert. Auch die EMV-Fähigkeit einer an das Steckverbindersystem angebundenen Komponente wird dadurch verbessert. Derartige Komponenten können z.B. ein Inverter, ein Elektromotor, ein Generator, eine Batterie, ein Steuergerät, ein Sensor, etc. sein. Denn das EMV-Filterelement befindet sich sehr nahe an der Kontaktstelle zu dem Gegensteckverbinder. Dadurch wird bereits unmittelbar benachbart zu dieser Kontaktstelle ein möglicher Eintrag von unerwünschten Störsignalen (z.B. hochfrequente elektrische oder magnetische Strahlungen) durch das EMV-Filterelement verhindert. Mit anderen Worten: die Entstörung ist in das Steckverbindersystem integriert und nicht erst in der daran angeschlossenen Komponente.Due to the small distance between the EMC filter element and the free end of the contact element or the contact point with the mating contact element or the plug-in opening and thus - when plugged together with the mating connector - also to the mating connector, the EMC capability of the connector system is advantageously improved. This also improves the EMC capability of a component connected to the connector system. Such components can e.g. an inverter, an electric motor, a generator, a battery, a control unit, a sensor, etc. Because the EMC filter element is very close to the contact point to the mating connector. This prevents any possible entry of unwanted interference signals (e.g. high-frequency electrical or magnetic radiation) through the EMC filter element immediately adjacent to this contact point. In other words: the interference suppression is integrated in the connector system and not only in the component connected to it.
Weiterhin vorteilhaft wird der Platzbedarf bzw. der Formfaktor des entstörten Steckverbindersystems deutlich reduziert. Dies ist z.B. bei Hochstrom-Steckverbindungen ein großer Vorteil, da bereits der Steckverbinder (Gehäuse und Kontaktelement) relativ viel Platz einnehmen kann und ein separates EMV-Filterelement zusätzlichen Platzbedarf erfordert. Die Integration des EMV-Filterelements in den Steckverbinder und damit die Ausbildung eines Steckverbindersystems ermöglicht somit eine besonders kompakte Bauform des Steckverbinders bzw. des Steckverbindersystems.The space requirement or the form factor of the interference-suppressed connector system is also advantageously reduced significantly. This is e.g. a great advantage for high-current plug connections, since the plug connector (housing and contact element) can already take up a relatively large amount of space and a separate EMC filter element requires additional space. The integration of the EMC filter element in the connector and thus the formation of a connector system thus enables a particularly compact design of the connector or the connector system.
Weiterhin vorteilhaft können Kosten und Gewicht eingespart werden. Denn durch das Vorsehen des EMV-Filterelements im Steckverbindersystem können z.B. die Stromschienen bzw. Leitungen in einer mit dem Steckverbindersystem zu verbindenden Komponente kurz gehalten werden - denn dort muss nun kein EMV-Filterelement mehr verbaut werden. Beispielsweise bei Hochstromverbindungen sind große Leitungsquerschnitte notwendig, z.B. von 4mm2 bis hin zu 200mm2 oder sogar bis hin zu 400mm2. Durch kurze Leitungen mit derartigen Querschnitten kann daher eine Menge Material einsparen - dementsprechend können Materialkosten und Gewicht eingespart werden.Furthermore, costs and weight can advantageously be saved. By providing the EMC filter element in the connector system, for example, the busbars or lines in a component to be connected to the connector system can be kept short - because an EMC filter element no longer has to be installed there. In the case of high-current connections, for example, large cable cross-sections are necessary, for example from 4mm 2 up to 200mm 2 or even up to 400mm 2 . Short lines with such cross-sections can save a lot of material - accordingly, material costs and weight can be saved.
Weiterhin vorteilhaft können Montageschritte beim Zusammenbau der mit dem Steckverbindersystem zu verbindenden Komponenten (z.B. Inverter, Elektromotoren, etc.) sowie Verbindungsmittel (z.B. Schrauben, Nieten, etc.) eingespart werden. Denn das EMV-Filterelement muss nun nicht mehr in oder an der Komponente montiert werden, da bereits das Steckverbindersystem das Entstörsystem in Gestalt des EMV-Filterelements bereitstellt. Insgesamt werden vorteilhaft weniger Einzelbauteile benötigt, was eine Reduktion der Komplexität bei der Montage der mit dem Steckverbindersystem zu verbindenden Komponenten und auch des Steckverbindersystems selber bedeutet. Dadurch wird eine fehlerunanfälligere bzw. robustere Konstruktion geschaffen.Assembly steps during assembly of the components to be connected to the connector system (e.g. Inverters, electric motors, etc.) and fasteners (e.g. screws, rivets, etc.) can be saved. This is because the EMC filter element no longer has to be installed in or on the component, since the connector system already provides the interference suppression system in the form of the EMC filter element. Overall, fewer individual components are advantageously required, which means a reduction in the complexity in the assembly of the components to be connected to the connector system and also of the connector system itself. This creates a construction that is less prone to errors or more robust.
Weiterhin vorteilhaft kann die Funktion des EMV-Filterelements auf einer geringeren Wertschöpfungsstufe erfolgen, nämlich direkt nach Herstellung des Steckverbindersystems. So kann einfach und kostengünstig gewährleistet werden, dass nur funktionsfähige und entstörte Steckverbindersystem verbaut werden. Ein Entstörtest bzw. EMV-Test der mit dem Steckverbindersystem verbundenen Komponente kann somit entfallen oder einfacher durchgeführt werden.The function of the EMC filter element can also advantageously take place at a lower value-added stage, namely directly after the connector system has been manufactured. This makes it easy and inexpensive to ensure that only functional and interference-free connector systems are installed. An interference suppression test or EMC test of the components connected to the connector system can thus be omitted or carried out more simply.
Weiterhin kann vorteilhaft durch die Anordnung des EMV-Filterelements in der Nähe des freien Endes des Kontaktelements bzw. durch die Integration des EMV-Filterelements in das Steckverbindersystem bewirkt werden, dass der Übergangswiderstand auf dem elektrischen Pfad vom Gegensteckverbinder über das Steckverbindersystem zu der mit dem Steckverbindersystem verbundenen Komponente verringert wird. Denn durch die Integration des EMV-Filterelements in das Steckverbindersystem können Kontaktpunkte und damit Übergangswiderstände verschiedener Stromleiter eingespart werden. Damit sinkt vorteilhaft auch der Gesamtwiderstand.Furthermore, by arranging the EMC filter element near the free end of the contact element or by integrating the EMC filter element into the connector system, the transition resistance on the electrical path from the mating connector via the connector system to that with the connector system can be achieved connected component is reduced. Because by integrating the EMC filter element into the connector system, contact points and thus transition resistances of different conductors can be saved. This also advantageously reduces the total resistance.
Schließlich kann durch das Vorsehen des EMV-Filterelements im bzw. am bzw. auf dem Steckverbindersystem vorteilhaft eine hohe, standardisierte Qualität des EMV-Filterelements gewährleistet werden. Je nach gewünschter Entstörungsqualität können EMV-Filterelemente verwendet werden, die anwendungsspezifisch unterschiedliche Frequenzbänder ausfiltern und/oder die eine anwendungsspezifisch unterschiedlich starke Dämpfung der unerwünschten Frequenzen bewirken. Damit kann das Entstörkonzept für die unterschiedlichsten Komponenten kostengünstig auf das Steckverbindersystem verlagert werden.Finally, by providing the EMC filter element in or on or on the connector system, a high, standardized quality of the EMC filter element can advantageously be guaranteed. Depending on the desired quality of interference suppression, EMC filter elements can be used which filter out different frequency bands for specific applications and / or which effect an application-specific attenuation of the undesired frequencies of different strengths. This means that the interference suppression concept for a wide variety of components can be relocated to the connector system at low cost.
Das Steckverbindersystem kann bevorzugt zur Verwendung im Gleichstrombetrieb vorgesehen sein, insbesondere bei hohen Strömen, wie sie z.B. in der Elektromobilität oder bei Hybrid-Kraftfahrzeugen zur Anwendung kommen. Jedoch ist auch eine Verwendung im Wechselstrombetrieb mit zwei oder drei oder mehr Phasen möglich.The connector system can preferably be provided for use in direct current operation, in particular with high currents, as e.g. be used in electromobility or hybrid vehicles. However, use in alternating current operation with two or three or more phases is also possible.
Das Gehäuse des Steckverbindersystems kann z.B. elektrisch isolierend ausgebildet sein. Es kann z.B. aus Kunststoff gefertigt sein. Das Gehäuse kann auf einer dem Gegensteckverbinder zugewandten Seite einen becherartigen Abschnitt aufweisen, wobei das wenigstens eine Kontaktelement mit seinem freien Ende in diesen becherartigen Abschnitt hineinragt. Das Gehäuse kann als Spritzgussteil gefertigt sein. Es kann z.B. einstückig ausgebildet sein oder aus z.B. zwei oder drei Gehäuseteilen zusammengesetzt sein (z.B. durch Clips- oder Schraubverbindungen oder dergleichen). Dabei kann das wenigstens eine Kontaktelement beim Spritzgussprozess als Einlegeteil in der Spritzgussform bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann z.B. bewirkt werden, dass das Kontaktelement den Boden des z.B. becherartigen Aufnahmeabschnitts für den Gegenstecker durchgreift bzw. durch diesen hindurchragt und dieser Durchgang des Kontaktelements dennoch mediendicht ausgeführt ist. Im Durchgangsabschnitt kann das Kontaktelement an seiner Außenseite eine Profilierung, z.B. eine Hakenstruktur oder eine Sägezahnstruktur, aufweisen, die einen besseren Halt im Material des Gehäuses bewirkt.The housing of the connector system can e.g. be designed to be electrically insulating. It can e.g. be made of plastic. The housing can have a cup-like section on a side facing the mating connector, the at least one contact element protruding with its free end into this cup-like section. The housing can be manufactured as an injection molded part. It can e.g. be formed in one piece or made of e.g. two or three housing parts can be put together (e.g. by clip or screw connections or the like). In this case, the at least one contact element can be provided as an insert in the injection mold during the injection molding process. In this way e.g. the contact element can be caused to hit the bottom of the e.g. Cup-like receiving section for the mating connector extends through or protrudes through this and this passage of the contact element is nevertheless made media-tight. In the passage section, the contact element can have a profiling on its outside, e.g. a hook structure or a sawtooth structure, which causes a better hold in the material of the housing.
Das Kontaktelement kann z.B. als Pin mit rechteckigem oder rundem Querschnitt ausgebildet sein oder als Kontaktmesser. Der Querschnitt des Kontaktelements kann z.B. für die Verwendung bei hohen Strömen ausgelegt sein und z.B. mehr als 4 mm2 betragen. Der Querschnitt kann z.B. 10mm2 oder 50mm2 oder 100mm2 oder sogar bis zu 200mm2 betragen. Auch 400mm2 sind möglich. Das Kontaktelement kann elektrisch gut leitend ausgebildet sein und z.B. aus einem Metall gestaltet sein, z.B. Kupfer oder einer Kupferlegierung. Es kann ausgebildet sein, um zumindest an einem Ende, seinem freien Ende, mit einem Gegenkontaktelement des Gegensteckverbinders mechanisch und elektrisch kontaktiert zu werden. Das Kontaktelement ist mit seinem freien Ende dem Gegensteckverbinder zugewandt. Das Kontaktelement kann beispielsweise zumindest abschnittsweise im Inneren des Gehäuses angeordnet sein, z.B. im Innern des becherartigen Aufnahmeabschnitts. Es kann auch auf der von dem Aufnahmeabschnitt abgewandten Seite abschnittsweise oder nahezu vollständig (z.B. zu mehr als 90%) im Innern des Gehäuses verlaufen bzw. angeordnet sein, z.B. indem es umspritzt ist. Es kann auch derart im bzw. am Gehäuse angeordnet sein, dass es mit einer seiner Flächen bündig mit dem Gehäuse abschließt. Das Kontaktelement kann an seinem freien Ende auch in der Art eines Lamellenkäfigs ausgebildet sein, in den das Gegenkontaktelement eingesteckt wird. Der Begriff „freies Ende“ ist dahingehend zu verstehen, dass im Bereich dieses Endes der elektrische Kontakt mit dem Gegenkontakt hergestellt wird.The contact element can be designed, for example, as a pin with a rectangular or round cross-section or as a contact blade. The cross section of the contact element can be designed for use with high currents, for example, and can be more than 4 mm 2 , for example. The cross section can be, for example, 10mm 2 or 50mm 2 or 100mm 2 or even up to 200mm 2 . 400mm 2 are also possible. The contact element can be designed to be electrically conductive and can be made of a metal, for example copper or a copper alloy. It can be designed to be mechanically and electrically contacted at least at one end, its free end, with a mating contact element of the mating connector. The contact element faces the mating connector with its free end. The contact element can for example be arranged at least in sections in the interior of the housing, for example in the interior of the cup-like receiving section. It can also run or be arranged on the side facing away from the receiving section in sections or almost completely (for example more than 90%) in the interior of the housing, for example by being overmolded. It can also be arranged in or on the housing in such a way that one of its surfaces is flush with the housing. At its free end, the contact element can also be designed in the manner of a lamellar cage into which the mating contact element is inserted. The term “free end” is to be understood to mean that electrical contact with the mating contact is established in the area of this end.
Das EMV-Filterelement ist dazu eingerichtet, elektromagnetische Störungen, die in das Steckverbindersystem eingetragen werden, zu filtern bzw. unschädlich zu machen, das Steckverbindersystem also zu entstören. Der Schaltungsträger kann z.B. als Leiterplatte ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine ein- oder mehrlagige Leiterplatte aus FR4-Material oder besser verwendet werden. Ebenso ist es möglich, beispielsweise ein Stanzgitter als Schaltungsträger zu verwenden. Das wenigstens eine auf dem Schaltungsträger angeordnete elektrische bzw. elektronische Bauteil bzw. Bauelement kann z.B. als Kondensator oder als Widerstand oder als Spule oder als (Überspannungs)Diode, etc. ausgebildet sein. Auch kleine integrierte Schaltkreise können vorgesehen sein. Das wenigstens eine elektrische oder elektronische Bauelement kann für hohe Ströme von mehr als 10A oder mehr als 50A oder mehr als 100A ausgebildet sein.The EMC filter element is set up to filter or render harmless electromagnetic interference that is entered into the connector system, i.e. to suppress interference in the connector system. The circuit carrier can be designed as a printed circuit board, for example. For example, a single or multi-layer circuit board made of FR4 material or better can be used. It is also possible, for example, to use a lead frame as a circuit carrier. The at least one electrical or electronic component or component arranged on the circuit carrier can be designed, for example, as a capacitor or as a resistor or as a coil or as (overvoltage) diode, etc. Small integrated circuits can also be provided. The at least one electrical or electronic component can be designed for high currents of more than 10A or more than 50A or more than 100A.
Das Steckverbindersystem kann eine Schirmung aufweisen. Beispielsweise kann die Schirmung in das Gehäuse integriert sein oder um das Gehäuse herum angeordnet sein. Auf diese Weise wird verhindert, dass vom Steckverbindersystem unerwünschte elektromagnetische Strahlung an die Umgebung abgegeben wird, sei es auf der dem Gegensteckverbinder zugewandten Seite, sei es auf der Seite des Steckverbindersystems, an welche die Komponente angeschlossen werden kann. Diese Schirmung kann z.B. durch Schirmbleche ausgebildet sein.The connector system can have a shield. For example, the shielding can be integrated into the housing or arranged around the housing. This prevents the connector system from emitting unwanted electromagnetic radiation to the environment, be it on the side facing the mating connector or on the side of the connector system to which the component can be connected. This shielding can e.g. be formed by shield plates.
Ebenso kann das Steckverbindersystem einen Masseanschluss aufweisen. Dadurch kann das Steckverbindersystem, z.B. mit der Schirmung, auf ein z.B. mit dem Gegensteckverbinder und/oder mit der Komponente gemeinsames, definiertes elektrisches Potenzial gelegt werden. Dieser Masseanschluss kann als Erdung ausgeführt sein, es kann jedoch auch ein anderes vorgegebenes, definiertes elektrisches Potenzial sein.The connector system can also have a ground connection. Thereby the connector system, e.g. with the shielding, e.g. defined electrical potential shared with the mating connector and / or with the component. This ground connection can be designed as a grounding, but it can also be another predetermined, defined electrical potential.
Grundsätzlich können bei einer Mehrzahl von Kontaktelementen auch mehrere EMV-Filterelemente vorgesehen sein, z.B. für jedes Kontaktelement ein EMV-Filterelement.In principle, with a plurality of contact elements, several EMC filter elements can also be provided, e.g. an EMC filter element for each contact element.
In einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass das Steckverbindersystem wenigstens einen elektrischen Leiter zum Verbinden mit einer vom EMV-Filterelement und vom Gegensteckverbinder verschiedenen elektrischen oder elektronischen Komponente (z.B. ein Inverter, ein Motor, ein Generator, eine Batterie, ein Sensor, etc.) aufweist. Der Schaltungsträger umschließt den wenigstens einen elektrische Leiter entlang einer Umlaufrichtung um den wenigstens einen elektrischen Leiter herum um höchstens 270°. Dabei ist der wenigstens eine elektrische Leiter von dem Kontaktelement verschieden und mit dem wenigstens einen Kontaktelement elektrisch verbunden.In a further development, it can be provided that the connector system has at least one electrical conductor for connecting to an electrical or electronic component different from the EMC filter element and the mating connector (e.g. an inverter, a motor, a generator, a battery, a sensor, etc.) having. The circuit carrier encloses the at least one electrical conductor along a circumferential direction around the at least one electrical conductor by at most 270 °. The at least one electrical conductor is different from the contact element and is electrically connected to the at least one contact element.
Mit anderen Worten: das wenigstens eine Kontaktelement wird nicht vollständig bzw. umlaufend von dem Schaltungsträger umschlossen. Das wenigstens eine Kontaktelement durchdringt den Schaltungsträger nicht bzw. durchgreift ihn nicht. Dadurch wird vorteilhaft eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung bzw. Montage des Steckverbindersystems bewirkt. Denn der Schaltungsträger kann z.B. einfach mittelbar oder unmittelbar auf den wenigstens einen elektrischen Leiter aufgesetzt und elektrisch mit diesem verbunden werden. Auch kann der Schaltungsträger dadurch besonders einfach gefertigt werden, da keine Durchführung bzw. keine Öffnung zum Durchstecken des wenigstens einen Leiters vorgesehen werden muss.In other words: the at least one contact element is not completely or circumferentially enclosed by the circuit carrier. The at least one contact element does not penetrate or does not penetrate the circuit carrier. This advantageously results in a particularly simple and inexpensive manufacture or assembly of the connector system. Because the circuit carrier can e.g. simply placed directly or indirectly on the at least one electrical conductor and electrically connected to it. The circuit carrier can also be manufactured in a particularly simple manner because no lead-through or no opening has to be provided for inserting the at least one conductor.
Dadurch, dass der wenigstens eine Leiter von dem wenigstens einen Kontaktelement verschieden ist kann das Steckverbindersystem vorteilhaft eine besonders große konstruktionstechnische Flexibilität erhalten. So kann z.B. ein einfaches, z.B. standardisiertes und/oder kurzes, Kontaktelement im Steckverbindersystem vorgesehen sein. Dieses kann auf seiner von dem freien Ende abgewandten Seite einen Anschluss an den elektrischen Leiter aufweisen. Der elektrische Leiter wiederum kann verschiedene geometrische Formen annehmen, um so den Anschluss an die Komponente (z.B. das Steuergerät) zu bewirken. Er kann dafür z.B. Biegungen oder Knicke aufweisen, um Höhen- oder Längenunterschiede auszugleichen. Auch kann er z.B. mit einer u-förmigen Form ausgebildet sein, um im unteren Teil der u-Form das EMV-Filterelement aufzunehmen. Dieses ragt dann nicht zu stark nach oben über das Niveau des Kontaktelements hinaus. Auch kann auf diese Weise z.B. eine thermische Anbindung an das Komponentengehäuse erleichtert werden.Because the at least one conductor is different from the at least one contact element, the connector system can advantageously be given a particularly high degree of structural flexibility. E.g. a simple, e.g. standardized and / or short, contact element can be provided in the connector system. This can have a connection to the electrical conductor on its side facing away from the free end. The electrical conductor, in turn, can take on various geometric shapes in order to establish the connection to the component (e.g. the control unit). For this he can e.g. Have bends or kinks to compensate for height or length differences. He can also e.g. be designed with a U-shape to accommodate the EMC filter element in the lower part of the U-shape. This then does not protrude too much upwards beyond the level of the contact element. In this way, e.g. a thermal connection to the component housing can be facilitated.
Bei mehr als einem Kontaktelement und mehr als einem elektrischen Leiter kann jedes Kontaktelement mit genau einem elektrischen Leiter elektrisch verbunden sein. Es ist aber auch möglich, dass an einem elektrischen Leiter mehrere Kontaktelemente angeschlossen sind.With more than one contact element and more than one electrical conductor, each contact element can be electrically connected to exactly one electrical conductor. However, it is also possible for several contact elements to be connected to one electrical conductor.
In diesem Fall kann das EMV-Filterelement bzw. der Schaltungsträger mechanisch mit dem wenigstens einen elektrischen Leiter verbunden sein. Elektrisch ist das EMV-Filterelement hierbei beispielsweise direkt mit dem wenigstens einen elektrischen Leiter und mittelbar über den elektrischen Leiter mit dem Kontaktelement verbunden. Es kann auch vorgesehen sein, dass das EMV-Filterelement bzw. der Schaltungsträger mechanisch mit dem wenigstens einen elektrischen Leiter verbunden ist, elektrisch aber unmittelbar bzw. direkt mit dem wenigstens einen Kontaktelement. In diesem Fall kann der wenigstens eine elektrische Leiter z.B. für eine Formanpassung sorgen, so dass das EMV-Filterelement nicht über eine vorgegebene Außenkontur hinausragt.In this case, the EMC filter element or the circuit carrier can be mechanically connected to the at least one electrical conductor. In this case, the EMC filter element is electrically connected, for example, directly to the at least one electrical conductor and indirectly via the electrical conductor to the contact element. It can also be provided that the EMC filter element or the circuit carrier is mechanically connected to the at least one electrical conductor, but electrically directly or directly to the at least one contact element. In this case, the at least one electrical conductor ensures, for example, a shape adaptation so that the EMC filter element does not protrude beyond a predetermined outer contour.
Ein (kurzes) elektrisches Verbindungsmittel wie z.B. ein Bonddraht oder eine Niete oder eine Schraube oder eine Lötverbindung, mit dem der Schaltungsträger bzw. das EMV-Filterelement an den wenigstens einen Leiter bzw. an das Kontaktelement elektrisch angeschlossen ist soll hierbei dem Ausdruck „unmittelbar elektrisch mit dem elektrischen Leiter/dem Kontaktelement verbunden“ nicht im Wege stehen.A (short) electrical connection means such as a bonding wire or a rivet or a screw or a soldered connection with which the circuit carrier or the EMC filter element is electrically connected to the at least one conductor or to the contact element, the expression "directly electrically connected to the electrical conductor / the contact element “Don't stand in the way.
Grundsätzlich können bei einer Mehrzahl von elektrischen Leitern auch mehrere EMV-Filterelemente vorgesehen sein, z.B. für jeden elektrischen Leiter ein EMV-Filterelement.In principle, several EMC filter elements can also be provided for a plurality of electrical conductors, e.g. an EMC filter element for each electrical conductor.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Steckverbindersystem wenigstens einen elektrischen Leiter zum Verbinden mit einer vom EMV-Filterelement und vom Gegensteckverbinder verschiedenen elektrischen oder elektronischen Komponente (z.B. ein Inverter, ein Motor, ein Generator, eine Batterie, ein Sensor, etc.) aufweist. Der Schaltungsträger umschließt den wenigstens einen elektrische Leiter entlang einer Umlaufrichtung um den wenigstens einen elektrischen Leiter herum um höchstens 270°. Dabei ist der wenigstens eine elektrische Leiter das wenigstens eine Kontaktelement. Anders ausgedrückt: das Kontaktelement ist hierbei identisch mit dem elektrischen Leiter.Alternatively, it can be provided that the connector system has at least one electrical conductor for connecting to an electrical or electronic component (e.g. an inverter, a motor, a generator, a battery, a sensor, etc.) different from the EMC filter element and the mating connector. The circuit carrier encloses the at least one electrical conductor along a circumferential direction around the at least one electrical conductor by at most 270 °. The at least one electrical conductor is the at least one contact element. In other words: the contact element here is identical to the electrical conductor.
Mit anderen Worten: das wenigstens eine Kontaktelement wird nicht vollständig bzw. umlaufend von dem Schaltungsträger umschlossen. Das wenigstens eine Kontaktelement durchdringt den Schaltungsträger nicht bzw. durchgreift ihn nicht. Dadurch wird vorteilhaft eine besonders einfache und kostengünstige Fertigung bzw. Montage des Steckverbindersystems bewirkt. Denn der Schaltungsträger kann einfach mittelbar oder unmittelbar auf den wenigstens einen elektrischen Leiter aufgesetzt und elektrisch mit diesem verbunden werden. Auch kann der Schaltungsträger dadurch besonders einfach gefertigt werden, da keine Durchführung bzw. keine Öffnung zum Durchstecken des wenigstens einen Leiters vorgesehen werden muss.In other words: the at least one contact element is not completely or circumferentially enclosed by the circuit carrier. The at least one contact element does not penetrate or does not penetrate the circuit carrier. This advantageously results in a particularly simple and inexpensive manufacture or assembly of the connector system. Because the circuit carrier can be placed directly or indirectly on the at least one electrical conductor and electrically connected to it. The circuit carrier can also be manufactured in a particularly simple manner because no lead-through or no opening has to be provided for inserting the at least one conductor.
Dadurch, dass der wenigstens eine elektrische Leiter identisch mit dem Kontaktelement ist wird vorteilhaft bewirkt, dass der elektrische Gesamtwiderstand besonders niedrig gehalten wird, da keine zusätzlichen Kontaktpunkte vorhanden sind. Auch wird dadurch die Herstellung des Steckverbindersystems vereinfacht, da ein Schritt der Verbindung des weiteren Leiters mit dem Kontaktelement entfällt.The fact that the at least one electrical conductor is identical to the contact element has the advantageous effect that the total electrical resistance is kept particularly low, since there are no additional contact points. This also simplifies the production of the connector system, since a step of connecting the further conductor to the contact element is omitted.
In diesem Fall ist das EMV-Filterelement direkt mit dem Kontaktelement elektrisch verbunden.In this case, the EMC filter element is electrically connected directly to the contact element.
Dadurch, dass der Schaltungsträger mit seiner Haupterstreckungsebene parallel zu dem wenigstens einen elektrischen Leiter auf dem wenigstens einen elektrischen Leiter angeordnet ist wird eine besonders kompakte Bauform des Steckverbindersystems erzielt.Because the circuit carrier is arranged with its main extension plane parallel to the at least one electrical conductor on the at least one electrical conductor, a particularly compact design of the connector system is achieved.
Das Steckverbindersystem kann auf diese Weise z.B. sehr flach ausgebildet sein, so dass es in demjenigen Bereich, welcher in ein Komponentengehäuse eingesteckt ist nur wenig höher ist (senkrecht zur Einsteckrichtung in das Komponentengehäuse) als das Kontaktelement. Beispielsweise ist es nicht höher als die achtfache oder nicht höher als die fünffache oder sogar nicht höher als die dreifache Dicke bzw. Höhe des Kontaktelements bzw. des elektrischen Leiters. Vorteilhaft kann dadurch auch die Herstellung des Steckverbindersystems besonders einfach gestaltet sein. Beispielsweise kann das EMV-Filterelement bereits vor einem Spritzgussvorgang auf dem wenigstens einen elektrischen Leiter bzw. dem Kontaktelement angeordnet werden. Besonders einfach ist bei einer parallelen Anordnung des EMV-Filterelements auch, das EMV-Filterelement nach der Herstellung des Steckverbindersystems auf dem wenigstens einen elektrischen Leiter anzuordnen und ggf. dort auch zu befestigen.The connector system can in this way e.g. be very flat, so that it is only slightly higher (perpendicular to the direction of insertion into the component housing) than the contact element in that area which is inserted into a component housing. For example, it is not more than eight times or not more than five times or even not more than three times the thickness or height of the contact element or the electrical conductor. As a result, the production of the connector system can advantageously also be designed to be particularly simple. For example, the EMC filter element can be arranged on the at least one electrical conductor or the contact element before an injection molding process. With a parallel arrangement of the EMC filter element, it is also particularly easy to arrange the EMC filter element on the at least one electrical conductor after the connector system has been produced and, if necessary, also to fasten it there.
Im Unterschied zu einem EMV-Filterelement, durch welches hindurch das Kontaktelement gesteckt werden muss kann hier auch entlang der Längserstreckung des wenigstens einen Leiters eine Aussparung im Gehäuse vorgesehen sein, in welche das EMV-Filterelement eingesetzt wird. Das EMV-Filterelement kann auf dem wenigstens einen Leiter bzw. auf dem Kontaktelement angeordnet sein, es kann auch am wenigstens einen Leiter bzw. Kontaktelement befestigt oder montiert sein (z.B. kraftschlüssig oder formschlüssig oder stoffschlüssig). Es kann auch in das Gehäuse eingegossen sein. Das EMV-Filterelement bzw. der Schaltungsträger kann unmittelbar bzw. direkt auf dem wenigstens einen Leiter bzw. dem Kontaktelement angeordnet sein. Das EMV-Filterelement bzw. der Schaltungsträger kann jedoch auch unter Zwischenlage eines weiteren Elements auf dem wenigstens einen Leiter bzw. auf dem Kontaktelement angeordnet bzw. montiert bzw. befestigt sein. Das EMV-Filterelement bzw. der Schaltungsträger kann lösbar oder unlösbar (d.h.: nicht zerstörungsfrei lösbar) auf dem wenigstens einen Leiter bzw. dem Kontaktelement angeordnet bzw. befestigt sein.In contrast to an EMC filter element through which the contact element has to be inserted, a recess can also be provided in the housing along the longitudinal extension of the at least one conductor, into which the EMC filter element is inserted. The EMC filter element can be arranged on the at least one conductor or on the contact element; it can also be fastened or mounted on the at least one conductor or contact element (e.g. force-fit or form-fit or material fit). It can also be cast into the housing. The EMC filter element or the circuit carrier can be arranged directly or directly on the at least one conductor or the contact element. The EMC filter element or the circuit carrier can, however, also be arranged or mounted or fastened with a further element interposed on the at least one conductor or on the contact element. The EMC filter element or the circuit carrier can be detachable or non-detachable (i.e. not detachable in a non-destructive manner) on the at least one conductor or the contact element.
Der wenigstens eine Leiter bzw. das Kontaktelement kann einen Montageabschnitt bzw. Anordnungsabschnitt aufweisen, in dem das EMV-Filterelement bzw. der Schaltungsträger platziert bzw. angeordnet bzw. montiert wird.The at least one conductor or the contact element can have a mounting section or arrangement section in which the EMC Filter element or the circuit carrier is placed or arranged or mounted.
Dadurch, dass das Steckverbindersystem wenigstens zwei Kontaktelemente bzw. wenigstens zwei elektrische Leiter aufweist, wobei das EMV-Filterelement elektrisch mit zwei oder mehr Kontaktelementen bzw. mit zwei oder mehr elektrischen Leitern verbunden ist wird eine besonders kostengünstige Entstörung ermöglicht. Denn das EMV-Filterelement kann auf diese Weise für die Entstörung von wenigstens zwei Leitungen gleichzeitig ausgebildet sein und es werden Bauteile eingespart. Beispielsweise können in einem Gleichstrom-Steckverbindersystem genau zwei Kontaktelemente bzw. elektrische Leiter vorgesehen sein. In einem dreiphasigen Wechselstrom-Steckverbindersystem können drei Kontaktelemente bzw. elektrische Leiter vorgesehen sein. Vorteilhaft ist hier das EMV-Filterelement mit allen drei Kontaktelementen bzw. elektrischen Leitern verbunden.The fact that the connector system has at least two contact elements or at least two electrical conductors, the EMC filter element being electrically connected to two or more contact elements or to two or more electrical conductors, enables particularly inexpensive interference suppression. Because the EMC filter element can be designed in this way to suppress interference from at least two lines at the same time and components are saved. For example, exactly two contact elements or electrical conductors can be provided in a direct current connector system. Three contact elements or electrical conductors can be provided in a three-phase AC plug connector system. The EMC filter element is advantageously connected to all three contact elements or electrical conductors.
Es kann vorgesehen sein, dass das EMV-Filterelement bzw. der Schaltungsträger mit allen elektrischen Leitern bzw. Kontaktelementen elektrisch verbunden ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das EMV-Filterelement bzw. der Schaltungsträger nicht mit allen elektrischen Leitern bzw. Kontaktelementen verbunden ist, wenigstens jedoch mit zwei der elektrischen Leiter bzw. Kontaktelemente.It can be provided that the EMC filter element or the circuit carrier is electrically connected to all electrical conductors or contact elements. However, it can also be provided that the EMC filter element or the circuit carrier is not connected to all electrical conductors or contact elements, but at least to two of the electrical conductors or contact elements.
Grundsätzlich können bei einer Mehrzahl von elektrischen Leitern bzw. Kontaktelementen auch mehrere EMV-Filterelemente vorgesehen sein.In principle, with a plurality of electrical conductors or contact elements, a plurality of EMC filter elements can also be provided.
Dadurch, dass der Schaltungsträger elektrisch direkt bzw. unmittelbar mit jedem Kontaktelement verbunden ist wird eine besonders gute Entstörung bewirkt. Es kann eine besonders kompakte, klein bauende Bauform erzielt werden.The fact that the circuit carrier is electrically connected directly or directly to each contact element brings about particularly good interference suppression. A particularly compact, small design can be achieved.
Ein (kurzes) elektrisches Verbindungsmittel wie z.B. ein Bonddraht oder eine Niete oder eine Schraube oder eine Lötverbindung, mit dem der Schaltungsträger bzw. das EMV-Filterelement an das Kontaktelement elektrisch angeschlossen ist soll hierbei dem Ausdruck „direkt elektrisch mit dem Kontaktelement verbunden“ nicht im Wege stehen. A (short) electrical connection means such as a bonding wire or a rivet or a screw or a soldered connection with which the circuit carrier or the EMC filter element is electrically connected to the contact element should not stand in the way of the expression “directly electrically connected to the contact element”.
Dadurch, dass das EMV-Filterelement am oder im Gehäuse festgelegt ist wird eine besonders kompakte Bauform und ein besonders langlebiges Steckverbindersystem geschaffen. Beispielsweise kann das EMV-Filterelement vom Gehäuse umschlossen oder umspritzt sein. Es ist dadurch besonders gut gegen äußere Einflüsse geschützt wie z.B. Schmutz oder Feuchtigkeit. Eine Befestigung am Gehäuse bewirkt zudem eine Entlastung des wenigstens einen Leiters bzw. des wenigstens einen Kontaktelements, da mechanische Spannungen oder mechanischer Druck vom Gehäuse abgefangen wird und nicht (vollständig) auf den wenigstens einen Leiter bzw. das wenigstens eine Kontaktelement übertragen wird und umgekehrt.Because the EMC filter element is fixed on or in the housing, a particularly compact design and a particularly durable connector system are created. For example, the EMC filter element can be enclosed or encapsulated by the housing. It is therefore particularly well protected against external influences such as Dirt or moisture. Attachment to the housing also relieves the load on the at least one conductor or the at least one contact element, since mechanical stresses or mechanical pressure is absorbed by the housing and is not (completely) transferred to the at least one conductor or the at least one contact element and vice versa.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass das EMV-Filterelement für den Betrieb bei hohen Spannungen von mehr als 40V, bevorzugt mehr als 200V und ganz besonders bevorzugt von mehr als 400V eingerichtet ist. Dadurch wird vorteilhaft ein Betrieb auch im Hochvolt-Bereich von z.B. Elektrofahrzeugen möglich. Die Ausbildung für derartig hohe Spannungen wird dadurch bewirkt, dass der Schaltungsträger und die elektrischen bzw. elektronischen Bauelemente des EMV-Filterelements durch ausreichend große Luft- und Kriechstrecken voneinander getrennt sind, so dass Überschläge vermieden werden. Dies kann z.B. auch durch die Verwendung einer mehrlagigen Leiterplatte und einer Bestückung mit elektrischen bzw. elektronischen Bauteilen bzw. Bauelementen auf zwei Seiten der Leiterplatte bewirkt werden. Auf diese Weise kann das Steckverbindersystem den Einbau komplexer, hochspannungstauglicher und großbauender EMV-Filterelemente in den Komponenten (z.B. Inverter, Motor, etc.) überflüssig machen und damit erheblichen Bauraum einsparen.A further development provides that the EMC filter element is set up for operation at high voltages of more than 40V, preferably more than 200V and very particularly preferably more than 400V. This also makes operation in the high-voltage range, e.g. Electric vehicles possible. The formation for such high voltages is achieved in that the circuit carrier and the electrical or electronic components of the EMC filter element are separated from one another by sufficiently large air and creepage distances so that flashovers are avoided. This can e.g. can also be achieved by using a multilayer printed circuit board and equipping it with electrical or electronic components or components on two sides of the printed circuit board. In this way, the connector system can make the installation of complex, high-voltage capable and large-scale EMC filter elements in the components (e.g. inverter, motor, etc.) superfluous and thus save considerable installation space.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Steckverbindersystem ein thermisch leitendes Element aufweist. Das thermisch leitende Element ist mit einem ersten Abschnitt mit dem EMV-Filterelement thermisch leitend gekoppelt, wobei das thermisch leitende Element einen vom ersten Abschnitt verschiedenen zweiten Abschnitt aufweist, der zur Ankopplung an eine thermische Senke eingerichtet ist. Dadurch wird vorteilhaft bewirkt, dass das Steckverbindersystem als integriertes System bereits ein Entwärmkonzept aufweist. Gerade beim Betrieb der Komponente bzw. des Steckverbindersystems mit hohen Strömen kann durch den elektrischen Widerstand und eingeschränkte Wärmeabfuhr eine hohe Temperatur entstehen, die langfristig das EMV-Filterelement beschädigen kann. Durch das Vorsehen des thermisch leitenden Elements kann sichergestellt werden, dass das EMV-Filterelement nicht überhitzt und dadurch stets seine Funktion aufrecht erhält. Beim Verbau des Steckverbindersystems in bzw. an eine Komponente (z.B. Inverter, Motor, Steuergerät, etc.) ist dort lediglich eine Wärmesenke vorzusehen, an welche der zweite Abschnitt des thermisch leitenden Elements thermisch leitend (z.B. durch Aufbringen einer Wärmeleitpaste) gekoppelt werden muss. Der zweite Abschnitt kann dabei eine spezielle Geometrie aufweisen, die in eine korrespondierende Geometrie (Schlüssel-Schloss-Prinzip) der Wärmesenke eingreift. Dadurch wird eine besonders gute Wärmekopplung bewirkt.In a further development it is provided that the connector system has a thermally conductive element. A first section of the thermally conductive element is thermally conductively coupled to the EMC filter element, the thermally conductive element having a second section that is different from the first section and is designed for coupling to a thermal sink. This advantageously has the effect that the connector system as an integrated system already has a cooling concept. Particularly when the component or the connector system is operated with high currents, the electrical resistance and limited heat dissipation can cause a high temperature that can damage the EMC filter element in the long term. By providing the thermally conductive element, it can be ensured that the EMC filter element does not overheat and thus always maintains its function. When installing the connector system in or on a component (e.g. inverter, motor, control unit, etc.), all that needs to be provided is a heat sink to which the second section of the thermally conductive element must be coupled in a thermally conductive manner (e.g. by applying a thermal paste). The second section can have a special geometry which engages in a corresponding geometry (key and lock principle) of the heat sink. This brings about a particularly good thermal coupling.
Das thermisch leitende Element kann z.B. elektrisch nicht leitend ausgebildet sein und z.B. ein keramisches Material umfassen. Es kann z.B. eine Wärmeleitfähigkeit von wenigstens 4 W/(m*K) aufweisen, bevorzugt wenigstens 5 W/(m*K).The thermally conductive element can, for example, be designed to be electrically non-conductive and, for example, a include ceramic material. It can for example have a thermal conductivity of at least 4 W / (m * K), preferably at least 5 W / (m * K).
Das thermisch leitende Element kann z.B. mit dem wenigstens einen elektrischen Leiter bzw. dem wenigstens einen Kontaktelement thermisch leitfähig verbunden sein. Wenn das EMV-Filterelement mit dem elektrischen Leiter bzw. dem Kontaktelement gekoppelt ist wird durch eine Ableitung von Wärme des elektrischen Leiters bzw. des Kontaktelements auch das EMV-Filterelement gekühlt. In diesem Fall kann das thermische Element lediglich mittelbar mit dem EMV-Filterelement gekoppelt sein.The thermally conductive element can e.g. be connected to the at least one electrical conductor or the at least one contact element in a thermally conductive manner. If the EMC filter element is coupled to the electrical conductor or the contact element, the EMC filter element is also cooled by dissipating heat from the electrical conductor or the contact element. In this case, the thermal element can only be indirectly coupled to the EMC filter element.
Das thermisch leitende Element kann jedoch auch unmittelbar bzw. direkt mit dem EMV-Filterelement thermisch gekoppelt sein. Dabei soll ein notwendiges Befestigungsmittel (z.B. Schrauben oder Nieten) oder auch eine zwischen thermischem Element und EMV-Filterelement eingebrachte Wärmeleitpaste dem Begriff „direkt / unmittelbar thermisch gekoppelt“ nicht entgegenstehen.The thermally conductive element can, however, also be thermally coupled directly or directly to the EMC filter element. A necessary fastening means (e.g. screws or rivets) or a thermal paste applied between the thermal element and the EMC filter element should not conflict with the term "directly / directly thermally coupled".
Dadurch, dass zwischen dem Schaltungsträger und jedem der elektrischen Leiter bzw. jedem Kontaktelement ein als separates Element ausgebildetes thermisches Isolierelement angeordnet ist wird vorteilhaft bewirkt, dass eine Erwärmung des elektrischen Leiters bzw. des Kontaktelements durch den hohen Stromfluss nicht direkt und nicht in voller Stärke auf das EMV-Filterelement durchschlägt. In diesem Fall müsste somit bei Verwendung eines an eine thermische Senke gekoppelten thermischen Elements somit auch wesentlich weniger Wärme abgeführt werden. Das thermische Element könnte somit vorteilhaft kleiner dimensioniert werden.The fact that a thermal insulating element designed as a separate element is arranged between the circuit carrier and each of the electrical conductors or each contact element advantageously prevents the electrical conductor or contact element from heating up directly and to the full extent due to the high current flow the EMC filter element breaks down. In this case, when using a thermal element coupled to a thermal sink, significantly less heat would have to be dissipated. The thermal element could thus advantageously be made smaller.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Steckverbindersystem einen Schirmleiter zum Anschließen an einen Gegenschirmleiter des Gegensteckverbinders aufweist, wobei das EMV-Filterelement an den Schirmleiter angeschlossen ist. Dabei kann z.B. ein Masseanschluss des EMV-Filterelements an den Schirmleiter angeschlossen sein. Dadurch wird vorteilhaft das Risiko minimiert, dass elektromagnetische Störstrahlung von außen überhaupt in das Gesamtsystem eindringt bzw. Störstrahlung aus dem Gesamtsystem in die Außenumgebung abgestrahlt wird.In a further development it is provided that the connector system has a shield conductor for connection to a counter shield conductor of the counter connector, the EMC filter element being connected to the shield conductor. For example, a ground connection of the EMC filter element must be connected to the shield conductor. This advantageously minimizes the risk that electromagnetic interference radiation from outside penetrates the overall system at all or interference radiation is radiated from the overall system into the outside environment.
Dadurch, dass das Steckverbindersystem einen Fluss-Konzentrator bzw. ein Flussleitstück aufweist, der den elektrischen Leiter entlang der Umlaufrichtung zumindest entlang eines Umlaufwinkels von 270° umläuft wird vorteilhaft bewirkt, dass in dem Steckverbindersystem eine berührungslose Strommessung ermöglicht wird, die auch kein Zwischenschalten eines Amperemeters erfordert. Dadurch kann das Steckverbindersystem über seine Funktionen der elektrischen Verbindung mit Gegensteckverbinder und Komponente sowie die Entstörung hinaus kostengünstig mit einer weiteren Funktionalität ausgestattet werden, die an anderer Stelle eingespart werden kann. Der Fluss-Konzentrator bzw. das Flussleitstück kann dabei aus einem magnetisch hochpermeablen Material wie z.B. Weicheisen ausgebildet sein. Das den elektrischen Leiter bzw. das Kontaktelement ringförmig umgebende Magnetfeld wird in dem Fluss-Konzentrator gebündelt.The fact that the connector system has a flux concentrator or a flux guiding piece that surrounds the electrical conductor along the direction of rotation at least along an angle of rotation of 270 ° has the advantageous effect that non-contact current measurement is made possible in the connector system, which also does not require the interposition of an ammeter requires. As a result, the connector system can be cost-effectively equipped with another functionality that can be saved elsewhere, in addition to its functions of electrical connection with mating connector and component and interference suppression. The flux concentrator or the flux guide piece can be made of a magnetically highly permeable material such as Soft iron be designed. The magnetic field surrounding the electrical conductor or the contact element in a ring shape is bundled in the flux concentrator.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Fluss-Konzentrator einen Schlitz derart aufweist, dass der Fluss-Konzentrator nicht ringförmig geschlossen ist, wobei der Schlitz zum Einbringen eines Magnetfeldsensors eingerichtet ist. Der Magnetfeldsensor kann z.B. als Hall-Sensors ausgebildet sein. Dadurch kann eine einfache, kostengünstige, berührungslose und genaue Strommessung im Steckverbindersystem ermöglicht werden. Der Schlitz ist dabei derart gestaltet bzw. eingerichtet, dass der Magnetfeldsensor möglichst passgenau in ihn eingesteckt werden kann.In a development it is provided that the flux concentrator has a slot in such a way that the flux concentrator is not closed in an annular manner, the slot being designed for the introduction of a magnetic field sensor. The magnetic field sensor can e.g. be designed as a Hall sensor. This enables a simple, inexpensive, contactless and precise current measurement in the connector system. The slot is designed or set up in such a way that the magnetic field sensor can be inserted into it as precisely as possible.
Dadurch, dass im Schlitz ein Magnetfeldsensor angeordnet ist, wobei der Magnetfeldsensor z.B. ein Hall-Sensor sein kann, wird vorteilhaft bewirkt, dass das Steckverbindersystem für eine Strommessung eingerichtet ist. Der Magnetfeldsensor bzw. der Hall-Sensor kann dabei z.B. elektrisch mit einer Auswerteelektronik verbunden sein, die die generierten bzw. erfassten Signale in eine Stromstärke umrechnet.In that a magnetic field sensor is arranged in the slot, the magnetic field sensor e.g. can be a Hall sensor, the effect is advantageously that the connector system is set up for a current measurement. The magnetic field sensor or the Hall sensor can e.g. be electrically connected to evaluation electronics, which convert the generated or detected signals into a current intensity.
Zeichnungendrawings
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden dem Fachmann aus der nachfolgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen, die jedoch nicht als die Erfindung beschränkend auszulegen sind, unter Bezugnahme auf die beigelegten Zeichnungen ersichtlich.Further features and advantages of the present invention will become apparent to the person skilled in the art from the following description of exemplary embodiments, which, however, are not to be interpreted as limiting the invention, with reference to the accompanying drawings.
Es zeigen
-
1 : einen schematischen Querschnitt durch ein Steckverbindersystem, einen mit dem Steckverbindersystem zusammensteckbaren Gegensteckverbinder und eine an das Steckverbindersystem angeschlossene Komponente; -
2 : eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf eine Ausführungsform eines Steckverbindersystems; -
3a : eine perspektivische Ansicht von schräg oben auf eine andere Ausführungsform eines Steckverbindersystems; -
3b : eine perspektivische Ansicht von schräg unten auf das Steckverbindersystem aus3a ; -
4 : einen Querschnitt durch ein Steckverbindersystem ähnlich zu dem aus den3a und3b , hier jedoch mit thermisch leitendem Element; -
5a : einen Querschnitt durch ein Steckverbindersystem ähnlich zu dem aus den3a und3b , hier jedoch mit thermisch leitendem Element und Fluss-Konzentrator; -
5b : eine Aufsicht auf den Fluss-Konzentrator aus5a .
-
1 : a schematic cross section through a connector system, a mating connector that can be plugged together with the connector system and a component connected to the connector system; -
2 : a perspective view obliquely from above of an embodiment of a connector system; -
3a : a perspective view obliquely from above of another embodiment of a connector system; -
3b : a perspective view obliquely from below of the connector system3a ; -
4th : a cross section through a connector system similar to that of the3a and3b , but here with a thermally conductive element; -
5a : a cross section through a connector system similar to that of the3a and3b , but here with a thermally conductive element and flow concentrator; -
5b : a top view of the river concentrator5a .
Das Steckverbindersystem weist ein Gehäuse
Das Gehäuse
Das Gehäuse
Der Schaltungsträger
Das auf dem Schaltungsträger
Die Komponente
Das Steckverbindersystem
Das Steckverbindersystem
Das Steckverbindersystem
In
Das Steckverbindersystem
In einer anderen Ausgestaltung kann das Steckverbindersystem
In
Im Falle einer Ausbildung des elektrischen Leiters
In der Anordnung des Schaltungsträgers
Der Schaltungsträger
Das EMV-Filterelement
Das Steckverbindersystem
In dem Steckverbindersystem
Thermisches Isolierelement
In dem Steckverbindersystem
Der Fluss-Konzentrator
Dabei kann bei Steckverbindersystemen
Der Fluss-Konzentrator
Der Gegensteckverbinder
Das Steckverbindersystem
Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die gesamte elektrische Strecke von der Anschlussleitung
Das Steckverbindersystem
An das weitere Ende
Jeder der beiden elektrischen Leiter
Das EMV-Filterelement
In
Durch den nach unten gezogenen Montageabschnitt M wird neben der Möglichkeit einer einfachen Entwärmung auch eine besonders flache Bauform des Steckverbindersystems
Das EMV-Filterelement
Der Masseanschluss
Das Gehäuse
Weiterhin ist zu erkennen, dass das EMV-Filterelement
Zwischen dem EMV-Filterelement
Das thermisch leitende Element
Der Fluss-Konzentrator
In
Abschließend sei angemerkt, dass das Steckverbindersystem
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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