特表 2022-518551 高電流構成要素

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-03-15

(54)【発明の名称】高電流構成要素

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/00 20060101AFI20220308BHJP

   H01R 12/58 20110101ALI20220308BHJP

【ＦＩ】

H05K3/00 W

H01R12/58

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021543331

(86)(22)【出願日】2020-01-21

(85)【翻訳文提出日】2021-09-15

(86)【国際出願番号】 EP2020051428

(87)【国際公開番号】W WO2020152177

(87)【国際公開日】2020-07-30

(31)【優先権主張番号】102019101510.3

(32)【優先日】2019-01-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(31)【優先権主張番号】102019121980.9

(32)【優先日】2019-08-15

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521325835

【氏名又は名称】ナッセル，ロマーン

【氏名又は名称原語表記】ＮＡＣＨＳＥＬ， ＲＯＭＡＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ナッセル，ロマーン

【テーマコード（参考）】

5E223

【Ｆターム（参考）】

5E223AA21

5E223AB62

5E223AC23

5E223BA27

5E223BB12

5E223CB24

5E223CB63

5E223CD01

5E223CD15

5E223DB01

5E223DB08

5E223DB13

(57)【要約】

回路基板または回路グループもしくは回路用の別の機械的キャリア基板への電気的および機械的接続のために設けられ、導体トラック、導電性表面要素および／または他の導電性領域および接点を有する、高電流構成要素（１２、１４；１１０；１３４）用の機能電子ユニット（１１２、１３８）であって、機能電子ユニット（１１２、１３８）は、構成要素（１２、１４；１１０；１３４）を流れる電流または構成要素（１２、１４；１１０；１３４）に印加される電圧の特性を測定するか、または別の電子機能を実行するように設計された電子部品を有し、機能電子ユニット（３０；１１２、１３８）が、高電流構成要素（１２、１４；１１０；１３４）または共通キャリア上に保持されることを特徴とする、機能電子ユニット（１１２、１３８）。より具体的には、機能電子ユニットは、高電流構成要素（１２、１４；１１０；１３４）に一体化することができ、および／またはモジュール式に高電流構成要素（１２、１４）に押し込むことができ、または高電流構成要素（１２、１４；１１０；１３４）に固定することができる。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高電流用に設計された導電経路、導電領域素子および／または他の導電範囲および接点を有する回路構成または回路用のプリント回路基板または別の機械的キャリア基板に電気的および機械的に接続するために設けられた高電流構成要素（１２、１４；１１０；１３４）用の機能電子機器（１１２、１３８）であって、前記機能電子機器（１１２；１３８）には、前記構成要素（１２、１４；１１０；１３４）を流れる電流または前記構成要素（１２、１４；１１０；１３４）に印加される電圧の特性を測定するのに適した、または別の電子機能を実行するのに適した電子部品が設けられ、前記機能電子機器（３０；１１２、１３８）は、前記高電流構成要素（１２、１４；１１０；１３４）または共通キャリアに保持されることを特徴とする、機能電子機器（１１２、１３８）。

【請求項2】

前記高電流構成要素（１２、１４；１１０；１３４）に一体化されるように適合されていることを特徴とする、請求項１に記載の機能電子機器（１１２、１３８）。

【請求項3】

前記高電流構成要素（１２、１４）上にモジュール式に貼り付けられるか、または前記高電流構成要素（１２、１４；１１０；１３４）に固定されるように適合されたハウジング（３４）またはキャリア材料を特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載の機能電子機器。

【請求項4】

前記高電流構成要素（１１０）内の切り欠きまたは空洞内に挿入されるように適合されていることを特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載の機能電子機器（１１２）。

【請求項5】

前記高電流構成要素（１２、１４；１１０；１３４）の前記他の接点からガルバニック結合解除される接点（４０、１１６；１３１）が設けられ、前記機能電子機器（１１２、１３８）の信号を取得することができることを特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載の機能電子機器（１１２、１３８）。

【請求項6】

前記構成要素（１４、２２；１１０）の状態の有無を示す光学および／または音響信号生成器を特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載の機能電子機器（１１２、１３８）。

【請求項7】

前記信号生成器がＬＥＤまたはＯＬＥＤを含むことを特徴とする、請求項６に記載の機能電子機器（１１２、１３８）。

【請求項8】

前記機能電子機器に含まれる１つまたは複数の電子部品を構成するように適合された少なくとも１つのデータインターフェースを特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載の機能電子機器（１１２、１３８）。

【請求項9】

ＩＯリンクまたは任意の他の標準化された通信インターフェースを特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載の機能電子機器（１１２、１３８）。

【請求項10】

光通信インターフェース（１３２；１３６）を特徴とする、先行する請求項のいずれか１項に記載の機能電子機器（１１２、１３８）。

【請求項11】

前記通信インターフェースが双方向であることを特徴とする、請求項１０に記載の機能電子機器（１１２、１３８）。

【請求項12】

前記信号を処理ユニットに送信するための信号生成器（１３６）の前記光信号を受信するように構成された光ファイバを特徴とする、請求項１０または１１に記載の機能電子機器（１１２、１３８）。

【請求項13】

高電流用に設計された導電経路、導電領域素子および／または他の導電範囲および接点を有する回路構成または回路のためのプリント回路基板または別の機械的キャリア基板に電気的および機械的に接続するための高電流構成要素（１２、１４；１１０；１３４）であって、先行する請求項のいずれか１項に記載の機能電子機器（１１２、１３８）を特徴とする、高電流構成要素（１２、１４；１１０；１３４）。

【請求項14】

ねじ要素としてプレスフィット構成要素として設計されていること、スナップイン接点、タッチファスナ（Ｋｌｅｔｔｖｅｒｂｉｎｄｕｎｇ）接続を有すること、またはプラグイン要素として設計されていることを特徴とする、請求項１３に記載の構成要素（１２、１４；１１０；１３４）。

【請求項15】

前記構成要素が前記機能電子機器からなり、そうでなければコーティングされたまたはコーティングされていない均質な導電性材料のみからなることを特徴とする、先行する請求項１３または１４に記載の構成要素。

【請求項16】

前記構成要素（１２、１４；１１０；１３４）が導電性金属体を含み、前記機能電子機器（１１２、１３８）が、そのような金属体内の切り欠き内または空洞内に設けられることを特徴とする、請求項１５に記載の構成要素（１２、１４；１１０；１３４）。

【請求項17】

前記プリント回路基板に接触するための前記接点（１２；１２０）に加えて、残りの前記接点からガルバニック結合解除され、前記機能電子機器（１１２、１３８）の信号を取得することができる接点（４０、１１６）が設けられることを特徴とする、先行する請求項１３から１６のいずれか一項に記載の構成要素（１２、１４；１１０；１３４）。

【請求項18】

１６Ａ超、好ましくは５０Ａ超、最も好ましくは１００Ａ超の電流用に設計されていることを特徴とする、先行する請求項１３から１７のいずれか一項に記載の構成要素（１２、１４；１１０；１３４）。

【請求項19】

高電流線を接続するためにねじ山、プラグイン接点または別の表面接点（１６）が設けられることを特徴とする、先行する請求項１３から１８のいずれか一項に記載の構成要素（１２、１４；１１０；１３４）。

【請求項20】

（ａ）前記機能電子機器は、キャリア材料の中もしくはその上に、または破壊することなく前記キャリア基板から除去することができないハウジング内に配置され、
（ｂ）前記機能電子機器の前記キャリア材料は、前記部品の前記キャリア基板からガルバニック分離されており、
（ｃ）前記キャリア材料またはハウジングには、さらなるスレッド、プラグインまたは、前記機能電子機器の前記機能の少なくとも一部を共に使用する高電流線を接続するための他の表面接点（１６）のためのさらなる切り欠きが設けられることを特徴とする、
先行する請求項１３から１９のいずれか一項に記載の構成要素（１２、１４；１１０；１３４）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高電流用に設計された導電経路、導電領域素子および／または他の導電範囲および接点を有する回路構成または回路用のプリント回路基板または別の機械的キャリア基板に電気的および機械的に接続するために設けられた高電流構成要素用の機能電子機器に関し、機能電子機器には、構成要素を流れる電流または構成要素に印加される電圧の特性を測定するのに適した、または別の電子機能を実行するのに適した電子部品が設けられている。

【0002】

さらに、本発明は、高電流用に設計された導電経路、導電領域素子および／または他の導電範囲および接点を有する回路構成または回路のためのプリント回路基板または別の機械的キャリア基板に電気的および機械的に接続するための高電流構成要素に関する。

【0003】

高電流構成要素は、例えば、プレスフィット構成要素またはプラグイン要素である。高電流構成要素は、プリント回路基板または別のキャリア基板に機械的および電気的に接続される。そのような構成要素は、例えば、プリント回路基板上のスロットに固定された大きなねじの形状をとることができる。次いで、構成要素は、高電流が流れる回路内に接点を形成する。

【0004】

特に、回路および対応する機能は、そのようなプリント回路基板上で実現される。個々の構成要素を個別に使用するなど、回路を実現するためのさらなる機械的代替案がある。コンピュータ産業における集積回路などの低電流を有する回路は、高電流回路とは区別される。高帯域幅を有する高データレートは、例えばＳＭＤ技術において、小電流によって伝送することができる。

【0005】

高電流構成要素は、回路アセンブリまたは回路群に関連する異なる機械的キャリア基板と共に使用することができる。簡単にするために、以下ではプリント回路基板と呼ぶ。本発明は、異なる機械的キャリア基板を用いて達成することができることが理解される。

【0006】

高電流回路は、例えば鉄道技術に用いられる。高電流回路の電流は、数十～数百アンペアであり得る。したがって、高電流回路は、ケーブル断面が大きい比較的太いケーブルを有する。潜在的に高い電圧が発生するため、大きな絶縁距離を守らなければならない。そのようなケーブルをはんだ付けするのに必要な電力は高温および機械的応力を引き起こすので、接点は、プレスフィット構成要素またはプラグイン要素によってプリント回路基板上に確立される。

【背景技術】

【0007】

プリント回路基板上に接触するための高電流構成要素は、例えば、Ｗｕｒｔｈ Ｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋ ｅｉＳｏｓ ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．ＫＧから「プレスフィット」の名称で、Ｗｕｒｔｈ Ｅｌｅｋｔｒｏｎｉｋ ＩＣＳ ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．ＫＧ、ＢＲＯＸＩＮＧ ＳＡから「パワークランプ」の名称で、ＴＥ ＣｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙおよびＥＲＮＩ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．ＫＧから販売されている。

【0008】

プリント回路基板を製造するために、最初に、プリント回路基板およびその上に存在する回路によってどの機能が達成されるべきかの機能回路図が定義される。次いで、回路図が確立され、設置スペース分析が実行される。その後にのみ、レイアウト、すなわち機能構成要素の設計が実行される。

【0009】

複雑な回路は、接点において物理的条件を測定し、それらを表示する必要があることが多い。例えば、対応する値が選択された値の範囲内にあるかどうかを評価するために、プレスフィット構成要素を流れる電流またはプレスフィット構成要素の電圧を測定して表示することが必要な場合がある。温度などの他の物理的条件も関連し得る。そのような物理的状態を検出するために、高電流回路自体に加えて、測定アセンブリまたは他の機能電子機器が使用される。機能電子機器は、回路内の状態、特に、高電流回路が本来どおりに動作するかどうかに関する情報を提供する。

【0010】

追加のセンサシステムまたは他の機能電子機器は、低電流用途である。したがって、そのようなプリント回路基板にはハイブリッド製造技術を使用しなければならない。追加の機能電子機器は、プリント回路基板上の他のすべての部品およびプリント回路基板自体と同じ認証手続きを受けなければならない。設置スペースを計画する際には、機能電子機器も考慮しなければならない。これは、製造中に一定のはんだ付け作業が必要であることを意味する。各はんだ接合部は、故障確率を有する。使用される部品の数が多くなるほど、故障のリスクが高くなる。それにより、既知のアセンブリおよびそれらの機能設計は複雑である。高電流回路内で部品が変更されるたびに、アセンブリ全体、すなわち未変更の部品も新しい認証手続きを受けなければならない。これは高価であり、多くの時間がかかり、担当スタッフの多くの能力を必要とする。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の目的は、高電流プリント回路基板の開発および製造を簡略化することである。本発明によれば、この目的は、機能電子機器が高電流構成要素または共通キャリアに保持されることで達成される。特に、機能電子機器を高電流構成要素と共に取り付けることができるようにしてもよい。

【0012】

また、機能電子機器は、高電流構成要素に一体化されるように適合されてもよい。「一体化された」という用語は、機能電子機器が切り欠き内、空洞内、または高電流構成要素の外側に設けられるか、または共通キャリアに固定されると理解される。共通キャリアは、例えば、機能電子機器が中に成形される樹脂などのキャリア材料によって形成することができる。プレートなども使用することができ、機能電子機器はその上に機械的に固定される。機能電子機器の設計は、それぞれの用途に適合され、それ自体がプリント回路基板またはキャリア基板を含むことができるが、必ずしも含む必要はない。

【0013】

代替的または追加的に、機能電子機器をモジュール式にその上に貼り付けるように適合された、あるいは機能電子機器が高電流構成要素に固定されているハウジングまたはキャリア材料が提供されてもよい。このようなハウジングによって、さらなる部品との絶縁距離も確保することができる。

【0014】

さらに、機能電子機器は、高電流構成要素内の切り欠きまたは空洞に挿入されるように適合され得る。

【0015】

機能電子機器は、各プリント回路基板に対して個別に計画および考慮される必要はない。代わりに、標準化され、高電流構成要素に保持される。機能電子機器は、構成要素内でまたはそれに関連して認証することができ、プリント回路基板の計画、検査、および認証を簡素化する。設置スペースも容易に計画することができ、はんだ付けの労力は低減または完全に回避される。機能電子機器の例は、特に、構成要素を流れる電流の測定、構成要素に印加される電圧の測定、構成要素内または構成要素における温度の測定、または温度を表す値である。また、さらなるセンサが構成要素に組み込まれてもよい。機能電子機器を用いて他の機能を実現することもできる。これは、特に、接点が確立されているかどうかの評価を含む。

【0016】

電流の測定は、例えば、導体を取り囲む磁場を測定および評価することによって行うことができる。実際の電流信号は、実質的にはこれによって影響を受けない。しかしながら、センサに他の技術または測定方法を使用することも可能である。接点は、例えばプリント回路基板に面する側など、構成要素の一方の側にすべて設けることができる。いくつかの接点はデジタル信号用に設けることができ、他の接点は、場合によっては必要とされる基準電位などの他の信号用に設けることができる。

【0017】

典型的には、高電流構成要素は、高電流が流れるプリント回路基板に接触するための接点を有する。プリント回路基板と接触するためのそのような接点に加えて、好ましくは、高電流構成要素の他の接点からガルバニック結合解除され、機能電子機器の信号が存在し、タップまたは適用することができる接点が設けられる。そのような追加の接点でのさらなる処理のために、情報をデバイスと交換することができる。

【0018】

本発明のさらなる変形例では、機能電子機器は、構成要素の状態の有無を示す光学および／または音響信号生成器を含んでもよい。そのような光信号生成器は、特に、１つまたはいくつかのＬＥＤまたはＯＬＥＤを含むことができる。しかしながら、異なる光信号生成器を使用することも可能である。本発明の代替の実施形態では、信号生成器は、機能電子機器内ではなく、異なる場所に設けられてもよい。

【0019】

本発明のさらなる変形例では、機能電子機器は、機能電子機器に含まれる１つまたは複数の電子部品を構成するように適合された少なくとも１つのデータインターフェースが設けられてもよい。次いで、構成要素の機能は、簡単なプログラミングおよび／または構成によってそれぞれのアプリケーションに個別に適合させることができる。構成可能性は、個々の構成について僅かな数のみが必要な場合でも、多数の高電流構成要素を製造することを可能にする。

【0020】

本発明のさらなる変形例では、機能電子機器は、ＩＯリンクまたは任意の他の標準化された通信インターフェースが設けられている。機能電子機器によって生成されたデータ、特に測定値および設定値は、通信インターフェースを介してさらなる装置および機能グループに送信され、そこで使用またはさらに処理され得る。

【0021】

そのような通信インターフェースの代わりに、またはそれに加えて、光通信インターフェースが設けられてもよい。必ずしもとは限らないが、通信インターフェースは双方向であることが好ましい。特に、信号を処理ユニットに送信するための信号生成器の光信号を受信するように構成された光ファイバを設けることができる。光信号を伝送するための異なる手段も適切であり得ることが理解される。光ファイバは、短距離または長距離に沿って光を運ぶことができるファイバ、チューブまたはスティックである。光ファイバは、例えば、個々のグラスファイバまたはいくつかのグラスファイバを有する束である。異なる光波導体（ＬＷＬ）、グラスファイバケーブルまたは光導電ケーブル（ＬＬＫ）を使用することもできる。

【0022】

信号がケーブルを介して機能電子機器との間で電気的に伝送される場合、これは故障のリスクを引き起こす無視できない問題である。次いで、ケーブルは、ガルバニック分離および／または結合解除されなければならず、これは一般に電磁両立性のための手段を含む。これは、製造および品質管理中の多大な努力および費用に関連する。回路基板上の電線を介して外部に伝送される電気信号とは対照的に、ガルバニック分離は、光学的に通信するときに黙示的に発生し、したがって、この線経路上には分離のためのさらなる手段は必要ない。光信号は、高電流および高電圧およびそれらの変化によっても影響を受けず、したがって、物理的な理由による故障のリスクがより小さい。光伝送は、高い帯域幅を可能にし、低コストで実用化することができる。アナログ測定信号およびその検出、ならびに場合によっては前処理のための信号経路の線長は、有利には短く保たれる。信号は変換され、光路上で外部に向かってデジタル伝送される。制御は、同じ方法で行うことができる。

【0023】

機能電子機器の電圧供給部は、好ましくは、プリント回路基板上に電位差の形態で存在する適切な電圧である。そのような手段はまた、光信号を生成するために使用されてもよい。機能電子機器の可能な電圧源を設計する場合、それぞれの業界標準および規範を遵守しなければならない。プリント回路基板上に基準電位が存在しない場合、そのようなさらなる基準電位を規定しなければならない。これは、例えば、機能電子機器を含む高電流構成要素が厚い銅（数百ミクロンを上回る）の単一の電位トレース上に設けられる場合に当てはまり得る。

【0024】

光ファイバは、例えば、垂直上方に、プリント回路基板を通って垂直下方に、プリント回路基板の上方に平行に、またはプリント回路基板の下方に平行なスリットを通って誘導することができる。ファイバの許容される曲率半径を考慮しなければならない。通信は、一方向または双方向であり得る。この目的のために、１つまたは複数の光ファイバを使用することができる。特に、双方向通信は、一方の方向における機能電子機器の構成、および他方の方向における測定値および状態情報の信号送信を可能にする。

【0025】

機能電子機器の設計に応じた通信経路の方向性に関して、すべての動作モードを使用することができる（シンプレックス、半二重、全二重およびデュアルシンプレックス）。

【0026】

この目的はまた、高電流構成要素または共通キャリアに保持される機能電子機器を有する高電流構成要素によって達成される。

【0027】

特に、高電流構成要素は、プレスフィット構成要素として、ねじ要素として、スナップイン接点用、タッチファスナ（Ｋｌｅｔｔｖｅｒｂｉｎｄｕｎｇ）締結具として設計されてもよく、またはプラグイン要素として設計されてもよい。他の接続、接触、および固定オプションも可能である。タッチファスナは、例えば、独国特許出願公開第１０２０１７１２６７２４号明細書に記載されている。

【0028】

好ましくは、構成要素は、機能電子機器からなり、そうでなければコーティングされたまたはコーティングされていない均質な導電性材料のみからなる。

【0029】

本発明の例示的な変形例では、構成要素は導電性金属体を含み、機能電子機器は、そのような金属体内の切り欠き内または空洞内に設けられてもよい。これは、高電流構成要素の外径が、機能電子機器を有さない既知の部品とほぼ同じままであるため、有利である。本発明の代替の実施形態では、機能電子機器は、高電流構成要素にプラグ接続されるか、またはその外側に固定されてもよい。機能電子機器は、既知の高電流構成要素をアップグレードするためのモジュールを形成することができる。

【0030】

典型的には、高電流構成要素は、高電流が流れるプリント回路基板に接触するための接点を有する。プリント回路基板に接触するためのこれらの接点に加えて、残りの接点からガルバニック結合解除され、機能電子機器の信号を外部から取得または供給することができる接点が設けられることが好ましい。情報は、さらなる処理のために装置に転送することができ、例えば、制御信号は、そのような追加の連絡先で受信することができる。

【0031】

特に、高電流構成要素は、１６Ａを超える、好ましくは５０Ａを超える、最も好ましくは１００Ａを超える電流用に設計される。これらは、ＩＴおよび電気通信における典型的な電子機器で使用される範囲よりも数桁大きい電流および電力範囲である。

【0032】

さらに、高電流構成要素は、高電流線を接続するためにねじ山、プラグイン接点または別の表面接点が設けられることを特徴とすることができる。

【0033】

プリント回路基板の製造およびその後の使用の目標は、可能な限り少ない熱的および機械的応力にさらされる、耐振動性の簡単な組み立てである。はんだ付けが回避され得る場合、エラー源および製造に起因する熱応力はほとんど発生しない。接点のプレスフィット動作中は、通常、大きな圧力が加えられる。ドイツ特許出願公開第１０２０１７１２６７２４号明細書に記載されているようなスナップイン接点（例えば、Ｓｋｅｄｄ、ｗｗｗ．ｓｋｅｄｄ．ｄｅ）またはタッチファスナ（Ｋｌｅｔｔｖｅｒｂｉｎｄｕｎｇ）接続の形態の接続は、ケーブル、特に挿入のために必要な圧力がより少ない制御信号および基準電位に使用することができる。

【0034】

高電流を受け取る要素のための導電体は、銅などの純粋な材料、または真鍮などの合金で作られてもよい。それらは耐圧性であり、高い導電性を有し、容易に酸化しないことが重要である。酸化物は、望ましくない絶縁スポットを形成する可能性がある。このような影響を低減するために、導体は、例えば、亜鉛めっき、スズコーティングまたは金めっきなどで表面処理され得る。コーティング材料が柔らかい場合、これはプレスフィット時に良好な形状嵌合を引き起こすので、何ら害を及ぼさない。

【0035】

プリント回路基板またはキャリア基板に面する側の機能電子機器用のハウジングまたはキャリアの少なくとも部分的な絶縁は、一般に、存在する可能性のある導体線に対する干渉のための追加の絶縁および結合解除を達成するために理にかなっており、そのような絶縁は、プリント回路基板の単なるソルダーレジストよりも優れている。このような仕上げがない場合、または従来のプリント回路基板の代わりに別の機械的キャリア基板が使用される場合、異なる絶縁体も使用され得る。

【0036】

ケーブルを受け入れるための貫通孔を有するプレスフィット要素がある。対向部は、下方から貫通孔内に挿入することができる。

【0037】

本発明のさらなる変形例では、高電流構成要素は、
（ａ）機能電子機器は、キャリア材料の中もしくはその上に、または破壊することなくキャリア基板から除去することができないハウジング内に配置され、
（ｂ）機能電子機器のキャリア材料は、部品のキャリア基板からガルバニック分離されており、
（ｃ）キャリア材料またはハウジングには、さらなるスレッド、プラグインまたは、機能電子機器の機能の少なくとも一部を共に使用する高電流線を接続するための他の表面接点のためのさらなる切り欠きが設けられることを特徴としてもよい。

【0038】

そのような代替形態は、例えば、多相交流回路における電流および電圧の位相関連特性または他の物理的測定値の測定を可能にする。機能電子機器用の電圧源は、例えば、個々の相間に電位差を生じさせることによって提供することができる。そのような代替形態は、互いに関連して考慮されなければならないいくつかの高電流電位または信号の存在、および既存の回路の可能な拡張性の利点の使用を可能にする。

【0039】

本発明のさらなる修正は、従属請求項の主題である。以下、添付図面を参照して、実施形態をより詳細に説明する。

【0040】

定義
本明細書および添付の特許請求の範囲において、すべての用語は、技術文献、規範ならびに関連するインターネットサイトおよび刊行物、特に、ｗｗｗ．ｗｉｋｉｐｅｄｉａ．ｄｅ、ｗｗｗ．ｗｉｓｓｅｎ．ｄｅまたはｗｗｗ．ｔｅｃｈｎｉｋｌｅｘｉｋｏｎ．ｎｅｔなどの辞書の類い、競合企業のｗｗｗ．ｓｋｅｄｄ．ｄｅ、例えばＶｅｒｅｉｎ Ｄｅｕｔｓｃｈｅｒ Ｉｎｇｅｎｉｅｕｒｅなどの研究機関、大学および団体において定義される、当業者に周知の意味を有する。特に、ここで使用される用語は、当業者が上記の刊行物から導き出すものと反対の意味を有さない。

【図面の簡単な説明】

【0041】

【図1】第１の実施形態による、一体化された機能電子機器を有する高電流構成要素を示す。

【図2】図１の高電流構成要素用の接点アダプタの斜視図である。

【図3】接点アダプタなしのプレスフィット構成要素を有する図１の高電流構成要素の斜視図である。

【図4a】図１の高電流構成要素内の機能電子機器が利用可能な設置スペースを示す。

【図4b】例として、図４ａに示す利用可能な設置スペースに配置することができる機能電子機器を概略的に示す。異なる機能電子機器が設置されてもよいことが理解される。

【図5】図１の高電流構成要素の上面図である。

【図6】図１の高電流構成要素の側面図である。

【図7a】上面が見える、一体化された機能電子機器を有する第２の実施形態による高電流構成要素の斜視図である。

【図7b】この目的のために提供される図７ａの高電流構成要素の例示的な利用可能な設置スペースに配置することができる機能電子機器を概略的に示す。異なる機能電子機器が設置されてもよいことが理解される。

【図8】接点を有する下側が見える、第２の実施形態による一体型機能電子機器を有する高電流構成要素の斜視図である。

【図9】図７の高電流構成要素の上面図である。

【図10】図７の高電流構成要素の側面図である。

【図11】下側に外部信号生成器を有する高電流構成要素を有するプリント回路基板の斜視図である。

【図12】集積信号生成器および垂直に延びる光ファイバを有する、上面に高電流構成要素を有するプリント回路基板の断面図である。

【図13】光ファイバがプリント回路基板を通ってプリント回路基板に対して平行に延びる、高電圧構成要素を有するプリント回路基板の斜視図である。

【図14】図１３のアセンブリの断面図である。

【図15】３つの高電流構成要素が配置された機能電子機器の半透過側面図である。

【図16】図１５のアセンブリのための高電流構成要素の斜視図である。

【図17】図１５のアセンブリの斜視外観図である。

【図18】図１５の機能電子機器の半透過斜視図である。

【図19】例として利用可能な設置スペースに取り付けることができる、図１５のアセンブリのための機能電子機器を概略的に示す。他の機能電子機器が設置されてもよいことが理解される。

【発明を実施するための形態】

【0042】

実施形態１（図１～図６）
図１から図６は、全体として符号１０で示す高電流構成要素の第１の実施形態を示す。高電流構成要素１０は、組み込みモジュール式である。第１のモジュールは、市販の接点アダプタ１２で構成される。これを図２に示す。接点アダプタ１２は、プレスフィット構成要素１４内に位置する。プレスフィット構成要素は環状であり、図３で認識することができる。そのような接点アダプタ１２およびプレスフィット構成要素１４は、例えば、サイトｈｔｔｐｓ：／／ｐｏｗｅｒｅｌｅｍｅｎｔ．ｗｅ－ｏｎｌｉｎｅ．ｄｅ／ｐｒｏｄｕｃｔｓおよびｈｔｔｐｓ：／／ｈｄｍ－ｉｎｎｏｗｅｍａ．ｄｅ／ｆ／ｔｋ＿ｔａｃｋｓｅｒｔ＿ｐｉｎｓ．ｐｄｆに開示されている。図示の接点アダプタ１２およびプレスフィット構成要素１４は、その形態および材料に関して変化してもよく、ここでは単なる例として示されていることが理解される。あるいは、プレスフィット構成要素を個別に挿入することができる。

【0043】

接点アダプタ１２は、図２の上端に円筒形接点１６を備える。接点の上側１８は、円錐形である。接点１６には、当業者に周知のように導体等を接続することができる。特に高電流ケーブルを接続することができる。接点１６は、円筒形本体２０の一部を形成する。プレスフィット構成要素１４とＰＣＢとも呼ばれるプリント回路基板（図示せず）の導電性部品との間の電気接続は、円筒形本体を通して確立される。回転ロック２２は、接点アダプタ１２の中間範囲において円筒形本体２０の一部を形成する。この場合の回転ロック２２は、プリント回路基板の平面に平行に延在し、かつ２つの対向する端部２６で切り取られた円形プレート２４の形態を有する。円筒形本体２０は、回転ロックの下側に上縁部で当接するプレスフィット構成要素１４を通って延在する。

【0044】

接点アダプタ１２は、全体として符号３０で示される機能電子機器のモジュールのプレスフィット構成要素１４のボアホール２８内に挿入される。回転ロック２２は、対応する切り欠き３２に収容される。モジュール３０内のプレスフィット構成要素１４の位置が、図１および図３に示されている。モジュール３０には、プラスチック金型ハウジング３４が設けられている。これは、図３で認識することができる。異なる絶縁材料が使用されてもよいことが理解される。キャリアＰＣＢ３６の形態のプリント回路基板は、ハウジング３４の下側範囲に配置される。プリント回路基板３６上には、機能電子機器が設けられている。ハウジング３４内の機能電子機器のために設けられた設置スペース３８が図４ａに示されている。構成要素４４、４６、および４８を有する機能電子機器の一例が、図４ｂに概略的に示されている。これは例示目的のためだけであることが理解される。本実施形態における機能電子機器は、接点アダプタ１２を流れる電流を測定するように機能する。しかしながら、電圧または温度などの異なる物理的値、材料特性を測定するため、または機能電子機器の形態のさらなる機能を電子的に実現するために、異なる機能電子機器が設けられてもよい。

【0045】

プリント回路基板３６の下側には、機能電子機器の接点４０が設けられている。接点４０は、接点アダプタ１２の高電流伝導部分および高電流構成要素が使用されるプリント回路基板から結合解除される。特に、信号を接点で取得し、ディスプレイまたはさらなる処理のためにデータ処理ユニットに転送することができる。機能電子機器を制御および構成するための信号を接点に供給することもできる。特に、通信、電圧供給、および場合によっては必要とされる基準電位のための接点を設けることができる。

【0046】

機能電子機器は、本質的に、明確に定義されたタスクを有するプリント回路基板上の電気回路である。機能電子機器は、ハウジング３４に一体化されている。２つの発光ダイオード（ＬＥＤ）４２は、インジケータとして機能し、構成要素のために設けられた設置スペース５０を越えて外側に延在する。これにより、接触が確立されたとき、測定値が閾値を超えること、測定値が選択された許容範囲の外であること、またはそのような範囲内にあることを示すことができる。デジタルディスプレイまたは音響インジケータなどの異なるインジケータも使用することができる。

【0047】

ハウジング３４には、設置可能な高電圧ケーブルの角運動を制限するためのストッパ４４が設けられている。これにより、ストッパ４４は水平回転制限を形成する。機械的ガイド４６は、設置可能な高電流ケーブルをさらに固定するように機能する。

【0048】

図１、図５および図６は、組み立てられた状態の図２および図３のモジュールを示す。モジュール３０は、既存の既知のプレスフィット構成要素１４および接点アダプタ１２をアップグレードするのにも適していることが認識され得る。したがって、別個の部品として別個に製造および販売することができる。その使用は、プリント回路基板および対応する高電流構成要素の設計および使用とは無関係であり、それらを通って流れる電流および機能性が実質的に影響を受けないように設計することができるが、そのように設計してはならない。特に、機能電子機器を有するモジュール３０は、独立して検査および認証することができる。

【0049】

機能電子機器は、故障時に多大な労力なしに交換することができる。この目的のために、機能電子機器を有するモジュール３０および接点アダプタ１２は、プレスフィット構成要素１４から取り外される。プレスフィット構成要素１４は、プリント回路基板内に残る。その後、機能電子機器を有するモジュール３０が交換される。機能電子機器を有するモジュール３０の後に、接点アダプタ１２を再挿入し、高電流導体を接続することができる。プレスフィット構成要素または高電流プリント回路基板に変更は行われない。

【0050】

実施形態２（図７～図１０）
図７～図１０は、金属体１１８を有する、全体として符号１１０で示す高電流構成要素の第２の実施形態を示す。既知の高電流プレスフィットピンは、金属体１１８の一体部分を形成する。任意の他の固定および接触形態も適していることが理解される。貫通孔１２２は、電気ケーブルなどの高電流コネクタに接触するように機能する。

【0051】

高電流構成要素１１０は、機能電子機器１１２を収容する切り欠き１１１が設けられている限りにおいて、既知の高電流構成要素とは異なる。これは、図７ｂで認識することができる。切り欠き１１１は、高電流構成要素１１０の底部まで部分的に延在し、貫通孔１２２の周りに延在する。機能電子機器１１２のために設けられた設置スペースは、図７ａにおいて符号１１３で示されている。

【0052】

図８は、対応する接点１１６および１２０を有する機能電子機器１１２の下側１１４を示す。接点１２０は、プリント回路基板との接触を確立するように機能する。第１の実施形態と同様に、接点１１６は、例えば、通信および／または電圧供給および／または場合によっては必要とされる基準電位を提供するように機能する。

【0053】

高電圧部品の直径は、機能電子機器のない既知の高電流構成要素と比較して、ほとんど変わらないことが認識され得る。機能電子機器１１２は、高電圧構成要素と共に取り付けられる。

【0054】

実施形態３（図１１）
プリント回路基板１２４の一部が図１１に示されている。プリント回路基板１２４には、通常の方法でトラック１２６および導電領域１２８が設けられている。例として示されている導電領域１２８は、例として、ＮｉＡｕ（ＥＮＩＧ、ＥＮＥＰＩＧ）被覆銅の高電流導電領域として設計されている。異なる適切な材料が使用されてもよいことが理解される。本実施形態では、プリント回路基板１２４上のトラックは、信号および基準電位線として機能する。

【0055】

導電領域１２８上には、電気的な高電流接点１３０が設けられている。このような電気接点１３０には、接点ピンで高電流構成要素が下方からプレスフィットされる。高電流接点に加えて、高電流構成要素は、特にＳｋｅｄｄ接点として設計することができる電気接点１３１を有する。これは、図１２に例示的に示されている。接点１３１は、信号および基準電位のために設けられる。本実施形態では、高電流構成要素に機能電子機器が設けられる。機能電子機器の通信は、例えば、さらなる処理装置によって行われる。機能電子機器と例えばさらなる処理装置との通信は、光信号によって行われる。この目的のために、光ファイバ１３２に供給されるデジタル信号を生成する信号生成器が設けられる。さらに、例えば制御および／または構成の目的のために、双方向通信を可能にする１つまたは複数のさらなる光ファイバを設けることができる。この場合、符号１３２は光ファイバの束を示す。光ファイバ１３２による伝送は、信号線の困難なガルバニック分離を必要とせず、したがって実現が容易である。この場合、信号生成器は、プリント回路基板の下側で機能電子機器の外側に配置され、光ファイバ１３２は、プリント回路基板に対して垂直に上方まで延びる。信号生成器はまた、後述するように、プレスフィット構成要素内の機能電子機器内に設けられてもよいことが理解される。

【0056】

実施形態４（図１２）
図１２に示す実施形態は、図１１に示す第３の実施形態と同様である。したがって、同じ符号は同じ構成要素を示す。しかしながら、信号生成器１３６は、ここでは、高電流構成要素１３４内の機能電子機器１３８に一体化されている。光ファイバ１３２または光ファイバの束は、それぞれ高電流構成要素１３４の下側に設けられ、プリント回路基板１２４を通って垂直に延びる。実施形態は、光ファイバ１３２を概略的にのみ示している。２つ以上の光ファイバが双方向通信に使用されてもよいことが理解される。

【0057】

実施形態５（図１３および図１４）
図１３および図１４は、光ファイバの延伸部の代替的な変形例を示す。光ファイバ１３２は、側面から高電流構成要素１３４を出る。次いで、プリント回路基板１２４と平行に外側に向かって延びてもよい。図は、光ファイバ１３２または光ファイバの束がそれぞれ、スリット１４０を通ってプリント回路基板１２４の下側に、その後平行に延びる様子を示している。光ファイバ１３２または光ファイバの束はそれぞれ、プリント回路基板の表面に沿って延びてもよいことが理解される。

【0058】

図１３および図１４は、連続的な高電流線に設けられる高電流構成要素を示す。高電流構成要素を高電流線に接触させることは、他の方法で実現されてもよいことが理解される。数字１４２は、プリント回路基板１２４に面する側の部分絶縁層である。ケーブルは、そのような絶縁層１４２によって高電流構成要素に対してさらに絶縁される。絶縁層１４２は、プラスチック材料などの安定した形態の絶縁体からなる。粘性絶縁体も使用され得ることが理解される。

【0059】

実施形態６（図１５～図１９）
図１５および図１７は、本発明による３つの他の既知の高電流構成要素２００、２０２および２０４ならびに機能電子機器２０６を有する代替の実施形態を概略的に示す。本実施形態では、機能電子機器２０６は、合成樹脂のブロック内に成形される。合成樹脂のブロックは、機能電子機器ならびに高電流構成要素２００、２０２および２０４のための共通キャリアを形成する。「機能電子機器」という用語は、一般に、合成樹脂のブロックなどの、キャリアを有するまたは有さない電子構成要素を意味すると理解されるものとする。本実施形態では、一例として、共通の機能電子機器２０６に３つの高電流構成要素が設けられている。機能電子機器２０６は、高電流構成要素と協働する部品２２０を含む。高電流構成要素２００、２０２および２０４のための設置スペース２１２、２１４および２１６は、図１８および図１９で認識することができる。アセンブリは、例えば、多極接点を通る電流の位相の測定および処理を可能にする。位相差によって生じる電位差は、機能電子機器のエネルギー源として使用することができる。光コンバータ２２２を備えた光インターフェース２０８は、構成、制御、および外部への信号伝送を可能にする。

【0060】

本実施形態では、高電流構成要素２００に接触することは、図１５および図１６でよく認識され得る接触ピン２１０によって実現される。

【0061】

すべての実施形態において、機能電子機器は、高電流用途からガルバニック分離された低電流用途である。

【0062】

上述の実施形態は、特許請求の範囲に記載の発明を説明するのに役立つ。さらなる特徴と共に開示される特徴は、通常、単独で、または実施形態に関して本文もしくは図面に明示的もしくは黙示的に開示される他の特徴と組み合わせて使用することもできる。サイズおよび直径は、単なる例として示されている。当業者は、自身の具体的な知識から適切な範囲を導き出すことになるので、ここではより詳細に説明しない。特徴の正確な実施形態の開示は、本発明がそのような正確な実施形態に限定されることを意味しない。さらに、特徴は、当業者に周知の他の多くのものによって実現されてもよい。したがって、本発明は、記載された実施形態の形態で実現されるだけでなく、添付の特許請求の範囲の保護範囲に含まれるすべての実施形態によって実現されてもよい。

【0063】

「上に」、「下に」、「左」、および「右」という用語は、添付の図面にのみ関連する。特許請求される装置はまた、異なる向きをとることができることが理解される。「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語および「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、さらに言及されていない部品が提供され得ることを意味する。「本質的に」、「主に」または「大部分」という用語は、他よりも多くの、すなわち他のすべてのその種の構成要素または特徴よりも多くの、すなわち２つの構成要素では５０％を超える特性または容量を有することを意味する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4a】

【図4b】

【図5】

【図6】

【図7a】

【図7b】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【国際調査報告】