Rutronik har sammen med sin leverandør MPE-Garry udviklet et højstrøms-konnektorsystem for en kunde. Det tog kun ni måneder fra idéskitse til færdigt produkt
Artiklen har været bragt i Aktuel Elektronik nr. 5 – 2025 og kan læses herunder uden illustrationer
(læs originaludgaven her)
Af Martin Pfalzgraf, teknisk ekspert, konnektorer, Rutronik, og Peter Fuchs, produktchef, MPE-Garry
Kundespecifikke konnektorer er ideelle løsninger, hvis standardprodukter gør slutproduktet enten overflødigt komplekst og/eller dyrt. Et aktuelt kundeeksempel har givet en meget sikker varmeafgivelse ved overførsel af høje strømme.En producent af motorstyringer stod over for en opgave, hvor ydelse af en motorstyring skulle øges, uden at systemets fysiske dimensioner måtte bliver større. Især de elektriske forbindelser mellem to print var en drilsk opgave, da man inden for den samme rådige plads skulle overføre den dobbelte strøm. Producenten af motorstyringen kontaktede via Rutronik konnektorproducenten MPE-Garry med denne opgave. MPE-Garry har årtiers erfaring inden for kundespecifikke konnektorer og tilbyder løsninger, der spænder fra standard pin-headers og sokler med specielle dimensioner over adapterløsninger til konnektorsystemer med integrerede funktioner og dertil hørende komplette kablinger.
MPE-Garrys udviklings-team arbejdede i den konkrete opgave direkte sammen med Rutronik og kunden for at skabe et konnektorsystem og en løsning, der kunne opfylde alle kundens krav. Yderligere krav til systemet omfattede evnen til at overføre hele 20A i hvert kontaktsæt, en afstand på maksimalt 5,08mm samt sokler til SMT-montage. Desuden skulle der udvikles to typer, én med fire kontakter og en anden med otte kontakter.
Kompakte dimensioner kræver et nyt kontaktsystem
De ekstremt kompakte dimensioner krævede udvikling af et helt nyt kontaktsystem til soklerne. Den elektriske modstand i kontaktsystemet skulle i sagens natur minimeres for at forhindre for store effekttab på grund af I2R i kontakterne og de deraf følgende varmetab i kontaktsystemet.
For at opfylde kravene blev der udviklet et system med helt specielle lameller. En nøglekomponent i kontaktsystemet er en såkaldt flad effektkonnektor-sokkel, som indeholder et mekanisk fuldt forseglet skaft på soklen, der så forbindes med en flad konnektor (figur 1).
Sokkelkontakten har et robust og stabilt design takket være kasseprofilen. Der er desuden et stort antal kontaktpunkter inden for et meget begrænset område med det formål at mindske kontaktmodstanden.
Når man indsætter kontaktbladet, vil to åbninger i kontaktbjælken blive konnekteret sekventielt snarere end samtidigt. Det sikrer en jævn og blød isætningskraft, når kontaktbladet sættes i soklen. Kontakten selv udgøres af kun én del, hvilket gør fuldautomatisk montage mulig og sikrer en meget lav produktionspris.
Varmeafgivelse ved fuld belastning
Et nøglekrav til det kundespecifikke kontaktsystem har været fuld kontrol over mulige temperaturproblemer under fuld belastning. Til det formål blev der udtænkt et helt specielt design: Den relativt kølige luft, der omgiver kontaktsystemet, trækkes via konvention ind i mellemrummet mellem sokkelbasen og det print, soklen er monteret på, samt via de side-slots, der er i den øvre del af konnektoren. Den opvarmede luft strømmer opad gennem de skorstenslignende huller i sokkelbasen (figur 2). Denne skorstenseffekt sikrer, at den afgivne varme fra kontakterne afgives gennem adskillige slots i den øvre del af konnektoren.
Udviklingen af den nye konnektor sammen med alle de nødvendige værktøjer til seriefremstilling blev fuldført på kun ni måneder. Alle de nødvendige produktkrav blev håndteret af de tre firmaer i samarbejdsgruppen, af kunde, leverandør og distributør.
De isolerende dele i prototypen blev fremstillet med brug af 3D-print. Kontakterne blev laserskåret og udformet med brug af specielle bukkeværktøjer. På den måde kunne prototyperne testes for deres strømbærende egenskaber, før der overhovedet blev investeret i produktionsværktøjer. De mindskede også den samlede ventetid i projektet.
Desuden har det været muligt at udføre den endelige montage og udskibning in-house, så kvaliteten er blevet garanteret gennem den samlede værdikæde. Det nye konnektorsystem er ydermere blevet certificeret efter DIN EN 61984 VDE 0627. MPE-Garry har forestået udarbejdelsen af al den nødvendige dokumentation (som EMPB). På forespørgsel vil MPE-Garry i lignende projekter også kunne tilbyde PPAP-dokumentation.
Flere fordele i det kundespecifikke kontaktsystem inkluderer
• Prisoptimeret slutprodukt.
• Kombination af multiple funktioner i samme konnektor som signal og effekt i samme konnektorhus.
• Prisoptimeret fremstilling.
• Betydeligt forenklet installation af slutproduktet.
• Fremragende egnethed til slutproduktet med hensyn til modstand, dielektrisk feltstyrke, temperaturområde og impedans.
• Bedre funktion takket være den optimale tilpasning af konnektoren til den faktiske funktion.
• Bedre konkurrenceevne gennem det mindre pladsbehov for installation.
Billedtekster:
Figur 1: Tværsnit af kontaktsystemet (venstre) og sokkelkontakten.
Figur 2: Varmeafgivelse fra kontaktsystemet. Den opvarmede luft afledes opad gennem skorstenslignende huller.
3: Fra en serie af pin-headers og sokler med sine helt egne dimensioner til et fuldt konnektorsystem med integrerede funktionsenheder og komplet kabling. MPE-Garry kan levere alt fra én samlet kilde.
