ELEKTRISCHES KONTAKTELEMENT EINES STECKSYSTEMS

Beschreibung

Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft ein elektrisches Kontaktelement und ein Stecksystem mit mindestens einem solchen Kontaktelement.

Hintergrund

[0002] Elektrische Verbraucher werden in der Regel mittels Steckern, die mit entsprechenden Buchsen lösbar verbunden werden können, an eine Spannungs- bzw. Stromversorgung angeschlossen. Die Stecker und Buchsen weisen elektrische Kontakte auf, die bei korrekt in eine Buchse gesteckten Steckern eine sichere elektrische Verbindung mit geringem elektrischem Übergangswiderstand zwischen Stecker und Buchse gewährleisten.

[0003] Der elektrische Übergangswiderstand hängt bspw. von den für die elektrischen Kontakte verwendeten Materialien und der gemeinsamen Kontaktfläche ab. Das für die Kontakte verwendete Material muss einerseits eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweisen und andererseits eine Oberflächenhärte haben, die möglichst viele Steckzyklen ohne starken Verschleiß der Oberfläche gewährleistet. Die Belastung der gemeinsamen Kontaktflächen hängt dabei sehr stark von dem Design der Kontakte von Stecker und Buchse ab, insbesondere davon, wie hoch eine Reibbelastung zwischen den Kontakten im Moment des Verbindens ist.

[0004] Die Belastbarkeit der Kontaktflächen kann durch Beschichtung mit verschleißfesten Materialien vergrößert werden, jedoch häufig zu Lasten der elektrischen Leitfähigkeit.

[0005] Bei elektrischen Verbrauchern, die eine große Anschlussleistung bei verhältnismäßig niedriger Spannung haben, fließen sehr hohe Ströme die, trotz aller Bemühungen, geringe elektrische Übergangswiderstände zwischen Stecker und Buchse sicherzustellen, zu einer starken Temperaturerhöhung an der gemeinsamen Kontaktfläche führen. Die Temperatur an der Kontaktfläche darf einen Wert nicht überschreiten, der abhängig vom Material der Kontakte, vom Material des Stecker- und/oder Buchsengehäuses, von der Temperaturbelastbarkeit in der Umgebung befindlicher anderer Komponenten und dergleichen bestimmt wird, bspw. um die Form und damit die Funktionsfähigkeit von Stecker und Buchse zu erhalten oder das Entstehen von Schwelbränden oder sogar offenem Feuer zu verhindern.

[0006] Ein Beispiel für elektrische Verbraucher mit hoher Anschlussleistung sind Elektrofahrzeuge, deren Batterien möglichst schnell geladen werden müssen. Für das Laden der Batterien von Elektrofahrzeugen existieren mehrere Standards, in denen die Form von Stecker und Buchse sowie die Ladespannung und die Ladeströme festgelegt sind. Die gebräuchlichsten Standards sind derzeit die Supercharger des US-Amerikanischen Herstellers Tesla ®, die bei einer Gleichspannung von 480 V eine Ladeleistung von bis zu 145 kW erreichen, der CHAdeMO-Standard, der bei Gleichspannungen zwischen 300 und 500 V eine Ladeleistung von bis zu 150 kW erreicht, und das Combined Charging System (CCS), das Ladeleistungen von bis zu 100 kW mit Gleichspannungen bis zu 850 V oder Dreiphasen-Wechselspannungen bis zu 500 V erreicht. Bei den höchsten Ladeleistungen können Ströme von bis zu 350 A fließen. Höhere Ladeleistungen mit höheren Strömen werden in Zukunft benötigt werden, um die Ladezeiten zu verringern.

[0007] Bereits bei der heutigen höchsten Ladeleistung fällt an einem Übergangswiderstand von nur 10 mOhm eine Verlustleistung von 1,2 kW an, die als Wärme vom Stecker abgeleitet werden muss. Bei einer Ladung mit sehr hoher Leistung erreichen die Stecker innerhalb kurzer Zeit eine Temperatur von mehr als 90°C. Die Temperatur von Stecker und/oder Buchse wird daher überwacht, und bei Überschreiten eines zulässigen Höchstwertes wird der Ladevorgang abgebrochen oder die Ladeleistung verringert, was in jedem Fall eine unerwünschte Verlängerung der Ladezeit bedeutet.

[0008] Aus der JP S60-124873 U1 ist ein Erdungspfahl für elektrische Maschinen und Apparate bekannt, der zusätzlich dazu eingerichtet ist, Schnee in der Umgebung seines Aufstellungsortes zu schmelzen. Dazu ist der Erdungspfahl innen hohl ausgeführt und der Hohlraum ist mit einem Kühlmittel gefüllt, das auch bei niedrigen Temperaturen weit unterhalb des Schmelzpunkts von Metallen flüssig oder gasförmig vorliegt. Das Kühlmittel wird durch die Wärme des Erdreichs in der Umgebung des Aufstellungsortes erhitzt und in einen konvektiven Kreislauf versetzt, so dass erhitztes Kühlmittel nach oben aufsteigt, dort Wärme an kältere Teile weiter oben (z.B. gefrorener Erdboden oder Schnee) abgibt und sich abkühlt. Abgekühltes Kühlmittel sinkt wieder nach unten ab.

[0009] Hiervon ausgehend hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, ein elektrisches Kontaktelement zu schaffen, das einen geringen elektrischen

[0010] Übergangswiderstand und eine gegenüber einem massiven Kontaktelement verbesserte Wärmeableitung aufweist, sowie ein Stecksystem mit mindestens einem solchen Kontaktelement.

Zusammenfassung der Erfindung

[0011] Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung nach einem ersten Aspekt ein elektrisches Kontaktelement mit einem aus einem elektrisch leitfähigen ersten Material bestehenden Körper vor, der an einem ersten Ende eine erste elektrische Kontaktfläche zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit einem zweiten elektrischen Kontaktelement aufweist. Der Körper weist einen geschlossenen Hohlraum auf, der sich von der ersten Kontaktfläche ausgehend zumindest über einen Teil der Länge des Körpers erstreckt, und der zumindest teilweise mit einem zweiten, elektrisch leitfähigen Material gefüllt ist, welches bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des ersten Materials flüssig und/oder gasförmig vorliegt.

[0012] Die erste Kontaktfläche kann eine Oberfläche aufweisen die, wenn sie mit einem entsprechenden zweiten Kontaktelement des Stecksystems zu einer elektrischen Verbindung zusammenbracht ist, plan an einer elektrischen Kontaktfläche des zweiten Kontaktelements anliegt.

[0013] Bei einem oder mehreren der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele wird die erste elektrische Kontaktfläche mit dem zweiten Kontaktelement des Stecksystems reibungsfrei mittels einer im Wesentlichen normal zu der elektrischen Kontaktfläche wirkenden Kraft zusammengebracht.

[0014] Bei einem oder mehreren der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele ist die erste elektrische Kontaktfläche kreisförmig. Das entsprechende zweite Kontaktelement das Stecksystems kann ebenfalls eine kreisförmige elektrische Kontaktfläche aufweisen, die vorzugsweise die gleichen Abmessungen hat.

[0015] Bei einem oder mehreren der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele weist der Körper des elektrischen Kontaktelements im Bereich der ersten elektrischen Kontaktfläche einen Querschnitt auf, der größer ist als in einem von ersten elektrischen Kontaktfläche entfernter liegenden Bereich.

[0016] Bei einem oder mehreren der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele weist der Hohlraum im Bereich der ersten elektrischen Kontaktfläche einen größeren Querschnitt auf als in einem von der ersten elektrischen Kontaktfläche entfernter liegenden Bereich.

[0017] Bei einem oder mehreren der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele weist der Hohlraum eine Struktur auf, welche Ströme flüssigen oder gasförmigen Fluids leitet und/oder voneinander getrennt führt. Eine solche Struktur kann eine Strukturierung der Oberfläche im Innern des Hohlraums umfassen, bspw. Rillen, Rippen oder rohrförmige Elemente, die einen konvektiven Stoffkreislauf begünstigen. Sie kann aber auch andere fluidleitende Maßnahmen umfassen, bspw. eine docht- oder gitterartige Struktur, welche im Innern des Hohlraums angeordnet ist und die Ströme flüssigen oder gasförmigen Fluids voneinander getrennt führt, bspw. wie bei einem Wärmerohr.

[0018] Da das zweite Material elektrisch leitfähig ist, kann es zum Stromtransport beitragen. Die elektrische Leitfähigkeit liegt vorzugsweise in derselben Größenordnung wie die des ersten Materials. Das zweite Material kann eine größere thermische Leitfähigkeit als das erste Material aufweisen. Dies ist jedoch nicht zwingend nötig und kann durch gezielte Maßnahmen zum verbesserten Wärmetransport, bspw. Konvektion im flüssigen Zustand oder Wärmetransport in einem Wärmerohr, mehr als ausgeglichen werden. Das zweite Material kann außerdem eine größere Wärmekapazität als das erste Material aufweisen. Zweite Materialien mit unterschiedlichen Kombinationen der vorstehend genannten Eigenschaften können für das erfindungsgemäße Kontaktelement verwendet werden.

[0019] Bei einem oder mehreren der hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele ist das zweite Material Natrium (Na), dessen Tripelpunkt bei einer Temperatur von 370,98 K liegt, und das bei einer Temperatur von 1156 K siedet. Der Schmelzpunkt von Natrium liegt bei 370,96 K (Quelle: NIST). Natrium weist eine hohe elektrische Leitfähigkeit von 23·10⁶ S/m für elektrischen Strom auf, ähnlich der des für elektrische Kontakte häufig verwendeten Messings (19·10⁶ S/m - 33·10⁶ S/m), die nur wenig unter der von Kupfer (64·10⁶ S/m) liegt (Quelle: CRC Handbook of Chemistry and Physics). Da Schmelz- und Tripelpunkt des Natriums deutlich unter den Schmelzpunkten von Kupfer, Aluminium, Messing, und anderen für elektrische Kontakte verwendeten Metallen und Legierungen liegt, und vor allem in einem Temperaturbereich liegt, der die Herstellung eines Stecker- oder Buchsengehäuses mit handelsüblichen, isolierenden Materialien, insbesondere Kunststoffen, zulässt, ist Natrium als zweites Material für das erfindungsgemäße elektrische Kontaktelement gut geeignet.

[0020] Bei einem vollständig mit Natrium gefüllten Hohlraum des elektrischen Kontaktelements liegt dieses bei üblichen Außentemperaturen in fester Form vor. Sobald sich das elektrische Kontaktelement aufgrund der an dem zwangsläufig vorhandenen Übergangswiderstand entstehenden, mit dem Strom quadratisch zunehmenden Verluste bis auf die Schmelztemperatur des Natriums erwärmt wird das Natrium flüssig. Aufgrund der bei dem Phasenübergang von fest nach flüssig von dem Natrium aufgenommenen latenten Wärme steigt die Temperatur solange nicht weiter an, bis das gesamte Natrium flüssig vorliegt.

[0021] Die wärmste Stelle des Kontaktelements liegt an der elektrischen Kontaktfläche. Die Wärmeleitfähigkeit des ersten Materials des Kontaktelements führt dazu, dass weiter von der elektrischen Kontaktfläche entfernt liegende Bereiche sich ebenfalls erwärmen. Dennoch wird ein Temperaturunterschied zwischen der elektrischen Kontaktfläche und weiter davon entfernt liegenden Bereichen verbleiben. Sobald ein Teil des Natriums verflüssigt ist und ein für eine Zirkulation des flüssigen Natriums ausreichender Kanal vorliegt, kann nun ein Stoffstrom entstehen, der gleichzeitig einen verbesserten Wärmetransport in Richtung kälterer Bereiche des Kontaktelements ermöglicht. Hierdurch wird Wärme von der heißesten Stelle des elektrischen Kontaktelements abgeführt und kann in Bereiche geleitet werden, welche leichter durch weitere Kühlmaßnahmen gekühlt werden können, z.B. durch Kühlrippen oder -bleche, ggf. unterstützt durch Lüfter oder Gebläse, oder dergleichen. Auch ein thermischer Anschluss an eine Kühlvorrichtung kann vorgesehen sein. Als weitere Wärmesenke kann auch ein mit einem der Kontakte verbundener Leiter dienen, der ebenfalls zur besseren Wärmeabgabe strukturiert und/oder an eine Kühlvorrichtung angeschlossen sein kann. Flüssiges Natrium, das Energie an kühlere Bereiche des Kontaktelements abgegeben hat strömt zurück und kann erneut Wärme aufnehmen.

[0022] Bei entsprechender Auslegung kann ein besonders effektiver Wärmetransport von der elektrischen Kontaktstelle zu kälteren Bereichen durch ein einen Verdampfungs-Kondensations-Kreislauf erreicht werden. Dieser Kreislauf wird in Wärmerohren (engl.: heat pipes) zum besonders effektiven Wärmetransport von Wärmequellen hin zu kälteren Bereichen genutzt. Dabei wird ein in dem Wärmeleiter vorhandener Hohlraum nur teilweise mit einem geeigneten Fluid gefüllt. Bei Erwärmung verdampft ein Teil des Fluids und strömt zu kühleren Bereichen, wo der Fluiddampf kondensiert. Dabei gibt das Fluid Wärme ab. Das nun wieder flüssig vorliegende Fluid strömt zurück zur Wärmequelle, und der Kreislauf beginnt von neuem. Zur Verbesserung der Führung der flüssigen und gasförmigen Stoffströme können weitere konstruktive Maßnahmen vorgesehen sein. Diese können bspw. eine docht- oder röhrenartige Struktur umfassen, die den Transport des flüssigen Fluids aufgrund des Kapillareffekts begünstigt, und zugleich eine Trennung des flüssigen Stroms vom Gasstrom bewirken kann.

[0023] Sowohl eine Zirkulation eines flüssigen Wärmeträgers als auch ein Verdampfungs-Kondensations-Kreislauf ermöglichen einen effektiven Transport von Wärme, die an einer lokal eng begrenzten, schlecht für zusätzliche Kühlmaßnahmen zugänglichen Stelle entsteht, hin zu einer Stelle, an der weitere Kühlmaßnahmen leichter zu implementieren sind. Die elektrischen Kontakte eines Steckers sind solche lokal eng begrenzten Stellen, an denen z.B. bei großen elektrischen Strömen hohe Temperaturen vorliegen können. Eine deutliche Vergrößerung der Kontakte des Steckers nur zu dem Zweck, eine bessere Wärmeableitung zu erreichen, kann ebenfalls den gewünschten Effekt erreichen. Dies ist aber bei z.B. durch einen Standard vorgegebenen Dimensionen des Steckers und seiner Komponenten nicht möglich.

[0024] Vorstehend wurde das erfindungsgemäße elektrische Kontaktelement am Beispiel einer Füllung mit Natrium beschrieben. Es ist natürlich ebenfalls möglich, andere Stoffe als Natrium als zweite Materialien zu verwenden. Hierbei können insbesondere auch Flüssigkeiten oder Lösungen verwendet werden, deren Schmelz- und Tripelpunkte in geeigneten Temperaturbereichen liegen. Es kommt dabei nicht notwendigerweise auf deren elektrische Leitfähigkeit an, wenngleich eine gute elektrische Leitfähigkeit keinen Nachteil darstellt. Der Stoffstrom des zweiten Materials verbessert in jedem Fall den Wärmetransport von einer Wärmequelle an eine Wärmesenke über einen alleine durch Wärmeleitung in einem massiven Kontaktteil erzielbaren Wärmestrom hinaus.

[0025] Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung weist ein Stecker und/oder eine Buchse eines elektrischen Stecksystems mindestens eines der vorstehend beschriebenen elektrischen Kontaktelemente auf.

[0026] Bei einem oder mehreren Ausführungsbeispielen des zweiten Aspekts ist das mindestens eine elektrische Kontaktelement in gegen eine in Längsrichtung des elektrischen Kontaktelements wirkende Kraft verschieblich gelagert. Die in Längsrichtung des elektrischen Kontaktelements wirkende Kraft kann bspw. durch eine in dem das elektrische Kontaktteil aufnehmenden Gehäuse gelagerte Feder oder ein flexibles Gehäuseteil erzeugt werden.

[0027] Bei einem oder mehreren Ausführungsbeispielen des zweiten Aspekts weist der Stecker mindestens einen ersten Bereich auf, der mit einem entsprechenden zweiten Bereich der Buchse lösbar formschlüssig verbindbar ist. Im verbundenen Zustand von Stecker und Buchse werden deren elektrische Kontaktelemente durch die in Längsrichtung wirkende Kraft aneinandergedrückt.

[0028] Bei einem oder mehreren Ausführungsbeispielen des zweiten Aspekts greift das Gehäuse des Steckers über dasjenige der Buchse, oder das Gehäuse der Buchse greift über dasjenige des Steckers.

[0029] Bei einem oder mehreren Ausführungsbeispielen des zweiten Aspekts sind die Gehäuse von Stecker und Buchse so konstruiert, dass ein Eindringen von Fluiden und/oder Festkörpern verhindert wird. Dies kann bspw. durch am Stecker- und/oder Buchsengehäuse vorgesehene Dichtmittel und/oder besondere Passgenauigkeit der Gehäuse erreicht werden.

[0030] Mit dem vorstehend beschriebenen elektrischen Kontaktelement lässt sich eine gegenüber einem massiven Kontaktelement verbesserte Kühlung der Kontaktfläche durch die verbesserte Ableitung der Wärme bei vorgegebenen Abmessungen erreichen, insbesondere auch bei kleinen Kontaktflächen. Dies kann beispielsweise bei Schnelladesystemen für Elektrofahrzeuge, über deren Kontakte hohe Ströme fließen, von Vorteil sein. Grundsätzlich ist das erfindungsgemäße Kontaktelement aber für alle elektrischen Steck- oder Kontaktsysteme geeignet, an deren Kontaktflächen hohe Temperaturen auftreten können. Die von der Kontaktfläche zu andern Bereichen des Systems geleitete Wärme kann dann in diesen Bereichen aus dem System abgeführt werden.

[0031] Wenn die Abmessungen der Kontakte nicht vorgegeben sind, können sie bei gleicher Strombelastbarkeit und maximaler Betriebstemperatur kleiner ausgeführt werden, und dadurch Rohstoffe eingespart werden.

Beschreibung der Zeichnung und des Ausführungsbeispiels

[0032] Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung exemplarisch näher erläutert. Die Zeichnung ist rein schematisch und nicht maßstäblich.

[0033] Die einzige Figur zeigt ein exemplarisches Beispiel von Stecker 100 und Buchse 200 eines Stecksystems zum Anschluss eines elektrischen Verbrauchers an eine Stromversorgung. Stecker 100 und Buchse 200 weisen je ein Gehäuse 101 bzw. 201 auf, in welchen aus elektrisch leitfähigem ersten Material bestehende Kontaktelemente 102, 202 verschieblich gelagert sind. In der Figur sind Stecker 100 und Buchse 200 im verbundenen Zustand dargestellt, in dem die Kontaktelemente 102, 202 von Stecker 100 und Buchse 200 an einer Kontaktfläche 204 plan aneinander anliegen und leitfähig verbunden sind. Die Kontaktelemente 102, 202 werden jeweils von einer Feder 108 bzw. 208 in Richtung der Kontaktfläche 204 gedrückt. Die Federn 108, 208 stützen sich dabei am Gehäuse 101 bzw. 201 ab. Anstelle der Feder kann auch ein flexibles Gehäuseteil (nicht in der Figur gezeigt) die Kraft erzeugen. Kontaktelement 202 der Buchse weist einen Hohlraum 206 auf, der sich von der Kontaktfläche 204 ausgehend zumindest über einen Teil der Länge L des Kontaktelements 202 erstreckt. Hohlraum 206 ist mit einem zweiten Material gefüllt (nicht in der Figur dargestellt), das bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des ersten Materials flüssig und/oder gasförmig vorliegt. Hohlraum 206 kann auch nur teilweise mit dem zweiten Material gefüllt sein (nicht in der Figur dargestellt).

[0034] Die Kontaktelemente 102, 202 weisen im Bereich der Kontaktfläche 204 einen größeren Querschnitt auf als in einem von der Kontaktfläche 204 entfernt liegenden Bereich. Der Hohlraum 206 folgt der Kontur des Kontaktelements 202 und weist ebenfalls im Bereich der Kontaktfläche 204 einen größeren Querschnitt auf als in einem von der Kontaktfläche 204 entfernt liegenden Bereich. Die Kontaktelemente 102, 202 können im Bereich der Kontaktfläche 204, aber auch als ganzes rotationssymmetrisch sein.

[0035] Das Gehäuse 101 von Stecker 100 weist zweit Öffnungen 110 auf, in welche entsprechende Rastnasen 210 am Gehäuse 201 von Buchse 200 eingreifen und so eine lösbare Rastverbindung herstellen.

[0036] Kontaktelement 102 von Stecker 100 ist mit einer Anschlussleitung 112 verbunden, die zu einem nicht in der Figur gezeigten elektrischen Verbraucher führt. Kontaktelement 202 weist an einem der Kontaktfläche 204 gegenüberliegenden Ende ein Element 214 auf, welches zum Anschluss an eine Stromquelle dient. Im Bereich des der Kontaktfläche 204 gegenüberliegenden Endes können auch ein oder mehrere nicht in der Figur dargestellte Elemente und/oder Vorrichtungen zur Wärmeabgabe an eine Umgebung und/oder eine Kühlvorrichtung angeordnet sein.

[0037] Die in der Beschreibung genannte zusätzliche Struktur, welche Ströme flüssigen oder gasförmigen Fluids leitet und/oder voneinander getrennt führt, ist in der Figur aus Gründen der Übersichtlichkeit ebenfalls nicht in der Figur gezeigt.

[0038] In der Figur weist die Buchse 200 das erfindungsgemäße Kontaktelement 202 auf, während der Stecker 100 ein massives Kontaktelement 102 aufweist. Bei diesem Beispiel wird davon ausgegangen, dass eine ausreichende Abfuhr von Wärme in einem die Buchse 200 aufweisenden Gerät einfacher erfolgen kann, als über die Anschlussleitung 112.

[0039] Es ist natürlich auch möglich, die Buchse 200 mit einem massiven Kontaktelement auszuführen, und den Stecker 100 mit einem erfindungsgemäßen Kontaktelement auszuführen, oder erfindungsgemäße Kontaktelemente sowohl im Stecker 100 als auch in der Buchse 200 vorzusehen. Die Auswahl bleibt dem Fachmann freigestellt und wird von diesem unter Berücksichtigung von unterschiedlichen Systemmerkmalen zu treffen sein.

Bezugszeichenliste

[0040] 

100

Stecker

101

Steckergehäuse

102

massives Kontaktelement

108

Feder

110

Öffnung

112

Anschlussleitung

200

Buchse

201

Buchsengehäuse

202

Kontaktelement mit Hohlraum

204

Kontaktfläche

206

Hohlraum

208

Feder

210

Rastnase

214

Anschlusselement

L

Länge

Ansprüche

1. Elektrisches Kontaktelement (202) eines Stecksystems (100, 200) zum lösbaren Anschluss eines elektrischen Verbrauchers an eine Stromversorgung mit einem aus einem elektrisch leitfähigen ersten Material bestehenden Körper, der an einem ersten Ende eine erste elektrische Kontaktfläche (204) zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit einem zweiten elektrischen Kontaktelement (102) aufweist, wobei der Körper einen geschlossenen Hohlraum (206) aufweist, der sich von der ersten Kontaktfläche (204) ausgehend zumindest über einen Teil der Länge (L) des Körpers erstreckt,
dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (206) zumindest teilweise mit einem zweiten, elektrisch leitfähigen Material gefüllt ist, welches bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes des ersten Materials flüssig und/oder gasförmig vorliegt.

2. Elektrisches Kontaktelement (202) nach Anspruch 1, wobei die erste Kontaktfläche (204) eine Oberfläche aufweist die, wenn sie mit einem entsprechenden zweiten Kontaktelement (102) des Stecksystems zu einer elektrischen Verbindung zusammenbracht ist, plan an einer elektrischen Kontaktfläche des zweiten Kontaktelements (102) anliegt.

3. Elektrisches Kontaktelement (202) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste elektrische Kontaktfläche (204) kreisförmig ist.

4. Elektrisches Kontaktelement (202) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Körper des elektrischen Kontaktelements (202) im Bereich der ersten elektrischen Kontaktfläche (204) einen Querschnitt aufweist, der größer ist als in einem von ersten elektrischen Kontaktfläche (204) entfernter liegenden Bereich.

5. Elektrisches Kontaktelement (202) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hohlraum (206) im Bereich der ersten elektrischen Kontaktfläche (204) einen größeren Querschnitt aufweist als in einem von der ersten elektrischen Kontaktfläche (204) entfernter liegenden Bereich.

6. Elektrisches Kontaktelement (202) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hohlraum (206) eine Struktur aufweist, welche Ströme flüssigen oder gasförmigen Fluids leitet und/oder voneinander getrennt führt.

7. Elektrisches Kontaktelement (202) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Material eine größere thermische Leitfähigkeit und/oder eine größere Wärmekapazität als das erste Material aufweist, und wobei die elektrische Leitfähigkeit des zweiten Materials in der Größenordnung der elektrischen Leitfähigkeit des ersten Materials liegt.

8. Elektrisches Kontaktelement (202) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem von ersten elektrischen Kontaktfläche (204) entfernt liegenden Bereich ein oder mehrere Elemente und/oder Vorrichtungen zur Wärmeabgabe an eine Umgebung und/oder eine Kühlvorrichtung vorgesehen sind.

9. Stecker (100) oder Buchse (200) eines elektrischen Stecksystems mit mindestens einem elektrischen Kontaktelement (202) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8.

10. Stecker (100) oder Buchse (200) nach Anspruch 9, wobei das mindestens eine elektrische Kontaktelement (202) in gegen eine in Längsrichtung des elektrischen Kontaktelements (202) wirkende Kraft verschieblich gelagert ist.

11. Stecker (100) oder Buchse (200) nach Anspruch 10, wobei die in Längsrichtung des elektrischen Kontaktelements (202) wirkende Kraft durch eine in dem das elektrische Kontaktelement (202) aufnehmenden Gehäuse gelagerte Feder (108, 208) oder ein flexibles Gehäuseteil erzeugt wird.

12. Stecker (100) bzw. Buchse (200) nach Anspruch 11, wobei der Stecker (100) mindestens einen ersten Bereich (110) aufweist, der mit einem entsprechenden zweiten Bereich (210) der Buchse (200) lösbar formschlüssig verbindbar ist, wobei im verbundenen Zustand von Stecker (100) und Buchse (200) deren elektrische Kontaktelemente (102, 202) durch die in Längsrichtung wirkende Kraft aneinandergedrückt werden.

13. Stecker (100) bzw. Buchse (200) nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Gehäuse (101) des Steckers (100) dasjenige der Buchse (200) übergreift oder das Gehäuse (201) der Buchse (200) dasjenige des Steckers (100) übergreift.

14. Stecker (100) bzw. Buchse (200) nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13, wobei die Gehäuse (101, 201) von Stecker (100) und Buchse (200) im verbundenen Zustand ein Eindringen von Festkörpern und/oder Fluiden verhindern.

Claims

1. An electrical contact element (202) of a plug-in system (100, 200) for the detachable connection of an electrical load to a power supply having a body consisting of an electrically conductive first material, which has a first electrical contact surface (204) on its first end for establishing an electrical contact with a second electrical contact element (102), wherein the body has a closed cavity (206), which extends from the first contact surface (204) at least over a part of the length (L) of the body,
characterized in that the cavity (206) is filled at least partially with a second, electrically conductive material, which is present in liquid and/or gaseous form at a temperature below the melting point of the first material.

2. The electrical contact element (202) according to claim 1, wherein the first contact surface (204) has a surface, which, if it is brought together with a corresponding second contact element (102) of the plug-in system to form an electrical connection, abuts in a planar manner against an electrical contact surface of the second contact element (102).

3. The electrical contact element (202) according to claim 1 or 2, wherein the first electrical contact surface (204) is circular.

4. The electrical contact element (202) according to one or several of the preceding claims, wherein the body of the electrical contact element (202) has a cross section in the region of the first electrical contact surface (204), which is larger than in the region lying further away from the first electrical contact surface (204).

5. The electrical contact element (202) according to one or several of the preceding claims, wherein the cavity (206) in the region of the first electrical contact surface (204) has a larger cross section than in the region laying further away from the first electrical contact surface (204).

6. The electrical contact element (202) according to one or several of the preceding claims, wherein the cavity (206) has a structure, which conducts flows of liquid or gaseous fluids and/or conducts them separately from one another.

7. The electrical contact element (202) according to one or several of the preceding claims, wherein the second material has a greater thermal conductivity than the first material, and wherein the electrical conductivity of the second material lies within the order of magnitude of the electrical conductivity of the first material.

8. The electrical contact element (202) according to one or several of the preceding claims, wherein in a region lying away from the first electrical contact surface (204) one or several elements and/or devices for heat dissipation to an environment and/or a cooling device are provided.

9. A plug (100) or socket (200) of an electrical plug-in system having at least one electrical contact element (202) according to one or several of claims 1 to 8.

10. The plug (100) or socket (200) according to claim 9, wherein the at least one electrical contact element (202) is displaceably mounted against a force acting in the longitudinal direction of the electrical contact element (202).

11. The plug (100) or socket (200) according to claim 10, wherein the force acting in the longitudinal direction of the electrical contact element (202) is generated by a spring (108, 208) mounted in the housing accommodating the electrical contact element (202) or by a flexible housing part.

12. The plug (100) or socket (200) according to claim 11, wherein the plug (100) has at least one first region (110), which can be detachably positively connected to a corresponding second region (210) of the socket (200), wherein in the connected state of the plug (100) and socket (200) their electrical contact elements (102, 202) are pressed together by the force acting in the longitudinal direction.

13. The plug (100) or socket (200) according to claim 11 or 12, wherein the housing (101) of the plug (100) engages over that of the socket (200) or the housing (201) of the socket (200) engages over that of the plug (100).

14. The plug (100) or socket (200) according to one or several of claims 11 to 13, wherein the housings (101, 201) of plug (100) and socket (200) in the connected state prevent a penetration of solid bodies and/or fluids.

Revendications

1. Elément de contact (202) électrique d'un système de connexion (100, 200) destiné à la connexion détachable d'un consommateur électrique à une alimentation en courant avec un corps, composé d'un premier matériau électriquement conducteur, qui comporte à une première extrémité une première surface de contact (204) électrique destinée à la réalisation d'un contact électrique avec un deuxième élément de contact (102) électrique, le corps comportant une cavité (206) fermée qui s'étend au moins sur une partie de la longueur (L) du corps à partir de la première surface de contact (204),
caractérisé en ce que la cavité (206) est remplie au moins partiellement d'un deuxième matériau électriquement conducteur qui se présente sous une forme liquide et/ou gazeuse à une température inférieure au point de fusion du premier matériau.

2. Elément de contact (202) électrique selon la revendication 1, la première surface de contact (204) comportant une surface qui, quand elle est réunie à un deuxième élément de contact (102) correspondant du système de connexion pour réaliser un raccordement électrique, est adjacente de façon plane à une surface de contact électrique du deuxième élément de contact (102).

3. Elément de contact (202) électrique selon la revendication 1 ou 2, la première surface de contact (204) électrique étant de forme circulaire.

4. Elément de contact (202) électrique selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, le corps de l'élément de contact (202) électrique présentant, dans la zone de la première surface de contact (204) électrique, une section transversale qui est plus grande que dans une zone éloignée de la première surface de contact (204) électrique.

5. Elément de contact (202) électrique selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, la cavité (206) présentant, dans la zone de la première surface de contact (204) électrique, une section transversale plus grande que dans une zone située plus loin de la première surface de contact (204) électrique.

6. Elément de contact (202) électrique selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, la cavité (206) présentant une structure qui conduit des flux de fluide liquide ou gazeux et/ou qui les guide de façon séparée les uns des autres.

7. Elément de contact (202) électrique selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, le deuxième matériau présentant une conductibilité thermique plus élevée et/ou une capacité thermique plus élevée que le premier matériau, et la conductibilité électrique du deuxième matériau étant de l'ordre de grandeur de la conductibilité électrique du premier matériau.

8. Elément de contact (202) électrique selon l'une ou plusieurs des revendications précédentes, un ou plusieurs éléments et/ou dispositifs d'émission de chaleur vers un environnement et/ou un dispositif de refroidissement étant prévus dans une zone éloignée de la première surface de contact (204) électrique.

9. Fiche (100) ou prise (200) d'un système de connexion électrique avec au moins un élément de contact (202) électrique selon l'une ou plusieurs des revendications 1 à 8.

10. Fiche (100) ou prise (200) selon la revendication 9, l'élément de contact (202) électrique au moins au nombre de un étant supporté de façon coulissante contre une force agissant dans la direction longitudinale de l'élément de contact (202) électrique.

11. Fiche (100) ou prise (200) selon la revendication 10, la force agissant dans la direction longitudinale de l'élément de contact (202) électrique étant produite par un ressort (108, 208) supporté dans le boîtier logeant l'élément de contact (202) électrique ou par une partie de boîtier flexible.

12. Fiche (100) ou prise (200) selon la revendication 11, la fiche (100) comportant au moins une première zone (110) qui peut être raccordée de façon détachable par liaison de forme à une deuxième zone (210) correspondante de la prise (200), où, quand la fiche (100) et la prise (200) sont dans l'état raccordé, leurs éléments de contact (102, 202) électriques peuvent être pressés l'un contre l'autre contre la force agissant dans la direction longitudinale.

13. Fiche (100) ou prise (200) selon la revendication 11 ou 12, le boîtier (101) de la fiche (100) recouvrant le celui de la prise (200), ou le boîtier (201) de la prise (200) recouvrant celui de la fiche (100).

14. Fiche (100) ou prise (200) selon l'une ou plusieurs des revendications 11 à 13, les boîtiers (101, 201) de la fiche (100) et de la prise (200) empêchant, dans l'état raccordé, une intrusion de corps solides et/ou de fluides.

Zeichnung