Magnetische Stecker

– designorientierte Lösung & effiziente Verbindung


kundenspezifische Magnetlösung für eine runde Einbausituation
kundenspezifische Magnetlösung für eine runde Einbausituation


Jeder kennt Situationen, in denen das Verbinden von Stecker und Buchse unkomfortabel und schwierig ist. Diffuse Lichtsituationen und schwer zugängliche Einbausituationen haben schon so manchen Anwender vor eine echte Herausforderung gestellt. Besonders kleine, filigrane Stecksysteme sind oft schwer zu handhaben. Neben der Frustration beim Anwender führen solche Umstände nicht selten zu Beschädigungen an Stecker, Buchse oder auch Kabel.

Trend: Miniaturisierung

Der Trend zu mobileren, leichteren und leistungsfähigeren Geräten, stellen Konstrukteure vor enorme Herausforderungen bei der Entwicklung innovativer Lösungen. Die Geräte müssen nicht nur einen hohen Funktionsumfang abdecken und im Design ansprechend für den Endkunden sein, sondern wie zum Beispiel in der Medizintechnik, auch den hohen Anforderungen in Bezug auf Sicherheit, Zuverlässigkeit und Hygiene Rechnung tragen. Besonders herausfordernd ist dabei die Entwicklung kleiner medizinsicher Geräte, wie Hörgeräten, Wearables oder Tracking-Systemen, bei denen leistungsfähige Elektronik auf kleinsten Raum implementiert werden muss. Leiterplatten werden immer dichter mit leistungsfähigen Komponenten bestückt bzw. mehrschichtigen, flexiblen Leiterplatten genutzt.

Komplizierter wird es bei der Verbindungstechnologie, denn die Integration von Einsteckbuchsen ist gerade bei kleinen Geräten, aufgrund der benötigten Einbautiefe, oft schwierig. Zudem müssen Steckverbinder und Kabel für den Geräteanschluss zielgruppengerecht konzipiert sein, um intuitiv und sicher zu funktionieren. Gerade älteren Anwender fällt die Bedienung von kleinen und filigranen Verbindungssystemen oft schwer.

Magnetstecker: Flaches Design und platzsparend

Einen Lösungsansatz für eine komfortable und zugleich sichere Anwendung können Stecker mit einem magnetischen Verbindungssystem auf Federkontaktbasis bieten.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Stecksystemen, die für eine optimale Verrieglung eine gewisse Einstecktiefe benötigen, können magnetische Stecksystem mit einem sehr flachen und planen Design umgesetzt werden. So kann die Buchse nahezu eben in ein Kunststoffgehäuse integriert werden. Für eine sichere Kontaktierung reicht bereits eine Einbautiefe von wenigen Millimetern. Dies macht die Technik besonders für Anwendungen im industriellen und medizinischen Umfeld interessant. Denn gerade Erhebungen, Lücken und Spalten, die herkömmliche Stecksysteme mit sich bringen, bergen eine hohe Kontaminierungs- und Verschmutzungsgefahr.

 


Integration der magnetischen Buchse im Gehäuse
Magnetstecker können in einem flachen Design umgesetzt werden


Selbstführende Verbindung durch Magnetkraft

Die Implementierung von Magneten sorgt zudem für eine selbstführende, sowie schock- und vibrationsbeständige Verbindung von Stecker und Gerät. Dies macht die Anwendung sehr einfach und komfortabel, gerade bei unhandlichen und kniffligen Einbausituationen, zum Beispiel bei Überkopfanwendungen.


Kundenspezifischer Magnetstecker für Gehäuseeinbau
Kundenspezifischer Magnetstecker für Gehäuseeinbau


Polung & Magnetkraft

Durch die Polung der Magnete kann ein falsches Anschließen ausgeschlossen werden, was eine hohe Kontakt- und Funktionssicherheit gewährleistet. Im Gegensatz zu herkömmlichen Steckern ist die Beanspruchung beim Kontaktieren und der damit einhergehende Verschleiß der Buchse bei magnetischen Steckern minimal. Auch die Gefahr eindringender Feuchtigkeit und Schmutz ins Innere des Gerätes wird nahezu eliminiert. Zusätzlich kann die Magnetkraft durch verschiedene Zusammensetzungen an die jeweilige Anforderung eingestellt werden.

Bei einem Beispiel wurde für ein Diagnosekabel eine hohe Magnetkraft gewünscht, um die unter Tisch
befindliche Buchse durch eine starke Selbstführung schnell zu kontaktieren. Zur Strom- und Datenübertragung werden Federkontakte eingesetzt, die durch ein kleines Rastermaß und einen hohen Toleranzausgleich überzeugen. Zudem erlauben Sie eine hohe Integrationsdichte und haben eine lange Lebensdauer.

Bis 15A Nennstrom

Der Standardwert für Nennströme liegt bei 1A pro Pin. Je nach Material und innerem Aufbau des Federkontaktstifts sind auch Ströme bis zu 15A pro Pin möglich. Dies ist gerade für die Ladezeit von Akkus, zum Beispiel im E-Bike Segment, ein entscheidender Vorteil. Federkontakte gibt es in sehr kleinen Bauweisen, mit Arbeitshöhen ab 1,2mm. Die Anordnung im sogenannten Right-Angle-Design ist zudem platzsparend und erlaubt eine Kontaktierung auf sehr kleinem Raum.

Super AP Beschichtung für Wearables

Die Beschichtung der Federkontakte erfolgt im Standard mit Gold, welches eine exzellente elektrische Leitfähigkeit hat und einen hohen Schutz vor Korrosion und Oxidation bietet. Kundenspezifische Sonderbeschichtungen sind ebenfalls möglich. Gerade für medizinische Wearables ist die Super-AP Beschichtung sehr interessant, welche extrem widerstandsfähig gegen elektrolytische bzw. galvanische Korrosion ist, während sie einen sehr geringen Widerstand beibehält. Im Vergleich zu einer Gold Beschichtung ist die Super AP Beschichtung zweimal Widerstandsfähiger gegen Salzwasser, fünfmal resistenter gegen Transpiration und um Faktor 30 Widerstandsfähiger gegen Elektrolyse. Die Korrosion der elektrischen Kontakte durch Schweiß oder Feuchtigkeit wird effektiv minimiert.


Federkontakte mit kundenspezifischen Beschichtungen
Federkontakte mit kundenspezifischen Beschichtungen


Für Geräte, die permanenten Umwelteinflüssen ausgesetzt sind, können der Stecker und die Buchse mit Elastomer-Materialien oder durch ein direkte umspritzen mit Kunststoff bis IP68 abgedichtet werden. Weiterer Vorteil einer direkten Implementierung bzw. umspritzten Systemlösungen ist, dass Montagezeiten und Montagekosten erheblich verringert werden.

Freie Formgebung

Form und Farbe eines magnetische Verbindungsystems sind nahezu keine Grenzen gesetzt. Individuelle
Farbakzente und Designansprüche können durch entsprechende Werkzeuge problemlos umgesetzt werden. Dabei bedingen manchen Formen auch vorteilhafte Features. Zum Beispiel ermöglichen runde Stecker mit einem äußeren Magnetring 360° Drehungen bei konstanter Kontaktierung. Bei der Anwendung in einem Handschalter kann das Kabel somit nicht verdreht und Kabelbrüche vermeiden werden. Bei der Auswahl der Kabel kann der Anwender aus den Vollen schöpfen. Die Magnetstecker können mit nahezu jedem Kabel konfektioniert werden.


Runde Magnetstecker erlauben 360° Drehungen
Runde Magnetstecker erlauben 360° Drehungen


Hotmelt Verfahren

Genau wie bei konventionellen Steckern können auch weitere Komponenten, wie zum Beispiel Status-Lämpchen, integriert werden. Empfindliche, elektronische Komponenten, Platinen oder Sensoren werden dabei durch das Hotmelt Verfahren abgedichtet. Spezifikationen in Bezug auf Flexibilität, Schlagfestigkeit und Stoßdämpfung, sowie UV-Schutz und Chemikalienresistenz, können durch verschiedene Materialien berücksichtigt werden. Die elektronischen Bauteile werden sicher vor Korrosion und Umwelteinflüssen geschützt und sind somit auch für schwierige Einsatzmöglichkeiten mit hoher Luftfeuchtigkeit oder starken Temperaturschwankungen geeignet.


Hotmelt-Verfahren bei Magnetischen Steckern
Hotmelt-Verfahren bei Magnetischen Steckern


Eine sichere Verbidnung

In der Praxis zeigen sich die großen Vorteile eines magnetischen Lösemechanismus. So werden bei einem ungewollten Zug am Kabel das Gerät und der Stecker nicht beschädigt und letztendlich auch eine Verletzungsgefahr für den Benutzer vermieden. In einem aktuellen Projekt konnte durch die Integration von magnetischen Steckern in ein Akku E-Bike System, das Ausreißen des Steckers und die damit einhergehende Beschädigung der Buchse im Akku verhindert werden. Dies könnte passieren, wenn der Anwender das Fahrrad bewegt ohne darauf zu achten, ob der Akku aufgeladen wird.

Anwendungsgebiete im medizinischen Bereich sind zum Beispiel Schwesternotrufsystem. Durch die Verwendung von magnetischen Steckverbindern kann hier das Ausreißen der integrierten Wandbuchse und die damit einhergehende Beschädigung des Handgerätes verhindert werden. Weitere finden Magnetstecker als Ladekabel für Prothesen und Rollstühle Anwendung.


Magnetischer Adapter für Re-Design – kundenspezifische Entwicklung
Magnetischer Adapter für Re-Design – kundenspezifische Entwicklung


Re-Design für bewährte Produkte

Für die Ausstattung eines Produktes mit Magnetsteckern muss das Rad nicht immer neu erfunden werden. Durch kundenspezifisch entwickelte Magnetadapter, können auch bereits vorhandene Bediensysteme unkompliziert auf dieses komfortable Verbindungssystem umgestellt werden. So erhalten bewährte Eingabegeräte ein designorientiertes Relaunch. Zudem ermöglichen einige Standardlösungen eine schnelle Umrüstung von USB Anschlüssen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Magnetstecker für Entwickler kreative Lösungsansätze bieten und neue Konstruktionsansätze eröffnen.

Kontakt

Inwieweit sich eine kundenspezifische Lösung, auch unter der Berücksichtigung wirtschaftlicher Aspekte, lohnt, ist immer Einzelfallabhängig. Als komfortable und innovative Verbindungslösung wahrgenommen, bietet sie den Geräten auf jeden Fall einen Mehrwert in Punkto Design und Handhabung, einhergehend mit einer Abgrenzung zu Wettbewerbsprodukten.

Unsere Ingenieure beraten Sie ausführlich bei der Auswahl einer passenden Verbindungslösung für Ihre Anwendung. Dabei übernehmen wir auch gerne die Konstruktion und Entwicklung.

Wir freuen uns auf Ihre Anfrage, gerne per Mail: info@nh-technology.de oder telefonisch: 02154 81250.

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Aus unseren N&H NEWS 01 / 2022