DE102008061934B4

DE102008061934B4 - Hochstromsteckverbinder

Info

Publication number: DE102008061934B4
Application number: DE102008061934A
Authority: DE
Inventors: Günter Feldmeier; Horst Braun; Zoltan Lampert; Thomas Schnurpfeil
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2011-02-24
Anticipated expiration: 2028-12-13
Also published as: US20110244714A1; CN102246356A; WO2010066618A1; US8337240B2; DE102008061934A1; DK2366211T3; EP2366211B1; CN102246356B; EP2366211A1

Abstract

Einpoliger Hochstromsteckverbinder für eine Windkraftanlage mit einem Steckerkontakt (110) in einem Steckergehäuse (120) und einem Kupplungskontakt (210) in einem Kupplungsgehäuse (220), wobei der Steckerkontakt (110) und der Kupplungskontakt (210) einen Querschnitt aufweisen, dessen Längserstreckung seine Quererstreckung übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungs- (210) oder Steckkontakt (110) in dem zugehörigen Gehäuse (220, 120) durch einen an diesem angebrachten Rasthaken (225, 125) verrastet wird und dieser Rasthaken (225, 125) beim Verbinden des Steckers mit der Kupplung durch den Kontakt (110, 210) oder das zugehörige Gehäuse (120, 220) oder ein Kodierelement (150, 250) verriegelt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Hochstromsteckverbinder, insbesondere auf einpolige Hochstromsteckverbinder für Windkraftanlagen.
Bei Windkraftanlagen mit horizontaler Rotorachse ist der Generator üblicherweise in unmittelbarer Nähe des Rotors in der Gondel an der Spitze des Turms untergebracht. Die Starkstromkabel, die den Generator mit der Netzeinspeisung am Fuß des Turms verbinden, werden an der Innenwand des Turms verlegt. Zur Vereinfachung der Montage der gesamten Windkraftanlage wird der Turm aus einzelnen vormontierten Segmenten zusammengesetzt. Jedes dieser Segmente enthält insbesondere bereits einen entsprechenden Abschnitt der Verkabelung. Im Zuge der Turmmontage werden die Kabelabschnitte der einzelnen Segmente miteinander verbunden. Auf diese Weise können die Schwierigkeiten einer nachträglichen Verkabelung vermieden werden.
Aus der US-Druckschrift US 2006/0199411 ist ein verbessertes Kabelsystem für eine Windkraftanlage bekannt, bei dem die Kabelabschnitte jedes Turmsegments an beiden Enden mit Steckverbindern versehen sind, mit deren Hilfe die einzelnen Kabelabschnitte bei der Turmmontage miteinander verbunden werden. Dadurch wird sowohl die Montage als auch die Wartung der Verkabelung vereinfacht.
Die für die Verbindung der Starkstromkabelabschnitte eingesetzten Steckverbinder müssen an die gesteigerten elektrischen und mechanischen Anforderungen angepasst sein. Typische Leistungswerte für moderne Windkraftanlagen liegen im Bereich 1 kV bei 1 kA, Kabelquerschnitte im Bereich 400 mm² bei Aluminiumkabeln und 300 mm² bei Kupferkabeln.
Der in der oben genannten US-Druckschrift beschriebene Steckverbinder besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Steckerkontakt und einer entsprechend ausgestalteten Kupplung, die jeweils axial über angeformte Crimp-Hülsen mit dem Kabel verbunden werden. Zur Aufnahme des auf die Steckverbindung wirkenden Zugs ist an der Innenseite der Kupplungskontakthülse ein radialer Zapfen und auf dem Steckerkontakt eine entsprechende ringförmige Hinterschneidung vorgesehen, die in Form eines Bajonettverschlusses ineinander greifen. Um ein ungewolltes Öffnen der Steckverbindung zu verhindern, ist der Bajonettverschluss zusätzlich mit einem Ratschenmechanismus versehen.
In den oben beschriebenen Windkraftanlagen wird die Starkstromverkabelung üblicherweise in Form eines Strangs aus mehreren, unmittelbar nebeneinander angeordneten Kabel ausgeführt, die mit einer gemeinsamen Kabelschelle an der Innenseite des Turms befestigt sind. In diesem Fall sind aber die herkömmlichen Steckverbinder nicht einsetzbar, da für die voluminösen Stecker und Kupplungen nebeneinander nicht genug Platz zu finden ist. Ein Verkleinerung der radialen Abmessungen ist aber auch nicht praktikabel, da angesichts der hohen Stromstärken sowohl ausreichend Kontaktfläche als auch Leitungsquerschnitt zur Verfügung gestellt werden muss.
Aus der Druckschrift GB 1,126,984 ist ein Hochstromsteckverbinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt. Zur sicheren Kontaktierung bei gleichzeitiger Beibehaltung eines gewissen mechanischen Spielraums sind spiralförmige Federn zwischen Steckerkontakt und Kupplungskontakt vorgesehen. Ein Hochstromkontaktelement aus einem Blechstanzteil in Form eines Stecker- oder Kupplungskontakts mit ovaler Querschnittsform ist auch aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 197 03 984 A1 bekannt. Die Verwendung von Biegestanzteilen als Kontaktelement für die Übertragung hoher Ströme ist beispielsweise auch aus der deutschen Patentschrift DE 199 19 854 C1 bekannt.
Nachteilig an den herkömmlichen Steckverbindern ist zusätzlich die Gefahr einer falschen Verkabelung aufgrund einer Verwechslung der den drei Phasen jeweils zugeordneten Steckern und Kupplungen.
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 44 20 984 A1 ist ein mehrpoliger, kodierbarer Steckverbinder bekannt, bei dem das Steckerteil und das Buchsenteil jeweils den einzelnen Polen zugeordnete Profilnuten aufweist, die beim Zusammenstecken des Steckverbinders aneinander gleitend zur Anlage kommen. In die Profilnuten können Kodierelemente eingesetzt werden, die jeweils mit einem aus der Profilnut herausragenden Steg in die anliegende Profilnut eingreifen. Die Stege nehmen im Querschnitt der Kodierelemente jeweils nur die halbe Breite der Profilnuten ein. Die Kodierelemente können in zwei um 180° verdrehten Stellungen in die Profilnuten eingesetzt werden, so dass ihre Stege beim Zusammenstecken entweder aneinander vorbei gleiten oder blockierend aufeinander treffen. Durch geeignet eingesetzte Kodierelemente können bei einem n-poligen Steckverbinder 2ⁿ verschiedene Kodierungen realisiert werden. Mehrpolige Steckverbinder mit lösbaren, zusammenwirkenden Kodierelementen, die parallel zur Steckrichtung verlaufende Stege und Nuten aufweisen, sind auch aus der Druckschrift DE 690 27 622 T2 bekannt.
Allerdings ist es für den Benutzer derartiger Steckverbinder praktisch unmöglich vorab zu erkennen, ob ein bestimmter Stecker in eine bestimmte Buchsenleiste passt oder nicht. Zum Zusammenstecken bleibt also nur Versuch und Irrtum, was noch dadurch erschwert wird, dass es für den Benutzer unmöglich ist zu unterscheiden, ob die Tatsache, dass sich Stecker und Buchse nicht ohne weiteres zusammenstecken lassen, auf eine unterschiedliche Kodierung oder auf andere mechanische Schwierigkeiten zurückzuführen ist. Außerdem ist die Verwendung mehrpoliger Steckverbinder zur Verbindung der Starkstromkabel einer Windkraftanlage angesichts der Kabelquerschnitte und der erforderlichen Kontaktkräfte unpraktikabel.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen verbesserten Hochstromsteckverbinder für den Einsatz in Windkraftanlagen bereitzustellen. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen festen Sitz des Kupplungs- und Steckerkontakts in dem jeweiligen Gehäuse sicherzustellen.
Dies wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs erreicht. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Es ist der besondere Ansatz der vorliegenden Erfindung, die Steckverbindung so auszugestalten, dass der Kupplungs- oder Steckkontakt in dem zugehörigen Gehäuse durch einen an diesem angebrachten Rasthaken verrastet wird und dieser Rasthaken beim Verbinden des Steckers mit der Kupplung durch den Kontakt oder das zugehörige Gehäuse oder ein Kodierelement verriegelt wird, wodurch ein fester Sitz des Kupplungs- und Steckerkontakts in dem jeweiligen Gehäuse sichergestellt ist. Darüberhinaus ist der Stecker- und der Kupplungskontakt der Steckverbindung so ausgestaltet, dass die Längserstreckung des Stecker- bzw. Kupplungsquerschnitts die Quererstreckung übersteigt. Auf diese Weise können sowohl die geometrischen Anforderungen hinsichtlich der platzsparenden Anordnung mehrerer Steckverbinder nebeneinander, als auch die elektrischen Anforderungen hinsichtlich der notwendigen Leitungsquerschnitte und der Kontaktflächen gleichzeitig erfüllt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein einpoliger Hochstromsteckverbinder für eine Windkraftanlage zur Verfügung gestellt. Der Hochstromsteckverbinder umfasst einen Steckerkontakt in einem Steckergehäuse und einen Kupplungskontakt in einem Kupplungsgehäuse, wobei der Steckerkontakt und der Kupplungskontakt einen Querschnitt aufweisen, dessen Längserstreckung seine Quererstreckung übersteigt, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungs- oder Steckkontakt in dem zugehörigen Gehäuse durch einen an diesem angebrachten Rasthaken verrastet wird und dieser Rasthaken beim Verbinden des Steckers mit der Kupplung durch den Kontakt oder das zugehörige Gehäuse oder ein Kodierelement verriegelt wird.
Insbesondere kann der Steckerkontakt und der Kupplungskontakt einen ovalen Querschnitt, einen im wesentlichen rechteckigen, nicht-quadratischen Querschnitt, oder einen im wesentlichen rechteckigen, nicht-quadratischen Querschnitt mit abgerundeten oder abgeschrägten Ecken aufweisen.
Im Zusammenhang mit dem Querschnitt des Stecker- bzw. Kupplungskontakts wird in der vorliegenden Beschreibung der Begriff „oval” verwendet. Unbeschadet einer etwaig abweichenden mathematischen Definition dieses Begriffes soll dadurch aber lediglich zum Ausdruck gebracht werden, dass die Längserstreckung des Querschnitts die Quererstreckung übersteigt, insbesondere also, dass der Querschnitt nicht rund ist. Die konkrete Form eines derartigen Querschnitts ist für die vorliegende Erfindung selbstverständlich unerheblich. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können also auch einen nicht-quadratisch rechteckigen Querschnitt mit oder ohne abgerundeten oder abgeschrägten Ecken oder einen nicht-kreisförmigen elliptischen Querschnitt haben.
Vorzugsweise hat der Kupplungskontakt im wesentlichen die Form eines Hohlzylinders und der Steckerkontakt im wesentlichen die Form eines Zylinders, wobei der Steckerkontakt in einer Steckrichtung parallel zur Zylinderachse des Steckerkontakts und parallel zur Zylinderachse des Kupplungskontakts in den Kupplungskontakt einführbar ist.
Vorteilhafterweise weist der Hochstromsteckverbinder wenigstens ein quer zur Steckrichtung im Kupplungskontakt angeordnetes, ringförmiges Federelement auf, das den Steckerkontakt im Kupplungskontakt umschließen und dadurch geklemmt halten kann. Vorzugsweise ist das Federelement eine torusförmig gewickelte Spiralfeder. Die durch das Federelement ausgeübte Kontaktkraft sorgt für eine sichere elektrische Verbindung des Steckerkontakts mit dem Kupplungskontakt und einen geringen Übergangswiderstand.
Vorzugsweise sind auf der Innenseite des Kupplungskontakts Vorsprünge zur Fixierung des Federelements vorgesehen, um zu verhindern, dass das Federelement beim Zusammenstecken oder Trennen der Steckverbindung im Kupplungskontakt verschoben wird.
Vorteilhafterweise sind der Steckerkontakt und der Kupplungskontakt als Stanzbiegeteil ausgeführt, so dass eine kostengünstige, hochvolumige Serienfertigung des Steckverbinders realisiert werden kann.
Vorteilhafterweise weist der Hochstromsteckverbinder eine von außen sichtbare Kodierung auf, um eine versehentliche Verpolung unterschiedlicher Kabel zu verhindern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das Steckergehäuse mit einer Profilnut zur Aufnahme eines von mehreren verschiedenen Steckerkodierelementen und das Kupplungsgehäuse mit einer der Profilnut des Steckergehäuses gegenüberliegenden Profilnut zur Aufnahme eines von mehreren verschiedenen Kupplungskodierelementen versehen, wobei jedes der verschiedenen Steckerkodierelemente mit genau einem der verschiedenen Kupplungskodierelemente zusammenwirkt und so eine mechanische Kodierung der Steckverbindung ermöglicht. Auf diese Weise kann eine versehentliche Verpolung nebeneinander angeordneter Kabel ausgeschlossen werden.
Vorzugsweise weisen die Steckerkodierelemente einen parallel zur Steckrichtung verlaufenden Steg auf, der in eine entsprechende Nut des zugehörigen Kupplungskodierelements eingreift, wobei der Steg bzw. die Nut bei den verschiedenen Stecker- bzw. Kupplungskodierelementen an jeweils verschiedenen Stellen angeordnet ist. Alternativ können auch die Kupplungskodierelemente einen parallel zur Steckrichtung verlaufenden Steg aufweisen, der in eine entsprechende Nut des zugehörigen Steckerkodierelements eingreift, wobei der Steg bzw. die Nut bei den verschiedenen Kupplungs- bzw. Steckerkodierelementen an jeweils verschiedenen Stellen angeordnet ist. In beiden Fällen kann auf einfache Weise eine zuverlässige mechanische Kodierung erzielt werden.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform weisen die verschiedenen Steckerkodierelemente und die verschiedenen Kupplungskodierelemente eine der mechanischen Kodierung entsprechende farbliche Kodierung auf. Zusätzlich kann das Steckergehäuse oder das Kupplungsgehäuse ein im Bereich der Profilnut angeordnetes Sichtfenster aufweisen, durch das die farbliche Kodierung des Stecker- bzw. Kupplungskodierelements zu erkennen ist. Dadurch kann die mechanische Kodierung durch den Monteur leicht erkannt werden und die korrekte Verbindung mehrerer unterschiedlicher Kabel wird entsprechend vereinfacht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird der Kupplungskontakt in dem Kupplungsgehäuse durch einen an dem Kupplungsgehäuse angebrachten Rasthaken verrastet und der Rasthaken nach der Aufnahme des Kupplungskodierelements in die Profilnut durch das Kupplungskodierelement verriegelt. Umgekehrt kann auch der Steckerkontakt in dem Steckergehäuse durch einen an dem Steckergehäuse angebrachten Rasthaken verrastet und der Rasthaken nach der Aufnahme des Steckerkodierelements in die Profilnut durch das Steckerkodierelement verriegelt werden. Auf diese Weise ist ein fester Sitz der Kontakte in den Gehäusen sichergestellt und das Kodierelement dient zugleich zur Verriegelung des Kontakts.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen beschrieben, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Steckverbinders zeigt,
2 eine perspektivische Schnittzeichnung des erfindungsgemäßen Steckverbinders zeigt,
3 eine Explosionszeichnung des Steckers des erfindungsgemäßen Steckverbinders zeigt,
4 eine Explosionszeichnung der Kupplung des erfindungsgemäßen Steckverbinders zeigt,
5A eine Explosionszeichnung des Steckerkontakts des erfindungsgemäßen Steckverbinders zeigt,
5B eine Explosionszeichnung des Kupplungskontakts des erfindungsgemäßen Steckverbinders zeigt,
6A eine Seitenansicht des Steckerkontakts des erfindungsgemäßen Steckverbinders zeigt,
6B eine Draufsicht des Steckerkontakts des erfindungsgemäßen Steckverbinders zeigt,
6C eine Frontansicht des Steckerkontakts des erfindungsgemäßen Steckverbinders zeigt,
7A eine Seitenansicht des Kupplungskontakts des erfindungsgemäßen Steckverbinders zeigt,
7B eine Draufsicht des Kupplungskontakts des erfindungsgemäßen Steckverbinders zeigt,
7C eine Frontansicht des Kupplungskontakts des erfindungsgemäßen Steckverbinders zeigt,
8A eine perspektivische Ansicht der verschiedenen Steckerkodierelemente zeigt, und
8B eine perspektivische Ansicht der verschiedenen Kupplungskodierelemente zeigt.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Steckverbinders, der in 2 auch im Querschnitt dargestellt ist. Der Steckverbinder umfasst einen Stecker 100 und eine Kupplung 200. In 1 sind zudem Kabelabdichtungen 160, 260 an den Kabeleingängen zu erkennen, die die nichtdargestellten Kabel umschließen und das Eindringen von Wasser oder anderen Flüssigkeiten in den Stecker bzw. die Kupplung verhindern. Außerdem ist ein weiteres Dichtungssystem 261 für das Steckgesicht vorgesehen, das die Verbindung zwischen Stecker und Kupplung abdichtet.
Dargestellt sind auch Kodierelemente 150, 250, mit denen ein versehentliches Zusammenstecken des falschen Steckers mit der falschen Buchse mechanisch verhindert wird. Außerdem ist ein Sichtfenster 124 zu erkennen, durch das zusätzlich eine farbliche Kodierung zusammengehöriger Stecker und Buchsen realisiert wird.
Der Steckverbinder ist mit einem Einrastmechanismus versehen, der bei vollständigem Zusammenstecken von Stecker und Kupplung einen hörbaren Klick erzeugt. Der Einrastmechanismus wird durch eine Einrastfeder 226 auf dem Kupplungsgehäuse 220 und einer zugehörigen Einrastöffnung 126 im Steckergehäuse 120 gebildet. Um die Steckverbindung zu lösen, muss die Einrastfeder 226 durch die Einrastöffnung 126 hindurch niedergedrückt werden. Auf diese Weise kann auch ein ungewolltes Öffnen der Steckverbindung verhindert werden.
Im Steckergehäuse 120 ist ein Rasthaken 125 vorgesehen, mit dem der Steckerkontakt 110 im Steckergehäuse 120 verrastet ist. In ähnlicher Weise ist auch der Kupplungskontakt 210 mit dem Kupplungsgehäuse 220 über einen Rasthaken 225 verrastet. Wie insbesondere in 2 zu erkennen ist, wird der Rasthaken 125 durch den Kupplungskontakt 210 verriegelt, so dass ein fester Sitz des Steckerkontakts im Steckergehäuse sichergestellt ist. Der Rasthaken 225 des Kupplungsgehäuses wiederum wird, wie weiter unten beschrieben wird, durch das Kodierelement 250 verriegelt.
Im Kupplungskontakt sind quer zur Steckrichtung ringförmige Federelemente 215 vorgesehen, die bei eingestecktem Steckerkontakt zwischen dem Steckerkontakt und dem Kupplungskontakt verspannt sind und den eigentlichen elektrischen Kontakt bilden. Die Federelemente werden vorzugsweise durch torusförmig gewickelte Spiralfedern gebildet. In dem Kupplungskontakt sind zudem Vorsprünge 212 vorgesehen, um die Federelemente an Ort und Stelle zu halten.
Sowohl der Steckerkontakt, als auch der Kupplungskontakt sind mit einem Crimp-Anschluss (114, 214) versehen. Um die elektrische Verbindung mit dem Kabel herzustellen, wird das blanke Kabel in den hülsenförmigen Crimp-Anschluss eingeführt und mit diesem verpresst. Um auch bei Aluminiumkabeln einen sicheren elektrischen Kontakt zu gewährleisten, kann zusätzlich ein perforiertes Stanzgitter (117, 217) vorgesehen werden, das beim Verpressen die Oxidschicht an der Oberfläche des Aluminiumkabels aufreißt und so für einen niedrigen Übergangswiderstand sorgt.
Stecker- und Kupplungsgehäuse sowie die Kodierelemente werden aus einem nicht-leitenden Material, vorzugsweise aus Kunststoff gefertigt. Zur hochvolumigen Fertigung bietet sich die Spritzgusstechnik an.
Stecker- und Kupplungskontakt bestehen vorzugsweise aus verzinntem Kupfer, die Federelemente aus versilbertem Berylliumkupfer und die perforierten Stanzgitter aus verzinntem Messing. Stecker- und Kupplungskontakt sowie die perforierten Stanzgitter können vorteilhafterweise als Stanzbiegeteil gefertigt werden.
3 zeigt eine Explosionszeichnung des Steckers des erfindungsgemäßen Steckverbinders mit dem Steckerkontakt 110, dem Steckergehäuse 120 und dem Steckerkodierelement 150.
Der Steckerkontakt weist zumindest im Steckbereich einen ovalen Querschnitt auf. Der Steckbereich wird durch einen Anschlag 113 zur Anschlussseite hin begrenzt, der bei vollständigem Zusammenstecken mit der Kupplung zum Anliegen kommt. Der Steckerkontakt weist außerdem eine Anschlusshülse 114 auf, deren Querschnitt an den Querschnitt des anzuschließenden Kabels angepasst ist. Typischerweise hat die Anschlusshülse hat einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Innendurchmesser von 27,7 mm bei einem Kabelquerschnitt von 600 mm².
Der Steckerkontakt wird von der Kabelseite her in das Steckergehäuse eingeführt und mit diesem verrastet.
Das Steckergehäuse weist Profilnuten 122 auf, die zur Aufnahme eines Steckerkodierelements 150 dienen. Die Steckerkodierelemente haben seitlich angeordnete Rastnasen 151, mit denen das Kodierelement, von der Steckerseite her kommend, in dem Steckergehäuse verrastet wird.
Die Steckerkodierelemente weisen zudem eine in Steckrichtung verlaufende Nut 155 auf, die zur Aufnahme des Stegs des entsprechenden Kupplungskodierelements dient. Die Position der Nut ist bei den verschiedenen Steckerkodierelementen unterschiedlich, so dass eine mechanische Kodierung des Steckers ermöglicht wird.
Um neben der mechanischen Kodierung auch eine farbliche Kodierung des Steckers zu ermöglichen, können die verschiedenen Steckerkodierelemente zudem in unterschiedlichen Farben ausgeführt sein. Die Farbe des im Steckergehäuse eingesetzten Kodierelements kann vom Benutzer durch das Sichtfenster 124 des Steckergehäuses erkannt werden.
4 zeigt eine Explosionszeichnung der Kupplung des erfindungsgemäßen Steckverbinders mit dem Kupplungskontakt 210, dem Kupplungsgehäuse 220 und dem Kupplungskodierelement 250.
Der Kupplungskontakt 210 weist zumindest im Steckbereich einen ovalen Querschnitt auf, der an den Querschnitt des Steckerkontakts 110 und die Abmessungen der Federelemente 215 angepasst ist. Der Kupplungskontakt weist ebenso wie der Steckerkontakt eine Anschlusshülse 214 auf, deren Querschnitt an den Querschnitt des anzuschließenden Kabels angepasst ist.
Der Kupplungskontakt wird von der Kabelseite her in das Kupplungsgehäuse eingeführt und mit diesem über den Rasthaken 225 und die Rastöffnung 211 verrastet.
Das Kupplungsgehäuse weist ebenfalls Profilnuten 222 auf, die zur Aufnahme eines Kupplungskodierelements 250 dienen. Die Kupplungskodierelemente haben seitlich angeordnete Rastnasen 251, mit denen das Kodierelement, von der Steckerseite her kommend, in dem Kupplungsgehäuse verrastet wird.
Die Kupplungskodierelemente weisen einen in Steckrichtung verlaufenden Steg 255 auf, der von der Nut des entsprechenden Steckerkodierelements aufgenommen wird. Die Position des Stegs ist bei den verschiedenen Kupplungskodierelementen unterschiedlich, so dass eine mechanische Kodierung der Kupplung ermöglicht wird.
Um neben der mechanischen Kodierung auch eine farbliche Kodierung der Kupplung zu ermöglichen, können die verschiedenen Kupplungskodierelemente analog zu den verschiedenen Steckerkodierelementen in unterschiedlichen Farben ausgeführt sein.
Neben der mechanisch/farblichen Kodierung der Kupplung verriegelt das Kodierelement 250 zusätzlich die Verrastung des Kupplungskontakts 210 im Kupplungsgehäuse 220. Um den Kupplungskontakt im Kupplungsgehäuse zu verrasten, muss der Rasthaken 225 beim Einschieben des Kupplungskontakts nach oben ausweichen, bis er in der Rastöffnung 211 einschnappt. Umgekehrt muss der Rasthaken zum Entfernen des Kupplungskontakts aus dem Kupplungsgehäuse angehoben werden, um den Kupplungskontakt freizugeben. Diese Bewegungsfreiheit wird dem Rasthaken aber durch das in die Profilnuten eingeschobene Kodierelement genommen, so dass der Kupplungskontakt im Kupplungsgehäuse verriegelt ist.
5A zeigt eine Explosionszeichnung des Steckerkontakts des erfindungsgemäßen Steckverbinders mit dem eingesetzten perforierten Stanzgitter 117. 5B zeigt eine Explosionszeichnung des Kupplungskontakts des erfindungsgemäßen Steckverbinders mit dem eingesetzten perforierten Stanzgitter 217 und den Federelementen 215.
Die 6A–6C zeigen eine Seitenansicht, eine Draufsicht und eine Frontansicht des Steckerkontakts des erfindungsgemäßen Steckverbinders. Deutlich zu erkennen ist der ovale Querschnitt des Steckerkontakts im Steckbereich. Typische Werte für die lange und die kurze Achse des ovalen Außenquerschnitts betragen 35 mm bzw. 15 mm. Die Länge des Steckbereichs beträgt von der Spitze des Steckerkontakts bis zum Anschlag 113 etwa 58 mm. Die Gesamtlänge des Steckerkontakts kann 115 mm betragen.
Die 7A–7C zeigen eine Seitenansicht, eine Draufsicht und eine Frontansicht des Kupplungskontakts des erfindungsgemäßen Steckverbinders. Deutlich zu erkennen ist auch hier der ovale Querschnitt des Kupplungskontakts im Steckbereich. Typische Werte für die lange und die kurze Achse des ovalen Außenquerschnitts betragen etwa 50 mm bzw 30 mm, womit die Höhe bzw. die Breite der Kupplung des erfindungsgemäßen Steckverbinders im Wesentlichen festgelegt ist. Die Gesamtlänge des Kupplungskontakts kann 100 mm betragen. Die Breite des Kupplungskontakts entspricht somit im Wesentlichen dem Kabeldurchmesser, wohingegen die Höhe des Kupplungskontakts den Kabeldurchmesser deutlich übersteigt, um die erforderliche Kontaktfläche und den benötigten Leitungsquerschnitt zur Verfügung zu stellen. Durch die schmale Ausführung der Kupplung kann eine Vielzahl derartiger Steckverbinder unmittelbar nebeneinander montiert werden, ohne dass die Gesamtbreite der resultierenden Anordnung die Breite des Kabelstrangs unnötig übersteigt.
Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht auf genannten Abmessung des Steckerkontakts, des Kupplungskontakts und der anderen Komponenten, die lediglich zur Illustration angegeben werden, beschränkt, sondern kann mit beliebig skalierten Maßen und geänderten Verhältnissen durchgeführt werden. Entscheidend ist alleine, dass die Breite der Steckverbindung den Kabeldurchmesser nicht wesentlich überschreitet, um eine platzsparende Anordnung mehrerer Steckverbinder nebeneinander zu ermöglichen, und dass aber die Höhe des Steckverbinders zur Sicherstellung der erforderlichen Kontaktfläche und des benötigten Leitungsquerschnitts gemäß den elektrischen Anforderungen den Kabeldurchmesser durchaus deutlich überschreiten kann.
Die 8A und 8B zeigen eine perspektivische Ansicht der verschiedenen Steckerkodierelemente 150a–150c bzw. Kupplungskodierelemente 250a–250c. Wie bereits erwähnt, weisen die Steckerkodierelemente eine an unterschiedlichen Stellen angeordnete und in Steckrichtung verlaufende Nut auf, die einen entsprechend platzierten Steg des zugehörigen Kupplungskodierelements aufnehmen kann. Im vorliegenden Fall sind drei verschiedene Kodierungen entsprechend den drei verschiedenen Phasen der Starkstromleitung vorgesehen. Diese Kodierungen werden durch mittig, links oder rechts der Mitte angeordnete Nute bzw. Stege realisiert. Selbstverständlich kann auf diese Weise auch eine größere oder eine kleinere Zahl möglicher Kodierungen realisiert werden. Außerdem ist die Anordnung der Nuten auf den Steckerkodierelementen und der Stege auf den Kupplungskodierelementen austauschbar, so dass die Stecker ebenso gut durch Kodierelemente mit Stegen und die Kupplungen durch Kodierelemente mit Nuten kodiert werden können.
Das Ausmaß, in dem die Längserstreckung des Querschnitts die Quererstreckung übersteigt, ergibt sich aus den elektrischen Anforderungen an die Steckverbindung. Erfindungsgemäß übersteigt die Längserstreckung des Querschnitts die Quererstreckung aber deutlich, d. h. um einen Betrag, der die Fertigungstoleranzen deutlich, vorzugsweise um einen Faktor größer als zehn, übersteigt. Stecker und Kupplung können also nur bei korrekter axialer Winkelausrichtung zueinander zusammengesteckt werden und im zusammengesteckten Zustand nicht mehr gegeneinander verdreht werden. Die Längserstreckung des Querschnitts des Stecker- und Kupplungskontakts ist aber in jedem Fall um mindestens 10% größer als die entsprechende Quererstreckung. Vorzugsweise beträgt die Quererstreckung des Innenquerschnitts des Kupplungskontakts 50–75%, höchst vorzugsweise 60% der Längserstreckung. Je nach Stärke der verwendeten Federelemente beträgt die Quererstreckung des Außenquerschnitts des Steckerkontakts 30–50%, höchst vorzugsweise 40% der Längserstreckung.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Hochstromsteckverbinder, insbesondere auf einpolige Hochstromsteckverbinder für Windkraftanlagen, die in platzsparender Weise nebeneinander angeordnet werden können und zugleich hohe Anforderungen an die Stromtragfähigkeit erfüllen können. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass für den Stecker- und den Kupplungskontakt Querschnitte gewählt werden, deren Längserstreckung die Quererstreckung übersteigt. Auf diese Weise kann eine Dimensionsbegrenzung in Querrichtung erfüllt werden und gleichzeitig der elektrisch geforderte Leitungsquerschnitt und die Kontaktfläche durch die vergrößerte Längserstreckung bereitgestellt werden. Darüber hinaus weisen der Stecker und die Kupplung eine sichtbare mechanische Kodierung auf, die eine versehentliche Verpolung nebeneinander angeordneter Leitungen verhindert.

Claims

Einpoliger Hochstromsteckverbinder für eine Windkraftanlage mit einem Steckerkontakt (110) in einem Steckergehäuse (120) und einem Kupplungskontakt (210) in einem Kupplungsgehäuse (220), wobei der Steckerkontakt (110) und der Kupplungskontakt (210) einen Querschnitt aufweisen, dessen Längserstreckung seine Quererstreckung übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungs- (210) oder Steckkontakt (110) in dem zugehörigen Gehäuse (220, 120) durch einen an diesem angebrachten Rasthaken (225, 125) verrastet wird und dieser Rasthaken (225, 125) beim Verbinden des Steckers mit der Kupplung durch den Kontakt (110, 210) oder das zugehörige Gehäuse (120, 220) oder ein Kodierelement (150, 250) verriegelt wird.
Einpoliger Hochstromsteckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerkontakt (110) und der Kupplungskontakt (210) einen ovalen Querschnitt aufweisen.
Einpoliger Hochstromsteckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerkontakt (110) und der Kupplungskontakt (210) einen im wesentlichen rechteckigen, nicht-quadratischen Querschnitt aufweisen.
Einpoliger Hochstromsteckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerkontakt (110) und der Kupplungskontakt (210) einen im wesentlichen rechteckigen, nicht-quadratischen Querschnitt mit abgerundeten oder abgeschrägten Ecken aufweisen.
Einpoliger Hochstromsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kupplungskontakt (210) im wesentlichen die Form eines Hohlzylinders hat und der Steckerkontakt (110) im wesentlichen die Form eines Zylinders hat, wobei der Steckerkontakt (110) in einer Steckrichtung parallel zur Zylinderachse des Steckerkontakts (110) und parallel zur Zylinderachse des Kupplungskontakts (210) in den Kupplungskontakt (210) einführbar ist.
Einpoliger Hochstromsteckverbinder nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch wenigstens ein quer zur Steckrichtung im Kupplungskontakt (210) angeordnetes, ringförmiges Federelement (215), das den Steckerkontakt (110) im Kupplungskontakt (210) umschließen und dadurch geklemmt halten kann.
Einpoliger Hochstromsteckverbinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (215) eine torusförmig gewickelte Spiralfeder ist.
Einpoliger Hochstromsteckverbinder nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Innenseite des Kupplungskontakts (210) Vorsprünge (212) zur Fixierung des Federelements (215) ausgebildet sind.
Einpoliger Hochstromsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Steckerkontakt (110) und der Kupplungskontakt (210) als Stanzbiegeteil ausgeführt sind.
Einpoliger Hochstromsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch eine von außen sichtbare Kodierung.
Einpoliger Hochstromsteckverbinder nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse (120) mit einer Profilnut (122) zur Aufnahme eines von mehreren verschiedenen Steckerkodierelementen (150) versehen ist, das Kupplungsgehäuse (220) mit einer der Profilnut (122) des Steckergehäuses (120) gegenüberliegenden Profilnut (222) zur Aufnahme eines von mehreren verschiedenen Kupplungskodierelementen (250) versehen ist, wobei jedes der verschiedenen Steckerkodierelemente (150) mit genau einem der verschiedenen Kupplungskodierelemente (250) zusammenwirkt und so eine mechanische Kodierung der Steckverbindung ermöglicht.
Einpoliger Hochstromsteckverbinder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerkodierelemente (150) einen parallel zur Steckrichtung verlaufenden Steg aufweisen, der in eine entsprechende Nut des zugehörigen Kupplungskodierelements (250) eingreift, wobei der Steg bzw. die Nut bei den verschiedenen Stecker- bzw. Kupplungskodierelementen (150, 250) an jeweils verschiedenen Stellen angeordnet ist.
Einpoliger Hochstromsteckverbinder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungskodierelemente (250) einen parallel zur Steckrichtung verlaufenden Steg (255) aufweisen, der in eine entsprechende Nut (155) des zugehörigen Steckerkodierelements (150) eingreift, wobei der Steg (255) bzw. die Nut (155) bei den verschiedenen Kupplungs- bzw. Steckerkodierelementen an jeweils verschiedenen Stellen angeordnet ist.
Einpoliger Hochstromsteckverbinder nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die verschiedenen Steckerkodierelemente (150) und die verschiedenen Kupplungskodierelemente (250) eine der mechanischen Kodierung entsprechende farbliche Kodierung aufweisen.
Einpoliger Hochstromsteckverbinder nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Steckergehäuse (120) oder das Kupplungsgehäuse (220) ein im Bereich der Profilnut angeordnetes Sichtfenster (124) aufweist, durch das die farbliche Kodierung des Stecker- bzw. Kupplungskodierelements (150, 250) zu erkennen ist.
Einpoliger Hochstromsteckverbinder nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Rasthaken (225) nach der Aufnahme des Kupplungskodierelements (250) in die Profilnut (222) durch das Kupplungskodierelement (250) verriegelt wird.
Einpoliger Hochstromsteckverbinder nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Rasthaken (125) nach der Aufnahme des Steckerkodierelements (150) in die Profilnut (122) durch das Steckerkodierelement (150) verriegelt wird.