DE102009033370B4 - Busbar with compensation section - Google Patents
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Abstract
Stromschiene zur Herstellung einer elektrischen Verbindung, wobei die Stromschiene aus einem elektrisch leitenden Material mit hoher Stromtragfähigkeit besteht, sich in eine Längsrichtung x erstreckt, und aus mehreren aneinander angrenzenden Abschnitit mindestens zwei Befestigungsabschnitten (1) an einer Trägerfläche fixiert werden kann, wobei die Stromschiene mindestens einen Kompensationsabschnitt (3) aufweist, welcher zwischen zwei Befestigungsabschnitten (1) angeordnet und geometrisch so gestaltet ist, dass er einerseits eine höhere Wärmeabgabefähigkeit aufgrund erhöhter Konvektion und/oder Wärmeabstrahlung aufweist als die angrenzenden Abschnitte der Stromschiene, und dass andererseits bei Wärmeausdehnung der Stromschiene im fixierten Zustand ein lokales Ausweichen des Materials des Kompensationsabschnitts (3) quer zur x-Richtung durch lokale Deformation des Kompensationsabschnitts (3) ermöglicht wird, und wobei der Kompensationsabschnitt (3) mindestens einen Verbindungssteg (4, 4') umfasst, welcher die beiden an den Kompensationsabschnitt (3) angrenzenden Abschnitte der Stromschiene miteinander verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompensationsabschnitt (3) gebogene Verbindungsstege (4,...Busbar for establishing an electrical connection, wherein the busbar consists of an electrically conductive material with a high current-carrying capacity, extends in a longitudinal direction x, and at least two fastening sections (1) can be fixed to a support surface from several adjacent sections, the busbar at least has a compensation section (3) which is arranged between two fastening sections (1) and is geometrically designed so that on the one hand it has a higher heat dissipation capacity due to increased convection and / or heat radiation than the adjacent sections of the busbar, and that on the other hand in the event of thermal expansion of the busbar in the fixed state a local evasion of the material of the compensation section (3) transversely to the x-direction is made possible by local deformation of the compensation section (3), and the compensation section (3) has at least one connecting web (4, 4 '), which connects the two sections of the busbar adjoining the compensation section (3), characterized in that the compensation section (3) comprises curved connecting webs (4, ...
Description
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Die Erfindung betrifft eine Stromschiene zur Herstellung einer elektrischen Verbindung, wobei die Stromschiene aus einem elektrisch leitenden Material mit hoher Stromtragfähigkeit besteht, sich in eine Längsrichtung x erstreckt, und aus mehreren aneinander angrenzenden Abschnitten aufgebaut ist, wobei die Stromschiene mit mindestens zwei Befestigungsabschnitten an einer Trägerfläche fixiert werden kann, wobei die Stromschiene mindestens einen Kompensationsabschnitt aufweist, welcher zwischen zwei Befestigungsabschnitten angeordnet und geometrisch so gestaltet ist, dass er einerseits eine höhere Wärmeabgabefähigkeit aufgrund erhöhter Konvektion und/oder Wärmeabstrahlung aufweist als die angrenzenden Abschnitte der Stromschiene, und dass andererseits bei Wärmeausdehnung der Stromschiene im fixierten Zustand ein lokales Ausweichen des Materials des Kompensationsabschnitts quer zur x-Richtung durch lokale Deformation des Kompensationsabschnitts ermöglicht wird, und wobei der Kompensationsabschnitt mindestens einen Verbindungssteg umfasst, welcher die beiden an den Kompensationsabschnitt angrenzenden Abschnitte der Stromschiene miteinander verbindet.The invention relates to a busbar for producing an electrical connection, wherein the busbar consists of an electrically conductive material with high current carrying capacity, extends in a longitudinal direction x, and is constructed of a plurality of adjoining sections, wherein the busbar with at least two mounting portions on a support surface can be fixed, wherein the bus bar has at least one compensation section, which is arranged between two mounting portions and geometrically designed so that on the one hand a higher heat release capacity due to increased convection and / or heat radiation than the adjacent sections of the busbar, and that on the other hand, in thermal expansion of Rail in the fixed state, a local avoidance of the material of the compensation section transverse to the x-direction is made possible by local deformation of the compensation section, and wherein the Kom Pensationsabschnitt comprises at least one connecting web, which connects the two adjacent to the compensation portion sections of the bus bar with each other.
Eine solche Stromschiene ist beispielsweise aus
Derartige Stromschienen werden insbesondere bei Stromversorgungsboxen im Automobilbau verwendet. Da in solchen Stromversorgungsboxen hohe Ströme fließen (ca. 200 A), erhitzt sich die Stromschiene im Betrieb und es kommt zu einer Wärmeausdehnung, was wiederum zu mechanische Spannungen zwischen der Stromschiene und dem Gehäuse führt. Aufgrund dieser mechanischen Belastung des Gehäuses bei der Wärmeausdehnung wird das Gehäuse, welches i. A. aus Kunststoff gefertigt ist, verformt. Dabei kann es zur Bildung von Rissen kommen und Feuchtigkeit kann in das Gehäuse eintreten.Such busbars are used in particular in power supply boxes in the automotive industry. Since high current flows in such power supply boxes (about 200 A), the busbar is heated during operation and there is a thermal expansion, which in turn leads to mechanical stresses between the busbar and the housing. Due to this mechanical loading of the housing during thermal expansion, the housing, which i. A. is made of plastic, deformed. This can lead to the formation of cracks and moisture can enter the housing.
Verschiedene Lösungen dieses Problems wurden in der Vergangenheit offenbart. So stellt
In der
Bei der
Alle bisher vorgestellten Lösungen weisen allerdings den Nachteil auf, dass mit dem Einbringen der Übergangselemente oder Stromschienen der Querschnitt des stromführenden Leiters verringert wird und es bereits dadurch zu einer Verringerung der Stromtragfähigkeit kommt.However, all previously presented solutions have the disadvantage that with the introduction of the transition elements or busbars, the cross section of the current-carrying conductor is reduced and it already comes thereby to a reduction in the current carrying capacity.
Zusätzlich fallen bei allen bekannten Stromschienen mit Kühlung herstellungsbedingt große Mengen an Abfallmaterial, etwa durch Ausstanzen an.In addition fall in all known busbars with cooling production due to large amounts of waste material, such as by punching.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Stromschiene vorzuschlagen, mit der es möglich ist, auch bei Belastung mit hohen Stromstärken mechanische Spannungen zwischen der Stromschiene und einer mit dieser Stromschiene fest verbundenen Trägerfläche zu minimieren, wobei der Querschnitt des Leiters durch die Stromschiene nicht verringert werden soll und wobei die Stromschiene sich möglichst abfallfrei herstellen lassen soll.It is therefore an object of the invention to propose a busbar, with which it is possible to minimize mechanical stress between the busbar and a permanently connected to this busbar support surface even when loaded with high currents, wherein the cross section of the conductor are not reduced by the busbar should and where the busbar should be produced as waste free.
Kurze Beschreibung der ErfindungBrief description of the invention
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Kompensationsabschnitt gebogene Verbindungsstege ohne dazwischen liegende Durchgangsschlize umfasst, wobei benachbarte Verbindungsstege jeweils alternierend in eine y-Richtung bzw. eine –y-Richtung quer zur x-Richtung gebogen sind, und dass die Verbindungsstege durch abfallloses Durchschneiden und anschließendes Formen hergestellt sind.This object is achieved in that the compensation section comprises curved connecting webs without intermediate Durchschliesschlize, wherein adjacent connecting webs are each bent alternately in a y-direction or a -y direction transverse to the x-direction, and that the connecting webs by wasteless cutting and subsequent molding are made.
D. h. die Verbindungsstege verlaufen zumindest teilweise in eine von der x-Richtung abweichende Richtung. Hierdurch wird eine vergrößerte Oberfläche realisiert und somit eine verbesserte Kühlwirkung erreicht. Der erfindungsgemäße Kompensationsabschnitt dient also als zusätzliche Kühlfläche. Durch die erhöhte Wärmeabgabefähigkeit des Kompensationsabschnitts wird die Wärmeentwicklung und somit die Ausdehnung des Materials der Stromschiene verringert.Ie. the connecting webs extend at least partially in a direction deviating from the x-direction. As a result, an enlarged surface is realized and thus achieved an improved cooling effect. The compensation section according to the invention thus serves as additional Cooling surface. Due to the increased heat-releasability of the compensation section, the heat development and thus the expansion of the material of the busbar is reduced.
Die Möglichkeit des lokales Ausweichens des Materials der Stromschiene, bewirkt, dass die Kräfte, die bei Wärmeausdehnung des Materials der Stromschiene auf die Befestigungspunkte der Stromschiene an der Trägerfläche wirken, so klein gehalten werden, dass die Trägerfläche, bspw. eines Gehäuses, auch bei hohen Strömen nicht zerstört wird. Die bei der Ausdehnung wirkenden Kräfte werden auf den Bereich des Kompensationsabschnitts konzentriert, der so gestaltet ist, dass er leichter verformbar ist, als die Befestigungsabschnitte.The possibility of local evasion of the material of the busbar, causes the forces acting on thermal expansion of the material of the busbar to the mounting points of the busbar to the support surface, are kept so small that the support surface, eg. A housing, even at high Streaming is not destroyed. The forces acting on the expansion are concentrated on the area of the compensation section which is designed to be more easily deformable than the fixing sections.
Die Deformation der Stromschiene wird also einerseits reduziert durch eine geringere Wärmeentwicklung und andererseits mittels eines gegenüber den Befestigungsabschnitten flexibleren Kompensationsbereichs in einen definierten Bereich gelenkt.The deformation of the busbar is therefore reduced on the one hand by a lower heat development and on the other hand by means of a relative to the mounting portions flexible compensation range in a defined area.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Verbindungsstege durch abfallloses Durchschneiden und anschließendes Formen hergestellt sind. Hierdurch wird eine erhöhte Wärmeabfuhr ohne Querschnitteinbuße des Materials ermöglicht. Der Kompensationsabschnitt kann also den gleichen Leitungsquerschnitt aufweisen wie die angrenzenden Abschnitte, wodurch eine konstante Stromtragfähigkeit über die verschiedenen Abschnitte der Stromschiene realisiert werden kann.It is particularly advantageous if the connecting webs are made by wasteless cutting and subsequent molding. As a result, an increased heat dissipation without cross-sectional loss of the material is possible. The compensation section can thus have the same line cross-section as the adjacent sections, as a result of which a constant current carrying capacity can be realized across the various sections of the busbar.
Es ist außerdem vorteilhaft, wenn die Verbindungsstege quer zur x-Richtung gebogen sind. Die Verbindungsstege verlaufen dann abschnittsweise entlang einer Richtung, die eine Komponente senkrecht zur Längsrichtung der Stromschiene aufweist, bspw. in Form eines Bogens. Somit wird bewirkt, dass durch eine Deformation des Kompensationsabschnitts keine nennenswerten Kräfte auf die Fixierungspunkte der Stromschiene wirken, da die durch die Ausdehnung der an den Kompensationsabschnitt angerenzenden Bereiche auftretenden Kräfte in eine Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Stromschiene umgelenkt werden (Ausweichmöglichkeit des Stromschienenmaterials).It is also advantageous if the connecting webs are bent transversely to the x-direction. The connecting webs then extend in sections along a direction which has a component perpendicular to the longitudinal direction of the busbar, for example in the form of an arc. Thus, the effect of a deformation of the compensation section is that no significant forces act on the fixing points of the busbar, since the forces occurring due to the expansion of the areas adjoining the compensation section are deflected in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the busbar (avoidance possibility of the busbar material).
Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention
Vorzugsweise sind mindestens drei Verbindungsstege vorgesehen.Preferably, at least three connecting webs are provided.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Stromschiene einschließlich Kompensationsabschnitt einstückig aufgebaut ist. Die Stromschiene kann dann in einem einzigen Arbeitsgang und somit kostengünstig hergestellt werden.It is particularly advantageous if the busbar including compensation section is constructed in one piece. The busbar can then be manufactured in a single operation and thus cost.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.Further advantages of the invention will become apparent from the description and the drawings. Likewise, the features mentioned above and those listed further can be used individually or in any combination. The embodiments shown and described are not to be understood as exhaustive enumeration, but rather have exemplary character for the description of the invention.
Zeichnung und detaillierte Beschreibung der ErfindungDrawing and detailed description of the invention
Es zeigtIt shows
Die in den Figuren gezeigten Stromschienen. erstrecken sich in x-Richtung, welche im Betrieb die Stromflussrichtung ist und weisen jeweils zwei Befestigungsabschnitte
Dies hat den Vorteil, dass einerseits Luft zwischen den einzelnen Verbindungsstegen
Die erfindungsgemäßen Stromschienen bestehen hauptsächlich aus einem Material mit hoher Stromtragfähigkeit und können durch Stanzen (aus Metallblech, insbesondere Kupfer) oder durch Druckguß (bspw. aus Aluminium) hergestellt werden. Neben der Kompensation der Ausdehnung der Stromschiene in x-Richtung können aufgrund der Flexibilität der Verbindungsstege
Die erfindungsgemäße Stromschiene eignet sich besonders für Hochstromanwendungen, z. B. für Stromversorgungsboxen im Kfz-Bereich oder zur Verbindung von Batterienmodulen in Elektroautos.The bus bar according to the invention is particularly suitable for high current applications, eg. B. for power supply boxes in the automotive sector or for connecting battery modules in electric cars.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Befestigungsabschnittattachment section
- 22
- Ausnehmung an BefestigungspunktRecess at attachment point
- 33
- Kompensationsabschnittcompensation section
- 4, 4'4, 4 '
- Verbindungsstegconnecting web
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20120316 |
|
| R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |