DE102010009204B4

DE102010009204B4 - Abschirmungseinrichtung für Stromrichter oder andere Elektrogeräte

Info

Publication number: DE102010009204B4
Application number: DE102010009204.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Mussauer; Christian Hombach; Cristina Barcan; Volker Müllerschön
Original assignee: Elau GmbH
Current assignee: Elau GmbH
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2010-02-24
Publication date: 2017-12-28
Anticipated expiration: 2030-02-25
Also published as: DE102010009204A1

Abstract

Abschirmeinrichtung für Stromrichter 5 oder andere Elektrogeräte, bestehend aus – einer Montageplatte 2 und – einem Stromrichter 5 oder einem anderen Elektrogerät, – der (das) mit der Montageplatte 2 durch wenigstens eine Befestigungsschraube 31, einen Stift mit Bajonettverschluss oder einen Dübel mechanisch verbunden ist und – wenigstens einem geschirmten, elektrischen Anschlusskabel 4, dessen voneinander isolierte Einzelleiter 41 mit dem Stromrichter 5 jeweils elektrisch leitend verbunden sind und – dessen Abschirmung 42 mit dem Stromrichter 5 über eine Kabelhalterung 1 elektrisch leitend verbunden ist, – die Abschirmung 42 mittels einer Schirmklemmung 6 auf der Kabelhalterung 1 fixiert ist und – die Kabelhalterung aus Metall besteht, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Befestigung der Kabelhalterung 1 mit einer Befestigung des Stromrichters 5 oder anderen Elektrogeräts zusammengefasst ist, indem die Kabelhalterung 1 mit wenigstens einer Befestigungsschraube 31 des Stromrichters 5 oder anderen Elektrogeräts lösbar verbunden ist, und – die Kabelhalterung 1 – über eine Kontaktschraube 32, einen Stift mit Bajonettverschluss oder einen Dübel mit einem Abschirmkontakt 51 am Stromrichter 5 oder anderen Elektrogerät verbunden ist, und – aus einem ebenen Metallblech geschnitten ist und abgewinkelte Befestigungslaschen 12 mit je einer darin enthaltenen Öffnung zum Einbringen einer Kontaktschraube 32 oder einer der Befestigungsschrauben 31 angeformt sind, – wobei eine obere Befestigungslasche 12 der Kabelhalterung 1, welche eine Öffnung für diejenige Befestigungsschraube 31 enthält, mit der auch der Stromrichter 5 oder das andere Elektrogerät mechanisch befestigt wird, an ihrem nach oben weisenden Ende gegenüber der Montageplatte 2 soweit abgewinkelt ist, dass dieses obere Ende zusammen mit der Montageplatte 2 einen Trichter bildet, der bei gelockerter Befestigungsschraube 31 als Führung für ein zungenartiges Befestigungsteil des Stromrichters 5 oder anderen Elektrogeräts dient, das zwischen Befestigungslasche und Montageplatte geschoben ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Abschirmungseinrichtung für Stromrichter oder andere Elektrogeräte, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Aufbau einer solchen Abschirmungsvorrichtung.
Zur ordnungsgemäßen Funktion benötigen die verschiedensten Elektrogeräte eine Abschirmung, die sie von Störfeldern fern hält, die von aussen her auf sie einwirken. Eine Abschirmung kann auch dann erforderlich sein, wenn aus dem Elektrogerät selbst elektromagnetische Felder abgestrahlt werden können, die andere Geräte in ihrer Funktion stören können.
Dies ist insbesondere bei Stromrichtern der Fall. Bei diesen Geräten werden vergleichsweise große Ströme aus- und eingeschaltet, um sie zu regeln. Ein Beispiel ist die sog. „Puls-Breiten-Modulation“, bei der die sinusförmige Netzspannung sehr schnell hintereinander durch Leistungshalbleiter aus- und eingeschaltet wird. Dabei entstehen Spannungen, die sehr schnell ansteigen und abfallen.
Nach der Fourier-Analyse lässt sich sehr gut zeigen, dass dabei Ströme und Spannungen mit sehr hohen Frequenzen entstehen. Je höher die Frequenz eines Stromes ist, desto geringer ist – vereinfachend gesagt – seine Tendenz, dem Verlauf eines metallischen Leiters zu folgen, sondern vielmehr wie ein Radiosender durch die Luft zu strahlen. Das Abstrahlen dieser elektromagnetischen Wellen muss durch eine geeignete Abschirmeinrichtung wenigstens stark gedämmt und idealerweise sogar unterbunden werden.
Um die beschriebene Abstrahlung und/oder Einstrahlung von elektromagnetischen Wellen zu unterbinden, ist es bekannt, die Elektrogeräte an ihrer Außenfläche mit einer elektrisch leitfähigen Schicht zu umgeben, die geerdet ist.
Der weithin bekannte „Faradaysche-Käfig“ zeigt, dass bereits eine netzartige Umhüllung aus leitendem Material eine abschirmende Wirkung hat. Zu bevorzugen ist jedoch eine möglichst dichte, elektrisch leitende Schicht. Da diese elektrisch leitende Schicht zu einem Teil auch Ströme mit sehr hoher Frequenz führen muss, ist ihre Konstruktion darauf abzustimmen.
Bei der Abschirmung ist es stets ein besonderes Problem, eine in allen Eigenschaften vollauf befriedigende Verbindung zwischen dem Gehäuse und Anschlusskabeln herzustellen. Auch hier wäre die abschirmende Wirkung einer allseits umschließenden, nicht nur metallisch leitenden, sondern auch höchste Frequenzen führenden Abdeckung ideal, in der Praxis jedoch bei weitem zu aufwendig.
Auf bekanntem Stand der Technik beschreibt das Patent DE 102 32 657 B3 , Manfred Lehner eine „Schirmanschluss-Vorrichtung“, die aus zwei Blechabschnitten besteht, welche untereinander durch einen formbaren flexiblen Blechstreifen miteinander verbunden sind. Die Gruppe dieser drei Blechteile ist an ihrer einen Seite mit dem Elektrogerät – hier einem Stromrichter- an zwei beliebigen, nicht näher definierten Punkten verschraubt.
Auf der anderen Seite ist ein „kammförmiger Randbereich“ ausgebildet. Die Zähne dieses kammartigen Randbereiches dienen zur Befestigung und zum Schirmanschluss abgeschirmter Kabel, in dem eine Schlauchschelle oder eine Kabelschelle über das Kabel und die Zunge straff gezogen wird. Dadurch wird die Abschirmung auf die Zunge gedrückt, was eine leitfähige Verbindung bewirken soll.
Diese Lösung weist verschiedene Nachteile auf: Für die Verbindung von Kabel, Abschirmung und Zunge ist jeweils ein Kabelbinder oder ein anderes, zweites Teil erforderlich, das eingeplant, beschafft, bereitgehalten und eingebaut werden muss.
Die Befestigung des Abschirmbleches an beliebigen Orten des Stromrichters beinhaltet die Gefahr, dass das Abschirmblech eine zusätzliche Antenne für Störstrahlungen wird. Dies trifft insbesondere auf die vorgestellte Ausführungsvariante mit einer U-förmigen Gestalt zu: Wenn eines der beiden Schenkel dieses U mit einem elektrisch nicht oder nur wenig leitenden Bereich des Stromrichters verbunden wird, so wirkt der U-förmige Abschnitt als Antenne.
Ein weiterer, wesentlicher Nachteil ist, dass das Abschirmblech bei der Montage, genauso wie jede andere Steckverbindung mit dem Stromrichter verbunden ist. Deshalb muss bei der Montage des Stromrichters auf einer Montageplatte sowie beim Wechseln eines Stromrichters genauso vorgegangen werden, wie bei einer konventionellen Steckverbindung: Beim Herstellen der Kabelverbindung kann die Länge des Anschlusskabels nicht durch das Anlagen des Kabels an bestimmte Fixpunkte bestimmt werden, sondern muss nach dem Fixieren des Kabels auf der Montageplatte durch Zugeben eines bestimmten Wertes festgelegt werden, der entweder aus einer Tabelle zu entnehmen ist oder vom Monteur zu schätzen ist. Das Risiko, dass das Kabelende entweder zu kurz oder zu lang wird, ist also recht hoch.
Beim Wechsel eines Stromrichters ist – ebenso wie bei einer Steckverbindung – ein Lösen der Abschirmung erforderlich. Sowohl bei der Montage, als auch beim Wechsel eines Stromrichters hat deren Befestigung mit zwei Schrauben den Nachteil, dass im Vergleich zu einer Steckverbindung eine erheblich längere Zeit für das Lösen und Abnehmen beider Teile und das folgende Wiedereinsetzen von Schraube und Mutter und das abschließende Festziehen erforderlich ist.
Die Patentschrift DE 103 22 196 B4 beschreibt eine Sockelbaugruppe zur Aufnahme eines Umrichters, bei der die Abschirmung eines Kabels mittels eines als Schirmklemmung dienenden Anschlusses an einer metallischen Platte festgelegt wird, welche eine elektrisch leitende Verbindung zwischen Abschirmung, einer Erdleitung des Kabels, einer auf der Sockelbaugruppe montierten Platine und einer geerdeten Halteplatte herstellt, wobei eine Schraube zur mechanischen Befestigung und elektrischen Kontaktierung der metallischen Platte mit der Halteplatte und eine andere Schraube zur Befestigung und Kontaktierung der metallischen Platte mit der Platine vorhanden ist. Diese Lösung hat den Nachteil, dass die Befestigung und Kontaktierung der als Kabelhalterung dienenden metallischen Platte mit der Halteplatte nur an einem Punkt erfolgt und weiterhin auch nicht sichergestellt ist, dass der Anschluss der Platine nicht an einem beliebigen Massekontakt, sondern an einem Abschirmkontakt erfolgt, also einem Kontakt, bei dem sichergestellt ist, dass alle auf der Platine daran anschließenden elektrischen Leitungen und alle leitenden Baugruppen eine ausreichend große leitenden Oberfläche haben, keine Schleifen bilden, die als Antennen dienen können und auf möglichst kurzem Weg an elektromagnetische Störquellen herangeführt sind.
Auf diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, für den elektrischen Anschluss von Stromrichtern und anderen Elektrogeräten eine Kabelhalterung zu entwickeln, die ein Ablängen und eine Montage des Anschlusskabels auf der Montageplatte schon vor der Montage des Stromrichters ermöglicht und die während eines Wechsels des Stromrichters mit der Montageplatte in Verbindung bleiben kann und die eine verbesserte Abschirmwirkung erzielt.
Als Lösung lehrt die Erfindung eine Kabelhalterung mit den Merkmalen des Anspruches 1, welche gemäß des in Anspruch 19 beschriebenen Verfahrens aufgebaut bzw. angebracht wird.
Ein Merkmal der erfindungsgemäßen Kabelhalterung ist also, dass auf der Kabelhalterung stets eine Schirmklemmung vorhanden und mit dieser verbunden ist. Dadurch müssen diese Teile nicht extra ausgewählt, beschafft, bereitgehalten und montiert werden, sondern können in einer Baugruppe zusammen mit der Kabelhalterung geordert, geliefert und montiert werden.
Wenn die für eine jeweilige Größe eines Stromrichters passende Kabelhalterung gewählt ist, dann ist damit auch zwangsläufig die richtige Größe der Schirmklemmung festgelegt. Und wenn die Größe der Schirmklemmung auf das verwendete Kabel abgestimmt ist, so liegt sie damit auch auf einem sehr großen Teil der freigelegten Außenfläche der Abschirmung des Kabels auf. Damit verbessert sich nicht nur der Kontaktwiderstand für Gleichstrom und niedrigster Frequenzen, sondern es wird auch der Übergangswiderstand für höhere und höchste Frequenzen reduziert und damit die Wirkung der Abschirmung insgesamt verbessert.
Im Gesamtkonzept der Abschirmeinrichtung wäre auch die allerbeste Verbindung der Abschirmung des Anschlusskabels mit der Kabelhalterung nur von geringer Wirkung, wenn die Verbindung des Kabelhalters mit dem Stromrichter elektromagnetische Störwellen und Störimpulse nicht ebenso gut weiterleiten würde.
Dazu sieht die Erfindung vor, dass die Kabelhalterung über eine Kontaktschraube oder ein ähnliches Kontaktmittel mit einem Abschirmkontakt am Stromrichter verbunden ist. Dieses Merkmal impliziert, dass die Kabelhalterung aus einem elektrisch leitenden Material, z.B. aus Metall besteht oder wenigstens eine metallisierte Oberfläche aufweist.
Die Verbindung dieses Metallteiles oder der leitenden Oberfläche mit dem Abschirmkontakt über eine Kontaktschraube kann bei einem relativ hohen Anzugsdrehmoment der Schraube einen sehr geringen Übergangswiderstand bewirken, insbesondere auch für höhere und höchste Frequenzen.
Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist, dass diese Schraubverbindung nicht an einem beliebigen Massekontakt, sondern an einem „Abschirmkontakt“ des Stromrichters angeordnet ist. Die Bezeichnung besagt, dass alle im Stromrichter daran anschließenden elektrischen Leitungen und alle leitenden Baugruppen eine ausreichend große elektrisch leitende Oberfläche haben, keine Schleifen bilden, die als Antenne oder Empfänger dienen könnte und auf möglichst kurzem Wege möglichst nah an elektromagnetische Störquellen, wie z.B. Transistorchopper herangeführt sind.
Die zweite Befestigung der Kabelhalterung ist mit einer Befestigungsschraube des Stromrichters zusammengefasst. Diese Befestigungsschraube übernimmt damit eine Doppelfunktion, nämlich die mechanische Justierung des Stromrichters sowie den elektrischen Kontakt vom Stromrichter zu seiner Erdverbindung.
Ein weiterer, wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Kabelhalterung ist, dass sie eine direkte Verbindung zwischen dem Abschirmkontakt und dem gemeinsamen Befestigungspunkt mit dem Stromrichter bildet. Auf diese Weise werden Störfelder, die sich am Abschirmkontakt bilden, auf sehr kurzem, direkten Weg in die Montageplatte abgeleitet und damit sehr zuverlässig und belastbar geerdet, da die Montageplatte in aller Regel mit einer sehr hochwertigen Erdverbindung ausgestattet ist.
Die Kabelhalterung kann aus verschiedenen Materialien gefertigt werden. Erforderlich ist jedoch zumindest an der Oberfläche eine sehr gute elektrische Leitung. Der bevorzugte Werkstoff ist Metall, das nicht nur elektrisch leitend ist, sondern auch als ein Blechabschnitt leicht in die gewünschte Form zu bringen ist. Dann können z.B. in Blechlaschen recht einfach Bohrungen zum Durchstecken der Kontaktschraube und der Befestigungsschraube eingebracht werden und die Blechlaschen abgewinkelt werden.
Erfindungsgemäß wird weiterhin eine obere Befestigungslasche, welche die Befestigungsschraube aufnimmt, mit der auch der Stromrichter mechanisch befestigt wird, an ihrem nach oben weisenden Ende gegenüber der Montageplatte soweit abgewinkelt, dass dieses obere Ende zusammen mit der Montageplatte einen Trichter bildet, der bei gelockerter Befestigungsschraube als Führung für ein zungenartiges Befestigungsteil des Stromrichters dient, das zwischen Befestigungslasche und Montageplatte geschoben wird.
Ein ganz wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Kabelhalterung ist, dass sie auch ohne Stromrichter mit einer Befestigungsschraube an der Montageplatte befestigt werden kann und sich dann, bei darauf folgendem Aufsetzen des Stromrichters bereits in exakt der richtigen Position befindet, in der die Kontaktschraube – meist durch eine Öffnung in der Kabelhalterung hindurch – in den Abschirmkontakt des Stromrichters eingeschraubt wird.
Insbesondere dann, wenn der Stromrichter in seinem unteren Teil eine zungenartige Lasche mit einem Schlitz aufweist, die von oben her über die Befestigungsschraube abgesenkt werden kann, reicht es, die Befestigung der Kabelhalterung geringfügig zu lockern, so dass die Befestigungslasche des Stromrichters mit ihrem Schlitz zwischen die Kabelhalterung und die Montageplatte eingeschoben werden kann, um den Stromrichter ordnungsgemäß zu sichern.
Die gleiche Methode ist anwendbar, wenn ein Stromrichter gewechselt werden soll. Auch dann reicht es, die Verbindung zwischen der Kabelhalterung und der Montageplatte nur leicht zu lockern. Wenn in der Abschirmlasche der Kabelhalterung ein nach oben offener Schlitz die Kontaktschraube aufnimmt, so muss auch die Kontaktschraube nicht vollständig aus dem Stromrichter herausgedreht, sondern nur gelockert werden. Dann kann die zwischen Kabelhalterung und Montageplatte eingeklemmte Lasche des Stromrichters nach oben herausgezogen werden.
Weil die Kabelhalterung bereits ohne Stromrichter lagerichtig auf der Montageplatte angeordnet werden kann, kann sie auch schon vor dem Einsetzen des Stromrichters korrekt verdrahtet werden, d.h. die tatsächlich benötigte Länge des Anschlusskabels kann bis zum Beginn der offen liegenden Abschirmung bestimmt werden. Nach dem Abschluss einer erfolgreichen Kabelverlegung kann das freie Ende des als Meterware eingelegten Kabels einfach neben die Kabelhalterung gelegt werden und dann – mit relativ hoher Genauigkeit – festgesetzt werden kann, an welchem Punkt die Isolierung vom Kabel gelöst werden kann und an welchem Punkt die Abschirmung des Kabels freizulegen ist.
Wenn die tatsächlich benötigte Länge des Kabels bereits zuvor ermittelt worden ist, kann alternativ die Kabelhalterung auch schon fern von der Montageplatte an das Ende des Anschlusskabels montiert werden. Dann ist es möglich, die Kabelhalterung mit der Befestigungsschraube an dem dafür vorgesehenen Befestigungspunkt anzuschrauben und von dort aus das Kabel weiter zu verlegen.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kabelhalterung wird sie mit einer dritte Befestigungsmöglichkeit auf der Montageplatte befestigt. Diese zusätzliche Befestigung erhöht die mechanische Stabilität und die Wirkung der elektrischen Abschirmung.
Eine weitere, zusätzliche Befestigungsmöglichkeit ist die Verbindung mit einer sog. Hutschiene, die auf der Montageplatte montiert ist. Eine Hutschiene ist ein für Schaltschränke weithin bekanntes Befestigungsmittel, dessen Profil dem Querschnitt eines Herrenhutes mit einer breiten Krempe entspricht. Der mittlere Teil dieser Hutschiene wird auf der Montageplatte im Schaltschrank befestigt, so dass sich an den Mittelteil zwei Stege in einem gewissen festen Abstand zur Montageplatte anschließen, hinter die Befestigungskrallen oder andere Montagehilfsmittel greifen, so dass auf der Hutschiene verschiedene Einbauten befestigt werden könnten.
Eine auf der Hutschiene befestigte Komponente kann auch der dritte Verbindungspunkt der erfindungsgemäßen Kabelhalterung sein. Dazu kann an die Kabelhalterung z.B. eine Nase angeformt werden, mit der sie hinter einen Steg der Hutschiene eingehakt wird. Diese Befestigung kann eine Befestigungsschraube ersetzen, wodurch die Zeit zu deren Eindrehen gespart wird.
In einer weiteren, interessanten Ausführungsform ist an die Kabelhalterung für jedes anzuschließende Kabel eine Zunge angeformt, die an dem jeweiligen Kabel anliegt und die in dessen Längsrichtung verläuft und die maximal etwa so breit ist wie das Kabel. Das Kabel wird auf die Zunge aufgelegt und dann eine flexible Schlauchschelle, eine Federbandschelle oder ein Kabelbinder um die Zunge und das Kabel herumgelegt und festgezogen.
Wenn die Zunge an wenigstens einer ihrer beiden Längskanten eine Einkerbung aufweist, so kann der Kabelbinder oder die Schlauchschelle oder die Federbandschelle in diese Einkerbung eingreifen und ist dadurch nach dem Anziehen dagegen gesichert, in Längsrichtung des Kabels von der Zunge wieder abzurutschen.
Für die Schirmklemmung der erfindungsgemäßen Kabelhalterung sind verschiedene Ausführungsformen denkbar. Eine sehr interessante Variante ist, die Schirmklemmung aus einem dauerhaft elastischen Materialstreifen, wie z.B. Federstahl zu biegen. Dieser Streifen wird U-förmig abgewinkelt und mit seinem Mittelstück auf der Kabelhalterung nicht lösbar befestigt, z.B. durch eine Nietverbindung. Die beiden etwa rechtwinklig abgewinkelten Schenkel des U pressen sich von beiden Seiten auf die Abschirmung des Anschlusskabels.
Vorzugsweise wird wenigstens einer der beiden Schenkel, besser jedoch beide, in ihrem mittleren Bereich als Zylindersegment geformt, wobei der Durchmesser des Zylindersegmentes möglichst etwa so groß sein sollte, wie der Durchmesser der Abschirmung des Anschlusskabels ohne Kabelmantel. Dann wird der Schenkel durch seine Federkraft dauernd auf der Abschirmung aufgedrückt und stellt auf diese Weise einen sehr innigen und großflächigen Kontakt her. Zur Montage ist es eine wesentliche Erleichterung, wenn die beiden Schenkel in ihrem oberen Bereich trichterförmig auseinandergespreizt sind, so dass ein Anschlusskabel nur von oben her zwischen diese beiden voneinander gespreizten Bereiche der Schenkel gedrückt werden muss, die daraufhin soweit seitlich weggeschwenkt werden, bis das Anschlusskabel in die beiden zylindersegmentförmigen Bereiche eines jeden Schenkels einrastet und mit einer relativ großen Fläche auf der Abschirmung aufliegt.
In einer weiteren Verfeinerung kann auch ein Teil des Mittelstückes des dauerhaft elastischen Federstahlstreifens als ein Zylindersegment geformt werden, wodurch ein weiterer Flächenteil zusätzlich mit der Abschirmung des Anschlusskabels Kontakt hat.
In einer ganz anderen Ausführung ist die Schirmklemmung ein Element mit einer zylindersegmentförmigen, konkaven Ausnehmung, die sich an die Abschirmung eines Anschlusskabels andrückt. Dieses Element ist auf der Kabelhalterung zumindest teilweise lösbar befestigt ist. Eine solche Form hat z.B. eine sog. „Kabelschelle“, die bei dem Verlegen von Kabeln auf einer Ebene als Aufputz-Kabelschelle bekannt ist.
Im Gegensatz zur vorherigen Variante ist dieses Element in sich steif, muss also zur Montage zuerst gelockert werden und dann mit einem geeigneten Befestigungsmittel wieder an das Anschlusskabel angedrückt werden. Weil also zwei Bewegungsvorgänge zu absolvieren sind, ist es diesbezüglich dem elastischen Federstahlstreifen unterlegen, bei dem nur eine einzige Bewegung zur Montage erforderlich ist, nämlich das Eindrücken.
Zur weiteren Vergrößerung der Kontaktfläche mit der Abschirmung bei einer Schirmklemmung aus einem festen Material kann auf der Kabelhalterung eine Auflagefläche für die Abschirmung als konkaves Zylindersegment geformt sein. Je genauer dieses konkave Zylindersegment dem tatsächlichen Durchmesser der Abschirmung des Kabels entspricht, desto besser ist der elektrische Kontakt.
Wenn die Schirmklemmung auf einen ebenen Kabelhalter aufgesetzt worden ist, ergibt sich dadurch zwischen der Oberfläche des Hohlzylinders, der durch die Zylindersegmente der Schirmklemmung gebildet wird und der Oberfläche der Kabelhalterung ein Abstand. Zur Überwindung dieses Abstandes muss das Anschlusskabel gegenüber der Oberfläche der Kabelhalterung zweimal gegensinnig gebogen werden, was aufwendig und unwillkommen ist.
Um diese Mühe zu ersparen, empfiehlt die Erfindung, die Zungen der Kabelhalterung zum Auflegen des Kabels jeweils soweit zu verkröpfen, dass ihre Oberkante tangential zu den von den Zylindersegmenten der Schirmklemmung beschriebenen Hohlzylinder ausgerichtet ist.
In einer interessanten Variante ist die Kabelhalterung senkrecht montiert, die Fläche der Kabelhalterung ist dann senkrecht zur Montageplatte ausgerichtet und die Blechzungen für die Befestigung der Kontaktschraube und der Befestigungsschrauben sind rechtwinklig gegenüber der Fläche der Kabelhalterung abgebogen.
An dieser Stelle sei erwähnt, dass als Kontaktschraube und als Befestigungsschraube zwar bevorzugt Schrauben eingesetzt werden, aber vom Prinzip her durchaus andere Verbindungsmittel, wie z.B. ein Stift mit einem Bajonettverschluss oder ein Dübel oder ein anderes, mit vertretbarem Aufwand wieder lösbares Befestigungsmittel verwendet werden kann.
Auf der Kabelhalterung erbringt ein möglichst großer Abstand zwischen Kontaktschraube und den Befestigungsschrauben gute Abschirmeigenschaften, weil evtl. aufgefangene elektromagnetische Störungen dann von der erfindungsgemäßen Abschirmeinrichtung mit dem besten Wirkungsgrad abgeleitet werden kann. Idealerweise sollten die jeweiligen Öffnungen also nahe den beiden Außenrändern der Kabelhalterung positioniert werden. Vor allem wird dadurch aber die mechanische Stabilität der Kabelhalterung verbessert.
Falls das Elektrogerät, das keine elektromagnetischen Störungen aussenden soll, ein Stromrichter ist, der zur Veränderung der Drehzahl oder des Drehmomentes eines Elektromotors dient, empfiehlt die Erfindung, den Abschirmkontakt des Stromrichters nahe zum Anschluss des Motorkabels anzuordnen.
Es kann sinnvoll sein, den Abschirmkontakt des Stromrichters an dessen Kühlkörper anzuordnen, wodurch dieser mit in das Abschirmkonzept einbezogen wird.
Als eine weitere Variante sind auf der Kabelhalterung Markierungen zur Kennzeichnung mehrerer Anschlusskabel angebracht, wenn von einem Elektrogerät mehrere Verbraucher gesteuert werden, die jeweils für sich je ein sorgfältig abgeschirmtes Kabel benötigen. Dann ist es sinnvoll, diese Anschlusskabel auf der Kabelhalterung so anzuordnen, dass die von der Schirmklemmung aus weiterführenden Einzelleiter sich möglichst nicht kreuzen und nur einen möglichst geringen Abstand zwischen Schirmklemmung und Anschluss überdecken müssen.
In einer weiteren, alternativen Ausführungsform können auf beiden Seiten einer im Wesentlichen flachen Kabelhalterung Schirmklemmungen angebracht sein. Das ist z.B. dann sinnvoll, wenn ein regelbarer Elektromotor ein Kabel für seine Leistungsversorgung benötigt und ein weiteres Kabel für einen am Motor eingebauten Geber. Das Kabel für die Leistungsversorgung muss grundsätzlich abgeschirmt sein, nicht aber das Kabel für den Geber. Es ist sinnvoll, dieses Kabel für den Geber auf der dem Leistungskabel gegenüberliegenden Seite der Kabelklemmung anzuordnen. Dafür können relativ schmale Zungen an die Kabelhalterung angeformt werden.
Stromrichtern werden oft in Form eines sog. „Bookcase“ gestaltet. Dabei hat das Gehäuse des Stromrichters die Proportionen eines Buches, das auf der Montageplatte so angeordnet ist, wie ein Buch im Regal steht. Diese Gehäuseform kann auch als ein angenähert plattenförmiges Gehäuse beschrieben werden, das vertikal angeordnet ist.
Das ermöglicht mehrere Stromrichter aneinanderzureihen, wobei der seitliche Abstand zwischen den einzelnen Stromrichtern relativ klein ist. Dafür ist es sinnvoll, die Kabelhalterung ebenfalls vertikal anzuordnen. Dann ist die Breite der Kabelhalterung einschließlich der darauf befestigten Kabel am geringsten.
Auch in dieser Variante ist es sinnvoll, die Kabelhalterung in der Nähe des Luftansauges des Lüfters vom Leistungsteil anzuordnen, denn dadurch wird bei der Konstruktion des Schaltschrankaufbaues definitiv verhindert, dass die Ansaugfläche für die Kühlluft des Stromrichters zugebaut wird.
Für die Montage einer erfindungsgemäßen Abschirmungseinrichtung empfiehlt die Erfindung die folgenden Schritte:
Im ersten Schritte werden die Abschirmungen aller Anschlusskabel mit je einer Schirmklemmung auf einer Kabelhalterung verbunden, was schon außerhalb des Schaltschrankes gemacht werden kann. Wenn alle Anschlusskabel montiert sind, wird im zweiten Schritt die Kabelhalterung mit den daran befestigten Anschlusskabeln locker mit der Montageplatte verbunden. Im dritten Schritt wird der Stromrichter mit der Montageplatte und der Kabelhalterung verbunden und die Verbindungen zwischen der Kabelhalterung und der Montageplatte werden festgezogen. Damit wird gleichzeitig der Stromrichter zwischen Kabelhalterung und Montageplatte eingeklemmt und wird dadurch an dieser Stelle befestigt.
Da die Form der Kabelhalterung auf den Stromrichter abgestimmt ist, befinden sich in diesem Stadium der Montage der Kabelhalterung die Einzelleiter des Anschlusskabels bereits in der Nähe ihres jeweiligen Gegenstückes auf dem Stromrichter und werden im vierten und letzten Schritt elektrisch mit diesen verbunden.
Im Folgenden sollen weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung anhand eines Beispiels näher erläutert werden. Dieses soll die Erfindung jedoch nicht einschränken, sondern nur erläutern. Es zeigt in schematischer Darstellung:
1 Abschirmungseinrichtung an der Unterkante eines Stromrichters
2 Kabelhalterung wie in 1 als Einzelteil
Die 1 zeigt in perspektivischer Ansicht einen Stromrichter 5, von dem zeichnerisch nur die untere Kante ausgeschnitten ist. Dieser Stromrichter 5 ist auf der links in einem Ausschnitt gezeichneten Montageplatte 2 befestigt.
An der Unterkante des Stromrichters 5 sind ferner vier Steckverbindungen erkennbar, von denen die beiden großen mit den Einzelleitern 41 je eines Anschlusskabels 4 verbunden sind und von denen die beiden kleinen direkt mit einem Anschlusskabel 4 verbunden sind. Diese Steckverbindungen sind in dem gezeichneten Zustand in ihre Gegenstücke im Stromrichter 5 eingesteckt.
Von den insgesamt vier gezeichneten Anschlusskabeln 4 müssen nur die vorderen mit dem großen Durchmesser abgeschirmt werden, nicht jedoch die beiden kleineren mit geringerem Durchmesser im Hintergrund.
In 1 ist sehr gut zu erkennen, dass die vorderen Anschlusskabel 4 eine Abschirmung 42 aufweisen, deren Isolation an einer Stelle freigelegt ist. Dadurch hat die Abschirmung 42 elektrischen Kontakt zu jeweils einer Schirmklemmung 6 aus entsprechend geformtem Federstahlband. Diese Schirmklemmungen 6 sind auf der Kabelhalterung 1 montiert und haben dadurch einen innigen Kontakt mit diesem Bauteil.
In 1 ist sehr gut zu sehen, dass die Kabelhalterung 1 an insgesamt drei Stellen verschraubt werden kann: An der linken, zur Montageplatte 2 weisenden Seite der Kabelhalterung 1 sind jeweils zwei nach vorne gebogene Befestigungslaschen 12 zu erkennen. Die untere der beiden Befestigungslaschen 12 liegt auf der Montageplatte 2 auf und kann direkt damit verschraubt werden. Die dafür erforderlichen Schrauben sind der Übersichtlichkeit halber in 1 nicht eingezeichnet.
Die obere Befestigungslasche 12 liegt auf einer nach unten weisenden, zungenartigen Ausformung des Stromrichters 5 auf. In 1 ist nachvollziehbar, dass der Stromrichter 5 an dieser Stelle mit einem nach unten weisenden Schlitz versehen ist, so dass eine Schraube durch diesen Schlitz in der Zunge des Stromrichters und durch die Öffnung in der Befestigungslasche 12 hindurch mit der Montageplatte 2 verschraubt werden kann.
Diese beiden „Befestigungslaschen 12“ dienen – wie ihre Bezeichnung bereits aussagt – zuerst einmal zur Befestigung der Kabelhalterung 1. Es ist jedoch ohne weiteres nachvollziehbar, dass sie z.B. bei der Herstellung aus Blech auch elektrisch gut leitfähig sind, so dass sie auch elektromagnetische Felder von der Kabelhalterung 1 auf die Montageplatte 2 übertragen können.
Als dritte Verbindung zwischen der Kabelhalterung 1 und dem Stromrichter 5 ist in 1 am rechten oberen Ende der Kabelhalterung 1 eine weitere, gabelförmige Lasche zu erkennen. Es ist die Abschirmlasche 13, die gegenüber dem Abschirmkontakt 51 angeordnet ist. In diesem Abschirmkontakt 51 laufen alle Abschirmungen des Stromrichters 5 zusammen. In 1 ist gut nachvollziehbar, wie durch das gabelförmige Ende dieser Abschirmlasche eine Schraube eingedreht und festgezogen werden kann, die den elektrischen Kontakt mit dem Abschirmkontakt 51 des Stromrichters herstellt. In 1 wird deutlich, dass die Kabelhalterung 1 mit allen drei Verbindung jeweils nicht nur die Befestigung ermöglicht, sondern auch der Ableitung von elektromagnetischen Signalen dienlich ist.
In 1 sind auch zwei schmale Zungen 11 an der Kabelhalterung 1 zu sehen. Es ist nachvollziehbar, dass sie nicht breiter als die beiden schmalen Anschlusskabel 4 sind. In dem in 1 gezeichneten Zustand sind diese beiden Anschlusskabeln 4 und noch nicht mit ihren jeweils zugehörigen Zunge 11 mechanisch verbunden. Es ist in 1 jedoch leicht nachvollziehbar, dass sie z.B. mit einem Kabelbinder oder einem Metallband relativ einfach mit einer Zunge 11 verbunden werden können.
Auch die beiden Anschlusskabel 4 im Vordergrund mit größerem Durchmesser liegen jeweils auf einer eigenen Zunge 11 auf, die jedoch in 1 nicht sichtbar werden, da sie durch je ein Anschlusskabel 4 verdeckt werden.
In 1 ist auf der Montageplatte 2 auch eine Hutschiene 7 befestigt. Gut zu erkennen ist, wie von der unteren Befestigungslasche 12 deren oberer, nasenartiger Teil unter einen Steg der Hutschiene 7 herunter ragt. Dieser nasenartige Teil ist durch eine gepunktete Linie gekennzeichnet. In 1 ist gut nachvollziehbar, dass dadurch die Kabelhalterung 1 an der Montageplatte 2 gehalten wird, so dass die untere Befestigungsschraube 31 entfallen kann.
In 2 ist die Kabelhalterung 1 mit den Schirmklemmen 6 und ihren zugehörigen Schrauben 31 und 32 nochmals als Einzelteil dargestellt. In 2 ist gut zu erkennen, dass die Kabelhalterung 1 aus Blech ausgeschnitten ist, das im Wesentlichen eben ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind drei Befestigungslaschen 12 und 13 zu erkennen, die jeweils im rechten Winkel gegenüber dem Kernbereich der Kabelhalterung 1 abgewinkelt sind. Dadurch wird die Kabelhalterung 1 senkrecht zur Montageplatte 2 ausgerichtet.
In die beiden Befestigungslaschen 12 ist je eine kreisförmige Öffnung eingebracht und in die Abschirmlasche 13 ein nach oben offener Schlitz.
In 2 ist mit strichpunktierten Linien dargestellt, dass durch die beiden kreisförmigen Öffnungen je eine Befestigungsschraube 31 hindurch gesteckt wird, die eine Verbindung zu der Montageplatte 2 herstellen.
Eine weitere strichpunktierte Linie zeigt an, dass die Kontaktschraube 32 zwischen die Schenkel des Schlitzes in der Abschirmlasche 13 eingeschraubt wird. Sehr gut nachvollziehbar ist in 2, dass schon eine geringfügige Lockerung der Kontaktschraube 32 ausreicht, um durch ein Herausheben nach oben die Verbindung mit der Kabelhalterung 1 zu lösen.
Die Kontaktschraube 32 bleibt dann weiterhin mit dem – in 2 nicht gezeichneten – Abschirmkontakt 51 des Stromrichters 5 verbunden.
Die Kontaktschraube 32 kann auch schon vor dem Einsetzen des Stromrichters 5 an dessen Abschirmpunkt 51 angeschraubt werden. In 2 ist sehr gut nachvollziehbar, wie die schon in den Abschirmpunk 51 eingedrehte Kontaktschraube 32 von oben her in den Schlitz in der Abschirmlasche 13 abgesenkt werden kann. Dann muss sie nur noch angezogen werden. Das mühsamere Einsetzen der Kontaktschraube 32 in den bereits eingebauten Stromrichter 5 kann entfallen.
Nach dem Anziehen der Kontaktschraube 32 werden hochfrequente, elektromagnetische Wellen, die am Abschirmkontakt 51 und damit an der Kontaktschraube 32 auftreffen, durch die Kabelhalterung 1 hindurch in die beiden Befestigungslaschen 12 und von dort aus durch die beiden Befestigungsschrauben 31 hindurch in die Montageplatte 2 abgeleitet werden.
Im unteren Bereich der Kabelhalterung 1 sind die beiden Schirmklemmungen 6 jeweils mit ihrem Mittelstück 61 durch einen Niet auf der Kabelhalterung 2 befestigt sind. Die beiden von dem Mittelstück 61 ausgehenden Schenkel jeder Schirmklemmung 6 bestehen im mittleren Bereich aus je einem Zylindersegment 62, das in diesem Ausführungsbeispiel nahezu die Hälfte des Umfanges von einem Zylinder einnimmt.
2 zeigt sehr deutlich, dass die jeweils oberen Bereiche 63 zweier benachbarter Schenkel zusammen eine Trichterform bilden. Es ist gut nachvollziehbar, wie ein Anschlusskabel 4, das in die Schirmklemmung 6 eingedrückt wird, diese beiden oberen Bereiche 63 beim Einlegen auseinander drückt und zwar solange, bis es in die Zylindersegmente 62 einrastet.
In der Mitte einer jeden Schirmklemmung 6 ist die hinter jeder Schirmklemmung 6 angeordnete breite Zunge 11 zur Auflage des mit der Schirmklemmung gehaltenen Kabels zu sehen. Sie ist nur zu einem Teil erkennbar, da sie in Längsrichtung des Kabels verläuft und deshalb größtenteils von der Schirmklemmung 6 verdeckt wird.
Oberhalb einer jeden Schirmklemmung 6 sind zwei schmale Zungen 11 sichtbar. Diese Zungen dienen zur Befestigung jeweils eines schmalen Kabels 4, das auf der rückwärtigen Seite der Kabelhalterung 1 geführt wird.
In 2 ist auf der Kabelhalterung 1 vor den beiden Schirmklemmungen 6 jeweils der Buchstabe „A“ oder „B“ eingraviert, der als Markierung für die korrekte Zuordnung bei der weiteren Verdrahtung des jeweiligen Kabels 4 dient.
Bezugszeichenliste

1: Kabelhalterung, mit Anschlusskabel 4 und Stromrichter 5 und Montageplatte 2 verbunden
11: Zunge an Kabelhalterung 1 für Anschlusskabel 4
12: Befestigungslasche an Kabelhalterung 1
13: Abschirmlasche an Kabelhalterung 1
2: Montageplatte
31: Befestigungsschraube
32: Kontaktschraube
4: Anschlusskabel
41: Einzelleiter des Anschlusskabels 4
42: Abschirmung des Anschlusskabels 4
5: Stromrichter oder anderes Elektrogerät
51: Abschirmkontakt am Stromrichter 5
6: Schirmklemmung, auf Kabelhalterung 1
61: Mittelstück der Schirmklemmung 6
62: Zylindersegment in der Schirmklemmung 6
63: oberer Bereich eines Schenkels der Schirmklemmung 6
7: Hutschiene, auf Montageplatte 2, mit Kabelhalterung 1 verbunden

Claims

Abschirmeinrichtung für Stromrichter 5 oder andere Elektrogeräte, bestehend aus – einer Montageplatte 2 und – einem Stromrichter 5 oder einem anderen Elektrogerät, – der (das) mit der Montageplatte 2 durch wenigstens eine Befestigungsschraube 31, einen Stift mit Bajonettverschluss oder einen Dübel mechanisch verbunden ist und – wenigstens einem geschirmten, elektrischen Anschlusskabel 4, dessen voneinander isolierte Einzelleiter 41 mit dem Stromrichter 5 jeweils elektrisch leitend verbunden sind und – dessen Abschirmung 42 mit dem Stromrichter 5 über eine Kabelhalterung 1 elektrisch leitend verbunden ist, – die Abschirmung 42 mittels einer Schirmklemmung 6 auf der Kabelhalterung 1 fixiert ist und – die Kabelhalterung aus Metall besteht, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Befestigung der Kabelhalterung 1 mit einer Befestigung des Stromrichters 5 oder anderen Elektrogeräts zusammengefasst ist, indem die Kabelhalterung 1 mit wenigstens einer Befestigungsschraube 31 des Stromrichters 5 oder anderen Elektrogeräts lösbar verbunden ist, und – die Kabelhalterung 1 – über eine Kontaktschraube 32, einen Stift mit Bajonettverschluss oder einen Dübel mit einem Abschirmkontakt 51 am Stromrichter 5 oder anderen Elektrogerät verbunden ist, und – aus einem ebenen Metallblech geschnitten ist und abgewinkelte Befestigungslaschen 12 mit je einer darin enthaltenen Öffnung zum Einbringen einer Kontaktschraube 32 oder einer der Befestigungsschrauben 31 angeformt sind, – wobei eine obere Befestigungslasche 12 der Kabelhalterung 1, welche eine Öffnung für diejenige Befestigungsschraube 31 enthält, mit der auch der Stromrichter 5 oder das andere Elektrogerät mechanisch befestigt wird, an ihrem nach oben weisenden Ende gegenüber der Montageplatte 2 soweit abgewinkelt ist, dass dieses obere Ende zusammen mit der Montageplatte 2 einen Trichter bildet, der bei gelockerter Befestigungsschraube 31 als Führung für ein zungenartiges Befestigungsteil des Stromrichters 5 oder anderen Elektrogeräts dient, das zwischen Befestigungslasche und Montageplatte geschoben ist.
Abschirmeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelhalterung 1 über eine weitere Befestigungsschraube 31 oder ein ähnliches Befestigungsmittel mit der Montageplatte 2 lösbar verbunden ist.
Abschirmeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsschraube(n) 31, die sowohl zur Befestigung des Stromrichters 5 oder anderen Elektrogeräts als auch zur Befestigung der Kabelhalterung 1 dienen, in einen Schlitz im Stromrichter 1 eingreifen, der nach unten hin geöffnet ist.
Abschirmeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelhalterung 1 mit einer Hutschiene 7 mechanisch verbunden ist, die auf der Montageplatte 2 montiert ist.
Abschirmeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelhalterung 1 für jedes Kabel 4 eine Zunge 11 aufweist – die an dem jeweiligen Kabel 4 anliegt und – die in dessen Längsrichtung verläuft und – die maximal so breit ist wie das Kabel 4.
Abschirmeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zunge 11 an wenigstens einer ihrer beiden Längsseiten eine Einkerbung aufweist, in die ein Kabelbinder, eine Schlauchschelle oder eine Federbandschelle eingreifen kann, der (die) auf der vom Kabel 4 abgewandten Seite der Zunge 11 sowie um den nicht auf der Zunge 11 aufliegenden Teil des Umfanges des Kabels 4 verläuft.
Abschirmeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmklemmung 6 ein Streifen aus dauerhaft elastischem Material wie z.B. Federstahl ist, – der U-förmig abgewinkelt ist und – dessen Mittelstück 61 auf der Kabelhalterung 1 befestigt ist und – dessen Schenkel in ihrem mittleren Bereich als Zylindersegment 62 geformt sind und in ihrem oberen Bereich 63 trichterförmig aus einandergespreizt sein können.
Abschirmeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass auch das Mittelstück 61 teilweise als Zylindersegment 62 geformt ist.
Abschirmeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirmklemmung 6 ein Element mit einer zylindersegmentförmigen, konkaven Ausnehmung ist, die an die Abschirmung 42 eines Anschlusskabels 4 andrückbar ist und die auf der Kabelhalterung 1 zumindest teilweise lösbar befestigt ist.
Abschirmeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich von der Kabelhalterung 1, der als Auflagefläche für die Abschirmung 42 dient, als konkaves Zylindersegment 62 geformt ist.
Abschirmeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Kabel 4 weisende Oberfläche der Zunge 11 tangential zu demjenigen Zylinder verläuft, der von den Zylindersegmenten 62 der Schirmklemmung 6 vorgegeben ist.
Abschirmeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Kontaktschraube 32 und Befestigungsschrauben 31 an gegenüberliegenden Außenrändern der Kabelhalterung 1 positioniert sind.
Abschirmeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschirmkontakt 51 des Stromrichters 5 oder anderen Elektrogeräts im Bereich des Anschluss des Anschlusskabels 4 für einen Elektromotor angeordnet ist, dessen Drehzahl oder dessen Drehmoment vom Stromrichter 5 verändert werden kann.
Abschirmeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschirmkontakt 51 des Stromrichters 5 oder anderen Elektrogeräts am Kühlkörper des Stromrichters 1 angeordnet ist.
Abschirmeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Kabelhalterung 1 Markierungen zur Kennzeichnung mehrerer Anschlusskabel 4 angebracht sind.
Abschirmeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten der Kabelhalterung 1 Schirmklemmungen 6 angebracht sind.
Abschirmeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Kabelhalterung 1 in einem Bereich plattenförmig ist und – dieser Bereich senkrecht zur Montageplatte 2 ausgerichtet ist.
Abschirmeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelhalterung 1 im Ansaugbereich eines Lüfters des Stromrichters 1 angeordnet ist.
Verfahren zum Aufbau einer Abschirmeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – im ersten Schritt die Abschirmungen 42 aller Anschlusskabel 4 mit je einer Schirmklemmung 6 auf einer Kabelhalterung 1 verbunden werden und – im zweiten Schritt die Kabelhalterung 1 mit den daran befestigten Anschlusskabeln 4 locker mit der Montageplatte 2 verbunden wird und – im dritten Schritt der Stromrichter 5 oder das andere Elektrogerät mit der Montageplatte 2 und der Kabelhalterung 1 verbunden wird und die Verbindung zwischen Kabelhalterung 1 und Montageplatte 2 fest gezogen wird und – im vierten Schritt die Einzelleiter 41 des Anschlusskabels 4 mit dem Stromrichter 5 oder anderen Elektrogerät elektrisch verbunden werden.