DE19638288A1 - Elektrisches Bauelement zur Erfassung des fließenden elektrischen Stromes in Mehrleitersystemen und Vorrichtung zur Befestigung von Potentialanschlüssen in Meßwiderstände - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauelement zur Erfas­ sung des elektrischen Stromes in Mehrleitersystemen und eine Vorrichtung zur Befestigung und elektrischen Kontaktierung von drahtförmigen Potentialanschlüssen in niederohmige Meßwider­ stände in Profil- oder Flachleiterform.

Meßwiderstände zur Erfassung eines durch diesen fließenden elektrischen Stromes bekannter Bauart bestehen aus einem draht- oder quaderförmig ausgebildeten Widerstandswerkstoff und die mit geeigneten Kontaktstrukturen versehen sind.

In der DE OS 42 43 349 Herstellung von Widerständen aus Ver­ bundmaterial wird ein Meßwiderstand beschrieben, der aus einem quaderförmig ausgebildeten Meßwiderstand besteht, der an zwei sich gegenüberliegenden Längskanten mit einem Leitermaterial verbunden ist. Ein Vierpolwiderstand wird dadurch erreicht, daß an die Leitermaterialien mit Weichlot angebrachte Anschlüsse vorgesehen sind, die mit einer mit Anschlußflächen versehenen Unterlage kontaktierbar sind.

In der DE OS 42 36 086 Elektrischer Widerstand und Verfahren zur Herstellung dieses Widerstandes wird eine Anordnung be­ schrieben, wobei der quaderförmig ausgebildete Meßwiderstand in einem Stanzteil plaziert und mit diesem elektrisch leitend ver­ bunden wird. Nach dieser Montage erfolgt eine Trennung vorhan­ dener Stege, so daß ein kontaktierbarer Meßwiderstand zur Ver­ fügung steht. Die Plazierung der Potentialanschlüsse zur Reali­ sierung eines Vierpolwiderstandes erfolgt am Stanzteil.

Die Herstellung derartiger Meßwiderstände erfordert die Ein­ haltung von geringen Fertigungstoleranzen, um gleichbleibende Widerstandswerte zu realisieren. Weiterhin können keine gleich­ bleibenden Bedingungen des Potentialabgriffes gewährleistet werden, da die Widerstände der Verbindungsbereiche zwischen Widerstand und Kontaktstrukturen in die Messung einbezogen werden. Die abzuführende Wärmemenge ist begrenzt.

Der in den Patentansprüchen 1 und 13 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, elektrische Ströme in Ein- und Mehrleitersystemen mit hoher Grenzfrequenz zu erfassen, eine Aufbereitung oder Auswertung der erfaßten Daten mit elek­ trischen Mitteln zu ermöglichen, Potentialanschlüsse an Meß­ widerständen zu befestigen und gleichzeitig mit diesen elektrisch leitend zu verbinden.

Dieses Problem wird mit den in den Patentansprüchen 1 und 13 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Die Erfindung beschreibt ein universell einsetzbares und kom­ paktes Bauelement zur Erfassung von fließenden elektrischen Strömen in Mehrleitersystemen. Dabei ergibt sich weiterhin die Möglichkeit, das Bauelement so zu gestalten, daß die erfaßten Parameter mit ein und demselben Bauelement aufbereitet oder ausgewertet werden.

Das Bauelement besteht mindestens aus einer Widerstands- und einer Leiteranordnung, die parallel zueinander angeordnet sind. Dadurch ist es möglich, das Bauelement zur Erfassung der elek­ trischen Ströme für bestehende Mehrleitersysteme, z. B. Zwei-, Drei- und Vierphasensysteme, einzusetzen.

Die einstückig, quaderförmig ausgebildeten und niederohmigen Meßwiderstände stellen nahezu rein ohmsche Widerstände dar. Nichtlineare Induktionen werden weitestgehend vermieden. Die wellen- oder trapezförmigen Erhebungen im Meßwiderstand und/ oder in den elektrischen Flachleitern führen dazu, daß zum einen geringe Fertigungstoleranzen für den Widerstandswert keine Rolle spielen und gleichzeitig an den Berührungsstellen zwischen den elektrischen Flachleitern und dem Meßwiderstand ein sich zum Meßwiderstand hin verjüngender Spalt vorhanden ist, der den Befestigungsprozeß zwischen den elektrischen Flachleitern und dem Meßwiderstand unterstützt.

Mit der direkten Anordnung der Potentialleitungen im Meßwider­ stand werden Übergangswiderstände weitestgehend vermieden. Gleichzeitig ist es möglich, diese im zu erwartenden Haupt­ strombereich im Meßwiderstand zu plazieren. Die Vertiefungen im Meßwiderstand werden vor der Montage der Widerstandsanordnung eingebracht. Ein besonderer Vorteil stellt dabei die Tatsache dar, daß der Widerstand zwischen den Potentialleitungen gleich­ bedeutend dem Abstand der Vertiefungen im Meßwiderstand vorbe­ stimmbar ist, so daß ein Präzionsmeßwiderstand zum Erfassen des durch die Widerstandsanordnung fließenden elektrischen Stromes realierbar ist, wobei z. B. Schwankungen in der Materialzusam­ mensetzung des Meßwiderstandes leicht ausgeglichen werden. Das Einbringen der Vertiefungen erfolgt deshalb vorteilhafter Weise vor dem Zusammenfügen des Meßwiderstandes mit den elektrischen Flachleitern mittels bekannter spanloser oder spanender Ver­ fahren.

Der Einsatz von drahtförmigen Potentialleitungen gleichen Ma­ terials wie der Meßwiderstand vermeidet die Ausbildung von Übergangswiderständen in Form von z. B. intermetallischen Phasen an der Kontaktstelle, so daß auch über einen längeren Betriebs­ zeitraum annähernd gleichbleibende Bedingungen gewährleistet sind.

Die Verbindung mit einer Mehrlagenleiterplatte als Bauelemente­ träger führt zu einem kompakten und universell einsetzbaren Bauelement. Eine Mittellage der Mehrlagenleiterplatte dient der Abschirmung von elektrischen und magnetischen Feldern, die beim Stromfluß durch die Flachleiter entstehen und die die Verarbei­ tung des stromäquivalenten Potentials beeinflussen.

Die Kontaktierung und Montage des elektrischen Bauelementes er­ folgt direkt mittels der Enden der Flachleiter, die vorteil­ hafter Weise selbst als Kontakte ausgebildet sind. Das elek­ trische Bauelement kann damit sowohl auf einen Bauelemente­ träger montiert als auch in einem Gehäuse so plaziert werden, daß die Enden der Flachleiter von außen zugänglich und damit mit einem Gegenkontakt lösbar oder unlösbar elektrisch ver­ bunden werden.

Mit der Vorrichtung sind wählbare und genaue Meßwiderstände derart herstellbar, daß es möglich ist, entsprechend des fließenden elektrischen Stromes vorbestimmbare und innerhalb einer Fertigungsreihe gleichbleibende Spannungspotentiale abzu­ greifen. Der Einsatz dieser Meßwiderstände verringert den Auf­ wand zur Anpassung nachgeschalteter elektrischer Schaltungsein­ heiten wesentlich. Die Stanzelemente sind gleichzeitig als Elektroden ausgeführt, so daß zwei Arbeitsgänge mit einer Ein­ richtung ausführbar sind. Der drahtförmige Potentialanschluß wird im Preßwerkzeug geführt und positioniert, so daß eine leichte Handhabbarkeit und Kontaktierung gewährleistet ist. Zusätzliche Handhabetechniken für den drahtförmigen Potential­ anschluß entfallen. Die Preßverbindung sichert eine nieder­ ohmige Verbindung zwischen drahtförmigem Potentialanschluß und Meßwiderstand.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patent­ ansprüchen 2 bis 12 und 14 bis 16 angegeben.

Die Anordnung eines elektrisch nichtleitenden und thermisch leitenden Materials zwischen den Erhebungen und zum anderen zwischen dem elektrischen Flachleiter und dem Meßwiderstand nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 führt zum einen zu einer Erhöhung der mechanischen Stabilität der Widerstands­ anordnung und zum anderen zu einer günstigen Möglichkeit der Verlustwärmeabführung des Meßwiderstandes selbst. Die ebenen Flächen der elektrischen Flachleiter, die das elektrisch nicht­ leitende und thermisch leitende Material tragen, sind bis auf einen engen Spalt zusammengeführt und dienen somit der Wärmeab­ gabe des Meßwiderstandes selbst oder als Träger eines geeig­ neten Kühlkörpers.

Die Weiterbildungen der Patentansprüche 3 und 4 zeigen ver­ schiedene Möglichkeiten der Verbindung des Meßwiderstandes mit den elektrischen Flachleitern auf. Besteht entsprechend der Weiterbildungen der Patentansprüche 11 und 12 der Meßwiderstand aus einem metallischen Widerstandsmaterial und der elektrische Flachleiter aus Kupfer, so ergibt die Anwendung des Elektronen­ strahlschweißverfahrens nach Patentanspruch 4 eine besonders stabile und niederohmige Verbindung. Weitere Materialien werden nicht eingebracht, so daß auch über einen längeren Betriebs­ zeitraum gleichbleibende Strompfade vorhanden sind.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vertiefungen des Meßwider­ standes sind im Patentanspruch 5 aufgeführt.

Übergangswiderstände durch zugeführte Materialien, Schweißgut, Kleber oder Lot, werden durch die Verbindungstechnik der Wei­ terbildung des Patentanspruchs 6 vermieden. Gleichzeitig werden gleichbleibende Meßergebnisse des Potentials über einen län­ geren Zeitraum sichergestellt.

Die Befestigung mindestens einer Widerstandsanordnung und einer Leiteranordnung an einen Bauelementeträger nach der Weiter­ bildung des Patentanspruchs 7 erhöht den universellen Einsatz des elektrischen Bauelements wesentlich. Auf der der Seite mit den Widerstands- und Leiteranordnungen gegenüberliegenden Seite des Bauelementeträgers sind die unterschiedlichsten Schaltungs­ strukturen für eine Erfassung oder Verarbeitung der Meßergeb­ nisse realisierbar. Der Bauelementeträger selbst besteht aus den in der Elektronikindustrie verwendeten Materialien, so daß zur Herstellung bekannte und bewährte Technologien zur Struk­ turierung und Bestückung zum Einsatz gelangen.

Die Verbindung des Bauelementeträgers mit den elektrischen Flachleitern der Widerstandsanordnung und der Leiteranordnung erfolgt entsprechend der Weiterbildung des Patentanspruchs 8 mittels Löt- oder Klebverfahren als formschlüssige oder Schraubverbindungen als kraftschlüssige Verbindungstechno­ logien.

Durch die Gestaltung der Kontaktstifte entsprechend der Wei­ terbildung des Patentanspruchs 9 sind zuverlässige und nieder­ ohmige Klemmverbindungen sowohl in Bauelementeträgern als auch durch Gegenkontakte, die sich an Drähten oder Schienen befin­ den, gegeben.

Die Weiterbildung des Patentanspruchs 10 ermöglicht eine Ferti­ gung des elektrischen Bauelementes in sehr großen Stückzahlen.

Die in den Weiterbildungen der Patentansprüche 14 bis 16 auf­ geführten Merkmale unterstützen die leichte Handhabbarkeit der Vorrichtung. Die gewölbte Fläche des Preßwerkzeuges verformt den von diesem eingeschlossenen Teil des Profil- oder Flach­ leiters als Meßwiderstand zum drahtförmigen Potentialanschluß und sichert damit einen niederohmigen Kontakt. Die Ausführung der Wölbung entsprechend der Weiterbildung des Patentanspruchs 16 unterstützt diesen Vorgang wesentlich.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Widerstands- und eine Leiteranordnung mit einem Bauelementeträger für den Einbau in ein handelsübliches Gehäuse für den Einsatz in Zweileitersystemen,

Fig. 2 eine erste Variante der Verbindung des Meßwiderstandes mit den elektrischen Flachleitern der Widerstandsanord­ nung,

Fig. 3 zwei Widerstands- und eine Leiteranordnung mit einem Bauelementeträger für den Einsatz in einem Dreileiter­ system als elektrisches Bauelement für die Montage auf einem weiteren Bauelementeträger und

Fig. 4 eine zweite Variante der Verbindung des Meßwiderstandes mit den elektrischen Flachleitern der Widerstandsan­ ordnung.

Ein erstes Ausführungsbeispiel des elektrischen Bauelementes entsprechend der Darstellung in der Fig. 1 besteht aus einer elektrischen Widerstandsanordnung 1 und einer Leiteranordnung 2, die annähernd gleiche geometrische Formen und Abmessungen besitzen.

Die Widerstandsanordnung 1 ist zum einen ein getrennter elek­ trischer Flachleiter, so daß zwei elektrische Flachleiter 4a und 4b vorhanden sind. Diese bestehen aus Kupfer. Die Enden der elektrischen Flachleiter 4a und 4b zu der Trennstelle besitzen je eine parallel zur Trennstelle verlaufende wellenförmige Er­ hebung 5, die als Sicke ausgeführt ist. Auf diesen Erhebungen 5 ist zum anderen ein einstückig, quaderförmig ausgebildeter und niederohmiger Meßwiderstand 3 aus einem metallischen Wider­ standsmaterial elektrisch leitend befestigt. Dieser besitzt die Abmessungen 14,0×5,0×1,0 mm³ und einen elektrischen Wider­ stand von 1,0 mOhm. Der Abstand der Erhebungen 5 mit den darauf elektrisch leitend befestigten Meßwiderstand 3 bestimmt den elektrischen Widerstandwert der Widerstandsanordnung 1. Der Ab­ stand beträgt 8 mm und der elektrische Widerstand der Wider­ standsanordnung 0,7 mOhm.

Zur Befestigung kommen Schweiß- (Ultraschall- oder Elektronen­ strahlschweißverfahren), Löt- oder Klebeverfahren zum Einsatz. Zum einen zwischen den wellenförmigen Erhebungen 5 und zum an­ deren zwischen dem Meßwiderstand 3 und den elektrischen Flach­ leitern 4a und 4b der Widerstandsanordnung 1 befindet sich eine Schicht 12 in Form eines quaderförmig ausgebildeten Körpers (Fig. 2), der aus einem elektrisch nichtleitenden aber ther­ misch gut leitenden Material besteht. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein Folienstück aus Aluminiumoxidkeramik. Damit ist nur ein schmaler Spalt (Trennstelle des elektrischen Flachleiters der Widerstandsanordnung) zwischen den Enden der elektrischen Flachleiter 4a und 4b notwendig, da mit dieser Maßnahme ein guter Wärmeübergang vom Meßwiderstand 3 über die Folie aus Aluminiumoxidkeramik zu den elektrischen Flachleitern 4a und 4b gegeben ist. Gleichzeitig steigt die mechanische Fes­ tigkeit der Widerstandsanordnung 1. Weiterhin können zusätz­ liche nicht dargestellte Kühlkörper an einen der elektrischen Flachleiter 4a oder 4b befestigt werden, so daß ein wesentlich höherer durch den Meßwiderstand 3 fließender Strom erfaßt wird. In der Fläche des Meßwiderstandes 3, die der Fläche, mit der die elektrischen Flachleiter 4a und 4b verbunden sind, gegen­ überliegt, sind zwei Vertiefungen 6a und 6b eingebracht. Die Position der Vertiefungen 6a und 6b wird vor dem Einbringen durch das Bestimmen des durch einen Stromfluß hervorgerufenen Potentials zwischen den einzubringenden Vertiefungen 6a und 6b bestimmt, so daß gleichbleibende elektrische Widerstandswerte erzielt werden. Sie besitzen einen runden Querschnitt und in ihnen sind die Endabschnitte von Drähten 7a und 7b, die aus dem Material des Meßwiderstandes 3 bestehen, befestigt. Diese Dräh­ te 7a und 7b dienen dem Abgriff des Spannungspotentials, wel­ ches sich bei einem Stromfluß durch den Meßwiderstand 3 ein­ stellt und dem fließenden Strom proportional ist. Dabei können sowohl Gleich- als auch Wechselströme erfaßt werden.

Vorteilhafterweise sind die Drahtenden mit dem Meßwiderstand 3 kalt verpreßt. Dadurch wird eine hohe Langzeitstabilität bei annähernd gleichbleibenden Bedingungen des Potentialabgriffes gewährleistet. Die Vertiefungen 6a und 6b haben einen Abstand von 8 mm, so daß unter anderem folgende Spannungen in Abhängig­ keit des im Meßwiderstand 3 fließenden elektrischen Stromes abgenommen werden:

Ein elektrischer Flachleiter 4b der Widerstandsanordnung 1 ist vorteilhafterweise vollständig oder teilweise verzinnt. Damit ist dieser auf einer Leiterzugseite einer bekannten Mehrlagen­ leiterplatte 8 so gelötet, daß sich der Meßwiderstand 3 außer­ halb dieser Mehrlagenleiterplatte 8 befindet. Die Vertiefungen 6a und 6b mit den Potentialanschlüssen befinden sich auf der Seite, die der Seite der Mehrlagenleiterplatte 8 mit den darauf befestigten elektrischen Flachleiter 4b gegenüberliegt.

Parallel zur Widerstandsanordnung 1 ist eine Leiteranordnung 2 aus Kupfer auf der Mehrlagenleiterplatte 8 gelötet. Dazu ist diese ebenfalls vollständig oder teilweise verzinnt.

Die Fläche der Mehrlagenleiterplatte 8, die der Fläche mit der Widerstands- 1 und Leiteranordnung 2 gegenüberliegt, besitzt eine strukturierte Kupferfläche, so daß Leiterbahnen 9 und Kon­ taktflächen zur Montage von elektrischen Bauelementen 10 vor­ handen sind. Auf den Kontaktflächen sind elektrische Bauele­ mente 10 verlötet, so daß dieser Teil einer bestückten elek­ tronischen Leiterplatte entspricht. Gleichzeitig sind Kontakt­ flächen für das Befestigen der Drähte 7a und 7b für das abzu­ greifende Potential des Meßwiderstandes 3 vorhanden. Damit ist eine Auswerte- oder Meßwertaufbereitungsschaltung realisierbar. Die Mehrlagenleiterplatte 8 besitzt weiterhin eine metallische Innenlage 11, die als Abschirmung zwischen der Widerstands- 1 und Leiteranordnung 2 und der Auswerte- oder Meßwertaufberei­ tungsschaltung fungiert.

Die Enden der Widerstands- 1 und Leiteranordnung 2 sind so aus­ gebildet, daß Klemmkontakte aufgesteckt werden können. Natür­ lich können die Enden auch so ausgestaltet sein, daß Anschluß­ drähte verlötet oder verschraubt werden können.

Die elektrischen Flachleiter 4a und 4b der Widerstandsanordnung 1, die Leiteranordnung 2 und der Meßwiderstand 3 sind vorteil­ hafterweise aus jeweils vorgeformten Bandmaterial gefertigt.

Ein zweites Ausführungsbeispiel des elektrischen Bauteils ent­ sprechend der Darstellung der Fig. 3 besteht aus zwei Wider­ standsanordnungen 1 und einer Leiteranordnung 2 zur Erfassung des elektrischen Stromes in einem Dreileitersystem.

Eine der Widerstandsanordnungen 1 ist zum einen ein getrennter elektrischer Flachleiter aus Kupfer. Die Enden der elektrischen Flachleiter 4a und 4b zu der Trennstelle besitzen je eine pa­ rallel zur Trennstelle verlaufende wellenförmige Erhebung 5, die als Sicke ausgeführt ist. Die elektrischen Flachleiter 4a und 4b enden gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel direkt nach den Erhebungen 5 (Fig. 2). Auf diesen Erhebungen 5 ist zum anderen ein einstückig, quaderförmig ausgebildeter und niederohmiger Meßwiderstand 3 aus einem metallischen Wider­ standsmaterial befestigt. Dieser besitzt die Abmessungen 14,0×5,0×1,0 mm³ und einen elektrischen Widerstand von 1,2 mOhm. Der Abstand der Erhebungen 5 mit den darauf elektrisch leitend befestigten Meßwiderstand 3 bestimmt den elektrischen Wider­ standwert der Widerstandsanordnung 1. Zur Befestigung kommen Schweiß (Ultraschall- oder Elektronenstrahlschweißverfahren), Löt- oder Klebeverfahren zum Einsatz.

In der Fläche des Meßwiderstandes 3, die der Fläche, mit der die elektrischen Flachleiter 4a und 4b verbunden ist, gegen­ überliegt, sind zwei Vertiefungen 6a und 6b eingebracht. Die Position der Vertiefungen 6a und 6b wird vor dem Einbringen durch das Bestimmen des durch einen Stromfluß hervorgerufenen Potentials zwischen den einzubringenden Vertiefungen 6a und 6b bestimmt, so daß gleichbleibende Potentiale abgreifbar sind. Die Vertiefungen besitzen einen runden Querschnitt und in ihnen ist je ein Endabschnitt eines Drahtes 7a oder 7b aus Kupfer be­ festigt. Diese Drähte 7a und 7b dienen dem Abgriff des Span­ nungspotentials, welches sich bei einem Stromfluß durch den Meßwiderstand 3 einstellt und dem fließenden Strom proportional ist. Vorteilhafterweise sind die Drahtenden in den Vertiefungen 6a und 6b mit dem Meßwiderstand 3 kalt verpreßt. Dadurch wird eine hohe Langzeitstabilität bei annähernd gleichbleibenden Be­ dingungen des Potentialabgriffes gewährleistet. Die Vertie­ fungen 6a und 6b haben einen Abstand von 8 mm, so daß unter anderem folgende Spannungen in Abhängigkeit des im Meßwider­ stand 3 fließenden Stromes abgenommen werden:

Die elektrischen Flachleiter 4a und 4b der Widerstandsanord­ nungen 1 sind vorteilhafterweise vollständig oder teilweise verzinnt. Damit sind diese auf einer Leiterzugseite einer be­ kannten Mehrlagenleiterplatte 8 befestigt. Diese besitzt mittig eine Öffnung. Die Widerstandsanordnungen 1 sind so plaziert und verlötet, daß sich die Meßwiderstände 3 frei zugänglich in der Öffnung in der Mehrlagenleiterplatte 8 befinden. Die Vertie­ fungen 6a und 6b mit den Potentialanschlüssen befinden sich auf der Seite, die der Seite der Mehrlagenleiterplatte 8 mit den darauf befestigten elektrischen Flachleitern 4a und 4b der Widerstandsanordnungen 1 gegenüberliegt.

Parallel zu den Widerstandsanordnungen 1 ist eine Leiteranor­ dnung 2 aus Kupfer auf der Mehrlagenleiterplatte 8 gelötet.

Dazu ist diese ebenfalls vollständig oder teilweise verzinnt. Die Fläche der Mehrlagenleiterplatte 8, die der Fläche mit den Widerstandsanordnungen 1 und der Leiteranordnung 2 gegenüber­ liegt, besitzt eine strukturierte Kupferfläche, so daß Leiter­ bahnen 9 und Kontaktflächen zur Montage von elektrischen Bau­ elementen 10 vorhanden sind. Auf den Kontaktflächen sind elek­ trische Bauelemente 10 verlötet, so daß dieser Teil einer be­ stückten elektronischen Leiterplatte entspricht. Gleichzeitig sind Kontaktflächen für das Befestigen der Potentialanschlüsse des Meßwiderstandes 3 vorhanden. Damit ist eine Auswerte- oder Meßwertaufbereitungsschaltung realisierbar.

Die Mehrlagenleiterplatte 8 besitzt weiterhin eine metallische Innenlage 11, die als Abschirmung zwischen den Widerstands­ anordnungen 1 und der Leiteranordnung 2 und der Auswerte- oder Meßwertaufbereitungsschaltung fungiert.

Zur Kontaktierung des elektrischen Bauteils sind Kontaktstifte 13 vorgesehen. Damit ist dieses Bauteil auf Bauelementeträgern montier- und kontaktierbar.

Die unterschiedlichen Merkmale des ersten und zweiten Ausfüh­ rungsbeispiels sind gegeneinander austauschbar, so daß sich eine Vielzahl von Ausführungsbeispielen durch Kombination dieser Merkmale ergeben.

Ein drittes Ausführungsbeispiel stellt eine Vorrichtung zur Be­ festigung und elektrischen Kontaktierung der drahtförmigen Po­ tentialanschlüsse 7 in die Meßwiderstände 3 dar. Die Vorrich­ tung wird unter Berücksichtigung der Herstellung der Meßwider­ stände im folgenden näher erläutert.

Das Einbringen der Vertiefungen 6 in einen bandförmigen Profil­ leiter erfolgt mittels zweier zueinander positionierbarer und nadelförmig ausgebildeter Stanzelemente, deren Durchmesser größer als der Durchmesser der drahtförmigen Potentialanschlüs­ se 7 ist. Vor dem Einbringen dieser Vertiefungen 6 wird der Spannungsabfall zwischen den am Anfang nur lose auf dem Profil­ leiter positionierten Stanzelementen erfaßt. Dieser Spannungs­ abfall basiert auf einen elektrischen Stromfluß im Profil­ leiter. Der Spannungsabfall ist vorgebbar, so daß der Abstand der Stanzelemente entsprechend dem Spannungsabfall anpaßbar ist. Nach dem Ermitteln der richtigen Position zueinander er­ folgt das Einbringen der Vertiefungen 6 durch die Stanzelemente in den Profilleiter.

Anschließend wird ein den drahtförmigen Potentialanschluß 7 im Innern führendes Preßelement auf der Vertiefung 6 positioniert. Nachdem der drahtförmige Potentialanschluß 7 in die Vertiefung 6 hineingeschoben wurde, erfolgt eine plastische Formung des Profilleiters durch das Drücken des Preßwerkzeuges gegen den Meßwiderstand 3, so daß der drahtförmige Potentialanschluß 7 mit dem Profilleiter verpreßt ist.

Die den Potentialanschluß 7 aufnehmende Bohrung im Preßwerkzeug ist zum Profilleiter hin konisch aufgeweitet. Die Fläche zum Profilleiter ist gewölbt ausgebildet. Diese Wölbung besitzt kontinuierlich zur Bohrung steigende Radien, so daß das Ma­ terial des Profilleiters kegelförmig zum drahtförmigen Poten­ tialanschluß 7 verformt ist. Dadurch steigt die Kontaktfläche zwischen Profilleiter und drahtförmigen Potentialanschluß 7. Mit der Schneidevorrichtung wird der mit den drahtförmigen Potentialanschluß versehene Abschnitt des Profilleiters ver­ einzelt, so daß der Meßwiderstand 3 entsteht.

Die einzelnen beschriebenen Bestandteile der Vorrichtung sind mit elektrischen Ansteuer-, elektrischen Auswerte- und An­ triebseinrichtungen verbunden, so daß die beschriebene Funk­ tionsweise gegeben ist.

Claims (16)

1. Elektrisches Bauelement zur Erfassung des fließenden elek­ trischen Stromes in Mehrleitersystemen, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine elektrische Widerstandsanordnung (1), die aus einem einstückig, quaderförmig ausgebildeten und nieder­ ohmigen Meßwiderstand (3), der eine elektrische und räumliche Trennstelle eines elektrischen Flachleiters (4a) und (4b) über­ brückt, besteht, daß der Meßwiderstand (3) und/oder der Flach­ leiter (4a) und (4b) mindestens zwei parallel zueinander ver­ laufende wellenförmige oder trapezförmige Erhebungen (5), so daß sich die Trennstelle des elektrischen Flachleiters (4a) und (4b) zwischen den Erhebungen (5) befindet und der Abstand der Erhebungen (5) in Verbindung mit dem spezifischen elektrischen Widerstand des Materials des Meßwiderstandes (3) den elek­ trischen Widerstand der Widerstandsanordnung (1) bestimmt, be­ sitzt, daß jeweils ein Endabschnitt von entweder eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweisende oder aus dem Material des Meßwiderstandes (3) bestehende und drahtförmig ausgebildete Po­ tentialanschlüsse (7a) und (7b) in mindestens zwei Vertie­ fungen (6a) und (6b) im Meßwiderstand (3) innerhalb mindestens einer der frei zugänglichen Flächen und den Erhöhungen (5) und in Richtung der elektrischen Flachleiter (4a) und (4b) hinter­ einander elektrisch leitend befestigt sind, daß ein nach dem elektrischen Widerstand zwischen den einzubringenden Vertie­ fungen (6a) und (6b) im Meßwiderstand (3) und/oder den darin befestigten und kontaktierten Potentialanschlüssen (7a) und (7b) nach vorgebbaren elektrischen Widerstandsparametern ein­ stellbarer oder in den Grenzen zwischen den Erhöhungen (5) wählbarer Abstand der Vertiefungen (6a) und (6b) und den darin befestigten und kontaktierten Potentialanschlüssen (7a) und (7b) vorhanden ist, und eine elektrische Leiteranordnung (2), die vorzugsweise ein elektrischer Flachleiter ist, parallel zueinander angeordnet sind, daß mindestens ein Abschnitt des elektrischen Flachleiters (4b) der Widerstandsanordnung (1) und die elektrische Leiteranordnung (2) mit einem Bauelementeträger mechanisch fest verbunden sind, daß auf der gegenüberliegende Seite des Bauelementeträgers Leiterzüge (9) und elektronische und/oder elektrische Bauelemente (10) angeordnet sind, daß in dem Bauelementeträger mindestens eine metallische Abschirmebene (11) über dessen gesamte Fläche integriert ist und daß die Enden der Widerstandsanordnung (1) und der Leiteranordnung (2) selbst als Kontakte ausgebildet oder daß die Enden mit Kontakt­ stiften elektrisch leitend verbunden sind.

2. Elektrisches Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich zum einen zwischen den Erhebungen (5) und zum anderen zwischen dem elektrischen Flachleiter (4a) und (4b) und dem Meßwiderstand (3) eine Schicht (12) aus einem elektrisch nichtleitenden und thermisch leitenden Materials befindet.

3. Elektrisches Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Meßwiderstand (3) und die Flachleiter (4a) und (4b) der Widerstandsanordnung (1) miteinander elek­ trisch leitend verschweißt, verlötet oder verklebt sind.

4. Elektrisches Bauelement nach Patentanspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Meßwiderstand (3) und die Flachleiter (4a) und (4b) der Widerstandsanordnung (1) miteinander durch Elektronenstrahlen verschweißt sind.

5. Elektrisches Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Vertiefungen (6a) und (6b) im Meßwider­ stand (3) Durchgangslöcher oder Löcher mit einer Tiefe kleiner als die Dicke des Meßwiderstandes (3) sind.

6. Elektrisches Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Endabschnitte der Potentialanschlüsse (7a) und (7b) mit dem Meßwiderstand (3) entweder verschweißt oder durch plastische Verformung verpreßt sind.

7. Elektrisches Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Bauelementeträger eine strukturierte und kupferkaschierte Mehrlagenleiterplatte (8) ist, die mindestens eine Leitungsstruktur besitzt, daß diese Leitungsstruktur aus Kupfer und der Träger aus einem glasfaserverstärktem Epoxid­ harzhartgewebe oder einer Keramik besteht.

8. Elektrisches Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Flachleiter (4a) und (4b) der Wider­ standsanordnung (1), die Leiteranordnung (2) und der Bau­ elementeträger miteinander form- oder kraftschlüssig verbunden sind.

9. Elektrisches Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Querschnitte der Kontaktstifte mehreckig ausgebildet sind.

10. Elektrisches Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Meßwiderstand (3) und die elektrischen Flachleiter (4a) und (4b) der Widerstandsanordnung (1) und die Leiteranordnung (2) aus Bandmaterial gefertigt sind.

11. Elektrisches Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die elektrischen Flachleiter (4a) und (4b) der Widerstandsanordnung (1) und die Leiteranordnung (2) aus Kupfer bestehen und verzinnt sind.

12. Elektrisches Bauelement nach Patentanspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Meßwiderstand (3) und die Potentialan­ schlüsse (7a) und (7b) vorzugsweise aus einem metallischen Widerstandsmaterial bestehen.

13. Vorrichtung zur Befestigung und elektrischen Kontaktierung von drahtförmigen Potentialanschlüssen in die Flächen von niederohmigen Meßwiderständen in Profil- oder Flachleiterform mit elektrischen Ansteuer-, elektrischen Auswerte- und Antriebseinrichtungen insbesondere nach den Patentansprüchen 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei den durch einen elektrischen Stromfluß durch den Profil- oder Flachleiter hervorgerufenen Spannungsabfall erfassende und als Elektroden ausgebildete, gegeneinander verfahrbare und auf dem Profil- oder Flachleiter positionier- und mit diesem kontaktierbare nadelförmige Stanzelemente, daß mindestens ein verfahrbares und nacheinander zu den Vertiefungen (6a) und (6b) im Profil- oder Flachleiter positionierbares Preßwerkzeug mit darin geführtem und drahtförmigen Potentialanschluß (7) und eine der Vereinze­ lung der Meßwiderstände (3) aus dem Profil- oder Flachleiter dienende Schneidevorrichtung mit den elektrischen Ansteuer-, elektrischen Auswerte- und Antriebseinrichtungen verbunden sind.

14. Vorrichtung nach Patentanspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßwerkzeug in der Symmetrielinie eine Bohrung be­ sitzt, deren Durchmesser größer als der Durchmesser des Poten­ tialanschlusses (7) ist und daß der Durchmesser der Bohrung zum Meßwiderstand (3) hin konisch aufgeweitet ist.

15. Vorrichtung nach Patentanspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des Preßwerkzeugs zum Meßwiderstand (3) gewölbt ausgebildet ist.

16. Vorrichtung nach Patentanspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung so ausgebildet ist, daß kontinuierlich oder schrittweise steigende Radien zur Bohrung vorhanden sind.