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WO2012059311A1 - Elektrische verbindung zwischen zwei busbars aus ebenen leitern und einer zwischen den leitern angeordneten isolationsschicht - Google Patents

Elektrische verbindung zwischen zwei busbars aus ebenen leitern und einer zwischen den leitern angeordneten isolationsschicht Download PDF

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Publication number
WO2012059311A1
WO2012059311A1 PCT/EP2011/067997 EP2011067997W WO2012059311A1 WO 2012059311 A1 WO2012059311 A1 WO 2012059311A1 EP 2011067997 W EP2011067997 W EP 2011067997W WO 2012059311 A1 WO2012059311 A1 WO 2012059311A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrical connection
conductors
contact
busbars
longitudinal edges
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2011/067997
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Falk
Philipp Werb
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SMA Solar Technology AG
Original Assignee
SMA Solar Technology AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SMA Solar Technology AG filed Critical SMA Solar Technology AG
Priority to CN201190000829.1U priority Critical patent/CN203398318U/zh
Publication of WO2012059311A1 publication Critical patent/WO2012059311A1/de
Priority to US13/875,678 priority patent/US9071028B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R25/00—Coupling parts adapted for simultaneous co-operation with two or more identical counterparts, e.g. for distributing energy to two or more circuits
    • H01R25/16—Rails or bus-bars provided with a plurality of discrete connecting locations for counterparts
    • H01R25/161—Details
    • H01R25/162—Electrical connections between or with rails or bus-bars
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00—Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002—Details
    • H01G4/228—Terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R4/00—Electrically-conductive connections between two or more conductive members in direct contact, i.e. touching one another; Means for effecting or maintaining such contact; Electrically-conductive connections having two or more spaced connecting locations for conductors and using contact members penetrating insulation
    • H01R4/28—Clamped connections, spring connections
    • H01R4/38—Clamped connections, spring connections utilising a clamping member acted on by screw or nut
    • H01R4/44—Clamping areas on both sides of screw

Definitions

  • the invention relates to an electrical connection between two busbars of planar conductors and an insulation layer arranged between the conductors at mutually parallel longitudinal edges of the two busbars, which has the features of the preamble of independent patent claim 1.
  • Busbars of planar conductors and an insulating layer arranged between the conductors are used, for example, for the parallel connection of a plurality of capacitors, i. H. used to form so-called capacitor banks. If several such capacitor banks are to be connected in parallel, their busbars are to be interconnected. It is important to form the connection in such a way that the least possible parasitic inductances result.
  • each electrically conductive contact elements in the form of metal plates are arranged on the side facing away from the shaped body of the conductors.
  • two threaded rods are fixed to the one metal plate, which extend through holes in the molded body and in the other metal plate, being surrounded in the region of the other metal plate by insulating bushes.
  • These insulating bushes are supported with a radial collar on the opposite side of the other plates and serve as an abutment for nuts, with which the two metal plates are acted upon each other without making electrical contact between them.
  • the surfaces of the metal plates facing the conductors may be structured with grooves extending transversely to the longitudinal edges in order to improve the electrical contacting of the conductors.
  • contact-switching elements have to be arranged between the clamping elements and the conductors, as are known, for example, from EP 0 716 474 A1, in order to permanently secure the desired electrical contacts.
  • These contact-switching elements are otherwise used, for example, to form fork plug for pluggable connection of busbars in power converters in rail vehicles and consist of elastically deformable sheet metal shaped bodies.
  • these contact-mediating elements quickly reach their physical limits and overheat because of their comparatively small conductive sheet metal cross-sections.
  • the object of the invention is to provide an electrical connection between two busbars made of planar conductors and an insulation layer arranged between the conductors on mutually parallel longitudinal edges of the two busbars, which improves the electrical contact between the two, in particular with respect to its thermal stability Busbars provides.
  • each contact surface for each of the conductors forms only a single such clamping web over its entire width, d. H. in cross section transverse to the course of the longitudinal edges is formed overall spherical or trapezoidal.
  • Typical radii of curvature of the cross section of the contact surface are in a range from 0.5 times to 5 times the width of the respective contact surface transverse to the longitudinal edges.
  • a range of the radius of curvature is preferably from 1 times to 2 times the width of the contact surface.
  • the contact elements are preferably braced against each other by a plurality of clamping elements distributed along the longitudinal edges. At least three clamping elements, in particular five clamping elements, are preferably distributed uniformly along the longitudinal edges.
  • each clamping element may comprise a clamping screw which engages through a hole in the one contact element into a thread on the other contact element, wherein it is supported with a head on the one contact element.
  • the clamping screw is not formed from an electrically insulating material, it must be electrically insulated from the one contact element.
  • Each thread on the other contact element may be provided in a separate, pressed into the other contact element threaded bush, which may be a cost standard component.
  • each bushing is made of a material that supports the applied with the clamping elements between the contact elements biasing even with temperature increases.
  • sockets made of a plastic material, such as in particular a thermosetting material, or a ceramic material, the former being easier to handle and less brittle and the second is dimensionally stable even at even higher temperatures.
  • the shaped body may consist of a plastic material, such as in particular a thermosetting material, or a ceramic material. He can, because he supported the biasing forces acting on him between the contact elements over a large area, often even withoutrhythmsseinbu Shen even then consist of a temperature-stable plastic material, if the bushes are already formed vorzugswie- se from a ceramic material because of the high temperatures.
  • An insulation layer arranged between the conductors of each bus bar can extend between one of the conductors of the busbar and the molded body in the new electrical connection, so that the electrical insulation moved by it merges seamlessly into the electrical insulation moved through the molded body.
  • the shaped body can also have ball-shaped support surfaces for the conductors of the busbars in order to increase the bridgeability of misalignments between the longitudinal edges of the two busbars.
  • the spherically formed support surfaces may be mirror-symmetrical to the contact surfaces of the contact elements which are opposite to each other over the respective conductor and thus have the same radii of curvature.
  • the contact surfaces for each conductor of the two busbars are provided with grooves running parallel to the longitudinal edges, which structures the contact surfaces in a triangular or sawtooth manner.
  • This structuring is provided in the new electrical connection in addition to the structuring of the contact surfaces by the clamping webs; and she is much finer.
  • the contact surfaces in the region of each web are provided with a plurality or multiplicity of grooves.
  • the grooves in the contact surfaces have typical widths and depths in a range of 0.1 to 1 mm, preferably in a range of 0.1 mm to 0.5 mm.
  • the remaining between the grooves, in profile triangular or sawtooth-shaped areas of the contact elements have corresponding dimensions.
  • the contact elements may be formed of a harder aluminum alloy having, for example, a supplement of zinc for alloying. Such an alloy-hardened aluminum alloy can also be processed by extrusion for cost-effective production of raw bodies for the contact elements.
  • the grooves in the contact surfaces of the contact elements can be formed directly during extrusion.
  • Fig. 1 is a perspective view obliquely from above of a first embodiment of the electrical connection between two busbars.
  • FIG. 2 is a view of the electrical connection according to FIG. 1 looking along the longitudinal edges of the two busbars.
  • Fig. 3 is a view of the electrical connection according to FIGS. 1 and 2 with the
  • Fig. 4 is a view of the electrical connection according to FIGS. 1 to 3 viewed in a direction perpendicular to FIGS. 2 and 3, whereby the two busbars are also omitted here.
  • Fig. 5 is an exploded perspective view of the electrical connection according to Figures 1 to 4 without showing the two busbars.
  • Fig. 6 is an enlarged view of a contact surface and contacted by this
  • Ladder a second embodiment of the electrical connection between two busbars with a view along the longitudinal edges of the busbars.
  • FIG. 1 and Fig. 2 an electrical connection 1 between two busbars 2 of planar conductors 3 and 4 and of an arranged between the conductors 3 and 4 insulating layer 5 at opposite longitudinal edges 6 of the two busbars 2 is shown.
  • the edge 23 of the overhead conductor 3 is bent away from the underlying conductor 4 parallel, so that the two conductors 3, 4 of each busbar 2 at its longitudinal edge 6 at a distance 21 parallel to each other.
  • the mutually corresponding conductors 3 and 4 of both busbars are each electrically connected to each other by a contact element 9 and 14, respectively.
  • clamping elements 7 are provided in the form of clamping screws 8, which are surrounded in the region of the upper contact element 9 of electrically insulating bushings 10 and extending through holes in the upper contact element 9 and an underlying mold body 12 of insulating material until they engage in internal thread 13 , which are provided in threaded from below into holes in the lower contact element 14 threaded bushings 24.
  • the shaped body 12 is arranged between the conductors 3 and 4 and bridges the distance 21 between the edge 23 of the conductor 3 and the underlying conductors 4.
  • the insulation layer 5 projects up to between the shaped body 12 and the lower conductor 4 before.
  • Contact surfaces 15 of the contact elements 9 and 14, which rest against a respective one of the conductors 3 and 4, are formed crowned.
  • the support surfaces 17 here have a plane-parallel course. Alternatively, they are also formed convexly with preferably mirror-symmetrical course to the opposite contact surfaces 15.
  • the flat clamping webs 16 rest against the conductors 3 and 4 via strip-shaped regions 22 extending along the longitudinal edges 6 and ensure a permanent electrical contact with a sufficiently large areal extent between the conductors 3 and 4 of both busbars 2.
  • Fig. 3 it can be seen that the bushings 10 extend through the entire molded body 12 therethrough.
  • the bushes 10 and the molded body 12 may be formed of thermosetting materials.
  • a particularly high thermal stability has the electrical connection if at least the bushes 10 are formed from a ceramic material.
  • Fig. 3 additionally reveals that heads 18 of the clamping screws 8 are each supported via a washer 27 and a radial collar 19, which is part of the sleeve 10 at the top of the contact element 9 and that the upper edge 20 of the sleeves 10 to avoid electric flashovers between the heads 18 and the contact element 9 projects upwards beyond the heads 18.
  • Fig. 5 shows the individual parts of the connection 1, wherein the compressed with the lower contact element 14 threaded bushings 24 are not shown separately.
  • FIG. 6 shows a contact surface 15 of a contact element 9 of a second embodiment of the electrical connection 1 together with the conductor 3 contacted by it. All other contact surfaces 15, not shown here, have in this embodiment of the electrical connection 1 the additional structuring shown by grooves 30 in the contact surface 15, between which triangular or saw-toothed regions 31 remain in the view according to FIG be pressed by the force acting on the contact element 9 contact force in the surface 32 of the conductor 3 and thereby a possible oxidation dations Mrs on the surface 32, which opposes a low-resistance electrical contact between the conductor 3 and the contact element 9, break open.
  • the contact element 9 is made of a harder alloy than the conductor 3.
  • an aluminum alloy of the contact element 9 may be alloy-hardened by zinc.
  • the grooves 30 in the contact surface 15 of the contact element 9 may be formed during the extrusion of a base body for the contact element 9. But they can also be milled in principle subsequently or when forming the clamping web 16 on the contact element 9 in the contact element 9.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Installation Of Bus-Bars (AREA)
  • Connections By Means Of Piercing Elements, Nuts, Or Screws (AREA)

Abstract

Bei einer elektrische Verbindung (1) zwischen zwei Busbars (2) aus ebenen Leitern (3, 4) und aus einer zwischen den Leitern (3, 4) angeordneten Isolationsschicht (5) an einander gegenüberliegenden Längskanten (6) der beiden Busbars (2), wobei die beiden Leiter (3, 4) jedes Busbars (2) an dessen Längskante (6) in einem Abstand (21) parallel zueinander verlaufen, wobei ein Formkörper (12) aus elektrisch isolierendem Material diesen Abstand (21) zwischen den Leitern (3, 4) beider Busbars (2) überbrückt und wobei elektrisch leitende, gegeneinander verspannte, aber voneinander elektrisch isolierte Kontaktelemente (9, 14) über strukturierte Kontaktflächen (15) an jeweils einem der Leiter (3, 4) jedes Busbars (2) anliegen und ihn zwischen sich und dem Formkörper (12) einspannen, weisen die Kontaktflächen (15) für jeden Leiter (3, 4) der beiden Busbars (2) einen parallel zu den Längskanten (6) verlaufenden Klemmsteg (16) von flachem Querschnitt auf.

Description

ELEKTRISCHE VERBINDUNG ZWISCHEN ZWEI BUSBARS AUS EBENEN LEITERN UND EINER ZWISCHEN DEN LEITERN ANGEORDNETEN ISOLATIONSSCHICHT
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Verbindung zwischen zwei Busbars aus ebenen Leitern und einer zwischen den Leitern angeordneten Isolationsschicht an parallel zueinander verlaufenden Längskanten der beiden Busbars, die die Merkmale des Oberbegriffs des unab- hängigen Patentanspruchs 1 aufweist.
Busbars aus ebenen Leitern und einer zwischen den Leitern angeordneten Isolationsschicht werden beispielsweise zur Parallelschaltung einer Mehrzahl von Kondensatoren, d. h. zur Ausbildung sogenannter Kondensatorbänke verwendet. Wenn mehrere solche Kondensatorbänke parallel geschaltet werden sollen, sind deren Busbars miteinander zu verbinden. Dabei kommt es darauf an, die Verbindung in einer solchen Weise auszubilden, dass möglichst geringe parasitäre Induktivitäten resultieren.
STAND DER TECHNIK
Aus der US 2008/002328 A1 ist eine elektrische Verbindung zwischen zwei Busbars mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Patentanspruchs 1 bekannt. Hier sind an den parallel zueinander verlaufenden Längskanten jeweils zwei aufeinander zu vorspringende Fortsätze der beiden Leiter und der dazwischen angeordneten Isolationsschicht ausgebildet. Im Bereich jedes dieser Fortsätze ist der eine der beiden Leiter zweifach um 90° abgewinkelt und auf diese Weise so von dem anderen Leiter weg parallel abgekröpft, dass am freien Ende jedes Fortsatzes ein Bereich resultiert, in dem die beiden Leiter in freiem Abstand parallel zueinander verlaufen. Im Bereich jedes Fortsatzes ist jeweils ein Formkörper aus elektrisch isolierendem Material zwischen den beiden Leitern angeordnet. Auf den dem Formkörper abgewandeten Seiten der Leiter sind jeweils elektrisch leitende Kontaktelemente in Form von Metallplatten angeordnet. Dabei sind an der einen Metallplatte zwei Gewindestangen befestigt, die sich durch Löcher in dem Formkörper und in der anderen Metallplatte hindurch erstrecken, wobei sie im Bereich der anderen Metallplatte von isolierenden Buchsen umgeben sind. Diese isolierenden Buchsen stützen sich mit einem Radialbund an der abgewandten Seite der anderen Platten ab und dienen als Widerlager für Muttern, mit denen die beiden Metallplatten gegeneinander beaufschlagbar sind, ohne einen elektrischen Kontakt zwischen ihnen herzustellen. Die den Leitern zugewandten Oberflächen der Metallplatten können mit quer zu den Längskanten verlaufenden Rillen strukturiert sein, um die elektrische Kontaktierung der Leiter zu verbessern.
Wenn die aus der US 2008/002328 A1 bekannte elektrische Verbindung im Betrieb von Kondensatorbänken beispielsweise als Pufferkapazität in einem Wechselrichter zur Einspei- sung elektrischer Energie von einer Photovoltaikanlage in ein Wechselstromnetz große Ströme zu leiten hat, erreicht sie schnell höhere Temperaturen. Bei diesen höheren Temperaturen kann die mit den Muttern zwischen den leitenden Spannelementen aufgebrachte Vorspannkraft durch die geringere Temperaturfestigkeit der aus Kunststoff ausgebildeten isolierenden Buchsen verloren gehen, Dadurch wird dann der flächige elektrische Kontakt zwischen den Kontaktele- menten und den von ihnen kontaktierten Leitern eingebü ßt. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Längskanten der beiden Busbars und oder die beiden Leiter jedes Busbars keine exakt parallele Grundausrichtung aufweisen und nur durch eine erhebliche Vorspannkraft in ausreichenden elektrischen Kontakt mit den Metallplatten gebracht werden können. Daher müssen aufwändige Kontaktvermittlungselemente zwischen den Spannelementen und den Leitern an- geordnet werden, wie sie beispielsweise aus der EP 0 716 474 A1 bekannt sind, um die gewünschten elektrischen Kontakte dauerhaft sicherzustellen. Diese Kontaktvermittlungselemente werden sonst beispielsweise eingesetzt, um Gabelstecker zur steckbaren Verbindung von Stromschienen in Stromumrichtern in Schienenfahrzeugen auszubilden und bestehen aus elastisch verformbaren Blechformkörpern. Bei sehr großen zu leitenden Strömen stoßen diese Kontaktvermittlungselemente jedoch wegen ihrer vergleichsweise kleinen leitenden Blechquerschnitte schnell an ihre physikalischen Grenzen und überhitzen. AUFGABE DER ERFINDUNG
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Verbindung zwischen zwei Busbars aus ebenen Leitern und einer zwischen den Leitern angeordneten Isolationsschicht an parallel zueinander verlaufenden Längskanten der beiden Busbars aufzuzeigen, die einen - insbeson- dere hinsichtlich seiner thermischen Stabilität - verbesserten elektrischen Kontakt zwischen den beiden Busbars bereitstellt.
LÖSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine elektrische Verbindung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der neuen elektrischen Verbindung sind in den abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Bei der neuen elektrischen Verbindung wird ein definierter streifenförmiger Kontaktbereich jedes Leiters mit dem zugehörigen Kontaktelement dadurch sichergestellt, dass an dem Kontaktelement für jeden der Leiter ein parallel zu den Längskanten der Busbars verlaufender Klemmsteg von flachem Querschnitt ausgebildet ist. Dabei ist es bevorzugt, wenn jede Kontaktfläche für jeden der Leiter über ihre ganze Breite nur einen einzigen solchen Klemmsteg ausbildet, d. h. im Querschnitt quer zu dem Verlauf der Längskanten insgesamt ballig oder trapezförmig ausgebildet ist. Durch den Klemmsteg wird bei der neuen elektrischen Verbindung der angestrebte streifenförmige elektrische Kontakt längs der Längskanten zwischen den Kontaktflächen und den Leitern beider Busbars auch dann erreicht, wenn die Leiter beider Busbars nicht exakt parallel in denselben Ebenen ausgerichtet sind, sondern z. B. einen kleinen Versatz oder eine kleine Winkelfehlausrichtung aufweisen, wie sie auch bei einer toleranzarmen Fertigung nicht immer ganz zu vermeiden sind. Für die Sicherstellung des streifenförmigen Kontaktbereichs auch bei solchen Fehlausrichtungen sind zudem keine besonders hohen Spannkräfte zwischen den beiden Kontaktelementen der elektrischen Verbindung erforderlich.
Typische Krümmungsradien des Querschnitts der Kontaktfläche liegen in einem Bereich vom 0,5-fachen bis zum 5-fachen der Breite der jeweiligen Kontaktfläche quer zu den Längskanten. Bevorzugt ist ein Bereich des Krümmungsradius vom 1 -fachen bis zum 2-fachen der Breite der Kontaktfläche. Bei der neuen elektrischen Verbindung sind die Kontaktelemente vorzugsweise durch eine Mehrzahl von längs der Längskanten verteilten Spannelementen gegeneinander verspannt. Bevorzugt sind dabei mindestens drei Spannelemente, insbesondere fünf Spannelemente, in gleichmäßiger Verteilung entlang der Längskanten. Jedes Spannelement kann insbesondere eine Spannschraube aufweisen, die durch ein Loch in dem einen Kontaktelement in ein Gewinde an dem anderen Kontaktelement eingreift, wobei sie sich mit einem Kopf an dem einen Kontaktelement abstützt. Wenn die Spannschraube dabei nicht aus einem elektrisch isolierendem Material ausgebildet ist, muss sie gegenüber dem einen Kontaktelement elektrisch isoliert sein. Dies kann z. B. dadurch realisiert sein, dass zwischen ihr und dem einen Kontaktelement eine Buchse aus elektrisch isolierendem Material angeordnet ist, wobei sich der Kopf der Spannschraube über einen Radialbund der Buchse an dem einem Kontaktelement abstützt und wobei sich die Buchse bis in ein Loch in dem Formkörper hinein erstreckt.
Jedes Gewinde an dem anderen Kontaktelement kann in einer separaten, in das andere Kontaktelement eingepressten Gewindebuchse vorgesehen sein, bei der es sich um ein kostengünstiges Standardbauteil handeln kann.
Besonders bevorzugt ist es bei der neuen elektrischen Verbindung, wenn jede Buchse aus einem Material besteht, das auch bei Temperaturerhöhungen die mit den Spannelementen zwischen den Kontaktelementen aufgebrachten Vorspannungen abstützt. Geeignet sind hierfür beispielsweise Buchsen aus einem Kunststoffmaterial, wie insbesondere einem duroplastischem Material, oder einem keramischem Material, wobei das erstere leichter zu verarbeiten und weniger spröde und das zweite auch bei noch höheren Temperaturen formstabil ist.
Auch der Formkörper kann aus einem Kunststoffmaterial, wie insbesondere einem duroplastischem Material, oder einem keramischen Material bestehen. Er kann dabei, weil er die auch auf ihn einwirkenden Vorspannkräfte zwischen den Kontaktelementen großflächiger abstützt, häufig ohne Funktionseinbu ßen auch dann noch aus einem temperaturstabilen Kunststoffmaterial bestehen, wenn die Buchsen wegen der auftretenden hohen Temperaturen bereits vorzugswie- se aus einem keramischen Material ausgebildet sind. Eine zwischen den Leitern jedes Busbars angeordnete Isolationsschicht kann bei der neuen elektrischen Verbindung bis zwischen einen der Leiter des Busbars und den Formkörper reichen, so dass die von ihr bewegte elektrische Isolierung in die durch den Formkörper bewegte elektrische Isolierung nahtlos übergeht. Der Formkörper kann aber auch ballig ausgebildete Abstützflächen für die Leiter der Busbars aufweisen, um die Überbrückbarkeit von Fehlausrichtungen zwischen den Längskanten der beiden Busbars zu vergrößern. Die ballig ausgebildeten Abstützflächen können spiegelsymmetrisch zu den ihnen über den jeweiligen Leiter hinweg gegenüberliegenden Kontaktflächen der Kontaktelemente ausgebildet sein und somit gleiche Krümmungsradien aufweisen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der neuen elektrischen Verbindung sind die Kontaktflächen für jeden Leiter der beiden Busbars mit parallel zu den Längskanten verlaufenden Rillen versehen, die die Kontaktflächen dreieck- oder sägezahnartig strukturieren. Diese Strukturierung ist bei der neuen elektrischen Verbindung neben der Strukturierung der Kontaktflächen durch die Klemmstege vorgesehen; und sie ist viel feiner. Dies bedeutet, dass die Kontaktflächen im Bereich jedes Stegs mit einer Mehrzahl oder Vielzahl von Rillen versehen sind. Bei dieser zusätzlichen Strukturierung der Kontaktflächen kommt es weniger auf die Ausbildung der Rillen in den Kontaktflächen als auf die zwischen den Rillen stehenbleibenden Bereiche der Kontaktelemente an, die quer zu den Längskanten in Form von Dreiecken oder Sägezähnen vorstehen und sich mit deren Spitzen in die Oberflächen der Leiter der Busbars eindrücken. Dabei werden Oxidschichten an den Oberflächen der Leiter, die einem direkten elektrischen Kontakt entgegenstehen, aufgebrochen und müssen so nicht vor dem Montieren der Kontaktelemente aufwändig entfernt werden.
Die Rillen in den Kontaktflächen weisen typische Breiten und Tiefen in einem Bereich von 0,1 bis 1 mm, vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm, auf. Die zwischen den Rillen verbleibenden, im Profil dreieck- oder sägezahnförmigen Bereiche der Kontaktelemente haben entsprechende Abmessungen.
Damit die zwischen den Rillen stehenbleibenden Bereiche der Kontaktelemente in die Oberfläche der Leiter eingedrückt werden können und sich beim Aufbringen der Kontaktkraft nicht im Wesentlichen deformieren, ist es günstig, wenn die Kontaktelemente an den Kontakt- flächen eine größere Oberflächenhärte aufweisen als die Leiter der Busbars. Wenn die Leiter der Busbars z. B. aus Aluminium ausgebildet sind, können die Kontaktelemente aus einer härteren Aluminiumlegierung ausgebildet sein, die beispielsweise einen Zuschlag von Zink zur Legierungshärtung aufweist. Auch eine solche legierungsgehärtete Aluminiumlegierung kann noch durch Strangpressen zur kostengünstigen Herstellung von Roh- körpern für die Kontaktelemente verarbeitet werden. Dabei können die Rillen in den Kontaktflächen der Kontaktelemente direkt beim Strangpressen ausgebildet werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibungseinleitung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere der relativen Anordnung und Wirkverbindung mehrerer Bauteile - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert und beschrieben.
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht schräg von oben auf eine erste Ausführungsform der elektrischen Verbindung zwischen zwei Busbars.
Fig. 2 ist eine Ansicht der elektrischen Verbindung gemäß Fig. 1 mit Blickrichtung längs der Längskanten der beiden Busbars. Fig. 3 ist eine Ansicht der elektrischen Verbindung gemäß Fig. 1 und 2 mit der
Blickrichtung gemäß Fig. 2, wobei die beiden Busbars weggelassen und dafür verdeckte Linien der Verbindungselemente dargestellt sind.
Fig. 4 ist eine Ansicht der elektrischen Verbindung gemäß Fig. 1 bis 3 mit Blickrichtung senkrecht zu Fig. 2 und 3, wobei auch hier die beiden Busbars weggelassen sind.
Fig. 5 ist eine perspektivische Explosionszeichnung der der elektrischen Verbindung gemäß Fig. 1 bis 4 ohne Darstellung der beiden Busbars; und
Fig. 6 ist eine vergrößerte Ansicht einer Kontaktfläche und des von dieser kontaktierten
Leiters einer zweiten Ausführungsform der elektrischen Verbindung zwischen zwei Busbars mit Blickrichtung längs der Längskanten der Busbars.
FIGURENBESCHREIBUNG
In Fig. 1 und Fig. 2 ist eine elektrische Verbindung 1 zwischen zwei Busbars 2 aus ebenen Leitern 3 und 4 und aus einer zwischen den Leitern 3 und 4 angeordneten Isolationsschicht 5 an einander gegenüberliegenden Längskanten 6 der beiden Busbars 2 dargestellt. Dabei ist der Rand 23 des oben liegenden Leiters 3 von dem unten liegenden Leiter 4 weg parallel abgekröpft, so dass die beiden Leiter 3, 4 jedes Busbars 2 an dessen Längskante 6 in einem Abstand 21 parallel zueinander verlaufen. Die einander entsprechenden Leiter 3 bzw. 4 beider Busbars sind jeweils durch ein Kontaktelement 9 bzw. 14 elektrisch miteinander verbunden. Dabei sind Spannelemente 7 in Form von Spannschrauben 8 vorgesehen, die im Bereich des oberen Kontaktelements 9 von elektrisch isolierenden Buchsen 10 umgeben sind und sich durch Löcher in dem oberen Kontaktelement 9 und einem darunterliegenden Formkörper 12 aus isolierendem Material erstrecken, bis sie in Innengewinde 13 eingreifen, die in von unten in Löcher in dem unteren Kontaktelement 14 eingepressten Gewindebuchsen 24 vorgesehen sind. Der Formkörper 12 ist zwischen den Leitern 3 und 4 angeordnet und überbrückt den Abstand 21 zwischen dem Rand 23 des Leiters 3 und dem darunter liegenden Leitern 4. Die Isolationsschicht 5 ragt dabei bis zwischen den Formkörper 12 und den unteren Leiter 4 vor. Kontaktflächen 15 der Kontaktelemente 9 und 14, welche an jeweils einem der Leiter 3 und 4 anliegen, sind ballig ausgebildet. Sie formen so flach abgerundete Klemmstege 16 aus, die die Leiter 3 und 4 an Abstützflächen 17 des Formkörpers 12 andrücken. Die Abstützflächen 17 weisen hier einen planparallelen Verlauf auf. Alternativ sind sie ebenfalls konvex mit vorzugsweise spiegelsymmetrischem Verlauf zu den ihnen gegenüberliegenden Kontaktflächen 15 ausgeformt. Die flachen Klemmstege 16 liegen über längs der Längskanten 6 verlaufende streifenförmige Bereiche 22 an den Leitern 3 und 4 an und stellen einen dauerhaften elektrischen Kontakt mit ausreichend großer flächiger Ausdehnung zwischen den Leitern 3 bzw. 4 beider Busbars 2 sicher.
In Fig. 3 ist zu sehen, dass sich die Buchsen 10 durch den gesamten Formkörper 12 hindurch erstrecken. Die Buchsen 10 und der Formkörper 12 können aus duroplastischen Materialen ausgebildet sein. Eine besonders hohe thermische Stabilität weist die elektrische Verbindung auf, wenn zumindest die Buchsen 10 aus einem keramischen Material ausgebildet sind. Fig. 3 lässt zusätzlich erkennen, dass sich Köpfe 18 der Spannschrauben 8 jeweils über eine Unterlegscheibe 27 und über einen Radialbund 19, der Teil der Hülse 10 ist, an der Oberseite des Kontaktelements 9 abstützen und dass der obere Rand 20 der Hülsen 10 zur Vermeidung elektrischer Überschläge zwischen den Köpfen 18 und dem Kontaktelement 9 nach oben über die Köpfe 18 übersteht.
Fig. 4 lässt zusätzlich erkennen, dass der Formkörper an seinen beiden Enden 28 mit Fasen 29 versehen ist, um leichter zwischen die Leiter 3 und 4 an den Längskanten 6 der Busbars gemäß Fig. 1 und 2 einschiebbar zu sein. Fig. 5 zeigt die Einzelteile der Verbindung 1 , wobei die mit dem unteren Kontaktelement 14 verpressten Gewindebuchsen 24 nicht separat dargestellt sind.
In Fig. 6 ist eine Kontaktfläche 15 eines Kontaktelements 9 einer zweiten Ausführungsform der elektrischen Verbindung 1 zusammen mit dem von diesem kontaktierten Leiter 3 gezeigt. Auch alle anderen, hier nicht dargestellten Kontaktflächen 15 weisen bei dieser Ausführungsform der elektrischen Verbindung 1 die gezeigte zusätzliche Strukturierung durch Rillen 30 in der Kontaktfläche 15 auf, zwischen denen in der Ansicht gemäß Fig. 6 dreieck- oder sägezahn- förmige Bereiche 31 verbleiben, die durch die auf das Kontaktelement 9 einwirkende Kontaktkraft in die Oberfläche 32 des Leiters 3 eingedrückt werden und dabei eine etwaige Oxi- dationsschicht an der Oberfläche 32, die einem niederohmigen elektrischen Kontakt zwischen dem Leiter 3 und dem Kontaktelement 9 entgegensteht, aufbrechen. Damit die nach au ßen spitz zulaufenden Bereiche 31 durch die aufgebrachte Kontaktkraft tatsächlich in die Oberfläche 32 eingedrückt und nicht nur deformiert werden, besteht das Kontaktelement 9 aus einer härteren Legierung als der Leiter 3. Beispielsweise kann eine Aluminiumlegierung des Kontaktelements 9 durch Zink legierungsgehärtet sein. Die Rillen 30 in der Kontaktfläche 15 des Kontaktelements 9 können beim Strangpressen eines Grundkörpers für das Kontaktelement 9 ausgebildet sein. Sie können aber auch grundsätzlich nachträglich oder beim Ausbilden des Klemmstegs 16 an dem Kontaktelement 9 in das Kontaktelement 9 eingefräst werden.
BEZUGSZEICHENLISTE Verbindung
Busbar
Leiter
Leiter
Isolationsschicht
Längskante
Spannelement
Spannschraube
Kontaktelement
Buchse
Loch
Formkörper
Gewinde
Kontaktelement
Kontaktfläche
Klemmsteg
Abstützfläche
Kopf
Radialbund
Rand
Abstand
Bereich
Rand
Gewindebuchse
Loch
Loch
Unterlegscheibe
Ende
Fase
Rille
Bereich
Oberfläche

Claims

PATENTANSPRÜCHE 1 . Elektrische Verbindung (1 ) zwischen zwei Busbars (2) aus ebenen Leitern (3, 4) und aus einer zwischen den Leitern (3, 4) angeordneten Isolationsschicht (5) an einander gegenüber- liegenden Längskanten (6) der beiden Busbars (2), wobei die beiden Leiter (3, 4) jedes Busbars (2) an dessen Längskante (6) in einem Abstand (21 ) parallel zueinander verlaufen, wobei ein Formkörper (12) aus elektrisch isolierendem Material diesen Abstand (21 ) zwischen den Leitern (3, 4) beider Busbars (2) überbrückt und wobei elektrisch leitende, gegeneinander verspannte, aber voneinander elektrisch isolierte Kontaktelemente (9, 14) über strukturierte Kontaktflächen (15) an jeweils einem der Leiter (3, 4) jedes Busbars (2) anliegen und ihn zwischen sich und dem Formkörper (12) einspannen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktflächen (15) für jeden Leiter (3, 4) der beiden Busbars (2) einen parallel zu den Längskanten (6) verlaufenden Klemmsteg (16) von flachem Querschnitt aufweist.
2. Elektrische Verbindung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Quer- schnitt ballig oder trapezförmig ist.
3. Elektrische Verbindung (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kontaktfläche (15) für jeden der Leiter (3, 4) einen Krümmungsradius aufweist, der im Bereich vom 0,5-fachen bis zum 5-fachen der Breite der Kontaktfläche (15) quer zu den Längs- kanten (6) liegt.
4. Elektrische Verbindung (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kontaktfläche (15) einen Krümmungsradius aufweist, der im Bereich vom 1 -fachen bis zum 2- fachen der Breite der Kontaktfläche (15) quer zu den Längskanten (6) liegt.
5. Elektrische Verbindung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Kontaktelemente (9, 14) durch eine Mehrzahl von längs der Längskanten (6) verteilten Spannelementen (7) gegeneinander verspannt sind.
6. Elektrische Verbindung (1 ) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (9, 14) durch mindestens drei Spannelemente (7) gegeneinander verspannt sind.
7. Elektrische Verbindung (1 ) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannelemente (7) jeweils eine Spannschraube (8) aufweisen, die durch ein Loch (1 1 ) in dem einen Kontaktelement (9) in ein Gewinde (13) an dem anderen Kontaktelement (14) eingreift.
8. Elektrische Verbindung (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Gewinde (13) in einer separaten, in das andere Kontaktelement (14) eingepressten Gewinde- buchse (24) vorgesehen ist.
9. Elektrische Verbindung (1 ) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spannschraube (8) gegenüber dem einen Kontaktelement (9) elektrisch isoliert ist.
10. Elektrische Verbindung (1 ) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spannschraube (8) mit einer Buchse (10) aus elektrisch isolierendem Material gegenüber dem einen Kontaktelement (9) elektrisch isoliert ist, wobei sich ein Kopf (18) der Spannschraube (8) über einen Radialbund (19) der Buchse (10) an dem einen Kontaktelement (9) abstützt und wobei sich die Buchse (10) bis in den Formkörper (12) hinein erstreckt.
1 1 . Elektrische Verbindung (1 ) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jede Buchse (10) aus einem duroplastischen oder keramischen Material besteht.
12. Elektrische Verbindung () nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekenn- zeichnet, dass der Formkörper (12) aus einem duroplastischen oder keramischen Material be- steht.
13. Elektrische Verbindung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn- zeichnet, dass sich die zwischen den Leitern (3, 4) jedes Busbars (2) angeordnete Isolations- Schicht (5) bis zwischen einen der Leiter (3, 4) des Busbars (2) und den Formkörper (12) er- streckt.
14. Elektrische Verbindung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Formkörper (12) planparallele Abstützflächen (17) für die Leiter (3, 4) der Busbars (2) aufweist.
15. Elektrische Verbindung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Formkörper (12) ballig ausgebildete Abstützflächen für die Leiter (3, 4) der Busbars (2) aufweist.
16. Elektrische Verbindung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekenn- zeichnet, dass mindestens einer der beiden Leiter (3) jedes Busbars (2) an dessen Längskante (6) von dem anderen Leiter (4) weg abgekröpft ist.
17. Elektrische Verbindung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Kontaktflächen (15) für jeden Leiter (3, 4) der beiden Busbars (2) mit parallel zu den Längskanten (6) verlaufenden Rillen (30) versehen sind, die die Kontaktflächen (15) dreieck- oder sägezahnartig strukturieren.
18. Elektrische Verbindung (1 ) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillen (30) Breiten und Tiefen in einem Bereich von 0,1 bis 1 mm, insbesondere in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 mm, aufweisen.
19. Elektrische Verbindung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Kontaktelemente (9, 14) an den Kontaktflächen (15) eine größere Ober- flächenhärte aufweisen als die Leiter (3, 4) der Busbars (2).
20. Elektrische Verbindung (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Kontaktelemente (9, 14) aus einer härteren Aluminiumlegierung als die Leiter (3, 4) ausgebildet sind.
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