DE102007037130B3 - Anschluss- und Verbindungsdose für ein Solarmodul - Google Patents

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Abstract

Anschluss- und Verbindungsdose für ein photovoltaisches Solarmodul mit flexiblen Flachleiterbändern, die aus der Oberfläche des Solarmoduls herausragen, wobei die Anschluss- und Verbindungsdose an ihrer im montierten Zustand dem Solarmodul zugewandten Seite eine Einführöffnung für zumindest ein flexibles Flachleiterband des Solarmoduls aufweist und ein Gehäuse zum Aufsetzen auf das Solarmodul und eine in dem Gehäuse angeordnete Anschlussvorrichtung für das flexible Flachleiterband umfasst, die Anschlussvorrichtung eine elektrische Kontaktklemme aufweist, welche beim Aufsetzen der Dose auf das Solarmodul geschlossen wird und dabei das Flachleiterband einfängt und kontaktiert.

Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft eine Anschluss- und Verbindungsdose für ein photovoltaisches Solarmodul mit flexiblen Flachleiterbändern, die aus der Oberfläche des Solarmoduls herausragen sowie eine Anschlussvorrichtung für die Anschluss- und Verbindungsdose.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Die Produktion photovoltaischer Solarmodule hat in den letzten Jahren einen regelrechten Boom erlebt, unter anderem wegen des erhöhten Bedarfs an einer umweltschonenden Energieerzeugung. Die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrischen Strom mittels photovoltaischer Solarmodule ist vollkommen emissionsfrei und nahezu mit keinerlei Risiken für Mensch und Umwelt verbunden. Daher werden in letzter Zeit zum Beispiel bei Neubauten ganze Dächer mit Solarmodulen belegt und ganze "Solarkraftwerke" gebaut. Durch die technische Entwicklung der Photovoltaik wird der Einsatz der Solarmodule mehr und mehr auch in ungünstigeren Breitengraden, wie z. B. Mitteleuropa oder Nordamerika, immer effizienter, so dass insbesondere in diesen Regionen eine große Nachfrage besteht. Durch die stetige Effizienzsteigerung der Solarmodule aufgrund technischer Weiterentwicklung einerseits sowie steigende Energieproduktionskosten mit anderen Energieträgern, wie fossilen Brennstoffen oder Kernenergie, machen die photovoltaische Stromerzeugung mehr und mehr konkurrenzfähig.
  • Es ist ersichtlich, dass der Erfolg von Solarmodulen im wirtschaftlichen Wettbewerb mit anderen Energieträgern von den Kosten für Herstellung und Montage der Solarmodule abhängt.
  • Solarmodule bestehen typischerweise aus einer Vielzahl von Solarzellen auf Halbleiterbasis, welche zu großflächigen Solarpaneelen zusammengeschaltet werden. Ein typisches Solarmodul besitzt typischerweise auf der der Sonne zugewandten Seite eine Glasscheibe und an der Rückseite eine transparente Kunststoffschicht, in der die Solarzellen eingebettet sind. Die Rückseite des Solarmoduls ist typischerweise mit einer witterungsfesten Kunststoffverbundfolie, z. B. Polyvinylfluorid und Polyester, kaschiert. Die mono- oder polykristallinen Solarzellen sind durch Lötbändchen elektrisch miteinander verschaltet. Typischerweise ist das Solarmodul noch in einen Metallprofilrahmen zur Befestigung und Versteifung des Verbundes eingebaut. Ein Solarmodul ist daher grundsätzlich ein flächiges Gebilde, ähnlich einer dicken Glasscheibe.
  • Typischerweise besitzen Solarmodule auf der der Sonne abgewandten Rückseite dünne flexible Leiterbänder, zumeist aus Kupfer, welche aus der Rückseite des Solarmoduls senkrecht herausragen. Diese flexiblen Flachleiterbänder sind sehr empfindlich und daher schwierig zu kontaktieren. Hinzu kommt, dass aufgrund der scheibenartigen Form des Solarmoduls ein mechanischer Angriff zur Befestigung eines elektrischen Verbinders ebenfalls schwierig ist. Daher hat sich eine spezielle Art des elektrischen Verbinders für derartige Solarmodule entwickelt, welche als Anschlussdose oder Anschluss- und Verbindungsdose bezeichnet wird. Die Anschluss- und Verbindungsdose wird typischerweise auf die rückwärtige Oberfläche des Solarmoduls aufgeklebt und besitzt im Inneren elektrische Anschlusseinrichtungen zum Kontaktieren der flexiblen Flachleiterbänder des Solarmoduls. Ferner besitzt die Anschluss- und Verbindungsdose eine Einrichtung zum Anschließen eines elektrischen Anschlusskabels, welches demnach mittels der Anschluss- und Verbindungsdose mit dem flexiblen Flachleiterband des Solarmoduls verbunden wird, um den von dem Solarmodul erzeugten elektrischen Strom abzuführen.
  • Ferner werden typischerweise mehrere Solarmodule in Reihenschaltung betrieben, wobei antiparallel zu jedem Modul eine sogenannte Bypass- oder Freilaufdiode geschaltet wird. Die Freilaufdiode ist innerhalb der Anschluss- und Verbindungsdose an die elektrische Anschlussvorrichtung angeschlossen. Ohne Bypass-Diode würde, wenn ein Modul verschattet ist oder durch einen Defekt keinen Strom liefert, dieses Modul die Leistung der in Reihe geschalteten Solarmodule verringern oder sogar Schaden nehmen. Durch die Bypass-Diode wird dies verhindert, da der Strom durch die Diode fließt und aufrecht erhalten wird.
  • Es ist ersichtlich, dass aufgrund der mechanischen Gegebenheiten, insbesondere Form des Solarmoduls und der Empfindlichkeit der flexiblen Flachleiterbänder, eine Reihe von Schwierigkeiten für die Konstruktion der Anschluss- und Verbindungsdosen auftreten.
  • Bisher sind Anschlussdosen bekannt, die über die flexiblen Flachleiterbänder gestülpt werden. Hierbei wird das flexible Flachleiterband in Handarbeit umgebogen und mittels einer Anschlussklemme oder einer Lötverbindung kontaktiert. In einem weiteren Arbeitsgang wird dann die Anschlussdose geschlossen. Es ist ersichtlich, dass die Montage derartiger Anschlussdosen umständlich ist und sich nur schwer für die automatisierte Massenfertigung eignet.
  • Aus der DE 103 58 140 B4 ist eine elektrische Anschluss- und Verbindungsdose für ein Solarzellenmodul bekannt, welche an ihrer Unterseite eine Führungseinrichtung aufweist, in welcher das dünne Leiterband mit geringem Spiel in Querrichtung geführt wird, um ein Knicken oder Falten der Leiterbänder beim Einführen in die Klemmeinrichtung zu vermeiden. Nachteilig hierbei ist, dass das Leiterband in die enge Führungseinrichtung eingefädelt werden muss und die Klemmkraft der Klemmeinrichtung trotzdem relativ gering sein dürfte, um das dünne Leiterband in die Klemmeinrichtung einschieben zu können.
  • Nach alledem besteht aufgrund des hohen Innovationsdrucks in der Herstellung von Solarmodulen diesbezüglich Verbesserungsbedarf.
  • Allgemeine Beschreibung der Erfindung
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anschluss- und Verbindungsdose für ein photovoltaisches Solarmodul bereitzustellen, welche sich automatisiert, z. B. mit einem Roboter, an das Solarmodul anschließen lässt und eine hohe Kontaktsicherheit und Langlebigkeit bietet.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Anschluss- und Verbindungsdose bereitzustellen, welche eine gewisse Toleranz in Bezug auf die laterale Positionierung auf dem Solarmodul besitzt.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Anschluss- und Verbindungsdose bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik vermeidet oder zumindest mindert und kostengünstig herzustellen sowie zu montieren ist.
  • Erfindungsgemäß wird eine Anschluss- und Verbindungsdose für ein photovoltaisches Solarmodul mit flexiblen Flachleiterbändern, die aus der Oberfläche des Solarmoduls herausragen, bereit gestellt. Die Anschluss- und Verbindungsdose weist an ihrer im montierten Zustand dem Solarmodul zugewandten Seite eine Einführöffnung für zumindest ein flexibles Flachleiterband des Solarmoduls auf sowie ein Gehäuse zum Aufsetzen auf das Solarmodul. In dem Gehäuse ist eine Anschlussvorrichtung für das flexible Flachleiterband beherbergt.
  • Die Anschlussvorrichtung weist eine erste elektrische Kontakteinrichtung mit einer elektrischen Kontaktklemme auf, welche zumindest zwei definierte stabile Zustände einnehmen kann, nämlich einen geöffneten Montagezustand und einen geschlossenen Kontaktzustand. In dem geöffneten Montagezustand ist das Flachleiterband widerstandsfrei in die Anschlussvorrichtung und zwar in einen freien Einfangraumbereich der Kontaktklemme einführbar. In dem geschlossenen Kontaktzustand ist das Flachleiterband in der Kontaktklemme elektrisch kontaktiert und mit vordefinierter Klemmkraft geklemmt.
  • Ferner weist die Anschluss- und Verbindungsdose ein Betätigungselement zum Betätigen der Kontaktklemme auf, so dass die Kontaktklemme in Ansprechen auf die Betätigung automatisch geschlossen wird und dabei der elektrische Kontakt mit dem Flachleiterband hergestellt wird. Die Betätigung bzw. der Übergang vom Montagezustand in den Kontaktzustand erfolgt vorzugsweise automatisch beim Aufsetzen der Anschluss- und Verbindungsdose durch das Andrücken des Gehäuses gegen das Solarmodul orthogonal zu dessen Oberfläche.
  • Vorzugsweise weist die Kontaktklemme eine Klemmfeder und ein Gegenklemmelement auf, von denen zumindest eine der beiden einen elektrischen Kontaktabschnitt besitzt, und wobei der elektrische Kontakt mit dem Flachleiterband durch eine aktive Bewegung der Klemmfeder oder des Gegenklemmelements in Ansprechen auf die Betätigung mittels des Betätigungselements geschlossen wird. Einfach zu realisieren ist es, hierzu die Klemmfeder schwenkbar an der Anschlussvorrichtung zu lagern und den elektrischen Kontakt mit dem Flachleiterband mittels einer Schwenkbewegung der Klemmfeder in Ansprechen auf die Betätigung mittels des Betätigungselements zu schließen. Hierbei überstreicht ein Klemmabschnitt der Klemmfeder den Einfangraum zwischen der Klemmfeder und dem Gegenklemmelement, um das Flachleiterband einzufangen. Dadurch ist der Einfangraum beim Einführen des Flachleiterbandes vorteilhafterweise relativ groß und frei von Widerständen oder Hindernissen, so dass die Gefahr einer Beschädigung des Flachleiterbandes vermieden wird.
  • In vorteilhafter Weise kann durch das aktive Schließen der Kontaktklemme nach dem Einführen des Flachleiterbandes eine hohe und vordefinierte Klemm- und Kontaktkraft erzeugt werden.
  • Vorzugsweise ist das Betätigungselement an dem Gehäuse angeordnet, z. B. einstückig mit diesem ausgebildet und das Gehäuse ist gegenüber der Anschlussvorrichtung bewegbar, vorzugsweise linear verschiebbar, derart, dass durch die Relativbewegung des Gehäuses gegenüber der Anschlussvorrichtung die Kontaktklemme automatisch geschlossen wird. Hierzu weist die Anschluss- und Verbindungsdose eine Verschiebeeinrichtung zwischen dem Gehäuse und der Anschlussvorrichtung auf, so dass beim Aufsetzen der Anschluss- und Verbindungsdose auf das Solarmodul das Gehäuse gegenüber der Anschlussvorrichtung quer zur Oberfläche des Solarmoduls verschoben wird, wodurch das Betätigungselement bei dem Aufsetzvorgang automatisch die Kontaktklemme schließt, um den elektrischen Kontakt mit dem Flachleiterband herzustellen. Zweckmäßig umfasst die Verschiebeinrichtung eine Führungshülse, z. B. an der Anschlussvorrichtung und einen Führungsstift, z. B. an dem Gehäuse. Damit in dem Montagezustand zum Aufsetzen der Anschluss- und Verbindungsdose die Anschlussvorrichtung in dem Gehäuse gegen Herausfallen gesichert ist, ist die Verschiebeinrichtung selbstklemmend ausgebildet, und zwar derart dass bei der Montage auf das Solarmodul durch eine Kraftbeaufschlagung auf das Gehäuse gegen das Solarmodul diese Klemmung überwindbar ist, um das Gehäuse relativ zu der gegen das Solarmodul abgestützten Anschlussvorrichtung bis zum Anschlag des Gehäuses gegen das Solarmodul zu verschieben.
  • Dies hat den Vorteil, dass bei einer automatisierten Montage der Dose auf dem Solarmodul nur ein Arbeitsschritt mit einer Linearbewegung durchgeführt werden braucht, was für einen Montageroboter besonders einfach auszuführen ist.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die blattfederartige Klemmfeder einen Betätigungsabschnitt auf, mit dem das Betätigungselement des Gehäuses zusammenwirkt, um die Kontaktklemme zu schließen, wobei der Betätigungsabschnitt einen gekrümmten und einen im Wesentlichen geraden Abschnitt der Klemmfeder umfasst. Hiermit wird mittels geeigneter Formgebung der beiden Abschnitte in einfacher Weise gewährleistet, dass die Kontaktklemme in dem Montagezustand in geöffneter Stellung fixiert ist, um die Kontaktklemme offen und den Einfangraumbereich frei zu halten.
  • Hierdurch wird eine gleichbleibende Klemm- und Kontaktkraft gewährleistet, so dass die Kontaktierung eine dauerhafte Qualität besitzt.
  • Vorzugsweise ist das Gegenklemmelement in Bezug auf die Oberfläche des Solarmoduls geneigt, z. B. mit etwa 45°, so dass das Flachleiterband in dem kontaktierten Zustand abgewinkelt ist.
  • Zweckmäßig weist die Kontaktklemme einen metallischen und im Allgemeinen U-förmiger Halterahmen auf, in dem die Klemmfeder mittels Lagerzapfen in Lageröffnungen drehbar gelagert ist. Der Halterahmen ist zu den Lageröffnungen hin geschlitzt, so dass bei der Vormontage der Anschluss- und Verbindungsdose, die Lagerzapfen der Klemmfeder durch die Schlitze eingeführt werden können. Bevorzugt besitzt die erste Kontakteinrichtung noch eine Kabelanschlussklemme zum Anschließen des Anschlusskabels, welche in demselben Halterahmen aufgehängt ist. Vorzugsweise weist die Kabelanschlussklemme eine zweite Klemmfeder zum Schließen des elektrischen Kontakts mit dem Anschlusskabel auf.
  • Ferner vorzugsweise weist die Kontaktklemme einen Rastmechanismus auf, mittels welchem die Klemmfeder in dem Kontaktzustand verrastet wird, z. B. durch Einrasten von Rastnasen der Klemmfeder in dem Halterahmen. In dem geschlossenen und verrasteten Zustand steht die Kontaktklemme unter Spannung.
  • Bevorzugt besitzt die Anschlussvorrichtung einen dielektrischen Träger, der die untere Einführöffnung für das Flachleiterband definiert und in welchem der Halterahmen mittels beiderseitigen Rasthaken eingerastet ist.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Anschlussvorrichtung zwei identische elektrische Kontakteinrichtungen auf, um gleichzeitig zwei Flachleiterbänder zu kontaktieren, dadurch dass das Gehäuse zwei Betätigungselemente aufweist, welche die beiden Kontaktklemmen gleichzeitig schließen.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente teilweise mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Es zeigen:
  • 1 eine perspektivische Ansicht einer Knickschutztülle für das Anschlusskabel,
  • 2 eine perspektivische Ansicht von oben auf das Gehäuse der Anschluss- und Verbindungsdose,
  • 3 eine perspektivische Ansicht von unten auf und in das Gehäuse der Anschluss- und Verbindungsvorrichtung,
  • 4 einen Querschnitt quer zu dem Solarmodul durch die Anschluss- und Verbindungsdose mit der elektrischen Anschlussvorrichtung im geöffneten Montagezustand,
  • 5 einen Querschnitt quer zu dem Solarmodul durch die Anschluss- und Verbindungsdose mit der Anschlussvorrichtung im geschlossenen Kontaktzustand,
  • 6 eine perspektivische Darstellung der Anschlussvorrichtung,
  • 7 eine perspektivische Darstellung der ersten elektrischen Kontakteinrichtung,
  • 8 eine Darstellung der Klemmfeder für das flexible Leiterband,
  • 9 eine Darstellung der Klemmfeder für das Anschlusskabel,
  • 10 einen Querschnitt durch die Anschluss- und Verbindungsdose parallel zu dem Solarmodul und
  • 11 einen Querschnitt einer alternativen Ausführungsform der Anschlussverbindungsdose parallel zu dem Solarmodul.
  • Detaillierte Beschreibung der Erfindung
  • Bezug nehmend auf die 1–3 weist die Anschluss- und Verbindungsdose ein Gehäuse 2 aus Kunststoff auf. Das Gehäuse 2 wird gebildet von einem im Wesentlichen rechteckigen Rahmen aus vier Seitenwänden 2a bis 2d und einem die vier Seitenwände verbindenden und parallel zu dem Solarmodul verlaufenden, geschlossenen Deckel 2e. Das fünfseitig geschlossene und nach unten offene Gehäuse 2 ist z. B. einstückig gespritzt. In Anschlusskabeldurchführungen 4 werden jeweils separate Knickschutztüllen 6 eingesetzt.
  • Bezug nehmend auf 3 ist das Gehäuse 2 nach unten offen und weist einen nach außen vorragenden Befestigungsrahmen 8 mit einer umlaufenden Klebstoffnut 10 auf, so dass das Gehäuse 2 eine hutartige Form besitzt. Mittels des in die Klebstoffnut 10 eingebrachten Klebstoffs wird die Anschluss- und Verbindungsdose letztlich auf dem Solarmodul dauerhaft festgeklebt. Die hut- oder wannenartige Form des Gehäuses bildet einen inneren Hohlraum 12, in dem die in 3 nicht dargestellte Anschlussvorrichtung im montierten Zustand im Wesentlichen wasserdicht beherbergt wird.
  • Von der Unterseite des Gehäusedeckels 2e ragen Führungsstifte 14 in den Hohlraum 12. Auf der Innenseite der Anschlusskabeldurchführungen 4 ist zwischen zwei Führungsstiften 14 ein Klemmsteg 16 für das nicht dargestellte Anschlusskabel vorgesehen. Ferner weist die Unterseite des Gehäusedeckels 2e zwei Betätigungseinrichtungen 18 auf. Die Betätigungseinrichtungen 18, deren Funktion nachstehend noch genauer erläutert wird, sind in diesem Ausführungsbeispiel in Form von quer verlaufenden Betätigungsstegen ausgebildet, die einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet sind.
  • Bezug nehmend auf 4 ist in dem Gehäuse 2 der Anschluss- und Verbindungsdose 1 die Anschlussvorrichtung 20 angeordnet. 4 zeigt die Anschluss- und Verbindungsdose in dem Montagezustand, in dem die Kontaktklemme 22 geöffnet ist. Die Anschlussvorrichtung 20 weist Führungshülsen 15 auf, in die die Führungsstifte 14 eingesetzt sind. Die Führungsstifte 14 klemmen in den zugehörigen Führungshülsen 15, derart, dass beim Aufsetzen der Anschluss- und Verbindungsdose 1 auf das Solarmodul 24 die Anschlussvorrichtung 20 klemmend in dem Gehäuse 2 festgehalten wird, so dass das Gehäuse von einem Roboter automatisiert aufgesetzt werden kann, ohne dass die Anschlussvorrichtung 20 herausfällt. Andererseits ist die Klemmung zwischen den Führungsstiften 14 und den Führungshülsen 15 durch Kraftbeaufschlagung überwindlich, um eine Relativverschiebung zwischen dem Gehäuse 2 und der Anschlussvorrichtung 20 zu ermöglichen. Die Führungshülse 15 ist in diesem Beispiel geschlitzt, um die überwindlich klemmende Zusammenwirkung mit dem Führungsstift 14 zu verbessern.
  • 4 zeigt die Anschluss- und Verbindungsdose 1 in dem geöffneten Montagezustand, in dem die Anschlussvorrichtung 20 noch nicht vollständig in das Gehäuse 2 eingeschoben ist, d. h. noch ein Stück weit aus dem Gehäuse 2 nach unten herausragt. Somit besteht in dem Montagezustand ein Versatz zwischen der Unterseite der Anschlussvorrichtung 20 und dem Befestigungsrahmen 8 des Gehäuses 2, so dass beim Aufsetzen der Anschluss- und Verbindungsdose 1 zunächst die Anschlussvorrichtung 20 mit dem Solarmodul 24 in Anlage kommt und in diesem in 4 gezeigten Zustand der Befestigungsrahmen 8 noch von der Oberfläche des Solarmoduls 24 beabstandet ist.
  • Die Anschlussvorrichtung 20 weist eine relativ große Öffnung 26 an ihrer dem Solarmodul 24 zugewandten Seite auf. Dies sorgt dafür, dass das empfindliche, flexible Flachleiterband 28, das sogenannte "Ribbon", in dem geöffneten Montagezustand hindernis- und widerstandsfrei von unten in die Anschlussvorrichtung 20 eingeführt wird. Hierdurch ist die Gefahr einer Beschädigung des Flachleiterbandes 28 reduziert. Die Kontaktklemme 22 definiert in diesem Zustand einen offenen Einfangraumbereich 30 auf, in den das Flachleiterband 28 beim Aufsetzen der Anschluss- und Verbindungsdose von unten her widerstandsfrei eintaucht. Vorzugsweise findet in diesem Zustand noch keine Berührung zwischen der Kontaktklemme 22 und dem Flachleiterband 28 statt, so dass das Einführen und Kontaktieren des Flachleiterbandes 28 in zwei nacheinander folgenden Schritten stattfindet.
  • Zum Schließen der Kontaktklemme wird nun das Gehäuse 2 gegen das Solarmodul 24 kraftbeaufschlagt, wobei die Anschlussvorrichtung 20 sich an dem Solarmodul 24 abstützt. Hierdurch kommt es zu einer linearen Relativverschiebung zwischen dem Gehäuse 2 und der Anschlussvorrichtung 20 dahingehend, dass das Gehäuse 2 über die Anschlussvorrichtung 20 geschoben wird, bis der Befestigungsrahmen 8 mit der Klebstoffnut 10 an der Oberfläche des Solarmoduls 24 zur Anlage kommt und die Unterseite der Anschlussvorrichtung 20 und des Gehäuses 2 bündig an dem Solarmodul 24 anliegen. Dieser Zustand ist in 5 dargestellt.
  • Bezug nehmend auf 5 wird das Gehäuse 2 mittels des in der Klebstoffnut 10 befindlichen Klebstoffs auf dem Solarmodul festgeklebt. Bei der Relativverschiebung des Gehäuses gegen die Anschlussvorrichtung 20 Wechselwirken ferner das Betätigungselement 18, in diesem Beispiel ein Betätigungssteg, mit der Klemmfeder 32. Durch diese Betätigung wird die Kontaktklemme 22 mittels einer Schwenkbewegung der Klemmfeder 32 geschlossen. Dabei überstreicht der Klemmabschnitt 34 der Klemmfeder 32 den Einfangraumbereich 30 und fängt das obere Ende des Flachleiterbandes 28 ein, um dieses zwischen dem Klemmabschnitt 34 der Klemmfeder 32 und dem Gegenklemmelement 36 elektrisch kontaktierend zu klemmen. Hierbei wird das Flachleiterband 28 abgewinkelt, da das Gegenklemmelement 36 in diesem Beispiel etwa unter 45° zur Solarmodulnormalen geneigt ist.
  • Die Klemmfeder 32 weist einen Betätigungsabschnitt 38 auf, der sich in einen gekrümmten Abschnitt 40 und einen im Wesentlichen geraden Abschnitt 42 unterteilt. Beim Schließen wirkt das Betätigungselement 18 zunächst auf den gekrümmten Abschnitt 40 (vgl. 4) und spannt in dem in 5 dargestellten, geschlossenen Kontaktzustand der Anschluss- und Verbindungsdose 1 gegen den geraden Abschnitt 42. D. h. das Betätigungselement 18 überstreicht beim Schließen den Betätigungsabschnitt 38 der Klemmfeder 32.
  • Die Kontaktklemme 22 wird von einer elektrischen Kontakteinrichtung 44 umfasst, welche noch eine Kabelanschlussklemme 46 für das nicht dargestellte elektrische Anschlusskabel aufweist. In diesem Beispiel ist die Kabelanschlussklemme 46 ebenfalls mit einer Klemmfeder 48 versehen, hier können jedoch auch andere Anschlussvarianten, wie z. B. Schraubklemmen, zum Einsatz kommen.
  • In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst die Anschlussvorrichtung 20 zwei identisch ausgebildete und spiegelbildlich angeordnete, elektrische Kontakteinrichtungen 44 zum gleichzeitigen Kontaktieren von zwei Flachleiterbändern 28. Es ist jedoch ersichtlich, dass das erfindungsgemäße Anschlusskonzept hierauf nicht beschränkt ist und die Anschlussvorrichtung 20 auch eine oder mehr als zwei elektrische Kontakteinrichtungen 44 umfassen kann.
  • Bezug nehmend auf 6 weist die Anschlussvorrichtung 20 einen dielektrischen Träger 50, vorzugsweise aus Kunststoff, auf, der die primäre Anlagefläche zu dem Solarmodul 24 und die Einführöffnung 26 in seiner Unterseite definiert und an dem die elektrischen Kontakteinrichtungen 44 aufgehängt sind. Die elektrische Kontakteinrichtung 44 besitzt einen im Wesentlichen U-förmigen, metallischen Halterahmen 51, vorzugsweise aus Kupfer, der mit Rasthaken 52 an dem Träger 50 verrastet ist.
  • 6 zeigt die Kontaktklemme 22 in dem geschlossenen Kontaktzustand, in dem die Kontaktklemme 22 verrastet ist. Hierzu besitzt die Klemmfeder 32 zwei Rastzapfen 54, welche in dem metallischen Halterahmen eingerastet sind. In dem verrasteten Zustand ist die Kontaktfeder 32 gegen die Gegenklemme 36 vorgespannt. Dies sorgt für einen dauerhaften und sicheren elektrischen Kontakt. Das Flachleiterband 18 ist in der 6 nicht dargestellt.
  • Ferner ist die Klemmfeder 32 mittels Lagerzapfen 56 in geschlitzten Lageröffnungen 58 aufgehängt. Somit kann die Klemmfeder 32 bei der Herstellung der Anschluss- und Verbindungsdose leicht eingesetzt werden und ist aufgrund der im Montagezustand und Kontaktzustand relativ zu dem Schlitz 60 gedrehten Position des flachen Lagerzapfens 56 gesichert. Die Klemmfeder 32 ist aus Stahlblech gestanzt und im wesentlichen U-förmig gebogen.
  • Der metallische Halterahmen 51 weist ferner ein mittels einem Sockel 62 an dem Träger 50 abgestütztes elektrisches Anschlusselement 64 für die Bypass-Diode auf.
  • Aufgrund der Form der beiden Abschnitte 40, 42 des Betätigungsabschnitts 38 der Klemmfeder 32 wird in dem geöffneten Montagezustand die Klemmfeder 32 so fixiert, dass der Einfangraumbereich 30 im Montagezustand offen gehalten wird. Durch das Aufsetzender Anschluss- und Verbindungsdose 1 auf das Solarmodul gelangt das aus dem Solarmodul herausstehende Leiterband 28 von unten her unmittelbar in diesen Einfangraumbereich 30.
  • Durch das Zusammenwirken zwischen dem Gehäuse 2 und der Anschlussvorrichtung 20 vermittels des Betätigungselements 18 wird die Klemmfeder 32 gezwungen, die geöffnete Stellung zu verlassen, und wird in eine Schwenkbewegung versetzt.
  • Das Flachleiterband 28, welches sich in dem Einfangraumbereich 30 befindet, wird von dem Klemmabschnitt 34 erfasst und durch die fortdauernde Schwenkbewegung in einem Winkel von, in diesem Beispiel 45°, gegen das Gegenklemmelement 36 gedrückt. Zum Ende der Schwenkbewegung rastet die Klemmfeder mit ihren Rastnasen 54 in dem Kontakt- oder Betriebszustand (5) in dem metallischen Halterahmen 51 ein. Durch die Vorspannung der Klemmfeder 32 wird eine dauerhafte und vordefinierte Andruckkraft zwischen dem Flachleiterband 28 und dem leitenden Gegenklemmelement 36 hergestellt.
  • Bezug nehmend auf 10 ist eine Ausführungsform der Anschluss- und Verbindungsdose 1 dargestellt, bei welcher sich die Anschlussvorrichtung 20 etwa transversal in der Mitte des Gehäuses 2 befindet, um nicht randständige Flachleiterbänder 28 anzuschließen.
  • Es existieren jedoch auch Solarmodule 24, bei welchen die Flachleiterbänder am Rand angeordnet sind. Zur Kontaktierung dieser Flachleiterbänder 28 dient die in 11 dargestellte alternative Ausführungsform der Erfindung, bei welcher die Anschlussvorrichtung 20 am seitlichen Rand des Gehäuses 2 angeordnet ist.
  • Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind, und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne die Erfindung zu verlassen. Ferner ist ersichtlich, dass die Merkmale unabhängig davon, ob sie in der Beschreibung, den Ansprüchen, den Figuren oder anderweitig offenbart sind auch einzeln wesentliche Bestandteile der Erfindung definieren, selbst wenn sie zusammen mit anderen Merkmalen gemeinsam beschrieben sind.

Claims (17)

  1. Anschluss- und Verbindungsdose (1) für ein photovoltaisches Solarmodul (24) mit flexiblen Flachleiterbändern (28), die aus der Oberfläche des Solarmoduls herausragen, wobei die Anschluss- und Verbindungsdose (1) an ihrer im montierten Zustand dem Solarmodul (24) zugewandten Seite eine Einführöffnung (26) für zumindest ein flexibles Flachleiterband (28) des Solarmoduls (24) aufweist und ein Gehäuse (2) zum Aufsetzen auf das Solarmodul (24) und eine in dem Gehäuse (2) angeordnete Anschlussvorrichtung (20) für das flexible Flachleiterband (28) umfasst, wobei die Anschlussvorrichtung (20) eine erste Kontakteinrichtung (44) mit einer elektrischen Kontaktklemme (22) aufweist, welche einen geöffneten Montagezustand (4) definiert, in welchem das Flachleiterband (28) in die Anschlussvorrichtung (20) in einen Einfangraumbereich (30) der Kontaktklemme (22) einführbar ist und die einen geschlossenen Kontaktzustand (5) definiert, in welchem das Flachleiterband (28) in der Kontaktklemme (22) elektrisch kontaktiert ist und wobei die Anschluss- und Verbindungsdose (1) ein Betätigungselement (18) zum Betätigen der Kontaktklemme (22) zum Herstellen des elektrischen Kontakts mit dem Flachleiterband (28) umfasst.
  2. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach Anspruch 1, wobei die Kontaktklemme (22) eine Klemmfeder (32) und ein Gegenklemmelement (36) aufweist, und wobei der elektrische Kontakt mit dem Flachleiterband (28) durch eine Bewegung zumindest eines der Klemmfeder (32) oder des Gegenklemmelementes (36) in Ansprechen auf die Betätigung mittels des Betätigungselements (18) geschlossen wird.
  3. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach Anspruch 2, wobei die Klemmfeder (32) und/oder das Gegenklemmelement (36) schwenkbar an der Anschlussvorrichtung (20) gelagert ist und der elektrische Kontakt mit dem Flachleiterband (28) mittels einer Schwenkbewegung zumindest eines der Klemmfeder (32) oder des Gegenklemmelementes (36) in Ansprechen auf die Betätigung mittels des Betätigungselements (18) geschlossen wird.
  4. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei ein Klemmabschnitt (34) der Klemmfeder (32) oder des Gegenklemmelementes (36) beim Schließen der Kontaktklemme (22) den Einfangraumbereich (30) überstreicht, um das Flachleiterband (28) einzufangen und nachfolgend klemmend zu kontaktieren.
  5. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Betätigungselement (18) an dem Gehäuse (2) angeordnet und das Gehäuse (2) gegenüber der Anschlussvorrichtung (20) bewegbar ist, derart, dass durch eine Relativbewegung des Gehäuses (2) gegenüber der Anschlussvorrichtung (20) die Kontaktklemme (22) automatisch mittels des Betätigungselementes (18) geschlossen wird.
  6. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach Anspruch 5, wobei das Gehäuse (2) und die Anschlussvorrichtung (20) mittels einer Verschiebeeinrichtung (14, 15) gegeneinander verschieblich sind und beim Aufsetzen der Anschluss- und Verbindungsdose (1) auf das Solarmodul (24) das Gehäuse (2) gegenüber der Anschlussvorrichtung (20) verschoben wird, wodurch das Betätigungselement (18) bei dem Aufsetzvorgang automatisch die Kontaktklemme (22) schließt, um den elektrischen Kontakt mit dem Flachleiterband (28) herzustellen.
  7. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach Anspruch 6, wobei die Verschiebeinrichtung (14, 15) eine Führungshülse (15) und einen Führungsstift (14) umfasst, welche in dem Montagezustand gegeneinander klemmen, derart dass einerseits in dem Montagezustand die Anschlussvorrichtung (20) in dem Gehäuse (2) gegen Herausfallen gesichert ist und andererseits bei der Montage auf das Solarmodul (24) durch eine Kraftbeaufschlagung auf das Gehäuse (2) gegen das Solarmodul (24) diese Klemmung überwindbar ist, um das Gehäuse (2) relativ zu der gegen das Solarmodul (24) abgestützten Anschlussvorrichtung (20) bis zum Anschlag des Gehäuses (2) gegen das Solarmodul (24) zu verschieben.
  8. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Klemmfeder (32) einen Betätigungsabschnitt (38) aufweist, mit dem das Betätigungselement (18) des Gehäuses (2) zusammenwirkt, um die Kontaktklemme (22) zu schließen und wobei der Betätigungsabschnitt (38) einen gekrümmten und einen im Wesentlichen geraden Abschnitt (40, 42) der Klemmfeder (32) umfasst.
  9. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kontaktklemme (22) einen Rastmechanismus (54, 55) aufweist, mittels welchem die Klemmfeder (32) in dem Kontaktzustand verrastet wird.
  10. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach Anspruch 9, wobei die Kontaktklemme (22) in dem geschlossenen und verrasteten Zustand unter Spannung steht, um das Flachleiterband (28) zwischen der Klemmfeder (32) und dem Gegenklemmelement (36) mit einer dauerhaften Klemmkraft zu klemmen und zu kontaktieren.
  11. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Gegenklemmelement (36) schräg in Bezug auf die Oberfläche des Solarmoduls (24) angeordnet ist und das Flachleiterband (28) in dem kontaktierten Zustand abgewinkelt ist.
  12. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Kontaktklemme (22) einen Halterahmen (51) aufweist und die Klemmfeder (32) mittels Lagerzapfen in Lageröffnungen in dem Halterahmen drehbar gelagert ist.
  13. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach Anspruch 12, wobei der Halterahmen zu den Lageröffnungen hin geschlitzt ist, um bei der Vormontage der Anschluss- und Verbindungsdose, die Lagerzapfen (56) der Klemmfeder (32) durch die Schlitze (60) einzuführen und dadurch die Klemmfeder (32) in den Halterahmen (51) einzusetzen.
  14. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Halterahmen (51) aus elektrisch leitfähigen Material mit im Allgemeinen U-förmiger Konfiguration hergestellt ist und die erste Kontakteinrichtung (44) eine Kabelanschlussklemme (46) zum Anschließen des Anschlusskabels aufweist, wobei die Kabelanschlussklemme (46) in demselben Halterahmen (51) wie die Kontaktklemme (22) für das Flachleiterband (28) aufgehängt ist.
  15. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Anschlussvorrichtung (20) einen dielektrischen Träger (50) aufweist, in welchem der Halterahmen (51) aufgehängt ist.
  16. Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Anschlussvorrichtung (20) eine zweite Kontakteinrichtung (44) entsprechend der ersten Kontakteinrichtung (44) mit einer Kontaktklemme (22) für ein zweites Flachleiterband (28) des Solarmoduls (24) aufweist und das Gehäuse (2) ein zweites Betätigungselement (18) aufweist, und beim Aufsetzen der Anschluss- und Verbindungsdose auf das Solarmodul (24) die Kontaktklemmen (22) für das jeweilige flexible Flachleiterband (28) der beiden Kontakteinrichtungen (44) durch das jeweils zugeordnete Betätigungselement (18) geschlossen werden.
  17. Anschlussvorrichtung (20) für die Anschluss- und Verbindungsdose (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, für ein photovoltaisches Solarmodul (24) mit flexiblen Flachleiterbändern (28), die aus der Oberfläche des Solarmoduls herausragen, umfassend eine Einführöffnung für zumindest ein flexibles Flachleiterband des Solarmoduls und eine Kontaktklemme (22) für das flexible Flachleiterband (28), wobei die Kontaktklemme (22) einen geöffneten Montagezustand (4) definiert, in welchem das Flachleiterband (28) in die Anschlussvorrichtung (20) in einen freien Einfangraumbereich (30) der Kontaktklemme (22) einführbar ist und die einen geschlossenen Kontaktzustand (5) definiert, in welchem das Flachleiterband (28) in der Kontaktklemme (22) elektrisch kontaktiert ist und die Kontaktklemme eine schwenkbare Klemmfeder (32) mit einem Betätigungsabschnitt (38) aufweist, derart, dass die Kontaktklemme in Ansprechen auf die Betätigung der Klemmfeder (32) an dem Betätigungsabschnitt (38) automatisch von dem Montagezustand in den Kontaktzustand geschlossen wird, um das zuvor eingeführte Flachleiterband (28) festzuklemmen und den elektrischen Kontakt mit diesem herzustellen.
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