DE102012107751B4 - Material-saving busbar with rectangular cross-section - Google Patents
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Abstract
Stromsammelschiene (1), mit einem als Hohlprofil ausgebildeten, aus massiven, metallischen Wandelementen (a, b, c, d) aufgebauten Leiter, wobei die Wandelemente (a, b, c, d) einen im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der Stromsammelschiene (1) rechteckigen Hohlraum (2) im Innern des Leiters abgrenzen, und wobei in dem Hohlraum (2) eine Stützstruktur (3) aufgenommen ist, die die Wandelemente (a, b, c, d) gegeneinander abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter vier Wandelemente (a, b, c, d) aufweist, von denen jeweils zwei Wandelemente (a, b, c, d) ein im Querschnitt L-förmiges Wandprofil bilden, wobei die Wandprofile als separate Bauteile ausgebildet und über ihre freien Längskanten (6) miteinander verbunden sind und mindestens eines der L-förmigen Wandprofile mindestens einen sich von einer dem jeweils anderen L-förmigen Wandprofil zugewandten Innenseite (8) erstreckenden Steg (5) aufweist, wobei der Steg (5) ein freies Ende (9) aufweist, über welches er an einer Innenseite (8) des jeweils anderen L-förmigen Wandprofils abgestützt ist.Power busbar (1), with a trained as a hollow profile, solid, metallic wall elements (a, b, c, d) constructed conductor, wherein the wall elements (a, b, c, d) has a cross-section perpendicular to the longitudinal direction of the busbar (1 ) define a rectangular cavity (2) in the interior of the conductor, and wherein in the cavity (2) a support structure (3) is received, which supports the wall elements (a, b, c, d) against each other, characterized in that the conductor is four Wall elements (a, b, c, d), of which two wall elements (a, b, c, d) form a cross-sectionally L-shaped wall profile, wherein the wall profiles formed as separate components and over their free longitudinal edges (6) and at least one of the L-shaped wall profiles at least one extending from one of the other L-shaped wall profile inside (8) extending web (5), wherein the web (5) has a free end (9) via which he at one Inside (8) of the other L-shaped wall profile is supported.
Description
Die Erfindung geht aus von einer materialsparenden Stromsammelschiene mit Rechteckquerschnitt, wobei die Stromsammelschiene einen als Hohlprofil ausgebildeten, aus massiven metallischen Wandelementen aufgebauten Leiter aufweist, wobei die Wandelemente einen im Querschnitt senkrecht zur Längsrichtung der Stromsammelschiene rechteckigen Hohlraum im Innern des Leiters abgrenzen, und wobei in dem Hohlraum eine Stützstruktur aufgenommen ist, die die Wandelemente gegeneinander abstützt. Eine derartige Stromsammelschiene ist aus der
Stromsammelschienen mit rechteckigem Querschnitt finden insbesondere für den Innenausbau von Schaltschränken Verwendung, wobei die im Querschnitt rechteckige Geometrie der Stromsammelschienen dazu beiträgt, dass elektronische Aufbauten, wie Sammelschienenadapter, möglichst einfach und stabil an den Sammelschienen befestigt werden können. Gattungsgemäße Stromsammelschienen sind üblicherweise aus Kupfer oder einem ähnlichen edlen, den elektrischen Strom leitenden Material gefertigt. Üblicherweise bestehen Stromsammelschienen aus massiven Rechteckprofilen, wobei aus der
Das Rohstoffeinsparpotenzial ist durch zwei Faktoren limitiert. Zum einen müssen die Wandelemente eine bestimmte Mindestdicke aufweisen, damit die Stromsammelschiene eine bestimmte Mindestfestigkeit aufweist, welche im Schaltschrankbau insbesondere durch das Gewicht der an den Stromsammelschienen befestigten elektronischen Komponenten vorgegeben ist. Andererseits soll durch die Materialeinsparung die Stromtragfähigkeit der Sammelschiene nicht beeinträchtigt werden, wobei die Mindestdicke der Wandelemente insofern durch die Stromeindringtiefe vorgegeben ist. Für Kupfer beträgt die Stromeindringtiefe bei einer Stromwechselfrequenz von 50 Hz ungefähr 9,4 mm.The resource saving potential is limited by two factors. On the one hand, the wall elements must have a certain minimum thickness, so that the busbar has a certain minimum strength, which is predetermined in the control cabinet construction, in particular by the weight of the electronic components fixed to the busbars. On the other hand, the current carrying capacity of the busbar should not be affected by the material savings, wherein the minimum thickness of the wall elements is insofar specified by the current penetration depth. For copper, the current penetration depth is about 9.4 mm at a 50 Hz current change frequency.
Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere für große Stromsammelschienenquerschnitte und bestimmte Stromsammelschienenmaterialien die Dicke der Wandelemente nicht bis auf die Stromeindringtiefe herabgesetzt werden kann, ohne dass dadurch die Festigkeit der Stromsammelschiene beeinträchtigt würde.It has been found that, in particular for large current busbar cross sections and certain busbar material, the thickness of the wall elements can not be reduced down to the current penetration depth without thereby impairing the strength of the busbar.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Stromsammelschiene bereitzustellen, welche bei geringer Wanddicke eine hohe Festigkeit aufweist.It is therefore the object of the invention to provide a generic power bus, which has high strength at low wall thickness.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Stromsammelschiene mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 4 betreffen jeweils vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.This object is achieved by a power bus with the features of
Erfindungsgemäß zeichnet sich die Stromsammelschiene somit dadurch aus, dass der Leiter vier Wandelemente aufweist, von denen jeweils zwei Wandelemente ein im Querschnitt L-förmiges Wandprofil bilden, wobei die Wandprofile als separate Bauteile ausgebildet und über ihre freien Längskanten miteinander verbunden sind und mindestens eines der L-förmigen Wandprofile mindestens einen sich von einer dem jeweils anderen L-förmigen Wandprofil zugewandten Innenseite erstreckenden Steg aufweist, wobei der Steg ein freies Ende aufweist, über welches er an einer Innenseite des jeweils anderen L-förmigen Wandprofils abgestützt ist.According to the invention, the busbar is thus characterized in that the conductor has four wall elements, of which two wall elements form a cross-sectionally L-shaped wall profile, wherein the wall profiles are formed as separate components and interconnected via their free longitudinal edges and at least one of the L -shaped wall profiles at least one extending from one of the other L-shaped wall profile inner side extending web, wherein the web has a free end, via which it is supported on an inner side of the respective other L-shaped wall profile.
Die Stützstruktur kann bei alternativen, nicht erfindungsgemäßen Ausführungsformen auf verschiedene Weise ausgebildet sein. Im einfachsten Fall ist sie als ein massiver Kunststoffkern ausgebildet. Sie kann jedoch auch ein poröses Material oder einen hochfesten PU-Schaum aufweisen. Maßgeblich ist jedenfalls, dass die Stützstruktur die Wandelemente so weit gegeneinander abstützt, dass eine Deformation der Stromsammelschiene, beispielsweise in Folge der Montage eines Sammelschienenadapters mit einer elektronischen Komponente, wirkungsvoll unterbunden wird.The support structure may be formed in various, non-inventive embodiments in various ways. In the simplest case, it is designed as a solid plastic core. However, it may also have a porous material or a high strength PU foam. In any case, it is decisive that the support structure supports the wall elements against each other so far that a deformation of the busbar, for example as a result of mounting a busbar adapter with an electronic component, is effectively prevented.
Es wird daher bevorzugt, dass die Stützstruktur insbesondere gegenüberliegende und/oder aneinandergrenzende Wandelemente gegeneinander abstützt.It is therefore preferred that the support structure in particular supports opposing and / or adjoining wall elements against each other.
Damit die Materialersparnis so groß wie möglich ist, können die Wandelemente eine Dicke aufweisen, die kleiner oder gleich einer erwarteten Stromeindringtiefe ist. Es hat sich herausgestellt, dass auch bei Wandelementdicken, welche geringfügig kleiner als die Stromeindringtiefe sind, nur eine vergleichsweise geringfügige Beeinträchtigung der Stromtragfähigkeit hervorgerufen wird.In order for the material savings to be as great as possible, the wall elements may have a thickness that is less than or equal to an expected current penetration depth. It has been found that even with wall element thicknesses which are slightly smaller than the current penetration depth, only a comparatively slight impairment of the current carrying capacity is caused.
Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Stromsammelschienen aus Kupfer oder einer Kupferlegierung gefertigt. Besteht die Stromsammelschiene im wesentlichen aus Kupfer, ist bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Wandelemente eine Dicke zwischen 8,0 mm und 10,0 mm, und vorzugsweise zwischen 9,2 mm und 9,4 mm, aufweisen, wobei diese Ausführungsform für eine Stromwechselfrequenz von ungefähr 50 Hz optimiert ist.In the preferred embodiment, the busbars are made of copper or a copper alloy. If the busbar substantially consists of copper, it is provided in one embodiment of the invention that the wall elements have a thickness between 8.0 mm and 10.0 mm, and preferably between 9.2 mm and 9.4 mm, this embodiment is optimized for a current change frequency of about 50 Hz.
Stromsammelschienen mit rechteckigem Querschnitt weisen in der Regel zwei Paare von parallelen Wandelementen auf, so dass bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, dass die Stützstruktur mindestens einen Steg aufweist, der sich jeweils senkrecht zu zwei gegenüberliegenden Wandelementen erstreckt und diese gegeneinander abstützt. Rectangular busbars generally have two pairs of parallel wall elements, so that in one embodiment of the invention it is provided that the support structure has at least one ridge extending perpendicularly to two opposing wall elements and supporting them against each other.
In einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform kann der Leiter vier Wandelemente aufweisen, von denen drei Wandelemente ein im Querschnitt U-förmiges Wandprofil bilden, dessen freie Längskanten durch das verbleibende Wandelement wahlweise verbindbar sind, wobei das Wandprofil und das verbleibende Wandelement als separate Bauteile ausgebildet sind.In a non-inventive embodiment, the conductor may comprise four wall elements, of which three wall elements form a cross-sectionally U-shaped wall profile, the free longitudinal edges are selectively connectable by the remaining wall element, wherein the wall profile and the remaining wall element are formed as separate components.
Bei den beiden zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann die besonders einfache Befestigung der separaten Bauteile aneinander dadurch erreicht werden, dass die Wandprofile beziehungsweise das Wandprofil und das verbleibende Wandelement über eine Nut-Feder-Verbindung miteinander verbunden sind. Es können jedoch auch andere wieder lösbare oder dauerhafte Verbindungstechniken Verwendung finden.In the two embodiments described above, the particularly simple attachment of the separate components to each other can be achieved in that the wall profiles or the wall profile and the remaining wall element are connected to one another via a tongue and groove connection. However, other releasable or permanent bonding techniques may be used.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der nachstehenden Figuren erläutert. Dabei zeigt:Further details of the invention will be explained with reference to the following figures. Showing:
Die Stromsammelschiene
Um die Befüllung der Stützstruktur zu vereinfachen ist bei der Ausführungsform gemäß
Für die Herstellung der Stromsammelschiene
Bei der in
Die Ausführungsform gemäß
Die Materialien, aus welchen die Stützstrukturen hergestellt sind, sollen erfindungsgemäß auf keine bestimmten beschränkt sein. Es wird jedoch bevorzugt, Materialien zu verwenden, die nicht nur die geforderte Festigkeit aufweisen, sondern darüber hinaus kostengünstig und leicht zu verarbeiten sind sowie ein niedriges Gewicht aufweisen.The materials from which the support structures are made, according to the invention should not be limited to any particular. However, it is preferred to use materials which not only have the required strength, but are also inexpensive and easy to process and have a low weight.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- StromsammelschieneBusbar
- 22
- Hohlraumcavity
- 33
- Stützstruktursupport structure
- 44
- Öffnungopening
- 55
- Stegweb
- 66
- Längskantelongitudinal edge
- 77
- Nut-Feder-VerbindungTongue and groove
- 88th
- Innenseiteinside
- 99
- freies Endefree end
- a–da-d
- Wandelementwall element
- DD
- Dickethickness
Claims (4)
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