DE102017104326B3 - Hochstromverbinder mit Hochstromkontaktkörpern zur Verschraubung - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Hochstromverbinder mit zumindest drei Hochstromkontaktkörpern, wobei die Hochstromkontaktkörper jeweils eine Hochstromkontaktfläche und eine Hochstromkabelanschlussfläche aufweisen, wobei an den Hochstromkabelanschlussflächen jeweils ein Hochstromkabel angeschlossen ist und wobei die Hochstromkontaktkörper jeweils ein Gewindeloch zur Verbindung des jeweiligen Hochstromkontaktkörpers mit jeweils einem Hochstromkontaktgegenkörper einer Hochstromverbindergegenseite ausbildet, wobei die Hochstromkontaktkörper jeweils zumindest eine Hochstromnebenkontaktfläche rechtwinklig zu der jeweiligen Hochstromkontaktfläche ausbilden, der Hochstromverbinder einen Isolierkörper aufweist und die Hochstromkontaktkörper jeweils zumindest zum Teil von dem Isolierkörper umgeben sind und der Isolierkörper die zumindest drei Hochstromkontaktkörper voneinander isoliert, die Hochstromkontaktkörper jeweils eine in Radialrichtung umlaufende Ausnehmung aufweisen, in die jeweils der Isolierkörper zur Fixierung des Hochstromkontaktkörpers gegenüber dem Isolierkörper dichtend eingreift, die Hochstromkontaktkörper in Richtung ihrer Längsachse jeweils mit der zumindest einen Hochstromnebenkontaktfläche zumindest teilweise aus dem Isolierkörper hervorstehen und die Hochstromnebenkontaktflächen jeweils von der Ausnehmung ausgehend in Richtung der jeweiligen Hochstromkontaktfläche ausgebildet sind.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Hochstromverbinder zur Übertragung hoher Ströme.
- Im Bereich der Hochstromtechnik müssen Ströme mit Stromstärken zwischen 300 A und 3000 A übertragen werden, wodurch es insbesondere an Verbindungsstellen von Kabeln zu einer hohen Hitzeentwicklung kommt. Eine Hitzeentwicklung in Verbindung mit der hohen zu übertragenen Stromstärke führt insbesondere bei Kabelkupplungen bzw. Kabelverbindern häufig zu einem Kabelbruch verbunden mit der Gefahr eines Kabelbrandes. Um die Kabelverbindungen hochstromtauglich zu machen, werden Hochstromkabelverbinder sehr robust und mit geringen Übergangswiderständen ausgelegt, wobei übliche Methoden aus der sonstigen Kabelverbindertechnik meist nicht ausreichen. Werden die Kabel beispielsweise über Schraub- oder Lotverbindungen mit den Kontaktkörpern verbunden, löst sich die Verbindung bei einer Belastung mit hohen Strömen aufgrund der hohen Hitze und Elektroerosion. Ferner besteht an den Kontaktkörpern zwischen einem Stecker und einer Buchse bzw. zwischen einem Hochstromverbinder und einer Hochstromverbindergegenseite mit herkömmlichen Verbindungsmethoden ein hoher Übergangswiderstand, der Aufgrund von Alterungseffekten mit der Zeit zunimmt. Übliche Verbinder arbeiten meist mit federnden Kontaktelementen, deren Federeigenschaften aufgrund der Ströme und der durch die Ströme verursachten hohen Temperaturen einer Relaxation unterliegen. Durch die Relaxation liegen die federnden Kontaktelemente nicht ausreichend und nicht bestimmungsgemäß an dem jeweiligen Kontaktgegenelement an, sodass hohe Übergangswiderstände und/oder Funkenbildung die Folge sind.
- Ein weiterer nachteiliger Hochstromverbinder ist beispielsweise aus der
US 2004/0106325 A1 - Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und einen Hochstromverbinder bereitzustellen, der einfach zu montieren und günstig herzustellen ist. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde bei hohen Strömen und hohen Temperaturen eine sichere und gleichbleibende Verbindung zwischen den Hochstromkontaktkörpern eines Hochstromverbinders und den Hochstromkontaktgegenkörpern einer Hochstromverbindergegenseite herzustellen.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
- Erfindungsgemäß wird ein Hochstromverbinder mit zumindest drei Hochstromkontaktkörpern vorgeschlagen. Die Hochstromkontaktkörper weisen jeweils eine Hochstromkontaktfläche und eine Hochstromkabelanschlussfläche zum Anschluss jeweils eines Hochstromkabels auf. Ferner bilden die Hochstromkontaktkörper jeweils ein Gewindeloch zur Verbindung des jeweiligen Hochstromkontaktkörpers mit jeweils einem Hochstromkontaktgegenkörper einer Hochstromverbindergegenseite aus. Die Hochstromverbindergegenseite weist für jeden Hochstromkontaktkörper einen Hochstromkontaktgegenkörper auf. Der Hochstromkontaktgegenkörper ist ösenförmig und/oder mit Durchgangsloch für eine Verbindungsschraube ausgebildet, sodass eine Hochstromkontaktgegenfläche des Hochstromkontaktgegenkörpers durch die Verbindungsschraube an die Hochstromkontaktfläche des Hochstromkontaktkörpers pressbar ist, um eine elektrisch leitfähige Verbindung zwischen dem Hochstromkontaktkörper und dem Hochstromkontaktgegenkörper herzustellen.
- Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Hochstromkontaktfläche eine zu einer Längsrichtung des jeweiligen Hochstromkontaktkörpers senkrechte Stirnfläche des jeweiligen Hochstromkontaktkörpers ist.
- Ferner ist eine Ausbildung von Vorteil, bei der das jeweilige Gewindeloch senkrecht zu der jeweiligen Hochstromkontaktfläche verläuft und die jeweilige Hochstromkontaktfläche schneidet.
- Bei einer weiteren vorteilhaften Ausbildung ist die Längsachse des jeweiligen Gewindelochs zentriert auf der jeweiligen Hochstromkontaktfläche angeordnet. Durch die zentrierte Anordnung wird der Druck, der durch die Verbindungsschraube, das Gewindeloch und die Hochstromkontaktgegenfläche auf der Hochstromkontaktfläche aufgebracht wird, gleichmäßig verteilt, sodass Hochstromkontaktgegenfläche und Hochstromkontaktfläche eine gleichmäßige Flächenpressung und einen optimalen Kontakt zwischen einander aufweisen. Durch jeweils ein Gewindeloch pro Hochstromkontaktkörper kann die Flächenpressung und der optimale Kontakt zwischen dem jeweiligen Kontaktkörper und der dem jeweiligen Hochstromkontaktgegenkörper ausgebildet werden.
- Die Hochstromkontaktkörper bilden erfindungsgemäß jeweils zumindest eine Hochstromnebenkontaktfläche aus, die rechtwinklig zu der jeweiligen Hochstromkontaktfläche angeordnet sind. Die Hochstromnebenkontaktflächen dienen der Ausrichtung des jeweiligen Hochstromkontaktgegenkörpers an dem Hochstromkontaktkörper und vergrößern zusätzlich die effektive Anlagefläche des Hochstromkontaktgegenkörpers an dem Hochstromkontaktkörper. Zur Vergrößerung der Anlagefläche umgreift der Hochstromkontaktgegenkörper den Hochstromkontaktkörper zumindest bis zu einer Hochstromnebenkontaktfläche.
- Die Hochstromkontaktkörper sind erfindungsgemäß jeweils zumindest zum Teil von einem im Wesentlichen in dem Hochstromverbinder liegenden Isolierkörper umgeben. Der Isolierkörper isoliert die zumindest drei Hochstromkontaktkörper voneinander, sodass die Hochstromkontaktkörper nicht miteinander in Kontakttreten können. Der Isolierkörper ist bevorzugt zweiteilig, mit einer Oberseite und einer Unterseite, ausgebildet und dichtet den Innenraum im Inneren des Isolationskörpers von der Umgebung ab. Die Isolation der Kontaktkörper voneinander ist durch Trenn- oder Positionsstege im Innenraum oder eine den Innenraum füllende Ausschäumung bestimmt. Die Trenn- oder Positionsstege werden von dem Isolationskörper ausgebildet.
- Die Hochstromkontaktkörper weisen erfindungsgemäß jeweils eine in Radialrichtung umlaufende Ausnehmung auf, in die jeweils der Isolierkörper zur Fixierung des Hochstromkontaktkörpers gegenüber dem Isolierkörper dichtend eingreift. Die Dichtwirkung ist durch weitere Ausnehmungen und/oder zusätzliche Dichtelemente oder Dichtstrukturen, wie beispielsweise einer Labyrinthdichtung verbesserbar. Die Hochstromkontaktkörper stehen in Richtung ihrer Längsachse jeweils mit der zumindest einen Hochstromnebenkontaktfläche zumindest teilweise aus dem Isolierkörper hervor. Ferner sind die Hochstromnebenkontaktflächen jeweils von der Ausnehmung ausgehend, in Richtung der jeweiligen Hochstromkontaktfläche ausgebildet.
- Bei einer weiteren vorteilhaften Ausbildung weist der Hochstromverbinder einen Schirmkontaktkörper auf. Der Schirmkontaktkörper umgibt die Hochstromkontaktkörper in die Längsrichtung des Hochstromkontaktkörpers im Wesentlichen vollständig, wobei die Hochstromkontaktkörper mit ihrer Hochstromkontaktfläche und zumindest einem Teil der Hochstromnebenkontaktfläche aus dem Schirmkontaktkörper hervorstehen.
- Der Schirmkontaktkörper weist zumindest eine Schirmkontaktfläche zur Kontaktierung mit einer Schirmkontaktgegenfläche der Hochstromverbindergegenseite und eine Schirmanschlussstelle zum Anschluss einer Schirmung der Hochstromkabel auf. Vorzugsweise ist eine gemeinsame Schirmung der Hochstromkabel an der Schirmanschlussstelle anschließbar.
- Der Schirmkontaktkörper umhüllt den Isolierkörper in Radialrichtung bei einer vorteilhaften Ausbildungsvariante und stützt den Isolierkörper durch eine Vielzahl von Vorsprüngen ab, sodass der Isolierkörper in seiner Position gegenüber dem Schirmkontaktkörper festgelegt ist. Ferner ist zwischen einem ersten Abschnitt des Schirmkontaktkörpers, in dem die Kabeldurchführungen und Kabelzugentlastungen ausgebildet sind, und dem Isolierkörper ein im Wesentlichen dichter Übergang ausgebildet.
- Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist an dem Schirmkontaktkörper jeweils an einer Kabeldurchführung, durch die das Hochstromkabel in den Schirmkontaktkörper geführt ist, zumindest ein Dichtelement zwischen Hochstromkabel und Schirmkontaktkörper angeordnet bzw. der Schirmkontaktkörper weist zumindest ein Dichtelement auf. Das Dichtelement ist so angeordnet, dass ein Innenraum des Schirmkörpers, insbesondere in dem ersten Abschnitt, der in einen Innenraum des Isolierkörpers übergeht abgedichtet ist und dass zwischen dem zumindest einem Dichtelement und den Ausnehmungen der Hochstromkontaktkörper, in die der Isolierkörper dichtend eingreift, ein gegenüber der Umgebung abgedichteter Innenraum entsteht. Durch die Abdichtung des Abschnitts des Schirmkontaktkörpers und des Innenraums des Isolierkörpers werden die Hochstromkabelanschlussstellen vor Feuchtigkeit und möglicher Korrosion geschützt.
- Ferner bildet der Schirmkontaktkörper bei einer vorteilhaften Weiterbildung eine umlaufende Nutgeometrie aus, in der ein Schildblech eingeformt ist, sodass das Schildblech zumindest einen Teil des Schjrmkontaktkörpers in Radialrichtung umgibt. Das Schildblech ist bevorzugt aus einem elektrisch leitfähigen Material gebildet und ist mit dem Kabelschirm bzw. mehreren Kabelschirmen elektrisch leitend kontaktiert. Integral stützt das Schildblech die Kabel gegenüber dem Schirmkontaktkörper ab und besitzt eine Dichtfunktion.
- Bei einer vorteilhaften Ausbildung ist der Hochstromkontaktkörper im Wesentlichen quaderförmig. Die Hochstromkabelanschlussfläche wird in dem Hochstromkontaktkörper durch eine nutförmige Ausnehmung gebildet, die sich von der Rückfläche, die auf der von der Hochstromkontaktfläche abgewandten Seite ausgebildet ist, in Richtung der Hochstromkontaktfläche erstreckt und deren Form zu der Form des Hochstromkabels, das an ihr zur Befestigung vorgesehen ist, korrespondiert.
- Ferner sieht eine zusätzliche vorteilhafte Weiterbildung vor, dass das Hochstromkabel an der Hochstromkabelanschlussfläche mit dem Hochstromkontaktkörper verschweißt ist. Vorzugsweise ist das Hochstromkabel mit dem Hochstromkontaktkörper durch ein Ultraschallschweißverfahren verschweißt.
- Vorteilhafterweise sind bei einer Weiterbildung die Gewindelöcher als Sacklöcher mit Innengewinde ausgebildet, wodurch der Innenraum abgedichtet ist und keine Nässe bzw. Flüssigkeit, Staub oder Luft durch die Hochstromkontaktkörper in den Innenraum innerhalb des Isolierkörpers eindringt.
- Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Hochstromverbinders sieht vor, dass der Hochstromverbinder eine Strombelastbarkeit zwischen 300 A und 3000 A aufweist und/oder dass der Hochstromverbinder eine Temperaturbelastbarkeit zwischen 125° C und 250° C aufweist.
- Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinander stehen.
- Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
-
1 eine räumliche Darstellung eines Hochstromverbinders; -
2 eine gedrehte räumliche Darstellung eines Hochstromverbinders; -
3 eine Draufsicht auf einen Hochstromverbinder; -
4 eine Vorderansicht eines Hochstromverbinders; -
5 eine Schnittansicht eines Hochstromverbinders. - Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.
-
1 zeigt einen Hochstromverbinder1 in einer isometrischen, räumlichen Darstellung, wobei die drei Hochstromkontaktflächen11 der Hochstromkontaktkörper10 aus dem Schirmkontaktkörper40 hervorstehen. Die Hochstromnebenkontaktflächen14 erstecken sich von dem zweiteiligen Isolierköper3 bis zu den Hochstromkontaktflächen11 . Mittig bzw. zentriert auf den Hochstromkontaktflächen11 ist jeweils ein Gewindeloch13 ausgebildet, in das jeweils eine Schraube einschraubbar ist. Der Isolierkörper3 ist in seine Radialrichtung vollständig von dem Schirmkontaktkörper40 umhüllt, wobei der Schirmkontaktkörper40 an seinem hochstromkontaktflächenseitigem Endabschnitt eine umlaufend ausgebildete Schirmkontaktfläche41 aufweist. An dem hochstromkontaktflächenabgewandten Endabschnitt ist ein Schildblech5 an dem Schirmkontaktkörper40 angeordnet und in eine Nut des Schirmkontaktkörpers40 eingepresst. Das Schildblech5 erstreckt sich bis zu den Hochstromkabeln2 , die es zumindest zum Teil umhüllt. -
2 zeigt einen Hochstromverbinder1 wie in1 aus einer gedrehten Ansicht, sodass die Hochstromkontaktflächen11 nicht zu sehen sind. -
3 zeigt einen Hochstromverbinder1 wie er in den1 und2 dargestellt ist aus einer Draufsicht. Zu erkennen ist, dass die Hochstromkontaktkörper10 gleich ausgerichtet sind, sodass die Hochstromkontaktflächen11 in einer gemeinsamen Ebene liegen. - In
4 , die einen Hochstromverbinder1 wie in den1 bis3 darstellt, ist deutlich eine Teilungsebene des Isolierkörpers3 zu erkennen, an der der Isolierkörper3 in eine Oberseite und eine Unterseite geteilt ist. Ferner sind die Vorsprünge42 gezeigt, mit denen der Isolierkörper3 in dem Schirmkontaktkörper40 abgestützt ist. - Durch die Abstützung der Vorsprünge
42 werden die Ober- und Unterseite des Isolierkörpers3 aufeinander gepresst und die dichtende und fixierende Wirkung des Isolierkörpers3 verstärkt. -
5 zeigt einen Schnitt durch einen Hochstromverbinder1 entlang einer Längsachse des Hochstromverbinders1 , wobei ein Hochstromkontaktkörper10 mittig geteilt gezeigt ist. Durch die Schnittansicht ist insbesondere die Form des Hochstromkontaktkörpers10 mit der den Hochstromkontaktkörper10 radial umlaufenden Ausnehmung15 gezeigt. Ferner ist zu sehen, dass der Isolierkörper3 in die Ausnehmung15 eingreift und dadurch den Innenraum des Isolierkörpers3 abdichtet und die Hochstromkontaktkörper10 fixiert. Das Hochstromkabel2 wird durch einen Abschnitt des Schirmkörpers geführt und mittels einer Kabelzugentlastung fixiert und entlastet. Nach der Kabelzugentlastung wird jeweils ein Kabel von zwei Dichtelementen43 , die als Ringdichtungen ausgebildet sind, gegenüber dem Schirmkontaktkörper40 abgedichtet, sodass der Abschnitt des Schirmkontaktkörpers40 und der Innenraum des Isolierkörpers3 gegenüber der Umgebung abgedichtet sind und im Wesentlichen keine Staubpartikel oder Feuchtigkeit eindringen kann. - Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Beispielsweise könnte eine Hochstromkontaktfläche mehrere Gewindelöcher oder ein Außengewinde aufweisen.
- Bezugszeichenliste
-
- 1
- Hochstromverbinder
- 2
- Hochstromkabel
- 3
- Isolierkörper
- 5
- Schildblech
- 10
- Hochstromkontaktkörper
- 11
- Hochstromkontaktfläche
- 12
- Hochstromkabelanschlussfläche
- 13
- Gewindeloch
- 14
- Hochstromnebenkontaktfläche
- 15
- Ausnehmung
- 40
- Schirmkontaktkörper
- 41
- Schirmkontaktfläche
- 42
- Vorsprung
- 43
- Dichtelement
Claims (12)
- Hochstromverbinder (1) mit zumindest drei Hochstromkontaktkörpern (10), wobei die Hochstromkontaktkörper (10) jeweils eine Hochstromkontaktfläche (11) und eine Hochstromkabelanschlussfläche (12) aufweisen, wobei an den Hochstromkabelanschlussflächen (12) jeweils ein Hochstromkabel (2) angeschlossen ist und wobei die Hochstromkontaktkörper (10) jeweils ein Gewindeloch (13) zur Verbindung des jeweiligen Hochstromkontaktkörpers (10) mit jeweils einem Hochstromkontaktgegenkörper einer Hochstromverbindergegenseite ausbildet, wobei die Hochstromkontaktkörper (10) jeweils zumindest eine Hochstromnebenkontaktfläche (14) rechtwinklig zu der jeweiligen Hochstromkontaktfläche (11) ausbilden, der Hochstromverbinder einen Isolierkörper (3) aufweist und die Hochstromkontaktkörper (10) jeweils zumindest zum Teil von dem Isolierkörper (3) umgeben sind und der Isolierkörper (3) die zumindest drei Hochstromkontaktkörper (10) voneinander isoliert, die Hochstromkontaktkörper (10) jeweils eine in Radialrichtung umlaufende Ausnehmung (15) aufweisen, in die jeweils der Isolierkörper (3) zur Fixierung des Hochstromkontaktkörpers (10) gegenüber dem Isolierkörper (3) dichtend eingreift, die Hochstromkontaktkörper (10) in Richtung ihrer Längsachse jeweils mit der zumindest einen Hochstromnebenkontaktfläche (14) zumindest teilweise aus dem Isolierkörper (3) hervorstehen und die Hochstromnebenkontaktflächen (14) jeweils von der Ausnehmung (15) ausgehend in Richtung der jeweiligen Hochstromkontaktfläche (11) ausgebildet sind.
- Hochstromverbinder (1) nach
Anspruch 1 , wobei die Hochstromkontaktfläche (11) eine zu einer Längsrichtung des jeweiligen Hochstromkontaktkörpers (10) senkrechte Stirnfläche des jeweiligen Hochstromkontaktkörpers (10) ist. - Hochstromverbinder (1) nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das jeweilige Gewindeloch (13) senkrecht zu der jeweiligen Hochstromkontaktfläche (11) verläuft und die jeweilige Hochstromkontaktfläche (11) schneidet.
- Hochstromverbinder (1) nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Längsachse des jeweiligen Gewindelochs (13) zentriert auf der jeweiligen Hochstromkontaktfläche (11) angeordnet ist.
- Hochstromverbinder (1) nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Hochstromverbinder (1) einen Schirmkontaktkörper (40) aufweist, der die Hochstromkontaktkörper (10) in seiner Längsrichtung im Wesentlichen vollständig umgibt und der zumindest eine Schirmkontaktfläche (41) zur Kontaktierung mit einer Schirmkontaktgegenfläche der Hochstromverbindergegenseite und eine Schirmanschlussstelle zum Anschluss einer Schirmung aufweist.
- Hochstromverbinder (1) nach den Ansprüchen 1 und 5, wobei der Schirmkontaktkörper (40) den Isolierkörper (3) in Radialrichtung umhüllt und den Isolierkörper (3) durch eine Vielzahl von Vorsprüngen (42) abstützt.
- Hochstromverbinder (1) nach den Ansprüchen 1 und 5 oder 6, wobei der Schirmkontaktkörper (40) jeweils an einer Kabeldurchführung, durch die das Hochstromkabel (2) in den Schirmkontaktkörper (40) geführt ist, zumindest ein Dichtelement (43) zwischen Hochstromkabel (2) und Schirmkontaktkörper (40) aufweist, sodass ein Innenraum des Schirmkontaktkörpers (40), der in einen Innenraum des Isolierkörpers (3) übergeht, zwischen dem zumindest einem Dichtelement (43) und den Ausnehmungen (15) der Hochstromkontaktkörper (10), in die der Isolierkörper (3) dichtend eingreift, gegenüber der Umgebung abgedichtet ist.
- Hochstromverbinder (1) nach einem der
Ansprüche 5 bis7 , wobei der Schirmkontaktkörper (40) eine umlaufende Nutgeometrie ausbildet, in der ein Schildblech (5) eingeformt ist, sodass das Schildblech (5) zumindest einen Teil des Schirmkontaktkörpers (40) in Radialrichtung umgibt. - Hochstromverbinder (1) nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Hochstromkontaktkörper (10) im Wesentlichen quaderförmig ist.
- Hochstromverbinder (1) nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Hochstromkabel (2) an der Hochstromkabelanschlussfläche (12) mit dem Hochstromkontaktkörper (10) verschweißt ist.
- Hochstromverbinder (1) nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Gewindeloch (13) ein Sackloch ist.
- Hochstromverbinder (1) nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Hochstromverbinder (1) eine Strombelastbarkeit zwischen 300 A und 3000 A aufweist und/oder der Hochstromverbinder (1) eine Temperaturbelastbarkeit zwischen 125° C und 250° C aufweist.
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