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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Stromschiene zum elektrischen Kontaktieren eines elektrischen Leiters, mit zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden, und mit einer Anlagewand für den elektrischen Leiter, die sich zwischen den Seitenwänden und quer zu diesen erstreckt, wobei die Seitenwände und die Anlagewand sich in eine Einführrichtung erstrecken und einen Aufnahmeraum zur Aufnahme des elektrischen Leiters begrenzen, einen Leiteranschluss mit einer solchen Stromschiene sowie eine elektrische Baugruppe mit einem solchen Leiteranschluss.
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Zum Anschließen elektrischer Leiter an elektrische Baugruppen werden häufig Federkraftanschlüsse oder Schraubanschlüsse im Sinne von Quetschverbindungen, insbesondere in Direktstecktechnik (Push-In), genutzt. Für das elektrische Kontaktieren des elektrischen Leiters ist dann eine Stromschiene vorgesehen, die etwa U-förmig ausgebildet sein kann. Um den elektrischen Leiter in der Stromschiene zu zentrieren, ist es auch bekannt, diese zumindest teilweise oder ganz etwa V- förmig auszubilden. Jedoch kann es bei Litzenleitern zu einer ungünstigen Lage des Litzenpaketes kommen, durch die lediglich ein kleiner Teil der Litzen die Stromschiene elektrisch kontaktiert und daher stromtragend wirkt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den elektrischen Kontakt eines elektrischen Leiters mit einer solchen Stromschiene dahingehend zu verbessern, dass möglichst der gesamte elektrische Leiter zur stromtragenden Funktion beiträgt, insbesondere dass bei Litzenleitern möglichst alle Litzen zur stromtragenden Funktion beitragen, und/oder dass die Kontaktkraft verbessert ist.
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Die Aufgabe wird gelöst mit einer Stromschiene mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, einem Leiteranschluss mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 7 sowie einer elektrischen Baugruppe mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 11. Vorteilhafte Ausführungsformen sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
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Dafür wird eine Stromschiene geschaffen. Die Stromschiene ist zum elektrischen Kontaktieren eines elektrischen Leiters vorgesehen. Vorzugsweise ist sie zum Kontaktieren von Litzenleitern vorgesehen. Sie kann aber auch für Vollleiter verwendet werden.
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Die Stromschiene weist zwei einander gegenüberliegende Seitenwände auf, sowie vorzugsweise eine Anlagewand für den elektrischen Leiter, die sich zwischen den Seitenwänden und quer oder im Wesentlichen quer zu diesen erstreckt. Vorzugsweise sind die Seitenwände in einem rechten Winkel zur Anlagewand angeordnet. Sie können aber auch in einem anderen Winkel zu dieser angeordnet sein, insbesondere in einem stumpfen Winkel und/oder insbesondere in einem Winkel zwischen 75° und 115°. Dann wirkt die Erfindung jeweils besonders vorteilhaft.
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Die Seitenwände und die vorzugsweise vorgesehene Anlagewand erstrecken sich in eine Einführrichtung und begrenzen einen Aufnahmeraum zur Aufnahme des elektrischen Leiters.
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Die Stromschiene zeichnet sich dadurch aus, dass an der Anlagewand wenigstens oder mehrere vorzugsweise elektrisch leitende Erhebung(en) angeordnet ist/sind.
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Durch die elektrisch leitende Erhebung werden auf der Stromschiene neue Leiteranlagepunkte für einen elektrischen Leiter geschaffen. Die Erhebung stört die Anordnung innerhalb des Litzenpaketes und die Position einzelner Litzen im Litzenpaket. Dadurch entsteht beim Einschieben eines elektrischen Leiters in die Stromschiene eine Bewegung im Litzenpaket. Die Litzen reiben aufeinander, so dass Fremdschichten auf den Litzen aufgebrochen werden und die Kontaktierung zwischen den Litzen verbessert ist. Die Bewegung verursacht zudem eine Neuanordnung der Litzen, durch die mehr Litzen kontaktiert werden. Bei sehr feindrähtigen Leitern oder bei Vollleitern bewirkt die Erhebung eine Anhebung des Leiters. Dadurch ist eine von einer Klemmfeder verursachte Kontaktkraft auf den Leiter größer und die Kontaktierung daher verbessert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Seitenwände und die Anlagewand miteinander verbunden. In dieser Ausführungsform ist die Stromschiene im Wesentlichen U- förmig ausgebildet. Die Erhebung kann bei einer solchen Stromschiene bei Verwendung eines dünnen Leiters eine außermittige Anordnung des Leiters in der Stromschiene bewirken. Bei dicken Leitern kann sie eine Umgruppierung und veränderte Anordnung der Litzen des Litzenpaketes bewirken.
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Es ist aber besonders bevorzugt, dass jeweils zwischen einer der Seitenwände und der Anlagewand eine Verbindungswand vorgesehen ist, die sich in einem spitzen ersten Winkel zur Anlagewand erstreckt und die Anlagewand jeweils mit der Seitenwand verbindet. In dieser Ausführungsform umfasst die Stromschiene einen etwa V-förmig ausgebildeten Teil. Da die Verbindungswände durch die Anlagewand miteinander verbunden sind, bildet die Anlagewand dabei eine abgeflachte Spitze des etwa V-förmig ausgebildeten Teils. Bei dieser Ausbildung der Stromschiene wird ein, insbesondere dünner, elektrischer Leiter entweder zwischen die Erhebung und die Verbindungswand gedrückt, so dass er außermittig angeordnet ist. Oder die Erhebung bewirkt, dass sich einzelne Litzen um sie gruppieren und so insgesamt mehr Litzen kontaktiert werden.
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Dabei kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die Stromschiene einstückig gefertigt ist, insbesondere als Stanzbiegebauteil. Die Erhebung ist dabei bevorzugt ebenfalls einstückig mit den Wänden, insbesondere der Anlagewand, der Stromschiene gebildet. Dadurch kann sie sich beim Einschieben eines elektrischen Leiters nicht von dieser lösen. Vorzugsweise ist die Stromschiene aus einem gut leitenden Material gefertigt, besonders bevorzugt aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Alternativ kann die Stromschiene aber auch aus mehreren Stücken gefertigt sein, beispielsweise in einem Schweissverfahren.
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Es ist weiterhin bevorzugt, dass die Erhebung in Einführrichtung endseitig der Stromschiene angeordnet ist.
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Besonders bevorzugt ist die Erhebung etwa oval, ellipsenförmig, rund oder tropfenförmig ausgebildet. Weiterhin bevorzugt ist die Erhebung als ein sich gegen eine Andrückrichtung, die sich quer zur Einführrichtung erstreckt, erstreckender Steg ausgebildet. Es sind auch andere Ausführungsformen der Erhebung bevorzugt, die eine Anordnung der Litzen eines Litzenpaketes des elektrischen Leiters stören. Dabei ist eine ellipsenförmige oder tropfenförmige Ausbildung, insbesondere in der Art eines Längsbuckels, besonders bevorzugt. Dadurch weist die Erhebung eine in Einführrichtung langsam ansteigende Rampe auf, so dass die Litzen allmählich auf die Erhebung geführt werden. Weiterhin bevorzugt ist sie abgeflacht ausgebildet. In einer Querrichtung quer zur Einführrichtung neben der Abflachung weist diese daher steil abfallende Flanken auf, an denen die Litzen abgleiten können. Diese Form hat sich für das Gruppieren der Litzen um die Erhebung bewährt. Vorzugsweise ist die einzelne Erhebung dazu senkrecht zur Leitereinführrichtung schmaler als der zu kontaktierende Leiter, insbesondere als ein anzuschließender Mehrlitzenleiter.
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Durch die Erhebung werden mehr Litzen und/oder mit größerer Kontaktkraft mit der Stromschiene kontaktiert. Dadurch weist die Verbindung eine bessere Stromtragfähigkeit auf.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einem Leiteranschluss mit einer solchen Stromschiene. Der Leiteranschluss ist bevorzugt als Federkraftanschluss, insbesondere in Direktstecktechnik ausgebildet. Er umfasst dafür bevorzugt eine Klemmfeder zum Verklemmen des elektrischen Leiters im Aufnahmeraum der Stromschiene, die als Druckfeder wirkt. Die Erfindung kann aber auch bei anderen Anschlussarten eingesetzt werden, so bei anderen Federklemmen oder bei Schraubklemmen oder bei (z.B. bei Zugbügelklemmen).
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Klemmfeder des Leiteranschlusses einen Klemmschenkel auf, mit einer Kontur, die im Wesentlichen korrespondierend zu einer Innenkontur des Aufnahmeraumes ausgebildet ist. Dadurch kann sich der Klemmschenkel bei leerem Leiteranschluss, d. h. solange kein elektrischer Leiter in den Leiteranschluss eingeschoben ist, quer durch den Aufnahmeraum erstrecken. Ein am äußeren Ende der Klemmfeder angeordneter Anlagerand kann dann in Anlage zur Anlagewand der Stromschiene angeordnet sein. Diese Ausbildung ermöglicht daher auch das Verklemmen sehr dünner elektrischer Leiter im Leiteranschluss.
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Zudem kann bevorzugt vorgesehen sein, dass der Leiteranschluss einen Anschlag für den elektrischen Leiter umfasst, der das Einschieben des elektrischen Leiters in den Leiteranschluss begrenzt.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einer elektrischen Baugruppe mit einem solchen Leiteranschluss. Die elektrische Baugruppe ist bevorzugt eine Reihenanschlussklemme.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren beschrieben. Die Figuren sind lediglich beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen. Andere wortsinngemäße und äquivalente Ausgestaltungen, die nicht dargestellt sind aber unter den Schutzbereich fallen, sind ebenfalls realisierbar. Es zeigen:
- 1 in (a) - (c) jeweils einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Stromschiene mit einem eingelegten dünnen Litzenleiter;
- 2 in (a) und (b) jeweils einen weiteren Ausschnitt aus der Stromschiene der 1 mit einem eingelegten dicken Litzenleiter;
- 3 einen weiteren Ausschnitt aus der Stromschiene der 1 in einer perspektivischen Ansicht;
- 4 in (a) einen elektrischen Leiter beim Einschieben in die Stromschiene der 1, in (b) einen Ausschnitt aus einem Leiteranschluss mit der Stromschiene der 4 (a) und bei eingelegtem elektrischem Leiter in einer perspektivischen Ansicht, und in (b) eine Stirnseite des Leiteranschlusses der 4 (a); und
- 5 einen Ausschnitt aus einer elektrischen Baugruppe mit einer erfindungsgemäßen Stromschiene.
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1 zeigt in (a) - (c) jeweils einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemäßen Stromschiene 1 mit einem eingelegten dünnen Litzenleiter 2. Die Stromschiene 1 weist zwei einander gegenüberliegende, hier parallele, Seitenwände 11 auf, die sich jeweils parallel einer Einführrichtung 31 und einer Andrückrichtung 32 erstrecken. Zudem weist die Stromschiene 1 eine Anlagewand 13 auf, die sich quer zu den Seitenwänden 11, insbesondere parallel der Einführrichtung 31 und einer Querrichtung 33, und zwischen diesen erstreckt.
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Lediglich in gestrichelten Linien ist eine Ausführungsform der Stromschiene 1 angedeutet, bei der die Seitenwände 11 unmittelbar mit der Anlagewand 13 verbunden sind. Diese Ausführungsform der Stromschiene 1 ist daher U-förmig ausgebildet.
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In durchgezogenen Linien ist eine weitere Ausführungsform der Stromschiene 1 dargestellt, bei der jeweils zwischen einer der Seitenwände 11 und der Anlagewand 13 eine Verbindungswand 12 vorgesehen ist. Die Verbindungswand 12 erstreckt sich in einem spitzen ersten Winkel 181 zur Anlagewand 13. Sie verbindet die Anlagewand 13 mit der Seitenwand 11. Die Stromschiene 1 weist daher einen etwa V- förmig ausgebildeten Teil auf, dessen Spitze (nicht gezeigt) durch die Anlagewand 13 abgeflacht ist. Aufgrund der rechtwinkeligen Anordnung der Anlagewand 13 jeweils zu den Seitenwänden 11 weisen die Seitenwände 11 zu den Verbindungswänden 12 jeweils ebenfalls einen spitzen zweiten Winkel 182 auf.
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Diese Ausführungsform der Stromschiene 1 ist bevorzugt und die Erfindung wird im Folgenden anhand dieser Ausführungsform beschrieben.
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An der Anlagewand 13 ist eine Erhebung 15 angeordnet. Die Erhebung 15 weist die Form eines Längsbuckels auf. Sie ist in Einführrichtung 31 etwa an einem oder nahe dem Ende 192 der Stromschiene 1 angeordnet (s. 4(a)).
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Die Stromschiene 1 ist hier einstückig gebildet. Das schließt die Erhebung 15 mit ein. Die Erhebung 15 ist daher hier ebenfalls mit den Wänden 11, 12, 13 einstückig gebildet. Sie ist bevorzugt durch eine Prägung hergestellt.
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Sichtbar ist, dass ein elektrischer Leiter 2 in einen Aufnahmeraum 10 der Stromschiene 1, der durch die Seitenwände 11 und die Anlagewand 13 begrenzt ist, eingeführt ist. Der elektrische Leiter 2 wird dafür an einem Anfang 191 (s. 4 (a)) der Stromschiene 1 durch eine Leitereinführöffnung 16 (s. 4 (a)) in Einführrichtung 31 in den Aufnahmeraum 10 eingeschoben. Der elektrische Leiter 2 weist eine elektrisch isolierende Ummantelung 21 auf sowie eine Vielzahl, insbesondere hier sieben, elektrisch leitend ausgebildeter Litzen 22. Die Litzen 22 dieses Leiters 2 sind dünn, so dass sich eine Breite b des aus den Litzen 22 gebildeten Litzenpaketes (nicht bezeichnet) hier über weniger als den halben Abstand a der Seitenwände 11 voneinander erstreckt. An seinem Einführende (nicht bezeichnet) ist ein Teil der Ummantelung 21 abisoliert, so dass dort die Litzen 22 freiliegen (s. 4(a)). Die Breite der Erhebung ist vorzugsweise kleiner als die Breite der Anlagewand.
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1 (a) zeigt eine außermittige Anordnung der Litzen 22 im Aufnahmeraum 10. Dabei liegt eine Litze 22 an einer Verbindungswand 12, und eine Litze 22 an der Erhebung 15 elektrisch kontaktierend an. Das Litzenpaket ist daher zwischen der Verbindungswand 12 und der Erhebung 15 angeordnet. Die Erhebung 15 stört das Litzenpaket und bewirkt eine Bewegung der Litzen 22 relativ zueinander. Dadurch werden Fremdschichten (nicht gezeigt) zwischen den Litzen 22 beseitigt und die Kontaktierung der Litzen 22 untereinander verbessert.
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1 (b) zeigt eine ungünstige Kontaktsituation. Ohne die Erhebung 15 würden hier nur drei fluchtend zur Erhebung 15 und übereinander angeordnete Litzen 22 elektrisch kontaktieren und zur Stromtragfähigkeit beitragen. Die Erhebung 15 bewirkt jedoch, dass die Position der Litzen 22 zueinander instabil ist. Dadurch rutscht das Litzenpaket beziehungsweise die untere Litze 22 von der Erhebung 15 ab und das Litzenpaket gruppiert sich neu um die Erhebung 15 herum. Dies zeigt 1 (c), in der zwei nebeneinander angeordnete Litzen 22 an der Erhebung 15 elektrisch kontaktierend anliegen.
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2 zeigt in (a) und (b) jeweils einen weiteren Ausschnitt aus der Stromschiene 1 der 1 mit einem eingelegten dicken Litzenleiter 2. Analog zur 1 (b) zeigt 2 (a) eine ungünstige Kontaktsituation, bei der nur die drei fluchtend zur Erhebung 15 und übereinander angeordnete Litzen 22 elektrisch kontaktieren würden, wenn die Stromschiene 1 keine Erhebung 15 aufweisen würde Durch die Erhebung 15 ist die Position der Litzen 22 zueinander jedoch instabil, so dass das Litzenpaket von der Erhebung 15 abrutscht und sich neu um die Erhebung 15 herum gruppiert. Dies zeigt 2 (b).
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3 zeigt einen weiteren Ausschnitt aus der Stromschiene 1 der 1 in einer perspektivischen Ansicht. Die Erhebung 15 ist in Einführrichtung 31 nahe dem Ende 192 der Stromschiene 1 angeordnet. Sie weist hier eine etwa elliptische Form auf. Dabei ist sie abgeflacht ausgebildet. Dadurch weist sie in Einführrichtung 31 eine flach ansteigende Rampe (nicht bezeichnet) und danach eine flach abfallende Rampe (nicht bezeichnet) auf. Den Seitenwänden 11 zugewandt weist sie jeweils steil abfallende Flanken 152 auf. Dadurch wird ein über die Erhebung 15 geführter Litzenleiter 2 allmählich angehoben und kann leicht über eine der Flanken 152 zur Seite hin abrutschen. Diese Form hat sich insofern als vorteilhaft erwiesen. Zudem ist diese Form der Erhebung 15 beim Einschieben des Litzenleiters 2 in die Einführrichtung 31 sowie beim Entnehmen des Litzenleiters 2 gegen die Einführrichtung 31 vorteilhaft. Die Erhebung 15 kann aber auch tropfenförmig, oval oder rund ausgebildet sein. Sie kann zudem auch als ein sich gegen die Andrückrichtung 32 erstreckender Steg (nicht gezeigt) oder Pin (nicht gezeigt) ausgebildet sein, oder eine andere Form aufweisen, die die Anordnung der Litzen 22 im Litzenpaket zueinander stört. Die Erstreckung der Erhebung 15 in Einführrichtung 31 ist bevorzugt größer als die Erstreckung senkrecht dazu.
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4 zeigt in (a) einen elektrischen Leiter 2 beim Einschieben in die Stromschiene 1 der 1, in (b) einen Ausschnitt aus einem Leiteranschluss 4 mit der Stromschiene 1 der 4 (a) und bei eingelegtem elektrischem Leiter 2 in einer perspektivischen Ansicht, und in (b) eine Stirnseite 40 des Leiteranschlusses 4 der 4 (b).
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Am Anfang 191 der Stromschiene 1 weist diese die Leitereinführöffnung 16 auf, durch die der elektrische Leiter 2 in den Aufnahmeraum 10 eingeschoben wird. Nahe dem Ende 192 der Stromschiene 1 ist die Erhebung 15 angeordnet, die die Anordnung der Litzen 22 relativ zueinander im Litzenpaket stört. In Einführrichtung 31 hinter der Erhebung 15 jedoch vor dem Ende 192 der Stromschiene 1 sind hier zudem Durchgangsöffnungen 14 in Form von Schlitzen vorgesehen, durch die ein Anlagesteg 61 (s. 5) durchführbar ist. Ein solcher Anlagesteg 61 begrenzt das Verschieben des elektrischen Leiters 2 in die Einführrichtung 31 und wirkt als Anschlag.
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4 (b) zeigt den Ausschnitt aus dem Leiteranschluss 4 mit der Stromschiene 1 der 4 (a) bei eingeführtem elektrischem Leiter 2. Dargestellt ist zudem ein Klemmschenkel 5 der Klemmfeder. Der Klemmschenkel 5 drückt die Litzen 22 des elektrischen Leiters 2 in Andrückrichtung 32 auf die Stromschiene 1. Dabei sind hier zwei der Litzen 22 um die Erhebung 15 herum gruppiert angeordnet und kontaktieren die Erhebung 15 sowie jeweils eine Verbindungswand 12. Durch die mittels der Erhebung 15 bewirkte Störung und Reibung der Litzen 22 gegeneinander ist ihre elektrische Kontaktierung untereinander sehr gut. Bei dieser Ausführungsform tragen alle Litzen 22 des elektrischen Leiters 2 zur Stromtragfähigkeit bei.
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Der Klemmschenkel 5 weist hier eine zu einer Innenkontur 100 des Aufnahmeraums 10 korrespondierende Kontur 50 auf. Daher weist er zueinander etwa parallel verlaufende Seitenränder 51, einen quer dazu verlaufenden Querrand 53 sowie zwei Verbindungsränder 52 auf, die den Querrand 53 jeweils mit einem der Seitenränder 51 verbinden. Durch diese korrespondierende Form kann der Klemmschenkel 5 vollständig in den Aufnahmeraum 10 eintauchen, wenn kein elektrischer Leiter 2 im Aufnahmeraum 10 angeordnet ist. Der Klemmschenkel 5 durchsetzt den Aufnahmeraum 10 dann nahezu vollständig. Dadurch kann der Klemmschenkel 5 auch noch durch einen sehr dünnen elektrischen Leiter 2 gegen seine Rückstellkraft gegen eine Schwenkrichtung 171 (s. 4 (a)) angehoben werden, so dass der elektrische Leiter 2 in dem Leiteranschluss 4 verklemmt wird.
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4 (b) zeigt die Stirnseite 40 des Leiteranschlusses 4 bei in der Stromschiene 1 verklemmtem elektrischem Leiter 2. Durch die zentrierend wirkenden Verbindungswände 12 und die Gruppierung der Litzen 22 um die Erhebung 15 herum ist der Leiter 2 hier symmetrisch zu einer sich in Einführrichtung 31 und Andrückrichtung 32 erstreckenden, den Aufnahmeraum 10 in Querrichtung 33 mittig durchsetzenden Mittelebene (nicht gezeigt) angeordnet. Dadurch kann ein Stromfluss sehr gleichmäßig über den gesamten Leiter 2 verteilt erfolgen.
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5 zeigt einen Ausschnitt aus einer elektrischen Baugruppe 6 mit einer erfindungsgemäßen Stromschiene 1. Die Baugruppe 6 ist eine Reihenanschlussklemme, die an eine Tragschiene (nicht gezeigt) anreihbar ist. Die Stromschiene 1 ist zum Anschluss zweier elektrischer Leiter 2 vorgesehen. An ihren gegenüberliegenden Enden (nicht bezeichnet) ist sie daher analog der 4 (a) ausgebildet.
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Sichtbar sind hier verkürzt dargestellte Anschlagstege 61, die als Anschlag für die in die Stromschiene 1 eingeführten elektrischen Leiter 2 dienen und die Durchgangsöffnungen 14 der Stromschiene 1 durchsetzen. Die Durchgangsöffnungen 14 zeigen hier daher jeweils das Ende 192 eines Leiteranschlusses 4. Die Klemmfedern sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Stromschiene
- 10
- Aufnahmeraum
- 100
- Innenkontur des Aufnahmeraums
- 11
- Seitenwand
- 12
- Verbindungswand
- 13
- Anlagewand
- 14
- Durchgangsöffnung, Schlitz
- 15
- Erhebung
- 151
- Abflachung
- 152
- Flanke
- 16
- Leitereinführöffnung
- 171
- Schwenkrichtung
- 181
- Erster Winkel
- 182
- Zweiter Winkel
- 191
- Einführende der Stromschiene
- 192
- Ende der Stromschiene oder des Leiteranschlusses
- 2
- Elektrischer Leiter, Litzenleiter
- 21
- Ummantelung
- 22
- Litze
- 31
- Längsrichtung, Einführrichtung
- 32
- Andrückrichtung
- 33
- Querrichtung
- 4
- Leiteranschluss
- 5
- Klemmschenkel
- 50
- Kontur des Klemmschenkels
- 51
- Seitenrand
- 52
- Verbindungsrand
- 53
- Anlagerand
- 6
- Elektrische Baugruppe
- 61
- Anschlag, Anschlagsteg
