EP3953950A1 - Anschlussleitung für hohe ströme und/oder spannungen, prüfvorrichtung und verfahren zum herstellen eines ausgleichsbereichs - Google Patents

Anschlussleitung für hohe ströme und/oder spannungen, prüfvorrichtung und verfahren zum herstellen eines ausgleichsbereichs

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Publication number
EP3953950A1
EP3953950A1 EP20715005.3A EP20715005A EP3953950A1 EP 3953950 A1 EP3953950 A1 EP 3953950A1 EP 20715005 A EP20715005 A EP 20715005A EP 3953950 A1 EP3953950 A1 EP 3953950A1
Authority
EP
European Patent Office
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connection line
strands
compensation area
voltages
strand package
Prior art date
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Pending
Application number
EP20715005.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Manuel Kagerhuber
Linus WEBERBECK
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.)
Lisa Draexlmaier GmbH
Original Assignee
Lisa Draexlmaier GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Lisa Draexlmaier GmbH filed Critical Lisa Draexlmaier GmbH
Publication of EP3953950A1 publication Critical patent/EP3953950A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B9/00—Power cables
    • H01B9/006—Constructional features relating to the conductors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
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    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/06705—Apparatus for holding or moving single probes
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables
    • H01B13/0036—Details
    • H—ELECTRICITY
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
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    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
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    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
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    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/42—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for heat dissipation or conduction
    • H01B7/421—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for heat dissipation or conduction for heat dissipation

Definitions

  • the present invention relates to a connection line for high currents and / or
  • connection line for high currents and / or voltages has a large
  • connection line cross-section to be able to transmit the high electrical currents. Furthermore, the connection line has a sheath that is thick enough to safely insulate the high voltage. Due to the large cross-section and the thickness of the insulation, the connection cable is very stiff. A connection line with an electrical conductor in the form of a stranded wire also has a high bending resistance.
  • connection line can be laid in loops, loops or bays in order to distribute any necessary bend in the connection line over a large length.
  • One object of the invention is therefore to use a connecting line for high currents and / or voltages, a test device with such a connecting line and a method for producing a compensation area for compensating angular tolerances, position tolerances and relative movements between two sub-areas of such a connection using structurally simple means Provide connecting cable.
  • connection line for high currents and / or voltages having an electrically conductive strand package enclosed by an electrically insulating cable jacket and possibly electromagnetic shielding means and at least one compensation area for compensating for angular tolerances, position tolerances and relative movements between two subregions of the connection line, wherein the cable sheath and the shielding are interrupted in the compensation area and the strand package is widened in the shape of a spindle to at least three arcuate strands.
  • test device for testing high-voltage components is under
  • test device being an electrical contact element movably mounted on a bearing device for
  • connection line for high currents and / or voltages having a compensation area according to the approach presented here connecting the contact element to the testing electronics in an electrically conductive manner and being designed to provide angle tolerances Compensate for positional tolerances and relative movements between the contact element and the bearing device.
  • a method for producing a compensation region for compensating for angle tolerances, position tolerances and relative movements between two partial regions is provided a connection line for high currents and / or voltages presented, wherein an electrically insulating cable sheath of the connection line is interrupted between the subregions, and an electrically conductive strand package at least three
  • arcuate strands is expanded spindle-shaped
  • connection line for high currents and / or voltages is designed to safely transmit an electrical voltage between 300 V and 5000 V.
  • An insulation of the connection line has an electrical one that is adapted to the high voltages
  • the connecting line has a line cross-section which is dimensioned to transmit an electrical drive power, an electrical charging power and an electrical component of a braking power of an at least partially electrically driven vehicle at the high voltage.
  • An electrical conductor of the connection line can be designed as a strand package of at least three strands.
  • the strands are not isolated from one another.
  • the insulation can be provided by a common cable jacket for all strands of the strand package.
  • the cable sheath can be multilayered. Within the cable jacket, the strands can lie directly against one another without any significant gaps.
  • the strand package can be shielded against electromagnetic radiation and radiation.
  • a compensation area can have a significantly lower bending, shear and
  • the cable sheath can be removed in the compensation area.
  • the cable sheath can also be manufactured with an interruption corresponding to the compensation area.
  • the interruption can be produced, for example, by briefly suspending an extrusion of the cable jacket while the strand package is drawn further out of the extruder.
  • the interruption can also be produced by, for example, removing the cable jacket mechanically, chemically or thermally.
  • the strands of the strand package can be continuous over the compensation area. In the compensation area, the strands can be bent in different directions in space away from a central axis of the connection line.
  • the strands can together have an onion shape or spindle shape in the compensation area. In the compensation area, the strands can be spaced from one another. There may be gaps between the strands in the compensation area.
  • the strands can be closed at the edges of the compensation area.
  • Strand package converge. Any screen on the connection line that may be present can also be interrupted in the compensation area.
  • Test device and a contact element or a test head of the
  • Test device can be used.
  • the contact element can for example have movably mounted spring contact pins and / or mating connectors.
  • the compensation area then enables the compensation area to move within a range of motion
  • the range of motion depends on a length of the
  • the mobility of the contact element can be made possible, for example, by a resilient suspension, with or without self-centering, or a floating mounting with one or more degrees of freedom in a defined area.
  • the strand package can in the compensation area against a lay direction of the
  • Strand package to be unthreaded.
  • the strands can be attached to the
  • Strand package be twisted in one lay direction.
  • Adjacent sections of the connection line can be rotated against each other in order to support the creation of the spindle shape.
  • the strand package can be axially compressed in the compensation area.
  • the arcuate strands can have a greater length than the compensation area.
  • the edges of the compensation area can be moved towards one another.
  • a cavity can arise in an interior space between the strands.
  • the compensation area can have a length that is significantly shorter than a length of the connecting line.
  • the compensation area can have a length that is less than 10 times, less than 5 times or even less than 2 times the diameter of the connection line.
  • the compensation area can be a
  • the strand package can be compressed by a compression factor between 1/6 and 1.
  • the compression factor can be a relationship between an uncompressed length of the
  • the strands can be isolated individually in the compensation area.
  • a liquid insulating layer can be applied to the strands and crosslinked on the strands.
  • the strands can be coated with the insulating layer, for example by dipping or spraying.
  • the insulating layer in the area of the compensation area can, compared to the insulation outside the compensation area, have the same or a different, in particular a smaller, layer thickness and / or be formed from the same or a different material.
  • the strands can be designed as strands with a large number of wires.
  • the strands can be twisted.
  • the strands can be laid in the direction of lay or im
  • the compensation area can be particularly effective when the strands are twisted against the direction of lay, since the spindle-shaped expansion of the strand package eliminates the mechanical interlocking of the strands with one another.
  • the compensation area can be enclosed by an electrically insulating, elastic sleeve.
  • the sheath can have a larger inner diameter than a
  • the shell can take part in the compensatory movements through elastic deformations.
  • this sheath can be an elastic
  • electromagnetic shielding must be included. This can, for example, be made up of a wound film or wire mesh.
  • the elastic cover can be designed as a bellows.
  • a bellows can have a particularly low bending resistance and impede the compensating movements little or not at all.
  • the strand package can have between 3 and 30 strands. The approach presented here works for all connection lines with three or more strands, since from three strands onwards, no preferred bending direction of the compensation area is formed.
  • the strand package can have a line cross-section smaller than 100 cm 2 . Above 100 cm 2 , a bending resistance of the compensation area can be too great.
  • the strands can each have a strand cross-section between 1 mm 2 and 50 mm 2 . In this area, the individual strand has an advantageous bending resistance and can be bent into an arc with little effort.
  • FIG. 1 shows an illustration of a connection line with a compensation area according to an exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows an illustration of a thick connection line according to a
  • FIG. 3 shows an illustration of an angularly offset connecting line according to a
  • FIG. 4 shows an illustration of a laterally offset connection line according to an exemplary embodiment.
  • FIGS. 1-4 For ease of understanding, the reference numerals for FIGS. 1-4 are retained as reference in the following description.
  • connection line 100 with a compensation area 102 according to an exemplary embodiment.
  • the connection line 100 is designed to transmit high currents and / or voltages.
  • the connection line 100 can also be referred to as a high-voltage cable.
  • a cable sheath 104 of the connection line 100 is missing.
  • an electrical conductor of the connection line 100 is enclosed by the cable sheath 104 and electrically insulated.
  • the electrical conductor is designed as a strand package 110 of eight electrically conductive strands 112 of the same type.
  • the strands 112 are bent laterally in an arc shape and spaced apart from adjacent strands 112, as a result of which the strand package 110 has an overall spindle shape.
  • the strands 112 of the strand package 110 enclose the
  • Compensation area 102 has an interior cavity.
  • connection line 100 in the compensation area 102 has a significantly reduced area compared to the isolated partial areas 106, 108
  • the connecting line 100 can therefore be bent and shortened or lengthened in the compensation area 102 with little effort within a tolerance range.
  • the strands 112 in the compensation area 102 are individually electrically insulated by an insulating layer 114.
  • FIG. 2 shows an illustration of a thick connection line 100 according to a
  • the connecting line 100 essentially corresponds to the connecting line in FIG. 1. In contrast to this, the connecting line 100 shown here has a significantly larger line cross-section.
  • the strand package 110 has for this purpose considerably more individual strands 112. The strands are also thicker than the strands in FIG. 1. Here, the strand package 110 has 18 strands 112.
  • FIG 3 shows an illustration of an angularly offset connecting line 100 according to an exemplary embodiment.
  • the connecting line 100 corresponds essentially to the connecting lines shown in FIGS. 1 and 2.
  • the strand package 110 has 12 strands 112 here.
  • the strands 112 are designed as strands.
  • the strands consist of many individual thin wires and are more flexible than a single wire with the same cross-section.
  • the subregions 106, 108 have an angular offset and a lateral offset to one another.
  • the compensation area 102 is thereby asymmetrically deformed, but can
  • the compensation area can be bent by up to 30 °, for example.
  • connection line 100 essentially corresponds to
  • the subregions 106, 108 are laterally offset from one another without an angular offset.
  • the compensation area 102 can compensate for a lateral offset of up to three times the diameter of the high-voltage line 100 without problems.
  • test adapters for high currents stop parts with strong tolerances are contacted.
  • the contact elements in the test adapter housing are elastically or floatingly mounted. Due to the partially direction-dependent rigidity of the
  • Connection lines for high currents can limit the mobility of the contact element and lead to tension, which can worsen the contact with the stop part.
  • the approach presented here enables the contact elements to move more freely. This freer movement of the two ends of the compensating element relative to one another can also cause stresses due to thermal expansion especially with high currents prevent by absorbing the displacement elastically.
  • a cable with the cross section required for the current strength can be carefully stripped and flared into an onion shape by means of partial untwisting of the punch and upsetting.
  • the individual strands no longer touch each other in the area of the abdomen and the cable becomes much softer in this area against radial and axial displacements, as well as against bending and torsion. Due to the (radial) symmetrical structure, the
  • Ribbon cables are used, but they are more rigid than would be required for problem-free mobility of the contact elements. In addition, their rigidity is strongly directional.
  • busbars made of thin copper sheets cannot be locally welded in order to create defined, highly elastic areas by breaking the bond. At best, flat degrees of freedom can be achieved. Sheet metal is always rigid in the “width direction”.
  • a thick (and therefore stiff) cable can also be replaced by several thinner cables spaced apart from one another. But this is required by the many
  • the approach presented here improves the possibility of contacting products from the high-current area (e.g. BJBs) in a process-reliable manner, and can thus help time-consuming
  • the compressed compensation area 102 can be equipped with appropriate shielding and insulation. With the approach presented here, process-reliable contacting of test objects with rough tolerances in the contact part position can be achieved. This is also possible with little installation space.
  • the approach presented here enables the mobility of movably mounted electrical contact parts even with large conductor cross-sections in a large area and with low restoring forces.
  • the restoring forces behave in a radially symmetrical manner, which enables uniform mobility in all directions. This facilitates process-reliable contacting of test objects with different positional and angular deviations of the contact parts, in particular for test contacts.
  • the bulging of the conductor strands is a useful side effect, the outer
  • the bulging results in a locally reduced stiffness, which can greatly reduce the bending radius of the cable.
  • Isolation and, if present, the shielding must be removed without damaging the wires. Then the exposed part of the cable is compressed and twisted against the lay direction so that the individual strands / cardeles stand out from one another. The cable continues to be compressed until the conductors are plastically deformed into the desired onion shape. To create the onion shape, individual strands can be straightened a little if necessary in order to achieve an even distribution of the conductors. Since the devices and methods described in detail above are exemplary embodiments, they can usually be modified to a wide extent by a person skilled in the art without departing from the scope of the invention. In particular, the mechanical arrangements and the proportions of the individual elements to one another are selected merely as examples.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Anschlussleitung (100) für hohe Ströme und Spannungen, wobei die Anschlussleitung(100) ein von einem elektrisch isolierenden Kabelmantel (104) umschlossenes elektrisch leitendes Strangpaket (110) und zumindest einen Ausgleichsbereich (102) zum Ausgleichen von Winkeltoleranzen, Lagetoleranzen und Relativbewegungen zwischen zwei Teilbereichen (106, 108) der Anschlussleitung(100) aufweist, wobei der Kabelmantel (104) in dem Ausgleichsbereich (102) unterbrochen ist und das Strangpaket (110) zu zumindest drei bogenförmigen Strängen (112) spindelförmig aufgeweitet ist.

Description

ANSCHLUSSLEITUNG FÜR HOHE STROME UND/ODER SPANNUNGEN, PRÜFVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES AUSGLEICHSBEREICHS
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anschlussleitung für hohe Ströme und/oder
Spannungen, eine Prüfvorrichtung mit einer solchen Anschlussleitung und ein Verfahren zum Herstellen eines Ausgleichsbereichs zum Ausgleichen von Winkeltoleranzen,
Lagetoleranzen, sowie Relativbewegungen zwischen zwei Teilbereichen einer solchen Anschlussleitung.
Stand der Technik
Eine Anschlussleitung für hohe Ströme und/oder Spannungen weist einen großen
Leitungsquerschnitt auf, um die hohen elektrischen Ströme übertragen zu können. Weiterhin weist die Anschlussleitung eine Hülle auf, die dick genug ist, um die hohe Spannung sicher zu isolieren. Aufgrund des großen Leitungsquerschnitts und der Dicke der Isolation ist die Anschlussleitung sehr steif. Auch eine Anschlussleitung mit einem elektrischen Leiter in Litzenform weist einen hohen Biegewiderstand auf.
Zum Ausgleichen von Wnkeltoleranzen, Lagetoleranzen und Relativbewegungen zwischen zwei Teilbereichen der Anschlussleitung kann die Anschlussleitung in Schlingen, Schlaufen oder Buchten verlegt werden, um eine erforderliche Biegung der Anschlussleitung auf eine große Länge zu verteilen. Beschreibung der Erfindung
Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, unter Einsatz konstruktiv möglichst einfacher Mittel eine Anschlussleitung für hohe Ströme und/oder Spannungen, eine Prüfvorrichtung mit einer solchen Anschlussleitung und ein Verfahren zum Herstellen eines Ausgleichsbereichs zum Ausgleichen von Winkeltoleranzen, Lagetoleranzen und Relativbewegungen zwischen zwei Teilbereichen einer solchen Anschlussleitung bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den begleitenden Figuren angegeben. Insbesondere können die unabhängigen Ansprüche einer Anspruchskategorie auch analog zu den abhängigen Ansprüchen einer anderen Anspruchskategorie weitergebildet sein.
Es wird eine Anschlussleitung für hohe Ströme und/oder Spannungen vorgestellt, wobei die Anschlussleitung ein von einem elektrisch isolierenden Kabelmantel und gegebenenfalls elektromagnetischen Abschirmmitteln umschlossenes elektrisch leitendes Strangpaket und zumindest einen Ausgleichsbereich zum Ausgleichen von Wnkeltoleranzen, Lagetoleranzen und Relativbewegungen zwischen zwei Teilbereichen der Anschlussleitung aufweist, wobei der Kabelmantel und die Abschirmung in dem Ausgleichsbereich unterbrochen sind und das Strangpaket zu zumindest drei bogenförmigen Strängen spindelförmig aufgeweitet ist.
Weiterhin wird eine Prüfvorrichtung zum Prüfen von Hochvoltkomponenten unter
Verwendung von hohen Strömen und Spannungen vorgestellt, wobei die Prüfvorrichtung ein an einer Lagereinrichtung beweglich gelagertes elektrisches Kontaktelement zum
Kontaktieren der Hochvoltkomponenten und eine Prüfelektronik zum Bereitstellen der hohen Ströme und/oder Spannungen aufweist, wobei zumindest eine Anschlussleitung für hohe Ströme und/oder Spannungen mit einem Ausgleichsbereich gemäß dem hier vorgestellten Ansatz das Kontaktelement elektrisch leitend mit der Prüfelektronik verbindet und dazu ausgebildet ist, Winkeltoleranzen, Lagetoleranzen und Relativbewegungen zwischen dem Kontaktelement und der Lagereinrichtung auszugleichen.
Ferner wird ein Verfahren zum Herstellen eines Ausgleichsbereichs zum Ausgleichen von Wnkeltoleranzen, Lagetoleranzen und Relativbewegungen zwischen zwei Teilbereichen einer Anschlussleitung für hohe Ströme und/oder Spannungen vorgestellt, wobei ein elektrisch isolierender Kabelmantel der Anschlussleitung zwischen den Teilbereichen unterbrochen wird, und ein elektrisch leitendes Strangpaket zu zumindest drei
bogenförmigen Strängen spindelförmig aufgeweitet wird
Eine Anschlussleitung für hohe Ströme und/oder Spannungen ist dazu ausgebildet, eine elektrische Spannung zwischen 300 V und 5000 V sicher zu übertragen. Eine Isolierung der Anschlussleitung weist eine an die hohen Spannungen angepasste elektrische
Durchschlagsfestigkeit auf. Die Anschlussleitung weist einen Leitungsquerschnitt auf, der dazu dimensioniert ist, eine elektrische Antriebsleistung, eine elektrische Ladeleistung und einen elektrischen Anteil an einer Bremsleistung eines zumindest teilweise elektrisch angetriebenen Fahrzeugs auf der hohen Spannung zu übertragen.
Ein elektrischer Leiter der Anschlussleitung kann als Strangpaket aus zumindest drei Strängen ausgebildet sein. Die Stränge sind nicht gegeneinander isoliert. Die Isolierung kann durch einen gemeinsamen Kabelmantel aller Stränge des Strangpakets bereitgestellt werden. Der Kabelmantel kann mehrschichtig sein. Innerhalb des Kabelmantels können die Stränge ohne wesentliche Zwischenräume unmittelbar aneinander anliegen. Das
Strangpaket kann durch einen Schirm gegen elektromagnetische Ein- und Abstrahlungen geschirmt sein.
Ein Ausgleichsbereich kann einen wesentlich geringeren Biege-, Scher- und
Stauchwiderstand aufweisen, als benachbarte Bereiche der Anschlussleitung mit dem isolierenden Kabelmantel. In dem Ausgleichsbereich kann der Kabelmantel entfernt sein. Der Kabelmantel kann auch mit einer dem Ausgleichsbereich entsprechenden Unterbrechung gefertigt werden. Die Unterbrechung kann beispielsweise hergestellt werden, indem eine Extrusion des Kabelmantels kurzzeitig ausgesetzt wird, während das Strangpaket weiter aus dem Extruder gezogen wird. Die Unterbrechung kann auch durch ein beispielsweise mechanisches, chemisches oder thermisches Entfernen des Kabelmantels hergestellt werden. Die Stränge des Strangpakets können über den Ausgleichsbereich durchgehend sein. Im Ausgleichsbereich können die Stränge in unterschiedliche Raumrichtungen bogenförmig von einer Mittelachse der Anschlussleitung weg gebogen sein. Die Stränge können im Ausgleichsbereich zusammen eine Zwiebelform beziehungsweise Spindelform aufweisen. Im Ausgleichsbereich können die Stränge voneinander beabstandet sein. Zwischen den Strängen können im Ausgleichsbereich Zwischenräume bestehen. Die Stränge können an den Rändern des Ausgleichsbereichs zu dem geschlossenen
Strangpaket zusammenlaufen. Auch ein eventuell vorhandener Schirm der Anschlussleitung kann im Ausgleichsbereich unterbrochen sein.
In einer Prüfvorrichtung kann die Anschlussleitung zwischen einer Prüfelektronik der
Prüfvorrichtung und einem Kontaktelement beziehungsweise einem Prüfkopf der
Prüfvorrichtung verwendet werden. Das Kontaktelement kann beispielsweise beweglich gelagerte Federkontaktstifte und/oder Gegenstecker aufweisen. Der Ausgleichsbereich ermöglicht dann innerhalb eines Bewegungsspielraums des Ausgleichsbereichs
Drehbewegungen und lineare Bewegungen des Kontaktelements gegenüber der
Lagereinrichtung. Der Bewegungsspielraum ist abhängig von einer Länge des
Ausgleichsbereichs. Die Beweglichkeit des Kontaktelementes kann dabei beispielsweise durch eine federnde Aufhängung, mit oder ohne Selbstzentrierung, oder eine schwimmende Lagerung mit jeweils einem oder mehreren Freiheitsgraden in einem definierten Bereich ermöglicht werden.
Das Strangpaket kann im Ausgleichsbereich entgegen einer Schlagrichtung des
Strangpakets entd rillt sein. Innerhalb des Kabelmantels können die Stränge zu dem
Strangpaket in einer Schlagrichtung verdrillt sein. Die an den Ausgleichsbereich
angrenzenden Teilbereiche der Anschlussleitung können gegeneinander verdreht werden, um das Entstehen der Spindelform zu unterstützen. Durch das Entdrillen kann die
Bogenform der Stränge entstehen.
Das Strangpaket kann im Ausgleichsbereich axial gestaucht sein. Die bogenförmigen Stränge können eine größere Länge aufweisen als der Ausgleichsbereich. Zum Herstellen des Ausgleichsbereichs können die Ränder des Ausgleichsbereichs aufeinander zu bewegt werden. In einem Innenraum zwischen den Strängen kann ein Hohlraum entstehen.
Der Ausgleichsbereich kann eine Länge aufweisen, die deutlich kürzer ist, als eine Länge der Anschlussleitung. Beispielsweise kann der Ausgleichsbereich eine Länge aufweisen, die kleiner als ein 10faches, kleiner als ein 5faches oder sogar kleiner als ein 2faches eines Durchmessers der Anschlussleitung ist. Ferner kann der Ausgleichsbereich einen
aufgeweiteten maximalen Durchmesser aufweisen, der deutlich größer, insbesondere um wenigstens 50% oder wenigstens 100% größer, ist als der Durchmesser der Anschlussleitung in Bereichen neben dem Ausgleichsbereich.
Das Strangpaket kann um einen Stauchfaktor zwischen 1/6 und 1 gestaucht sein. Der Stauchfaktor kann einen Zusammenhang zwischen einer ungestauchten Länge des
Ausgleichsbereichs und einer gestauchten Länge des Ausgleichsbereichs repräsentieren.
Die Stränge können im Ausgleichsbereich einzeln isoliert sein. Beispielsweise kann eine flüssige Isolierschicht auf die Stränge aufgebracht werden und auf den Strängen vernetzen. Die Stränge können beispielsweise durch Tauchen oder Besprühen mit der Isolierschicht beschichtet werden. Die Isolierschicht im Bereich des Ausgleichsbereichs kann verglichen mit der Isolierung außerhalb das Ausgleichsbereichs eine gleiche oder eine andere, insbesondere eine geringere, Schichtdicke aufweisen und/oder aus einem gleichen oder einem anderen Material ausgebildet sein.
Die Stränge können als Litzen mit einer Vielzahl von Drähten ausgeführt sein. Die Litzen können verdrillt sein. Die Litzen können in die Schlagrichtung beziehungsweise im
Gleichschlag oder gegen die Schlagrichtung beziehungsweise im Gegenschlag verdrillt sein. Der Ausgleichsbereich kann besonders wirksam sein, wenn die Litzen entgegen der Schlagrichtung verdrillt sind, da durch die spindelförmige Aufweitung des Strangpakets eine mechanische Verzahnung der Stränge untereinander aufgehoben wird.
Der Ausgleichsbereich kann durch eine elektrisch isolierende, elastische Hülle umschlossen sein. Die Hülle kann einen größeren Innendurchmesser aufweisen, als ein
Außendurchmesser des Ausgleichsbereichs. Die Hülle kann die Ausgleichsbewegungen durch elastische Verformungen mitmachen. In dieser Hülle kann eine elastische
elektromagnetische Abschirmung enthalten sein. Diese kann beispielsweise aus gewickelter Folie oder Drahtgeflecht aufgebaut sein.
Die elastische Hülle kann als Faltenbalg ausgeführt sein. Ein Faltenbalg kann einen besonders geringen Biegewiderstand aufweisen und die Ausgleichsbewegungen wenig oder gar nicht behindern. Das Strangpaket kann zwischen 3 und 30 Stränge aufweisen. Der hier vorgestellte Ansatz funktioniert bei allen Anschlussleitungen mit drei oder mehr Strängen, da sich ab drei Strängen keine bevorzugte Biegerichtung des Ausgleichsbereichs ausbildet.
Das Strangpaket kann einen Leitungsquerschnitt kleiner als 100 cm2 aufweisen. Oberhalb von 100 cm2 kann ein Biegewiderstand des Ausgleichsbereichs zu groß sein.
Die Stränge können je einen Strangquerschnitt zwischen 1 mm2 und 50 mm2 aufweisen. In diesem Bereich weist der einzelne Strang einen vorteilhaften Biegewiderstand auf und kann mit geringem Aufwand bogenförmig verformt werden.
Kurze Figurenbeschreibung
Nachfolgend wird ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 zeigt eine Darstellung einer Anschlussleitung mit einem Ausgleichsbereich gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 zeigt eine Darstellung einer dicken Anschlussleitung gemäß einem
Ausführungsbeispiel;
Fig. 3 zeigt eine Darstellung einer winkelversetzten Anschlussleitung gemäß einem
Ausführungsbeispiel; und
Fig. 4 zeigt eine Darstellung einer seitlich versetzten Anschlussleitung gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Gleiche oder gleichwirkende Elemente sind durchgängig mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Detaillierte Beschreibung
Zum leichteren Verständnis werden in der folgenden Beschreibung die Bezugszeichen zu den Figuren 1-4 als Referenz beibehalten.
Fig. 1 zeigt eine Darstellung einer Anschlussleitung 100 mit einem Ausgleichsbereich 102 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Anschlussleitung 100 ist dazu ausgebildet, hohe Ströme und/oder Spannungen zu übertragen. Die Anschlussleitung 100 kann auch als Hochvoltkabel bezeichnet werden. Im Ausgleichsbereich 102 fehlt ein Kabelmantel 104 der Anschlussleitung 100. In an den Ausgleichsbereich 102 angrenzenden Teilbereichen 106, 108 der Anschlussleitung 100 ist ein elektrischer Leiter der Anschlussleitung 100 durch den Kabelmantel 104 umschlossen und elektrisch isoliert. Der elektrische Leiter ist als ein Strangpaket 110 aus acht gleichartigen elektrisch leitenden Strängen 112 ausgebildet. In dem Ausgleichsbereich 102 sind die Stränge 112 bogenförmig seitlich gebogen und beabstandet zu benachbarten Strängen 112, wodurch das Strangpaket 110 insgesamt eine Spindelform aufweist. Die Stränge 112 des Strangpakets 110 umschließen dabei im
Ausgleichsbereich 102 einen innenliegenden Hohlraum.
Dadurch, dass die Stränge 112 im Ausgleichsbereich 102 nicht aneinander anliegen und seitlich gebogen sind, weist die Anschlussleitung 100 im Ausgleichsbereich 102 einen gegenüber den isolierten Teilbereichen 106, 108 einen wesentlich reduzierten
Biegewiderstand, Druckwiderstand und Zugwiderstand auf. Die Anschlussleitung 100 kann also im Ausgleichsbereich 102 mit geringem Kraftaufwand innerhalb eines Toleranzbereichs gebogen und verkürzt oder verlängert werden.
In einem Ausführungsbeispiel sind die Stränge 112 im Ausgleichsbereich 102 einzeln durch eine Isolierschicht 114 elektrisch isoliert.
Fig. 2 zeigt eine Darstellung einer dicken Anschlussleitung 100 gemäß einem
Ausführungsbeispiel. Die Anschlussleitung 100 entspricht dabei im Wesentlichen der Anschlussleitung in Fig. 1. Die hier dargestellte Anschlussleitung 100 weist im Gegensatz dazu einen Wesentlich größeren Leitungsquerschnitt auf. Dazu weist das Strangpaket 110 wesentlich mehr einzelne Stränge 112 auf. Die Stränge sind auch dicker, als die Stränge in Fig. 1. Hier weist das Strangpaket 110 18 Stränge 112 auf.
Fig. 3 zeigt eine Darstellung einer winkelversetzten Anschlussleitung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Anschlussleitung 100 entspricht dabei im Wesentlichen den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Anschlussleitungen. Das Strangpaket 110 weist hier 12 Stränge 112 auf. Zusätzlich sind die Stränge 112 als Litzen ausgeführt. Die Litzen bestehen aus vielen einzelnen dünnen Drähten und sind biegsamer, als ein einzelner Draht mit gleichem Leitungsquerschnitt.
Die Teilbereiche 106, 108 weisen einen Winkelversatz und einen Seitenversatz zueinander auf. Der Ausgleichsbereich 102 ist dadurch asymmetrisch verformt, kann aber den
Winkelversatz und Seitenversatz ohne Probleme ausgleichen. Der Ausgleichsbereich kann um beispielsweise bis zu 30° gebogen werden.
Fig. 4 zeigt eine Darstellung einer seitlich versetzten Anschlussleitung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Anschlussleitung 100 entspricht im Wesentlichen der
Anschlussleitung in Fig. 3. Die Teilbereiche 106, 108 sind hier ohne Winkelversatz seitlich zueinander versetzt. Der Ausgleichsbereich 102 kann einen Seitenversatz von bis zu drei Mal dem Durchmesser der Hochvoltleitung 100 ohne Probleme ausgleichen.
Mit anderen Worten wird ein Ausgleichselement für elektrische Verbindungen vorgestellt.
Der hier vorgestellte Ansatz dient dazu, mechanische Verspannungen in elektrischen Steckverbindungen, die aufgrund der Steifigkeit der Leiter auftreten, zu vermeiden.
Insbesondere in Prüfadaptern für hohe Ströme werden stark toleranzbehaftete Anschlagteile kontaktiert. Dazu werden die Kontaktelemente im Prüfadaptergehäuse elastisch oder schwimmend gelagert. Aufgrund der teilweise richtungsabhängigen Steifigkeit der
Anschlussleitungen für hohe Ströme kann die Beweglichkeit des Kontaktelementes eingeschränkt sein und es zu Verspannungen kommen, die den Kontakt zum Anschlagteil verschlechtern können. Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht eine freiere Bewegung der Kontaktelemente. Diese freiere Bewegung der beiden Enden des Ausgleichselementes zueinander kann außerdem Verspannungen aufgrund thermischer Ausdehnung insbesondere bei hohen Strömen verhindern, indem sie die Verschiebung elastisch aufnehmen.
Zum Herstellen des Ausgleichsbereichs 102 kann ein Kabel mit dem für die vorliegende Stromstärke erforderlichen Querschnitt vorsichtig abisoliert und mittels teilweisem Entdrillen des Schlages und Stauchen zwiebelförmig aufgebaucht werden. Dadurch berühren sich die einzelnen Litzen im Bereich des Bauchs nicht mehr und die Leitung wird in diesem Bereich wesentlich weicher gegen radiale und axiale Verschiebungen, sowie auch gegen Biegung und Torsion. Aufgrund des (radial-)symmetrischen Aufbaus wird auch die
Richtungsabhängigkeit der Rückstellkräfte minimiert.
(Hoch-)Flexible Leitungen, welche bei den für hohe Ströme benötigten Querschnitten und begrenztem Bauraum an natürliche Grenzen stoßen, können alternativ auch in Schleifen oder mit Durchhang verlegt werden. In einem Prüfadapter ist dies aus Platzgründen aber nicht möglich. In Hochstromprüfadaptern können auch locker geflochtene
Flachbandleitungen zum Einsatz kommen, die aber steifer sind, als für eine problemlose Beweglichkeit der Kontaktelemente erforderlich wäre. Zudem ist ihre Steifigkeit stark richtungsabhängig.
Bei Stromschienen können aus dünnen Kupferblechen zusammengefügte Stromschienen lokal nicht verschweißt werden, um durch die Auflösung des Verbundes definierte, hochelastische Bereiche zu schaffen. Dabei können bestenfalls ebene Freiheitsgrade erreicht werden. In„Breitenrichtung“ ist ein Blech immer biegesteif.
Eine dicke (und damit steife) Leitung kann auch durch mehrere dünnere Leitungen mit Abstand zueinander ersetzt werden. Dies ist aber durch die vielen erforderlichen
Verbindungsstellen sehr aufwendig im Aufbau.
Der hier vorgestellte Ansatz verbessert die Möglichkeit Produkte aus dem Hochstrombereich (z.B. BJBs) prozesssicher zu kontaktieren, und kann somit helfen zeitaufwendige
Werkereingriffe und Wiederholungstests zu vermeiden.
Der gestauchte Ausgleichsbereich 102 kann mit einer entsprechenden Schirmung und Isolation ausgerüstet werden. Durch den hier vorgestellten Ansatz kann die prozesssichere Kontaktierung von Prüflingen mit groben Toleranzen bei der Kontaktteillage erreicht werden. Dies ist auch bei geringem Bauraum möglich.
Der hier vorgestellte Ansatz ermöglicht die Beweglichkeit von beweglich gelagerten elektrischen Kontaktteilen auch bei großen Leiterquerschnitten in einem großen Bereich und mit geringen Rückstellkräften. Die Rückstellkräfte verhalten sich dabei radialsymmetrisch, was eine gleichmäßige Beweglichkeit in alle Richtungen ermöglicht. Dies erleichtert insbesondere für Prüfkontakte eine prozesssichere Kontaktierung von Prüflingen mit unterschiedlichen Lage- und Winkelabweichungen der Kontaktteile.
Diese weiträumige und gleichmäßige Beweglichkeit ist nicht nur im Bereich der Prüftechnik vorteilhaft sondern kann überall genutzt werden, wo Relativbewegungen zwischen elektrisch verbunden Teilen ermöglicht werden sollen.
Durch das Aufbauchen der Leiterstränge wird als nützlicher Nebeneffekt die äußere
Oberfläche der Leitung vergrößert. Sofern keine weiträumige Isolation (z.B. in Form eines Faltenbalges) vorgesehen wird, kann dadurch eine deutlich verbesserte Wärmeabfuhr erreicht werden. Da die Kabelisolation ohnehin geöffnet wird, ist auch der Zugang für Messfühler aller Art (z.B. Spannung, Temperatur) erleichtert. Auch eine Vierpolmessung und/oder Kelvinmessung ist an dieser Stelle möglich.
Durch das Aufbauchen ergibt sich eine lokal verringerte Steifigkeit, durch die der Biegeradius des Kabels stark reduziert werden kann.
Bei der Herstellung eines Ausgleichsbereichs 102 können von einem Kabel mit dem benötigten Querschnitt auf einigen cm Länge vorsichtig (z.B. mit einem Messer)
Isolierung(en) und sofern vorhanden auch die Schirmung entfernt werden, ohne Adern zu beschädigen. Dann wird der freigelegte Teil des Kabels soweit gestaucht und gegen die Schlagrichtung verdreht, dass sich die einzelnen Litzen/Kardeele voneinander abheben. Das Kabel wird so lange weiter gestaucht, bis sich eine plastische Verformung der Leiter zur gewünschten Zwiebelform einstellt. Zum Ausbilden der Zwiebelform können ggf. einzelne Litzen etwas gerichtet werden, um eine gleichmäßige Verteilung der Leiter zu erreichen. Da es sich bei der vorhergehend detailliert beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren um Ausführungsbeispiele handelt, können sie in üblicher weise vom Fachmann in einem weiten Umfang modifiziert werden, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind die mechanischen Anordnungen und die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander lediglich beispielhaft gewählt.
BEZUGSZEICHENLISTE
100 Anschlussleitung 102 Ausgleichsbereich 104 Kabelmantel
106 Teilbereich 108 Teilbereich 110 Strangpaket 112 Strang
114 Isolierschicht

Claims

ANSPRÜCHE
1. Anschlussleitung (100) für hohe Ströme und/oder Spannungen, wobei die
Anschlussleitung (100) ein von einem elektrisch isolierenden Kabelmantel (104) umschlossenes elektrisch leitendes Strangpaket (110) und zumindest einen
Ausgleichsbereich (102) zum Ausgleichen von Winkeltoleranzen, Lagetoleranzen und Relativbewegungen zwischen zwei Teilbereichen (106, 108) der Anschlussleitung (100) aufweist, wobei der Kabelmantel (104) in dem Ausgleichsbereich (102) unterbrochen ist und das Strangpaket (110) zu zumindest drei bogenförmigen Strängen (112) spindelförmig aufgeweitet ist.
2. Anschlussleitung (100) gemäß Anspruch 1 , bei dem das Strangpaket (110) im
Ausgleichsbereich (102) entgegen einer Schlagrichtung des Strangpakets (110) entdrillt ist.
3. Anschlussleitung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Strangpaket (110) im Ausgleichsbereich (102) axial gestaucht ist.
4. Anschlussleitung (100) gemäß Anspruch 3, bei dem das Strangpaket (110) um einen Stauchfaktor zwischen 1/6 und 1 gestaucht ist.
5. Anschlussleitung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Stränge (112) im Ausgleichsbereich (102) einzeln isoliert sind.
6. Anschlussleitung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Stränge (112) als Litzen mit einer Vielzahl von Drähten ausgeführt sind.
7. Anschlussleitung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Ausgleichsbereich (102) durch eine elektrisch isolierende elastische Hülle
umschlossen ist.
8. Anschlussleitung (100) gemäß Anspruch 7, bei dem die elastische Hülle als
Faltenbalg ausgeführt ist.
9. Anschlussleitung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Strangpaket (110) zwischen 3 und 30 Stränge (112) aufweist.
10. Anschlussleitung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Strangpaket (110) einen Leitungsquerschnitt kleiner als 100 cm2 aufweist.
11. Anschlussleitung (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Stränge (112) je einen Strangquerschnitt zwischen 1 mm2 und 50 mm2 aufweisen.
12. Prüfvorrichtung zum Prüfen von Hochvoltkomponenten unter Verwendung von hohen Strömen und Spannungen, mit einem an einer Lagereinrichtung beweglich gelagerten elektrischen Kontaktelement zum Kontaktieren der Hochvoltkomponenten und einer Prüfelektronik zum Bereitstellen der der hohen Ströme und/oder Spannungen, wobei zumindest eine Anschlussleitung (100) für hohe Ströme und/oder Spannungen gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 das Kontaktelement elektrisch leitend mit der Prüfelektronik verbindet und dazu ausgebildet ist, Winkeltoleranzen, Lagetoleranzen und Relativbewegungen zwischen dem Kontaktelement und der Lagereinrichtung auszugleichen.
13. Verfahren zum Herstellen eines Ausgleichsbereichs (102) zum Ausgleichen von Winkeltoleranzen, Lagetoleranzen und Relativbewegungen zwischen zwei
Teilbereichen (106, 108) einer Anschlussleitung (100) für hohe Ströme und/oder Spannungen , wobei ein elektrisch isolierender Kabelmantel (104) der
Anschlussleitung (100) zwischen den Teilbereichen (106, 108) unterbrochen wird, und ein elektrisch leitendes Strangpaket (110) zu zumindest drei bogenförmigen Strängen (112) spindelförmig aufgeweitet wird.
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