Title:
STROMSCHIENENANORDNUNG ZUR DICHTENDEN MONTAGE IN EINER AUSNEHMUNG EINER TRENNWAND, ELEKTRISCHES UND/ODER ELEKTRONISCHES GERÄT MIT EINER DERARTIGEN STROMSCHIENENANORDNUNG UND VERFAHREN ZU DEREN HERSTELLUNG
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft eine Stromschienenanordnung (1) zur dichtenden Montage in einer Ausnehmung (4) einer Trennwand (3) aufweisend
– eine Stromschiene (2a, 2b, 2c) mit einem länglichen oder einem dünnwandigen offenen Querschnitt aus einem elektrisch leitfähigen Stromschienenmaterial,
– einen Isolationskörper (5) aufweisend einen Kunststoff als Isolationskörpermaterial, der die Stromschiene (2a, 2b, 2c) in einem Bereich ΔL ihrer Länge umgibt, so dass die Stromschiene (2a, 2b, 2c) auf gegenüberliegenden Seiten des Isolationskörpers (5) herausragt,
dadurch gekennzeichnet,
– dass der Isolationskörper (5) auf einer Seite eine Auflagefläche (5.1) aufweist, die ausgelegt ist, einen Randbereich der Trennwand (3) nahe der Ausnehmung (4) zu überdecken, so dass über die Auflagefläche (5.1) eine dichtende Verbindung und über den Isolationskörper (5) eine lösbare Befestigung der Stromschienenanordnung (1) an einer Seite der Trennwand (3) bereitgestellt wird, und
– wobei der Isolationskörper (5) durch einen Umguss und/oder eine Umspritzung mit der Stromschiene (2a, 2b, 2c) gebildet ist und den Bereich ΔL formschlüssig umgibt. Die Erfindung betrifft ferner ein elektrisches und/oder elektronisches Gerät mit einer erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung (1), sowie ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Stromschienenanordnung (1).




Inventors:
Mueller, Steffen (34134, Kassel, DE)
Application Number:
DE102017113992A
Publication Date:
02/15/2018
Filing Date:
06/23/2017
Assignee:
SMA Solar Technology AG, 34266 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE69919770T2N/A2005-09-22



Foreign References:
EP11395382001-10-04
Claims:
1. Stromschienenanordnung (1) zur dichtenden Montage in einer Ausnehmung (4) einer Trennwand (3) aufweisend
– eine Stromschiene (2a, 2b, 2c) mit einem länglichen oder einem dünnwandigen offenen Querschnitt aus einem elektrisch leitfähigen Stromschienenmaterial,
– einen Isolationskörper (5) aufweisend einen Kunststoff als Isolationskörpermaterial, der die Stromschiene (2a, 2b, 2c) in einem Bereich ΔL ihrer Länge umgibt, so dass die Stromschiene (2a, 2b, 2c) auf gegenüberliegenden Seiten des Isolationskörpers (5) herausragt,
dadurch gekennzeichnet,
– dass der Isolationskörper (5) auf einer Seite eine Auflagefläche (5.1) aufweist, die ausgelegt ist, einen Randbereich der Trennwand (3) nahe der Ausnehmung (4) zu überdecken, so dass über die Auflagefläche (5.1) eine dichtende Verbindung und über den Isolationskörper (5) eine lösbare Befestigung der Stromschienenanordnung (1) an einer Seite der Trennwand (3) bereitgestellt wird, und
– wobei der Isolationskörper (5) durch einen Umguss und/oder eine Umspritzung der Stromschiene (2a, 2b, 2c) gebildet ist und den Bereich ΔL formschlüssig umgibt.

2. Stromschienenanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationskörper (5) einen einen Vorsprung (5.5) definierenden Kragen (5.2) aufweist, an dem die Auflagefläche (5.1) angeordnet ist.

3. Stromschienenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationskörper (5) in einem Außenrandbereich eine Vielzahl von Bohrungen (5.4) aufweist.

4. Stromschienenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschienenanordnung (1) ein an der Trennwand (3) zu befestigendes Anpresselement (14) aufweist, um die Stromschienenanordnung (1) über einen Kontaktbereich (18) mit dem Isolationskörper (5) an die Trennwand (3) zu pressen.

5. Stromschienenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
– die Stromschiene (2a, 2b, 2c) in einem von dem Isolationskörper (5) umschlossenen Bereich ΔL eine Öffnung (16) aufweist, durch die der Isolationskörper (5) hindurchgreift, und/oder
– dass die Stromschiene (2a, 2b, 2c) zumindest eine Erhebung (15) senkrecht zu ihrer Längsachse aufweist, die in den Isolationskörper (5) hineinragt.

6. Stromschienenanordnung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationskörpermaterial des Isolationskörpers (5) und das Stromschienenmaterial der Stromschiene (2a, 2b, 2c) derart gewählt sind, dass das Verhältnis der Temperaturausdehnungskoeffizienten aus Isolationskörpermaterial αIso und Stromschienenmaterial αLeit innerhalb eines Bereiches von 0,5 ≤ αIsoLeit ≤ 1,50 liegt.

7. Stromschienenanordnung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationskörpermaterial aus der Gruppe: Polyester-Gießharz, Epoxid-Gießharz, Polyurethan-Gießharz oder Kombinationen hieraus ausgewählt ist, und das Stromschienenmaterial Aluminium oder Kupfer aufweist.

8. Stromschienenanordnung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschienenanordnung (1) weitere Stromschienen (2a, 2b, 2c) aufweist, so dass auf jeder Seite des Isolationskörpers (5) ein Teil der weiteren Stromschienen (2a, 2b, 2c) herausragt, und
– wobei der Isolationskörper (5) durch einen Umguss und/oder eine Umspritzung gebildet ist und die Stromschiene (2a, 2b, 2c) und die weiteren Stromschienen (2a, 2b, 2c) in dem Bereich ΔL formschlüssig umgibt.

9. Stromschienenanordnung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschienenanordnung (1) auf einer der Trennwand (3) zugewandten Seite des Isolationskörpers (5) eine Dichtung (12) aufweist, die die Stromschiene (2a, 2b, 2c) und gegebenenfalls die weiteren Stromschienen (2a, 2b, 2c) umfängt.

10. Stromschienenanordnung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (12) an den Isolationskörper (5) angespritzt ist oder in eine Dichtungsaufnahme (5.3) des Isolationskörpers (5) eingelegt ist.

11. Stromschienenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolationskörper (5) in einem Bereich, der an die Stromschiene (2a, 2b, 2c) angrenzt, eine Kompensationsschicht (17) aus einem flexiblen Kompensationsschichtmaterial aufweist, so dass die Kompensationsschicht (17) zwischen der Stromschiene (2a, 2b, 2c) und dem Isolationskörpermaterial des Isolationskörpers (5) angeordnet ist, um eine unterschiedliche Temperaturausdehnung des Stromschienenmaterials und des Isolationskörpermaterials auszugleichen, und
– wobei die Kompensationsschicht (17) durch einen Umguss und/oder eine Umspritzung der Stromschiene (2a, 2b, 2c) gebildet ist und die Stromschiene (2a, 2b, 2c) in dem Bereich ΔL formschlüssig umgibt.

12. Stromschienenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschienenanordnung (1) eine als Shunt-Widerstand ausgelegte Stromschiene (2a), einen Spannungssensor zur Detektion eines Spannungsabfalls über einem bestimmten Bereich der als Shunt-Widerstand ausgelegten Stromschiene (2a) und optional einen Temperatursensor zur Detektion einer Temperatur der als Shunt-Widerstand ausgelegten Stromschiene (2a) aufweist.

13. Stromschienenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dünnwandige offene Querschnitt der Stromschiene (2a, 2b, 2c) durch einen U-förmigen, H-förmigen, X-förmigen oder Doppel-T-förmigen Querschnitt gebildet ist.

14. Elektrisches und/oder elektronisches Gerät, insbesondere ein Photovoltaik(PV)-Wechselrichter mit einem eine Trennwand (3) aufweisenden Gehäuse, wobei das elektrische und/oder elektronische Gerät eine an der Trennwand (3) lösbar befestigte Stromschienenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist.

15. Elektrisches und/oder elektronisches Gerät nach Anspruch 13, wobei das Gehäuse zwei Kammern mit unterschiedlichen IP-Schutzklassen aufweist, die über die Trennwand (3) voneinander getrennt sind.

16. Verfahren zur Herstellung einer Stromschienenanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 mit den Schritten:
– Bereitstellen einer Stromschiene (2a, 2b, 2c) mit einem länglichen oder einem dünnwandigen offenen Querschnitt aus einem elektrisch leitfähigen Stromschienenmaterial,
– Umschließen der Stromschiene (2a, 2b, 2c) mit einer Vergussform,
– Aufbringen eines Isolationskörpers (5) auf die Stromschiene (2a, 2b, 2c) durch Umgießen und/oder Umspritzen der mit der Vergussform umschlossenen Stromschiene (2a, 2b, 2c) in einem Bereich ΔL ihrer Länge, um einen Formschluss zwischen dem Isolationskörper (5) und der Stromschiene (2a, 2b, 2c) in dem Bereich ΔL zu bewirken.

Description:
TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Stromschienenanordnung zur dichtenden Montage in einer Ausnehmung einer Trennwand. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein elektrisches und/oder elektronisches Gerät mit einer erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Stromschienenanordnung.

Unter einer Stromschienenanordnung ist eine Vorrichtung zur elektrischen Verbindung von elektrischen Komponenten auf einer Seite der Trennwand eines elektrischen oder elektronischen Gerätes mit elektrischen Komponenten auf einer anderen Seite der Trennwand durch die Ausnehmung der Trennwand hindurch zu verstehen. Dabei ist die Stromschienenanordnung ausgelegt, hohe Ströme im Bereich einiger Hundert Ampere bis einiger Tausend Ampere zu tragen, weswegen die elektrische Verbindung über eine Stromschiene aus einem elektrisch gut leitfähigen Stromschienenmaterial mit einem hinreichend großen und üblicherweise länglichen oder einem dünnwandigen offenen Querschnitt erfolgt. Die Stromschienenanordnung selbst soll dabei eine möglichst geringe Verlustwärme erzeugen und die ihr zugeordnete Stromschiene gegenüber der Trennwand, die üblicherweise aus Metall besteht, elektrisch und möglichst auch thermisch isolieren. Ein Durchwandern der Ausnehmung durch Fremdkörper – insbesondere Staub und/oder Feuchtigkeit – ist dabei möglichst zu vermeiden. Da im montierten Zustand nicht unerhebliche Kräfte auf die Stromschienenanordnung bzw. auf die ihr zugeordnete Stromschiene wirken können, muss die Stromschienenanordnung in der Lage sein, diesen Kräften ohne Beeinträchtigung der Dichtigkeit und ohne signifikante Lageveränderung der Stromschiene relativ zu anderen elektrischen Komponenten oder zur Trennwand zu widerstehen.

STAND DER TECHNIK

Aus der DE 69919770 T2 ist eine Durchgangsschienenvorrichtung bekannt, die dafür bestimmt ist, durch eine Öffnung hindurch angebracht zu werden, welche für den Durchgang einer Leiterschiene in einer Wand ausgespart ist. Dabei ist die Vorrichtung von dem Typ, der einen Körper, durch den von einer Seite zur anderen ein Aufnahmerohr für die Schiene verläuft, und einen mit dem Körper verbundenen Deckel umfasst. Der Deckel weist für den Durchgang der Schiene ein Langloch auf, das das Rohr des Körpers verlängert. Der Zusammenbau der Durchgangsschienenvorrichtung weist eine große Anzahl verschiedener individuell auf die Gestaltung der Stromschiene abgestimmte Bauteile auf. Eine Änderung der Abmessungen der Stromschiene und/oder der Ausnehmung hat daher unter Umständen Anpassungen mehrerer Spritzgusswerkzeuge zur Folge. Daher ist der prinzipielle Aufbau der Durchgangsschienenvorrichtung wie auch deren Zusammenbau aufwendig und kosten- bzw. zeitintensiv.

Die EP 1 139 538 A1 offenbart eine Trennwanddurchführung für stromführende Bauteile. Die Trennwanddurchführung weist einen sich durch eine Trennwandöffnung hindurch erstreckenden Stromschienenkanal sowie eine zwischen dem Stromschienenkanal und dem Öffnungsrand der Trennwandöffnung einliegende Dichtungsmanschette auf. Der Stromschienenkanal, in dem voneinander beabstandete Stromschienen verlaufen, ist in einem in Einbaulage sich durch die Öffnung erstreckenden Kanalabschnitt mit einer elektrisch isolierenden Vergussmasse vollständig ausgefüllt. Die Dichtungsmanschette weist einen sich über den Kanalabschnitt erstreckenden, diesen mit Abstand umschließenden und an der Trennwand befestigten Stutzen, mindestens eine ein Stutzenende verschließende Stirnwand aus Quellmodulen, sowie eine anorganische Vergussmasse auf, die den Zwischenraum zwischen Stutzen und Stromschienenkanal ausfüllt. Damit sind der Stromschienenkanal und die in ihm verlaufenden Stromschienen im fertig montierten Zustand unlösbar mit der Trennwand verbunden.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stromschienenanordnung zur Verbindung auf einer Seite einer Trennwand angeordneter elektrischer Komponenten durch eine Ausnehmung der Trennwand mit elektrischen Komponenten auf der anderen Seite der Trennwand aufzuzeigen. Dabei soll die Stromschienenanordnung eine dichtende Verbindung mit der Trennwand gewährleisten, eine möglichst geringe Verlustleistung aufweisen und in einem an der Trennwand montierten Zustand eine ihr zugeordnete Stromschiene ausreichend mechanisch stützen bzw. führen, ohne für diesen Zweck zusätzliche Stütz- oder Führungselemente an der Stromschiene vorsehen zu müssen. Sie soll zudem einfach in der Ausnehmung montierbar, lösbar mit der Trennwand verbindbar und kostengünstig in der Herstellung sein. Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, ein elektrisches und/oder elektronisches Gerät mit einer derartigen Stromschienenanordnung, wie auch ein Verfahren zur Herstellung der Stromschienenanordnung aufzuzeigen.

LÖSUNG

Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Stromschienenanordnung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche 2 bis 13 sind auf bevorzugte Ausführungsformen der Stromschienenanordnung gerichtet. Die Patentansprüche 14 und 15 betreffen ein elektrisches und/oder elektronisches Gerät mit einer erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung. Der Patentanspruch 16 ist auf ein Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung gerichtet.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Eine erfindungsgemäße Stromschienenanordnung zur dichtenden Montage in einer Ausnehmung einer Trennwand weist

  • – eine Stromschiene mit einem länglichen oder einem dünnwandigen offenen Querschnitt aus einem elektrisch leitfähigen Stromschienenmaterial und einen Isolationskörper auf. Der Isolationskörper weist einen Kunststoff als Isolationskörpermaterial auf, der die Stromschiene in einem Bereich ΔL ihrer Länge umgibt, so dass die Stromschiene auf gegenüberliegenden Seiten des Isolationskörpers aus diesem herausragt. Die Stromschienenanordnung ist dadurch gekennzeichnet,
  • – dass der Isolationskörper auf einer Seite eine Auflagefläche aufweist, die ausgelegt ist, einen Randbereich der Trennwand nahe der Ausnehmung zu überdecken, so dass über die Auflagefläche eine dichtende Verbindung und über den Isolationskörper eine lösbare Befestigung der Stromschienenanordnung an einer Seite der Trennwand bereitgestellt wird. Dabei ist der Isolationskörper durch einen Umguss und/oder eine Umspritzung der Stromschiene gebildet. Auf diese Weise umgibt der Isolationskörper den Bereich ΔL der Stromschiene formschlüssig. Dabei weist der Isolationskörper dort, wo er mit der Stromschiene in direktem Kontakt ist, vorteilhafterweise neben dem Formschluss zusätzlich eine Haftung beziehungsweise Adhäsion mit der Stromschiene auf.

Unter einem länglichen Querschnitt der Stromschiene ist ein rechteckiger oder ovaler Querschnitt senkrecht zu einer Längenausdehnung der Stromschiene zu verstehen. Dabei weist der längliche Querschnitt in zwei zueinander senkrechten Richtungen eine Breite B und eine Dicke D auf. Üblicherweise gilt dabei für die Breite B und die Dicke D die Beziehung B ≥ 3·D. Bei einem rechteckigen Querschnitt können Ecken des Rechteckes spitz zulaufend oder abgerundet sein. Der längliche Querschnitt entspricht somit einer Ausdehnung einer „dünnen Wandung“ in lediglich einer Dimension. Im Gegensatz dazu ist unter einem dünnwandigen offenen Querschnitt eine sich in zwei Dimensionen erstreckende und – relativ zum länglichen Querschnitt – komplexere offene Profilgeometrie zu verstehen. So kann bei einem dünnwandigen offenen Querschnitt eine Ausdehnung der „dünnen Wandung“ in zwei oder mehr unterschiedlichen Richtungen – somit in zwei Dimensionen – vorliegen. Konkret kann der dünnwandige offene Querschnitt beispielsweise durch einen U-förmigen, H-förmigen, X-förmigen oder Doppel-T-förmigen Querschnitt gebildet werden. Auf diese Weise kann eine bessere Stabilität der Stromschiene in unterschiedlichen Richtungen senkrecht zu einer Längsachse der Stromschiene bei zugleich relativ geringem Materialeinsatz des Stromschienenmaterials erzielt werden.

Innerhalb der Stromschienenanordnung wird die Stromschiene durch den durch Umguss und/oder Umspritzung der Stromschiene gebildeten Isolationskörper mechanisch gestützt, wodurch ein Verbinden der Stromschienenanordnung mit elektrischen Komponenten auf beiden Seiten der Trennwand erleichtert wird. Durch die mechanische Stütze und die damit verbundene Stabilität kann die Stromschiene einer Krafteinwirkung bis zu einer gewissen Höhe auch ohne zusätzliche an der Stromschiene vorzusehende Stütz- oder Führungselemente widerstehen. Sie kann daher als Halterung für weitere Komponenten operieren. Indem das Isolationskörpermaterial einen Kunststoff aufweist, ist der Isolationskörper nicht – zumindest jedoch kaum – elektrisch leitfähig. Auf diese Weise wird nicht nur ein Kurzschluss der Stromschiene mit der üblicherweise metallenen Trennwand vermieden. Vielmehr werden auch Wirbelströme, innerhalb des Isolationskörpers eliminiert, zumindest jedoch signifikant reduziert. Diese würden ansonsten zu einer Erwärmung des Isolationskörpers und damit zu einer unerwünschten Verlustleistung der Stromschienenanordnung führen. Weiterhin weist die metallene Trennwand insgesamt einen größeren Abstand von der Stromschiene auf, weswegen auch Wirbelströme innerhalb der Trennwand in einem Bereich nahe der Ausnehmung reduziert werden. Ohne die erfindungsgemäße Stromschienenanordnung ist es zur Reduktion der Wirbelströme und der damit verbundenen Verlustleistung ansonsten üblich, ein kostenintensiveres austenitisches Material für die metallene Trennwand vorzusehen. Unter Verwendung der erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung kann hingegen gegebenenfalls auf das austenitische Material verzichtet werden und eine kostengünstigere Stahlqualität für die metallene Trennwand verwendet werden. Indem der Isolationskörper durch einen Umguss und/oder eine Umspritzung der Stromschiene gebildet ist, wird ein Formschluss und damit ein dichter Verbund zwischen Isolationskörper und Stromschiene gewährleistet. Dabei wird der dichte Verbund wie auch die mechanische Stabilität der Stromschienenanordnung durch eine vorteilhafterweise neben dem Formschluss vorhandene Adhäsion zwischen Stromschienenmaterial und Isolationskörpermaterial nochmals verstärkt. Ein Durchwandern der Stromschienenanordnung durch Verunreinigungen bzw. Feuchtigkeit entlang einer Grenzfläche zwischen Stromschiene und Isolationskörper ist damit signifikant reduziert, wenn nicht sogar ausgeschlossen. Indem die Auflagefläche des Isolationskörpers einen Randbereich nahe der Ausnehmung überdeckt, lässt sich zudem eine dichtende Verbindung zwischen Isolationskörper und Trennwand herstellen. Dabei wird über die Auflagefläche entweder unmittelbar – das heißt im direkten Kontakt mit einer Oberfläche der Trennwand – oder mittelbar – das heißt unter Zwischenschaltung einer Dichtung zwischen der Auflagefläche und der Oberfläche der Trennwand – die dichtende Verbindung bereitgestellt. Auf diese Weise ist auch an einer Grenzfläche zwischen Isolationskörper und Trennwand ein Durchwandern der Stromschienenanordnung durch Fremdpartikel weitestgehend ausgeschlossen.

Aufgrund unterschiedlicher Temperaturausdehnungen zwischen einem Stromschienenmaterial einerseits und einem Isolationskörpermaterial andererseits führen Temperaturänderungen zu einer geometrischen Fehlanpassung. Die Fehlanpassung ist dabei umso größer, je größer eine Kontaktlänge zwischen der Stromschiene und dem Isolationskörper ist. Daher tritt der Effekt für eine Stromschiene mit länglichem Querschnitt der Breite B und der Dicke D, wobei B > D gilt, vorwiegend an deren Breite auf. Bei einer Durchgangsvorrichtung gemäß der DE 69919770 T2, deren vorgefertigter Körper und deren Stromschiene insbesondere spitz zulaufende Kanten aufweisen, lokalisiert sich die gesamte Fehlanpassung in Form von mechanischen Spannungen in den Kanten des Körpers. Dies führt dort zu einem erhöhten Risiko einer Rissbildung und damit einer Schädigung des Körpers. Indem jedoch erfindungsgemäß der Isolationskörper durch einen Umguss und/oder eine Umspritzung der Stromschiene gebildet ist, bei dem insbesondere der Isolationskörper eine Haftung mit der Stromschiene aufweist, lässt sich diese Fehlanpassung nicht nur reduzieren, sondern auch auf einen weiter ausgedehnten Bereich verteilen. Das Risiko einer Rissbildung aufgrund einer Fehlanpassung wird daher signifikant reduziert. Eine analoge Überlegung lässt sich ebenso auch auf einen dünnwandigen offenen Querschnitt übertragen.

Indem die Auflagefläche des Isolationskörpers den Randbereich der Trennwand nahe der Ausnehmung überdeckt, und die Auflagefläche Bestandteil des Isolationskörpers ist, überdeckt auch der Isolationskörper mit einem bestimmten Körperabschnitt den Randbereich der Trennwand nahe der Ausnehmung. Unter Nutzung des Isolationskörpers, insbesondere unter Nutzung des bestimmten Körperabschnittes des Isolationskörpers wird eine lösbare Befestigung der Stromschienenanordnung an der Trennwand bereitgestellt. Insbesondere können so Befestigungsmittel einerseits den Isolationskörper und andererseits die Trennwand kontaktieren und auf beide wirken. Die Bereitstellung der lösbaren Befestigung des Isolationskörpers kann dabei unter Nutzung bekannter und standardisierter Befestigungsmittel erfolgen, die an dem Isolationskörper angebracht sind oder auf diesen wirken, so dass ein Anpressen des Isolationskörpers an eine Seite der Trennwand erzeugt wird. Entsprechende Befestigungsmittel können z.B. Schrauben, Bajonett-Verschraubungen, Langlöcher mit erweiterten Randöffnungen in Verbindung mit in die Langlöcher eingreifenden Befestigungsbolzen umfassen. Die Befestigungsmittel können Elemente zur Vergrößerung eines wirksamen Kontaktbereiches auf den Isolationskörper umfassen, um eine punktuelle Belastung und eine damit verbundene punktuelle Schädigung des Isolationskörpers zu vermeiden. Insgesamt ergibt sich somit eine kostengünstige, einfach herzustellende, einfach zu montierende und lösbar mit der Trennwand verbindbare Stromschienenanordnung.

Vorteilhafterweise weist der Isolationskörper der Stromschienenanordnung einen einen Vorsprung definierenden Kragen auf, an dem die Auflagefläche angeordnet ist. Dabei ist der Vorsprung hinsichtlich einer zur Trennwand parallel verlaufenden Querschnittebene geringfügig kleiner als die Ausnehmung der Trennwand ausgelegt, so dass bei Montage der Stromschienenanordnung der Vorsprung in die Ausnehmung hineinragt oder durch diese hindurchragt. Vorteilhafterweise ist der Vorsprung an einem Ende leicht konisch bzw. abgerundet ausgeführt. Dies erleichtert die Montage der Stromschienenanordung in der Ausnehmung bzw. an der Trennwand.

In einer Ausführungsform der Stromschienenanordnung weist der Isolationskörper in einem Außenrandbereich eine Vielzahl von Bohrungen auf, um die Stromschienenanordnung an der Trennwand zu befestigen. In die Bohrungen lassen sich Schrauben einführen, die mit entsprechenden an der Trennwand befestigten Muttern in Eingriff gebracht werden können. Vorteilhafterweise sind die Bohrungen regelmäßig, insbesondere äquidistant entlang des Außenrandbereiches verteilt, um eine gleichmäßige Anpresskraft auf den Isolationskörper ausüben zu können.

In einer alternativen Ausführungsform weist die Stromschienenanordnung ein an der Trennwand zu befestigendes Anpresselement auf, um die Stromschienenanordnung über einen Kontaktbereich mit dem Isolationskörper an die Trennwand zu pressen. In diesem Fall kann das Anpresselement Bohrungen aufweisen, durch die Schrauben als Befestigungsmittel eingeführt werden und mit in der Trennwand montierten Muttern in Eingriff gebracht werden. Das Anpresselement kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein. Der Isolationskörper muss in diesem Fall nicht zwingend Bohrungen aufweisen, obwohl dies natürlich auch möglich ist. Beispielsweise können die Schrauben als Befestigungsmittel sowohl das Anpresselement als auch den Isolationskörper durchdringen und mit korrespondierenden Gewindebohrungen an der Trennwand in Eingriff gebracht werden. Das Anpresselement ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der Isolationskörper selbst und/oder der Kragen des Isolationskörpers keine hinreichende Stabilität aufweist, wodurch sowohl die Anpresskraft, als auch eine mechanische Belastbarkeit der montierten Stromschienenanordnung negativ beeinflusst werden. Durch das Anpresselement wird gewährleistet, dass eine gleichmäßige Anpresskraft auf den Außenrandbereich des Isolationskörpers wirkt und insgesamt eine Stabilität der montierten Stromschienenanordnung verbessert.

In einer Ausführungsform der Stromschienenanordnung weist die Stromschiene in einem von dem Isolationskörper umschlossenen Bereich ΔL eine Öffnung auf, durch die der Isolationskörper (5) hindurchgreift. Alternativ oder kumulativ dazu kann die Stromschiene zumindest eine Erhebung senkrecht zu ihrer Längsachse aufweisen, die in den Isolationskörper hineinragt. Durch die Öffnung und/oder die Erhebung wird ein zusätzliches Verkeilen der Stromschiene mit dem Isolationskörper generiert, wodurch eine axiale Fixierung der Stromschiene innerhalb des Isolationskörpers verbessert wird.

In einer Ausführungsform ist das Isolationskörpermaterial des Isolationskörpers und das Stromschienenmaterial der Stromschiene derart gewählt, dass das Verhältnis der Temperaturausdehnungskoeffizienten aus Isolationskörpermaterial αIso und Stromschienenmaterial αLeit innerhalb eines Bereiches von 0,50 < αIsoLeit < 1,50, besonders bevorzugt innerhalb eines Bereiches von 0,80 < αIsoLeit < 1,30 liegt. Durch eine derartig von den Temperaturausdehnungskoeffizienten abhängige Materialwahl lassen sich die temperaturbedingten mechanischen Spannungen der Stromschienenanordnung und eine damit verbundene Schädigung des Isolationskörpers hinreichend reduzieren.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Isolationskörpermaterial aus der Gruppe: Polyester-Gießharz, Epoxid-Gießharz, Polyurethan-Gießharz oder Kombinationen hieraus ausgewählt. Dabei weist das Stromschienenmaterial Aluminium oder Kupfer auf. Bevorzugt weist das Isolationskörpermaterial ein ungesättigtes Polyester(UP)-Gießharz auf. Zur Steigerung der mechanischen Festigkeit und zur Anpassung des Temperaturausdehnungskoeffizienten kann das jeweilige Gießharz mit Füllstoffen wie Quarz und/oder Glasfasern versetzt sein. Derartige Gießharze zeigen insbesondere in Verbindung mit einer Aluminium aufweisenden Stromschiene ein besonders günstiges Verhältnis αIsoLeit der entsprechenden Temperaturausdehnungskoeffizienten.

In einer Ausführungsform weist die Stromschienenanordnung weitere Stromschienen auf, so dass auf jeder Seite des Isolationskörpers ein Teil der weiteren Stromschienen herausragt. Dabei ist der Isolationskörper durch einen Umguss und/oder eine Umspritzung der Stromschiene und der weiteren Stromschiene gebildet. Auf diese Weise umgibt der Isolationskörper sowohl die Stromschiene, als auch die die weiteren Stromschienen in dem Bereich ΔL formschlüssig. Dabei ergeben sich für jede der den Isolationskörper durchsetzenden Stromschienen die bereits eingangs erwähnten Vorteile des als Umguss und/oder Umspritzung gebildeten Isolationskörpers. Eine Stromschienenanordnung kann auf diese Weise mehrphasig ausgeführt werden, wobei lediglich eine Ausnehmung in der Trennwand vorzusehen ist.

In einer Ausführungsform weist die Stromschienenanordnung auf einer der Trennwand zugewandten Seite des Isolationskörpers eine Dichtung auf, die die Stromschiene und gegebenenfalls die weiteren Stromschienen umfängt. Dabei ist bei montierter Stromschienenanordnung die Dichtung zwischen der Trennwand und der Auflagefläche des Isolationskörpers angeordnet. Die Dichtung ist vorteilhafterweise eine Elastomer-Dichtung, die mikroskopische Unebenheiten bzw. Riefen von Auflagefläche und/oder Trennwand ausgleicht, so dass eine dichtende Verbindung zwischen Isolationskörper und Trennwand ohne Herbeiführen einer übermäßig hohen Anpresskraft auf den Isolationskörper bewirkt wird. Eine derartige Dichtung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn es sich bei dem Isolationskörper oder der Trennwand um ein Material handelt, dessen Oberflächenrauigkeit nur durch das Herbeiführen von den Isolationskörper schädigenden Anpresskräften beeinflusst werden kann.

Vorteilhafterweise ist die Dichtung an den Isolationskörper angespritzt oder in eine Dichtungsaufnahme des Isolationskörpers eingelegt. Damit ist die Dichtung in Bezug auf den Isolationskörper eindeutig angeordnet. Sie ist fixiert bzw. vorfixiert und somit gegen ein Herausfallen und/oder Verrutschen gesichert. Die Dichtungsaufnahme kann beispielsweise als Nut ausgeführt sein, deren Tiefe kleiner ist als der Durchmesser eines Querschnittes der Dichtung, um eine ausreichende Kompression der Dichtung im montierten Zustand der Stromschienenanordnung zu gewährleisten. Alternativ kann die Dichtungsaufnahme auch durch den Vorsprung des Isolationskörpers gebildet werden, der die Dichtung lateral vorfixiert.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Stromschienenanordnung weist der Isolationskörper in einem Bereich, der an die Stromschiene angrenzt, eine Kompensationsschicht aus einem flexiblen Kompensationsschichtmaterial auf. Dabei ist die Kompensationsschicht zwischen der Stromschiene und dem Isolationskörpermaterial des Isolationskörpers angeordnet, um eine unterschiedliche Temperaturausdehnung des Stromschienenmaterials einerseits und des Isolationskörpermaterials andererseits auszugleichen. Dabei ist die Kompensationsschicht ebenfalls durch einen Umguss und/oder eine Umspritzung der Stromschiene gebildet. Auch die Kompensationsschicht umgibt daher die Stromschiene in dem Bereich ΔL formschlüssig. Die Kompensationsschicht ist Teil des Isolationskörpers, der demnach mehrere Materialien, ein Isolationskörpermaterial und ein flexibles Kompensationsschichtmaterial, aufweist. Durch die Flexibilität des Kompensationsschichtmaterials erzeugen unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten eine Kompression bzw. eine Expansion der Kompensationsschicht, wodurch die entstehenden mechanischen Spannungen innerhalb des Isolationskörpers und deren schädigende Wirkung auf den Isolationskörper minimiert werden. Dabei lassen sich die resultierenden mechanischen Spannungen des Isolationskörpers über das Kompensationsschichtmaterial und/oder eine Dicke DKomp der Kompensationsschicht gezielt beeinflussen. Vorteilhafterweise liegt die Dicke DKomp der Kompensationsschicht in einem Bereich von 0,10 mm ≤ DKomp ≤ 2,00 mm oder – relativ zur Dicke D der Stromschiene – in einem Bereich von 0,05·D ≤ DKomp ≤ 0,20·D. Vorteilhafterweise ist das Kompensationsschichtmaterial ein flexibles Gießharz – insbesondere ein flexibles 2-Komponenten (2K) Gießharz – auf Basis eines Polyester-, Polyurethan-, Epoxid- oder Silikon-Grundwerkstoffes. Allerdings ist auch ein flexibles 1-Komponenten Gießharz als Kompensationsschichtmaterial möglich.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Stromschienenanordnung eine als Shunt-Widerstand ausgelegte Stromschiene, einen Spannungssensor zur Detektion eines Spannungsabfalls über einem bestimmten Bereich der als Shunt-Widerstand ausgelegten Stromschiene und optional einen Temperatursensor zur Detektion einer Temperatur der als Shunt-Widerstand ausgelegten Stromschiene auf. Um lange Signalübertragungswege zu vermeiden, ist eine Auswerteeinheit zur Bestimmung eines durch die Stromschiene fließenden Stroms in der Nähe des Spannungs- und gegebenenfalls des Temperatursensors angeordnet. Vorteilhafterweise ist die Auswerteeinheit an der als Shunt-Widerstand ausgelegten Stromschiene befestigt und/oder innerhalb des Bereiches ΔL der Stromschiene angeordnet. Im letztgenannten Fall ist auch die Auswerteeinheit von dem als Umguss und/oder Umspritzung ausgeführten Isolationskörper formschlüssig umgeben. Auf diese Weise ist die Stromschienenanordnung neben der elektrischen Verbindung von elektrischen Komponenten auf beiden Seiten einer Trennwand zusätzlich in der Lage, in Verbindung mit der Auswerteeinheit eine Bestimmung des durch sie hindurchfließenden Stroms durchzuführen. Indem der Spannungssensor und optional auch der Stromsensor von dem Isolationskörper formschlüssig umgeben sind, sind sie gegenüber äußeren Einwirkungen – z.B. Feuchtigkeit und mechanischen Belastungen – optimal geschützt.

Ein elektrisches und/oder elektronisches Gerät umfasst ein eine Trennwand aufweisendes Gehäuse. Das elektrische und/oder elektronische Gerät weist zudem eine an der Trennwand lösbar befestigte erfindungsgemäße Stromschienenanordnung auf. Das elektrische und/oder elektronische Gerät kann insbesondere einen Photovoltaik(PV)-Wechselrichter umfassen. Dabei ist die Stromschienenanordnung in eine Ausnehmung der Trennwand montiert und mit der Trennwand lösbar verbunden. Die Montage der Stromschienenanordnung kann auf einfache Art und Weise von einer Seite der Trennwand erfolgen. Die Stromschienenanordnung weist in einem montierten Zustand eine dichtende Verbindung mit einer Seite der Trennwand auf, so dass ein Durchdringen von Feuchtigkeit und oder Fremdpartikeln durch die Ausnehmung auf die andere Seite der Trennwand verhindert wird. Dabei kann die Trennwand eine Außenwand des Gehäuses umfassen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des elektrischen und/oder elektronischen Gerätes weist das Gehäuse zwei Kammern mit unterschiedlichen IP-Schutzklassen auf, die über die Trennwand voneinander getrennt sind. In diesem Fall umfasst das elektrische und/oder elektronische Gerät eine innerhalb des Gehäuses angebrachte Trennwand. Für das elektrische und/oder elektronische Gerät ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit der Stromschiene erwähnten Vorteile.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung umfasst die Schritte:

  • – Bereitstellen einer Stromschiene mit einem länglichen oder einem dünnwandigen offenen Querschnitt aus einem elektrisch leitfähigen Stromschienenmaterial,
  • – Umschließen der Stromschiene mit einer Vergussform,
  • – Aufbringen eines Isolationskörpers auf die Stromschiene durch Umgießen und/oder Umspritzen der mit der Vergussform umschlossenen Stromschiene in einem Bereich ΔL ihrer Länge, um einen Formschluss zwischen dem Isolationskörper und der Stromschiene in dem Bereich ΔL zu bewirken.

Die Vergussform weist üblicherweise eine separate Einfüllöffnung zum Einfüllen des Gießharzes und eine separate Entlüftungsöffnung zum Entlüften der bei dem Umgießen und/oder Umspritzen verdrängten Luft auf. Es ist jedoch auch möglich, dass die Einfüllöffnung und die Entlüftungsöffnung durch eine gemeinsame Öffnung innerhalb der Vergussform realisiert sind. Bei der Vergussform kann es sich um eine einteilige aufklappbare Vergussform handeln, die auf die Stromschiene montiert und auf dieser – zumindest während des Vergusses und/oder der Umspritzung – fixiert ist. Nach einem Aushärten des Isolationskörpermaterials kann die Vergussform von der umgossenen und/oder umspritzten Stromschiene entfernt werden. Alternativ kann es sich auch um eine zweiteilige Vergussform handeln, deren Formhälften nach dem Aushärten des Isolationskörpermaterials voneinander separiert werden. Dabei kann das Aufbringen des Isolationskörpers auf die Stromschiene drucklos, über ein Niederdruck-Gießverfahren, ein Hochdruck-Gießverfahren, oder auch ein Vakuum-Gießverfahren erfolgen.

Sofern der Isolationskörper der Stromschienenanordnung lediglich ein Material – i.e. das Isolationskörpermaterial – aufweist, handelt es sich bei dem Verfahren zur Herstellung der Stromschienenanordnung üblicherweise um ein einstufiges Verfahren. Dabei wird beim Aufbringen des Isolationskörpers typischerweise der gesamte Isolationskörper in einem Verfahrensschritt aufgebracht. Sofern der Isolationskörper zusätzlich eine Kompensationsschicht aus einem Kompensationsschichtmaterial aufweist, erfolgt das Aufbringen des Isolationskörpers typischerweise in zumindest zwei Teilschritten. In einem ersten Teilschritt wird zunächst die Kompensationssicht durch ein Umgießen und/oder Umspritzen der Stromschiene auf diese aufgebracht. Das Aufbringen im ersten Teilschritt erfolgt üblicherweise mit einer ersten Vergussform, die eine Außenkontur der Kompensationsschicht definiert. In einem zweiten Teilschritt wird dann der Isolationskörper durch ein Umgießen und/oder Umspritzen der bereits mit der Kompensationsschicht umgossenen und/oder umspritzten Stromschiene vervollständigt. Dabei erfolgt der zweite Teilschritt mit einer zweiten Vergussform, die eine Außenkontur des Isolationskörpers definiert. Bei der ersten und der zweiten Vergussform kann es sich jeweils um separate Vergussformen handeln. Alternativ dazu kann die erste und zweite Vergussform auch auf Basis einer gemeinsamen Grundform aufgebaut sein, in der entsprechende Einsätze bzw. Schieberwerkzeuge für die erste Vergussform bzw. die zweite Vergussform vorgesehen sind. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung ergeben sich die bereits im Zusammenhand mit der Stromschienenanordnung erwähnten Vorteile.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen – insbesondere der dargestellten relativen Anordnung und Wirkverbindung mehrerer Bauteile – zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.

Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.

Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN

Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.

1a zeigt eine explosionsartige Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung;

1b zeigt eine Darstellung der Stromschienenanordnung gemäß 1a in einem fertig montierten Zustand;

2a zeigt eine Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung;

2b zeigt eine Seitenansicht der Stromschienenanordnung aus 2a;

3 zeigt eine Seitenansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung; und

4 zeigt eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung

5 zeigt eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung mit einer einen dünnwandigen offenen Querschnitt aufweisenden Stromschiene

FIGURENBESCHREIBUNG

Die 1a zeigt eine explosionsartige Darstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung 1. Die Stromschienenanordnung 1 weist drei Stromschienen 2a, 2b, 2c unterschiedlicher Länge auf, die in einem Abstand zueinander angeordnet sind und hinsichtlich ihrer Längenausdehnung parallel zueinander verlaufen. Die Stromschienen 2a, 2b, 2c durchstoßen einen gemeinsam genutzten Isolationskörper 5. Dabei ist der Isolationskörper 5 in Form eines Umgusses und/oder einer Umspritzung der Stromschienen 2a, 2b, 2c gebildet, weswegen jede einzelne der Stromschienen 2a, 2b, 2c über einen Bereich ΔL ihrer Länge formschlüssig von dem Isolationskörper 5 umgeben wird. Über die mechanischen Eigenschaften des Isolationskörpers, insbesondere eine Steifigkeit des Isolationskörpermaterials, werden Lage und Orientierung der Stromschienen 2a, 2b, 2c zueinander fixiert. Der Isolationskörper 5 weist eine Auflagefläche 5.1 auf, die im montierten Zustand der Stromschienenanordnung 1 in einer Ausnehmung 4 einer Trennwand 3 einen Randbereich der Trennwand 3 in der Nähe der Ausnehmung 4 überlappt. Die Auflagefläche 5.1 ist an einem Kragen 5.2 des Isolationskörpers angeordnet. Durch den Kragen 5.2 wird ein Vorsprung 5.5 des Isolationskörpers 5 definiert, der von seinen lateralen Abmessungen geringfügig kleiner als die Ausnehmung 4 der Trennwand 3 ausgelegt ist, so dass bei einer Montage der Stromschienenanordnung 1 der Vorsprung 5.5 in die Ausnehmung 4 der Trennwand 3 hineinragt oder durch diese hindurchragt. Hierdurch wird die Stromschienenanordnung 1 relativ zur Ausnehmung 4 lateral vorfixiert, wodurch eine einfache und geführte Montage der Stromschienenanordnung 1 auf einer Seite der Trennwand 3 bereitgestellt wird. Der Isolationskörper 5 weist zudem in einem Außenrandbereich eine Vielzahl von Bohrungen 5.4 auf, die hinsichtlich ihrer Anordnung mit an der Trennwand 3 befestigten Blindnietmuttern 10 korrespondieren. Die Stromschienenanordnung 1 weist ferner eine Dichtung 12 aus einem Elastomermaterial auf, die vor Montage der Stromschienenanordnung in einer Dichtungsaufnahme 5.3 des Isolationskörpers 5 vorfixiert wird. Im dargestellten Fall ist die Dichtung 12 als eine separate Komponente ausgeführt, deren Vorfixierung über eine Mantelfläche des Vorsprungs 5.5 als Dichtungsaufnahme 5.3 erfolgt. Gleichfalls ist es jedoch auch möglich, dass die Dichtung 12 an die Auflagefläche 5.1 des Isolationskörpers 5 angespritzt ist. Im montierten Zustand der Stromschienenanordnung 1 ist die Dichtung 12 zwischen der Trennwand 3 und der Auflagefläche 5.1 des Isolationskörpers 5 angeordnet. Sie gewährleistet über ihre Kompressibilität eine dichtende Verbindung zwischen dem Isolationskörper 5 der Stromschienenanordnung 1 und der Trennwand 3. Indem der Isolationskörpers 5 als Umguss bzw. Umspritzung der Stromschienen 2a, 2b, 2c ausgebildet ist, umgibt er jede der Stromschienen 2a, 2b2c in dem Bereich ΔL ihrer Länge formschlüssig. Daher ist auch ein ausreichend dichtender Verbund zwischen dem Isolationskörper 5 einerseits und jeder der Stromschienen 2a, 2b, 2c andererseits gewährleistet.

Bei Montage der Stromschienenanordnung 1 wird diese in die Ausnehmung 4 der Trennwand 3 eingeführt, bis die Auflagefläche 5.1 des Isolationskörpers 5 über die Dichtung 12 mit dem Randbereich der Trennwand 3 in der Nähe der Ausnehmung 4 in Kontakt kommt. Danach wird die Stromschienenanordnung 1 über Schrauben 11, die in die an der Trennwand 3 vormontierten Blindnietmuttern 10 eingreifen, befestigt. In 1b ist die Stromschienenanordnung 1 in einem fertig montierten Zustand in der Ausnehmung 4 der Trennwand 3 in einer anderen Ansicht dargestellt. Die Anzahl der Stromschienen 2a, 2b, 2c der Stromschienenanordnung 1 in den 1a und 1b ist lediglich beispielhaft zu verstehen. So ist es möglich, dass die Stromschienenanordnung 1 auch eine von drei verschiedene Anzahl an Stromschienen 2a, 2b, 2c – beispielsweise lediglich eine oder zwei Stromschienen – aufweist. Weiterhin ist es möglich, dass bei einem geeigneten Isolationskörpermaterial die Dichtung 12 entfallen kann.

2a zeigt eine zweite Ausführungsform der Stromschienenanordnung 1 in einem in einer Ausnehmung 4 einer Trennwand 3 montierten Zustand in einer Draufsicht. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen in dieser wie auch den folgenden Figuren gleiche oder gleichwirkende Elemente. Vom Grundaufbau entspricht die Stromschienenanordnung 1 der 2a der ersten Ausführungsform gemäß den 1a und 1b, weswegen in Bezug auf den Grundaufbau der Stromschienenanordnung 1 auf die Beschreibung der 1a und 1b verwiesen wird. Im Folgenden werden vielmehr die Unterschiede der zweiten gegenüber der ersten Ausführungsform dargestellt.

Die zweite Ausführungsform der Stromschienenanordnung 1 weist lediglich eine Stromschiene 2a auf, die von einem Isolationskörper 5 formschlüssig umgeben ist. Dabei ist der Isolationskörper 5 ebenfalls durch einen Umguss und/oder eine Umspritzung gebildet. Im Gegensatz zu der ersten Ausführungsform weist der Isolationskörper der zweiten Ausführungsform jedoch eine Kompensationsschicht 17 der Dicke DKomp aus einem flexiblen und kompressiblen Kompensationsschichtmaterial – hier: ein flexibles Gießharz auf Basis eines Polyester, Polyurethan oder Silikon Grundwerkstoffes – auf. In 2a ist eine konstante Dicke DKomp der Kompensationsschicht 17 dargestellt. Es liegt jedoch im Rahmen der Erfindung, dass – bedingt durch Unebenheiten der Oberfläche, Erhebungen und/oder Öffnungen der Stromschiene 2a und unter Berücksichtigung des Herstellprozesses – die Dicke DKomp der Kompensationsschicht 17 lateralen Schwankungen unterworfen ist. Die Kompensationsschicht 17 ist in der Lage, noch vorhandene mechanische Spannungen, die aufgrund unterschiedlicher Temperaturausdehnungskoeffizienten von Stromschienenmaterial αLeit und Isolationskörpermaterial αIso resultieren, zu reduzieren. Auf diese Weise wird eine Schädigung des Isolationskörpers 5 bzw. des Isolationskörpermaterials vermeiden. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform weist der Isolationskörper 5 in 2a selbst keine Bohrungen 5.4 zur Befestigung der Stromschienenanordnung 1 auf. Vielmehr wird hier der Isolationskörper 5 über ein Anpresselement 14 an die Trennwand 3 gepresst, wobei nunmehr das Anpresselement 14, welches in Form eines Ringes gestaltet ist, entsprechende Bohrungen aufweist. Durch die Bohrungen sind Schrauben 11 eingesetzt und mit entsprechenden an der Trennwand 3 befestigten Muttern, insbesondere Blindnietmuttern 10 (nicht gezeichnet), in Eingriff gebracht. Die Ausnehmung 4 der Trennwand 3 ist in dieser Darstellung nicht sichtbar und daher lediglich als gestrichelte Linie gekennzeichnet.

Die 2b illustriert eine Seitenansicht der zweiten Ausführungsform der Stromschienenanordnung 1 gemäß 2a in einem nicht montierten Zustand in Form einer explosionsartigen Darstellung. Der Isolationskörper 5 weist an einer der Trennwand 3 zugewandten Seite der Auflagefläche 5.1 eine Dichtungsaufnahme 5.3 auf. Die Dichtungsaufnahme 5.3 ist in Form einer Nut ausgebbildet, die die Dichtung 12 vor Montage der Stromschienenanordnung 1 vorfixiert. Die Kompensationsschicht 17 umgibt die Stromschiene 2a auf einem Bereich ΔL ihrer Länge und ist dort zwischen der Stromschiene 2a und dem Isolationskörpermaterial angeordnet. Weiterhin weist die Stromschiene 2a innerhalb des Bereiches ΔL eine Erhebung 15 auf, die sich in zwei Richtungen senkrecht zu der Längenausdehnung der Stromschiene 2a erstreckt, in den Isolationskörper 5 hineinragt und sich mit diesem verkeilt. Durch die Erhebung 15 wird eine axiale Fixierung der Stromschiene 2a in dem Isolationskörper 5 verbessert. Obwohl in 2b eine sich in zwei Richtungen erstreckende Erhebung 15 dargestellt ist, ist auch eine lediglich einseitige Erhebung 15 oder mehrere einseitige Erhebungen 15 der Stromschiene 2a möglich. Alternativ zu dem dargestellten Fall kann die Stromschienenanordnung 1 auch mehrere Stromschienen 2a, 2b, 2c aufweisen.

In 3 ist eine dritte Ausführungsform der Stromschienenanordnung 1 explosionsartig in einer Seitenansicht in einem nicht montierten Zustand dargestellt. Dabei entspricht die dritte Ausführungsform im Wesentlichen der zweiten Ausführungsform gemäß den 2a und 2b. Daher wird zum grundsätzlichen Aufbau der Stromschienenanordnung 1 auf die Beschreibung der zweiten Ausführungsform verwiesen. Im Unterschied zu der zweiten Ausführungsform weist die Stromschienenanordnung 1 der 3 jedoch anstelle einer Erhebung 15 nunmehr eine Öffnung 16 auf. Dabei ist die Öffnung 16 vom Isolationskörpermaterial des Isolationskörpers 5 durchsetzt, was eine Verbesserung einer axialen Fixierung der Stromschiene 2a innerhalb des Isolationskörpers 5 bewirkt. Das Durchsetzen des Isolationskörpers erfolgt üblicherweise von selbst bei Bereitstellung der Öffnung 16, indem der Isolationskörper in einem niedrigviskosen Zustand auf die Stromschiene 2a aufgebracht wird und auf dieser aushärtet. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform weist die Stromschienenanordnung 1 nun keine Dichtung 12 auf. Hier ist das Isolationskörpermaterial des Isolationskörpers 5 selbst in der Lage, schon bei relativ geringen, zumindest jedoch nicht materialschädigenden Anpresskräften eine ausreichend dichte Verbindung zwischen einer Auflagefläche 5.1 des Isolationskörpers 5 und einer Oberfläche der Trennwand 3 auszubilden. Obwohl Erhebungen 15 und Öffnungen 16 der Stromschiene 2a in getrennten Ausführungsformen der Stromschienenanordnung 1 dargestellt sind, ist auch eine Kombination von Erhebungen 15 und Öffnungen 16 zur axialen Fixierung der Stromschiene 2a innerhalb des Isolationskörpers 5 möglich.

Die 4 zeigt eine vierte Ausführungsform der Stromschienenanordnung 1 in einem in einer Ausnehmung 4 einer Trennwand 3 montierten Zustand. Der Grundaufbau entspricht dabei im Wesentlichen dem der zweiten Ausführungsform, weswegen hier auf die entsprechenden Ausführungen unter 2a und 2b verwiesen wird. Im Unterschied zur zweiten Ausführungsform ist die Stromschiene 2a der 4 als ein Shunt-Widerstand zur Messung der durch die Stromschiene 2a fließenden Stromstärke ausgeführt. Zu diesem Zweck weist die Stromschiene 2a in einem bestimmten Bereich eine vordefinierte Geometrie auf, mit deren Hilfe auf den elektrischen Widerstand R der Stromschiene in dem bestimmten Bereich geschlossen werden kann. Vorteilhafterweise – jedoch nicht notwendigerweise – befindet sich der bestimmte Bereich innerhalb des Bereiches ΔL, der von dem Isolationskörper 5 formschlüssig umgeben ist. Die Stromschienenanordnung 1 weist einen Spannungssensor (nicht dargestellt) zur Detektion eines über dem bestimmten Bereich durch den Strom hervorgerufenen Spannungsabfalls auf. Weiterhin weist sie einen Temperatursensor (nicht dargestellt) zur Detektion einer Temperatur der Stromschiene 2a auf. Vorteilhafterweise sind auch der Spannungssensor und der Temperatursensor von dem Isolationskörper 5 formschlüssig umgeben und so fixiert und insbesondere vor äußeren Einflüssen bzw. Beschädigungen geschützt. Weiterhin weist die Stromschienenanordnung 1 eine mit dem Spannungssensor und dem Temperatursensor verbundene Auswerteeinheit 13 auf, die ausgelegt ist, auf Basis der detektierten Werte von Spannungsabfall und Temperatur einen in der Stromschiene 2a fließenden Strom zu bestimmen. Die Auswerteeinheit 13 ist an der Stromschiene 2a in der Nähe des Isolationskörpers 5 angeordnet. Gleichfalls ist es möglich, dass auch die Auswerteeinheit 13 von dem Isolationskörper 5 formschlüssig umgeben und somit geschützt ist.

Die 5 zeigt eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromschienenanordnung 1. Dabei ist die Stromschienenanordnung 1 separat und ohne eine eine Ausnehmuung 4 aufweisende Trennwand 3 – also in einem in der Trennwand 3 nicht vollständig montierten Zustand – gezeigt. Der Grundaufbau der Stromschienenanordnung 1 in 5 entspricht im Wesentlichen dem der ersten Ausführungsform gemäß der 1a und 1b, weswegen hier auf die entsprechenden Ausführungen unter 1a und 1b verwiesen wird. Im Unterschied zu der ersten Ausführungsform weist die Stromschienenanordnung 1 nun jedoch eine Stromschiene 2a mit einem dünnwandigen offenen Querschnitt – hier einen X-förmigen Querschnitt – auf. Durch den X-förmigen Querschnitt lässt sich die Stromschiene 2a in zwei unterschiedlichen Richtungen senkrecht zu ihrer Längsachse versteifen. Eine entsprechende Stromschienenanordnung 1 ist daher besonders robust und weist eine hohe mechanische Stabilität bei lediglich geringem Materialeinsatz des Stromschienenmaterials auf. Die in 5 dargestellte Stromschienenanordnung 1 weist keine Dichtung 12 zwischen der Auflagefläche 5.1 des Isolationskörpers 5 und der Trennwand 3 auf. Dennoch kann diese optional vorhanden sein. BEZUGSZEICHENLISTE

1Stromschienenanordnung 2a, 2b, 2cStromschiene 3 Trennwand 4 Ausnehmung 5 Isolationskörper 5.1 Auflagefläche 5.2 Kragen 5.3 Dichtungsaufnahme 5.4 Bohrung 5.5 Vorsprung 10 Blindnietmutter 11 Schraube 12 Dichtung 13 Auswerteelektronik 14 Anpresselement 15 Erhebung 16 Öffnung 17 Kompensationsschicht 18 Kontaktbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 69919770 T2 [0003, 0010]
  • EP 1139538 A1 [0004]