CH707159B1

CH707159B1 - Electrical connection element.

Info

Publication number: CH707159B1
Application number: CH02251/12A
Authority: CH
Inventors: M Bennett Debra; graf Roger
Original assignee: Promet Holding Ag
Priority date: 2012-11-05
Filing date: 2012-11-05
Publication date: 2016-10-14
Also published as: CH707159A8; CH707159A1; DE102013017748A1

Abstract

Das elektrische Verbindungselement (1´) umfasst einen einstückigen, elektrisch leitenden Profilkörper mit mindestens zwei in Längsrichtung nacheinander angeordneten Umformungsbereichen, in denen der Profilkörper um zueinander nicht parallele Umformachsen (A1´, A2´, A3´, A4´, A5´, A6´) umgeformt ist. Die Erfindung betrifft ausserdem ein Verfahren zur Herstellung eines solchen elektrischen Verbindungselements (1´).The electrical connecting element (1 ') comprises a one-piece, electrically conductive profile body with at least two longitudinally successively arranged forming regions, in which the profile body about mutually non-parallel forming axes (A1', A2', A3', A4', A5', A6' ) is transformed. The invention also relates to a method for producing such an electrical connection element (1 ').

Description

[0001] Gegenstand der Erfindung ist ein elektrisches Verbindungselement und ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäss dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 7. The invention relates to an electrical connection element and a method for its production according to the preamble of claims 1 and 7.

[0002] Im Apparate- und Anlagenbau werden insbesondere dort, wo grosse elektrische Ströme zu leiten sind, Stromschienen aus massivem Kupfer oder Aluminium oder Verbundschienen verwendet. Beispiele hierfür sind Verteiler- und Schaltschränke, Notstromanlagen, Wechselrichter, Umformer und dergleichen. In apparatus and plant construction, especially where large electrical currents are to be managed, busbars made of solid copper or aluminum or composite rails used. Examples include distribution and control cabinets, emergency power systems, inverters, converters and the like.

[0003] Solche elektrischen Verbindungen zwischen zwei Raumpunkten können in der Regel nicht als direkte lineare Verbindungen ausgeführt werden. Bei der Anordnung von Leitern müssen die jeweiligen räumlichen Verhältnisse, Hindernisse und gegebenenfalls weitere Rahmenbedingungen berücksichtigt werden. Such electrical connections between two spatial points can not be carried out as a rule direct linear connections. When arranging ladders, the respective spatial conditions, obstacles and, if necessary, further framework conditions must be taken into account.

[0004] Verbindungsleitungen können mehrere Bereiche mit unterschiedlichen Ausrichtungen der Leiterbahn umfassen. Es ist bekannt, solche Verbindungsleitungen aus mehreren Stromschienenabschnitten zusammenzusetzen. Jeder dieser Abschnitte kann ein- oder mehrfach gebogen sein, wobei die Biegeachsen dieser Umformungen alle gleich ausgerichtet sind. Die einzelnen Abschnitte werden dann zur gewünschten Gestalt zusammengeschraubt, wobei sich die Enden benachbarter Abschnitte überlappen. Connecting lines may include multiple areas with different orientations of the track. It is known to assemble such connecting lines from a plurality of busbar sections. Each of these sections can be bent one or more times, with the bending axes of these transformations are all aligned the same. The individual sections are then screwed together to the desired shape, wherein the ends of adjacent sections overlap.

[0005] Bei solchen herkömmlichen Verbindungsleitungen kann die Linienführung der Leiter nicht optimal gewählt werden. Deswegen und wegen der sich überlappenden Bereiche der Leiterabschnitte sind der Materialbedarf und entsprechend die Materialkosten sowie das Gewicht unerwünscht hoch. Die Kosten für das Verschrauben der einzelnen Stromschienenabschnitte sind ebenfalls vergleichsweise hoch. In such conventional connecting lines, the lines of the ladder can not be optimally selected. Because of this and because of the overlapping regions of the conductor sections, the material requirement and accordingly the material costs and the weight are undesirably high. The costs for screwing the individual busbar sections are also comparatively high.

[0006] Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Stromschiene bzw. eine elektrische Verbindungsleitung zum Verbinden zweier Raumpunkte zu schaffen, die vergleichsweise wenig Leitermaterial beansprucht, und die vergleichsweise kostengünstig herstellbar ist. An object of the present invention is therefore to provide a busbar or an electrical connection line for connecting two points in space, which claimed comparatively little conductor material, and which is relatively inexpensive to produce.

[0007] Diese Aufgabe wird gelöst durch ein elektrisches Verbindungselement und durch ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäss dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 7. This object is achieved by an electrical connection element and by a method for its production according to the preamble of claims 1 and 7.

[0008] Anhand einiger Figuren wird die Erfindung nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>eine erste Baugruppe mit Verbindungselementen aus zusammengesetzten Stromschienenabschnitten (Stand der Technik), <tb>Fig. 2<SEP>ein Verbindungselement der Baugruppe aus Fig. 1 (Stand der Technik), <tb>Fig. 3<SEP>eine zweite Baugruppe mit einstückig gefertigten Verbindungselementen, <tb>Fig. 4<SEP>ein Verbindungselement der Baugruppe aus Fig. 3 .Based on some figures, the invention will be described in more detail below. Show it: <Tb> FIG. 1 <SEP> a first assembly with connection elements of composite busbar sections (prior art), <Tb> FIG. 2 <SEP> a connecting element of the assembly of FIG. 1 (prior art), <Tb> FIG. 3 <SEP> a second assembly with integral fasteners, <Tb> FIG. 4 <SEP> a connecting element of the assembly from FIG. 3.

[0009] Fig. 1 zeigt eine erste Baugruppe mit mehreren Verbindungselementen 1 gemäss Stand der Technik. Eines dieser Verbindungselemente 1 ist in Fig. 2 detailliert dargestellt. Es umfasst drei Abschnitte 1a, 1b, 1c einer Stromschiene mit näherungsweise rechteckigem Querschnitt. Jeder dieser Abschnitte 1a, 1b, 1c ist aus einem bandartigen Leiterstück gefertigt, welches einfach oder mehrfach umgebogen ist. Die Biegeradien können z.B. in einer Grössenordnung zwischen Dicke und Breite der Leiterstücke liegen, jeder der Abschnitte 1a, 1b, 1c ist durch die Biegungen in zwei oder mehrere gerade Teilabschnitte unterteilt. Die Biegeachsen A1, A2, B1, C1, C2, C3 sind alle orthogonal zur Längsrichtung und in Richtung der Breitseite des jeweiligen Abschnittes ausgerichtet. Bei grösseren Leiterquerschnitten ist der Einfluss des Umformens auf Parameter wie z.B. die Gesamtlänge des Leiters schwer kontrollierbar. Dies trifft insbesondere auf Kupferleiter zu. Deshalb sind alle Umformungen bei den einzelnen Abschnitten 1a, 1b, 1c gleichartig ausgebildet, vorzugsweise um Achsen, die parallel zur Breitseite und orthogonal zur lokalen Längsrichtung des Leiterstücks ausgerichtet sind. Die Längen der einzelnen Abschnitte 1a, 1b, 1c sind im Vergleich zur Gesamtlänge des Verbindungselements 1 klein. An den beiden Enden jedes Abschnittes 1a, 1b, 1c sind je zwei Bohrungen 3 ausgebildet. Je nach Dimension bzw. Stromfluss ändert sich dieses Lochbild gemäss EN 43 670. Die Enden je zweier benachbarter Abschnitte 1a, 1b bzw. 1b, 1c überlappen sich, und diese Abschnitte 1a, 1b bzw. 1b, 1c sind paarweise mittels durch die Bohrungen 3 hindurchgeführter Schrauben 5 miteinander verbunden. Die Längsrichtungen bzw. die miteinander verbundenen Schenkel benachbarter Abschnitte 1a, 1b bzw. 1b, 1c sind orthogonal zueinander ausgerichtet. Fig. 1 shows a first assembly with a plurality of connecting elements 1 according to the prior art. One of these connecting elements 1 is shown in detail in FIG. It comprises three sections 1a, 1b, 1c of a busbar with approximately rectangular cross-section. Each of these sections 1a, 1b, 1c is made of a band-like conductor piece, which is bent over one or more times. The bending radii may e.g. are in an order of magnitude between thickness and width of the conductor pieces, each of the sections 1a, 1b, 1c is divided by the bends into two or more straight sections. The bending axes A1, A2, B1, C1, C2, C3 are all oriented orthogonal to the longitudinal direction and in the direction of the broad side of the respective section. For larger conductor cross sections, the influence of reshaping on parameters such as e.g. the total length of the conductor is difficult to control. This applies in particular to copper conductors. Therefore, all transformations in the individual sections 1a, 1b, 1c are formed identically, preferably around axes that are aligned parallel to the broad side and orthogonal to the local longitudinal direction of the conductor piece. The lengths of the individual sections 1a, 1b, 1c are small in comparison to the total length of the connecting element 1. At the two ends of each section 1 a, 1 b, 1 c are each two holes 3 are formed. Depending on the dimension or current flow, this hole pattern changes according to EN 43 670. The ends of each two adjacent sections 1a, 1b and 1b, 1c overlap, and these sections 1a, 1b and 1b, 1c are in pairs by means of the holes. 3 passed through screws 5 connected together. The longitudinal directions or the connected legs of adjacent sections 1a, 1b and 1b, 1c are aligned orthogonal to each other.

[0010] Fig. 3 zeigt eine zweite Baugruppe, die sich von der ersten Baugruppe durch unterschiedlich ausgebildete Verbindungselemente 1 ́ unterscheidet. Eines dieser Verbindungselemente 1 ́ ist in Fig. 4 detailliert dargestellt. Es ist aus einem homogenen bzw. einstückigen Profilkörper mit vorzugsweise zumindest näherungsweise rechteckigem Querschnitt gefertigt. Die Dicke des Profilkörpers ist grösser oder gleich 2,5 mm und kleiner oder gleich 120 mm. Die Breite des Profilkörpers ist grösser oder gleich 10 mm und kleiner oder gleich 120 mm. Die Gesamtlänge des Profilkörpers kann bis zu 4 m oder maximal bis zu 6 m betragen. Die Querschnittfläche des Profilkörpers ist grösser oder gleich 25 mm<2>und dessen elektrische Leitfähigkeit grösser oder gleich 25 m/(Ωmm<2>). Fig. 3 shows a second assembly, which differs from the first assembly by differently formed connecting elements 1. One of these connecting elements 1 is shown in detail in FIG. 4. It is made of a homogeneous or integral profile body with preferably at least approximately rectangular cross-section. The thickness of the profile body is greater than or equal to 2.5 mm and less than or equal to 120 mm. The width of the profile body is greater than or equal to 10 mm and less than or equal to 120 mm. The total length of the profile body can be up to 4 m or a maximum of up to 6 m. The cross-sectional area of the profile body is greater than or equal to 25 mm <2> and its electrical conductivity greater than or equal to 25 m / (Ωmm <2>).

[0011] Der ursprünglich gerade Profilkörper wird mehrfach in unterschiedlicher Weise umgeformt. Er umfasst mehrere gerade bzw. ebene Teilbereiche, die unterschiedlich ausgerichtet sind. Ausgehend vom linken Ende folgt nach dem ersten geraden Teilabschnitt eine 90°-Biegung im Gegenuhrzeigersinn um eine erste Achse A1 ́. Die erste Achse A1 ́ ist orthogonal zur Längsrichtung und in Breitenrichtung des Profilkörpers ausgerichtet. Der innere Biegeradius bzw. der Biegeradius der der Biegeachse A1 ́ zugewandten Seite des Profilkörpers liegt vorzugsweise zwischen der Hälfte und dem Zweifachen der Profilkörperdicke. Zwischen dem zweiten und dem dritten geraden Teilabschnitt ist in analoger Weise ein Bereich mit einer Biegung um 90° im Uhrzeigersinn um eine zweite Achse A2 ́ ausgebildet, wobei die zweite Achse A2 ́ parallel zur ersten Achse A1 ́ ausgerichtet ist. Zwischen dem dritten und dem vierten geraden Teilabschnitt ist der Profilkörper durch eine Hochkantbiegung um 90° um eine dritte Achse A3 ́ umgeformt. Die dritte Achse A3 ́ ist orthogonal zur ersten Achse A1 ́ und zur Breitseite des Profilkörpers. Der innere Biegeradius bzw. der Radius der inneren Kante des Profilkörpers liegt vorzugsweise zwischen der Hälfte und dem Zweifachen der Profilkörperbreite. Anschliessend an den vierten geraden Teilabschnitt folgen zwei Biegungen in der Art der ersten beiden Biegungen mit entgegengesetztem Drehsinn um eine vierte Achse A4 ́ und eine fünfte Achse A5 ́ unmittelbar aufeinander. Die zugehörigen Biegewinkel haben einen Betrag von etwa 45°. Die Achsen A4 ́ und A5 ́ sind orthogonal zur Längsrichtung des Profilkörpers an dieser Stelle und parallel zur Breitseite des Profilkörpers. Zwischen einem anschliessenden weiteren geraden Teilabschnitt und dem letzten geraden Teilabschnitt umfasst der umgeformte ProfiIkörper einen Bereich mit einer Tordierung um 90° mit positivem Drehsinn um eine sechste Achse A6 ́ bzw. um die Längsachse des Profilkörpers an dieser Stelle. Der Profilkörper weist somit verteilt über seine Längsausdehnung eine Mehrzahl unterschiedlicher Umformungen wie Biegungen, Hochkantbiegungen oder Tordierungen auf. Die Anzahl, Art und Anordnung solcher Umformungen kann für jedes Verbindungselement 1 ́ individuell festgelegt werden. Die Umformachsen A1 ́, A2 ́, A3 ́, A4 ́, A5 ́, A6 ́ können im Bereich des umzuformenden Teilbereichs des Profilkörpers beliebige Orientierungen im dreidimensionalen Raum aufweisen, insbesondere in Richtung der Länge, der Breite oder der Tiefe des Profilkörpers beim umzuformenden Bereich. Die Umformungen können der Reihe nach von einem Ende zum anderen Ende des Profilkörpers mittels entsprechend ausgebildeter Biegevorrichtungen ausgeführt werden. Alternativ kann auch eine beliebige andere Reihenfolge der Umformungen vorgegeben werden. Zum Herstellen eines Verbindungselements, welches einen ersten Raumpunkt mit einem zweiten Raumpunkt im dreidimensionalen Raum verbinden soll, müssen die zur Steuerung der Umformvorrichtungen (nicht dargestellt) erforderlichen Parameter ermittelt werden. Anhand von Vorgaben wie Materialart, Breite und Dicke des Profilkörpers, Koordinaten des ersten Raumpunkts und des zweiten Raumpunkts, Angaben zur gewünschten Linienführung und/oder Angaben zu Sperrzonen für das Verbindungselement 1 ́ ermittelt eine Berechnungsvorrichtung (nicht dargestellt) die zum Herstellen des Verbindungselements 1 ́ erforderlichen Parameter, Dazu gehören z.B. die Gesamtlänge des umzuformenden Profilkörpers, die Anzahl, Art und Anordnung der erforderlichen Umformungen sowie vorzugsweise die Reihenfolge der nacheinander auszuführenden Umformungen. Die unterschiedlichen Umformungen können nacheinander an entsprechend ausgerüsteten Umformstationen vorgenommen werden. Damit die Umformungen aufeinander abgestimmt sind, werden vorzugsweise Referenzpositionen am Profilkörper definiert, die von den Umformvorrichtungen berücksichtigt werden können. Alternativ können die Umformvorrichtungen auch in einer gemeinsamen Umformanlage zusammengefasst sein, wobei das Werkstück in definierter Weise automatisch zwischen den Umformvorrichtungen bewegt werden kann. The originally straight profile body is repeatedly formed in different ways. It comprises several straight or even partial areas, which are aligned differently. Starting from the left end follows after the first straight section a 90 ° bend counterclockwise about a first axis A1. The first axis A1 is oriented orthogonal to the longitudinal direction and in the width direction of the profile body. The inner bending radius or the bending radius of the bending axis A1 facing side of the profile body is preferably between half and twice the profile body thickness. Between the second and the third straight section, an area with a bend by 90 ° in a clockwise direction about a second axis A2 is formed in an analogous manner, wherein the second axis A2 is aligned parallel to the first axis A1. Between the third and the fourth straight section, the profile body is deformed by an upright bend by 90 ° about a third axis A3. The third axis A3 is orthogonal to the first axis A1 and the broad side of the profile body. The inner bending radius or the radius of the inner edge of the profile body is preferably between half and twice the profile body width. Subsequent to the fourth straight section, two bends in the manner of the first two bends follow in the opposite direction of rotation about a fourth axis A4 and a fifth axis A5 directly on each other. The associated bending angles have an amount of about 45 °. The axes A4 and A5 are orthogonal to the longitudinal direction of the profile body at this point and parallel to the broad side of the profile body. Between a subsequent further straight section and the last straight section, the deformed ProfiIkörper comprises an area with a 90 ° twist with positive rotation about a sixth axis A6 and about the longitudinal axis of the profile body at this point. The profile body thus has distributed over its longitudinal extent a plurality of different transformations such as bends, edgewise bends or Tordierungen. The number, type and arrangement of such transformations can be set individually for each connecting element 1. The forming axes A1, A2, A3, A4, A5, A6 can have any orientations in three-dimensional space in the area of the partial area of the profile body to be formed, in particular in the direction of the length, the width or the depth of the profile body in the region to be formed , The deformations can be carried out in sequence from one end to the other end of the profile body by means of correspondingly formed bending devices. Alternatively, any other order of the transformations can be specified. In order to produce a connecting element which is to connect a first spatial point to a second spatial point in three-dimensional space, the parameters required for controlling the shaping devices (not shown) must be determined. On the basis of specifications such as material type, width and thickness of the profile body, coordinates of the first point in space and the second point in space, information on the desired lines and / or information on exclusion zones for the connecting element 1 determines a computing device (not shown) for the manufacture of the connecting element. 1 required parameters, These include eg the total length of the profile body to be formed, the number, type and arrangement of the required transformations, and preferably the order of successive transformations. The different transformations can be carried out successively at appropriately equipped forming stations. So that the deformations are coordinated with each other, reference positions are preferably defined on the profile body, which can be taken into account by the forming devices. Alternatively, the forming devices can also be combined in a common forming system, wherein the workpiece can be moved in a defined manner automatically between the forming devices.

[0012] Anschliessend oder vorgängig zu den Umformungen kann das Verbindungselement 1 ́ optional vollständig oder partiell mit einer elektrischen Isolationsschicht ummantelt werden. Subsequently or previously to the transformations, the connecting element 1 can optionally be completely or partially covered with an electrical insulation layer.

Claims

1. Electrical connection element (1) for conducting electrical current in systems or devices between a first space point and a second space point, characterized by a one-piece, electrically conductive, originally straight, deformed profile body, in at least two longitudinally successively arranged forming areas to mutually non-parallel forming axes (A1, A2, A3, A4, A5, A6) is formed.

2. Electrical connection element (1) according to claim 1, characterized in that the profile body is a rod or strip whose cross-sectional area is greater than or equal to 25 mm <2>, and whose conductivity is greater than or equal to 25 m / (Ωmm <2> ).

3. Electrical connection element (1) according to claim 2, characterized in that the profile body is made of copper or aluminum or an alloy with copper or aluminum or of a composite material with copper or aluminum.

4. Electrical connection element (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the profile body has a rectangular cross section with a minimum thickness of 2.5 mm, a minimum width of 10 mm and a total length of a maximum of 6 m, and that the reshaped areas are transformations from the group bending, edgewise bending, twisting.

5. Electrical connection element (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the profile body at its ends connecting areas with holes (3).

6. Electrical connection element (1) according to claim 5, characterized in that the deformed profile body is encased at least between the connecting regions of an electrical insulator.

7. A method for producing an electrical connection element (1) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the required for connecting the space points shape of the connecting element (1) is determined that the required length of the originally straight profile body in consideration the deformations to be made are determined, that the profile body is cut to this length, and that the profile body according to the predetermined shape in one or more steps around mutually non-parallel forming axes (A1, A2, A3, A4, A5, A6 ) Is transformed,