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Die Erfindung bezieht sich auf ein Erdungsanschlusselement gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Es ist bekannt, dass elektromagnetische Ausstrahlungen, die von einem Umrichtergerät ausgehen, elektromagnetische Störungen bei anderen Geräten hervorrufen können. Dementsprechend sind die Konstrukteure bei der Konstruktion von Umrichtergeräten bestrebt, eine eventuell von diesem Gerät ausgehende elektromagnetische Strahlung zu eliminieren oder wesentlich zu vermindern. Eine mangelhafte Erdung wurde als eine Hauptursache für unzureichende elektromagnetische Verträglichkeit ermittelt.
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Aus der
DE 203 03 240 U1 ist ein Erdungsanschlusselement für ein elektrisches Gerät, insbesondere für Gehäuse von elektrischen Bauteilen, beispielsweise einem Antriebsgerät für einen drehzahlgeregelten Antrieb, bekannt, mit dem eine zu einer Wärmesenke beabstandete Leiterplatte mit dieser geerdeten Wärmesenke elektrisch leitend verbunden wird. Dieses Erdungsanschlusselement weist wenigstens zwei Federkontaktelemente auf, wobei diese zwei Federkontaktelemente so beschaffen sind, dass sie mit einer primären Erde und wenigstens einem sekundären Erdungsbereich Kontakt haben. Vorteilhafterweise ist dieses Erdungsanschlusselement in einem Gehäuse, insbesondere einem Kunststoffgehäuse, für das elektrische Gerät untergebracht. Beim Anbringen des Gehäuses befindet sich der sekundäre Erdungsbereich in Kontakt mit der primären Erde.
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Aus der
DE 10 2008 020 503 A1 ist ein weiteres Erdungsanschlusselement bekannt. Dieses Erdungsanschlusselement weist ein flexibles Band aus einem elektrisch leitenden Material auf, das mit zwei Anschlusselementen eines als Schraubanschluss und das andere als Lötanschluss ausgebildet ist. Durch diese Ausgestaltung dieses Erdungsanschlusselements werden die Vorteile eines Kupferbandes mit beidseitiger Anschraubung mit den Vorteilen eines einstückigen Powerelements miteinander kombiniert. Ein Ende dieses Erdungsanschlusselements muss immer mittels einer Schraube befestigt werden.
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Aus der
DE 43 33 387 A1 ist ein Stromrichtergerät von kompakter Konstruktion mit einem austauschbaren Kühlkörper bekannt. Auf diesen Kühlkörper ist ein Leistungsmodulgehäuse geschraubt, so dass eine Kühlfläche des Leistungsmoduls mit dem Kühlkörper in Berührung steht. Auf diesem Leistungsmodul ist eine Leiterplatte angeordnet, die elektrisch mittels Lot und mechanisch mittels Schrauben mit diesem Modul verbunden ist. Umhüllt wird diese Anordnung von einem aus Harz geformten Körper, der auch als Hülle bezeichnet wird. Diese Hülle wird von einer Abdeckung verschlossen, wobei diese ein Sichtfenster für ein Anzeigeelement aufweist. Damit dieses Stromrichtergerät eine ausreichende elektromagnetische Verträglichkeit aufweist, ist sein Kühlkörper mit Erdpotential elektrisch leitend verbunden.
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Aus der
DE 695 23 374 T2 ist ein Umrichtergerät bekannt, das einen Kühlkörper, ein Spannungsmodul, einen Kondensatorkasten, ein Steuerungsmodul und eine Bedieneinheit aufweist, wobei das Spannungsmodul, in das eine Gleichrichter- und eine Wechselrichterschaltung eingebaut sind, mit dem Kühlkörper verschraubt ist. Dadurch wird die von der Gleichrichter- und der Wechselrichterschaltung erzeugte Wärme direkt an den Kühlkörper übertragen und von dort an die Umgebungsluft abgegeben. Auch bei diesem Umrichtergerät wird für eine ausreichende elektromagnetische Verträglichkeit der Kühlkörper mit einem Erdpotential elektrisch leitend verbunden.
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Aus der
DE 696 01 429 T3 ist eine Elektronikkasten-Anschlussanordnung bekannt, die ein Gehäuse und zwei in diesem Gehäuse montierbare Leiterplatten aufweist. Das Gehäuse ist wannenförmig ausgebildet und weist mehrere senkrecht stehende Bolzen mit Erdausnehmungen auf, auf denen die aufeinander gesteckten Leiterplatten gesteckt werden. Dazu weist die bo dennahe Leiterplatte mehrere Erdkontakte auf. Die beiden Leiterplatten sind mittels Kontakten elektrisch leitend miteinander verbunden und mechanisch zueinander beabstandet angeordnet. Die Bolzen und das Gehäuse sind einstückig ausgebildet und bestehen aus einem leitfähigen Material. Somit werden die beiden Leiterplatten mittels Steckkontakten mit einem Erdpotential elektrisch leitend verbunden.
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Ein gattungsgemäßes Erdungsanschlusselement ist aus dem Siemens-Katalog D 11.1 mit der Bezeichnung ”SINAMICS G110, SINAMICS G120 Umrichter-Einbaugeräte SINAMICS G120D Dezentrale Frequenzumrichter” von 2008, insbesondere der Seite 3/34 des Kapitels 3, bekannt. Ein derartiges Umrichtergerät mit einem gattungsgemäßen Erdungsanschlusselement ist in der 1 näher dargestellt. Gemäß dieser Darstellung weist das Umrichtergerät 2 eine aufsteckbare elektronische Einrichtung 4, insbesondere eine Steuerung, auf. Das Umrichtergerät 2 besteht aus einem Gehäuse 6 und einem Kühlkörper 8. Im Gehäuse 6 ist die Leistungselektronik dieses Umrichtergeräts 2 angeordnet, wobei abschaltbare Halbleiterschalter dieser Leistungselektronik thermisch mit dem Kühlkörper 8 verbunden sind. In der Seitenfläche 10 des Gehäuses 6 ist ein Verbindungsblech 12 eingelassen, mit dem die elektronische Einrichtung 4 mit dem Kühlkörper 8 elektrisch leitend verbunden ist. Dieser Kühlkörper 8 ist mit einer äußeren Erde elektrisch leitend verbunden, so dass dieser Kühlkörper 8 geerdet ist.
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In der 2 ist eine Seitenansicht des Umrichtergeräts 2 nach 1 dargestellt, wobei auf die Darstellung der elektronischen Einrichtung 4 verzichtet worden ist. In dieser Seitenansicht des Umrichtergeräts 2 ist das Verbindungsblech 12, die Seitenfläche 10 des Gehäuses 6 und der Kühlkörper 8 des Umrichtergeräts 2 zu sehen. Das Verbindungsblech 12 weist im Kontaktbereich 14 drei Bohrungen 16 auf. In zwei von diesen Bohrungen 16 ist jeweils eine Schraube 18 eingeschraubt. Dieses Verbindungsblech 12 ist mittels dieser Schrauben 18 mit einer Anschlussfahne 20 des Kühlkörpers 8 elektrisch leitend verbunden. Das Verbindungsblech 12 besteht aus Federstahl und stellt eine elektrische Verbindung zwischen der elektronischen Einrichtung 10 und dem geerdeten Kühlkörper 8 dar. Da der Kühlkörper 8 ein Aluminiumgusskörper ist, besteht auch die Anschlussfahne 20 aus gegossenem Aluminium. Somit werden mittels der Schrauben 18 das Federstahlblech des Verbindungsblechs 12 mit dem unbehandelten Aluminium der Anschlussfahne 20 elektrisch leitend verbunden. Das heißt, es trifft eine verhältnismäßig glatte Fläche (Federstahlblech) auf eine raue Oberfläche (Aluminiumgussoberfläche der Anschlussfahne 20), so dass der durch die Verschraubung entstehende Kontakt nicht optimal ist.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Erdungsanschlusselement für ein elektrisches Gerät dahingehend weiterzuentwickeln, dass sich die Erdungsanbindung verbessert, wobei keine Schrauben mehr benötigt werden.
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Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst.
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Erfindungsgemäß ist anstelle einer Anschlussfahne eine Federkontaktplatte vorgesehen, deren Federkontakt eine Vielzahl von Kontaktzungen aufweist, die vorteilhafterweise in zwei Reihen einander gegenüber angeordnet sind. Der Kontaktbereich des Verbindungsblechs ist als Kontakt derart ausgebildet, dass dieser in den Federkontakt gesteckt werden kann. Durch die Verwendung einer Federkontaktplatte, insbesondere aus Federstahl, weist dieser Kontakt eine Oberfläche auf, die gegenüber der Rauheit der Alugussoberfläche wesentlich ebener ist. Dadurch verbessert sich die elektrische Verbindung zwischen Verbindungsblech und geerdetem Kühlkörper des Umrichtergeräts. Außerdem werden diese beiden Kontaktteile nicht mehr miteinander verschraubt, sondern nur gesteckt, wobei durch eine Vielzahl von Kontaktzungen ein guter Kontakt erzielt wird. Dadurch werden keine Schrauben mehr benötigt, wodurch sich die Montage des Umrichtergeräts vereinfacht.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erdungsanschlusselements sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der eine Ausführungsform eines Erdungsanschlusselements nach der Erfindung schematisch veranschaulicht ist.
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1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines bekannten Umrichtergeräts mit einem gattungsgemäßen Erdungsanschlusselement, die
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2 zeigt eine Seitenansicht des Umrichtergeräts von rechts nach 1, in der
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3 ist ein Kühlkörper des Umrichtergeräts nach 1 mit einem Teil eines erfindungsgemäßen Erdungsanschlusselements dargestellt, in der
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4 ist ein Erdungsanschlusselement nach der Erfindung bei einem Umrichtergerät gemäß 1 dargestellt, und in der
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5 ist ein Kühlkörper mit einem Montagerahmen des Umrichtergeräts nach 1 mit einem Teil eines erfindungsgemäßen Erdungsanschlusselements dargestellt.
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In der 3 ist der Kühlkörper 8 des Umrichtergeräts 2 nach 1 perspektivisch dargestellt. In diesem Kühlkörper 8, insbesondere einer Montageseite 22, ist eine Federkontaktplatte 24, insbesondere aus Federstahl, eingelassen und mit dem Kühlkörper 8 lösbar verbunden. Dazu weist der Kühlkörper 8 wenigstens eine Nut 26 auf. Damit diese Federkontaktplatte 24 in den Kühlkörper 8 eingelassen werden kann, wodurch diese mit der Montageseite 22 eine Ebene bildet, weist dieser Kühlkörper 8 auf der Seite der Montageseite 22 eine Ausnehmung 28 auf. Diese Federkontaktplatte 24 weist einen Federkontakt 30 auf, der aus einer Vielzahl von Kontaktzungen 32 besteht, die in zwei einander gegenüber liegenden Reihen angeordnet sind. Dieser Federkontakt 30 ist im montierten Zustand der Federkontaktplatte 24 in der Nut 26 angeordnet. Durch die lösbare Befestigung der Federkontaktplatte 24 mit der Montageseite 22 des geerdeten Kühlkörpers 8 des Umrichtergeräts 2 ist diese Federkontaktplatte 24 mit dem geerdeten Kühlkörper 8 elektrisch leitend verbunden. In diesen Federkontakt 30 wird der Kontaktbereich 14 des Verbindungsblechs 12 gesteckt. Da dieses Verbindungsblech 12 Teil des Gehäuses 6 des Umrichtergeräts 2 ist, entsteht eine Anbindung an Erde, sobald das Gehäuse 6 auf den Kühlkörper 8 platziert und mit diesem lösbar befestigt wird.
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In der 4 ist der Kühlkörper 8 mit dem Gehäuse 6 des Umrichtergeräts 2 perspektivisch dargestellt, wobei wegen der Übersichtlichkeit nur zwei Flächen 34 und 36 des Gehäuses 6 dargestellt sind. Das Verbindungsblech 12 weist eine Kontaktplatte 38 auf, die in der Fläche 34 eingelassen ist. Diese Kontaktplatte 38, die auch als Erdungskontaktabschnitt bezeichnet wird, ist mit der Fläche 34 lösbar verbunden. Auf diese Fläche 34 wird die elektronische Einrichtung 4 platziert, wodurch diese mit dem Erdungskontaktabschnitt 38 elektrisch leitend verbunden ist. Mittels der Schrauben 40, mit denen die Kontaktplatte 38 mit der Fläche 34 des Gehäuses 6 des Umrichtergeräts 2 lösbar befestigt ist, ist das Verbindungsblech 12 verliersicher mit dem Gehäuse 6 des Umrichtergeräts 2 verbunden.
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Sobald das Gehäuse 6 auf dem Kühlkörper 8 angeordnet wird, greift der Kontaktbereich 14 des Verbindungsblechs 12 in den Federkontakt 30 der Federkontaktplatte 24 ein. Da die Federkontaktplatte 24 derart auf der Montageseite 22 des Kühlkörpers 8 angeordnet ist, dass diese sich im Inneren des Gehäuses 6 befindet, ist der Kontaktbereich 14 des Verbindungsblechs 12 stufenförmig ausgebildet. Dadurch ist der Kontaktbereich 14 des Verbindungsblechs 12 in eine parallele Ebene zur Ebene der Seitenfläche 10 des Gehäuses 6 verschoben. Dadurch ist ein auf der Seitenfläche 10 des Gehäuses 6 verlaufendes Verbindungsblech 12 mit einem im Inneren des Gehäuses 6 angeordneten Federkontakt 30 der Federkontaktplatte 24 elektrisch leitend verbunden.
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Um beim Stecken des Verbindungsblechs 12 in den Federkontakt 30 der Federkontaktplatte 24 keine hohen Steckkräfte aufbieten zu müssen, ist eine Stirnseite des Kontaktbereichs 14 des Verbindungsblechs 12 abgerundet. Um den Steckvorgang noch weiter zu vereinfachen, ist dieser Kontaktbereich 14 zu einer Stirnseite hin verjüngt ausgeführt. Dadurch bildet der Kontaktbereich 14 des Verbindungsblechs 12 ein Kontaktmesser. Je mehr Kontaktzungen 32 der Federkontakt 30 der Federkontaktplatte 24 aufweist, umso besser ist der elektrische Kontakt zwischen dem Kontaktbereich 14 des Verbindungsblechs 12 und dem Federkontakt 30.
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In der 5 ist der Külhlkörper 8 nach 3 des Umrichtergeräts 2 nach 1 perspektivisch dargestellt. Gegenüber der Darstellung gemäß 3 weist die Darstellung gemäß 5 einen Montagerahmen 42 auf. In diesen Montagerahmen 42, werden die Bauelemente der Leistungselektronik des Umrichtergeräts 2 montiert. Dieser Montagerahmen 42 wird auf der Montageseite 22 des Kühlkörpers 8 montiert. Dazu greifen zwei Montagefinger 44 in vorhandene Ausnehmungen 46 (3) ein. Der so platzierte Montagerahmen 42 wird anschließend mit dem Kühlkörper 8 mittels zweier Schrauben 48 lösbar verbunden. Da mit diesen Schrauben 48 gleichzeitig auch die Federkontaktplatte 24 mit dem Kühlkörper 8 lösbar verbunden wird, werden zwei Befestigungsmittel der Federkontaktplatte 24 eingespart.
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Mittels dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Erdungsanschlusselements eines bekannten Umrichtergeräts 2 wird ein wesentlich besserer Erdungskontakt hergestellt, der ohne Befestigungsmittel erstellt wird. Dadurch vereinfacht sich die Montage des Umrichtergeräts 2 wesentlich.
