DE102017203153A1

DE102017203153A1 - Starres, elektrisch leitendes Verbindungselement und Verfahren zum Herstellen eines starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes

Info

Publication number: DE102017203153A1
Application number: DE102017203153.0A
Authority: DE
Inventors: Henning Milnikel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2017-02-27
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2018-08-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein starres, elektrisch leitendes Verbindungselement für Niederspannungsanlagen, Mittelspannungsanlagen und/oder Hochspannungsanlagen und ein Herstellungsverfahren eines solchen starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes, wobei das starre, elektrisch leitende Verbindungselement eine elektrisch isolierende Ummantelung bildet, die mittels eines additiven Herstellungsverfahrens erzeugt wird, und ein elektrisch leitfähiges Leitelement bildet, dass entweder mittels eines additiven Herstellungsverfahrens oder mittels eines formgebenden Prozesses erzeugt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein starres, elektrisch leitendes Verbindungselement für Niederspannungsanlagen, Mittelspannungsanlagen und/oder Hochspannungsanlagen und ein Herstellungsverfahren eines solchen starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes.
Starre elektrische Leiter werden im Stand der Technik häufig durch eine Vielzahl von externen Bauteilen zusammengefügt. Problematisch ist dabei jeweils die Definition und Verbesserung der jeweiligen Bauteileigenschaften der starren elektrischen Leiter. Zum Beispiel wird das Führen eines Bemessungsstromes in der geforderten Stromstärke teilweise erst dadurch erreicht, dass Kühlkörper auf dem starren, elektrischen Leiter angeordnet werden oder dieser eine Lackierung aufweist. Auch wird die elektrische Isolierung bei der geforderten Bemessungsspannung und den möglichen Überspannungen erst durch das Anbringen von Steuerelektroden am Leiter oder der zusätzlichen Isolierung des Leiters mittels Polymeren erreicht. Ebenfalls problematisch ist die Fixierung der Position des Leiters im jeweiligen Bauraum, die erst durch Stützisolatoren oder durch Versteifungen, insbesondere isolierte Versteifungen, zwischen den jeweiligen Leitern unterschiedlicher Phase erreicht wird, wobei die jeweiligen Stützisolatoren und / oder Versteifungen der Aufrechterhaltung der elektrischen Isolierung bei der Bemessungsspannung und zulässigen Überspannungen nicht entgegenstehen dürfen. Daher ergibt sich im Stand der Technik, dass zu dem eigentlichen elektrischen Leiter ein Vielfaches an Zusatzbauteilen benötigt wird, um die geforderten Eigenschaften zu erreichen.
Aus den folgenden Problemen ergibt sich insgesamt ein deutlicher Mehraufwand, insbesondere hinsichtlich Entwicklung, Qualifizierung, Einkauf, Wareneingangsprüfung, Disposition, Lagerung und Montage.
Insbesondere bei der Montage bedeuten zusätzliche Bauteile außerdem eine größere Fehleranfälligkeit, insbesondere auch weil bei einer Vielzahl von Bauteilen die Wahrscheinlichkeit steigt, dass eines unbeabsichtigt nicht montiert wird oder falsch montiert wird.
Ebenfalls nicht unproblematisch sind umhüllende elektrische Isolierungen, insbesondere mit Polymeren, insbesondere in Bezug auf Alterung, Anlagenverfügbarkeit und in Bezug auf Umwelt- und Gesundheitsverträglichkeiten, die beachtet werden müssen.
Polymere weisen dabei nicht nur problematische, insbesondere empfindliche, Eigenschaften gegenüber zu großer Erwärmung, elektromagnetischer Strahlung, Teilentladungen und chemischen Beschädigungen durch Säuren oder Laugen auf, sondern Polymere sind auch vergleichsweise weich, weswegen sie gegenüber mechanischen Beschädigungen anfälliger sind.
Auch die Entflammbarkeit von einer Vielzahl von Polymeren ist als problematisch einzuschätzen, da sie im Störfall gesundheitsschädliche und giftige Zersetzungsprodukte freisetzen können.
Diese Probleme aus dem Stand der Technik sind vielfach in Kauf genommen worden, oder sie wurden durch weitere zusätzliche Bauteile kompensiert oder teilweise kompensiert. Andere Lösungen bestanden in der Verwendung von größer dimensionierten Bauteilen, insbesondere auch Schaltgeräten, um zum Beispiel Entwärmungsproblemen zu begegnen. Dies führt nicht nur zu höheren Kosten, sondern auch zu einer weiter gesteigerten Bauteilvielfalt. Als Alternative wurden, teilweise auch anstelle der starren elektrischen Leiter, Verkabelungen verwendet, was wiederum Auswirkung auf die Auslegung der jeweiligen Anlage hat.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, die genannten Nachteile aus dem Stand der Technik zu beheben.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die unabhängigen Ansprüche 1 und 9 und die von diesen abhängigen Ansprüche.
Ein Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren für ein starres, elektrisch leitendes Verbindungselement für Niederspannungs-, Mittelspannungs- und/oder Hochspannungsanlagen, wobei das starre, elektrisch leitende Verbindungselement

A) eine elektrisch isolierende Ummantelung bildet, die mittels eines additiven Herstellungsverfahrens erzeugt wird, und
B) ein elektrisch leitfähiges Leitelement bildet, das entweder:
1. a) mittels eines additiven Herstellungsverfahrens im gleichen Herstellungsschritt wie die Herstellung der elektrisch isolierenden Ummantelung erzeugt wird, oder
2. b) mittels eines formgebenden Prozesses erzeugt wird, der mit dem Herstellen der elektrisch isolierenden Ummantelung zeitlich nachgelagert ist.

Die mit dem Herstellungsverfahren erreichte freie Formgebung ermöglicht eine verbesserte Entwärmung, durch zum Beispiel vergrößerte Oberflächen der elektrisch isolierenden und/oder leitenden Oberflächen, insbesondere der elektrisch isolierenden Ummantelung oder das Ausprägen von Kühlmittelleitungen in der elektrisch isolierenden Ummantelung und/oder dem elektrischen Leitelement.
Bevorzugt wird, dass das elektrisch leitfähige Leitelement durch eine formgebenden Prozess wie Gießen, Pressen und/oder Spritzen von leitfähigem oder halbleitendem Material oder Materialien in die elektrisch isolierende Ummantelung erfolgt.
Bevorzugt wird auch, dass die elektrisch isolierenden Ummantelung aus einer Keramik oder einen Keramik enthaltenden Werkstoff gebildet wird.
Bevorzugt wird insbesondere auch, dass die elektrisch isolierende Ummantelung mindestens zwei Öffnungen aufweist, und das leitfähige oder halbleitende Material oder die Materialien durch mindestens eine der Öffnungen in die elektrisch isolierende Ummantelung gegossen, gepresst oder gespritzt wird.
Bevorzugt wird auch, dass die elektrisch isolierende Ummantelung Steuerelektroden mit Anschlüssen und/oder Anschlüsse für kapazitive Abgriffe aufweist.
Insbesondere wird auch bevorzugt, dass innerhalb der elektrisch isolierenden Ummantelung leitfähige Strukturen während eines additiven Herstellungsprozesses eingebettet wurden, die mit den Anschlüssen für Steuerelektroden und/oder kapazitiven Abgriffen verbunden werden oder mit diesen verbindbar sind.
Auch wird bevorzugt, dass die elektrisch isolierende Ummantelung während des Gießens, Pressens und/oder Spritzens von leitfähigem oder halbleitendem Material und/oder Materialien in die elektrisch isolierende Ummantelung in einer oder mehreren Gussformen gelagert oder teilweise gelagert ist und/oder sich zumindest Gussformen an die Öffnung der elektrisch isolierende Ummantelung anschließen.
Bevorzugt wird auch, dass die Ummantelung und/oder das leitfähige Leitelement nach vorbestimmbaren Parameterdatensätzen gebildet werden. Dies ermöglicht eine individuelle Anpassung von starren, elektrisch leitenden Verbindungselementen an Kundenwünsche und/oder besondere physikalische Anforderungen wie elektrische Isolationsfähigkeit, Entwärmungseigenschaften und/oder geometrischen Raumerfordernissen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein starres, elektrisch leitendes Verbindungselement für Nieder-, Mittel- und/oder Hochspannungsanlagen, wobei das starre, elektrisch leitende Verbindungselement

a) eine elektrisch isolierende Ummantelung aufweist, die mittels eines additiven Herstellungsverfahrens erzeugt wurde,
b) ein elektrisch leitfähiges Leitelement aufweist, das entweder:
1. a) mittels eines additiven Herstellungsverfahrens im gleichen Herstellungsschritt wie die Herstellung der elektrisch isolierenden Ummantelung erzeugt wurde, oder
2. b) mittels eines formgebenden Prozesses erzeugt wurde, der dem Herstellen der elektrisch isolierenden Ummantelung zeitlich nachgelagert war.

Bevorzugt wird auch ein starres, elektrisch leitendes Verbindungselement, wobei das elektrisch leitfähige Leitelement durch einen formgebenden Prozess wie Gießen, Pressen und/Spritzen von leitfähigem oder halbleitendem Material oder Materialien in die elektrisch isolierende Ummantelung erfolgte.
Bevorzugt wird auch, dass die elektrisch isolierenden Ummantelung aus einer Keramik oder einen Keramik enthaltenden Werkstoff gebildet ist.
Insbesondere wird auch bevorzugt, dass die elektrisch isolierende Ummantelung mindestens zwei Öffnungen aufweist, und das leitfähige oder halbleitende Material oder die Materialien durch mindestens eine der Öffnungen in die elektrisch isolierende Ummantelung gegossen, gepresst oder gespritzt wurden.
Bevorzugt wird auch, dass die elektrisch isolierende Ummantelung eine langgestreckte Form aufweist und dass die elektrisch isolierende Ummantelung zwei Öffnungen zur elektrischen Anbindung und mindestens eine weitere Öffnung für elektrische Abgriffe und/oder Anbindungen aufweist.
Bevorzugt wird weiter, dass die elektrisch isolierende Ummantelung Steuerelektroden mit Anschlüssen und/oder Anschlüsse für kapazitive Abgriffe aufweist.
Insbesondere wird bevorzugt, dass innerhalb der elektrisch isolierenden Ummantelung leitfähige Strukturen während des additiven Herstellungsprozesses eingebettet wurden, die mit den Anschlüssen für Steuerelektroden und/oder kapazitiven Abgriffen verbunden sind oder mit diesen verbindbar sind.
Bevorzugt wird auch, dass während des additiven Herstellungsprozesses funktionale Bauteile wie Sensoren innerhalb der elektrisch isolierenden Ummantelung eingebettet wurden.
Bevorzugt wird auch eine Schaltanlage für Nieder-, Mittel- und/oder Hochspannung, wobei die Schaltanlage ein oder mehrere starre, elektrisch leitende Verbindungselemente gemäß den vorstehenden Ausführungen aufweist und/oder ein oder mehrere nach den vorstehenden Herstellungsverfahren hergestellte starre, elektrisch leitende Verbindungselemente aufweist.
Bevorzugt wird auch, dass die Ummantelung und/oder das leitfähige Leitelement nach vorbestimmbaren Parameterdatensätzen gebildet sind. Dies ermöglicht eine individuelle Anpassung von starren, elektrisch leitenden Verbindungselementen an Kundenwünsche und/oder besondere physikalische Anforderungen wie elektrische Isolationsfähigkeit, Entwärmungseigenschaften und/oder geometrischen Raumerfordernissen.
Im Folgenden wird der Erfindungsgegenstand anhand von Figuren näher erläutert:

1: Darstellung einer isolierenden Ummantelung und eines leitfähigen Leitelements.
2: Perspektivische Darstellungen einer isolierenden Ummantelung mit individuell geformten Bereichen.
3: Perspektivische Darstellung einer individuell geformten, isolierenden Ummantelung.
4: Schnitt durch einen individuell geformten Bereich der 3.
5: Frei geformte isolierende Ummantelung eines starren, elektrischen Verbindungselements;
6: Seitenansicht der frei geformten elektrisch isolierenden Ummantelung aus 5;
7: Rückwärtige Ansicht der elektrisch isolierenden Ummantelung aus 5 und 6;
8: Seitenansicht der elektrisch isolierenden Ummantelung aus 6 mit den eingezeichneten Schnittlinien der 9, 10, 11 und 12;
9: Schnitt entlang der Linie IX durch ein starres, elektrisch leitendes Verbindungselement mit isolierender Ummantelung und einem elektrisch leitfähigen Leitelement;
10: Schnitt entlang der Linie X durch ein starres, elektrisch leitendes Verbindungselement;
11: Schnitt entlang der Line XI der 8 durch ein starres, elektrisch leitendes Verbindungselement;
12: Schnitt durch ein starres, elektrisch leitendes Verbindungselement entlang der Schnittlinie XII der 8;
13: Perspektivische Darstellung der elektrisch isolierenden Ummantelung aus 5;
14: Perspektivische Darstellung des elektrisch leitfähigen Leitelements passend zur elektrisch isolierenden Ummantelung aus 13;
15: Gedrehte Perspektive der elektrisch isolierenden Ummantelung aus 13;
16: Gedrehte Perspektive des elektrisch leitfähigen Leitelementes aus 14;
17: Frontansicht eines starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes mit einer Konturierung der elektrisch isolierenden Ummantelung;
18: Seitenansicht eines starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes, mit einer konturierten elektrisch isolierenden Ummantelung;
19: Schnitt durch das starre, elektrisch leitende Verbindungselement aus den 17 und 18 entlang der Schnittlinie XIX;
20: Seitenansicht eines starren, elektrisch leitfähigen Verbindungselementes mit einer elektrisch isolierenden Ummantelung, die eine Umstruktur aufweist;
21: Frontansicht auf das starre, elektrisch leitende Verbindungselement aus 20;
22: Schnitt entlang der Linie XXII durch das starre, elektrisch leitende Verbindungselement aus 20;
23: Perspektivische Darstellung des starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes aus den 20 bis 22;
24: Seitenansicht eines starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes mit einer elektrisch isolierenden Ummantelung mit einer umlaufenden Kühlmittelleitungsstruktur;
25: Starres, elektrisch leitendes Verbindungselement aus 24 in einer perspektivischen Darstellung;
26: Schnitt durch das starre, elektrisch leitende Verbindungselement aus 24 und 25 entlang der Linie XXVI;
27: Y-förmiges, starres, elektrisch leitendes Verbindungselement in einer Aufsicht;
28: Frontalansicht des y-förmigen, starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes;
29: Schnitt durch die Linie XXIX des y-förmigen starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes aus 28;
30: Aufsicht auf ein starres, elektrisch leitendes Verbindungselement für drei Phasen in einer gemeinsamen elektrisch isolierenden Ummantelung;
31: Frontansicht des starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes aus 30;
32: Schnittbild durch das starre, elektrisch leitende Verbindungselement aus 30 entlang der Schnittlinie XXXII;
33: Starres, elektrisch leitendes Verbindungselement mit einem Befestigungselement;
34: Schnittbild durch das starre, elektrisch leitende Verbindungselement aus 33 entlang der Schnittlinie XXXIV in 33;
35: Seitenansicht eines starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes mit einer elektrisch isolierenden Ummantelung, die Hohlräume und/oder Elemente und/oder Bereiche mit gegenüber der Ummantelung abweichenden di-elektrischen Eigenschaften aufweisen;
36: Schnitt durch das starre, elektrisch leitende Verbindungselement aus 35 entlang der Schnittlinie XXXVI
37: Frontansicht eines starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes aus 35;
38: Schnittbild durch das starre, elektrisch leitende Verbindungselement entlang der Schnittlinie XXXVIII.

Die 1 zeigt zwei Bestandteile eines erfindungsgemäßen starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes, bestehend aus der elektrisch isolierenden Ummantelung 10 und dem elektrisch leitfähigen Leitelement 20. Zu erkennen ist insbesondere die Möglichkeit der freien Formgebung des elektrisch leitfähigen Leitelementes 20 mit der Formgebung der elektrisch isolierenden Ummantelung.
Die 2 zeigt das starre, elektrisch leitende Verbindungselement, bestehend aus der elektrisch isolierenden Ummantelung 100 und dem elektrisch leitfähigen Leitelement 200. Hervorgehoben sind die unterschiedlichen Krümmungsradien 120, 130 und 140. Die Möglichkeiten der freien Formgebung werden durch die Nutzung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens erst ermöglicht. Auch ist der Bereich 110 hervorzuheben, bei dem schnelle Wechsel der Krümmungsradien zu einer zickzackförmigen Führung des starren, elektrisch leitfähigen Verbindungselementes führen. Der erste Krümmungsradius 120 ist dabei größer als der zweite Krümmungsradius 130, welcher größer ist als der dritte Krümmungsradius 140.
Die 3 zeigt eine andere Perspektive des starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes aus 2, bestehend aus einer elektrisch isolierenden Ummantelung 100 und einem elektrisch leitfähigen Leitelement 200. Angedeutet ist auch eine Schnittlinie IV.
Die 4 zeigt einen Schnitt entlang der Schnittline IV aus der 3 durch das starre, elektrisch leitende Verbindungselement, mit der elektrisch isolierenden Ummantelung 100 und dem elektrisch leitfähigen Leitelement 200.
Die 5 veranschaulicht weiter die Möglichkeiten der freien Formgebung des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens für erfindungsgemäß starre, elektrisch leitende Verbindungselemente, hier insbesondere die elektrisch isolierende Ummantelung 1000 in der Frontansicht.
Die 6 zeigt die elektrisch leitende Ummantelung aus der 5 in einer Seitenansicht, die 7 zeigt dieselbe elektrisch isolierende Ummantelung aus der 5 in einer Rückansicht.
Die 8 zeigt ein starres, elektrisch leitendes Verbindungselement mit einer elektrisch isolierenden Ummantelung 1000 gemäß 6 und verschiedenen, dazugehörenden Schnittlinie IX, X, XI, XII.
Die 9 zeigt einen Schnitt entlang der Schnittlinie IX aus der 8, wobei die elektrisch isolierende Ummantelung 1000 und das elektrisch leitfähige Leitelement 2000 gezeigt sind.
Die 10 zeigt den Schnitt X aus der 8, wobei die elektrisch isolierende Ummantelung 1000 und das von dieser umschlossene elektrisch leitfähige Leitelement gezeigt sind.
Die 11 zeigt den Schnitt XI aus der 8, mit der das elektrisch leitfähige Leitelement 2000 umgebenden elektrisch isolierende Ummantelung 1000.
Die 12 zeigt den Schnitt XII aus der 8. Auch hier umgibt die elektrisch isolierende Ummantelung 1000 das elektrisch leitfähige Leitelement 2000. In diesem und den anderen hier aufgeführten Ausführungsbeispiels besteht die elektrisch isolierende Ummantelung 1000 bevorzugt aus einem keramischen Werkstoff, während das elektrisch leitfähige Leitelement bevorzugt aus einem Metall, insbesondere aus Aluminium oder Kupfer oder Kupfer mit anderen chemischen Bestandteilen besteht.
Die 13 zeigt eine elektrisch isolierende Ummantelung 1001, in der zum Beispiel passend das elektrisch leitfähige Leitelement 2001 aus der 14 angeordnet sein kann.
Die 15 zeigt eine abweichende perspektivische Darstellung der elektrisch isolierende Ummantelung 1001 und die 16 das dazugehörige elektrisch leitfähige Leitelement 2001 ebenfalls in einer geänderten perspektivischen Darstellung gegenüber der 14.
Die 17 zeigt ein starres, elektrisch leitendes Verbindungselement in der Frontansicht mit einer elektrisch isolierenden Ummantelung 1010 und einem elektrisch leitenden Leitelement 2010. Die elektrisch isolierende Ummantelung 1010 weist dabei abstehende Ausformungen aus, die so zu einer vergrößerten Außenoberfläche des starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes, insbesondere der elektrisch isolierenden Ummantelung führt. Diese Vergrößerung der Außenoberfläche bewirkt eine verbesserte Entwärmung des elektrisch leitenden Verbindungselementes und damit zu einer verbesserten Stromtragfähigkeit des starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes.
In der 18 ist das starre, elektrisch leitende Verbindungselement aus der 17 in einer Seitenansicht gezeigt und eine Schnittebene XIX gekennzeichnet. Die Ausbuchtung 1012 der elektrisch isolierenden Ummantelung sind im Beispiel der 18 versetzt zueinander, also rautenförmig, angeordnet.
Die 19 zeigt den Schnitt durch das starre, elektrisch leitende Verbindungselement aus den 17 und 18 entlang der Schnittebene XIX, wobei das elektrisch leitfähige Leitelement 2010 von der elektrisch isolierenden Ummantelung 1010 mit den Ausbuchtungen 1012 gezeigt sind.
Die 20 zeigt eine Seitenansicht eines starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes mit einer Schnittebene entlang der Linie XXII.
Die 21 zeigt eine Frontansicht des starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes aus 20, mit der elektrisch isolierenden Ummantelung 1020 und dem elektrisch leitenden Leitelement 2020.
Die 22 zeigt den Schnitt entlang der Schnittebene XXII durch das starre, elektrisch leitende Verbindungselement aus der 20, mit der elektrisch isolierenden Ummantelung 1020 und dem elektrisch leitenden Leitelement 2020.
In der 23 ist zu erkennen, dass abweichend zu dem starren, elektrisch leitenden Verbindungselement aus der 18 keine einzelnen Ausbuchtungen vorhanden sind, sondern sich langgestreckte Rippen auf der Oberfläche der elektrisch isolierenden Ummantelung befinden. Die elektrisch isolierende Ummantelung 1020 umgibt das elektrisch leitfähige Leitelement 2020. Die Rippenstruktur, die sich sowohl an der elektrisch isolierenden Ummantelung 1020 wie dem elektrisch leitfähigen Leitelement 2020 wiederfinden, verbessern insbesondere die Entwärmung aufgrund der vergrößerten Außenoberfläche und führen somit zu einer verbesserten Stromtragfähigkeit des starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes.
Die 24 zeigt ein starres, elektrisch leitendes Verbindungselement in einer elektrisch isolierenden Ummantelung 1030. Gezeigt ist auch die Schnittebene XXVI, die sich in 26 in Form des Schnittbildes wiederfindet und die Kühlmittelleitungen 3000 sichtbar macht.
Die 25 zeigt eine perspektivische Ansicht des starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes, mit dem elektrisch leitfähigen Leitelement 2030, der elektrisch isolierenden Ummantelung 2013 und einer in einer spiralförmig die elektrisch isolierende Ummantelung umgebende Kühlmittelleitung, beziehungsweise hier drei Kühlmittelleitungen 3000.
Die 26 zeigt das Schnittbild entlang der Line XXVI in der 24 durch das starre, elektrisch leitende Verbindungselement, das hier eine das elektrisch leitfähige Leitelemente 2030 umgebende elektrisch isolierende Ummantelung 1030 aufweist, wobei in die elektrisch isolierende Ummantelung 1030 Kühlmittelleitungen 3000 eingebettet sind, beziehungsweise diese in Rippen der elektrisch isolierende Ummantelung 1030 eingebettet sind.
Die 27, 28 und 29 zeigen ein y-förmiges, starres, elektrisch leitendes Verbindungselement, bestehend aus einer elektrisch isolierenden Ummantelung 1040 und einem in die elektrisch isolierende Ummantelung 1040 eingebetteten elektrisch leitfähigem Leitelement 2040.
Die 28 zeigt dabei eine Frontansicht des y-förmigen starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes aus 27, wobei eine Schnittebene XXIX gekennzeichnet ist.
Die 29 stellt nun ein Schnittbild entlang der Schnittebene XXIX aus der 28 dar. Derartige starre, elektrisch leitende Verbindungselemente ermöglichen die Reduzierung der notwendigen Schraubverbindung, und damit eine Reduzierung der entstehenden Verlustwärme, da Verzweigungen am Stück ausgeführt werden und somit eine bessere Stromtragfähigkeit des starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes ermöglichen.
Die 30, 31 und 32 zeigen eine erfindungsgemäße Ausführung eines starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes, wobei dieses eine elektrisch isolierende Ummantelung 1050 aufweist und drei voneinander elektrisch getrennte elektrische leitfähige Leitelemente 2050 aufweist. Die 30 zeigt eine Aufsicht auf das starre, elektrisch leitende Verbindungselement mit einer Schnittebene XXXII. Die 31 zeigt eine Frontansicht des starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes mit drei elektrisch voneinander isolierten elektrisch leitenden Leitelemente 2050. Die 32 zeigt das Schnittbild entlang der Schnittebene XXXII aus der 30, wobei die drei voneinander elektrisch isolierten elektrisch leitenden Leitelemente 2050 gezeigt sind, die von einer gemeinsamen elektrisch isolierende Ummantelung 1050 umgeben sind. Eine solche Anordnung eines starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes ist insbesondere von Vorteil bei der Montage, der Disposition und der Lagerung der starren, elektrisch leitenden Verbindungselemente, da jeweils nur ein einziges Bauteil notwendig ist. Zusätzlich ergibt sich durch die gemeinsame Lagerung der elektrisch leitenden Leitelemente 2050 in einer gemeinsamen elektrisch isolierenden Ummantelung 1050 eine deutlich verringerte Wahrscheinlichkeit von fehlerhaften Montagen oder der Montierung von falschen Bauteilen.
Die 33 und 34 zeigen eine besondere Ausgestaltung eines starren, elektrisch leitenden Verbindungselementes, das aus einem elektrisch leitfähigen Leitelement 2060 und einer dieses elektrisch leitfähige Leitelement 2060 umgebenden elektrisch isolierenden Ummantelung 2060, wobei die elektrisch isolierende Ummantelung 1060 ein Befestigungselement 5000 aufweist, das in diesem Beispiel durch eine Ausformung mit einer Öffnung gebildet wird. Die 33 zeigt dabei eine Aufsicht auf das starre, elektrisch leitende Verbindungselement und die 34 einen Schnitt entlang der Schnittebene XXXIV aus der 33.
Die 35, 36, 37 und 38 zeigen ein starres, elektrisch leitendes Verbindungselement, das eine elektrisch isolierende Ummantelung 1070 aufweist, die ein elektrisch leitfähiges Leitelement 2070 umschließt. Die elektrisch isolierende Ummantelung 1070 weist dabei in zumindest einigen Bereichen Hohlräume oder andere die elektrischen und dielektrischen Eigenschaften der elektrisch isolierenden Ummantelung modulierenden Elemente 4070 auf. Die 35 zeigt dabei eine Seitenansicht mit einer Schnittebene XXXVI, deren Schnittbild in der 36 gezeigt wird und die 37 eine Frontalansicht mit einer Schnittlinie XXXVIII, deren Schnittbild in der 38 gezeigt ist. Die Einbringung der Elemente 4070 führt hier zu einer Verbesserung der elektrischen Isolationseigenschaften durch die lokale Änderung der dielektrischen Feldkonstanten der elektrisch isolierenden Ummantelung 1070 und ermöglicht somit die Steuerung des elektrischen Feldes in der Umgebung des elektrisch leitenden Verbindungselementes.

Claims

Herstellungsverfahren für ein starres, elektrisch leitendes Verbindungselement für Niederspannungs-, Mittelspannungs- und/oder Hochspannungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass das starre, elektrisch leitende Verbindungselement a. eine elektrisch isolierende Ummantelung bildet, die mittels eines additiven Herstellungsverfahrens erzeugt wird, und b. ein elektrisch leitfähiges Leitelement bildet, dass entweder: a) mittels eines additiven Herstellungsverfahrens im gleichen Herstellungsschritt wie die Herstellung der elektrisch isolierenden Ummantelung erzeugt wird, oder b) mittels eines formgebenden Prozesses erzeugt wird, der dem Herstellen der elektrisch isolierenden Ummantelung zeitlich nachgelagert ist.
Herstellungsverfahren für ein starres, elektrisch leitendes Verbindungselement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige Leitelement durch einen formgebenden Prozess wie Gießen, Pressen und/oder Spritzen von leitfähigem oder halbleitenden Material oder Materialien in die elektrisch isolierende Ummantelung erfolgt.
Herstellungsverfahren für ein starres, elektrisch leitendes Verbindungselement gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Ummantelung mindestens zwei Öffnungen aufweist, und das leitfähige oder halbleitende Material oder die Materialien durch mindestens eine der Öffnungen in die elektrisch isolierende Ummantelung gegossen, gepresst und/oder gespritzt wird.
Herstellungsverfahren für ein starres, elektrisch leitendes Verbindungselement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Ummantelung eine langestreckte Form aufweist und dass die elektrisch isolierende Ummantelung zwei Öffnungen zur elektrischen Anbindung und mindestens eine weitere Öffnung für elektrische Abgriffe und/oder Anbindungen aufweist.
Herstellungsverfahren für ein starres, elektrisch leitendes Verbindungselement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Ummantelung Steuerelektroden mit Anschlüssen und/oder Anschlüsse für kapazitive Abgriffe aufweist.
Herstellungsverfahren für ein starres, elektrisch leitendes Verbindungselement gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der elektrisch isolierende Ummantelung leitfähige Strukturen während des additiven Herstellungsprozesses eingebettet werden, die mit den Anschlüssen für Steuerelektroden und/oder kapazitiven Abgriffen verbunden oder verbindbar sind.
Herstellungsverfahren für ein starres, elektrisch leitendes Verbindungselement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Ummantelung während des Gießens, Pressens und/oder Spritzens von leitfähigem oder halbleitenden Material und/oder Materialien in die elektrisch isolierende Ummantelung in einer oder mehreren Gussformen gelagert oder teilweise gelagert ist, und/oder sich zumindest Gussformen an die Öffnung der elektrisch isolierenden Ummantelung anschließen.
Herstellungsverfahren für ein starres, elektrisch leitendes Verbindungselement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung und/oder das leitfähige Leitelement nach vorbestimmbaren Parameterdatensätzen gebildet werden.
Starres, elektrisch leitendes Verbindungselement für Niederspannungs-, Mittelspannungs- und/oder Hochspannungsanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass das starre, elektrisch leitende Verbindungselement a. eine elektrisch isolierende Ummantelung aufweist, die mittels eines additiven Herstellungsverfahrens erzeugt wurde, und b. ein elektrisch leitfähiges Leitelement aufweist, dass entweder: a) mittels eines additiven Herstellungsverfahrens im gleichen Herstellungsschritt wie die Herstellung der elektrisch isolierenden Ummantelung erzeugt wurde, oder b) mittels eines formgebenden Prozesses erzeugt wurde, der dem Herstellen der elektrisch isolierenden Ummantelung zeitlich nachgelagert war.
Starres, elektrisch leitendes Verbindungselement gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige Leitelement durch einen formgebenden Prozess wie Gießen, Pressen und/oder Spritzen von leitfähigem oder halbleitenden Material oder Materialien in die elektrisch isolierende Ummantelung erfolgte.
Starres, elektrisch leitendes Verbindungselement gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Ummantelung mindestens zwei Öffnungen aufweist, und das leitfähige oder halbleitende Material oder die Materialien durch mindestens eine der Öffnungen in die elektrisch isolierende Ummantelung gegossen, gepresst und/oder gespritzt wurde.
Starres, elektrisch leitendes Verbindungselement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Ummantelung eine langestreckte Form aufweist und dass die elektrisch isolierende Ummantelung zwei Öffnungen zur elektrischen Anbindung und mindestens eine weitere Öffnung für elektrische Abgriffe und/oder Anbindungen aufweist.
Starres, elektrisch leitendes Verbindungselement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch isolierende Ummantelung Steuerelektroden mit Anschlüssen und/oder Anschlüsse für kapazitive Abgriffe aufweist.
Starres, elektrisch leitendes Verbindungselement gemäß Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der elektrisch isolierende Ummantelung leitfähige Strukturen während des additiven Herstellungsprozesses eingebettet wurden, die mit den Anschlüssen für Steuerelektroden und/oder kapazitiven Abgriffen verbunden oder verbindbar sind.
Starres, elektrisch leitendes Verbindungselement gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des additiven Herstellungsprozesses funktionale Bauteile wie Sensoren innerhalb der elektrisch isolierende Ummantelung eingebettet wurden.
Schaltanlage für Nieder-, Mittel- und/oder Hochspannung, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltanlage ein oder mehrere starre, elektrisch leitende Verbindungselemente gemäß den Ansprüchen 9 bis 15 und/oder ein oder mehrere nach den Herstellungsverfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 hergestellte starre, elektrisch leitende Verbindungselemente aufweist.