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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktierungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Kontaktierungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 14.
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STAND DER TECHNIK
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Zur Spannungs- und Strommessung werden Spannungsabgriffe bzw. Kontakte mit angeschraubten Kabelschuhen oder ähnlichem realisiert. In die Leitungen zur auswertenden Stelle ist mindestens ein Widerstand integriert, um einen Strom im Fehlerfall zu begrenzen.
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Im Stand der Technik ist beispielsweise aus der Druckschrift
DE 102016010012 A1 eine Messanordnung zur Messung eines elektrischen Stroms im Hochstrombereich mit einem niederohmigen Strommesswiderstand zur Strommessung gemäß der Vierleitertechnik bekannt. Diese Messanordnung umfasst einen ersten Anschlussteil aus einem Leitermaterial zum Einleiten des zu messenden elektrischen Stroms in den Strommesswiderstand, und einen zweiten Anschlussteil aus einem Leitermaterial zum Ausleiten des zu messenden elektrischen Stroms aus dem Strommesswiderstand. Zudem umfasst die Messanordnung einen ersten Stromschienenanschluss aus einem Leitermaterial zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit einer ersten Stromschiene, wobei der erste Stromschienenanschluss elektrisch mit dem ersten Anschlussteil des Strommesswiderstands verbunden ist. Außerdem umfasst die Messanordnung einen zweiten Stromschienenanschluss aus einem Leitermaterial zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit einer zweiten Stromschiene, wobei der zweite Stromschienenanschluss elektrisch mit dem zweiten Anschlussteil des Strommesswiderstands verbunden ist. Dabei sind die beiden Stromschienenanschlüsse als Schraubmontagen an den Stromschienen ausgelegt.
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Eine derartige Lösung hat allerdings den Nachteil, dass Verbindungen mit einer Stromschiene umso schwieriger realisierbar sind, je mehr Bauteile sich in einer Verbindungskette befinden. Eine solche Verbindungskette könnte hier zum Beispiel einen Schütz, eine Stromschiene, einen Spannungsabgriff, eine Sicherungsscheibe und eine Schraube umfassen. Im vorgestellten Beispiel zum Stand der Technik wären sogar zwei solcher Verbindungsketten notwendig. Zudem sind Widerstände, welche wie der erwähnte Strommesswiderstand in einer solchen Messanordnung eingebracht werden, nicht schwingungsfest angebracht und müssen über zusätzliche Maßnahmen schwingungsfest befestigt werden.
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Die Erfindung stellt sich daher zur Aufgabe, eine Kontaktierungsvorrichtung sowie ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktierungsvorrichtung bereitzustellen, welche die Nachteile des Stands der Technik überwinden. Des Weiteren wird eine einfache und kostengünstige Lösung gewünscht.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die Aufgabe wird gelöst mit einer Kontaktierungsvorrichtung gemäß Anspruch 1. Des Weiteren wird die Aufgabe mit einem Verfahren zum Herstellen einer Kontaktierungsvorrichtung gemäß Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Eine erfindungsgemäße Kontaktierungsvorrichtung zur Spannungsmessung umfasst einen elektrischen Widerstand, ein Stromschienen-Anschlussmittel zum Anschließen an eine Stromschiene und eine Messleitung zum Anschließen an eine Messeinrichtung, wobei das Stromschienen-Anschlussmittel und die Messleitung mit dem elektrischen Widerstand verbunden sind. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Stromschienen-Anschlussmittel mit der Stromschiene verschweißbar ausgebildet ist.
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Unter der erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung ist grundsätzlich eine Vorrichtung zu verstehen, die einen elektrischen Kontakt zwischen einer Messeinrichtung und einer Stromschiene herstellt. Dabei kann die Messeinrichtung neben der Spannungsmessung auch zur Messung anderer elektrischer und/oder physikalischer Größen verwendet werden, zum Beispiel zur Messung eines elektrischen Stroms. Eine Stromschiene ist typischerweise ein - zum Beispiel gestanztes oder gebogenes - Blech oder eine Kontaktplatine mit integrierten Leiterbahnen für die Verbindung mehrerer elektrischer Bauteile, welche mit elektrischem Strom versorgt werden sollen. Der Begriff Messleitung gilt hier als Oberbegriff für eine Leitung in einer Anlage oder Anordnung, insbesondere einer Messanordnung, die zum Messen von Spannung verwendet wird.
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Dadurch, dass das Stromschienen-Anschlussmittel mit der Stromschiene verschweißbar ausgebildet ist, ergibt sich beispielsweise der technische Vorteil, dass weniger Bauteile und Prozessschritte zur Herstellung einer Kontaktierungsvorrichtung zur Spannungsmessung bzw. eines Spannungsabgriffes notwendig sind. Vorteilhaft ergeben sich zudem Kosteneinsparungen.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der elektrische Widerstand als ein hochohmiger Widerstand ausgebildet. Dadurch ergibt sich beispielsweise der technische Vorteil, dass einem Messobjekt wie der Stromschiene möglichst wenig Strom entzogen wird. Vorteilhaft ergeben sich auch hier Kosteneinsparungen.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der elektrische Widerstand den Aufbau eines SMD-Widerstands auf. SMD-Widerstände sind elektronische Bauteile, die keine Drahtanschlüsse besitzen und somit eine sehr einfache und kostengünstige Struktur aufweisen. Typischerweise werden SMD-Widerstände mittels lötfähiger Anschlussflächen direkt auf eine Platine oder ähnliches gelötet. Die übliche Verwendung eines SMD-Widerstands unterscheidet sich somit deutlich von dessen Verwendung in der vorliegenden Erfindung. Somit wird der SMD-Widerstand als fertig entwickeltes und handelsübliches elektrisches Bauelement in einem bisher unbekannten Kontext eingesetzt. Vorteilhaft sind die besonders geringen Kosten und die massenhafte Verfügbarkeit der Widerstände für die erfindungsgemäße Kontaktierungsvorrichtung.
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Bevorzugt werden also die Anschlussflächen des elektrischen Widerstands, welcher ein SMD-Widerstand sein kann, mit dem Stromschienen-Anschlussmittel und mit der Messleitung verlötet. Entsprechend ist in einer weiteren Ausführungsform der elektrische Widerstand mit dem Stromschienen-Anschlussmittel und mit der Messleitung jeweils mittels einer Lötstelle verbunden ausgebildet.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Stromschienen-Anschlussmittel mittels Ultraschallschweißen mit der Stromschiene verschweißbar. Mithilfe des Ultraschallschweißens lassen sich gleichartige und artfremde Materialien verbinden. Die Verschweißung findet dabei sehr schnell statt. Im Vergleich zu anderen Schweißverfahren erwärmen sich die Fügepartner dabei weniger stark, so dass deren Schmelzpunkt nicht erreicht wird. Weitere Bauteile und/oder Komponente in direkter Umgebung, wie zum Beispiel eine Drahtisolation, werden somit nicht beschädigt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Stromschienen-Anschlussmittel aus Kupfer oder aus einer Kupferlegierung hergestellt. Kupfer und deren Legierungen eignen sich besonders gut zum Verschweißen. Vorteilhaft ergibt sich daraus eine Erleichterung bei der Herstellung einer Verbindung zwischen der Kontaktierungsvorrichtung und der Stromschiene.
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Das Stromschienen-Anschlussmittel ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als eine Zunge, insbesondere eine Schweißzunge, ausgebildet. Eine solche Zunge bietet eine größere Fläche und/oder eine flache bzw. flächige Bauform. Ein zungenförmiges Anschlussmittel eignet sich somit besonders gut zum Verschweißen mit der Stromschiene.
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Erfindungsgemäß vorteilhaft ist zumindest der elektrische Widerstand von einer Schutzeinrichtung umgeben ausgebildet. Dadurch ergibt sich beispielsweise der technische Vorteil, dass der elektrische Widerstand vor Umwelteinflüssen geschützt und gleichzeitig gegenüber dem Potential der Stromschiene isoliert ist. Dabei umgibt die Schutzeinrichtung vorzugsweise auch Teile des Stromschienen-Anschlussmittels und/oder der Messleitung, sowie - wenn vorhanden - entsprechende Lötstellen. Vorteilhaft ergeben sich daraus Schutz und Isolation für weitere Bauteile bzw. Komponenten der Kontaktierungsvorrichtung.
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Darauf aufbauend ist die Schutzeinrichtung bevorzugt als ein Schrumpfschlauch ausgebildet. Schrumpfschläuche bieten zusätzliche Stabilität und besonders gute Isolation, beispielsweise von offenen Lötstellen, und sind daher besonders gut als Schutzeinrichtung im Sinne der Erfindung geeignet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Schutzeinrichtung als ein Gehäuse ausgebildet. Dabei ist das Gehäuse vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt. Dadurch ergibt sich beispielsweise der technische Vorteil, dass der elektrische Widerstand besonders gut vor Witterung und/oder Chemikalien geschützt ist. Zudem ist eine passgenaue Vorfertigung der Schutzeinrichtung möglich.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schutzeinrichtung an der Stromschiene befestigt ausgebildet. Es besteht also neben einer Schweißverbindung mit dem Stromschienen-Anschlussmittel noch ein weiterer Befestigungskontakt. Vorteilhaft ergibt sich daraus eine höhere Stabilität und/oder Schwingungsfestigkeit der Verbindung zwischen der Kontaktierungsvorrichtung und der Stromschiene.
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Darauf aufbauend ist die Schutzeinrichtung mittels eines Kabelbinders oder mittels eines Klebemittels an der Stromschiene befestigt ausgebildet. Dadurch wird eine einfache und kostengünstige Befestigung der Schutzeinrichtung an der Stromschiene erreicht.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die Schutzeinrichtung einen Befestigungsstift auf, der in eine Bohrung der Stromschiene einsetzbar ausgebildet ist.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen einer Kontaktierungsvorrichtung, zum Beispiel einer Kontaktierungsvorrichtung gemäß einer der vorhergehenden Ausführungsformen, umfasst die folgenden Schritte: Bereitstellen eines elektrischen Widerstands, Bereitstellen eines Stromschienen-Anschlussmittels aus einem mit der Stromschiene verschweißbaren Material, Verlöten des elektrischen Widerstands mit dem Stromschienen-Anschlussmittel, Bereitstellen einer Messleitung und Verlöten des elektrischen Widerstands mit der Messleitung. Dabei ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Verschweißen des Stromschienen-Anschlussmittels mit einer Stromschiene erfolgt.
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Durch das erfindungsgemäße Verfahren und deren vorteilhafte Weiterbildungen können die gleichen oder ähnliche Vorteile erzielt werden, wie mit der erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung, weshalb zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung verwiesen wird.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens erfolgen vor dem Verschweißen folgende weitere Schritte: Bereitstellen einer Schutzeinrichtung, und Ummanteln zumindest des elektrischen Widerstands mit der Schutzeinrichtung.
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Bevorzugt erfolgen dabei vor dem Verschweißen folgende weitere Schritte: Bereitstellen eines Befestigungsstifts an der Schutzeinrichtung, Bereitstellen einer Bohrung in der Stromschiene, und Einführen des Befestigungsstifts in die Bohrung.
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Figurenliste
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Weitere Merkmale, Vorteile und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen der Kontaktierungsvorrichtung anhand der Figuren. Es zeigen:
- 1 eine Ausführungsform einer Kontaktierungsvorrichtung nach dem Stand der Technik,
- 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung mit einer als Schrumpfschlauch ausgebildeten Schutzeinrichtung, und
- 3 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung mit einer als Kunststoffgehäuse ausgebildeten Schutzeinrichtung.
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1 zeigt eine Ausführungsform einer Kontaktierungsvorrichtung 10 nach dem Stand der Technik. Zu Beschreibungszwecken weisen die Kontaktierungsvorrichtung 10 und alle in deren Zusammenhang aufgeführten Bauteile und Komponenten eine Oberseite 11 und eine Unterseite 12 auf. Dies gilt für 1 sowie für alle weiteren Figuren.
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Die Kontaktierungsvorrichtung 10 in 1 umfasst einen elektrischen Widerstand 20, ein Stromschienen-Anschlussmittel 21 und eine Messleitung 22. Dabei ist die Kontaktierungsvorrichtung 10 mit dem Stromschienen-Anschlussmittel 21 und der Messleitung 22 verbunden und dafür vorgesehen, eine (hier nicht gezeigte) Messeinrichtung mit einer Stromschiene 30 zu kontaktieren bzw. zu verbinden. In 1 und den folgenden Figuren ist die Stromschiene 30 an der Unterseite 12 des elektrischen Widerstands 20 angeordnet.
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Das Stromschienen-Anschlussmittel 21 ist hier in 1 als eine Schraube ausgebildet und dazu vorgesehen, den elektrischen Widerstand 20 an die Stromschiene 30 anzuschließen.
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Die Messleitung 22 ist zum Anschließen des elektrischen Widerstands 20 und somit der Kontaktierungsvorrichtung 10 an die (hier nicht dargestellte) Messeinrichtung vorgesehen. Dabei ist die Messleitung 22 als Steckkontakt ausgebildet.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Die in 2 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung 10 weist grundsätzlich auch den elektrischen Widerstand 20, das Stromschienen-Anschlussmittel 21 und die Messleitung 22 auf.
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Die erfindungsgemäße Kontaktierunsvorrichtung 10 in 2 unterscheidet sich jedoch von dem, insbesondere in 1 gezeigten, Stand der Technik darin, dass das Stromschienen-Anschlussmittel 21 mit der Stromschiene 30 verschweißbar ausgebildet ist. Dadurch ist eine einfache, schwingungsfeste und kostengünstige Verbindung zwischen der Kontaktierungsvorrichtung 10 und der Stromschiene 30 realisierbar.
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Weitere vorteilhafte Unterschiede dieser in 2 gezeigten erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung 10 zum Stand der Technik liegen in der Ausgestaltung des elektrischen Widerstands 20 und den mit diesem verbundenen Bauteilen 21, 22.
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So weist der elektrische Widerstand 20 den Aufbau eines SMD-Widerstands auf. Somit besitzt der elektrische Widerstand 20 lötfähige Anschlussflächen. Entsprechend sind sowohl das Stromschienen-Anschlussmittel 21 als auch die Messleitung 22 mit dem elektrischen Widerstand 20 verlötet. Genauer gesagt ist das Stromschienen-Anschlussmittel 21 mittels einer ersten Lötstelle 23 verbunden, und die Messleitung 22 ist mittels einer zweiten Lötstelle 24 mit dem elektrischen Widerstand 20 verbunden.
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Zudem weist die in 2 gezeigte Kontaktierungsvorrichtung 10 eine Schutzeinrichtung 25 auf. Diese Schutzeinrichtung 25 ist als ein Schrumpfschlauch ausgebildet und derart angeordnet, dass sie den elektrischen Widerstand 20, die Lötstellen 23, 24 sowie einen Teil des Stromschienen-Anschlussmittels 21 und einen Teil der Messleitung 22 umgibt bzw. umhüllt. Dadurch wird eine zusätzliche Stabilität der Kontaktierungsvorrichtung 10, sowie eine besonders gute Isolation, insbesondere der Lötstellen 23, 24 erreicht.
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3 zeigt eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kontaktierungsvorrichtung 10. Auch diese umfasst den elektrischen Widerstand 20, das Stromschienen-Anschlussmittel 21 und die Messleitung 22, wobei das Stromschienen-Anschlussmittel 21 mit der Stromschiene 30 verschweißbar ausgebildet ist. Genauso wie in 2 weist die hier in 3 gezeigte Kontaktierungsvorrichtung 10 einen als SMD-Widerstand ausgebildeten elektrischen Widerstand 20 auf.
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Im Unterschied zu der in Bezug auf 2 beschriebenen Ausführungsform ist die Schutzeinrichtung 25 in 3 jedoch als ein Kunststoffgehäuse und mit einem Befestigungsstift 26 ausgebildet. Zudem weist die unterhalb bzw. an der Unterseite 12 der Kontaktierungsvorrichtung 10 angeordnete Stromschiene 30 in 3 eine Bohrung 31 auf, in welche der Befestigungsstift 26 einführbar ist, um die Schutzeinrichtung 25 an der Stromschiene 30 zu befestigen. Dadurch wird die Schutzeinrichtung 25 besonders genau und stabil an der Stromschiene 30 positioniert und fixiert.
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Es versteht sich, dass bei der vorliegenden Erfindung ein Zusammenhang zwischen einerseits Merkmalen besteht, die im Zusammenhang mit Verfahrensschritten beschrieben wurden, sowie andererseits Merkmalen, die im Zusammenhang mit entsprechenden Vorrichtungen beschrieben wurden. Somit sind beschriebene Verfahrensmerkmale auch als zur Erfindung gehörige Vorrichtungsmerkmale - und umgekehrt - anzusehen, selbst wenn dies nicht explizit erwähnt wurde.
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Es ist festzuhalten, dass die unter Bezug auf einzelne Ausführungsformen bzw. Varianten beschriebenen Merkmale der Erfindung, wie beispielsweise Art und Ausgestaltung der einzelnen Komponenten sowie deren genaue Dimensionierung und räumliche Anordnung, auch bei anderen Ausführungsformen vorhanden sein können, außer wenn es anders angegeben ist oder sich aus technischen Gründen von selbst verbietet. Von derartigen, in Kombination beschriebenen, Merkmalen einzelner Ausführungsformen müssen außerdem nicht notwendigerweise immer alle Merkmale in einer betreffenden Ausführungsform realisiert sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kontaktierungsvorrichtung
- 11
- Oberseite
- 12
- Unterseite
- 20
- elektrischer Widerstand
- 21
- Stromschienen-Anschlussmittel
- 22
- Messleitung
- 23
- Lötstelle
- 24
- Lötstelle
- 25
- Schutzeinrichtung
- 26
- Befestigungsstift
- 30
- Stromschiene
- 31
- Bohrung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016010012 A1 [0003]
