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Die vorliegende Beschreibung betrifft allgemein eine elektrische Leitung für ein Fahrzeug.
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HINTERGRUND UND ABRISS
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Elektrisch unterstützter Fahrzeugbetrieb nimmt in seiner Popularität zu und motiviert so die Implementierung elektrischer Komponenten, die ausreichend robust sind, um Bedingungen in Verbindung mit Fahrzeugbewegung, thermischen Schwankungen und der Konfektionierung von Fahrzeugkomponenten zu tolerieren. Die elektrischen Komponenten können elektrische Kabel umfassen, die für Hochspannungsanwendungen geeignet sind und genutzt werden, um Energie zwischen elektrischen Quellen, elektrischen Modifikatoren und Vorrichtungen, die elektrische Energie verbrauchen, zu übertragen. Eine Flexibilität der Hochspannungskabel hält eine elektrische Verbindung zwischen sowohl Komponenten, die in Bezug zueinander stationär sind, als auch Komponenten, die in relativer Bewegung sind, aufrecht.
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Die Nutzung von Hochspannungskabeln kann jedoch Nachteile umfassen, die den elektrischen Wirkungsgrad reduzieren und die Fahrzeugkosten erhöhen. Beispielsweise können eine Exposition eines Magnetfeldes der Kabel, wobei das Magnetfeld während des Stromflusses durch sie erzeugt wird, gegenüber elektrisch leitfähigen Materialien und ein elektrischer Widerstand der Kabel zu induktiven Verlusten führen. Eine Bewegung der Hochspannungskabel, um die Kabel mit dem Fahrzeug zu koppeln und/oder die Kabel um Fahrzeugkomponenten zu positionieren, kann zu einer Zustandsverschlechterung der Kabelmaterialien führen.
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Ferner können die Hochspannungskabel komplexe und kostenintensive Endverbindungen aufweisen. Beispielsweise kann eine Endverbindung einen Anschluss umfassen, der über ein Verfahren wie Ultraschallschweißen, Löten, Magnetimpulscrimpen usw. an einem Ende eines Kabels angebracht ist. Die Endverbindung kann in einem Kunststoffgehäuse mit einer geringeren thermischen Beständigkeit als Drähte des Kabels eingeschlossen sein. Ein erhöhter elektrischer Widerstand und an der Endverbindung auftretende Verluste können sich als Wärme manifestieren, die induktive Verluste weiter verstärken kann. Um einem Anstieg der Temperatur über die thermische Toleranz des Kunststoffgehäuses hinaus entgegenzuwirken, kann eine Größe des Kabels vergrößert werden, damit das Kabel als eine Wärmesenke agieren kann, wodurch sich eine Grundfläche des Kabels erhöht.
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Versuche, Kosten und Komplexität der Hochspannungskabel-Endverbindungen zu reduzieren, umfassen ein flaches, laminiertes Verdrahtungsmaterial zum Ausbilden eines elektrischen Kabelsatzes. Ein beispielhafter Ansatz ist im
japanischen Patent Nr. 3794556 gezeigt. Darin kann ein laminierter flacher Draht, der mit einem elektrisch isolierenden Harz beschichtet ist, eine Vielzahl des laminierten Drahtmaterials umfassen, das parallel angeordnet ist. Der laminierte flache Draht kann einen Stapel von Vorsprüngen aufweisen, die durch Falten jedes von der Vielzahl von laminiertem Verdrahtungsmaterial ausgebildet sind, wodurch parallele leitfähige Platten ausgebildet werden. Der Stapel von Vorsprüngen kann durch heftklammerförmige Anschlüsse miteinander verbunden sein, und der verbundene Stapel von Vorsprüngen kann ein laminiertes Drahtelement ausbilden, an das elektrische Leiter gekoppelt sein können.
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Jedoch haben die Erfinder mögliche Probleme mit solchen Systemen erkannt. Beispielsweise ermöglicht der durch das laminierte Verdrahtungselement ausgebildete elektrische Kabelsatz nicht, elektrische Leiter ohne Kabelermüdung zu bewegen oder ein Biegen der elektrischen Leiter zu reduzieren, wenn auf Grundlage der Positionierung der elektrischen Leiter zwischen elektrischen Komponenten gefordert. Ferner schwächt der im Patent '556 beschriebene elektrische Kabelsatz die dem elektrischen Kabelsatz während des Stromflusses auferlegte thermische Belastung nicht ab.
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In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme durch einen elektrischen Kabelsatz, umfassend einen ersten Leiter, durch einen Verbinder gekoppelt mit dem zweiten Leiter, wobei jeder von dem ersten und zweiten Leiter aus parallel entlang einer Länge des ersten und zweiten Leiters angeordneten Platten ausgebildet ist, wobei der Verbinder elektrische Brücken variierender Abmessungen umfasst, um eine durchgehende elektrische Verbindung zwischen dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter durch den Verbinder aufrechtzuerhalten, angegangen werden. Auf diese Weise werden induktive Verluste des elektrischen Kabelsatzes reduziert, und Materialermüdung des elektrischen Kabelsatzes und einer elektrischen Leitung, die mindestens einen der elektrischen Kabelsätze umfasst, wird minimiert.
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Beispielsweise können die Platten des ersten und zweiten Leiters in einem starren Gehäuse eingeschlossen sein, was eine zufällige Bewegung des elektrischen Kabelsatzes verhindert. Wenn sich der elektrische Kabelsatz jedoch zwischen zwei elektrischen Vorrichtungen erstreckt, die konfiguriert sind, sich relativ zueinander zu bewegen, kann der relativen Bewegung dadurch Rechnung getragen werden, dass eine Drehung der Leiter um den Verbinder ermöglicht wird. Das starre Gehäuse kann innere Durchgänge umfassen, durch die ein Kühlmittel strömen kann, wodurch sich ein elektrischer Widerstand der Platten der Leiter verringert. Der Verbinder kann eine Vielzahl elektrischer Brücken umfassen, wobei jede elektrische Brücke konfiguriert ist, mit einer elektrischen Phase des elektrischen Kabelsatzes eine Grenzfläche auszubilden und einen Stromfluss entlang der elektrischen Phase auch dann aufrechtzuerhalten, wenn sich die Leiter um den Verbinder drehen. Somit werden die Kosten des elektrischen Kabelsatzes reduziert, während die Lebensdauer des elektrischen Kabelsatzes verlängert ist.
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Es versteht sich, dass der obige Abriss bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben sind. Er soll nicht dazu dienen, wichtige oder essenzielle Merkmale des beanspruchten Gegenstands, dessen Schutzumfang durch die der ausführlichen Beschreibung folgenden Ansprüche eindeutig definiert wird, zu benennen. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die vorstehend oder in einem Teil dieser Offenbarung erwähnte Nachteile beheben.
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Figurenliste
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- 1 zeigt ein Beispiel einer Region eines Fahrzeugs, in der ein elektrischer Kabelsatz montiert sein kann.
- 2 zeigt einen elektrischen Kabelsatz, der in der Region von 1 montiert ist.
- 3 zeigt ein Beispiel einer elektrischen Leitung, die aus einem oder mehreren von den elektrischen Kabelsätzen von 2 ausgebildet ist.
- 4 zeigt eine Detailansicht des elektrischen Kabelsatzes von 2.
- 5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten Beispiels eines Plattenleiters des elektrischen Kabelsatzes.
- 6 zeigt einen Querschnitt des Plattenleiters von 5.
- 7 zeigt ein zweites Beispiel eines Plattenleiters.
- 8 zeigt ein Beispiel eines Verbinders des elektrischen Kabelsatzes von 2.
- 9 zeigt ein Beispiel eines Zapfens des Verbinders von 8.
- 10 zeigt eine Kopplung einer Endkappe an den Zapfen von 9.
- 11 zeigt eine Kopplung elektrisch isolierender Platten mit dem Zapfen von 9.
- 12 zeigt eine Kopplung von Phasenbrücken an den Zapfen von 9.
- 13 zeigt eine Kopplung von Brückenisolatoren an die Phasenbrücken von 12.
- 14 zeigt einen Querschnitt des Verbinders von 8.
- 15 zeigt Beispiele von Federdrückern des Verbinders von 8.
- 16 zeigt einen Querschnitt des elektrischen Kabelsatzes von 4.
- 17 zeigt einen ersten Querschnitt des Zapfens von 11.
- 18 zeigt einen zweiten Querschnitt des Zapfens von 11.
- Die 1-18 sind annähernd maßstabgerecht gezeichnet.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren für eine elektrische Leitung. Die elektrische Leitung kann in einem Fahrzeug zum Übertragen elektrischer Energie zwischen zwei elektrischen Vorrichtungen verwendet werden. Die elektrische Leitung kann elektrische Kabelsätze umfassen, wobei zwei Abschnitte der elektrischen Leitung verbunden sein können, und die elektrischen Kabelsätze können in verschiedenen Regionen des Fahrzeugs montiert sein, beispielsweise an einer Blattfeder, wie in 1 gezeigt. Ein elektrischer Kabelsatz mit im Vergleich zu einem konventionellen elektrischen Verbinder reduzierten Nebenverlusten ist in 2 abgebildet, gekoppelt mit der Blattfeder. In einem Beispiel, wie in 3 gezeigt, kann die elektrische Leitung, die sich mit relativer Bewegung zwischen zwei elektrischen Vorrichtungen erstreckt, aus einer Vielzahl von elektrischen Kabelsätzen ausgebildet sein, die in Reihe zwischen den zwei Vorrichtungen verbunden sind. Der elektrische Kabelsatz ist im Detail in 4 gezeigt, wobei er zwei Leiter an Anschlussenden der Leiter miteinander koppelt. Die Leiter können Plattenleiter sein, ausgebildet aus einer Vielzahl parallel angeordneter leitfähiger Platten, wobei jede der Platten eine Phase der elektrischen Leitung ausbildet. Ein erstes Beispiel eines Plattenleiters ist in den 5 und 6 aus einer perspektivischen Ansicht beziehungsweise einer Querschnittsansicht dargestellt. Ein zweites Beispiel des Plattenleiters, das eine alternative Geometrie veranschaulicht, ist in 7 gezeigt. Der elektrische Kabelsatz kann ferner einen Verbinder umfassen, der die Leiter verbindet. Ein Beispiel des Verbinders ist in den 8 und 14 aus einer perspektivischen Ansicht beziehungsweise einer Querschnittsansicht gezeigt, und der Zusammenbau des Verbinders ist in den 9-13 dargestellt. Ferner sind in den 17 und 18 Querschnittsansichten des Verbinders gezeigt, die verschiedene Innenkomponenten des Verbinders veranschaulichen. Der Verbinder kann Federdrücker umfassen, wie in 15 gezeigt, die in Phasenbrücken des Verbinders eingreifen. Die Phasenbrücken können konfiguriert sein, elektrische Kontinuität jeder Phase der elektrischen Leitung durch den Verbinder aufrechtzuerhalten, selbst wenn aufgrund relativer Bewegung zwischen den Endpunkten der elektrischen Leitung Bewegung in die elektrische Leitung induziert ist. Der Kontakt zwischen Phasen der Leiter und den Phasenbrücken des Verbinders ist in einem Querschnitt des elektrischen Kabelsatzes, gezeigt in 16, veranschaulicht.
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Die 1-18 zeigen beispielhafte Konfigurationen mit Lagebeziehungen der verschiedenen Komponenten. Wenn solche Elemente im direkten Kontakt miteinander oder direkt gekoppelt abgebildet sind, dann können sie in mindestens einem Beispiel als in direktem Kontakt miteinander beziehungsweise direkt gekoppelt bezeichnet werden. Ähnlich können Elemente, die aneinander angrenzend oder zueinander benachbart gezeigt sind, in mindestens einem Beispiel aneinander angrenzend bzw. zueinander benachbart sein. Beispielsweise können Komponenten, die in einem Flächenkontakt miteinander liegen, als in einem Flächenkontakt befindlich bezeichnet werden. Als weiteres Beispiel können Elemente, die mit einem Abstand voneinander angeordnet sind und zwischen denen sich nur ein Zwischenraum und keine anderen Komponenten befinden, in mindestens einem Beispiel als solche bezeichnet werden. Als noch ein weiteres Beispiel können Elemente, die ober- bzw. unterhalb voneinander, auf einander gegenüberliegenden Seiten oder links bzw. rechts voneinander gezeigt sind, relativ zueinander als solche bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, in mindestens einem Beispiel ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements als eine „Oberseite“ der Komponente bezeichnet werden, und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements kann als eine „Unterseite“ der Komponente bezeichnet werden. In der vorliegenden Verwendung können die Begriffe Oberseite/Unterseite, oberer/unterer, oberhalb/unterhalb relativ zu einer vertikalen Achse der Figuren verwendet sein und dazu dienen, die Anordnung von Elementen der Figuren relativ zueinander zu beschreiben. So können in einem Beispiel Elemente, die oberhalb anderer Elemente dargestellt sind, vertikal oberhalb der anderen Elemente angeordnet sein. Als noch ein weiteres Beispiel können Formen der Elemente, die innerhalb der Figuren abgebildet sind, als diese Formen aufweisend bezeichnet werden (beispielsweise als rund, gerade, eben, gewölbt, abgerundet, gefast, abgewinkelt oder dergleichen). Ferner können Elemente, die einander schneiden, in mindestens einem Beispiel als schneidende Elemente oder als einander schneidend bezeichnet werden. Ferner kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements gezeigt ist oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel als solches bezeichnet werden.
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Konventionelle elektrische Kabelsätze können Endverbinder umfassen, die mit Kabelenden gekoppelt sind, wobei die Endverbinder aus einem Kunststoffgehäuse ausgebildet sein können. Mit den konventionellen elektrischen Kabelsätzen können verschiedene Nachteile verbunden sein, darunter ein hoher Widerstand, der in Wärmeerzeugung resultieren kann. Eine Exposition gegenüber Wärme kann in einer Zustandsverschlechterung des Kunststoffgehäuses resultieren. Wärmemanagement an den elektrischen Kabelsätzen kann ein Erhöhen der Größe der elektrischen Kabel umfassen, sodass diese Wärme absorbieren, was zu massigeren Kabeln führt, die ein unerwünscht großes Raumvolumen einnehmen.
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Die Kabel können auch Nachteile in Bezug auf den elektrischen Wirkungsgrad und die Lebensdauer der elektrischen Kabelsätze zeigen. Beispielsweise kann induktive Kopplung zwischen den Kabeln und elektrisch leitfähigen Materialien in unmittelbarer Nähe zu den Kabeln Energieverluste fördern. Darüber hinaus können Biegen und eine unkontrollierte Bewegung der Kabel, die aus einer Kopplung von Komponenten, die sich relativ zueinander bewegen, resultiert, zu Kabelermüdung führen.
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In einem Beispiel können die vorstehenden Probleme zumindest teilweise durch einen elektrischen Kabelsatz angegangen werden, der anstelle konventioneller Drahtleiter aus parallelen, elektrisch leitfähigen Platten, beispielsweise Plattenleitern, ausgebildet ist. Die Plattenleiter können für Hochspannungsanwendungen konfiguriert sein und zeigen aufgrund der parallelen Plattenanordnung und durch das Ermöglichen eines effektiven Thermomanagements über innere Kühlmitteldurchgänge im Vergleich zu Drahtleitern einen geringeren Widerstand. Die Plattenleiter können durch einen Verbinder, der eine Drehung der Plattenleiter in Bezug zueinander ermöglicht, miteinander verbunden sein. Zur Reduzierung elektrischer Verluste kann der Verbinder eine Phaseneinstellung der Plattenleiter über elektrische Brücken aufrechterhalten. Die Nutzung der Plattenleiter zusammen mit dem Verbinder kann einen elektrischen Kabelsatz mit reduzierter zufälliger Bewegung der Plattenleiter, verglichen mit Hochspannungskabeln, und einer erhöhten elektrischen Stabilität im Vergleich zu konventionellen Kabelsätzen, die auf Endverbindergehäuse aus Kunststoff bauen, bereitstellen.
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Ein Anwendungsbeispiel für einen elektrischen Kabelsatz mit reduzierter zufälliger Bewegung und erhöhtem elektrischen Wirkungsgrad ist in 1 veranschaulicht. Ein Fahrzeugfahrgestell 100 mit einer Blattfeder 102, die mit dem Fahrgestell 100 gekoppelt ist, ist in 1 gezeigt. Die Blattfeder 102 kann als eine Aufhängung für ein oder mehrere Räder 104 des Fahrzeugs genutzt werden. Es sei angemerkt, dass das eine oder mehrere Räder 104 aus Gründen der Übersichtlichkeit von einer Seite des Fahrgestells 100 weggelassen wurden. In einer Region 200, wie in 1 durch eine gestrichelte Ellipse angegeben, kann die Blattfeder 102 durch eine Verbindung 106 mit dem Fahrgestell 100 gekoppelt sein. Die Verbindung 106 kann auch als eine Befestigung für einen elektrischen Kabelsatz genutzt werden, wie in 2 gezeigt.
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Der Bereich 200 ist in 2 detaillierter dargestellt. Darin ist ein elektrischer Kabelsatz 202 durch einen Halter 204 an die Verbindung 106 gekoppelt, sodass sich der elektrische Kabelsatz 202 entlang einer Seite der Verbindung 106 gegenüber dem Fahrgestell 100 erstreckt. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist nur ein Teil einer Länge jedes von einem ersten Leiter 206 und einem zweiten Leiter 208 des elektrischen Kabelsatzes 202 in 2 veranschaulicht, doch es versteht sich, dass sich der erste und zweite Leiter 206, 208 über verschiedene Entfernungen entlang des Fahrgestells 100 erstrecken können, beispielsweise im Wesentlichen parallel zum Fahrgestell 100. Der elektrische Kabelsatz 202 kann wie in 2 gezeigt positioniert sein, um beispielsweise einen elektrischen Wandler mit einer Elektrizität verbrauchenden Vorrichtung zu koppeln.
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Wie in 3 gezeigt, kann der elektrische Wandler beispielsweise ein Wechselrichter 302 sein, und die Elektrizität verbrauchende Vorrichtung kann ein Motor 304 sein. Der Wechselrichter 302 kann beispielsweise am Fahrgestell des Fahrzeugs, z. B. dem Fahrgestell 100 der 1 und 2, angebracht sein, und der Motor 304 kann an einer Achse des Fahrzeugs angebracht sein, um der Achse Drehmoment zu liefern. Der Wechselrichter 302 und der Motor 304 können durch eine elektrische Leitung 306, ausgebildet aus einem oder mehreren in Reihe verbundenen elektrischen Kabelsätzen 202, verbunden sein.
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Eine Vielzahl von Leitern 303 (wobei jeder von der Vielzahl von Leitern 303 dem ersten Leiter 206 und dem zweiten Leiter 208 von 2 ähnelt) der elektrischen Leitung 306 können starre Strukturen sein, die sich nicht biegen. In anderen Beispielen kann jedoch mindestens einer der Leiter der elektrischen Kabelsätze 202 ein nicht starrer Leiter sein. Aufgrund eines Aufhängungssystems des Fahrzeugs kann sich das Fahrgestell des Fahrzeugs über die Blattfeder, beispielsweise die Blattfeder 102 der 1 und 2, relativ zur Achse bewegen. Der Wechselrichter 302, der am Fahrgestell montiert sein kann, kann einer Versetzung relativ zum Motor 304 ausgesetzt sein. Die elektrische Leitung 306 kann folglich bewegt werden, um Bewegung des Wechselrichters 302 aufzunehmen, um Stromfluss bereitzustellen, der durch Versetzung des Wechselrichters 302 nicht unterbrochen wird, beispielsweise während eines Anprallens des Fahrgestells, wenn das Fahrzeug über unebenes Gelände navigiert.
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Die Beweglichkeit der elektrischen Leitung 306 kann durch Anpassen des elektrischen Kabelsatzes 202 mit einem Verbinder ermöglicht werden, der ein Drehen der Leiter um den Verbinder erlaubt. Beispielsweise ist der elektrische Kabelsatz 202 in 4 aus einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Ein Satz von Referenzachsen 400, einschließlich einer x-Achse, einer y-Achse und einer z-Achse, ist für einen Vergleich zwischen den gezeigten Ansichten bereitgestellt. Der erste Leiter 206 und der zweite Leiter 208 können ähnliche Breiten 402 und Dicken 404 aufweisen, können jedoch unterschiedliche Längen 406 aufweisen.
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Ein erstes Ende 408 des ersten Leiters 206 kann mit einem ersten Ende 410 des zweiten Leiters 208 durch einen Verbinder 412 gekoppelt sein, um den sich jeder von dem ersten Leiter 206 und dem zweiten Leiter 208 drehen kann, wie durch den Pfeil 414 angegeben. Wie in 5 gezeigt, können das erste Ende 408 des ersten Leiters 206 (und das erste Ende 410 des zweiten Leiters 208) eine gewölbte Kante 501 aufweisen und können eine Öffnung 502 umfassen, durch die der Verbinder 412 eingesetzt ist. Die Öffnung 502 kann sich über die gesamte Dicke 404 des ersten Leiters 206 erstrecken, wie in 6 in einem Querschnitt (aufgenommen entlang einer Linie A-A' von 5) des ersten Leiters 206 gezeigt. Es versteht sich, dass in den 5 und 6 zwar nur der erste Leiter 206 gezeigt ist, der zweite Leiter 208 aber ähnlich konfiguriert sein kann.
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Wie in 5 veranschaulicht, kann der erste Leiter 206 aus einer Vielzahl von Platten 504, die parallel zur z-Achse und zueinander angeordnet sind, ausgebildet und innerhalb eines Gehäuses 506 eingeschlossen sein. Der erste Leiter 206 (und der zweite Leiter 208) können nachfolgend als Plattenleiter bezeichnet werden. Die Vielzahl von Platten 504 können jeweils ähnliche Abmessungen aufweisen und können voneinander beabstandet sein, sich über die gesamte Länge 406 des ersten Leiters 206 erstreckend. Wie in 6 gezeigt, liegen an der Öffnung 502 Oberflächen der Vielzahl von Platten 504 frei und bilden eine Verbinderbuchse 602 aus, welche der Vielzahl von Platten 504 ermöglicht, den Verbinder direkt zu kontaktieren, wie nachfolgend näher beschrieben. Ferner können an der Verbinderbuchse 602 Kanten der Vielzahl von Platten 504 ausgenommen sein, die in der Verbinderbuchse 602 ringförmige Spuren ausbilden. Die ringförmigen Spuren können konfiguriert sein, leitfähige Komponenten des Verbinders 412 aufzunehmen, die nachfolgend näher beschrieben sind. Die Verbinderbuchse 602 kann einen äußeren Indexierer 604 umfassen, der ein Rand von Keilnuten sein kann, die konfiguriert sind, mit einem inneren Indexierer des Verbinders eine Grenzfläche auszubilden, wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. Der Rand kann die Öffnung 502 einkreisen und kann nach außen, von dem Gehäuse 506 weg, entlang einer Seite des ersten Leiters 206 vorstehen.
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Die Vielzahl von Platten 504 können aus einem leitfähigen Material, beispielsweise Kupfer, Aluminium, Silber, Gold usw., ausgebildet sein. Jede von der Vielzahl von Platten 504 kann eine dünne, rechteckige Platte sein, beispielsweise mit einer Dicke, die geringer als die Dicke 404 des ersten Leiters 206 ist. In einem Beispiel, wie gezeigt in den 4-6, kann der erste Leiter 206 ein dreiphasiger Leiter sein, wobei die Vielzahl von Platten 504 drei Platten umfasst. Weitere Beispiele können jedoch mehr oder weniger von der Vielzahl von Platten 504 umfassen, wodurch die elektrische Phaseneinstellung des Leiters variiert wird.
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Durch Implementieren der Vielzahl von Platten 504 als das leitfähige Element einer elektrischen Leitung (beispielsweise der elektrischen Leitung 306 von 3) anstelle von Drähten können Herstellungskosten des leitfähigen Elements reduziert werden. Ein Widerstand der Vielzahl von Platten 504 kann geringer als ein Widerstand eines Drahtleiters sein, und Verbindungselemente zwischen elektrischen Komponenten und den Plattenleitern (beispielsweise dem ersten und zweiten Leiter 206, 208) können ebenfalls niedrigere Widerstände als Verbinder, die Kabelleiter koppeln, aufweisen.
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Das Gehäuse 506 kann die Vielzahl von Platten 504 vollständig umgeben und die Vielzahl von Platten 504 innerhalb des Gehäuses 506 abdichten, sodass kein Austausch zwischen Luft oder Fluid außerhalb des Gehäuses 506 mit Luft oder Fluid innerhalb des Gehäuses 506 erfolgt. Das Gehäuse 506 kann aus einem starren dielektrischen Material ausgebildet sein, beispielsweise einem Verbundwerkstoff, einem Polymer usw. In einigen Beispielen kann das Gehäuse durch kostengünstige Techniken hergestellt sein, beispielsweise additive Fertigung (z. B. 3D-Druck), Umspritzen usw. Ferner können solche Herstellungsverfahren ermöglichen, dass in das Gehäuse 506 innere Kühlmitteldurchgänge integriert werden.
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Die inneren Kühlmitteldurchgänge (in 5 nicht gezeigt) können sich durch das Material des Gehäuses zwischen der Vielzahl von Platten 504 erstrecken, damit ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, in unmittelbarer Nähe zur Vielzahl von Platten 504 strömen kann, dabei über Konvektion Wärme aus der Vielzahl von Platten 504 extrahierend. Beispielsweise können die inneren Kühlmitteldurchgänge fluidisch mit einem Kühlmittelsystem des Fahrzeugs, das genutzt wird, um einen Wärmeaustausch an beispielsweise einem Kühler des Fahrzeugs zu ermöglichen, gekoppelt sein. Durch Kühlen der Vielzahl von Platten 504 kann eine Temperatur der Vielzahl von Platten 504 niedrig gehalten werden, wenn durch die Vielzahl von Platten 504 Strom fließt und Wärmeerzeugung fördert. Infolge der Kühlung ist es möglich, weniger Material zum Ausbilden der Vielzahl von Platten 504 zu nutzen, und sowohl ein Widerstand der Vielzahl von Platten 504 als auch ein Verlust von elektrischer Energie durch Wärmeproduktion können verringert sein.
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Der erste Leiter 206 kann weiter durch eine Abschirmung (nicht gezeigt) eingeschlossen sein, um elektromagnetische Interferenz von benachbarten elektrischen Komponenten oder Leitern zu blockieren. Die Abschirmung kann beispielsweise eine Schicht von Kupfer, Messing, Nickel, Silber usw. sein. In einigen Fällen kann die Abschirmung auf eine Außenfläche des Gehäuses 506 gegossen oder gedruckt sein. Als weiteres Beispiel kann die Abschirmung als eine Gewebehülle, die um das Gehäuse 506 gewickelt ist, konfiguriert sein.
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Der Plattenleiter kann mit verschiedenen Geometrien ausgebildet sein, um einer Zielumgebung des Plattenleiters zu entsprechen. Beispielsweise erstrecken sich zwar der erste und zweite Leiter 206, 208 von 2 und 4-6 entlang ihrer Längen linear, doch können andere Beispiele des Plattenleiters eine oder mehrere Biegungen entlang der Länge des Plattenleiters umfassen, wie in den 3 und 7 gezeigt. Nunmehr Bezug nehmend auf 7, ist ein Querschnitt (aufgenommen entlang der x-z-Ebene) eines Beispiels eines nicht linearen, beispielsweise gebogenen, Plattenleiters 700 veranschaulicht. Der Plattenleiter 700 weist eine Vielzahl von Platten 702 auf, die sich entlang einer Länge des gebogenen Plattenleiters 700 erstrecken, wobei die Vielzahl von Platten 702 von einem Gehäuse 704 umgeben ist. Das Gehäuse 704 kann innere Kühlmitteldurchgänge umfassen, wie oben beschrieben.
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Der gebogene Plattenleiter 700 weist Öffnungen auf, die als Verbinderbuchsen 706 an Anschlussenden des gebogenen Plattenleiters 700 konfiguriert sind, wobei die Verbinderbuchsen 706 ähnlich der Verbinderbuchse 602 der 5-6 konfiguriert sind. Der gebogene Plattenleiter 700 umfasst ferner eine Biegung 708 an einem Mittelpunkt entlang einer Länge des gebogenen Plattenleiters 700. In anderen Beispielen kann der gebogene Plattenleiter 700 jedoch mehr als eine Biegung umfassen, oder die Biegung 708 kann in Richtung eines Endes des gebogenen Plattenleiters 700 vorgespannt sein. Eine Geometrie des Plattenleiters kann folglich einer gewünschten allgemeinen Konfiguration der elektrischen Leitung entsprechen, ohne Materialermüdung zu verursachen.
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Bewegung der elektrischen Leitung kann durch eine Verbindungskonfiguration des Verbinders 412 mit den Plattenleitern des elektrischen Kabelsatzes 202 ermöglicht werden. Der Verbinder 412 ist in 8 unabhängig von den Plattenleitern gezeigt und kann eine zylindrische Geometrie mit einer ersten Endkappe 802 und einer zweiten Endkappe 804, angeordnet an gegenüberliegenden Enden des Verbinders 412, aufweisen. Eine zentrale Drehachse 801 des Verbinders 412 ist in den 8-13 parallel zur x-Achse ausgerichtet. Die Endkappen können aus einem nicht leitfähigen Material, ähnlich dem Gehäuse der Plattenleiter, ausgebildet sein, beispielsweise einem Polymer, einem Harz usw. Jede von der ersten Endkappe 802 und der zweiten Endkappe 804 kann innere Indexierer 806 aufweisen, die eine Vielzahl von Keilnuten sein können, die um einen Umfang jeder von der ersten Endkappe 802 und der zweiten Endkappe 804 angeordnet sind. Die inneren Indexierer 806 können sich von einer Innenkante 808 jeder Endkappe zu einem Mittelpunkt zwischen den Innenkante 808 und einer Außenkante 810 jeder Endkappe erstrecken.
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Ein Profil eines der inneren Indexierer 806 ist in 18 gezeigt. Einzelne Laschen 1802 des inneren Indexierers sind vorgespannt, um Indexieren in einer Richtung zu gestatten. Beispielsweise kann eine Verjüngung der Laschen 1802 eine Vergrößerung in einem nach außen gerichteten Vorsprung der Laschen 1802 an einem äußersten rechten Ende jeder der Laschen entsprechend der in 18 gezeigten Ansicht umfassen. Wenn sich ein äußerer Indexierer, beispielsweise der äußere Indexierer 604 der 5-6, im Eingriff mit dem inneren Indexierer 806 befindet, kann sich der äußere Indexierer relativ zur ersten Endkappe 802 im Uhrzeigersinn, nicht jedoch entgegen dem Uhrzeigersinn drehen. Die durch die inneren Indexierer 806 bestimmte unidirektionale Bewegung ermöglicht eine Bewegung von Brückenisolatorabstreifern und Phasenbrücken des Verbinders 412 (nachfolgend näher beschrieben), sodass diese gegenüber der Vielzahl von Platten 504 der Plattenleiter gleichmäßig verschleißen, was elektrische Erosion zwischen den Phasenbrücken und der Vielzahl von Platten 504 reduziert. Es versteht sich, dass die inneren Indexierer 806 in anderen Beispielen konfiguriert sein können, stattdessen eine Drehung in der Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn (mit Bezug auf die Ansicht von 18) zu ermöglichen.
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Wenn der Verbinder 412 in die Verbinderbuchse des Plattenleiters (beispielsweise die Verbinderbuchse 602 der 5-6) eingesetzt ist, können die inneren Indexierer 806 einer der Endkappen eine Grenzfläche mit dem äu-ßeren Indexierer der Verbinderbuchse (beispielsweise dem äußeren Indexierer 604 der 5-6) ausbilden. Ein Eingreifen des inneren Indexierers mit dem äußeren Indexierer umfasst eine Interaktion des klickenden Einpassens, wobei eine Drehung des äußeren Indexierers durch voreingestellte Positionen, an denen Keilnuten der Indexierer kämmen, beispielsweise ineinandergreifen, erfolgt. Das Kämmen der Keilnuten hält die Indexierer in einer ersten Position, bis ausreichend Kraft angewendet wird, um die Drehung eines der inneren oder äußeren Indexierer anzutreiben, um die durch das Angrenzen der Keilnuten bereitgestellte Interferenz zu überwinden. Die Indexierer klicken dann in eine zweite Position, in der die Keilnuten erneut kämmen.
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Die erste und zweite Endkappe 802, 804 können in ihrer Größe und Form einander ähneln und können einen größeren Durchmesser 812 als ein Durchmesser 814 eines mittleren Abschnitts 816 des Verbinders 412 aufweisen. Der mittlere Abschnitt 816 kann einen Zapfen umfassen (beispielsweise einen Zapfen 902, wie in 9 gezeigt), der eine von den Endkappen getrennte Einheit ist und elektrisch leitfähige Komponenten stützen kann. Die erste und zweite Endkappe 802, 804 können jeweils durch einen Klemmbolzen 818, der in den Verbinder 412 eingesetzt sein kann, mit dem Zapfen des mittleren Abschnitts 816 gekoppelt sein, sodass eine Länge des Klemmbolzens um die mittlere Drehachse 801 des Verbinders 412 zentriert und ausgerichtet sein kann. Ein Festziehen der Klemmbolzen 818 koppelt die erste und zweite Endkappe 802, 804 mit dem Zapfen, sodass sich die Endkappen relativ zum Zapfen nicht drehen.
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Das Zusammenbauen des Verbinders 412 ist aufeinanderfolgend in den 9-13 gezeigt, wobei 8 den vollständig zusammengebauten Verbinder 412 darstellt. Zuerst auf 9 Bezug nehmend, umfasst der zentrale Abschnitt 816 des Verbinders 412 den Zapfen 902, der eine Stange mit einem gleichförmigen Durchmesser, beispielsweise dem Durchmesser 814 von 8, sein kann, entlang einer Länge 904 des Zapfens 902. Der Zapfen 902 kann aus einem ähnlichen Material wie die Endkappen ausgebildet sein, beispielsweise einem nicht leitfähigen Material. Der Zapfen 902 kann eine Vielzahl von Schlitzen 906 umfassen, die sich entlang eines Abschnitts der Länge 904 des Zapfens 902 erstrecken und gleichmäßig um einen Umfang des Zapfens 902 beabstandet sind. Jeder von der Vielzahl von Schlitzen 906 kann ähnliche Abmessungen aufweisen und in einer Oberfläche des Zapfens 902 eine lineare Nut ausbilden. Eine Länge 901 jedes von der Vielzahl von Schlitzen 906 kann kürzer als die Länge 904 des Zapfens 902 sein, und die Vielzahl von Schlitzen 906 kann entlang der Länge 904 des Zapfens 902 zentriert sein.
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Endflächen 908 des Zapfens 902 können Öffnungen 903 umfassen, die mit der mittleren Drehachse 801 sowie inneren Kanälen 910, die gleichmä-ßig um die mittlere Drehachse 801 beabstandet sind und sich vollständig entlang der Länge 904 des Zapfens 902 erstrecken, fluchten. Die Kanäle 910 können konfiguriert sein, Federdrücker aufzunehmen, wie in den 14 und 15 dargestellt und nachfolgend näher beschrieben, um auf Phasenbrücken, die um den Umfang des Zapfens 902 positioniert sind, eine konstante Kraft auszuüben. Die Kraft veranlasst die Phasenbrücken, auf Plattenleiter, die eine Grenzfläche mit den Phasenbrücken ausbilden, einen konstanten und konsistenten Druck auszuüben, wodurch Verschleiß kompensiert und ein Kontakt zwischen den Phasenbrücken und den Plattenleitern während Vibrations- und Stoßlasten aufrechterhalten wird. Die Federdrücker können Stifte aufweisen, die an Stellen um den Umfang des Zapfens 902, die mit den Stiften der Federdrücker korrespondieren, in Löcher 905 in der Oberfläche des Zapfens 902 einrasten.
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Die Öffnungen 903, die sich von den Endflächen 908 entlang der mittleren Drehachse 801 erstrecken, können in einem Beispiel Gewindeflächen aufweisen, die konfiguriert sind, die Klemmbolzen 818 (wie in 8 gezeigt) aufzunehmen, um die Endkappen an den Endflächen 908 des Zapfens 902 zu befestigen. Beispielsweise kann, wie in 10 gezeigt, die erste Endkappe 802 an ein Ende des Zapfens 902 gekoppelt sein, sodass sowohl die erste Endkappe 802 als auch der Zapfen 902 entlang der mittleren Drehachse 801 ausgerichtet sind und einander direkt kontaktieren. Die erste Endkappe 802 kann einen Bund 1002 umfassen, der im mittleren Abschnitt 816 enthalten ist, angebracht an einer Innenfläche 1004 der ersten Endkappe 802 und von ihr vorstehend.
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Der Bund 1002 kann eine unregelmäßige, beispielsweise asymmetrische, Geometrie mit Abschnitten aufweisen, die in unterschiedlichen Abständen entlang der mittleren Drehachse 801 von der Innenfläche 1004 der ersten Endkappe 802 vorstehen. Die verschiedenen Vorsprünge der Abschnitte können konfiguriert sein, eine Positionierung unterschiedlich dimensionierter elektronischer Komponenten, die sich im mittleren Abschnitt 816 des Verbinders 412 befinden, zu ermöglichen. Ferner können die Vorsprünge der Abschnitte so angeordnet sein, dass die Abschnitte die Vielzahl von Schlitzen 906 des Zapfens 902 nicht überlappen, beispielsweise blockieren.
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Wie in 11 gezeigt, kann ein erster Satz isolierender Platten 1102, nachfolgend Brückenisolatorabstreifer 1102, in jeden von der Vielzahl von Schlitzen 906 des Zapfens 902 eingesetzt sein. Die Brückenisolatorabstreifer 1102 können rechteckige Platten sein, die aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise PVC, Harz, Gummi usw., ausgebildet sind. Eine Länge 1104 jedes der Brückenisolatorabstreifer 1102 kann Längen von der Vielzahl von Schlitzen 906 ähneln und kann an einem ersten Ende 1106 jedes von den Brückenisolatorabstreifern 1102 an den Bund 1002 der ersten Endkappe 802 angrenzen. Die Brückenisolatorabstreifer 1102 kann an einem zweiten Ende 1108 jedes von den Brückenisolatorabstreifern 1102 an einen Bund der zweiten Endkappe 804 des Verbinders 412 angrenzen, wie in 8 gezeigt, wobei der Bund der zweiten Endkappe 804 ein Spiegelbild des Bundes 1002 der ersten Endkappe 802 über der y-z-Ebene ist.
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Die Brückenisolatorabstreifer 1102 stehen entlang einer Breite 1110 der Brückenisolatorabstreifer 1102, von der mittleren Drehachse 801 weg, nach außen vor. Die Breite 1110 der Brückenisolatorabstreifer 1102 kann einer Differenz zwischen dem Durchmesser 814 des Zapfens 902 und dem Durchmesser 812 der Endkappen ähneln, wie in 8 angegeben. Ein äußeres Ende 1112 jedes der Brückenisolatorabstreifer 1102 kann folglich entlang der mittleren Drehachse 801 bündig mit einer Außenfläche des Bundes 1002 der ersten Endkappe 802 (und des Bundes der zweiten Endkappe 804) sein. Die Brückenisolatorabstreifer 1102 können dadurch in Position gehalten werden, dass eine Innenseite jedes von den Brückenisolatorabstreifern 1102 in einen von der Vielzahl von Schlitzen 906 des Zapfens 902 gedrückt ist. Eine Dicke der Brückenisolatorabstreifer 1102 kann so ausgewählt sein, dass die Brückenisolatorabstreifer 1102 gleiten, wenn sie in die Vielzahl von Schlitzen 906 eingesetzt sind (wie in den 9 und 10 gezeigt). Darüber hinaus können die Brückenisolatorabstreifer mit Kerben 1702 konfiguriert sein, um Federn aufzunehmen, wie in den 17 und 18 gezeigt.
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In einigen Beispielen, wie in 11 gezeigt, ist es möglich, dass die Dicke der Brückenisolatorabstreifer 1102 nicht gleichförmig ist. Beispielsweise kann sich die Dicke der Brückenisolatorabstreifer 1102 verjüngen, wobei sie am äußeren Rand 1112 am dicksten ist und sich in einer Richtung hin zur mittleren Drehachse 801 verringert. Der verjüngte Dicke der Brückenisolatorabstreifer 1102 ermöglicht, dass die Brückenisolatorabstreifer genau zwischen die Phasenbrücken des Verbinders 412 passen. In anderen Beispielen ist es jedoch möglich, dass die Dicke der Brückenisolatorabstreifer 1102 gleichförmig ist.
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Ein erster Querschnitt des Verbinders 412, aufgenommen entlang der Linie D-D' von 11, ist in 17 veranschaulicht, und ein zweiter Querschnitt des Verbinders 412, aufgenommen entlang einer Linie E-E' von 11, ist in 18 veranschaulicht. Die Brückenisolatorabstreifer 1102 umfassen Kerben 1702 entlang einer Innenkante 1704 der Brückenisolatorabstreifer 1102, beispielsweise entlang einer Kante, die in die Vielzahl von Schlitzen 906 eingesetzt ist, wie in den 9 und 10 gezeigt. Die Kerben 1702 können konfiguriert sein, Federn 1706 aufzunehmen, die, wenn sie in die Vielzahl von Schlitzen 906 eingesetzt sind, auf die Brückenisolatorabstreifer 1102 eine nach außen gerichtete radiale Kraft ausüben, wie durch Pfeile 1708 angegeben. Infolgedessen können die Brückenisolatorabstreifer 1102 federbelastet und gezwungen sein, an Innenflächen der Verbinderbuchse des Plattenleiters (beispielsweise der Verbinderbuchse 602 von 5 und 6 sowie 706 von 7) zu gleiten, beispielsweise an ihnen zu reiben. Mit anderen Worten, die Au-ßenkante 1112 der Brückenisolatorabstreifer 1102 kann in konstantem Kontakt mit den Innenflächen der Verbinderbuchse sein. Der konstante Kontakt kann das Eintreten von Metallpartikeln, beispielsweise Kupferstaub, die während Bewegung von Phasenbrücken relativ zu der Vielzahl von Platten der Plattenleiter gebildet werden können, in die Verbinderbuchse blockieren.
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Die Brückenisolatorabstreifer 1102 können wie in 11 gezeigt angeordnet sein, um verschiedene Phasenbrücken voneinander zu isolieren. Die Phasenbrücken können mit der Außenfläche des Zapfens 902 gekoppelt sein, wie in 12 gezeigt, und umfassen eine erste Phasenbrücke 1202, eine zweite Phasenbrücke 1204 und eine dritte Phasenbrücke 1206. Es sei angemerkt, dass der Verbinder 412 von jeder der Phasenbrücken mehr als eine umfassen kann. Die Phasenbrücken können radial zwischen dem Zapfen 902 und einer Vielzahl von Platten eines Plattenleiters (beispielsweise der Vielzahl von Platten 504 des ersten Leiters 206 der 5 und 6) schwimmen, und die Phasenbrücken werden entlang des Umfangs des Zapfens 902 durch eine Kombination des Zapfens 902, der Brückenisolatorabstreifer 1102 und der Bünde 1002 der Endkappen in Position gehalten. Federdrücker, die nachfolgend näher beschrieben sind, können auf ein Deck 1210 jeder der Phasenbrücken eine Kraft ausüben, was einen Kontakt zwischen dem Deck 1210 und der Vielzahl von Platten des Plattenleiters aufrechterhalten kann. Eine Drehung der Phasenbrücken wird durch die Brückenisolatorabstreifer 1102 verhindert und entlang der mittleren Drehachse 801 durch die Bünde 1002 und die Endkappen (beispielsweise die erste und zweite Endkappe 802, 804) des Verbinders 412 eingeschränkt.
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Die Phasenbrücken können aus einem elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise Kupfer, Aluminium, Silber, Gold usw., ausgebildet sein, und jede Phasenbrücke kann mit einer Phase der Plattenleiter korrespondieren. Ferner weist jede Phasenbrücke ein Paar Anschläge 1208 auf, die mit gegenüberliegenden Enden des Decks 1210 gekoppelt sein können. Das Deck 1210 kann eben, mit einer rechteckigen äußeren Form, sein und kann in Flächenkontakt mit der Außenfläche des Zapfens 902 angeordnet sein. Jeder der Anschläge 1208 der Phasenbrücken kann an einen von dem Bund der ersten Endkappe 802 und dem Bund der zweiten Endkappe 804 angrenzen und kann mit einem der Löcher 905 des Zapfens 902 (wie in den 9-11 gezeigt) fluchten. Jeder Anschlag ist direkt über einem der Löcher 905 positioniert. Die Anschläge 1208 können auch ebene Strukturen sein, die mit dem Deck 1210 durchgehend sind, aber nach außen und von der mittleren Drehachse 801 weg, senkrecht zu einer Ebene des Decks 1210, vorstehen. Sowohl eine Innenkante 1212 als auch eine Außenkante 1214 jedes der Anschläge 1208 kann gewölbt sein, um zu einer Wölbung der Außenfläche des Zapfens 902 zu passen, beispielsweise entlang des Umfangs des Zapfens 902 gewölbt. Die Au-ßenkante 1214 ist ebenfalls entlang der mittleren Drehachse 801 gewölbt. Die Anschläge 1208 können um einen Abstand, der größer als der äußere Vorsprung der Brückenisolatorabstreifer 1102 ist, nach außen und von der mittleren Drehachse 801 weg vorstehen. Ein zusätzlicher Vorsprung der Anschläge 1208 ermöglicht, dass die Außenkante 1214 jedes der Anschläge 1208 eine Grenzfläche mit ringförmigen Spuren 602 jedes Plattenleiters ausbildet, wie in 6 gezeigt.
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Die Außenkante 1214 der Anschläge 1208 kann einen Bogen aufweisen, der einen Winkel α überspannt. In einem Beispiel kann der Winkel α 60 Grad betragen. In anderen Beispielen kann der Winkel α jedoch entsprechend einer Anzahl jeder der Phasenbrücken, die in dem Verbinder 412 enthalten sind, sowie einer Anzahl von Phasen des Plattenleiters und des Verbinders 412 variieren. Ungeachtet einer radialen Spanne der Außenkante 1214 ist ein Oberflächenbereich der Außenkante 1214 der Anschläge 1208, der eine Platte von der Vielzahl von Platten des Plattenleiters kontaktiert, konfiguriert, größer als eine Querschnittsfläche der Platte zu sein. Eine Quantität jeder von der ersten, zweiten und dritten Phasenbrücke 1202, 1204, 1206 kann in Abhängigkeit von erwarteten äußeren Umweltfaktoren, beispielsweise Vibration, relative Drehzahlen zwischen zwei mit dem Verbinder 412 gekoppelten Plattenleitern und Konfektionierungsraum, variiert werden. Das Erhöhen einer Quantität jeder der Phasenbrücken kann einen Betrag von Kontakt zwischen jeder der Phasenbrücken und einer entsprechenden Platte des Plattenleiters an der Verbinderbuchse erhöhen.
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Die erste Phasenbrücke 1202 kann eine erste Länge 1216 aufweisen, die parallel zur mittleren Drehachse 801 ausgerichtet ist. Die erste Phasenbrücke 1202 kann entlang der Länge 904 (wie in 9 gezeigt) des Zapfens 902 zentriert sein. Die zweite Phasenbrücke 1204 kann ähnlich ausgerichtet sein, wobei eine zweite Länge 1218 der zweiten Phasenbrücke 1204 parallel zur mittleren Drehachse 801 ausgerichtet und um den Umfang des Zapfens 902 der ersten Phasenbrücke 1202 benachbart positioniert ist. Die zweite Phasenbrücke 1204 ist jedoch um einen der dazwischen positionierten Brückenisolatorabstreifer 1102 von der ersten Phasenbrücke 1202 getrennt, beispielsweise von ihr beabstandet und nicht in Kontakt mit ihr.
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Die zweite Länge 1218 der zweiten Phasenbrücke 1204 kann größer sein als die erste Länge 1216 der ersten Phasenbrücke 1202 und kann der Länge 901 der Vielzahl von Schlitzen 906 ähneln, wie in 9 angegeben. Die dritte Phasenbrücke 1206 kann der zweiten Phasenbrücke 1204 benachbart positioniert sein, gegenüber der ersten Phasenbrücke 1202, wobei eine dritte Länge 1220 der dritten Phasenbrücke 1206 parallel zur mittleren Drehachse 801 ausgerichtet und entlang der Länge 904 das Zapfens 902 zentriert ist. Die dritte Phasenbrücke 1206 ist um einen der Brückenisolatorabstreifer 1102 von der zweiten Phasenbrücke 1204 getrennt. Die dritte Länge 1220 der dritten Phasenbrücke 1206 kann kürzer als sowohl die erste Länge 1216 der ersten Phasenbrücke 1202 als auch die zweite Länge 1218 der zweiten Phasenbrücke 1204 sein.
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Die erste, zweite und dritte Phasenbrücke 1202, 1204, 1206 und dazwischen angeordnete Brückenisolatorabstreifer 1102 können um den Umfang des Zapfens 902 wiederholt sein. Die Außenfläche des Zapfens 902 kann vollständig von den Phasenbrücken und den Brückenisolatorabstreifern 1102 umgeben sein. Durch Positionieren der Brückenisolatorabstreifer 1102 zwischen jeder der Phasenbrücken sind Phasenbrücken elektrisch voneinander isoliert.
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Jede der Phasenbrücken kann an Abschnitte des Bundes 1002 der ersten Endkappe 802 (und des Bundes der zweiten Endkappe 804) mit geeigneten Vorsprüngen entlang der mittleren Drehachse 801 angrenzen, um die Länge der Phasenbrücke aufzunehmen. Beispielsweise kann die dritte Phasenbrücke 1206 zwischen Abschnitten der Bünde der Endkappen, die entlang der mittleren Drehachse 801 weiter als Abschnitte der Bünde vorstehen, an welche die zweite Phasenbrücke 1204 angrenzt, positioniert sein.
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Ein zweiter Satz von isolierenden Platten 1302, nachfolgend Brückenisolatoren 1302, können mit den Decks 1210 jeder der Phasenbrücken gekoppelt sein. Die Brückenisolatoren 1302 können aus einem elektrisch isolierenden Material, welches das gleiche Material wie das Material sein kann, aus dem die Brückenisolatorabstreifer 1102 ausgebildet sind, ausgebildet sein. Die Abmessungen der Brückenisolatoren 1302 können so gewählt sein, dass sie zu einem der Decks 1210 der Phasenbrücken passen, sodass die Brückenisolatoren 1302 direkt über und in Flächenkontakt mit einem der Decks 1210 und angeordnet zwischen den Anschlägen 1208 der Phasenbrücke und zwischen zwei der Brückenisolatorabstreifer 1102, die auf gegenüberliegenden Seiten des Decks angeordnet sind, positioniert sein können. Die Brückenisolatoren 1302 sind nicht fest mit den Decks 1210 der Phasenbrücken gekoppelt und ermöglichen damit den Brückenisolatoren, sich radial zu bewegen. Die radiale Bewegung der Brückenisolatoren 1302 ermöglicht den schwimmenden Phasenbrücken, den Kontakt mit der Vielzahl von Platten der Plattenleiter zu halten, wie durch den von den Federdrückern auf die Phasenbrücken ausgeübten Druck erzwungen. Außenflächen der Brückenisolatoren 1302 können eine Beschichtung aus beispielsweise einem Klebstoff umfassen, die Verunreinigungen, die während des Reibens der Brückenisolatorabstreifer 1102 gegen die Vielzahl von Platten der Plattenleiter (beispielsweise innerhalb der Verbinderbuchsen) gebildet werden, aufnimmt.
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Die Positionierung der Brückenisolatoren 1302 über den Decks 1210 der Phasenbrücken stellt eine isolierende Barriere zwischen den Decks 1210 und äußeren, leitfähigen Objekten und Komponenten bereit. Somit können die Anschläge 1208 der Phasenbrücken exklusiv Kontaktpunkte mit leitfähigen Komponenten des Verbinders 412 bereitstellen. Das vollständige Montieren der Verbinder 412 umfasst ein Anbringen der zweiten Endkappe 804 am Zapfen 902, gegenüber der ersten Endkappe 802, wie in 8 gezeigt. Die erste und zweite Endkappe 802, 804 können durch die Klemmbolzen 818 mit dem Zapfen gekoppelt sein, wie vorstehend beschrieben und in 14 in einem Querschnitt des Verbinders 412 gezeigt. Der Querschnitt wurde entlang der Linie B-B' von 8 aufgenommen.
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Wie in 14 dargestellt, können die Klemmbolzen 818, die die erste und zweite Endkappe 802, 804 am Zapfen 902 sichern, durch Durchgangslöcher 1401 in die Endkappen und in die Öffnungen 903 im Zapfen 902 eingesetzt sein, sodass sie in Gewinde in den Öffnungen 903 eingreifen. Wie oben beschrieben, können Federdrücker 1402 in die Kanäle 910, die sich durch den Zapfen 902 erstrecken, eingesetzt sein. Die Federdrücker 1402 sind in 15 detaillierter dargestellt.
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Wie in 15 veranschaulicht, können die Federdrücker 1402 eine Druckstange 1502 und einen Keil 1504, der durch eine Feder 1506 mit der Druckstange 1502 gekoppelt ist, umfassen. Die Druckstange 1502 und der Keil 1504 können entlang einer Längsachse 1508 fluchten und durch die Feder 1506 beabstandet sein. Sowohl die Druckstange 1502 als auch der Keil 1504 können aus einem starren Material, beispielsweise einem Metall, ausgebildet sein. Die Feder 1506 kann eine relative Bewegung zwischen der Druckstange 1502 und dem Keil 1504 ermöglichen.
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Ein Stift 1510 ist an einem schmalen Ende des Keils 1504 mit dem Keil 1504 gekoppelt und kann von einer angeschrägten Seitenfläche 1512 des Keils 1504, senkrecht zur Längsachse 1508, vorstehen. Im Unterschied zum Keil 1504 kann der Stift 1510 aus einem isolierenden Material ausgebildet sein. Ferner kann das isolierende Material konfiguriert sein, minimale Reibung zu induzieren, wenn es sich Kontakt mit den Phasenbrücken befindet. Der Stift 1510 kann mit einem Durchmesser 1514 konfiguriert sein, der einem Durchmesser der Löcher 905 des Zapfens 902 ähnelt, wie in den 9-11 gezeigt, sodass der Stift 1510 durch eines der Löcher 905 eingesetzt werden kann. Die Federdrücker 1402 können in die Kanäle 910 des Zapfens 902 eingesetzt sein (beispielsweise wie in 9 gezeigt), wobei sich der Stift 1510 jedes der Federdrücker 1402 nach außen und von der mittleren Drehachse 801 weg erstreckt, wie in 18 veranschaulicht.
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Wie in 14 dargestellt, kann eine Länge der Federdrücker 1402, wie entlang der Längsachse 1508 von 15 definiert, dazu konfiguriert sein, zu einem Abstand 1404 zwischen der Endfläche 908 des Zapfens 902 und einem der Löcher 905 des Zapfens 902 zu passen. Die Länge des Federdrückers 1402 kann in Abhängigkeit davon variieren, welches der Löcher 905 des Federdrückers 1402 konfiguriert ist, in Eingriff zu gelangen, wobei Eingreifen ein Einsetzen des Stifts 1510 des Federdrückers 1402 durch eines der Löcher 905 des Zapfens 902 umfasst. Beispielsweise kann ein Federdrücker, der mit einem Loch korrespondiert, das unter dem Anschlag 1208 der ersten Phasenbrücke 1202 positioniert ist, kürzer als ein Federdrücker sein, der konfiguriert ist, mit einem unter dem Anschlag der dritten Phasenbrücke 1206 positionierten Loch zu korrespondieren.
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Wenn die Federdrücker 1402 durch die Kanäle 910 des Zapfens 902 eingesetzt sind, sodass der Stift 1510 in dem entsprechenden Loch 905 des Zapfens 902 einrastet, kann mindestens ein Abschnitt des Stifts 1510 von der Außenfläche des Zapfens 902 nach außen vorstehen. Der Stift 1510 kann dabei gegen eine Innenfläche 1406 einer der Phasenbrücken drücken, wobei er eine Kraft ausübt, wie in 14 durch Pfeile 1408 angegeben. Die durch den Stift 1510 ausgeübte Kraft kann den Kontakt zwischen der entsprechenden Phasenbrücke und einer Platte von der Vielzahl von Platten der Plattenleiter aufrechterhalten.
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Die Plattenleiter können mit dem Verbinder 412 gekoppelt sein, sodass der Verbinder 412 durch die Verbinderbuchse jedes Plattenleiters eingesetzt ist. Der Verbinder 412 ist folglich umlaufend durch zwei der Plattenleiter umgeben, wobei jeder Plattenleiter die Hälfte einer Länge 1410 des mittleren Abschnitts 816 des Verbinders 412 umgibt. Bezug nehmend auf 16, ist beispielsweise ein entlang der Linie C-C' von 4 aufgenommener Querschnitt gezeigt. Der erste Leiter 206 und der zweite Leiter 208 sind mit dem Verbinder 412 verbunden, sodass Längen der Leiter parallel zum Durchmesser des Verbinders 412 sind, beispielsweise entlang der z-Achse, und Breiten der Leiter sind parallel zur Länge des Verbinders 412, beispielsweise entlang der x-Achse. Der erste Leiter 206 ist innerhalb des mittleren Abschnitts 816 des Verbinders 412 dem zweiten Leiter 208 benachbart positioniert, und eine Scheibe 1602 kann zwischen den Leitern angeordnet sein.
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Wie oben beschrieben, kann der äußere Indexierer 604 der Verbinderbuchse 602 jedes der Plattenleiter eine Grenzfläche mit einem der inneren Indexierer 806 des Verbinders 412 ausbilden, um eine unidirektionale Bewegung der Plattenleiter in Bezug auf den Verbinder 412 zu ermöglichen. Die Plattenleiter können sich durch die y-z-Ebene um den Verbinder 412 drehen, während der Kontakt zum Verbinder 412 erhalten bleibt. Konkreter halten die Vielzahl von Platten 504 jedes Plattenleiters den Kontakt mit den Phasenbrücken des Verbinders 412, ungeachtet der relativen Positionen der Plattenleiter.
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Beispielsweise kann eine erste Platte 504a der Vielzahl von Platten 504 jedes von dem ersten Leiter 206 und dem zweiten Leiter 208 eine mittlere Platte jedes Plattenleiters sein, die auf die Anschläge 1208 der ersten Phasenbrücke 1202 ausgerichtet ist. Folglich befindet sich die erste Platte 504a jedes Plattenleiters in direktem Kontakt mit einem Paar der ersten Phasenbrücken 1202, angeordnet auf gegenüberliegenden Seiten des Verbinders 412, ungeachtet der Position der Plattenleiter in Bezug auf den Verbinder 412.
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Eine Konfiguration der ersten Phasenbrücke 1202 ermöglicht, dass die erste Platte 504a jedes Plattenleiters im Kontakt mit der ersten Phasenbrücke 1202 ist, nicht jedoch eine zweite Platte 504b oder eine dritte Platte 504c der Vielzahl von Platten 504. Beispielsweise kann die erste Länge 1216 (gezeigt in 12) der ersten Phasenbrücke 1202 schmaler als ein Abstand 1604 zwischen der zweiten Platte 504b des ersten Leiters 206 und der zweiten Platte 504b des zweiten Leiters 208 sein. Die dritte Platte 504c des ersten Leiters 206 und die dritte Platte 504c des zweiten Leiters 208 fluchten jeweils mit dem Brückenisolator 1302 der ersten Phasenbrücke 1202, sind jedoch durch einen Spalt vom Brückenisolator 1302 beabstandet. Die erste Phasenbrücke 1202 ist folglich eine elektrische Brücke zwischen der ersten Platte 504a des ersten Leiters 206 und der ersten Platte 504a des zweiten Leiters 208. Dadurch wird entlang des Verbinders 412 elektrische Kontinuität der durch die erste Platte 504a der Plattenleiter ausgebildeten elektrischen Phase gewahrt. Die zweite Phasenbrücke 1204 (wie beispielsweise in den 8, 12 und 13 gezeigt) ermöglicht elektrische Kontinuität entlang der zweiten Platte 504b der Plattenleiter über den Verbinder 412, und die dritte Phasenbrücke 1206 (wie beispielsweise in den 8, 12 und 13 gezeigt) ermöglicht elektrische Kontinuität entlang der dritten Platte 504c der Plattenleiter über den Verbinder 412. Die Brückenisolatoren 1302 und die Brückenisolatorabstreifer 1102 (wie beispielsweise in den 8 und 11-13 gezeigt) stellen elektrische Isolation zwischen den Phasen der elektrischen Leitung bereit.
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Auf diese Weise können Nebenverluste an einer elektrischen Leitung reduziert werden. Die elektrische Leitung kann Plattenleiter umfassen, die aus einer oder mehreren leitfähigen Platten ausgebildet sind, die entlang einer Länge der Plattenleiter parallel angeordnet sind. Die parallelen leitfähigen Platten können durch ein Gehäuse, ausgebildet aus einem nicht leitfähigen Material, das die Platten umschließt und trennt, elektrisch voneinander isoliert sein. Die parallele Anordnung der Platten, die einen geringeren Widerstand als ein konventioneller Drahtleiter aufweisen können, kann induktive Verluste minimieren, indem sie eine kumulative Unterdrückung von Magnetfeldern, die an jeder der Platten erzeugt werden, ermöglichen. Der Widerstand der Plattenleiter kann dadurch weiter reduziert werden, dass das Gehäuse mit Kühlmittelkanälen konfiguriert ist, die es ermöglichen, dass ein Kühlmittel durch den Plattenleiter strömt, wodurch Wärme von den Platten extrahiert wird. Für Anwendungen, bei denen Übertragung elektrischer Energie zwischen zwei Endpunkten, wobei mindestens einer der Endpunkte relativ zu dem anderen in Bewegung ist, [...] kann der elektrische Leiter mindestens einen elektrischen Kabelsatz mit einem Verbinder umfassen. Der Verbinder kann Anschlussenden von Abschnitten der elektrischen Leitung, die durch die Plattenleiter ausgebildet ist, verbinden. Die Anschlussenden der Plattenleiter können Verbinderbuchsen umfassen, die konfiguriert sind, den Verbinder aufzunehmen, und sowohl elektrische Kontinuität jeder Phase der elektrischen Leitung als auch elektrische Isolation zwischen den Phasen aufrechterhalten. Der Verbinder kann ein Drehen der Plattenleiter um den Verbinder zulassen und sich auf diese Weise an Änderungen in der Lagebeziehung zwischen den Endpunkten der elektrischen Leitung aufgrund von des Auftretens von Bewegung an einem oder mehreren der Endpunkte anpassen. Eine Starrheit der Plattenleiter verhindert jedoch eine zufällige Bewegung der elektrischen Leitung, beispielsweise ein Peitschen oder Schlagen, wodurch eine Zustandsverschlechterung der elektrischen Leitung aufgrund von Ermüdung verringert wird. Ferner kann der Verbinder einen geringeren Widerstand und eine geringere elektrische Erosion als in elektrischen Leitungen verwendete konventionelle elektrische Verbinder zeigen.
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Die Offenbarung stellt auch Unterstützung für einen elektrischen Kabelsatz bereit, umfassend: einen ersten Leiter, durch einen Verbinder gekoppelt mit einem zweiten Leiter, wobei jeder von dem ersten und zweiten Leiter aus parallel entlang einer Länge des ersten und zweiten Leiters angeordneten Platten ausgebildet ist, wobei der Verbinder elektrische Brücken variierender Abmessungen umfasst, um eine durchgehende elektrische Verbindung zwischen dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter durch den Verbinder aufrechtzuerhalten. In einem ersten Beispiel des Systems sind der erste Leiter und der zweite Leiter an Anschlussenden von jedem von dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter mit dem Verbinder gekoppelt, wobei der erste Leiter und der zweite Leiter konfiguriert sind, sich um den Verbinder zu drehen. In einem zweiten Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel umfasst, sind die Platten jedes von dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter von einem starren Gehäuse, das aus einem nicht leitfähigen Material ausgebildet ist, umgeben und innerhalb von ihm abgedichtet, und jede der Platten ist eine elektrische Phase des elektrischen Kabelsatzes. In einem dritten Beispiel des Systems, das optional eines oder beide von dem ersten und zweiten Beispiel umfasst, weist das Gehäuse innere Kühlmitteldurchgänge auf, die konfiguriert sind, ein Kühlmittel durchströmen zu lassen, um Wärme von den Platten zu extrahieren. In einem vierten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis dritten Beispiel umfasst, ist jede von den elektrischen Brücken konfiguriert, eine Platte jedes von dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter zu kontaktieren und Strom zu ermöglichen, zwischen der Platte des ersten Leiters und der Platte des zweiten Leiters zu fließen. In einem fünften Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis vierten Beispiel umfasst, ist der Verbinder aus einem Zapfen ausgebildet, der sich zwischen Endkappen erstreckt, wobei die Endkappen mit gegenüberliegenden Enden des Zapfens gekoppelt sind, und die elektrischen Brücken sind mit einer Oberfläche des Zapfens um einen Umfang des Zapfens zwischen den Endkappen gekoppelt. In einem sechsten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis fünften Beispiel umfasst, ist der Verbinder durch eine Öffnung an einem Ende des ersten Leiters und eine Öffnung an einem Ende des zweiten Leiters eingesetzt, wobei der erste Leiter und der zweite Leiter entlang einer zentralen Drehachse des Verbinders einander benachbart angeordnet sind, wobei der erste Leiter und der zweite Leiter den Verbinder zwischen den Endkappen umlaufend umgeben. In einem siebenten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis sechsten Beispiel umfasst, umfasst die Öffnung jedes von dem ersten Leiter und dem zweiten Leiter einen Satz Teilungsnuten, die konfiguriert sind, mit Teilungsnuten jedes der Endkappen des Verbinders Grenzflächen auszubilden. In einem achten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis siebenten Beispiel umfasst, sind der erste Leiter und der zweite Leiter konfiguriert, sich um den Verbinder zu drehen.
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Die Offenbarung bietet auch Unterstützung für eine elektrische Leitung, umfassend: einen oder mehrere Leiter, ausgebildet aus parallelen leitfähigen Platten, die in einem nicht leitfähigen Gehäuse eingeschlossen sind, wobei das nicht leitfähige Gehäuse innere Kühlmitteldurchgänge umfasst, um ein Kühlmittel entlang der parallelen leitfähigen Platten strömen zu lassen. In einem ersten Beispiel des Systems erstrecken sich die parallelen leitfähigen Platten entlang einer Länge jedes von dem einen oder mehreren Leitern, wobei jede von den parallelen leitfähigen Platten durch ein Material des Gehäuses von benachbarten parallelen leitfähigen Platten elektrisch isoliert ist. In einem zweiten Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel umfasst, sind die inneren Kühlmitteldurchgänge innerhalb des Materials des Gehäuses ausgebildet, zwischen den parallelen leitfähigen Platten. In einem dritten Beispiel des Systems, das optional eines oder beide von dem ersten und zweiten Beispiel umfasst, sind der eine oder mehrere Leiter durch einen Verbinder, der konfiguriert ist, Drehbewegung des einen oder mehrerer Leiter um den Verbinder zu ermöglichen, in Reihe verbunden. In einem vierten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis dritten Beispiel umfasst, umfasst jeder von dem einen oder mehreren Leitern eine Verbinderbuchse, die aus einer Öffnung mit einem Rand ausgebildet ist, der nach außerhalb und von der Öffnung weg vorsteht, wobei der Rand entlang einer Innenfläche des Randes mit Teilungsnuten konfiguriert ist. In einem fünften Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis vierten Beispiel umfasst, weisen der eine oder mehrere Leiter eine lineare oder gebogene Geometrie auf, wobei der eine oder mehrere Leiter mit der gebogenen Geometrie entlang einer Länge des einen oder mehrerer Leiter eine oder mehrere Biegungen umfassen.
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Die Offenbarung bietet auch Unterstützung für einen Verbinder für einen elektrischen Kabelsatz, umfassend: einen Zapfen, der elektrische Brücken unterschiedlicher Längen stützt, wobei die elektrischen Brücken um einen Umfang des Zapfens angeordnet und durch einen ersten Satz isolierender Platten getrennt sind, Endkappen, die mit gegenüberliegenden Enden des Zapfens gekoppelt sind, wobei die Endkappen Teilungsnuten umfassen, die konfiguriert sind, eine Grenzfläche mit Teilungsnuten von drehbar an den Verbinder gekoppelten Plattenleitern auszubilden. In einem ersten Beispiel des Systems umfasst jede von den Endkappen einen Bund, der von einer Innenseite der Endkappen vorsteht, wobei der Bund Abschnitte umfasst, die sich entlang einer Länge des Zapfens zu unterschiedlichen Punkten erstrecken. In einem zweiten Beispiel des Systems, das optional das erste Beispiel umfasst, steht der erste Satz isolierender Platten nach außen, vom Zapfen weg, vor und erstreckt sich entlang einer Länge des Zapfens zwischen dem Bund jeder der Endkappen, wobei der erste Satz isolierender Platten in Schlitze in einer Außenfläche des Zapfens eingesetzt ist. In einem dritten Beispiel des Systems, das optional eines oder beide von dem ersten und zweiten Beispiel umfasst, umfasst das System ferner: einen zweiten Satz isolierender Platten, gekoppelt mit einem Deck jeder der elektrischen Brücken. In einem vierten Beispiel des Systems, das optional eines oder mehrere oder jedes von dem ersten bis dritten Beispiel umfasst, umfasst das System ferner: einen Satz von Federdrückern, die in innere Kanäle des Zapfens eingesetzt sind und sich von einem Ende des Zapfens zu einem Mittelpunkt entlang einer Länge des Zapfens erstrecken, wobei die Federdrücker einen Stift umfassen, der konfiguriert ist, nach außen, weg von einer mittleren Drehachse des Zapfens, durch ein Loch im Zapfen vorzustehen.
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Die folgenden Ansprüche heben insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie eine Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen, nicht so, dass sie zwei oder mehr solcher Elemente erfordern oder ausschließen. Weitere Kombinationen und Teilkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch eine Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Präsentation neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, sei ihr Schutzumfang nun breiter, enger, gleich oder anders als derjenige der ursprünglichen Ansprüche, werden ebenfalls als innerhalb des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung enthalten betrachtet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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