DE112020003812T5

DE112020003812T5 - Elektrische stromschiene und verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE112020003812T5
Application number: DE112020003812.2T
Authority: DE
Inventors: James Dawson; Jason Degen
Original assignee: Royal Prec Products LLC; Royal Precision Products LLC
Current assignee: Royal Prec Products LLC; Royal Precision Products LLC
Priority date: 2019-09-09
Filing date: 2020-09-09
Publication date: 2022-05-05
Also published as: CN114788112A; WO2021050609A1; US11862358B2; CN218788640U; WO2021050607A1; US20210134480A1; US20230154644A1; US11488742B2; JP2022546859A; US20240177885A1

Abstract

Die Erfindung stellt im Allgemeinen eine Stromschiene bereit, die zur mechanischen und elektrischen Verbindung von Komponenten in einer Vorrichtung verwendet wird. Die Stromschiene schließt eine Vielzahl von Leitern ein, die so angeordnet sind, dass sie zwei gegenüberliegende Endabschnitte und einen Zwischenabschnitt bereitstellen, wobei jeder der Leiter eine Vielzahl von Zwischenabschnitten aufweist, die den Zwischenabschnitt durchqueren. Der Zwischenabschnitt schließt Folgendes ein: (A) ein nicht verschmolzenes Segment, in dem keine Zwischenabschnitte der Leiter miteinander verschmolzen sind, um einen einzelnen konsolidierten Leiter zu bilden, und (B) ein verschmolzenes Segment, das Folgendes einschließt: (i) eine teilweise Erstarrungszone, in der ein Großteil der Zwischenausdehnungen der Leiter miteinander verschmolzen ist, um eine teilweise erstarrte Region zu bilden, die einen einzelnen konsolidierten Leiter bereitstellt, (ii) eine vollständige Erstarrungszone, in der alle Zwischenausdehnungen der Leiter miteinander verschmolzen sind, um eine vollständig erstarrte Region zu bilden, die einen einzelnen konsolidierten Leiter bereitstellt, und (iii) eine nicht erstarrte Region, in der alle Zwischenausdehnungen der Leiter nicht miteinander verschmolzen sind.

Description

BEREICH DER OFFENBARUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf elektrische Verbinder und insbesondere auf eine Stromschiene zur Verwendung in elektrischen Signal- und Leistungsverteilungssystemen, wie sie in Automobil-, Militär-, Marine- und Luftfahrtanwendungen zu finden sind. Die erfindungsgemäße Stromschiene weist mindestens ein verschmolzenes Segment mit einer erstarrten Region und ein potenziell nicht verschmolzenes Segment auf, wodurch die Stromschiene mit komplexen geometrischen Konfigurationen gebildet werden kann, die in elektrischen Signal- und Leistungsverteilungssystemen erforderlich sind.
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung macht eine Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/897,962 , eingereicht am 9. September 2019, der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 62/988,972 , eingereicht am 13. März 2020, und der vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 63/051,639 , eingereicht am 14. Juli 2020, geltend, die alle durch Bezugnahme in diese Anmeldung aufgenommen und zu einem Teil dieser Anmeldung gemacht werden.
HINTERGRUND
In den letzten Jahrzehnten hat die Zahl der elektronischen Vorrichtungen, Komponenten und Systeme in der Automobil-, Militär-, Marine- und Luftfahrtbranche drastisch zugenommen, und es wird erwartet, dass sie auch in Zukunft weiter steigen wird. Die Leistung von Vorrichtungen, Komponenten und Systemen entspricht den Leistungsstandards der Industrie sowie den Anforderungen an die Herstellung und Zuverlässigkeit. Im Automobilbereich haben beispielsweise Autos und andere Straßen- und Geländefahrzeuge wie Pick-ups, Nutzfahrzeuge, Sattelschlepper, Motorräder, Geländewagen und sportliche Nutzfahrzeuge (zusammenfassend als „Kraftfahrzeuge“ bezeichnet) einen dramatischen Anstieg der Anzahl und Komplexität elektronischer Vorrichtungen, Komponenten und Systeme erfahren. Die Elektronik wird verwendet, um die Leistung zu verbessern, Sicherheitsmerkmale zu steuern, Emissionen zu kontrollieren und den Insassen und Benutzern der Kraftfahrzeuge einen gewissen Komfort bereitzustellen. In Kraftfahrzeugen stellen eine Reihe elektronischer Komponenten und Vorrichtungen wichtige Signalverbindungen für Airbags, Batterien, Akkus und fortschrittliche Fahrerassistenzsysteme (ADAS) bereit.
Kraftfahrzeuge stellen jedoch aufgrund von Vibrationen, Hitze und Feuchtigkeit schwierige Betriebsbedingungen dar, die die Leistung, Zuverlässigkeit und Lebensdauer elektronischer Vorrichtungen und der zu ihrer Installation in den Fahrzeugen verwendeten Verbinder beeinträchtigen können. Die gleichen Herausforderungen gelten für die militärische Schifffahrt und Luftfahrt. So können beispielsweise Hitze, Vibrationen und Feuchtigkeit zu vorzeitigem Verschleiß und schließlich zum Ausfall des Verbinders und/oder der Vorrichtung selbst führen. Tatsächlich sind lose Verbinder, sowohl im Montagewerk als auch im Feld, eine der häufigsten Fehlerursachen bei Kraftfahrzeugen. Angesichts der Tatsache, dass allein die jährlichen Gewährleistungsrückstellungen aller Automobilhersteller und ihrer direkten Zulieferer weltweit auf 50 bis 150 Milliarden Dollar geschätzt werden, ist ein großer Ausfallmodus in der Automobilindustrie mit einem hohen Dollarbetrag verbunden.
In Anbetracht dieser anspruchsvollen elektrischen Umgebungen wurden viel Zeit, Geld und Energie aufgewendet, um Leistungsverteilungsbaugruppen zu entwickeln, die alle Anforderungen dieser Märkte erfüllen. Die meisten konventionellen Leistungsverteilungssysteme verwenden kundenspezifisch gefertigte Stromschienen, die teuer in der Herstellung und Installation sind. Durch die Verwendung von kundenspezifisch gefertigten Stromschienen kann es bei Änderungen am Leistungsverteilungssystem erforderlich sein, die Konfiguration einer oder mehrerer Stromschienen zu ändern. Diese Änderungen sind zeitaufwändig und erhöhen die Arbeits- und Installationskosten weiter. Sobald die Konfiguration dieser kundenspezifisch gefertigten Stromschienen abgeschlossen ist und die Stromschienen hergestellt sind, verbinden die Installateure die Stromschienen üblicherweise mit Leistungsquellen, Leistungsverteilungskomponenten oder anderen Vorrichtungen mit einer Kombination aus herkömmlichen Befestigungen (z. B. länglichen Befestigungen, Unterlegscheiben, Muttern und/oder Bolzen). Diese konventionellen Befestigungen erschweren die Installation der Stromschienen in der Anwendung erheblich, da der Installateur während dieses Prozesses eine Schutzausrüstung tragen muss, um sich zu schützen. Nachdem die herkömmlichen Stromschienen ordnungsgemäß in der Anwendung installiert wurden, sind sie aufgrund ihrer komplexen geometrischen Konfiguration anfällig für hohe Ausfallraten. Dementsprechend besteht ein ungedeckter Bedarf an einer verbesserten Stromschiene, die bolzenlos und modular einsetzbar ist und sich für die Verwendung in Leistungsverteilungssystemen eignet, die komplexe Geometrien erfordern und üblicherweise in der Automobil-, Militär-, Marine- und Luftfahrtindustrie zu finden sind.
Die im Abschnitt über den Stand der Technik bereitgestellte Beschreibung sollte nicht allein deshalb als Stand der Technik angesehen werden, weil sie im Abschnitt über den Stand der Technik erwähnt oder mit ihm in Verbindung gebracht wird. Der Abschnitt über den Stand der Technik kann Informationen einschließen, die einen oder mehrere Gesichtspunkte der betreffenden Technologie beschreiben.
KURZDARSTELLUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Stromschiene mit mindestens einem verschmolzenen, steiferen Segment und einem nicht verschmolzenen, flexiblen Segment, die es ermöglichen, die Stromschiene mit einer komplexen Geometrie im dreidimensionalen kartesischen X-, Y- und Z-Koordinatensystem zu bilden. Das verschmolzene Segment der Stromschiene enthält mindestens eine Region von Leitern, die teilweise oder vollständig erstarrt ist, was die Steifigkeit des verschmolzenen Segments der Stromschiene erhöht. Das nicht verschmolzene Segment der Stromschiene enthält nicht erstarrte Regionen von Leitern, nicht teilweise erstarrte oder vollständig erstarrte Regionen von Leitern, die bewirken, dass das nicht verschmolzene Segment flexibel ist und in der X-Y-Richtung in der Ebene oder in der Z-Richtung außerhalb der Ebene gebogen werden kann.
So kann die erfindungsgemäße Stromschiene in elektrischen Signal- und Leistungsverteilungssystemen installiert werden, die komplexe geometrische Konfigurationen erfordern. Diese elektrischen Signal- und Leistungsverteilungssysteme sind in der Automobil-, Militär-, Schifffahrts- und Luftfahrtindustrie weit verbreitet, die industrielle Leistungsstandards und Anforderungen an die Herstellung und Zuverlässigkeit stellen, die die erfindungsgemäße Stromschiene aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften erfüllen kann.
Weitere Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden bei Betrachtung der folgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen deutlich, wobei gleiche Zahlen gleiche Strukturen in der gesamten Patentschrift bezeichnen.
Figurenliste
Die gezeichneten Figuren stellen eine oder mehrere Ausführungsformen in Übereinstimmung mit der vorliegenden Lehre dar, und zwar nur als Beispiel und nicht als Einschränkung. In den Figuren beziehen sich gleiche Referenznummern auf gleiche oder ähnliche Elemente.

1A ist eine herkömmliche starre Stromschiene mit einer Konfiguration, die Biegungen in der Ebene aufweist;
1B ist eine herkömmliche starre Stromschiene mit einer Konfiguration mit mehreren Biegungen außerhalb der Ebene;
2A und 2B zeigen die Installation einer konventionellen Stromschiene an einer Komponente innerhalb einer Anwendung, wie beispielsweise einem Kraftfahrzeug;
3A und 3B zeigen die Ausrichtung eines dreidimensionalen kartesischen X-, Y- und Z-Koordinatensystems für gerade und gebogene Stromschienenkonfigurationen;
4 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte zum Erzeugen der erfindungsgemäßen Stromschiene zeigt;
5 zeigt eine digitale Anfrage eines Kunden für eine Vielzahl von Stromschienen, die in einem Batteriepack installiert werden sollen, wobei die Spezifikationen und Anforderungen für die Stromschienen in der Anfrage des Kunden enthalten sind;
6 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte zur digitalen Gestaltung der Stromschienen zeigt;
7A zeigt ein vom Computer erzeugtes Modell mit einem Layout von Stromschienen, das den Spezifikationen und Anforderungen des Kunden an die Vorrichtung entspricht;
7B-7F zeigen perspektivische Ansichten von Stromschienen, die das Layout von 7A umfassen;
8 ist ein Flussdiagramm, das die Schritte zur Auswahl des Materials/der Materialien und der Konfiguration der Leiter innerhalb der Stromschiene auf der Grundlage der gewählten Stromschienengestaltung zeigt;
9A und 9B zeigen eine Vielzahl unterschiedlicher Leiterkonfigurationen, die während des Prozesses der Stromschienengestaltung ausgewählt werden können, wobei die Leiter in Breite, Höhe, Layout, Form, Ausrichtung und Anzahl variieren;
10A-10C zeigen eine Vielzahl unterschiedlicher Leiterkonfigurationen, die während des Prozesses der Stromschienengestaltung ausgewählt werden können, wobei die Leiter in Breite, Höhe, Form, Ausrichtung und Anzahl variieren;
11A-11F zeigen eine Vielzahl unterschiedlicher Leiterkonfigurationen, die während des Prozesses der Stromschienengestaltung ausgewählt werden können, wobei die Leiter in Breite, Durchmesser, Layout, Form, Ausrichtung und Anzahl variieren;
12A-12D zeigen zwei unterschiedliche Kantendetails, die im Prozess der Stromschienengestaltung ausgewählt werden können, wobei 12B eine vergrößerte Ansicht eines in 12A dargestellten Leiters und 12D eine vergrößerte Ansicht eines in 12C dargestellten Leiters ist;
13A und 13B zeigen einen Zwischenabschnitt der Stromschiene mit einem einheitlichen Segment oder mehreren unterschiedlichen Segmenten, wobei die Segmentgestaltung auf der Geometrie der in der Stromschiene enthaltenen Biegungen beruht;
14A-14G zeigen eine Vielzahl unterschiedlicher Segmente einer Stromschiene, wobei die Gestaltung der ausgewählten Segmente auf der Geometrie der in der Stromschiene enthaltenen Biegungen basiert;
15 ist ein Flussdiagramm, das unterschiedliche Verfahren zeigt, die zum Verschmelzen der ausgewählten Segmente der Stromschiene verwendet werden können;
16A-16D zeigen beispielhafte Formen des Laserstrahls, der zum Verschmelzen der ausgewählten Segmente der Stromschiene verwendet werden kann;
16E-16H zeigen beispielhafte Laserpfade, die der Laser zum Verschmelzen der ausgewählten Segmente der Stromschiene verwenden kann;
17A ist ein Flussdiagramm zur Bestimmung des Kombinationsmusters für die identifizierten verschmolzenen Segmente des Zwischenabschnitts der Stromschiene;
17B ist ein Flussdiagramm zur Bestimmung des Kombinationsmusters für den oder die Endabschnitte der Stromschiene;
18A-18R zeigen beispielhafte Typen von Wellenformen, die bei der Erstellung der oberen und/oder unteren Verschmelzungsmuster verwendet werden können;
19A zeigt ein oberes Verschmelzungsmuster, das zwei beispielhafte Wellenformen einschließt, wobei das obere Verschmelzungsmuster so konfiguriert ist, dass es auf der oberen Oberfläche eines in einem Zwischenabschnitt der Stromschiene enthaltenen verschmolzenen Segments angeordnet wird;
19B zeigt ein unteres Verschmelzungsmuster, das zwei beispielhafte Wellenformen einschließt, wobei das untere Verschmelzungsmuster so konfiguriert ist, dass es auf der unteren Oberfläche eines in einem Zwischenabschnitt der Stromschiene enthaltenen verschmolzenen Segments angeordnet wird;
19C zeigt ein kombiniertes Verschmelzungsmuster, das das obere Verschmelzungsmuster und das untere Verschmelzungsmuster einschließt, wobei das obere Verschmelzungsmuster und das untere Verschmelzungsmuster so angeordnet sind, dass sie die direkte Überlappung miteinander minimieren;
20A zeigt ein kombiniertes Verschmelzungsmuster, das so gestaltet ist, dass es außerhalb der Ebene liegt;
20B zeigt ein kombiniertes Verschmelzungsmuster, das so gestaltet ist, dass es innerhalb der Ebene liegt;
20C-20D zeigt die Varianz der Frequenz der Wellenformen, die in dem kombinierten Verschmelzungsmuster enthalten sind, in Abhängigkeit von der Breite der Stromschiene;
21A zeigt die Varianz der Frequenz der im kombinierten Verschmelzungsmuster enthaltenen Wellenformen in einem einzigen verschmolzenen Segment der Stromschiene;
21B zeigt ein anderes beispielhaftes kombiniertes Verschmelzungsmuster, wobei die Frequenz der Wellenformen innerhalb eines einzigen verschmolzenen Segments der Stromschiene variiert;
22A zeigt ein oberes Verschmelzungsmuster, das so konfiguriert ist, dass es auf der oberen Oberfläche eines verschmolzenen Segments des Endabschnitts der Stromschiene angeordnet wird;
22B zeigt ein unteres Verschmelzungsmuster, das so konfiguriert ist, dass es auf der unteren Oberfläche eines verschmolzenen Segments des Endabschnitts der Stromschiene angeordnet wird;
22C zeigt ein kombiniertes Verschmelzungsmuster, das das obere Verschmelzungsmuster und das untere Verschmelzungsmuster umfasst, wobei das obere Verschmelzungsmuster und das untere Verschmelzungsmuster so angeordnet sind, dass sie die direkte Überlappung miteinander minimieren;
22D und 22E zeigen alternative kombinierte Verschmelzungsmuster, die auf einem verschmolzenen Segment des Endabschnitts der Stromschiene angeordnet werden können;
23A-23D zeigen beispielhafte Ausführungsformen von kombinierten Verschmelzungsmustern, die mit dem mittleren Abschnitt der Stromschiene verwendet werden können;
24 zeigt Maschinen für die digitale Prüfung der Stromschienengestaltung, um sicherzustellen, dass sie den Spezifikationen des Kunden für die Stromschiene entspricht;
25 ist ein Flussdiagramm, das den Prozess zur Herstellung der erfindungsgemäßen Stromschienengestaltung zeigt;
26 zeigt eine Laserschweißmaschine, die den mittleren Abschnitt der Stromschiene auf der Grundlage des kombinierten Verschmelzungsmusters in Verbindung mit der ausgewählten Gestaltung schweißt;
27 zeigt eine Laserschweißmaschine, die den Endabschnitt der Stromschiene auf der Grundlage des kombinierten Verschmelzungsmusters in Verbindung mit der ausgewählten Gestaltung schweißt;
28 zeigt eine Laserschweißmaschine, die ein Kantendetail mit der ausgewählten Gestaltung schweißt;
29 ist eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Stromschiene mit verschmolzenen Segmenten, die zwei kombinierte Oberflächenmuster aufweisen;
30 ist eine Draufsicht auf die Stromschiene von 29;
31 ist eine Unteransicht der Stromschiene von 29;
32 ist eine erste Seitenansicht der Stromschiene von 29;
33 ist eine zweite Seitenansicht der Stromschiene von 29;
34 ist eine erste Endansicht der Stromschiene von 29;
35 ist eine zweite Endansicht der Stromschiene von 29;
36 ist eine Draufsicht auf die Stromschiene von 29;
37 ist eine Querschnittsansicht von 36 entlang der Linie 37-37 von 36;
38 ist eine vergrößerte Ansicht von 37 und zeigt ein verschmolzenes und ein nicht verschmolzenes Segment, das teilweise erstarrte Regionen und nicht erstarrte Regionen einschließt,
39 ist eine vergrößerte Ansicht von 38 und zeigt das verschmolzene Segment,
das teilweise erstarrte Regionen und nicht erstarrte Regionen einschließt;
40 ist eine Draufsicht auf die Stromschiene von 29;
41 ist eine Querschnittsansicht von 40 entlang der Linie 41-41 von 40;
42 ist eine vergrößerte Ansicht von 41, die ein verschmolzenes Segment und ein nicht verschmolzenes Segment zeigt, wobei das verschmolzene Segment vollständig erstarrte Regionen und nicht erstarrte Regionen einschließt;
43 ist eine vergrößerte Ansicht von 42, die ein verschmolzenes Segment zeigt,
das vollständig erstarrte Regionen und nicht erstarrte Regionen einschließt;
44 ist eine Draufsicht auf die Stromschiene von 29;
45 ist eine Querschnittsansicht von 44, die entlang der Linie 45-45 von 44 aufgenommen wurde und ein verschmolzenes Segment zeigt, das vollständig erstarrt Regionen, teilweise erstarrte Regionen und nicht erstarrte Regionen einschließt;
46 ist eine Draufsicht auf die Stromschiene von 29;
47 ist eine Querschnittsansicht von 46 entlang der Linie 47-47 von 46, die ein verschmolzenes Segment zeigt, das vollständig erstarrte Regionen und nicht erstarrte Regionen einschließt,
48A ist eine perspektivische Ansicht einer Isoliermaschine für Stromschienen;
48B-48D zeigt den Vorgang der Isoliermaschine für Stromschienen von 48A, wobei die Isoliermaschine ein Verfahren zur Hohlraumzentrierung verwendet, um die Leiter der Stromschiene zu isolieren;
42E zeigt eine Stromschiene, die unter Verwendung der Isoliermaschine von
48A isoliert wurde,
49A zeigt eine Laserschweißmaschine, die eine Öffnung in der Stromschiene ausbildet, wobei die Öffnung zur Aufnahme eines herkömmlichen länglichen Kopplers gestaltet ist;
49B ist eine vergrößerte Ansicht der Stromschiene mit einer Öffnung im Endabschnitt;
50A zeigt eine Laserschweißmaschine, die einen elektrischen Verbinder mit einer internen Federkomponente an der Stromschiene befestigt;
50B ist eine vergrößerte Ansicht der Stromschiene mit der elektrischen Verbinderbaugruppe, an die eine interne Federkomponente gekoppelt ist;
51 ist ein Flussdiagramm, das Optionen für die Lieferung der Stromschiene an einen Kunden und die Installation der Stromschiene zeigt;
52 ist eine erste Ausführungsform einer Biegemaschine für Stromschienen, die bei der Herstellung von Stromschienenprototypen und deren Prüfung verwendet werden kann;
53 ist eine zweite Ausführungsform einer Biegemaschine für Stromschienen, die bei der Herstellung von Stromschienenprototypen und deren Prüfung verwendet werden kann;
54 ist eine Ausführungsform einer Biegemaschine für Stromschienen, die bei der Massenherstellung von Stromschienen verwendet werden kann;
55A-55B zeigen, wie die Biegemaschine für Stromschienen von 66 ausgewählte Abschnitte der Stromschiene biegen kann;
56 ist eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Stromschiene mit verschmolzenen Segmenten, die zwei kombinierte Oberflächenmuster aufweisen, wobei die Stromschiene in einer gebogenen Konfiguration vorliegt und die Isolierung entfernt wurde;
57 ist eine erste Endansicht der Stromschiene von 56;
58 ist eine zweite Endansicht der Stromschiene von 56;
59 ist eine erste Seitenansicht der Stromschiene von 56;
60 ist eine zweite Seitenansicht der Stromschiene von 56;
61 ist eine Draufsicht auf die Stromschiene von 56;
62 ist eine Unteransicht der Stromschiene von 56;
63A ist eine perspektivische Ansicht eines Gehäuses für die elektrische Verbinderbaugruppe mit einer internen Federkomponente vor dem Anschluss an die Stromschiene;
63B ist eine Ansicht von unten auf das in 68A gezeigte Gehäuse;
64 ist eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Stromschiene, wobei die Isolierung die Stromschiene umgibt und die Stromschiene zwei elektrische Verbinderbaugruppen aufweist, die teilweise von Gehäusen umgeben sind;
65 ist eine Draufsicht auf die Stromschiene von 64;
66 ist eine Querschnittsansicht der erfindungsgemäßen Stromschiene von 65 entlang der Linie 66-66 von 65 und zeigt teilweise erstarrte Regionen und nicht erstarrte Regionen des verschmolzenen Segments der Stromschiene;
67 zeigt zwei Konfigurationen von Endabschnitten von Stromschienen, die verwendet werden können, wenn die beiden Stromschienen in einer „verschachtelten“ Konfiguration zusammengefügt werden;
68 zeigt zwei Konfigurationen von Endabschnitten von Stromschienen, die verwendet werden können, wenn die beiden Stromschienen in einer „Offset-Stack“-Konfiguration zusammengefügt werden;
69-70 zeigen eine Laserschweißmaschine, die die Endabschnitte zweier Stromschienen in einer Region verschweißt, in der sie zusammenstoßen;
71 zeigt zwei Stromschienen, die an einer Verbindungsregion zusammengefügt wurden, wobei jede Stromschiene sowohl ein verschmolzenes als auch ein nicht verschmolzenes Segment einschließt,
72 zeigt eine Draufsicht auf die in 54 dargestellten Stromschienen, wobei die Stromschienen unter Verwendung einer „Verdichtungs“-Schweißnaht und einer „Stumpf-Schweißnaht miteinander verbunden wurden;
73 ist eine perspektivische Ansicht einer Widerstandsschweißmaschine;
74 ist eine Querschnittsansicht einer Stromschiene und einer Ausdehnung der Widerstandsschweißmaschine von 73, wobei die Schweißmaschine auf einen Prototypherstellungsmodus eingestellt ist;
75 ist eine Querschnittsansicht einer Stromschiene und einer Ausdehnung der Widerstandsschweißmaschine von 73, wobei die Schweißmaschine auf einen Massenherstellungsmodus eingestellt ist;
76-78 sind beispielhafte Ausführungsformen von Elektrodenrollen, die in der Schweißmaschine von 73 installiert sind, wenn sich die Maschine im Modus der Massenherstellung befindet;
79 ist eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromschiene, bei der sich die Isolierung zwischen gegenüberliegenden elektrischen Verbinderbaugruppen erstreckt;
80 ist eine perspektivische Ansicht einer dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromschiene, bei der sich die Isolierung zwischen gegenüberliegenden elektrischen Verbinderbaugruppen erstreckt;
81 ist eine perspektivische Ansicht einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromschiene, bei der sich die Isolierung zwischen gegenüberliegenden elektrischen Verbinderbaugruppen erstreckt;
82 ist eine perspektivische Ansicht einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromschiene, bei der sich die Isolierung zwischen gegenüberliegenden Verbindern mit Bolzen und Mutter erstreckt;
83 ist eine perspektivische Ansicht eines Batteriepacks, das in einem Skateboard eines Fahrzeugs installiert ist, wobei das Batteriepack mehrere erfindungsgemäße Stromschienen einschließt, die elektrisch und mechanisch mit Modulen innerhalb des Batteriepacks verbunden sind; und
84 ist eine perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs mit einem Batteriepack, wobei das Batteriepack die mehreren erfindungsgemäßen Stromschienen einschließt, die elektrisch und mechanisch mit Modulen innerhalb des Batteriepacks verbunden sind.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In der folgenden detaillierten Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details anhand von Beispielen aufgeführt, um ein umfassendes Verständnis der relevanten Lehren bereitzustellen. Es sollte jedoch jedem Fachmann klar sein, dass die vorliegende Lehre auch ohne solche Details praktiziert werden kann. In anderen Beispielen wurden bekannte Verfahren, Prozeduren, Komponenten und/oder Schaltungen auf einer relativ hohen Ebene und ohne Details beschrieben, um zu vermeiden, dass Gesichtspunkte der vorliegenden Lehren unnötig verdeckt werden.
Während diese Offenbarung eine Anzahl von Ausführungsformen in vielen unterschiedlichen Formen einschließt, sind in den Zeichnungen bestimmte Ausführungsformen dargestellt und werden hierin detailliert beschrieben, wobei die vorliegende Offenbarung als eine beispielhafte Darstellung der Prinzipien der offenbarten Verfahren und Systeme zu betrachten ist und nicht beabsichtigt, die breiten Gesichtspunkte der offenbarten Konzepte auf die veranschaulichten Ausführungsformen zu beschränken. Wie sich zeigen wird, sind die offenbarten Verfahren und Systeme zu anderen und unterschiedlichen Konfigurationen fähig, und einige Details können modifiziert werden, ohne vom Anwendungsbereich der offenbarten Verfahren und Systeme abzuweichen. So können zum Beispiel eine oder mehrere der folgenden Ausführungsformen in Teilen oder als Ganzes mit den offenbarten Verfahren und Systemen kombiniert werden. So können ein oder mehrere Schritte aus den Flussdiagrammen oder Komponenten in den Figuren selektiv weggelassen und/oder konsistent mit den offenbarten Verfahren und Systemen kombiniert werden. Darüber hinaus können die in den Flussdiagrammen enthaltenen Schritte in unterschiedlicher Reihenfolge durchgeführt werden. Mit anderen Worten, die Reihenfolge der nachstehend beschriebenen Schritte muss nicht strikt eingehalten werden, sondern kann auch in anderer Reihenfolge erfolgen. Dementsprechend sind die Zeichnungen, Flussdiagramme und detaillierten Beschreibungen als veranschaulichend zu betrachten und nicht als einschränkend oder begrenzend.
1) Definitionen
Die folgenden Begriffe tauchen in dieser Patentschrift auf und sind wie folgt definiert. Der Begriff „teilweise Erstarrungszone“ ist ein Bereich des verschmolzenen Segments des mittleren Abschnitts der Stromschiene, wobei sich die Zone vom untersten Leiter im verschmolzenen Segment bis zum obersten Leiter im verschmolzenen Segment erstreckt. Zum Beispiel in 39 der Bereich 1660 der Stromschiene 1000, der sich zwischen der oberen Oberfläche 1000a und der unteren Oberfläche 1000b erstreckt und der einem Prozess des teilweisen Durchschweißens unterzogen wurde.
Der Begriff „teilweise erstarrte Region“ bezeichnet einen Teil der teilweisen Erstarrungszone der Stromschiene, die einem Prozess des teilweisen Durchschweißens unterzogen wurde. Bei diesem Prozess werden einige, aber nicht alle der in der teilweisen Erstarrungszone enthaltenen Zwischenbereiche von Leitern zu einer teilweise erstarrten Region zusammengefasst oder verschmolzen, die einen einzigen konsolidierten Leiter bereitstellt. Beispiele für teilweise erstarrte Regionen 1650 sind in 38, 39 und 45 dargestellt. In der teilweisen Erstarrungszone 1650 wird ein erheblicher Anteil (z. B. etwa 70 %) der Leiter 1090, die sich innerhalb der teilweisen Erstarrungszone 1660 befinden, zu einem einzigen konsolidierten Leiter zusammengefasst und ein geringerer Anteil (z. B. etwa 30 %) der Leiter, die sich innerhalb der teilweisen Erstarrungszone 1660 und außerhalb der teilweisen Erstarrungszone 1650 befinden, verbleibt als einzelne Leiter 1090 - was bedeutet, dass sie nicht zu einem einzigen kombinierten Leiter zusammengefasst oder verschmolzen werden.
Der Begriff „nicht erstarrte Region“ bezeichnet eine Region der Stromschiene, die keinem Schweißprozess unterzogen wurde, um einen der in dieser Region enthaltenen Leiter zu verbinden oder zu verschmelzen. So bleiben alle Leiter, die sich innerhalb einer nicht erstarrten Region befinden, als einzelne Leiter erhalten. 39 zeigt zum Beispiel nicht erstarrte Regionen 1670 neben und zwischen den beiden teilweise erstarrten Regionen 1650 innerhalb des verschmolzenen Segments 1220 des Zwischenabschnitts 1200 der erfindungsgemäßen Stromschiene 1000.
Der Begriff „vollständig erstarrte Region“ bezeichnet eine Region der Stromschiene, die einem Schweißprozess mit vollständiger Durchdringung unterzogen wurde, um alle in dieser Region der Stromschiene enthaltenen Leiter zu einem einzigen konsolidierten Leiter zu verbinden oder zu verschmelzen. 43 zeigt zum Beispiel eine vollständig erstarrte Region 1690, die von einer nicht erstarrten Region 1670 innerhalb des verschmolzenen Segments 1220 des Zwischenabschnitts 1200 der erfindungsgemäßen Stromschiene 1000 abgeplattet ist.
Der Begriff „verschmolzenes Segment“ bezeichnet einen Abschnitt der Stromschiene, der mindestens eine teilweise erstarrte Region oder eine vollständig erstarrte Region oder beides enthält. Das verschmolzene Segment kann auch eine nicht erstarrte Region einschließen. 39 zeigt zum Beispiel nicht erstarrte Regionen 1670 und teilweise erstarrte Regionen 1650, und 43 zeigt nicht erstarrte Regionen 1670, die eine vollständig erstarrte Region 1690 umgeben, beide innerhalb des verschmolzenen Segments 1220 des Zwischenabschnitts 1200 der erfindungsgemäßen Stromschiene 1000.
Der Begriff „nicht verschmolzenes Segment“ bezeichnet einen Teil der Stromschiene, der weder eine teilweise noch eine vollständig erstarrte Region enthält. Das nicht verschmolzene Segment enthält also nur eine nicht erstarrte Region(en). Zum Beispiel zeigen 38 und 42 nicht erstarrte Regionen 1670 innerhalb des nicht verschmolzenen Segments 1520 des Zwischenabschnitts 1200 der erfindungsgemäßen Stromschiene 1000.
Der Begriff „in der Ebene“ bezieht sich auf die X- und Y-Richtung in einem dreidimensionalen kartesischen X-, Y- und Z-Koordinatensystem, wie in den 3A-3B dargestellt. Der Begriff „Biegung in der Ebene“ bezeichnet einen Typ von Biegung der Stromschiene, der in der X-Y-Ebene ausgerichtet ist und üblicherweise senkrecht zur Breite der Stromschiene verläuft. 1A zeigt eine Stromschiene 10 mit zwei beispielhaften Biegungen 1750 in der X-Y-Ebene, die innerhalb des verschmolzenen Segments 1220 des Zwischenabschnitts 1200 der erfindungsgemäßen Stromschiene 1000 ausgebildet wurden.
Der Begriff „außerhalb der Ebene“ bezieht sich auf die Z-Richtung im dreidimensionalen kartesischen X-, Y- und Z-Koordinatensystem, wie in 3 dargestellt. Der Begriff „Biegung außerhalb der Ebene“ bezeichnet einen Typ von Biegung der Stromschiene, der in Z-Richtung ausgerichtet ist und senkrecht zur X-Y-Ebene liegt. 1B zeigt eine Stromschiene 20 mit zwei Biegungen außerhalb der Ebene 1760 in Z-Richtung.
Der Begriff „hohe Leistung“ bedeutet (i) eine Spannung zwischen 20 Volt und 600 Volt, unabhängig von der Stromstärke, oder (ii) eine Stromstärke von 80 Ampere oder mehr, unabhängig von der Spannung.
Der Begriff „Hochstrom“ bedeutet unabhängig von der Spannung einen Strom von 80 Ampere oder mehr.
Der Begriff „Hochspannung“ bezeichnet eine Spannung zwischen 20 Volt und 600 Volt, unabhängig vom Strom.
2) Übersicht konventioneller Stromschienen
Eine herkömmliche starre Stromschiene 10 ist in 1 und eine herkömmliche flexible Stromschiene 20 in 2 dargestellt, wobei beide herkömmliche Stromschienen 10, 20 unter zahlreichen Einschränkungen leiden. Zum Beispiel herkömmliche starre Stromschienen 10: (i) weisen hohe Herstellungskosten auf, (ii) können keine Herstellungstoleranzen berücksichtigen und (iii) können sich während der Lade- und Entladezyklen der Batterie nicht richtig ausdehnen oder zusammenziehen. Während herkömmliche flexible Stromschienen 20 einige der Probleme lösen, die mit herkömmlichen starren Stromschienen 10 verbunden sind, weisen flexible Stromschienen 20 ihre eigenen erheblichen Einschränkungen auf. Zum Beispiel herkömmliche flexible Stromschienen 10: (i) können nicht einfach mit anderen Objekten verbunden werden, (ii) können teuer in der Herstellung sein, und (iii) können eine Stromschiene mit Biegung in der Ebene nicht aufrechterhalten, ohne große Lücken (z. B. Delamination) zwischen den in der flexiblen Stromschiene 20 enthaltenen Leitern zu erzeugen, was wiederum den Stromfluss in der Stromschiene 20 verringert. Um die Konfiguration einer Biegung in der Ebene unter Verwendung einer flexiblen Stromschiene 20 zu erreichen, wird die flexible Stromschiene 20 so gefaltet (22), dass eine erste Ausdehnung der Stromschiene 20 mit einer zweiten Ausdehnung der Stromschiene 20 überlappt (siehe 2). Durch diese gefaltete Konfiguration erhöht sich die erforderliche Höhe der Stromschiene 20, und die Geometrie der Faltung begrenzt den Stromfluss der Stromschiene 20. Darüber hinaus können auch Biegungen außerhalb der Ebene den Widerstand der Stromschiene 20 erhöhen, was zu heißen Stellen in der Isolierung und sogar zum Ausfall der Stromschiene 20 führen kann. Ferner reißen die Kanten der flexiblen Stromschiene 20 in die Isolierung ein oder nutzen sie ab; was zum Ausfall der gesamten Stromschiene 20 führt. Um einige dieser Probleme zu lösen, haben Unternehmen versucht, getrennte und separate flexible Stromschienen mit getrennten und separaten starren Stromschienen zu verbinden. Das Zusammenschustern dieser beiden getrennten und unterschiedlichen Typen von Stromschienen ist teuer, zeitaufwändig, ihre Verbindungsregionen sind anfällig für extrem hohe Ausfallraten, und es wird eine beträchtliche Menge an Material bei dem Versuch verschwendet, diese Stromschienen zu formen.
Hinzu kommt, dass herkömmliche Stromschienen 10, 20, die über herkömmliche Verbinder 24 mit Komponenten verbunden werden, ebenfalls eine Reihe von Problemen aufweisen. Herkömmliche Stromschienen 10, 20 und Verbinder 24 weisen beispielsweise folgende Nachteile auf: (i) zeitaufwändige Installation, (ii) erfordert ein hohes Maß an Fähigkeiten und Geschicklichkeit, um die Installation durchzuführen, (iii) zahlreiche Sicherheitsbedenken, (iv) kann die Demontage des gesamten Batteriepacks erforderlich sein, wenn ein herkömmlicher Verbinder während des Installationsprozesses fallen gelassen oder im Pack verlegt wird, (v) hohe Ausfallraten, (vi) erfordert mehrere Personen, um zu bestätigen, dass eine einzelne Installation ordnungsgemäß durchgeführt wurde, und (vii) erfordert eine erhebliche Menge an Platz und Gewicht. Wie in 3A und B gezeigt, gibt es eine Reihe von Sicherheitsbedenken, wenn ein Installateur I über einem offenen Batteriepack arbeitet. Um einige dieser Bedenken zu zerstreuen, trägt der Installateur I dicke Schutzhandschuhe 26 und verwendet speziell gestaltete Werkzeuge 28. Die speziell gestalteten Werkzeuge 28 sind teuer in der Anschaffung, und die dicken Schutzhandschuhe 26 erfordern vom Installateur I eine hohe Ebene an Fähigkeiten und Geschicklichkeit, um sicherzustellen, dass der herkömmliche Verbinder 24 nicht versehentlich in das Batteriepack oder in die Umgebung fällt. Tritt ein solches Missgeschick auf, muss der Prozess der Installation unterbrochen und das gesamte Batteriepack zerlegt werden, um den verlegten konventionellen Verbinder 24 zu finden. Selbst wenn die Installation wie geplant verläuft, muss üblicherweise eine zweite Person (die nicht der Installateur I ist) das Anzugsmoment der herkömmlichen Verbinder 24 überprüfen und eine Markierung oder ein Zeichen anbringen, um zu zeigen, dass die erforderliche Überprüfung durchgeführt wurde. Da die Konformität der Verbindung von Hand erfolgt, verfügt das herstellende Unternehmen möglicherweise nicht über eine digitale Aufzeichnung, aus der hervorgeht, wann und ob der konventionelle Verbinder ordnungsgemäß angeschlossen wurde.
3) Gestaltung und Herstellung der erfindungsgemäßen Stromschiene
Die hierin offenbarte erfindungsgemäße Stromschiene 1000 überwindet eine Reihe der vorstehend genannten Beschränkungen und erfüllt gleichzeitig die Leistungs-, Herstellungs- und Zuverlässigkeitsanforderungen der Automobil-, Militär-, Marine- und Luftfahrtindustrie. Insbesondere schließt die Stromschiene 1000 eine Vielzahl von Leitern 1090 ein, die so angeordnet sind, dass sie zwei gegenüberliegende Endabschnitte 1700 und einen Zwischenabschnitt 1200 bereitstellen, wobei jeder der Leiter 1090 eine Vielzahl von Zwischenabschnitten aufweist, die den Zwischenabschnitt 1200 durchqueren oder überspannen. Der Zwischenabschnitt 1200 schließt Folgendes ein: (i) ein erstes oder verschmolzenes Segment 1220 und (ii) ein zweites oder nicht verschmolzenes Segment 1520. Erstens ermöglicht die integrale Bildung von verschmolzenen und nicht verschmolzenen Segmenten 1220, 1520 in einer einzigen Stromschiene 1000, die besten Merkmale der konventionellen starren Stromschienen 10 und der konventionellen flexiblen Stromschienen 20 in einer einzigen Einheit zu vereinen und gleichzeitig die mit diesen konventionellen Stromschienen 10, 20 verbundenen negativen Merkmale zu begrenzen. Zum Beispiel sind die nicht verschmolzenen Segmente 1520 flexibel, sodass sich die Stromschiene 1000 bewegen kann, um: (i) Herstellungstoleranzen einzustellen, (ii) sich während thermischer Ausdehnungs- und Kontraktionsereignisse auszudehnen und zusammenzuziehen, wie beispielsweise Batterielade- und Batterieentladungszyklen, und (iii) dazu beizutragen, Vibrationen zu absorbieren, die durch die Umgebung (z. B. unter der Motorhaube eines Fahrzeugs) verursacht werden, in der die Stromschiene 1000 installiert ist, anstatt diese Vibrationen in die Verbinder zu übertragen. Darüber hinaus sind die verschmolzenen Segmente 1220 der Stromschiene 1000 steifer, sodass die Stromschiene 1000 sowohl außerhalb der Ebene als auch in der Ebene genau gebogen werden kann und insbesondere die Biegung in der Ebene im Laufe der Zeit beibehalten wird, ohne dass die in der Stromschiene 1000 enthaltenen Leiter delaminieren und damit den Stromfluss verringern. Diese Eigenschaft der Stromschiene 1000 ist von Vorteil, weil: (i) die für die Stromschiene 1000 erforderliche Gesamthöhe reduziert wird und (ii) der Stromfluss durch die verschmolzenen Segmente nicht eingeschränkt wird, was wiederum dazu führt, dass die Stromschiene 1000 mehr Strom übertragen kann, ohne Hotspots zu erzeugen oder einen erheblichen Temperaturanstieg zu verursachen. Ferner können die Kanten der Stromschiene 1000 modifiziert werden, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass die in der Stromschiene 1000 enthaltenen Leiter in die umgebende Isolierung einreißen oder diese abnutzen. Außerdem entfallen die hohen Kosten, die extrem hohen Ausfallraten und die Materialverschwendung, die mit den zusammengeschusterten herkömmlichen Stromschienen verbunden sind, indem die verschmolzenen und nicht verschmolzenen Segmente 1220, 1520 zu einer einzigen Stromschiene 1000 zusammengefügt werden. Durch die Einbeziehung verschmolzener und nicht verschmolzener Segmente 1220, 1520 kann die Stromschiene 1000 gestaltet werden, und zwar: (i) ohne kundenspezifische Formen geformt und (ii) in einer im Wesentlichen flachen Konfiguration an den Kunden versandt werden, was die Verpackungs-, Handhabungs- und Versandkosten reduziert und auch die Möglichkeit verringert, dass die Stromschiene 1000 entweder beim Transport oder bei der Handhabung vor der Installation in einer Komponente, einer Vorrichtung oder einem Fahrzeug beschädigt werden kann.
Die erfindungsgemäße Stromschiene 1000 kann entweder mit herkömmlichen Verbindern 24 oder mit einem bolzenlosen Verbindersystem 2000 ausgestattet werden. Das bolzenlose Verbindersystem 2000 verwendet keine Bolzen, Schrauben, Befestigungen oder dergleichen, um mindestens einen Teil einer Stromschiene 1000 miteinander zu verbinden: (i) Leistungsquellen (z. B. Generator oder Batterie), (ii) eine Leistungsquelle und eine Komponente zur Leistungsverteilung/Steuerung oder (iii) eine Leistungsquelle und eine Vorrichtung (z. B. Kühlerlüfter, Sitzheizung, Komponente zur Leistungsverteilung oder eine andere Komponente zur Stromaufnahme). Dieses bolzenlose Verbindersystem 2000 und seine Merkmale sind mindestens in PCT/US20/14484 beschrieben, die durch Verweis einbezogen wird, und überwindet eine Reihe von Beschränkungen im Zusammenhang mit herkömmlichen Stromschienenverbindern 24. Das bolzenlose Verbindersystem 2000 erfordert beispielsweise nur eine einzige Person, die die männliche Verbinderbaugruppe 2200 in die weibliche Verbinderbaugruppe 2600 einsteckt, ein akustisches Signal (z. B. ein „Klicken“) hört, an den Verbinderbaugruppen 2200 und 2600 zieht, um sicherzustellen, dass sie ordnungsgemäß miteinander gekoppelt sind, und einen Umfang des Systems abliest (Drücken, Klicken, Ziehen, Ablesen - „PCTR“-konform). Mit anderen Worten, die Stromschiene 1000 kann ohne Verwendung eines separaten Werkzeugs mit einer anderen Komponente oder Vorrichtung verbunden werden, was Sicherheitsbedenken verringert, die Montage- und Handhabungszeiten verkürzt und keine hohe Ebene an Fähigkeiten und Geschicklichkeit erfordert, die für die Installation eines herkömmlichen Verbinders für Stromschienen 24 erforderlich sind. Die Herstellungszeiten bleiben konstant, da es keine losen Teile gibt, die im Batteriepack oder in der Umgebung verloren gehen könnten. Darüber hinaus werden die Arbeitskosten besser verwaltet und gesenkt, da die Handhabung und Installation der Stromschiene 1000 (i) nur eine Person erfordert, die weniger Zeit für die Installation der Stromschiene 1000 benötigt, (ii) weniger Platz benötigt (z. B. wird die Höhe des herkömmlichen Verbinders (D 1 in 3B) von etwa 40 mm auf 16 mm reduziert), und (iii) einfacher ist, da die Stromschiene 100 etwa 50 % leichter ist als eine herkömmliche Stromschiene.
Neben der Verwendung in einem Batteriepack eines Fahrzeugs kann die Stromschiene 1000 auch verwendet werden, um eine mechanische und elektrische Verbindung in anderen elektrischen Systemen bereitzustellen, die in einem Flugzeug, einem Kraftfahrzeug, einem Militärfahrzeug (z. B. Panzer, Mannschaftstransporter, Schwerlastkraftwagen und Truppentransporter), einem Bus, einer Lokomotive, einem Traktor, einem Boot, einem U-Boot, einem Batteriepack, einem Volt-System mit mehr als 24 Volt, einem Energiespeichersystem, in einer Hochleistungsanwendung, in einer Hochstromanwendung, in einer Hochspannungsanwendung oder in einer anderen Anwendung, in der Stromschienen 1000 wesentlich sind, um Industrienormen und Herstellungsanforderungen zu erfüllen.
A. Gestaltung der erfindungsgemäßen Stromschiene
Die Gestaltung und Herstellung einer Stromschiene 1000 ist ein mehrstufiger Prozess 50, der im Zusammenhang mit 4 auf hoher Ebene beschrieben wird. Wie in 4 dargestellt, beginnt dieser mehrstufige Prozess 50 mit dem Erhalt von Spezifikationen vom Kunden in Schritt 52. Diese Kundenspezifikationen können eine Vielzahl unterschiedlicher Anforderungen einschließen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf:

(i) Strombelastbarkeit, (ii) Geometriebeschränkungen, (iii) Material- und/oder Chemikalienbeschränkungen, (iv) Wiederholbarkeit der Herstellung, (v) Haltbarkeit, (vi) Einhaltung von Normungsgremien, (viii) Umweltauflagen, (ix) Herstellungsanforderungen und (x) andere Anforderungen. Die Spezifikationen des Kunden können dem Konstrukteur der Stromschienen in jeder Form übermittelt werden, auch in Form von Datenblättern und CAD-Modellen. Zum Beispiel zeigt 5 ein Beispiel für einen Abschnitt der Kundenspezifikationen, die in Schritt 52 empfangen wurden. 5 zeigt insbesondere ein digitales 3D-CAD-Modell eines Batteriepacks 54, das acht Batteriemodule 56a-56h einschließt. Der Kunde fordert Stromschienen 1000 an, die er verwenden kann, um: (i) die externen Verbinder 58 des Batteriepacks mechanisch und elektrisch mit den Batteriemodulen 56a-56h zu koppeln und (ii) die Batteriemodelle 56a-56h miteinander zu verbinden. Sobald die Kundenspezifikationen vorliegen, kann der Konstrukteur der Stromschiene anhand der Spezifikationen zu Schritt 64 dieses mehrstufigen Prozesses 50 übergehen.

Der nächste Schritt in dem mehrstufigen Prozess 50 der Gestaltung und Herstellung einer Stromschiene 1000 ist Schritt 64 (siehe 4), der die digitale Gestaltung von technischen Stromschienenmodellen 100 umfasst, die den in Schritt 52 erhaltenen Kundenspezifikationen entsprechen. Bei der Gestaltung dieser technischen Stromschienenmodelle 100 kann es wünschenswert sein, zu verstehen, wie die Elektrizität innerhalb der Anwendung, des Produkts, der Komponente oder der Vorrichtung des Kunden geleitet werden soll. Insbesondere kann es wünschenswert sein, ein Verständnis dafür zu erlangen, wie Stromschienen die Elektrizität innerhalb der Anwendung, des Produkts, der Komponente oder der Vorrichtung leiten werden, damit der Stromschienenkonstrukteur technische Stromschienenmodelle 100 erzeugen kann, die: (i) den Kundenspezifikationen entsprechen, (ii) die richtigen elektrischen und mechanischen Verbindungen ermöglichen, (iv) die erforderliche Höhe der Stromschiene minimieren und (v) die Stromschienenlänge und das Gewicht der Stromschiene minimieren, Um dieses Verständnis zu gewinnen, kann der Konstrukteur ein Modell des Layouts der Stromschiene 70 innerhalb der Anwendung, des Produkts, der Komponente oder der Vorrichtung erzeugen (Schritt 66). Ein Beispiel für ein Modell dieses Layouts der Stromschiene 70 ist in 7A dargestellt. 7A zeigt insbesondere acht unterschiedliche Modelle von Stromschienen (68a-68h), die nicht aus dem Maschinenbau stammen und für die in 5 dargestellte Anwendung, das Produkt, die Komponente oder die Vorrichtung des Kunden verwendet werden können. 7B-7F zeigen Einzelansichten einiger dieser nichttechnischen Stromschienenmodelle 68a-68e. Diese nichttechnischen Modelle 68a-68h sind zwar nicht für Herstellungszwecke geeignet, aber sie stellen die allgemeine Gesamtgeometrie der Stromschiene bereit. In den nächsten hierin beschriebenen Schritten werden diese nichttechnischen Modelle 68a-68h in technische Modelle 100 umgewandelt, die hergestellt werden können.
Zurück zu 6, der nächste Schritt bei der digitalen Gestaltung der Stromschienenmodelle 100 ist die Auswahl des Materials und der Konfiguration der im Stromschienenmodell 100 enthaltenen Leiter 90 (Schritt 74). Insbesondere der Prozess von Schritt 74 wird in 8 näher beschrieben. Anhand des nichttechnischen Modells 68a-68h kann der Konstrukteur der Stromschiene die Materialien auswählen, die in dem technischen Modell der Stromschiene 100 verwendet werden sollen (Schritt 78). Wie in 8 dargestellt, kann der Konstrukteur der Stromschiene in Schritt 80 das Stromschienenmodell 100 aus einem einzigen Material herstellen. Solche Materialien können unter anderem Edelstahl, Nickel, Aluminium, Silber, Gold, Kupfer, Stahl, Zink, Messing, Bronze, Eisen, Platin, Blei, Molybdän, Kalzium, Wolfram, Lithium, Zinn, eine Kombination der aufgeführten Materialien oder andere ähnliche Metalle einschließen. Der Konstrukteur der Stromschiene kann sich beispielsweise für die Verwendung der Kupferlegierung C 10200 in Verbindung mit dem nichttechnischen Stromschienenmodell 68a, 68b entscheiden. Diese Kupferlegierung weist eine elektrische Leitfähigkeit von mehr als 80 % des IACS (International Annealed Copper Standard, d. h. dem empirisch abgeleiteten Standardwert für die elektrische Leitfähigkeit von handelsüblichem Kupfer) auf, weist gemäß der Norm ASTM B747 einen Elastizitätsmodul (Elastizitätsmodul) von etwa 115-125 Gigapascal (GPa) bei Raumtemperatur und einen Ausdehnungskoeffizienten (CTE) von 17,6 ppm/Grad Celsius (von 20-300 Grad Celsius) und 17,0 ppm/Grad Celsius (von 20-200 Grad Celsius) auf.
Alternativ kann der Konstrukteur der Stromschiene in Schritt 82 eine Vielzahl von Materialien verwenden. Wenn der Konstrukteur der Stromschiene diese Auswahl trifft, muss er in Schritt 84 die Konfiguration der Materialien auswählen. So kann der Konstrukteur der Stromschiene zum Beispiel beschließen, die Materialien innerhalb des Stromschienenmodells 100 zu wechseln oder zwei unterschiedliche Materialien innerhalb des Stromschienenmodells 100 zu verweben. Insbesondere kann das Modell 100 abwechselnde Schichten aus Kupfer und Aluminium einschließen oder einen plattierten Leiter (9A) 90, der einen Aluminiumkern und eine Kupferplattierung aufweist. Es sollte verstanden werden, dass die vorstehend genannten Materialien und Konfigurationen von Materialien nur Beispiele sind und andere ähnliche Materialien und Konfigurationen durch diese Offenbarung in Betracht gezogen werden.
Nachdem in Schritt 78 die Materialien und ihre Konfiguration ausgewählt wurden, kann die Stromschienengestaltung in Schritt 88 die Konfiguration der Leiter 90 auswählen. Schritt 88 umfasst mehrere Teilschritte, die in 8 dargestellt sind. Einer dieser Teilschritte, die in Schritt 88 eingeschlossen sind, erfordert die Auswahl der Gesamtkonfiguration der Leiter 90 in Schritt 92. Nicht einschränkende Beispiele für Konfigurationen, die der Konstrukteur auswählen kann, schließen Folgendes ein: (i) ein vertikaler Stapel oder ein laminierter Stapel (siehe 9B), (ii) ein gewebtes, gestricktes oder geflochtenes Muster (siehe 9C), oder (iii) andere Konfigurationen (siehe 11A-11F). Darüber hinaus schließt die Auswahl der Gesamtkonfiguration der Leiter 90 in Schritt 92 die Auswahl der Anzahl der Leiter 90 ein, die in dem Stromschienenmodell 100 enthalten sind. Bei dieser Auswahl kann der Konstrukteur der Stromschiene die Anzahl der Leiter 90 über das gesamte Stromschienenmodell 100 hinweg konstant halten oder die Anzahl der in dem Modell 100 enthaltenen Leiter 90 variieren. Beispielsweise kann der Konstrukteur die Anzahl der Leiter 90 in der Nähe des Endabschnitts erhöhen oder die Anzahl der Leiter 90 in einem mittleren Abschnitt des Stromschienenmodells 100 verringern. Es versteht sich, dass die beispielhaften nichttechnischen Stromschienenmodelle 68a, 68b einen laminierten Stapel von zehn Leitern 90 verwenden können, wobei die Anzahl der Leiter 90 über die Länge des Stromschienenmodells 100 nicht variiert.
Ein anderer dieser Teilschritte in Schritt 88 erfordert die Auswahl der Form jedes Leiters 90 innerhalb des Stromschienenmodells 100 in Schritt 94. Beispielhafte Formen schließen ein, sind aber nicht beschränkt auf ein rechteckiges Prisma oder einen Stab (siehe 9B), eine „U-förmige“ Platte (siehe 9C), einen Zylinder, ein fünfeckiges Prisma, ein sechseckiges Prisma, ein achteckiges Prisma, einen Kegel, ein Tetraeder oder eine andere ähnliche Form. Bei dieser Auswahl kann der Konstrukteur der Stromschiene die Form der Leiter 90 über das gesamte Stromschienenmodell 100 hinweg konstant halten oder die Form der in dem Modell 100 enthaltenen Leiter 90 variieren. Änderungen der Form der Leiter 90 können erwünscht sein, um in bestimmten Segmenten der Stromschiene 100 mechanische Festigkeit oder elektrische Stromkapazität hinzuzufügen. Es versteht sich, dass die Form der Leiter 90, die in den beispielhaften Stromschienenmodellen 68a, 68b enthalten sind, rechteckige Prismen oder Stäbe sein können.
Darüber hinaus schließt die Auswahl der Form jedes Leiters 90 in Schritt 94 die Auswahl der Dicke der Leiter 90 ein, die in dem Stromschienenmodell 100 enthalten sind. Bei dieser Auswahl kann der Konstrukteur der Stromschiene die Dicke der Leiter 90 über das gesamte Stromschienenmodell 100 hinweg konstant halten oder die Dicke der in dem Modell 100 enthaltenen Leiter 90 variieren. Änderungen der Dicke der Leiter 90 können erwünscht sein, um in bestimmten Segmenten der Stromschiene 100 mechanische Festigkeit oder elektrische Stromkapazität hinzuzufügen. Ferner schließt die Auswahl der Form jedes Leiters 90 in Schritt 94 die Auswahl ein, ob die in dem Stromschienenmodell 100 enthaltenen Leiter 90 eine massive, teilweise massive oder hohle Konfiguration aufweisen. Es versteht sich, dass die Leiter 90, die in den beispielhaften Stromschienenmodellen 68a, 68b enthalten sind, massiv sein können, eine im Wesentlichen konstante Dicke von 0,01 Zoll oder 0,254 mm aufweisen, eine Länge von 13,5 Zoll oder 344 mm und eine Breite von 0,78 Zoll oder 20 mm aufweisen.
Ein anderer dieser Teilschritte in Schritt 88 erfordert die Auswahl der Anordnung der Leiter 90 innerhalb des Stromschienenmodells 100 in Schritt 96. Zum Beispiel kann der Konstrukteur einer Stromschiene eine bestimmte kreisförmige Konfiguration, wie in 11E gezeigt, einer anderen kreisförmigen Konfiguration, wie in 11F gezeigt, vorziehen. Der letzte Teilschritt in Schritt 88 ist die Auswahl des Kantendetails des Stromschienenmodells 100, wie in Schritt 98 gezeigt. Zum Beispiel kann der Konstrukteur ein geprägtes Kantendetail 104, wie in 12A-12B gezeigt, oder ein kreisförmiges Schweißmuster 106, wie in 12C-12D gezeigt, auswählen. Es versteht sich von selbst, dass jedes der in 16F-16H gezeigten Schweißmuster anstelle des in 16E gezeigten runden Schweißmusters verwendet werden kann. Bei dieser Auswahl kann der Konstrukteur der Stromschiene die Kantendetails im gesamten Stromschienenmodell 100 beibehalten oder die im Modell 100 enthaltenen Kantendetails variieren. Um die Biegung der Stromschiene zu erleichtern, kann es wünschenswert sein, die Kanten zu verändern. So kann der Konstrukteur zum Beispiel beschließen, in den Bereichen, die gebogen werden, eine Kombination aus einem Schweißmuster und dem geprägten Kantendetail zu verwenden, während in anderen verschmolzenen Segmenten 220 der Stromschiene 100 nur ein Schweißmuster verwendet wird. Es versteht sich von selbst, dass die beispielhaften Stromschienenmodelle 68a, 68b, die nicht der Technik dienen, das durch das kreisförmige Schweißmuster 106 dargestellte Kantendetail verwenden können.
Bei der Auswahl der vorstehend genannten Elemente kann es für den Konstrukteur wünschenswert sein, sicherzustellen, dass: (i) die Dicke der Leiter 90 größer als 0,01 mm ist, (ii) die Breite der Leiter 90 größer als 1 mm und vorzugsweise zwischen 10-25 mm ist und (iii) mehr als zwei Leiter 90 innerhalb der Stromschiene und vorzugsweise zwischen 5 und 35 Leiter 13 vorhanden sind. Es sollte verstanden werden, dass die vorstehend beschriebenen Konfigurationen, Formen, Anordnungen und Kantendetails nur Beispiele für mögliche Auswahlen sind und andere ähnliche Konfigurationen, Formen, Anordnungen und Kantendetails durch diese Offenbarung in Betracht gezogen werden.
Zurück zu 6, sobald die Materialien und die Konfiguration der Leiter 90 in Schritt 74 ausgewählt sind, kann der Konstrukteur der Stromschiene in Schritt 110 die zu verschmelzenden Segmente 220 des Zwischenabschnitts 200 der Stromschiene 100 identifizieren. Indem der Konstrukteur die zu verschmelzenden Segmente 220 des Zwischenabschnitts 200 der Stromschiene 100 identifiziert, identifiziert er auch die Segmente 520 der Stromschiene 100, die nicht verschmolzen werden sollen. Der Konstrukteur wird diese Segmente 220 auf der Basis einer Anzahl von Faktoren identifizieren, die Folgendes einschließen können: (i) die Breite der Stromschiene, (ii) die Geometrie der Biegung (z. B. in der Ebene 750 oder außerhalb der Ebene 760), die in der Stromschiene enthalten ist, (iii) die Anzahl der enthaltenen Leiter 90, (iv) die Dicke der Leiter 90, (v) die Materialeigenschaften der Leiter 90, (vi) den Typ oder das Verfahren der Verschmelzung, (vii) den kommerziellen Durchsatz der Maschine, die die Verschmelzung durchführt, (viii) Gesamtzahl der in der Stromschiene enthaltenen Biegungen, (ix) Abstand der Biegungen innerhalb der Stromschiene, (x) andere Kundenspezifikationen und (xi) andere Faktoren, die für einen Fachmann auf der Grundlage der vorstehenden Liste von Faktoren offensichtlich sind. Nachdem der Konstrukteur einige oder alle der vorstehend genannten Faktoren analysiert hat, kann er bestimmen, ob der Zwischenabschnitt 200 des Stromschienenmodells 100 Folgendes enthalten soll: (i) keine verschmolzenen Segmente 220 und nur nicht verschmolzene Segmente 520, (ii) nur ein verschmolzenes Segment 220 (siehe 13A) 222, das sich zwischen beiden Endabschnitten 720 erstreckt, oder (iii) mehrere verschmolzene Segmente 220 (siehe 13B) 224. Es versteht sich, dass ein verschmolzenes Segment 220 weniger flexibel oder steifer ist als ein nicht verschmolzenes Segment 520.
Nachfolgend sind nicht einschränkende Beispiele aufgeführt, wie die verschmolzenen Segmente 220 und die nicht verschmolzenen Segmente 520 ausgewählt und innerhalb einer Stromschiene 100 angeordnet werden können. In einem Beispiel kann der Zwischenabschnitt 200 keine verschmolzenen Segmente 220 einschließen, wenn: (i) die Stromschiene 100 keine Biegungen enthält (siehe 68e), (ii) die in der Stromschiene 100 enthaltenen Biegungen außerhalb der Ebene 760 liegen und einen großen Biegeradius aufweisen, oder (iii) der Konstrukteur bestimmt, dass die Stromschiene 100 keine solchen Segmente enthalten muss. Bestimmt der Konstrukteur der Stromschiene, dass das Stromschienenmodell 100 keine verschmolzenen Segmente 220 enthalten muss, so kann er zum nächsten Schritt in diesem Prozess übergehen. In einem zweiten Beispiel kann der Zwischenabschnitt 200 nur ein verschmolzenes Segment 220 (dargestellt in 13A) einschließen, wenn: (i) die Stromschiene 100 nur eine einzige Biegung enthält, (ii) wenn die Gesamtlänge der Stromschiene 100 kurz ist (z. B. weniger als 8 Zoll) und die Stromschiene 100 mehrere Biegungen enthält, (iii) wenn die Gesamtlänge der Stromschiene 100 nicht lang ist (z. B. größer als 3 Fuß) und die Stromschiene 100 nur einen einzigen Typ von Biegung enthält (z. B. in der Ebene 750 oder außerhalb der Ebene 760) oder (iv) wenn der Konstrukteur bestimmt, dass die Stromschiene 100 nur dieses eine Segment enthalten muss. Einer der Hauptgründe, warum sich ein Konstrukteur dafür entscheidet, nur ein verschmolzenes Segment 220 zu verwenden, liegt darin, dass die unterschiedlichen Herstellungszeiten zwischen einem einzelnen Segment und mehreren Segmenten es nicht rechtfertigen, mehrere Segmente erzeugen zu wollen. Um zu bestimmen, dass die Stromschiene 100 ein verschmolzenes Segment 220 einschließen soll, muss der Konstrukteur der Stromschiene die allgemeinen Eigenschaften dieses Segments 220 bestimmen. Diese allgemeinen Eigenschaften beruhen auf der Analyse einiger oder aller der vorstehend beschriebenen Faktoren durch den Konstrukteur.
Alternativ kann der Konstrukteur auch mehrere verschmolzene Segmente 220 verwenden, wenn das Stromschienenmodell 100 nicht gebogene Abschnitte, Biegungen außerhalb der Ebene 760 und Biegungen innerhalb der Ebene 750 enthält. Dies kann wünschenswert sein, weil der Konstrukteur die Eigenschaften jedes verschmolzenen Segments 220 variieren kann, was wiederum die Schweißnähte bereitstellt, die für bestimmte Abschnitte der Stromschiene 100 erforderlich sind, aber nicht erfordert, dass die gesamte Stromschiene 100 mit einer Frequenz geschweißt wird, die nur an die Biegung angepasst ist, die die größte Kraft erfordert. Durch die Variation der Eigenschaften können die Herstellungszeiten verkürzt und ein Überschweißen der Stromschiene 100 vermieden werden. Um zu bestimmen, dass die Stromschiene mehrere Segmente 220 innerhalb der Stromschiene einschließen soll, muss der Konstrukteur der Stromschiene die Lage und die allgemeinen Eigenschaften der einzelnen in der Stromschiene 100 enthaltenen Segmente 220 bestimmen.
Verschiedene Beispiele 250, 254, 258, 262, 266, 270, 274 von Stromschienenmodellen 100, die mehrere verschmolzene Segmente 220 enthalten, sind in 14A-14G dargestellt. So kann der Konstrukteur zum Beispiel die in 14A gezeigte Stromschienengestaltung 250 verwenden, um die in dem nichttechnischen Stromschienenmodell 68b gezeigte Stromschiene 100 zu bauen. Dies liegt daran, dass der Zwischenabschnitt 200 des nichttechnischen Stromschienenmodells 68b nur zwei ähnliche Biegungen 750 in der Ebene enthält und somit die beiden verschmolzenen Segmente 220, 251 die gleichen allgemeinen Eigenschaften 250a aufweisen können. Diese allgemeinen Eigenschaften 250a schließen Folgendes ein: (i) Steifigkeit, (ii) Duktilität, (iii) Flexibilität, (iv) Biegemodul, (v) Rückstellvermögen oder (vi) andere ähnliche Eigenschaften. Darüber hinaus weist das nichttechnische Stromschienenmodell 68b einen nicht gebogenen Abschnitt 252 auf, der sich zwischen den beiden verschmolzenen Segmenten 220 befindet. Der Konstrukteur kann ein nicht verschmolzenes Segment 520 für diesen nicht gebogenen Bereich 252 der Stromschiene 100 verwenden. Dementsprechend wird dieses beispielhafte Layout für die nichttechnische Stromschiene Modell 68b Folgendes enthalten: (i) zwei Endabschnitte 700, 702a, 702b und (ii) einen Zwischenabschnitt 200. Der Zwischenabschnitt 200 schließt Folgendes ein: (i) zwei verschmolzene Segmente 220, 251a-251b, die die gleichen allgemeinen Eigenschaften 250a aufweisen, und (ii) ein nicht verschmolzenes Segment 520, das die allgemeinen Eigenschaften 250b aufweist, die den einzelnen Leitern 90 in ihrer spezifischen Anordnung zugeordnet sind, die in diesem Segment 520 enthalten sind. Diese beispielhafte Konfiguration von verschmolzenen und nicht verschmolzenen Segmenten 220, 520, die in dem nicht technischen Stromschienenmodell 68b enthalten sind, ermöglicht es der Stromschiene 100, die in der Ebene liegenden Biegungen 750 zu erreichen, die in Verbindung mit dem Modell 68b gezeigt werden, und ermöglicht es dem nicht verschmolzenen Abschnitt 252, sich zu biegen, auszudehnen, zusammenzuziehen, Vibrationen zu absorbieren oder sich zu bewegen, wie es von der Stromschiene 100 während des Vorgangs der Kundenanwendung, des Produkts, der Komponente oder der Vorrichtung, die in 5 gezeigt ist, verlangt wird. Dies stellt einen wesentlichen Vorteil gegenüber den vorstehend beschriebenen herkömmlichen Stromschienen 10, 20 dar.
In einem anderen Beispiel kann der Konstrukteur die in 14B gezeigte Stromschienengestaltung 254 verwenden, um die im nichttechnischen Stromschienenmodell 68a dargestellte Stromschiene 100 zu bauen. Dies liegt daran, dass der Zwischenabschnitt 200 des nichttechnischen Stromschienenmodells 68a Folgendes enthält: (i) zwei ähnliche Biegungen in der Ebene 750 und somit können beide verschmolzenen Segmente 220, 253a-253b denselben ersten Satz allgemeiner Eigenschaften 254a aufweisen, und (ii) zwei ähnliche Biegungen außerhalb der Ebene 760 und somit können beide verschmolzenen Segmente 220, 253c-253d denselben zweiten Satz allgemeiner Eigenschaften 254b aufweisen. Allerdings ist, wie in 14B gezeigt, der erste Satz allgemeiner Eigenschaften 254a unterschiedlich zum zweiten Satz allgemeiner Eigenschaften 254b. Diese ersten und zweiten Sätze allgemeiner Eigenschaften 254a, 254b sind unterschiedlich, weil die Biegungen unterschiedlich sind. Zum Beispiel müssen die im ersten Satz allgemeiner Eigenschaften 254a enthaltenen Schweißnähte häufiger sein als die im zweiten Satz allgemeiner Eigenschaften 254b enthaltenen Schweißnähte, da die Biegungen 750 in der Ebene eine höhere Kraft auf die Leiter 90 ausüben als die Biegungen 760 außerhalb der Ebene. Darüber hinaus weist das nichttechnische Stromschienenmodell 68a eine nicht gebogene Ausdehnung 256 auf, die sich zwischen den innersten verschmolzenen Segmenten 220, 253a befindet. Der Konstrukteur kann ein nicht verschmolzenes Segment 520 für diesen nicht gebogenen Bereich 256 der Stromschiene 100 verwenden.
Dementsprechend wird das vorstehende beispielhafte Layout für das nichttechnische Stromschienenmodell 68a Folgendes enthalten: (i) zwei Endabschnitte 700, 702a, 702b und (ii) einen Zwischenabschnitt 200. Der Zwischenabschnitt 200 schließt Folgendes ein:

(i) zwei verschmolzene Segmente 220, 253a-253b, wobei jedes Segment einen ersten Satz allgemeiner Eigenschaften 254a aufweist, (i) zwei verschmolzene Segmente 220, 253c-253d, wobei jedes Segment einen zweiten Satz allgemeiner Eigenschaften 254b aufweist, und (ii) ein nicht verschmolzenes Segment 520, das die allgemeinen Eigenschaften 254c aufweist, die den einzelnen Leitern 90 in ihrer spezifischen Anordnung zugeordnet sind, die in diesem Segment 520 enthalten sind. Diese beispielhafte Konfiguration von verschmolzenen und nicht verschmolzenen Segmenten 220, 520, die in dem nicht technischen Stromschienenmodell 68a enthalten sind, ermöglicht es der Stromschiene 100, die in der Ebene liegenden Biegungen 750 zu erreichen, die in Verbindung mit dem Modell 68a gezeigt werden, und ermöglicht es dem nicht verschmolzenen Abschnitt 256, sich zu biegen, auszudehnen, zusammenzuziehen, Vibrationen zu absorbieren oder sich zu bewegen, wie es von der Stromschiene 100 während des Vorgangs der Kundenanwendung, des Produkts, der Komponente oder der Vorrichtung, die in 5 gezeigt ist, verlangt wird. Dies stellt einen wesentlichen Vorteil gegenüber den vorstehend beschriebenen herkömmlichen Stromschienen 10, 20 dar.

Alternativ kann der Konstrukteur die in 14C gezeigte Stromschienengestaltung 258 verwenden, um die im nichttechnischen Stromschienenmodell 68a dargestellte Stromschiene 100 zu bauen. Dies liegt daran, dass der Zwischenabschnitt 200 des nichttechnischen Stromschienenmodells 68a Folgendes enthält: (i) vier Biegungen und somit können diese verschmolzenen Segmente 220, 259a-259d, einen ersten Satz allgemeiner Eigenschaften 258a aufweisen, und (ii) drei Ausdehnungen, die zwischen diesen Biegungen positioniert sind, die Kräfte berücksichtigen können, die von den vier Biegungen ausgehen und somit können diese verschmolzenen Segmente 220, 259e-259j einen zweiten Satz allgemeiner Eigenschaften 258b aufweisen. Wie in 14B gezeigt, ist der erste Satz allgemeiner Eigenschaften 258a unterschiedlich zum zweiten Satz allgemeiner Eigenschaften 258b. Diese ersten und zweiten Sätze allgemeiner Eigenschaften 258a, 258b sind unterschiedlich, weil die Kräfte, denen diese Regionen ausgesetzt sind, unterschiedlich sind. Darüber hinaus weist das nichttechnische Stromschienenmodell 68a eine nicht gebogene Ausdehnung 260 auf, die sich zwischen den innersten verschmolzenen Segmenten 220, 259b befindet. Der Konstrukteur kann ein nicht verschmolzenes Segment 520 für diesen nicht gebogenen Bereich 256 der Stromschiene 100 verwenden. Dementsprechend wird das vorstehende beispielhafte Layout für das nichttechnische Stromschienenmodell 68a Folgendes enthalten: (i) zwei Endabschnitte 720a, 702b und (ii) einen Zwischenabschnitt 200. Der Zwischenabschnitt 200 schließt Folgendes ein: (i) vier verschmolzene Segmente 220, 259a-259d, wobei jedes Segment einen ersten Satz allgemeiner Eigenschaften 258a aufweist, (i) drei verschmolzene Segmente 220, 259e-259j, wobei jedes Segment einen zweiten Satz allgemeiner Eigenschaften 258b aufweist, und (ii) ein nicht verschmolzenes Segment 520, das die allgemeinen Eigenschaften 258c aufweist, die den einzelnen Leitern 90 in ihrer spezifischen Anordnung zugeordnet sind, die in diesem Segment 520 enthalten sind.
In einer zweiten Alternative kann der Konstrukteur die in 14D gezeigte Stromschienengestaltung 262 verwenden, um die im nichttechnischen Stromschienenmodell 68a gezeigte Stromschiene 100 zu bauen. Dies liegt daran, dass der mittlere Abschnitt 200 des nichttechnischen Stromschienenmodells 68a vier Biegungen enthält und somit diese verschmolzenen Segmente 220, 263 einen ersten Satz allgemeiner Eigenschaften 262a aufweisen können. Darüber hinaus weist das nichttechnische Stromschienenmodell 68a nicht gebogene Ausdehnungen 264a-264e auf, die die verschmolzenen Segmente 220, 263 umgeben, die einen zweiten Satz allgemeiner Eigenschaften 262b aufweisen. Der Konstrukteur kann ein nicht verschmolzenes Segment 520 für diese nicht gebogenen Abschnitte 264a-264e der Stromschiene 100 verwenden. Dementsprechend wird das vorstehende beispielhafte Layout für das nichttechnische Stromschienenmodell 68a Folgendes enthalten: (i) zwei Endabschnitte 702a, 702b und (ii) einen Zwischenabschnitt 200. Der Zwischenabschnitt 200 schließt Folgendes ein: (i) vier verschmolzene Segmente 220, 264a, wobei jedes Segment einen ersten Satz allgemeiner Eigenschaften 258a aufweist, und (ii) fünf nicht verschmolzene Segmente 520, die die allgemeinen Eigenschaften 264c aufweisen, die den einzelnen Leitern 90 in ihrer spezifischen Anordnung zugeordnet sind, die in diesem Segment 520 enthalten sind.
In einer dritten Alternative kann der Konstrukteur die in 14A gezeigte Stromschienengestaltung 250 verwenden, um die im nichttechnischen Stromschienenmodell 68a gezeigte Stromschiene 100 zu bauen. In diesem alternativen Beispiel kann der Konstrukteur die Schweißfrequenz, die für die Biegungen in der Ebene 750 erforderlich ist, für alle vier Regionen der Biegung verwenden. Dies kann von Vorteil sein, da die Herstellungszeiten nicht so stark variieren, dass sich die allgemeinen Eigenschaften für jeden Typ von Biegung ändern. Schließlich können die Layouts der Stromschienen 266, 270 und 274 mehrere verschmolzene Segmente 220 und mehrere nicht verschmolzene Segmente 520 enthalten. Insbesondere kann die Stromschienengestaltung 266 für die Erstellung der in 79 gezeigten Stromschiene 1000c verwendet werden. Während die Stromschienengestaltung 270 bei der Erstellung der in 80 dargestellten Stromschiene 1000d verwendet werden kann, kann die Stromschienengestaltung 274 bei der Erstellung der in 81 dargestellten Stromschiene 1000e verwendet werden. Insgesamt ist zu verstehen, dass der Zwischenabschnitt 200 eine beliebige Anzahl (z. B. 0-1000) verschmolzener Regionen 220 und eine beliebige Anzahl (z. B. 0-1000) nicht verschmolzener Regionen 520 enthalten kann. So kann der Zwischenabschnitt 200 zum Beispiel nur eine einzige verschmolzene Region 220 enthalten.
Zurück zu 6, sobald die verschmolzenen Segmente 220 des Zwischenabschnitts 200 der Stromschiene 100 in Schritt 110 identifiziert worden sind, kann der Konstrukteur der Stromschiene ein Verfahren zum Verschmelzen der identifizierten Segmente 220 innerhalb des Zwischenabschnitts 200 und der Endabschnitte 700 in Schritt 114 auswählen. Beispiele für mögliche Verschmelzungsverfahren sind in 15 dargestellt. Insbesondere schließen diese Verschmelzungsverfahren Folgendes ein: (i) Laserschweißen 800, (ii) Widerstandsschweißen 900, (iii) Kaltverformung 910, (iv) Lichtbogenschweißen 920, (v) Elektronenstrahlschweißen 930, (v) Orbitalschweißen 940, (vi) Ultraschallschweißen 950, (vii) Reibschweißen 960, (viii) jede Kombination der vorstehend genannten Verfahren 970, oder (ix) andere bekannte Verfahren zum Verschmelzen von Metall 980. Bei dieser Auswahl kann der Konstrukteur einige oder alle der folgenden Punkte berücksichtigen: (i) Konfiguration der Leiter 90, (ii) Anzahl der Leiter 90, (iii) Dichte der Leiter 90, (iv) Dicke der Leiter 90, (v) Materialeigenschaften der Leiter 90, (vi) allgemeine Eigenschaften der verschmolzenen Segmente 220, (vii) Anzahl der verschmolzenen Segmente 220, (viii) Häufigkeit der verschmolzenen Segmente 220, (ix) kommerzielle Durchsatzanforderungen, (x) Breite der Stromschiene, (xi) andere Kundenspezifikationen und (xii) andere Faktoren, die für einen Fachmann auf der Grundlage der vorstehenden Liste von Faktoren offensichtlich sind.
Wählt der Konstrukteur das Laserschweißen 800, so kann er Folgendes auswählen: (i) Lasertyp 802, (ii) Laserleistung 804, (iii) Laserstrahlform 806, (iv) Laserpfad 808 und/oder (v) andere Faktoren 810. Der Lasertyp 802 kann jeder Typ von Laser sein, der für das Verfestigen, Schweißen oder Schneiden von Metall ausgelegt ist. Der verwendete Lasertyp 802 ist zum Beispiel ein faserbasierter Laser mit einer Wellenlänge zwischen 688 nm und 1080 nm. Die Laserleistung 804 kann eine beliebige Leistung sein, die so konfiguriert ist, dass die Stromschiene 100 in der gewünschten Art und Weise geschweißt werden kann. Die Leistung des Lasers 804 kann zum Beispiel zwischen 0,5-25 kW, vorzugsweise zwischen 1-6 kW und besonders bevorzugt zwischen 2-5 kW liegen. Die Form des Laserstrahls 806 kann auch jede andere gewünschte Form annehmen, einschließlich nur eines zentralen Kerns 820 (dargestellt in 16A), eines Rings 822, der einen zentralen Kern 820 umgibt (dargestellt in 16B-16D), eines zentralen Kerns und zweier benachbarter Kerne, wobei diese benachbarten Kerne bei Verwendung des Lasers vor dem zentralen Kern positioniert sind, oder andere ähnliche Konfigurationen. Nicht nur die allgemeine Form des Laserstrahls kann gesteuert werden, sondern auch die Leistung und die Größe, die mit jedem dieser Merkmale verbunden sind. Beispiele dafür, wie diese Leistungsebenen geändert werden können, sind in 16B-16D dargestellt. Insbesondere 16B zeigt eine Strahlform 806, bei der der zentrale Kern 820 auf eine erste Leistungsebene und der Ring 822 auf eine zweite Leistungsebene eingestellt ist, die niedriger als die erste Leistungsebene ist. Als Referenzwert kann die Leistung des zentralen Kerns zwischen 0,5-12 kW, vorzugsweise zwischen 1-5 kW und am meisten bevorzugt zwischen 2-4 kW variieren, während die Leistung des Rings zwischen 0,5-15 kW, vorzugsweise zwischen 1-4 kW und am meisten bevorzugt zwischen 1-2,5 kW variieren kann. Zusätzlich können der Durchmesser des zentralen Kerns 820 und der Durchmesser des Rings verändert werden. Diese Durchmesser können zum Beispiel zwischen 50 und 600 µm variieren.
Nach der Auswahl des Lasertyps 802, der Laserleistung 804 und der Form des Laserstrahls 806 kann der Konstrukteur den Pfad des Lasers 808 auswählen. Beispielhafte Laserpfade 808 sind in 16E-16H dargestellt. Es sollte klar sein, dass diese Laserpfade 808 nicht den gesamten Pfad darstellen, dem der Laser auf der Stromschiene 100 folgt. Stattdessen sind diese Laserpfade 808 eine Komponente des gesamten Pfades, dem der Laser folgen wird. So kann der Laser zum Beispiel auf einem kreisförmigen Pfad 832 schwingen und dabei einem Sinusmuster auf der Oberseite der Stromschiene 100 folgen. Alternativ kann der Laser auf einem kreisförmigen Pfad 832 schwingen und dabei einer linearen Kante der Stromschiene 100 folgen. Wie in 16F-16G gezeigt, können auch andere Formen als ein Kreis verfolgt werden, wie beispielsweise eine Linie 834, eine Acht 836 oder ein Unendlichkeitszeichen 838. Schließlich kann der Konstrukteur weitere Variablen wie Verarbeitungszeiten, Abkühlungszeiten und dergleichen auswählen.
Anstelle eines laserbasierten Schweißverfahrens kann sich der Konstrukteur auch für ein Widerstands-Punktschweiß-Verfahren 900 entscheiden. Hier wird der Konstrukteur Folgendes auswählen: (i) den Herstellungsmodus 902, (ii) die Leistungsebene, die an die Elektrode 904 angelegt wird, (iii) den Walzentyp 906, wenn der Massenherstellungsmodus in 902 gewählt wird, und (iv) andere ähnliche Variablen 908. Auf diesen Prozess wird weiter unten im Zusammenhang mit 73-75 näher eingegangen. Es versteht sich, dass der Konstrukteur jedes der vorstehend genannten Verschmelzungsverfahren in Verbindung mit der Ausübung eines äußeren Drucks auf die Leiter 90 verwenden kann, um die Leiter 90 während des Verschmelzungsprozesses in der richtigen Anordnung zu halten.
Es sollte auch verstanden werden, dass unterschiedliche Verschmelzungsverfahren in Verbindung mit unterschiedlichen Abschnitten, Segmenten, Regionen der Stromschiene 100 verwendet werden können. Zum Beispiel können die Endabschnitte 700 unter Verwendung eines Widerstandsschweißverfahrens 900 geformt werden, während der Zwischenabschnitt 200 unter Verwendung eines Laserschweißverfahrens 800 geformt werden kann. In weiteren alternativen Ausführungsformen können die verschmolzenen Segmente 220 durch einen Prozess erzeugt werden, bei dem das Material um die Leiter 90 in der Stromschiene 100 abgelagert wird. Dazu kann zum Beispiel ein 3D-Drucker verwendet werden oder eine Materialhülse über die Leiter 90 gezogen werden, um diese verschmolzene Region 220 zu bilden. Nach Auswahl des Verschmelzungsverfahrens für die verschmolzenen Segmente innerhalb des Zwischenabschnitts 200 und der Endabschnitte 700 in Schritt 114 fährt der Konstrukteur fort, das Kombinationsmuster für die verschmolzenen Segmente 220 innerhalb des Zwischenabschnitts 200 der Stromschiene 100 zu bestimmen.
Zurück zu 6, sobald das Verschmelzungsverfahren in Schritt 114 ausgewählt wurde, kann der Konstrukteur der Stromschiene in Schritt 118 das Kombinationsmuster für die identifizierten verschmolzenen Segmente 220 innerhalb des Zwischenabschnitts 200 der Stromschiene 100 bestimmen. Da die allgemeinen Eigenschaften jedes verschmolzenen Segments 220 bereits in Verbindung mit Schritt 110 identifiziert wurden, konzentriert sich Schritt 118 auf die Umwandlung dieser allgemeinen Eigenschaften (z. B. 250a, 254a, 258a) in herstellbare Eigenschaften. Der Konstrukteur analysiert diese allgemeinen Eigenschaften (z. B. 250a, 254a, 258a), die mit der Auswahl des Verschmelzungsprozesses verbundenen Eigenschaften und andere relevante Eigenschaften, um das Kombinationsmuster für die identifizierten verschmolzenen Segmente 220 zu bestimmen. Dieses Kombinationsmuster oder speziell dieses Segmentkombinationsmuster 300 kann aus zwei Komponenten erzeugt werden, einem oberen Segmentverschmelzungsmuster 304 und einem unteren Segmentverschmelzungsmuster 308. Die Bildung des Segmentkombinationsmusters 300 aus diesen beiden Komponenten 304, 308 ist wünschenswert, weil das Verschmelzungsverfahren üblicherweise so konfiguriert ist, dass es die in der Stromschiene 100 enthaltenen Leiter 90 nur teilweise durchdringt, da eine vollständige Durchdringung aller Leiter 90 die Stromschiene 100 mechanisch schwächen kann. Um die Anzahl der vollständig erstarrten Regionen zu reduzieren, wird die Stromschiene 100 von der Oberseite der Stromschiene 100 und von der Unterseite der Stromschiene 100 so verschweißt, dass nicht alle in der Stromschiene 100 enthaltenen Leiter 90 vollständig durchdrungen werden. Mit anderen Worten, die oberen und unteren Schweißnähte sind üblicherweise als teilweise erstarrte Regionen konfiguriert. Diese Schweißnähte werden im Zusammenhang mit 36-47 ausführlicher behandelt. Obwohl es wünschenswert sein kann, das Segmentkombinationsmuster 300 in zwei Komponenten aufzuteilen, kann das Segmentkombinationsmuster 300 als eine einzige Komponente bestehen bleiben, und die Verschmelzung der Segmente 220 kann nur auf einer einzigen Seite (z. B. oben oder unten) der Stromschiene 100 erfolgen.
Die Erzeugung der oberen und unteren Segmentverschmelzungsmuster 304, 306, deren Kombination das Segmentkombinationsmuster 300 bildet, ist ein mehrstufiger Prozess, der im Zusammenhang mit 17A beschrieben wird. Der erste Schritt in diesem Prozess ist die Auswahl der Anzahl der Wellenformen 320 in Schritt 124. Die Anzahl der auszuwählenden Wellenformen 320 kann beliebig sein (z. B. 0-100), liegt vorzugsweise zwischen 1-6 und beträgt am besten zwei 330, 340. Es ist wünschenswert, zwei Wellenformen 330, 340 zu verwenden, weil: (i) die Wellenformen 330, 340 so angeordnet werden können, dass der Abstand entlang der Kanten der Stromschiene 100, die keine Schweißnähte enthalten, minimiert wird, und (ii) die Regionen, die sich mit dem unteren Verschmelzungsmuster 306 überlappen, begrenzt werden. Nach der Auswahl der Anzahl der Wellenformen 320 in Schritt 124 kann der Konstrukteur in Schritt 126 den Typ der Wellenform 320 auswählen. Beispielhafte Typen von Wellenformen sind in 18A-18R dargestellt. Beispiele für die in 18 enthaltenen Wellenformen sind: (i) Sinuswelle (18A), (ii) Dreieck (18B), (iii) Aufwärtsrampe (18C), (iv) Abwärtsrampe (18D), (v) Quadrat (18E), (vi) Puls (18F), (vii) Linie (18G), (viii) abgerundeter Puls (18H), (ix) kreisförmiger Puls (18I), (x) dreieckiger Puls (18J), (xi) Rampenpuls (18K), (xii) kubischer Sinus (18L), (xiii) Flamme (18M), (xiv) Halbkreis (18N), (xv) und andere Wellenformen (18O-18R). Es kann wünschenswert sein, eine Wellenform 320 zu verwenden, die gekrümmte Formen enthält, da diese Wellenformen nicht mehrere spitze Winkel enthalten, die zusätzliche Spannungen in die Stromschiene 100 einbringen können, wenn sie manipuliert wird. Dennoch können Wellenformen, die spitze Winkel einschließen, verwendet werden, wenn der Konstrukteur entsprechende Vorsichtsmaßnahmen trifft (z. B. Verwendung nur in Segmenten, die eine Biegung außerhalb der Ebene erfahren 760). Darüber hinaus sind die in 18 gezeigten Typen von Wellenformen nur beispielhaft und es können auch andere Typen verwendet werden.
Nachdem der Konstrukteur in Schritt 126 den Typ der Wellenform ausgewählt hat, wählt er in Schritt 128 die Amplitude der Wellenform 320 und in Schritt 130 die Frequenz der Wellenform 320. Während in Schritt 128 eine beliebige Amplitude ausgewählt werden kann, kann es wünschenswert sein, eine Amplitude der Wellenform 320 auszuwählen, die es ermöglicht, dass der Scheitelpunkt der Wellenform nahe an die Kanten der Stromschiene 100 herankommt, sich aber nicht über die Kanten der Stromschiene 100 erstreckt. Dies kann wünschenswert sein, weil dadurch die Schweißspritzer reduziert werden, wenn der Konstrukteur einen Laserschweiß-Schmelzprozess 800 einsetzt, was wiederum die Anzahl der in der Stromschiene 100 enthaltenen scharfen Kanten verringert. Auch wenn in Schritt 130 eine beliebige Frequenz ausgewählt werden kann, sollte beachtet werden, dass die Frequenz der Wellenform 320 einer der wichtigsten Faktoren ist, der die Eigenschaften der Stromschiene 100 verändert. Daher sollte die Frequenz der Wellenform 320 so ausgewählt werden, dass das obere Segmentverschmelzungsmuster 304 einen Abschnitt der allgemeinen Eigenschaftsanforderungen (z. B. 250a, 254a, 258a) erfüllt, was wiederum der verschmolzenen Region ermöglicht, die mit der Biegung verbundenen Anforderungen zu erfüllen, und dies wiederum ermöglicht der Stromschiene 100, mindestens einige der Kundenspezifikationen 50 zu erfüllen, die in Schritt 52 empfangen wurden. Sobald dieser Prozess für das obere Segmentverschmelzungsmuster 304 abgeschlossen ist, kann der Konstrukteur die gleichen Schritte durchführen, um das untere Verschmelzungsmuster 308 zu erzeugen. Insbesondere wird der Konstrukteur: (i) die Anzahl der Wellenformen in Schritt 134 auswählen, (ii) den Typ der Wellenform in Schritt 136 auswählen, (iii) die Amplitude in Schritt 138 auswählen und (iv) die Frequenz in Schritt 140 auswählen.
Nachdem sowohl das obere als auch das untere Segmentverschmelzungsmuster 304, 308 erzeugt sind, kann der Konstrukteur diese Muster 304, 308 auf der Stromschiene 100 ausrichten, um das Segmentkombinationsmuster 300 zu bilden. Insbesondere kann es wünschenswert sein, die Muster 304, 308 so auszurichten, dass die Überlappung zwischen den Mustern 304, 308 minimiert wird, da ihre Ausrichtung oder Überschneidung eine vollständig erstarrte Region erzeugen wird. Zum Beispiel kann der Konstrukteur die Muster 304, 308 um 90 Grad versetzen, um diese Überlappung zu minimieren. Andere Verfahren zur Minimierung der Anzahl der vollständig erstarrten Regionen schließen Folgendes ein: (i) Stoppen und Starten der Wellenformen 320, um zu vermeiden, dass überlappende Bereiche erzeugt werden, (ii) Verringern der Anzahl der Leiter 90, die innerhalb dieser überlappenden/überschneidenden Regionen/Punkte durch den ausgewählten Prozess der Verschmelzung verschmolzen werden, oder (iii) Auswahl eines unterschiedlichen Typs von Wellenformen, der die Anzahl der überlappenden Bereiche minimiert (siehe 21B).
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Segmentkombinationsmuster 300 ein oberes Segmentverschmelzungsmuster 304 und ein unteres Segmentverschmelzungsmuster 308 umfasst, wobei das obere und das untere Segmentverschmelzungsmuster 304, 308 mindestens eine Wellenform 320 umfassen, die eine Amplitude und eine Frequenz aufweist. In alternativen Ausführungsformen kann das obere Segmentverschmelzungsmuster 304 oder das untere Segmentverschmelzungsmuster 308 weggelassen werden, die oberen oder unteren Segmentverschmelzungsmuster können nur eine einzige Wellenform einschließen und/oder die Wellenform kann eine gerade Linie sein (d. h. eine Amplitude von Null haben).
Wie bereits erwähnt, werden bei der Formulierung der allgemeinen Eigenschaften (z. B. 250a, 254a, 258a) jedes der verschmolzenen Segmente 220 in Schritt 110 zahlreiche Faktoren berücksichtigt, was wiederum bedeutet, dass beim Erzeugen des Segmentkombinationsmusters 300 zahlreiche Faktoren berücksichtigt werden. Bei der Betrachtung dieser zahlreichen Faktoren sollte klar sein, dass die Geometrie der Biegung einer der wichtigsten Faktoren sein kann, der den Typ, die Amplitude und die Frequenz der Wellenform bestimmt. Denn auf die in der Stromschiene 100 enthaltenen Leiter 90 wirken bei den Biegungen in der Ebene 750 deutlich unterschiedliche Kräfte als bei den Biegungen außerhalb der Ebene 760. Wie bereits erwähnt, ist die Frequenz der Wellenform 320 einer der wichtigsten Faktoren, der die Eigenschaften der Stromschiene 100 innerhalb des verschmolzenen Segments 220 verändert. Unter Berücksichtigung dieser spezifischen Faktoren ist zu erkennen, dass die Frequenz der im Segmentkombinationsmuster 302b, 302c enthaltenen Wellenformen zwischen 20A-20B zunimmt. Diese Erhöhung der Frequenz soll der Tatsache Rechnung tragen, dass 20A für eine Biegung außerhalb der Ebene 760 gestaltet ist, während 20B für eine Biegung in der Ebene 750 gestaltet ist. Ein anderer wichtiger Faktor, der die Eigenschaften der Stromschiene 100 innerhalb des verschmolzenen Segments 220 verändert, ist die Breite der Stromschiene 100. Unter Berücksichtigung dieser und anderer Faktoren ist zu erkennen, dass die Frequenz der im Segmentkombinationsmuster 302d, 302e enthaltenen Wellenformen zwischen 20C und 20D zunimmt. Diese Erhöhung der Frequenz soll der Tatsache Rechnung tragen, dass 20C für eine Stromschiene mit einer ersten Breite gestaltet ist, während 20D für eine Stromschiene mit einer zweiten Breite, die größer als die erste Breite ist, gestaltet ist.
Die Anzahl, der Typ, die Amplitude und die Frequenz der Wellenformen, die in der Datei enthalten sind, können beliebig sein: (i) über das gesamte verschmolzene Segment 220 konsistent sind, oder (ii) nicht über das gesamte verschmolzene Segment 220 konsistent sind. So kann zum Beispiel die Frequenz der Wellenform 320 innerhalb eines einzigen verschmolzenen Segments 220 variieren. Beispiele für Segmentkombinationsmuster 302f, 302g, die Wellenformen mit unterschiedlicher Frequenz enthalten, sind in 21A-21B dargestellt. Insbesondere die in diesen Segmentkombinationsmustern 300 enthaltenen Wellenformen erhöhen ihre Frequenz, wenn sie sich dem Zentrum des verschmolzenen Segments 220 nähern. Diese Konfiguration kann wünschenswert sein, wenn die Mitte des verschmolzenen Segments 220 über einer Biegung in der Stromschiene 100 liegt, weil sie der Stromschiene 100 in dieser Region zusätzliche Steifigkeit bereitstellt und damit die Wahrscheinlichkeit einer Delamination der in der Stromschiene 100 enthaltenen Leiter 90 verringert. Es ist selbstverständlich, dass der Konstrukteur auch andere Variablen ändern kann, um die gewünschten Eigenschaften der Stromschiene 100 zu erreichen. Beispiele schließen Folgendes ein, sind aber nicht darauf beschränkt: (i) die Breite jeder der Wellenformen 330, 340, 350, 360 kann gleich oder unterschiedlich sein oder über das verschmolzene Segment 220 variieren, und (ii) die Anzahl der Leiter 90, die durch jede Wellenform 330, 340, 350, 360 verfestigt werden, kann gleich oder unterschiedlich sein oder über das verschmolzene Segment 220 variieren.
Analog zu dem vorstehend im Zusammenhang mit der Bestimmung des Kombinationsmusters für die identifizierten verschmolzenen Segmente 220 in Schritt 118 beschriebenen Prozess kann der Konstrukteur der Stromschiene in Schritt 150 das Kombinationsmuster für die Endabschnitte 700 der Stromschiene 100 bestimmen. Insbesondere kann das Muster der Endkombination 400 auf der Grundlage des Verbinders bestimmt werden, den der Konstrukteur an der Stromschiene 100 anbringen möchte. Zum Beispiel kann ein erstes Endkombinationsmuster 400a in Verbindung mit Endabschnitten 700 verwendet werden, die zur Aufnahme eines Verbinders 2000 gestaltet sind, während ein zweites Endkombinationsmuster 402b für die Endabschnitte 700 verwendet werden kann, die zur Aufnahme einer durch sie hindurch gebildeten Öffnung gestaltet sind. Nach der Auswahl der gewünschten Eigenschaften kann der Konstrukteur die gleichen Schritte durchführen, die vorstehend im Zusammenhang mit dem Bestimmen des Segmentkombinationsmusters 300 beschrieben wurden. Im Einzelnen wird das oberste Verschmelzungsmuster 404 in Schritt 154 durch Folgendes bestimmt: (i) Auswählen der Anzahl der Wellenformen in Schritt 156, (ii) Auswählen der Typen der Wellenformen in Schritt 158, (iii) Auswählen der Amplitude der Wellenformen in Schritt 160, und (iv) Auswählen der Frequenz der Wellenformen in Schritt 162. Als Nächstes wird das untere Verschmelzungsmuster 410 in Schritt 164 durch Folgendes bestimmt: (i) Auswählen der Anzahl der Wellenformen in Schritt 166, (ii) Auswählen der Typen der Wellenformen in Schritt 168, (iii) Auswählen der Amplitude der Wellenformen in Schritt 170, und (iv) Auswählen der Frequenz der Wellenformen in Schritt 172. Schließlich werden in Schritt 174 die oberen und unteren Verschmelzungsmuster 404, 410 so angeordnet, dass die Überlappung zwischen den oberen und unteren Verschmelzungsmustern 404, 410 in Schritt 174 minimiert wird. Wie in 22A-22E gezeigt, kann das Endkombinationsmuster 400 die folgende Form aufweisen: (i) überlappende Rechtecke 402a, wie in 22C dargestellt, (ii) spiralförmige Rechtecke 402b, wie in 22B dargestellt, oder (iii) spiralförmige Kreise 402c, wie in 22C dargestellt. Es ist zu verstehen, dass die spiralförmigen Kreise oder Rechtecke 402, 404 erwünscht sein können, weil es keine Überlappung zwischen den Verschmelzungsmustern 404, 410 am Ende gibt.
Sobald das Segmentkombinationsmuster 300 und das Endkombinationsmuster 400 bestimmt sind, kann der Konstrukteur die allgemeinen Eigenschaften (z. B. 250a, 254a, 258a) durch diese Kombinationsmuster 300, 400 ersetzen. Ein Beispiel für diesen Austausch ist in 23A-23D dargestellt. Insbesondere werden die allgemeinen Eigenschaften, die im Zusammenhang mit den beispielhaften Stromschienenmodellen 250, 254, 258, 262 in 14A-14D bestimmt wurden, durch die Kombinationsmuster 300, 400 ersetzt, die diese allgemeinen Eigenschaften in 23A-23D erfüllen. Betrachtet nach 23A, so schließt der Zwischenabschnitt 200 Folgendes ein: (i) zwei verschmolzene Segmente 220, 251a-251b und (ii) ein nicht verschmolzenes Segment 520, 252. Die allgemeinen Eigenschaften 250a der verschmolzenen Segmente 220, 251a-251b wurden durch Segmentkombinationsmuster 452a-452b ersetzt, wobei jedes Muster 452a-452b ein oberes Verschmelzungsmuster 453, das in durchgezogenen Linien dargestellt ist, und ein unteres Verschmelzungsmuster 454, das in gestrichelten Linien dargestellt ist, einschließt. Die oberen und unteren Verschmelzungsmuster 453, 454 umfassen zwei Wellenformen, wobei jede Wellenform einen Wellenformtyp aufweist, der eine Sinuswelle ist, eine Amplitude aufweist, die gerade kürzer als die Breite der Stromschiene 100 ist, eine gleichbleibende Frequenz aufweist und gegenüber der anderen Wellenform um 180 Grad versetzt ist. Die oberen und unteren Verschmelzungsmuster 453, 454 sind um 90 Grad zueinander versetzt, um ihre Überlappung zu minimieren. Wie vorstehend beschrieben, behält das nicht verschmolzene Segment 520, 252, das zwischen den verschmolzenen Segmenten 251a-251b positioniert ist, dieselben Eigenschaften 250b bei, die vorstehend im Zusammenhang mit 14A beschrieben wurden, da dieser Bereich der Stromschiene 100 nicht durch einen Verschmelzungsprozess verändert wird. Schließlich wurden die Endabschnitte 700, 702a, 702b so modifiziert, dass sie die Endkombinationsmuster 456a-256b einschließen, wobei jedes Muster 456a-456b ein oberes Verschmelzungsmuster 457, das in durchgezogenen Linien dargestellt ist, und ein unteres Verschmelzungsmuster 458, das in gestrichelten Linien dargestellt ist, umfasst. Die oberen und unteren Verschmelzungsmuster 457, 458 umfassen konzentrische Rechtecke, die so gegeneinander versetzt sind, dass sie sich möglichst wenig überlappen.
Betrachtet man als Nächstes 23B, so schließt der Zwischenabschnitt 200 Folgendes ein: (i) vier verschmolzene Segmente 220, 253a-253d und (ii) ein nicht verschmolzenes Segment 520, 256. Die allgemeinen Eigenschaften 254a der ersten beiden verschmolzenen Segmente 220, 253a-253b, wurden durch Segmentkombinationsmuster 462a-462b ersetzt, wobei jedes Muster 262a-462b ein oberes Verschmelzungsmuster 463a, das in durchgezogenen Linien dargestellt ist, und ein unteres Verschmelzungsmuster 464a, das in gestrichelten Linien dargestellt ist, einschließt. Die oberen und unteren Verschmelzungsmuster 463a, 464a umfassen zwei Wellenformen, wobei jede Wellenform einen Wellenformtyp aufweist, der eine Sinuswelle ist, eine Amplitude aufweist, die gerade kürzer als die Breite der Stromschiene 100 ist, eine gleichbleibende Frequenz aufweist und gegenüber der anderen Wellenform um 180 Grad versetzt ist. Die oberen und unteren Verschmelzungsmuster 463a, 464a sind um 90 Grad zueinander versetzt, um ihre Überlappung zu minimieren. Die allgemeinen Eigenschaften 254b der zweiten beiden verschmolzenen Segmente 220, 253c-253d, wurden durch Segmentkombinationsmuster 462c-462d ersetzt, wobei jedes Muster 262c-462d ein oberes Verschmelzungsmuster 463b, das in durchgezogenen Linien dargestellt ist, und ein unteres Verschmelzungsmuster 464b, das in gestrichelten Linien dargestellt ist, einschließt. Die oberen und unteren Verschmelzungsmuster 463b, 464b umfassen zwei Wellenformen, wobei jede Wellenform einen Wellenformtyp aufweist, der eine Sinuswelle ist, eine Amplitude aufweist, die gerade kürzer als die Breite der Stromschiene 100 ist, eine gleichbleibende Frequenz aufweist und gegenüber der anderen Wellenform um 180 Grad versetzt ist. Die oberen und unteren Verschmelzungsmuster 463b, 464b sind um 90 Grad zueinander versetzt, um ihre Überlappung zu minimieren.
Wie in 23B gezeigt, weisen die in den Segmentkombinationsmustern 462c-462d enthaltenen Wellenformen eine niedrigere Frequenz auf als die in den Segmentkombinationsmustern 462a-462b enthaltenen Wellenformen. Diese niedrigere Frequenz wird gewählt, weil die Segmente 253c, 253d so konfiguriert sind, dass sie außerhalb der Ebene 760 gebogen werden, während die Segmente 253a, 253b so konfiguriert sind, dass sie innerhalb der Ebene 750 gebogen werden. Wie vorstehend beschrieben, behält das nicht verschmolzene Segment 520, 256, das zwischen den verschmolzenen Segmenten 253a positioniert ist, dieselben Eigenschaften 254c bei, die vorstehend im Zusammenhang mit 14B beschrieben wurden, da dieser Bereich der Stromschiene 100 nicht durch einen Verschmelzungsprozess verändert wird. Die Endabschnitte 700, 702a, 702b werden so modifiziert, dass sie die Endkombinationsmuster 466a-466b einschließen, wobei jedes Muster 466a-466b ein oberes Verschmelzungsmuster 467, das in durchgezogenen Linien dargestellt ist, und ein unteres Verschmelzungsmuster 468, das in gestrichelten Linien dargestellt ist, umfasst. Die oberen und unteren Verschmelzungsmuster 467, 468 umfassen konzentrische Rechtecke, die so gegeneinander versetzt sind, dass sie sich möglichst wenig überlappen.
Betrachtet man als Nächstes 23C, so schließt der Zwischenabschnitt 200 Folgendes ein: (i) zehn verschmolzene Segmente 220, 259a-259j und (ii) ein nicht verschmolzenes Segment 520, 260. Die allgemeinen Eigenschaften 254a der vier verschmolzenen Segmente 220, 259a-259d, wurden durch Segmentkombinationsmuster 472a-472d ersetzt, wobei jedes Muster 272a-472d ein oberes Verschmelzungsmuster 473a, das in durchgezogenen Linien dargestellt ist, und ein unteres Verschmelzungsmuster 474a, das in gestrichelten Linien dargestellt ist, einschließt. Die oberen und unteren Verschmelzungsmuster 473a, 474a umfassen zwei Wellenformen, wobei jede Wellenform einen Wellenformtyp aufweist, der eine Sinuswelle ist, eine Amplitude aufweist, die gerade kürzer als die Breite der Stromschiene 100 ist, eine gleichbleibende Frequenz aufweist und gegenüber der anderen Wellenform um 180 Grad versetzt ist. Die oberen und unteren Verschmelzungsmuster 473a, 474a sind um 90 Grad zueinander versetzt, um ihre Überlappung zu minimieren. Die allgemeinen Eigenschaften 254b der anderen sechs verschmolzenen Segmente 220, 259e-259j, wurden durch Segmentkombinationsmuster 472e-472j ersetzt, wobei jedes Muster 272e-274j ein oberes Verschmelzungsmuster 473b, das in durchgezogenen Linien dargestellt ist, und ein unteres Verschmelzungsmuster 474b, das in gestrichelten Linien dargestellt ist, einschließt. Die oberen und unteren Verschmelzungsmuster 473b, 474b umfassen zwei Wellenformen, wobei jede Wellenform einen Wellenformtyp aufweist, der eine Sinuswelle ist, eine Amplitude aufweist, die gerade kürzer als die Breite der Stromschiene 100 ist, eine gleichbleibende Frequenz aufweist und gegenüber der anderen Wellenform um 180 Grad versetzt ist. Die oberen und unteren Verschmelzungsmuster 473b, 474b sind um 90 Grad zueinander versetzt, um ihre Überlappung zu minimieren.
Wie in 23C gezeigt, weisen die in den Segmentkombinationsmustern 472c-472d enthaltenen Wellenformen eine höhere Frequenz auf als die in den Segmentkombinationsmustern 472e-472j enthaltenen Wellenformen. Diese höhere Frequenz wird ausgewählt, weil die Segmente 259a-259d so konfiguriert sind, dass sie in der Ebene 750 gebogen werden, während die Segmente 259e-472j so konfiguriert sind, dass sie den Kräften Rechnung tragen, die von den vier Biegungen 750 in der Ebene in den Segmenten 259a-259d ausgehen. Wie vorstehend beschrieben, behält das nicht verschmolzene Segment 520, 260, das zwischen den verschmolzenen Segmenten 259e, 259h positioniert ist, dieselben Eigenschaften 258c bei, die vorstehend im Zusammenhang mit 14C beschrieben wurden, da dieser Bereich der Stromschiene 100 nicht durch den Verschmelzungsprozess verändert wird. Die Endabschnitte 700, 702a, 702b werden so modifiziert, dass sie die Endkombinationsmuster 476a-476b einschließen, wobei jedes Muster 476a-476b ein oberes Verschmelzungsmuster 477, das in durchgezogenen Linien dargestellt ist, und ein unteres Verschmelzungsmuster 478, das in gestrichelten Linien dargestellt ist, umfasst. Die oberen und unteren Verschmelzungsmuster 477, 478 umfassen konzentrische Rechtecke, die so gegeneinander versetzt sind, dass sie sich möglichst wenig überlappen.
Betrachtet man als Nächstes 23D, so schließt der Zwischenabschnitt 200 Folgendes ein: (i) vier verschmolzene Segmente 220, 263a-263d und (ii) fünf nicht verschmolzene Segmente 520, 264a-264e. Die allgemeinen Eigenschaften 262a der vier verschmolzenen Segmente 220, 263a-263d, wurden durch Segmentkombinationsmuster 482a-487d ersetzt, wobei jedes Muster 282a-482d ein oberes Verschmelzungsmuster 483a, das in durchgezogenen Linien dargestellt ist, und ein unteres Verschmelzungsmuster 484a, das in gestrichelten Linien dargestellt ist, einschließt. Die oberen und unteren Verschmelzungsmuster 483a, 484a umfassen zwei Wellenformen, wobei jede Wellenform einen Wellenformtyp aufweist, der eine Sinuswelle ist, eine Amplitude aufweist, die gerade kürzer als die Breite der Stromschiene 100 ist, eine gleichbleibende Frequenz aufweist und gegenüber der anderen Wellenform um 180 Grad versetzt ist. Die oberen und unteren Verschmelzungsmuster 483a, 484a sind um 90 Grad zueinander versetzt, um ihre Überlappung zu minimieren. Wie vorstehend beschrieben, behalten die nicht verschmolzenen Segmente 520, 264a-264e, die zwischen den verschmolzenen Segmenten 263a-263d positioniert sind, dieselben Eigenschaften 264c bei, die vorstehend im Zusammenhang mit 14D beschrieben wurden, da diese Ausdehnung der Stromschiene 100 durch den Verschmelzungsprozess nicht verändert wird. Die Endabschnitte 700, 702a, 702b werden so modifiziert, dass sie die Endkombinationsmuster 486a-486b einschließen, wobei jedes Muster 486a-486b ein oberes Verschmelzungsmuster 487, das in durchgezogenen Linien dargestellt ist, und ein unteres Verschmelzungsmuster 488, das in gestrichelten Linien dargestellt ist, umfasst. Die oberen und unteren Verschmelzungsmuster 487, 488 umfassen konzentrische Rechtecke, die so gegeneinander versetzt sind, dass sie sich möglichst wenig überlappen.
Sobald die Konstruktionsmodelle 100 erzeugt sind, kann der Konstrukteur diese Modelle 100 (z. B. 450 aus 23A) digital testen, um zu bestimmen, ob eine auf der Basis des Modells 100 hergestellte Stromschiene den Kundenspezifikationen 50 entspricht. Hier wird das Modell unter Verwendung einer digitalen Biegemaschine 179 gebogen und die elektrischen Eigenschaften des Modells werden mit einem Spannungsprüfsystem 181 getestet. Diese Prüfung kann unter Verwendung eines Finite-Elemente-Modells (FE) der Stromschiene 100 durchgeführt werden. Wenn das Stromschienenmodell 100 diese Prüfungen besteht, kann der Konstrukteur mit dem nächsten Schritt des Prozesses fortfahren. Wenn das Stromschienenmodell 100 diese Prüfungen jedoch nicht besteht (179, 181), kann der Konstrukteur den Prozess der Gestaltung noch einmal von vorne beginnen.
B. Herstellung der erfindungsgemäßen Stromschiene
Wie in 4 dargestellt, kann der Konstrukteur, nachdem das Konstruktionsmodell 100 die in Schritt 180 beschriebenen digitalen Prüfungen bestanden hat, in Schritt 182 mit dem Herstellungsprozess beginnen. Dieser Herstellungsprozess 182 ist ein mehrstufiger Prozess, der in 25 ausführlicher beschrieben wird. Auf einer hohen Ebene schließt dieser Prozess 182 Folgendes ein: (i) Erhalten einer Vielzahl von Leitern 1090, (ii) Verschmelzen der identifizierten Segmente 1220 innerhalb des Zwischenabschnitts 1200 gemäß dem Konstruktionsmodell 100 in Schritt 184, (iii) Verschmelzen des Endabschnitts bzw. der Endabschnitte 1700 der Stromschiene 1000 gemäß dem Konstruktionsmodell 100 in Schritt 186, (iv) Hinzufügen des ausgewählten Kantendetails zu der Stromschiene 1000 in Schritt 188, und (v) Durchführen optionaler Herstellungsschritte, wie beispielsweise Hinzufügen von Verbindern in Schritt 190, Isolieren der Stromschiene 1000 in Schritt 192, und/oder Plattieren eines Bereichs der Stromschiene 1000 in Schritt 194.
Wie in 25 gezeigt, besteht der erste Schritt in diesem mehrstufigen Prozess 182 in der Gewinnung einer Vielzahl von Leitern 1090 und dem anschließenden Verschmelzen der identifizierten Segmente 1220 innerhalb des Zwischenabschnitts 1200 gemäß dem technischen Modell 100 in Schritt 184. Zur Durchführung dieses Schritts 184 erhält der Konstrukteur/Hersteller der Stromschiene die Leiter 1090 und setzt dann eine Maschine 798 ein, die in der Lage ist, das Verschmelzungsverfahren durchzuführen, das bei der Erstellung des Konstruktionsmodells 100 gewählt wurde. Wenn sich der Konstrukteur beispielsweise dafür entscheidet, ein Verschmelzungsverfahren mit Laserschweißen zu verwenden, würde er die Laserschweißmaschine 850 einsetzen, die mindestens in 26-28, 48A, 49A, 52-53 dargestellt ist. Wie in diesen Figuren gezeigt, schließt die Laserschweißmaschine 850 zwei getrennte Laser 852, 854 ein, die die Stromschiene 1000 gleichzeitig von oben und unten verschweißen können. Die beiden getrennten Laser 852, 854 sind vorzugsweise in einer horizontalen Ebene ausgerichtet. Allerdings sollte verstanden werden, dass die Laserschweißmaschine 850 auch andere Konfigurationen aufweisen kann, die Folgendes einschließen: (i) nur ein Laser 852, der jeweils nur mit einer Seite der Stromschiene 1000 in Wechselwirkung treten kann, (ii) nur ein Laser 852, dessen Lichtleistung jedoch mit Hilfe von Optiken und Spiegeln so modifiziert wird, dass der Laser mit beiden Seiten der Stromschiene 1000 gleichzeitig in Wechselwirkung treten kann, oder (iii) zwei Laser 852, 854, die nicht aufeinander abgestimmt sind. Wie in 26 gezeigt, wird der Konstrukteur, nachdem er die Laserschweißmaschine 850 erworben oder Zugang zu ihr erhalten hat, die Gestaltung vornehmen: (i) die gemäß dem Konstruktionsmodell 100 angeordneten Leiter 90 in die Maschine einfügen und (ii) das Konstruktionsmodell 100 einlegen. Die Laserschweißmaschine 850 führt dann den im Konstruktionsmodell 100 beschriebenen Prozess der Schweißung durch. 26 zeigt zum Beispiel die Laserschweißmaschine 850, die Schweißnähte 1600 auf der Grundlage des in 23A gezeigten oberen Verschmelzungsmusters 452a erzeugt. Nachdem die Laserschweißmaschine 850 in Schritt 186 den Prozess des Verschweißens durchgeführt hat, verschmilzt die Maschine 850 in Schritt 186 den/die Endabschnitt(e) 1700 der Stromschiene 1000 gemäß dem Konstruktionsmodell 100. Insbesondere ist dieser Schritt im Zusammenhang mit 27 zu sehen, wo die Endabschnitte 1700 der Stromschiene 1000 gemäß dem in 23A gezeigten oberen Verschmelzungsmuster 456a verschweißt 1600 werden. Mit der Erzeugung dieses verschmolzenen Segments 1220 hat der Konstrukteur/Hersteller dieses Segment 1220 der Stromschiene mindestens steifer oder fester gemacht als das Segment 1220 vor der Durchführung dieses Schweißprozesses 1600 war.
Nachdem die obere und die untere Oberfläche der Stromschiene 1000 den Prozess des Schweißens in Verbindung mit den Schritten 186, 187 durchlaufen haben, wird der Stromschiene 1000 in Schritt 188 das Kantendetail hinzugefügt. In dem in 28 gezeigten Beispiel wurde als Kantendetail der Prozess 106 der Kantenverschweißung aus 12C-12D gewählt. Dieses Kantendetail kann in der Gestaltungsphase ausgewählt worden sein, weil es: (i) dazu beiträgt, die Kantenabschnitte der Stromschiene 1000 zu verschmelzen, die üblicherweise beim Biegen der Stromschiene 1000 stark beansprucht werden, und (ii) dazu beiträgt, dass jegliches Material, das während des oberen und unteren Schweißprozesses an die Kanten der Stromschiene 1000 gepresst wurde, abgerundet wird, wodurch verhindert wird, dass die Stromschiene 1000 scharfe Kanten aufweist, die Löcher in der Isolierung erzeugen können. Insbesondere zeigt 28 die Schweißmaschine 850, die einen Laser 852 einschließt, der Schweißnähte 1600 an den Kanten oder Seiten der Stromschiene 1000 erzeugen kann. Diese Schweißnähte 1600 folgten dem zuvor ausgewählten Kreismuster (16E). Es versteht sich von selbst, dass dieser Satz im Prozess weggelassen werden kann oder das Schweißmuster in ein unterschiedliches Muster geändert werden kann (z. B. Erhöhung der Laserstärke an den Kantenabschnitten und Verringerung der Laserstärke in der Mitte der Stromschiene 1000). Es versteht sich von selbst, dass die Tiefe der Schweißnähte an den Kanten oder Seiten innerhalb einer Stromschiene 1000 oder für die jeweilige Anwendung variiert werden kann.
Die Herstellungsschritte 184, 186, 188 führen zur Bildung der in 29-35 gezeigten Stromschiene 1000 auf der Grundlage des in 23A gezeigten technischen Modells 100. Es sollte verstanden werden, dass die Stromschiene 1000 eine beispielhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Stromschiene ist und dass andere Ausführungsformen in dieser Anmeldung offenbart sind und durch diese Offenbarung in Betracht gezogen werden. 29-35 zeigen, dass die Stromschiene 1000 Folgendes einschließt: (i) einen Zwischenabschnitt 1200 und (ii) zwei Endabschnitte 1700. Wie in 29 dargestellt, erstreckt sich der Zwischenabschnitt 1200 zwischen den Endbegrenzungslinien 1200a, 1200b, während sich die Endabschnitte 1700 von den Endbegrenzungslinien 1200a, 1200b nach außen erstrecken. Der Zwischenabschnitt schließt Folgendes ein: (i) zwei verschmolzene Segmente 1220 und (ii) ein nicht verschmolzenes Segment 1520. Auch in der in 29 gezeigten Ausführungsform erstrecken sich die verschmolzenen Segmente 1220 zwischen den Endbegrenzungslinien 1200a, 1200b und einer Zwischenbegrenzungslinie 1220a, 1220b. Das nicht verschmolzene Segment 1520 ist nicht verschweißt und enthält daher eine nicht erstarrte Region 1670. Dementsprechend ist ein Teil der einzelnen Leiter 1090 in 29-35 zu sehen. Die verschmolzenen Segmente 1220 wurden aus Schweißnähten 1600 erzeugt, die auf der Grundlage des oberen Verschmelzungsmusters 453 und des unteren Verschmelzungsmusters 454 des Segmentkombinationsmusters 452a, das in 23A dargestellt ist, erzeugt wurden.
Die in dem verschmolzenen Segment 1220 enthaltenen Schweißnähte 1600, 1602 schließen vier Wellenformen 1610, 1612, 1614, 1616 ein, wobei zwei Wellenformen 1610, 1612 auf der oberen Oberfläche 1000a der Stromschiene 1000 und zwei Wellenformen 1614, 1616 auf der unteren Oberfläche 1000b der Stromschiene 1000 angeordnet sind. Jede der vier Wellenformen 1610, 1612, 1614, 1616 ist eine Sinuswelle, weist eine Amplitude auf, die kleiner ist als die Breite der Stromschiene 1000, und eine Frequenz, die über das gesamte verschmolzene Segment 1220 gleichmäßig ist. Die oberen Sinuswellen 1610, 1612 sind so angeordnet, dass sie um 180 Grad phasenverschoben zueinander sind. Die unteren Sinuswellen 1614, 1616 sind so angeordnet, dass sie auch um 180 Grad phasenverschoben zueinander sind. Außerdem ist die Kombination der oberen Sinuswellen 1610, 1612 um 90 Grad phasenverschoben mit der Kombination der unteren Sinuswellen 1614, 1616. Darüber hinaus enthalten auch die Seiten oder Kanten der Stromschiene 1000 Schweißnähte 1600, 1606, die auf dem ausgewählten Kantendetail 106 basieren. Ferner wurden die Abschnitte 700 aus Schweißnähten 1600 erzeugt, die auf der Grundlage des oberen Verschmelzungsmusters 457 und des unteren Verschmelzungsmusters 458 des in 23A gezeigten Endkombinationsmusters 456a hergestellt wurden. Hier schließen das obere Verschmelzungsmuster 457 und das untere Verschmelzungsmuster 458 konzentrische Rechtecke ein.
37-39 zeigen Querschnittsansichten der in 37 gezeigten Stromschiene 1000, wobei die Oberseite 1000a der Stromschiene 100 Schweißstellen 1600, 1602, 1604 einschließt. Der Querschnitt dieser Stromschiene 1000 entlang der Längsmittellinie 37-37 zeigt, dass: (i) Schweißnähte 1602 teilweise erstarrte Regionen 1650 in den verschmolzenen Segmenten 1220 des Zwischenabschnitts 1200 der Stromschiene 1000 erzeugen, (ii) Schweißnähte 1604 einen verdichteten Endabschnitt 1700 erzeugen und (iii) Bereiche, die keinen Schweißprozess durchlaufen haben, nicht erstarrt bleiben 1670. Die teilweise erstarrten Regionen 1650 werden innerhalb des verschmolzenen Segments 220 des Zwischenabschnitts 200 gebildet, weil der Prozess der Verschweißung einige, aber nicht alle der in der Schweißzone 1660 enthaltenen Leiter 1090 zu einem einzigen konsolidierten Leiter vereint. Wie in 39 dargestellt, erstreckt sich eine teilweise erstarrte Region 1650 von einer ersten Seite 1000a der Stromschiene 1000 bis zu einer Spitze 1656 der Schweißnaht 1600. Wobei die Schweißspitze 1656 an einem Punkt positioniert ist, der sich zwischen der ersten und zweiten Oberfläche 1000a, 1000b der Stromschiene 1000 befindet und vorzugsweise einen nennenswerten Abstand nach innen von der ersten und zweiten Oberfläche 1000a, 1000b hat. Die teilweise Erstarrungszone ist eine Zone 1660 der Stromschiene 1000, die sich zwischen der oberen Oberfläche 1000a und der unteren Oberfläche 1000b erstreckt und einem Prozess des partiellen Durchschweißens unterzogen wurde. Die teilweise Erstarrungszone 1660 weist eine Höhe auf, die sich zwischen der ersten und zweiten Oberfläche 1000a, 1000b erstreckt. Anders ausgedrückt, die teilweise Erstarrungszone 1660 weist eine Höhe auf, die der Höhe des verschmolzenen Segments H_F entspricht und größer ist als die teilweise erstarrte Höhe Hp. Die teilweise Erstarrungszone 1660 weist eine Breite Z_W auf, die mindestens dem Durchmesser oder der Querschnittsbreite der teilweise erstarrten Region 1650 entspricht.
Die Schweißnaht 1600 weist eine Schweißtiefe D_W auf, die sich von der ersten Oberfläche 1000a bis zur Schweißspitze 1656 erstreckt. Die Schweißtiefe Dw in einer teilweise erstarrten Region 1650 weist eine teilweise erstarrte Höhe Hp auf. Die teilweise erstarrte Höhe Hp ist geringer als die gesamte verschmolzene Segmenthöhe oder Dicke H_F der Stromschiene 1000. Da die teilweise erstarrte Höhe Hp geringer ist als die Höhe des verschmolzenen Segments H_F, bildet sich zwischen der Schweißspitze 1656 und der zweiten Oberfläche 1000b der Stromschiene 1000 eine nicht erstarrte Region 1670. Diese nicht erstarrte Region 1670 weist eine nicht erstarrte Höhe Hu auf, die sich zwischen der zweiten Oberfläche 1000b und der Spitze 1656 der Schweißnaht 1600 erstreckt. Die nicht erstarrte Höhe H_U beträgt üblicherweise mindestens 10 % der verschmolzenen Segmenthöhe H_F und liegt vorzugsweise zwischen 20 % und 60 % der verschmolzenen Segmenthöhe H_F. Andererseits beträgt die teilweise erstarrte Höhe Hp mindestens 10 % der Höhe des verschmolzenen Segments H_F, vorzugsweise zwischen 35 % und 80 % der Höhe des verschmolzenen Segments H_F und am meisten bevorzugt zwischen 45 % und 70 % der Höhe des verschmolzenen Segments H_F.
In dieser beispielhaften Ausführungsform kann eine teilweise erstarrte Region 1650 durch Erstarren von zwei bis neun Leitern 1090 erzeugt werden. Hier zeigt 39, dass etwa sieben der zehn Leiter 1090 in der teilweise erstarrten Region 1650 erstarrt sind. Mit anderen Worten, nicht alle - etwa drei - der Leiter 1090 sind nicht verfestigt, und daher befinden sich diese Leiter 1090 in der nicht erstarrten Region 1670. Anders ausgedrückt, schließt der Zwischenabschnitt 1200 der Stromschiene 1000 eine Vielzahl von Leitern 1090 ein, die den Zwischenabschnitt 1200 der Stromschiene 1200 durchqueren oder überspannen. Das verschmolzene Segment 1220 des Zwischenabschnitts 1200 enthält eine teilweise Erstarrungszone 1660, die sich zwischen der obersten Oberfläche 1000a der Vielzahl von Leitern und der untersten Oberfläche der Vielzahl von Leitern 1000b erstreckt. Ein Großteil der in dieser teilweisen Erstarrungszone 1660 enthaltenen Leiter 1090 ist zu einem einzigen konsolidierten Leiter erstarrt und bildet eine teilweise erstarrte Region 1650. Ebenso ist eine Minderheit der in dieser teilweisen Erstarrungszone 1660 enthaltenen Leiter 1090 nicht erstarrt.
Wie in 39 am besten dargestellt, enthält die teilweise erstarrte Region 1650 unterschiedliche Verschmelzungsdichten, wobei eine erste oder innere Zone 1652 eine erste Verschmelzungsdichte und die zweite oder äußere Zone 1654 eine zweite Verschmelzungsdichte aufweist, die geringer ist als die erste Verschmelzungsdichte. Die Unterschiede in der Dichte ergeben sich aus der Konfiguration und den Betriebsabläufen der Laserschweißmaschine 850, bei denen der Laserstrahl beim Eindringen in die Stromschiene 1000 an Stärke verliert. Die weniger dichte Zone 1654 wird in einem bestimmten Abstand außerhalb der Mitte der Schweißnaht 1600 oder außerhalb der dichteren Zone 1652 erzeugt. Es versteht sich, dass diese zweite Zone 1654 einen Gradienten der Verschmelzungsdichte aufweisen kann, bei dem sie eine höhere Verschmelzungsdichte in der Nähe der ersten Zone 1652 und die niedrigste Verschmelzungsdichte an einem am weitesten von der ersten Zone 1652 entfernten Punkt aufweist. Es versteht sich auch, dass die Verschmelzungsdichte innerhalb dieser ersten Zone 1652 konstant oder im Wesentlichen konstant sein kann. Weitere Gesichtspunkte der teilweise erstarrten Region 1650 und der nicht erstarrten Region 1670 werden im Abschnitt „Definitionen“ zu Beginn der ausführlichen Beschreibung erläutert.
In einem ersten, nicht einschränkenden Beispiel sind die Einstellungen, die in Verbindung mit der Laserschweißmaschine 850 für eine Stromschiene 1000 verwendet werden können, die 10 Kupferleiter 1090 mit einer Höhe oder Dicke H_C von 0,01 Zoll oder 0,254 mm einschließt, folgende: (i) der Typ des Lasers ist ein Faserlaser, (ii) die Leistung des Lasers beträgt 2000 W, (iii) die Form des Laserstrahls ist ein zentraler Kern, (iv) es gibt keinen Pfad für den Laser, und (v) die Zykluszeit ist auf 0,116 Sekunden festgelegt. Diese Einstellungen für die Maschine 850 bilden eine teilweise erstarrte Region, die sich zu etwa 56 % in die Stromschiene 1000 hinein erstreckt und an ihrer breitesten Stelle einen Durchmesser von etwa 0,24 mm aufweist. In einem anderen Beispiel sind die Einstellungen, die in Verbindung mit der Maschine 850 für eine Stromschiene 1000 verwendet werden können, die 10 Kupferleiter 1090 mit einer Höhe H_C von 0,01 Zoll oder 0,254 mm einschließt, folgende: (i) der Typ des Lasers ist ein Faserlaser, (ii) die Leistung des Lasers beträgt 5000 W, (iii) die Form des Laserstrahls ist ein zentraler Kern mit einem Ring, wobei der Kern eine Leistung von 1500 W und der Ring eine Leistung von 3500 W aufweist, (iv) es gibt keinen Pfad für den Laser, und (v) die Zykluszeit wurde auf 0,079 Sekunden festgelegt. Diese Einstellungen für die Maschine 850 bilden eine teilweise erstarrte Region 1650, die sich zu etwa 77 % in die Stromschiene 1000 hinein erstreckt und an ihrer breitesten Stelle einen Durchmesser von etwa 0,732 mm aufweist. In einem anderen Beispiel sind die Einstellungen, die in Verbindung mit der Maschine 850 für eine Stromschiene 1000 verwendet werden können, die 10 Kupferleiter 1090 mit einer Höhe H_C von 0,01 Zoll oder 0,254 mm einschließt, folgende: (i) der Typ des Lasers ist ein Faserlaser, (ii) die Leistung des Lasers beträgt 5000 W, (iii) die Form des Laserstrahls ist ein zentraler Kern mit einem Ring, wobei der Kern eine Leistung von 1500 W und der Ring eine Leistung von 3500 W aufweist, (iv) es gibt keinen Pfad für den Laser, und (v) die Zykluszeit wurde auf 0,158 Sekunden festgelegt. Diese Einstellungen für die Maschine 850 bilden eine teilweise erstarrte Region, die sich zu etwa 79 % in die Stromschiene 1000 hinein erstreckt und an ihrer breitesten Stelle einen Durchmesser von etwa 0,732 mm aufweist.
Zusätzlich zu den teilweise erstarrten Regionen 1650 enthält das verschmolzene Segment 1220 innerhalb des Zwischenabschnitts 1200 der Stromschiene 1000 nicht erstarrte Regionen 1670. Wie in den Figuren dargestellt, enthält ein Großteil des Volumens innerhalb des verschmolzenen Segments 1220 erstarrte Regionen 1670. Das beträchtliche Volumen von 1670 sorgt dafür, dass die Stromschiene 1000 Eigenschaften aufweist, die Merkmale von starren Stromschienen 10 und flexiblen Stromschienen 20 einschließen. Es ist zu verstehen, dass 37-39 nur teilweise erstarrte Regionen 1650 zeigen, weil der Querschnitt 37-37 entlang einer Ausdehnung der Stromschiene 1000 aufgenommen wurde, die keine überlappenden oder sich kreuzenden Schweißnähte enthält, die sich sowohl von der Ober- als auch von der Unterseite der Stromschiene 1000 erstrecken. 37 zeigt auch den Querschnitt der Endabschnitte 1700 der Stromschiene 1000. Im Gegensatz zum Zwischenabschnitt 1200 sind die Endabschnitte 1700 für die Aufnahme eines Verbinders vorgesehen, und daher ist es wünschenswert, dass diese Bereiche vollständig als ein einziger konsolidierter Leiter verfestigt werden. Wie vorstehend beschrieben, werden die Endabschnitte 1700 so verschweißt, dass diese Abschnitte verdichtet werden (genügend erstarrter Bereich, um 120 % des Querschnitts der Stromschiene 100 zu entsprechen), sodass sie mit einem Verbinder verbunden werden können.
In 40-43 ist die Schnittebene der Stromschiene 1000 von der Längsmitte 1000c der Stromschiene 1000 in Richtung einer Umfangskante 1000e und an der Stelle versetzt, an der sich die oberen Schweißnähte 1602, die aus der oberen Oberfläche 1000a gebildet wurden, mit den unteren Schweißnähten 1602, die aus der unteren Oberfläche 1000b gebildet wurden, kreuzen. Diese Schnittpunkte bilden vollständig erstarrte Regionen 1690, da ein erheblicher Teil der Leiter 1090 von der oberen Oberfläche 1000a nach unten und ein erheblicher Teil der Leiter 1090 von der unteren Oberfläche 1000b nach oben verfestigt ist. Dementsprechend treffen sich diese signifikanten Ausdehnungen der Leiter 1090 zwischen der oberen und unteren Oberfläche 1000a, 1000b, üblicherweise in der mittleren Region zwischen den beiden Oberflächen 100a, 100b, und bilden eine vollständig erstarrte Region 1690. Die Schweißtiefe Dw in einer vollständig erstarrten Region 1690 weist eine vollständig erstarrte Höhe H_FS auf. Die vollständig erstarrte Höhe H_FS ist im Wesentlichen gleich der verschmolzenen Segmenthöhe H_F der Stromschiene 1000. In bestimmten beispielhaften Ausführungsformen kann die Höhe des vollständig erstarrten Segments H_FS größer sein als die Höhe des verschmolzenen Segments H_F, wenn das Schweißmaterial auf eine der beiden Oberflächen 100a, 100b aufgebracht wird, wodurch ein „Kuppel-Effekt“ erzeugt wird. Da die Schweißtiefe Dw gleich oder größer ist als die Höhe des verschmolzenen Segments H_F, bildet sich keine erstarrte Region 1670 zwischen der Schweißnaht und der zweiten Oberfläche 1000b der Stromschiene 1000. Mit anderen Worten, alle Zwischenabschnitte der Leiter 1090, die sich innerhalb der Erstarrungszone 1688 befinden, werden zu einem einzigen konsolidierten Leiter verfestigt. Weitere Gesichtspunkte der vollständig erstarrten Region 1690 sind im Abschnitt „Definitionen“ zu Beginn der ausführlichen Beschreibung aufgeführt. Wie die teilweise erstarrte Zone 1660 ist auch die vollständig erstarrte Zone 1688 ein Bereich des verschmolzenen Segments 1220 des Zwischenabschnitts 1200 der Stromschiene 1000, der sich zwischen der oberen Oberfläche 1000a und der unteren Oberfläche 1000b erstreckt und einem Prozess des teilweisen Durchschweißens unterzogen wurde. Die vollständige Erstarrungszone 1688 weist eine Höhe auf, die sich zwischen der ersten und zweiten Oberfläche 1000a, 1000b erstreckt. Anders ausgedrückt, weist die Zone der vollständigen Erstarrungszone 1660 eine Höhe auf, die der Höhe des verschmolzenen Segments H_F entspricht und gleich der Höhe der vollständigen Erstarrungshöhe H_FS sein kann. Die vollständige Erstarrungszone 1688 weist eine Breite Z_W auf, die mindestens dem Durchmesser oder der Querschnittsbreite der vollständig erstarrten Region 1690 entspricht.
Wie die teilweise erstarrte Region 1650 enthält auch die vollständig erstarrte Region 1690 unterschiedliche Verschmelzungsdichten, wobei eine erste oder innere Zone 1692 eine erste Verschmelzungsdichte und die zweite oder äußere Zone 1694 eine zweite Verschmelzungsdichte aufweist, die geringer ist als die erste Verschmelzungsdichte. Die Unterschiede in der Verschmelzungsdichte ergeben sich aus der Konfiguration und den Betriebsparametern der Maschine 850. Der Laserstrahl verliert an Stärke, wenn er in die Stromschiene 1000 eindringt, und so wird die weniger dichte Zone 1694 in einem bestimmten Abstand außerhalb des Zentrums der Schweißnaht 1600 oder außerhalb der dichteren Zone 1694 erzeugt. Es versteht sich, dass diese zweite Zone 1694 einen Gradienten der Verschmelzungsdichte aufweisen kann, bei dem sie eine höhere Verschmelzungsdichte in der Nähe der ersten Zone 1692 und die niedrigste Verschmelzungsdichte an einem am weitesten von der ersten Zone 1652 entfernten Punkt aufweist. Es versteht sich auch, dass die Verschmelzungsdichte innerhalb dieser ersten Zone 1652 konstant oder im Wesentlichen konstant sein kann. Wie in 42 und 43 gezeigt, umgibt die nicht erstarrte Region 1670 die vollständig erstarrte Region 1690, sodass die einzelnen Leiter 1090 in der nicht erstarrten Region 1670 unterschiedliche, nicht verschmolzene Komponenten bleiben.
44-45 zeigen eine Querschnittsansicht der Stromschiene 1000 entlang der Schnittebene, die durch die Linie 45-45 in 44 definiert ist und mehrere Regionen zeigt, die teilweise und vollständig erstarrt sind. 45 zeigt zunächst in der Mitte drei teilweise erstarrte Regionen 1650, wobei die beiden äußeren Regionen 1650 durch den unteren Schweißprozess und die mittlere Region 1650 durch den oberen Schweißprozess gebildet werden. Zweitens werden die gegenüberliegenden Kantenzonen 1693 mit Kantenschweißnähten 1606 verfestigt, die sich aus dem kreisförmigen Kantendetail 106 ergeben, das in dem Stromschienenmodell 100 enthalten ist, das zum Erzeugen der Stromschiene 1000 verwendet wurde. Diese Kantenschweißnähte 1606 bilden vollständig erstarrte Kantenregionen 1693, die sich von den äußeren Umfangskanten 1000d, 1000e der Stromschiene 1000 nach innen erstrecken. Insbesondere erstrecken sich diese vollständig erstarrten Kantenbereiche 1693 von einer ersten Umfangskante 1000d, 1000e bis zur inneren Schweißnahtbegrenzung 1696 und weisen somit eine Breite Ww auf, wobei Ww zwischen 0,2 mm bis 5 mm oder vorzugsweise zwischen 0,2 mm bis 1 mm betragen kann. Neben dem Erstarren der Kanten 1000d, 1000e der Stromschiene 1000 rundet dieses Kantendetail 106 auch die Ecken 1698 der Stromschiene 1000 ab. Diese abgerundeten Ecken 1698 tragen dazu bei, die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass die Leiter 1090 in die Isolierung 1780 eindringen oder einreißen.
46-47 zeigen eine Querschnittsansicht der Stromschiene 1000 entlang einer Schnittebene, die durch die Linie 47-47 in 46 gekennzeichnet ist und mehrere vollständig erstarrte Regionen erkennen lässt. Die mittlere Ausdehnung von 47 zeigt zwei vollständig erstarrte Regionen 1690, die an nicht erstarrte Regionen 1670 angrenzen. Zweitens werden die gegenüberliegenden Kantenzonen 1693 mit Kantenschweißnähten 1606 verfestigt, die sich aus dem kreisförmigen Kantendetail 106 ergeben, das in dem Stromschienenmodell 100 enthalten ist, das zum Erzeugen der Stromschiene 1000 verwendet wurde. Diese Kantenschweißnähte 1606 bilden vollständig erstarrte Kantenregionen 1693, die sich von den äußeren Umfangskanten 1000d, 1000e der Stromschiene 1000 nach innen erstrecken. Insbesondere erstrecken sich diese vollständig erstarrten Kantenbereiche 1693 von einer ersten Umfangskante 1000d, 1000e bis zur inneren Schweißnahtbegrenzung 1696 und weisen somit eine Breite Ww auf, wobei Ww zwischen 0,2 mm bis 5 mm oder vorzugsweise zwischen 0,2 mm bis 1 mm betragen kann. Neben dem Erstarren der Kanten 1000d, 1000e der Stromschiene 1000 rundet dieses Kantendetail 106 auch die Ecken 1698 der Stromschiene 1000 ab. Diese abgerundeten Ecken 1698 tragen dazu bei, die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass die Leiter 1090 in die Isolierung 1780 eindringen oder einreißen.
Wie in 29-33 dargestellt, schließt die Stromschiene 1000 ein verschmolzenes Segment 1220 ein, das eine Länge, Breite und Höhe aufweist. Die Länge erstreckt sich zwischen den Endbegrenzungslinien 1200a, 1200b und der Zwischenbegrenzungslinie 1220a, 1220b, die Breite erstreckt sich zwischen den Kanten der Stromschiene 1000d, 1000e und die Höhe erstreckt sich zwischen der oberen Oberfläche 1000a und der unteren Oberfläche 100b. Die Längen-, Breiten- und Höhenmaße definieren zusammen ein verschmolzenes Segmentvolumen V, das summiert werden kann, um das gesamte verschmolzene Segmentvolumen der Stromschiene 1000 zu bestimmen. Jedes der verschmolzenen Segmentvolumina enthält eine Vielzahl vollständig erstarrter Regionen 1690, eine Vielzahl teilweise erstarrter Regionen 1650 und eine im Wesentlichen unverfestigte, erstarrte Region 1670. Das verschmolzene Segmentvolumen enthält auch die nicht erstarrte Region 1670, die sich zwischen und um die mehreren vollständig erstarrten Regionen 1690 und die mehreren teilweise erstarrten Regionen 1650 erstreckt. In der Stromschiene 1000, die in 29-47 dargestellt ist, nimmt die nicht erstarrte Region 1670 einen Großteil des verschmolzenen Segmentvolumens ein, während die Kombination aus den teilweise erstarrten Regionen 1650 und den vollständig erstarrten Regionen 1670 eine Minderheit des verschmolzenen Segmentvolumens einnimmt. Außerdem nehmen die teilweise erstarrten Regionen 1650 einen größeren Teil des verschmolzenen Segmentvolumens ein als die vollständig erstarrten Regionen 1670. Darüber hinaus nimmt die vollständig erstarrte Region 1670 weniger des verschmolzenen Segmentvolumens ein als das verschmolzene Segmentvolumen, das von einer der teilweise erstarrten Regionen 1650 oder der nicht erstarrten Region 1670 eingenommen wird.
Unter Bezugnahme auf die in 29-47 gezeigte Stromschiene 1000 sollte verstanden werden, dass eine Vergrößerung des Volumens der teilweise erstarrten Regionen 1650 innerhalb des verschmolzenen Segmentvolumens: (i) mindestens die örtliche Steifigkeit in dem verschmolzenen Segment 1220 erhöht, (ii) die Steifigkeit des Zwischenabschnitts 1200 der Stromschiene 1000 erhöht und (iii) die Gesamtsteifigkeit der Stromschiene 1000 erhöht. Wenn beispielsweise diese teilweise erstarrten Regionen 1650 erzeugt werden, erhöht sich der Elastizitätsmodul der Stromschiene bei Raumtemperatur auf über 115 Gigapascal (GPa). Es sollte auch verstanden werden, dass das Volumen der vollständig erstarrten Regionen 1690 innerhalb des verschmolzenen Segmentvolumens: (i) mindestens die örtliche Steifigkeit in dem verschmolzenen Segment 1220 erhöht, (ii) die Steifigkeit des Zwischenabschnitts 1200 der Stromschiene 1000 erhöht und (iii) die Gesamtsteifigkeit der Stromschiene 1000 erhöht. Eine Vergrößerung des Volumens der vollständig erstarrten Regionen 1690 innerhalb des verschmolzenen Segmentvolumens sollte eine größere Auswirkung auf diese Steifigkeitsparameter haben als eine alleinige Vergrößerung des Volumens der teilweise erstarrten Regionen 1650. Ferner wird durch das Hinzufügen einer teilweise erstarrten Region 1650 und/oder einer vollständig erstarrten Region 1690 zu dem verschmolzenen Segment 1220, das nur eine nicht erstarrte Region 1670 aufweist, die örtliche und allgemeine Steifigkeit des verschmolzenen Segments 1220 erhöht. Darüber hinaus ist zu verstehen, dass eine Vergrößerung des Volumens sowohl der teilweise erstarrten Regionen 1650 als auch der vollständig erstarrten Regionen 1690 innerhalb des verschmolzenen Segmentvolumens: (i) mindestens die örtliche Steifigkeit in dem verschmolzenen Segment 1220 erhöht, (ii) die Steifigkeit des Zwischenabschnitts 1200 der Stromschiene 1000 erhöht und (iii) die Gesamtsteifigkeit der Stromschiene 1000 erhöht. Schließlich sollte verstanden werden, dass die Vergrößerung des Volumens der nicht erstarrten Region 1670 innerhalb des verschmolzenen Segmentvolumens: (i) mindestens die örtliche Flexibilität in dem verschmolzenen Segment 1220 erhöht, (ii) dazu neigt, die Flexibilität des Zwischenabschnitts 1200 der Stromschiene 1000 zu erhöhen, und (iii) dazu neigt, die Gesamtflexibilität der Stromschiene 1000 zu erhöhen.
Wie vorstehend erläutert, kann der Zwischenabschnitt 1200 eine beliebige Anzahl (z. B. 0-1000) verschmolzener Regionen 1220 und eine beliebige Anzahl (z. B. 0-1000) nicht verschmolzener Regionen 1520 enthalten. Der Zwischenabschnitt 1200 kann zum Beispiel nur eine einzige verschmolzene Region 1220 oder nur eine nicht verschmolzene Region 1520 enthalten. Zusätzlich kann das verschmolzene Segment 1220 eine Anzahl von Wellenformen (z. B. 0-100) enthalten, vorzugsweise zwischen 1-6, und am meisten bevorzugt sind vier 1610, 1612, 1614, 1618. Als solches kann das verschmolzene Segment 1220 eine beliebige Anzahl teilweise erstarrter Regionen 1650 oder vollständig erstarrter Regionen 1690 enthalten. Zum Beispiel kann das verschmolzene Segment 1220 fast fest sein, weil es eine große Anzahl vollständig erstarrter Regionen 1690 enthält, oder es kann fast nicht verschmolzen sein, weil das verschmolzene Segment nur eine einzige Schweißnaht 1600 in einem kleinen Volumen enthält (z. B. einen einzelnen Laserpunkt). Ferner kann jeder Wellenformtyp, jede Frequenz und jede Amplitude verwendet werden, um die Kundenspezifikationen zu erfüllen. Insgesamt können die nicht verschmolzenen Segmente 1520 ein ähnliches Verhalten wie eine herkömmliche flexible Stromschiene 20 und das verschmolzene Segment 1220 ein ähnliches Verhalten wie eine herkömmliche starre Stromschiene 10 aufweisen. Diese integral geformten Segmente 1220, 1520 stellen erhebliche Vorteile gegenüber herkömmlichen Stromschienen 10, 20 bereit.
Ein optionaler Schritt bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Stromschiene 1000 schließt die Umhüllung der Leiter 1090 mit einem Schutzmaterial oder einer Isolierung 1780 ein, die eine Teilmenge der Stromschiene 1000 umhüllt. Die Isolierung 1780 kann aus einem wärmeschrumpfenden Material bestehen (z. B. CPX 100 EV von Shawcor). In alternativen Ausführungsformen kann die Isolierung 1780 aus Klebeband oder einem anderen Typ von Material bestehen, das zur Beschichtung der Stromschiene 1000 verwendet werden kann. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die Isolierung 1780 um die Stromschiene 1000 herum geformt werden, indem eine Isoliermaschine 1782 verwendet wird, die den in 48A-48D gezeigten Zentrierprozess 1784 anwendet. Insbesondere trägt die Verwendung dieses Prozesses 1784 dazu bei, eine hohe Ausschussrate oder schlecht funktionierende HI-Pot-Teile zu vermeiden, die dadurch entstehen, dass sich die Stromschiene 1000 während des Einspritzens des Materials, das als Isolator 1780 dienen wird, innerhalb des Hohlraums bewegen kann. Die in 48A-48D gezeigte Maschine 1782 verwendet vorgespannte Stifte 1786a, 1786b, die die Stromschiene 1000 in der Mitte der Form 1788 halten. Die Stifte 1786a, 1786b können unter Verwendung einer Feder, eines Magneten oder eines anderen Vorspannungsmechanismus vorgespannt werden. Wie im Übergang von 48B zu 48C gezeigt, werden die Stifte 1786a, 1786b durch den Druck beim Einfügen des Isoliermaterials 1790 von der Mitte aus nach außen gedrückt, wodurch die Stromschiene 1000 vollständig vom Isolator 1780 umschlossen und im Wesentlichen im Isolator 1780 zentriert wird. Dadurch werden Hotspots oder Stromschienenabfälle reduziert. 48E zeigt schließlich die fertige Stromschiene 1000, die aus der Form 1788 entnommen wurde, wobei die Leiter 1090 der Stromschiene 1000 von dem Isolator 1780 umgeben sind.
Die Isolierung 1780 kann eine Identifikationsvorrichtung, ein Symbol, ein Logo oder eine Kennzeichnung (z. B. Namen, QR-Codes oder Radiofrequenz-Identifikationsvorrichtungen („RFID“)) einschließen, die in der Isolierung 1780 ausgebildet ist. Diese Identifikationsvorrichtung, das Symbol, das Logo oder die Zeichen können der Herstellung dabei helfen, sicherzustellen, dass die Stromschienen an den richtigen Stellen installiert werden, und helfen bei der Verfolgung/Inventarisierung der Stromschienen 1000. Es versteht sich, dass die Isolierung 1780 Abschirmungseigenschaften einschließen kann, die das elektromagnetische Rauschen, das von diesen Stromschienen 1000 erzeugt wird, reduzieren.
Wie in 48A, 49A gezeigt, können die Endabschnitte 500 der Stromschiene 1000 unter Verwendung der Schweißmaschine 850 geformt werden, nachdem die Oberseite, die Unterseite und die Seiten der Stromschiene 1000 geschweißt und die Verbindungen hergestellt worden sind. Beim Formen der Endabschnitte 500 wird eine Verdichtungsschweißung erzeugt und anschließend ein Befestigungsmittel hinzugefügt. Bei dem Befestigungsmittel kann es sich entweder um eine Öffnung handeln, die so konfiguriert ist, dass sie eine Konventionskupplung 24 oder ein bolzenloses Verbindersystem 2000, das ein Federelement 440a einschließt, aufnehmen kann, oder um einen beliebigen anderen Befestigungsmechanismus zur Verwendung mit einer Stromschiene.
Das bolzenlose Verbindersystem 2000 ist in einer Anzahl von Anmeldungen beschrieben, die Eigentum des Anmelders dieser Anmeldung sind und durch Bezugnahme hierin aufgenommen werden. Diese Anmeldungen schließen PCT/US2019/36127 , PCT/US2019/36070 , PCT/US2019/36010 und PCT/US2018/019787 , die US-Patentanmeldung Nr. 16/194,891 und die vorläufigen US-Anmeldungen 62/897,658 , 62/988,972 und 63/058,061 ein. Auf einer hohen Ebene ist eine Ausdehnung des Systems 2000 in 7, 49A-49B, 63-66, 79-81, 83-84 dargestellt, die verschiedene Ansichten der Verbinderbaugruppe 2200 bereitstellen. Die männliche Verbinderbaugruppe 2200 schließt Folgendes ein: (i) einen männlichen Anschlussempfänger 2260, (ii) eine männliche Anschlussbaugruppe 2430. Der männliche Anschlussempfänger 2260 wird aus einer Anordnung von Anschlussempfängerseitenwänden 2262a-2262d gebildet. Die Seitenwände 2262a-2262d bilden einen schalenförmigen Empfänger 2266. Der Empfänger 2266 ist so konfiguriert, dass er einen Großteil der männlichen Anschlussbaugruppe 2430 aufnehmen kann. Diese Konfiguration stellt zusätzliche Steifigkeit für die männliche Anschlussbaugruppe 2430 bereit und begrenzt den freiliegenden Bereich der männlichen Anschlussbaugruppe 2430. Die gesamte männliche Anschlussbaugruppe 2430 ist jedoch nicht in dem männlichen Anschlussempfänger 2260 oder dem Körper 2226 eingeschlossen, weil die männliche Anschlussbaugruppe 2430 dann daran gehindert würde, die weibliche Anschlussbaugruppe 2800 zu berühren. Zur Erleichterung der Kopplung der männlichen Anschlussbaugruppe 2430 mit der weiblichen Anschlussbaugruppe 2800 weisen die Seitenwände 2262a-2262d jeweils durchgehende männliche Anschlussöffnungen 2268a-2268d auf. Die männlichen Anschlussöffnungen 2268a-2268d sind durch einen mittleren Abschnitt der Seitenwände 2262a-2262d angeordnet und so konfiguriert, dass sich eine Ausdehnung der männlichen Anschlussbaugruppe 2430 durch die Seitenwände 2262a-2262d erstrecken kann, damit die männliche Anschlussbaugruppe 430 die weibliche Anschlussbaugruppe 2800 berühren kann.
7, 49A-49B, 63-66 stellen verschiedene Ansichten der männlichen Anschlussbaugruppe 2430 bereit. Insbesondere schließt die männliche Anschlussbaugruppe 2430 ein Federelement 2440a und einen männlichen Anschluss 2470 ein. Der männliche Anschluss 2470 schließt einen männlichen Anschlusskörper 2472 und ein männliches Anschlusselement oder eine Platte 2474 ein. Die männliche Anschlussbaugruppe 2474 ist mit dem männlichen Anschlusskörper 2472 verbunden und so konfiguriert, dass sie eine Ausdehnung der Stromschiene 1000 aufnimmt, die die männliche Anschlussbaugruppe 2430 mit einer Vorrichtung (z. B. einem Generator) außerhalb des Verbindersystems 2000 verbindet. Der männliche Anschlusskörper 2472 schließt Folgendes ein: (i) eine Anordnung von männlichen Anschlussseitenwänden 2482a-2482d und (ii) eine hintere Anschlusswand 480. Die Anordnung der männlichen Anschlussseitenwände 2482a-2482d ist miteinander verbunden und bildet im Allgemeinen ein rechteckiges Prisma. Die männlichen Anschlussseitenwände 2482a-2482d schließen Folgendes ein: (i) einen Seitenwandabschnitt 2492a, 2492c, der im Allgemeinen eine „U-förmige“ Konfiguration aufweist, und (ii) Kontaktarme 2494a-2494h. Die Seitenwandabschnitte 2492a-2492d sind im Wesentlichen eben und U-förmig konfiguriert mit einem Zwischenabschnitt. Die Kontaktarme 2494a-2494h erstrecken sich: (i) von einer Ausdehnung des mittleren Segments des Seitenwandabschnitts 2492a-2492d, (ii) von der hinteren männlichen Anschlusswand 2480 weg und (iii) über einen Abschnitt der Kontaktarmöffnungen.
Die Kontaktarme 2494a-2494h erstrecken sich von der hinteren männlichen Anschlusswand 2480 in einem Winkel nach außen. Durch diese Konfiguration können die Kontaktarme 2494a-2494h durch die weibliche Anschlussbaugruppe 800 nach innen und zur Mitte des männlichen Anschlusses 2470 hin ausgelenkt oder verschoben werden, wenn die männliche Anschlussbaugruppe 2430 in die weibliche Anschlussbaugruppe 2800 eingefügt wird. Diese Ablenkung nach innen wird am besten in den in PCT/US2019/036010 enthaltenen Figuren gezeigt. Diese Ablenkung nach innen trägt dazu bei, dass eine ordnungsgemäße mechanische und elektrische Verbindung erzeugt wird, indem sichergestellt wird, dass die Kontaktarme 2494a-2494h in Kontakt mit der weiblichen Anschlussbaugruppe 2800 gebracht werden. Der männliche Anschluss 2470 ist üblicherweise aus einem einzigen Stück Material (z. B. Metall) gefertigt. Daher ist der männliche Anschluss 2470 ein einteiliger männlicher Anschluss 2470 und weist integral geformte Merkmale auf. Der männliche Anschluss 2470 wird üblicherweise in einem Schneideprozess geformt, um diese Merkmale zu integrieren. Es versteht sich jedoch von selbst, dass auch andere Typen der Bildung des männlichen Anschlusses 2470 verwendet werden können, wie beispielsweise Gießen oder die Verwendung eines additiven Herstellungsprozesses (z. B. 3D-Druck). In anderen Ausführungsformen können die Merkmale des männlichen Anschlusses 470 nicht aus einem Stück oder integral geformt sein, sondern aus separaten Teilen bestehen, die zusammengeschweißt werden.
66 zeigt Ansichten des Federelements 2440a, das so konfiguriert ist, dass es mit der ersten Ausführungsform des männlichen Anschlusses 470 funktioniert. Das Federelement 2440a schließt im Allgemeinen Folgendes ein: (i) gebogene Federabschnitte 2448a-448d und (ii) Federarme 2452a-2452h. Die gewölbten Federabschnitte 2448a-448d erstrecken sich zwischen der hinteren Ausdehnung der Federelementwand 2444 und den Federarmen 2452a-2452h. Die Federarme 2452a-2452h sind nicht miteinander verbunden. Diese Konfiguration ermöglicht eine omnidirektionale Bewegung der Federarme 2452a-2452h, was die mechanische Verbindung zwischen dem männlichen Anschluss 2470 und der weiblichen Anschlussbaugruppe 2800 erleichtert. Das Federelement 2440a ist üblicherweise aus einem einzigen Stück Material (z. B. Metall) gefertigt. Um diese Merkmale zu integrieren, wird das Federelement 2440a üblicherweise in einem Formgebungsprozess geformt. Wie weiter unten und in PCT/US2019/036010 näher erläutert, übt das Federelement 2440a, wenn es aus einem flachen Metallblech geformt, in den männlichen Anschluss 2470 eingebaut und mit der weiblichen Anschlussbaugruppe 800 verbunden ist und erhöhten Temperaturen ausgesetzt wird, eine nach außen gerichtete thermische Federkraft, S_TF, auf die Kontaktarme 2494a-2494h aus, was zum Teil darauf zurückzuführen ist, dass das Federelement 2440a versucht, zu einem flachen Blech zurückzukehren. Es versteht sich jedoch von selbst, dass auch andere Typen der Formung des Federelements 2440a verwendet werden können, wie beispielsweise das Gießen oder die Verwendung eines additiven Herstellungsprozesses (z. B. 3D-Druck). In anderen Ausführungsformen können die Merkmale des Federelement 2440a nicht aus einem Stück oder integral geformt sein, sondern aus separaten Teilen bestehen, die zusammengeschweißt werden.
Darüber hinaus ist das Verbindersystem 2000 T4/V4/S3/D2/M2, wobei das System 2000 die folgenden Anforderungen erfüllt und übertrifft: (i) T4 bedeutet, dass das System 100 einer Temperatur von 150 °C ausgesetzt ist, (ii) V4 bedeutet, dass es starken Vibrationen ausgesetzt ist, (iii) S1 bedeutet, dass es unter hohem Druck versiegelt wird, (iv) D2 bedeutet, dass es eine Haltbarkeit von 200 km aufweist, und (v) M2 bedeutet, dass eine Kraft von weniger als 45 Newton erforderlich ist, um die männliche Verbinderbaugruppe 2200 mit der weiblichen Verbinderbaugruppe 2600 zu verbinden. Darüber hinaus versteht es sich, dass die männlichen Anschlussbaugruppen 2430 und die weiblichen Anschlussbaugruppen 2800, die in dieser Anmeldung offenbart sind, durch die männlichen Anschlussbaugruppen und die weiblichen Anschlussbaugruppen, die in PCT/US2018/019787 oder PCT/US2019/36010 offenbart sind, ersetzt werden können. Darüber hinaus ist die Herabstufung einiger dieser Verbinder in PCT/US2020/14484 offenbart.
Ferner versteht es sich von selbst, dass alternative Konfigurationen für Verbindersysteme 2000 möglich sind. Zum Beispiel kann eine beliebige Anzahl männlicher Anschlussbaugruppen 2430 innerhalb einer einzigen männlichen Gehäusebaugruppe 2220 positioniert werden. Zum Beispiel kann die männliche Anschlussbaugruppe 2220 so konfiguriert sein, dass sie mehrere (z. B. zwischen 2-30, vorzugsweise zwischen 2-8 und besonders bevorzugt zwischen 2-4) männliche Anschlussbaugruppen 2430 enthält. Die weibliche Verbinderbaugruppe 2600 kann umkonfiguriert werden, um diese mehreren männlichen Anschlussbaugruppen in eine einzige weibliche Anschlussbaugruppe 2800 aufzunehmen. Alternativ kann die weibliche Verbinderbaugruppe 2600 so umgestaltet werden, dass sie mehrere weibliche Anschlussbaugruppen 2800 einschließt, wobei jede weibliche Anschlussbaugruppe 2800 eine einzelne männliche Anschlussbaugruppe 2430 aufnimmt. Darüber hinaus können die männlichen Anschlussbaugruppen 2430 eine beliebige Anzahl von Kontaktarmen 2494 (z. B. zwischen 2-100, vorzugsweise zwischen 2-50 und besonders bevorzugt zwischen 2-8) und eine beliebige Anzahl von Federarmen 2452 (z. B. zwischen 2-100, vorzugsweise zwischen 2-50 und besonders bevorzugt zwischen 2-8) aufweisen. Wie bereits erwähnt, entspricht die Anzahl der Kontaktarme 2494 nicht unbedingt der Anzahl der Federarme. Zum Beispiel kann es mehr Kontaktarme 2494 als Federarme 2452 geben. Alternativ können auch weniger Kontaktarme 2494 als Federarme 2452 vorhanden sein.
Anstatt die Stromschiene 1000 in der Ebene 750 zu biegen, können zwei Stromschienen 1000a, 1000b zu einer einzigen Stromschiene zusammengefügt werden. Dies kann von Vorteil sein, wenn die Anwendung des Kunden nicht den für eine Biegung in der Ebene 750 erforderlichen Platz bietet. Hier werden die beiden Stromschienen 1002, 1004 in einem definierten Winkel (z. B. 90 Grad) miteinander verbunden und eine „Verdichtungsschweißung“ verwendet. Eine Verdichtungsschweißung ist so gestaltet, dass sie einen Bereich erzeugt, der 120 % des 100-fachen Querschnitts der Stromschiene entspricht. Dadurch wird sichergestellt, dass dieser Bereich nicht zu einem Strombegrenzer und Wärmeerzeuger wird. In der beispielhaften Ausführungsform, die in 67-72 gezeigt wird, ist diese 90-Grad-Schweißnaht vernachlässigbar bis 10 % weniger widerstandsfähig als eine gerade Stromschiene 1000 gleicher Länge. Dies ist äußerst vorteilhaft, da 90°-Biegungen bei herkömmlichen Stromschienen nicht möglich sind, ohne einen Widerstand innerhalb der Stromschiene zu erzeugen.
Beim Zusammenschweißen von zwei Stromschienen 1000 in einem bestimmten Winkel können die in jeder Seite der Stromschiene enthaltenen Leiter 90 überlappend, schwalbenschwanzförmig oder ineinandergreifend angeordnet sein. Zwei Beispiele für diese Anordnung sind in 67-68 dargestellt. Insbesondere zeigt 67 zwei Stromschienen 1002, 1004, wobei bei der einen Stromschiene 1002 ein Segment aus zwei der Leiter 1090 und bei der anderen Stromschiene 1004 ein Segment aus drei der Leiter 90 entfernt wurde. Diese entfernten Segmente sind gemeinsam so dimensioniert, dass sie ineinanderpassen. Alternativ dazu zeigt 68 zwei Stromschienen 1002, 1004, bei denen zwei Segmente aus der ersten Stromschiene 1002 und drei Segmente aus der zweiten Stromschiene 1004 entfernt wurden. Es versteht sich von selbst, dass auch andere überlappende, verzahnte oder ineinandergreifende Anordnungen im Rahmen dieser Offenbarung in Betracht kommen. Nach dem Anordnen der Stromschienen kann der Konstrukteur die in 69-70 gezeigte Schweißmaschine 789 verwenden, um die Stromschienen miteinander zu verschweißen. Die kombinierten Verschmelzungsmuster, die die Schweißmaschine 789 verwenden kann, sind in 22C-22E dargestellt.
Alternativ zur Verwendung einer Laserschweißmaschine 850 kann sich der Konstrukteur auch für die Verwendung einer Widerstandspunktschweißmaschine 901 entschieden haben. Die Widerstandspunktschweißmaschine 901 kann zwei Herstellungsmodi 902a, 902b einschließen, wobei der erste Herstellungsmodus 902a ein Prototypherstellungsmodus ist und der zweite Herstellungsmodus 902b ein Massenherstellungsmodus ist. Im ersten oder Prototypherstellungsmodus 902a steuert der Benutzer die Bereiche der Stromschiene 1000, die geschweißt werden sollen, indem er die Stromschiene 1000 manuell in die Maschine einführt und dann ein Fußpedal verwendet, um die Maschine 901 zu aktivieren. Bei Aktivierung bringt die Maschine 901 die elektrifizierten Elektroden 909a, 909b in Kontakt mit den Leitern 1090. Dieser Kontakt bewirkt, dass die Elektrizität von den Elektroden 909a, 909b mindestens eine teilweise erstarrte Region 1650 bildet. Dieser Kontaktvorgang kann vom Konstrukteur mehrfach durchgeführt werden, um das verschmolzene Segment 1220 der Stromschiene 1000 zu bilden.
Alternativ dazu muss der Konstrukteur, wenn er sich für den zweiten oder Massenherstellungsmodus 902b entscheidet, die Gestaltung der Walzenelektroden 906a, 906b auswählen. Beispiele für diese Elektrodengestaltungen sind in 76-78 dargestellt. Insbesondere die Walzenelektroden 906a, 906b können erhöhte Oberflächen (76) oder vertiefte Oberflächen (77-78) aufweisen. Die erhöhten Oberflächen berühren die Leiter 1090 der Stromschiene 1000 nur innerhalb dieser erhöhten Oberflächen. Der Kontakt mit den Leitern 1090 durch diese erhöhten Oberflächen verschweißt die Stromschiene 1000 an diesen Stellen oder in diesen Bereichen. Die in 76 gezeigte Walze bildet zum Beispiel ein Muster, das zwei Sinuswellen enthält. Im Gegensatz dazu haben die Walzen 906a, 906b vertiefte Ausdehnungen, die nicht mit der Stromschiene 1000 in Berührung kommen, und die Schweißbereiche sind die übrige Oberfläche der Walzen 906a, 906b. Die in 77 gezeigte Walze schweißt zum Beispiel den gesamten Bereich der Stromschiene 1000 mit Ausnahme des Bereichs, der im ovalen Bereich enthalten ist. Es versteht sich von selbst, dass die beispielhaften Walzen 906a, 906b nur Beispiele sind und nicht einschränkend sind.
Ähnlich wie die vorstehend beschriebene und in 1-79 dargestellte Stromschiene 1000 zeigt 79 eine zweite Ausführungsform einer Stromschiene 3000. Der Kürze halber wird die vorstehende Offenbarung im Zusammenhang mit der Stromschiene 1000 im Folgenden nicht wiederholt, aber es sollte klar sein, dass in allen Ausführungsformen gleiche Zahlen, die durch 2000 getrennt sind, gleiche Strukturen darstellen. Die Angaben zum verschmolzenen Segment 1220 gelten zum Beispiel in gleicher Art und Weise für die verschmolzenen Segmente 3220. Ferner versteht es sich von selbst, dass die Funktionalität der Stromschiene 3000 ähnlich oder identisch mit der Funktionalität ist, die im Zusammenhang mit der Stromschiene 1000 offenbart wurde. Die allgemeinen Eigenschaften dieser zweiten Ausführungsform 3000 wurden in Schritt 110 ermittelt und sind in 14E dargestellt. Insbesondere zeigt 14E, dass der Konstrukteur der Stromschiene fünf verschmolzene Segmente 3220 und vier nicht verschmolzene Segmente 5220 identifiziert hat. Die Biegung dieser verschmolzenen Segmente 3220 ist in 79 dargestellt, wobei vier dieser Biegungen nur einen Aspekt in der Ebene 3750 und die andere Biegung sowohl einen Aspekt in der Ebene 3750 als auch einen außerhalb der Ebene 3760 aufweist. Wie die Stromschiene 1000 schließt die Stromschiene 3000 die Verbinder 4000 ein, die mit den Verbindern 2000 identisch sind.
Ähnlich wie die vorstehend beschriebene und in 1-79 dargestellte Stromschiene 1000 zeigt 80 eine dritte Ausführungsform einer Stromschiene 5000. Der Kürze halber wird die vorstehende Offenbarung im Zusammenhang mit der Stromschiene 1000 im Folgenden nicht wiederholt, aber es sollte klar sein, dass in allen Ausführungsformen gleiche Zahlen, die durch 4000 getrennt sind, gleiche Strukturen darstellen. Die Angaben zum verschmolzenen Segment 1220 gelten zum Beispiel in gleicher Art und Weise für die verschmolzenen Segmente 5220. Ferner versteht es sich von selbst, dass die Funktionalität der Stromschiene 5000 ähnlich oder identisch mit der Funktionalität ist, die im Zusammenhang mit der Stromschiene 1000 offenbart wurde. Die allgemeinen Eigenschaften dieser dritten Ausführungsform 5000 wurden in Schritt 110 ermittelt und sind in 14F dargestellt. Insbesondere zeigt 14F, dass der Konstrukteur der Stromschiene fünf verschmolzene Segmente 5220 und vier nicht verschmolzene Segmente 5220 identifiziert hat. Die Biegung dieser verschmolzenen Segmente 5220 ist in 80 dargestellt, wobei vier dieser Biegungen nur einen Aspekt in der Ebene 5750 und die andere Biegung sowohl einen Aspekt in der Ebene 5750 als auch einen außerhalb der Ebene 5760 aufweist. Darüber hinaus ist bei dieser Ausführungsform 5000 ein Teil des nicht verschmolzenen Segments 5520 gebogen. Wie die Stromschiene 1000 schließt die Stromschiene 5000 die Verbinder 6000 ein, die mit den Verbindern 2000 identisch sind.
Ähnlich wie die vorstehend beschriebene und in 1-79 dargestellte Stromschiene 1000 zeigt 81 eine vierte Ausführungsform einer Stromschiene 7000. Der Kürze halber wird die vorstehende Offenbarung im Zusammenhang mit der Stromschiene 1000 im Folgenden nicht wiederholt, aber es sollte klar sein, dass in allen Ausführungsformen gleiche Zahlen, die durch 6000 getrennt sind, gleiche Strukturen darstellen. Die Angaben zum verschmolzenen Segment 1220 gelten zum Beispiel in gleicher Art und Weise für die verschmolzenen Segmente 7220. Ferner versteht es sich von selbst, dass die Funktionalität der Stromschiene 7000 ähnlich oder identisch mit der Funktionalität ist, die im Zusammenhang mit der Stromschiene 1000 offenbart wurde. Die allgemeinen Eigenschaften dieser vierten Ausführungsform 7000 wurden in Schritt 110 ermittelt und sind in 14G dargestellt. Insbesondere zeigt 14G, dass der Konstrukteur der Stromschiene drei verschmolzene Segmente 7220 und drei nicht verschmolzene Segmente 7220 identifiziert hat. Die Biegung dieser verschmolzenen Segmente 7220 ist in 81 dargestellt, wobei diese drei Biegungen nur einen Aspekt in der Ebene 7750 aufweisen. Wie die Stromschiene 1000 schließt die Stromschiene 7000 die Verbinder 8000 ein, die mit den Verbindern 2000 identisch sind.
Ähnlich wie die vorstehend beschriebene und in 1-79 dargestellte Stromschiene 1000 zeigt 82 eine vierte Ausführungsform einer Stromschiene 9000. Der Kürze halber wird die vorstehende Offenbarung im Zusammenhang mit der Stromschiene 1000 im Folgenden nicht wiederholt, aber es sollte klar sein, dass in allen Ausführungsformen gleiche Zahlen, die durch 8000 getrennt sind, gleiche Strukturen darstellen. Die Angaben zum verschmolzenen Segment 1220 gelten zum Beispiel in gleicher Art und Weise für die verschmolzenen Segmente 9220. Ferner versteht es sich von selbst, dass die Funktionalität der Stromschiene 9000 ähnlich oder identisch mit der Funktionalität ist, die im Zusammenhang mit der Stromschiene 1000 offenbart wurde. Im Gegensatz zur Stromschiene 1000 schließt die Stromschiene 9000 herkömmliche geschraubte Verbinder 10.999 ein.
C. Lieferung und Installation der Stromschiene(n)
Sobald der Zwischenabschnitt 1200 und die Endabschnitte 1700 der Stromschiene 1000 geformt sind, gibt es eine Anzahl von Möglichkeiten, wie die Stromschiene 1000 geliefert und in einer Umgebung, Anwendung, einem System, Produkt, einer Komponente oder Vorrichtung installiert werden kann. 51 zeigt insbesondere drei unterschiedliche Optionen 199a, 199b und 199c. Bei der ersten Option 199a wird die Stromschiene 1000 in einer geraden und flachen Konfiguration an den Kunden geliefert, und der Kunde konfiguriert die Stromschiene 1000 so, dass alle gewünschten Biegungen entstehen. Sobald die Stromschiene 1000 die erforderlichen Biegungen enthält, kann die Stromschiene 1000 innerhalb des Systems (z. B. Batteriepack in einem Fahrzeug) installiert werden. Bei der zweiten Option 199b wird die Stromschiene 1000 in der Ebene 1750 gebogen und dann an den Kunden versandt. In dieser Konfiguration enthält die Stromschiene 1000 keine Biegungen in Z-Richtung und ist somit im Wesentlichen flach. Sobald der Kunde die Stromschiene 1000 erhalten hat, kann er die Stromschiene 1000 so biegen, dass die Biegungen außerhalb der Ebene 1760 entstehen. Sobald die Stromschiene 1000 die erforderlichen Biegungen enthält, kann die Stromschiene 1000 innerhalb des Systems (z. B. Batteriepack in einem Fahrzeug) installiert werden. Der Versand der Stromschiene 1000 in Verbindung mit der ersten oder zweiten Option 199a, 199b, verringert die Wahrscheinlichkeit, dass die Stromschiene 1000 beschädigt wird. Darüber hinaus kann die Packungsgröße der Stromschienen drastisch reduziert werden; auf diese Weise wird eine beträchtliche Menge an Geld gespart, das für den Versand ausgegeben worden wäre. Bei der dritten Option 199c schließlich kann die Stromschiene 1000 einbaufertig an den Kunden geliefert werden, ohne dass dieser zusätzliche Biegungen vornehmen muss.
Um die Stromschiene 1000 in die gewünschte Konfiguration zu biegen, kann die Stromschiene 1000 Folgendes aufweisen: (i) eine oder mehrere Biegungen in der Ebene 1750, (ii) eine oder mehrere Biegungen außerhalb der Ebene 1760, oder (iii) eine Kombination aus einer oder mehreren Biegungen in der Ebene 1750 und einer oder mehreren Biegungen außerhalb der Ebene 1760. Wie in den Figuren dargestellt und vorstehend erläutert, werden die Biegungen in der Ebene 1750 nur innerhalb der verschmolzenen Segmente 1220 der Stromschiene 1000 gebildet. Dadurch wird sichergestellt, dass die einzelnen Leiter innerhalb der Stromschiene 1000 durch diese Biegung nicht delaminiert werden. Mit anderen Worten, die Biegungen 1750 in der Ebene werden nicht innerhalb der nicht verschmolzenen Segmente 1520 der Stromschiene 1000 gebildet. Im Gegensatz dazu können die Biegungen außerhalb der Ebene 1760 innerhalb des verschmolzenen Segments 1220 oder des nicht verschmolzenen Segments 1520 gebildet werden. Der Grund dafür ist, dass die Biegungen außerhalb der Ebene 1760 nicht die gleichen Spannungen auf die Leiter 1090 ausüben wie die Biegungen außerhalb der Ebene 1750 auf die Leiter 1090. Wenn also der Konstrukteur/Hersteller die Stromschiene 1000 in die für die Installation vorgesehene Konfiguration biegt, muss er darauf achten, dass er die Stromschiene 1000 in den richtigen Segmenten 1220, 1520 biegt. Darüber hinaus muss die Stromschiene/Herstellung in der Lage sein, die richtige Kraft aufzubringen, um die Stromschiene 1000 in die gewünschte Form zu biegen. In einem beispielhaften und nicht einschränkenden Beispiel kann der Druck, der zum Biegen eines nicht verschmolzenen Segments 1520 der Stromschiene erforderlich ist, etwa 250 Pfund an Kraft erfordern. Um ein verschmolzenes Segment 1220 der Stromschiene 1000 zu biegen, muss der Konstrukteur mehr Kraft aufwenden als zum Biegen eines nicht verschmolzenen Segments, aber weniger als die Kraft, die zum Biegen einer vollständig erstarrten Stromschiene erforderlich wäre. Zum Beispiel kann die Kraft, die zur Biegung eines verschmolzenen Segments 1220 erforderlich ist, zwischen 250 Pfund und 500 Pfund liegen.
Zur Gestaltung dieser Biegungen kann der Konstrukteur/Hersteller eine der folgenden Maschinen 780a, 780b oder 780c verwenden, die in 52-55B dargestellt sind. Insbesondere zeigen Fig. 780a, 780b Biegemaschinen, die zum Biegen von Stromschienenprototypen 1000 verwendet werden, während 54-55B Biegemaschinen zeigen, die zum Biegen von Stromschienen 1000 verwendet werden, die in einer Massenproduktion hergestellt werden. Der Biegemaschinenprototyp 780a schließt drei Spulen 782a, 782b, 782c ein, deren Seiten so konfiguriert sind, dass sie die Stromschiene 1000 beim Biegen vollständig umschließen. Die mittlere Spule 782b ist an einem Arm 784 befestigt, der nach unten gekröpft werden kann, um die Stromschiene 1000 in Abhängigkeit von der Position der beiden Endspulen 782a, 782c nach unten zu drücken. Mit anderen Worten, die mittlere Spule 782b wirkt wie ein Dorn, der die Stromschiene 1000 in der Ebene 1750 biegt. Die Massenherstellungsmaschine 780c automatisiert die Funktionen der Biegemaschinenprototypen 780a, 780b. 55A und 55B zeigen insbesondere, wie diese Massenherstellungsmaschine 780c sowohl Biegungen in der Ebene 1750 als auch Biegungen außerhalb der Ebene 1760 in der Stromschiene 1000 erzeugen kann. Es versteht sich, dass dies nur Beispiele für Maschinen 780a-780c sind, die zum Biegen der Stromschiene 1000 eingesetzt werden können. Bestimmte Biegungen außerhalb der Ebene 1760 können zum Beispiel nicht maschinell, sondern von Hand gebogen werden.
83-84 zeigen eine Kraftfahrzeugumgebung M, die ein Leistungsverteilungssystem 11000 einschließt, das eine Anzahl von Komponenten einschließt, wie beispielsweise ein Ladegerät, eine Batteriepack-Baugruppe 11002, einen DC-DC-Wandler und einen Elektromotor. Wie in 83-84 gezeigt, weist die Batteriepack-Baugruppe 11004 eine Skateboard-Konfiguration auf, wobei die Batteriepack-Baugruppe 11002 eine Vielzahl (z. B. 36) von Batteriepack-Modulen 11006 aufweist, die in einer im Wesentlichen linearen Konfiguration angeordnet sind, die im eingebauten Zustand auf oder unterhalb der Ebene der Fahrzeugachse und unterhalb eines Großteils der Kraftfahrzeugkarosserie 11008 positioniert ist. Die Batteriepack-Module 11006 werden aus einer Vielzahl (z. B. 12) von Zellen gebildet, wobei die Zellen miteinander verbunden sind, um einen positiven Anschluss 11010 und einen negativen Anschluss 11012 für jedes Batteriepack-Modul 11006 zu bilden. Die positiven Anschlüsse 11010 dieser Batteriepack-Module 11006 sind über Stromschienen 1000, 3000, 5000, 7000, 9000 miteinander gekoppelt (z. B. parallel und in Reihe), um ein Batteriepack 11002 zu erzeugen, das für den Vorgang des Kraftfahrzeugs M geeignete Spannungsebenen liefert. Wie die positiven Anschlüsse 11010 sind auch die negativen Anschlüsse 11012 über Stromschienen 1000, 3000, 5000, 7000, 9000 miteinander verbunden. Es versteht sich, dass die Stromschienen 1000, 3000, 5000, 7000, 9000 in Komponenten verwendet werden können, die in der Kraftfahrzeugumgebung M enthalten sind und sich außerhalb der Batteriepack-Baugruppe 11002 befinden. Darüber hinaus sind die erfindungsgemäßen Stromschienen 1000, 3000, 5000, 7000 PCTR-konform, was nicht nur die Höhenanforderungen an die Stromschienen reduziert, sondern auch die Installation vereinfacht.
Es kann wünschenswert sein, die Informationen zu sammeln, die bei der Herstellung und Biegung der Stromschienen 1000 gewonnen werden, die nach einem technischen Modell 100 hergestellt wurden. Diese Informationen können dann wieder in das Gesamtcomputersystem eingespeist werden, um das nichttechnische Modell 68a-68h genauer in ein technisches Modell 100 umzuwandeln und das technische Modell 100 zu prüfen. Die Informationen, die in das Computersystem eingespeist werden, können zum Beispiel Folgendes einschließen: (i) ob das Verschmelzungsverfahren zu viele vollständig erstarrte Regionen verursacht hat, (ii) ob das Verschmelzungsverfahren nicht dazu geführt hat, dass sich die teilweise erstarrten Regionen bis zu einer wünschenswerten Tiefe erstrecken, (iii) die zum Biegen der verschmolzenen Segmente 1220 erforderlichen Biegekräfte, (iv) die elektrischen Eigenschaften der verschmolzenen Segmente, (v) ob das verschmolzene Segment 1220 während des Biegens delaminiert ist, oder (vi) andere relevante Informationen. Das Computersystem kann diese Informationen verwenden und das in der Prüfung verwendete FE-Modell ändern. Da dieses FE-Modell in der Lage ist, den Vorgang bei der Herstellung der Stromschienen 1000 genau vorherzusagen, kann der Konstrukteur dieses FE-Modell verwenden, um das nichttechnische Modell 68a-68h in ein Konstruktionsmodell 100 umzuwandeln. Es versteht sich, dass die Informationen, die in das Computersystem zurückgeführt werden, mit einem Lernalgorithmus oder einem neuronalen Netzwerk angepasst und/oder analysiert werden können. Diese Analyse kann dann verwendet werden, um das FE-Modell zu modifizieren, um seine Genauigkeit zu verbessern, was wiederum eine genauere Erstellung der technischen Modelle 100 ermöglicht, was zu billigeren, leistungsfähigeren und haltbareren Stromschienen 1000 führen wird.
MATERIALIEN UND OFFENBARUNGEN, DIE DURCH VERWEIS EINBEZOGEN WERDEN
PCT-Anmeldung Nr. PCT/US2020/49870 , PCT/US2020/14484 , PCT/US2020/13757 , PCT/US2019/36127 , PCT/US2019/36070 , PCT/US2019/36010 und PCT/US2018/019787 , US-Patentanmeldung Nr. 16/194,891 und Vorläufige US-Anmeldungen 62/897,658 62/897,962, 62/897,962, 62/988,972, 63/051,639, 63/058,061, 29/749,790 und 29/749,813 , die alle durch Bezugnahme vollständig in dieses Dokument aufgenommen und zu einem Teil dieses Dokuments gemacht werden.
SAE-Spezifikationen, einschließlich: J1742_201003 mit dem Titel „Connections for High Voltage On-Board Vehicle Electrical Wiring Harnesses - Test Methods and General Performance Requirements“, zuletzt überarbeitet im März 2010, die hierin in vollem Umfang durch Verweis aufgenommen und zu einem Teil dieses Dokuments gemacht werden.
ASTM-Spezifikationen, einschließlich: (i) D4935-18 mit dem Titel „Standard Test Method for Measuring the Electromagnetic Shielding Effectiveness of Planar Materials“ und (ii) ASTM D257 mit dem Titel „Standard Test Methods for DC Resistance or Conductance of Insulating Materials“, die beide in vollem Umfang durch Verweis in dieses Dokument aufgenommen und zu einem Teil dieses Dokuments gemacht werden.
Spezifikationen von American National Standards Institute und/oder EOS/ESD Verein, Inc. einschließlich: ANSI/ESD STM11.11 „Surface Resistance Measurements of Static Dissipative Planar Materials“, die hierin durch Verweis vollständig aufgenommen und zu einem Teil dieses Dokuments gemacht werden.
DIN-Spezifikation, einschließlich Verbinder für elektronische Ausrüstungen - Prüfungen und Messungen - Teil 5-2: Prüfungen der Strombelastbarkeit; Test 5b: Strom-Temperatur-Entzerrung (IEC 60512-5-2:2002), die durch Bezugnahme in vollem Umfang in diesen Text aufgenommen und zu einem Teil dieses Dokuments gemacht werden.
USCAR-Spezifikationen, einschließlich: (i) SAE/USCAR-2, Revision 6, die zuletzt im Februar 2013 überarbeitet wurde und ISBN aufweist: 978-0-7680-7998-2, (ii) SAE/USCAR-12, Revision 5, die zuletzt im August 2017 überarbeitet wurde und ISBN aufweist: 978-0-7680-8446-7, (iii) SAE/USCAR-21, Revision 3, die zuletzt im Dezember 2014 überarbeitet wurde, (iv) SAE/USCAR-25, Revision 3, die im März 2016 überarbeitet wurde und ISBN aufweist: 978-0-7680-8319-4, (v) SAE/USCAR-37, die im August 2008 überarbeitet wurde und ISBN aufweist: 978-0-7680-2098-4, (vi) SAE/USCAR-38, Revision 1, die im Mai 2016 überarbeitet wurde und ISBN aufweist: 978-0-7680-8350-7, die durch Bezugnahme in vollem Umfang in diesen Text aufgenommen und zu einem Teil dieses Dokuments gemacht werden.
Andere Normen, einschließlich der Bundesprüfnormen 10IC und 4046, die durch Bezugnahme in vollem Umfang in dieses Dokument aufgenommen und zu einem Teil dieses Dokuments gemacht werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Die hierin beschriebene erfindungsgemäße Stromschiene 1000 schließt viele Vorteile gegenüber anderen Stromschienensystemen ein, die derzeit existieren. Einige dieser Vorteile sind: i) Verwendung von weniger Material, ii) geringeres Gewicht, iii) Bereitstellen von ausreichenden Strompfaden, sodass die Stromschienen mehr Strom führen können, ohne dass es zu einem wesentlichen Temperaturanstieg kommt, iv) die Möglichkeit, in einer im Wesentlichen flachen Konfiguration konfiguriert zu werden, was die Transportkosten senkt und die Gefahr einer Verformung der Stromschiene verringert, v) kann mit oder ohne Bolzen konfiguriert werden, wobei die Konfigurationen ohne Bolzen die mit der Installation verbundenen Arbeitskosten reduzieren, vi) erfordert keine speziellen Formen oder Herstellungstechniken, damit die Stromschiene 1000 an eine bestimmte Anwendung angepasst werden kann, vii) erfordert nicht die Kombination mehrerer unterschiedlicher Materialien, was auch die Stromstärke erhöht, die die Stromschiene 100 bewältigen kann, ohne dass es zu einem erheblichen Temperaturanstieg kommt, viii) hat eine niedrige Profilkonfiguration, die es dem Konstrukteur ermöglicht, die Höhe des Batteriepacks zu verringern, und ix) kann am oder in der Nähe des Installationsortes der Stromschiene zu komplexen Geometrien geformt werden.
Während das Vorstehende die als am besten geeignete Form und/oder andere Beispiele beschrieben hat, versteht es sich von selbst, dass darin verschiedene Modifizierungen vorgenommen werden können und dass der hierin offenbarte Gegenstand in verschiedenen Formen und Beispielen umgesetzt werden kann und dass die Lehren in zahlreichen Anwendungen angewendet werden können, von denen hierin nur einige beschrieben worden sind. Beispielsweise darf die Stromschiene 1000 im mittleren Abschnitt 1200 kein nicht verschmolzenes Segment 1520 und nur verschmolzene Segmente 1220 enthalten. Mit den folgenden Ansprüchen sollen alle Anwendungen, Modifizierungen und Abwandlungen beansprucht werden, die in den wahren Anwendungsbereich der vorliegenden Lehre fallen. Andere Implementierungen sind ebenfalls denkbar.
Während einige Implementierungen veranschaulicht und beschrieben wurden, sind zahlreiche Modifizierungen denkbar, ohne dass der Geist der Offenbarung wesentlich beeinträchtigt wird; und der Schutzumfang ist nur durch den Umfang der beigefügten Ansprüche begrenzt. Etwaige Überschriften und Zwischenüberschriften werden nur aus Gründen der Übersichtlichkeit verwendet und stellen keine Einschränkung dar. Das Wort „beispielhaft“ wird verwendet, um ein Beispiel oder eine Veranschaulichung zu geben. Soweit der Begriff „einschließen“, „aufweisen“ o. ä. verwendet wird, soll dieser Begriff in ähnlicher Art und Weise umfassend sein wie der Begriff „umfassen“, der bei der Verwendung als Übergangswort in einem Anspruch ausgelegt wird. Relationale Begriffe wie „erster“, „zweiter“ und dergleichen können verwendet werden, um eine Einheit oder Handlung von einer anderen zu unterscheiden, ohne dass dies notwendigerweise eine tatsächliche Beziehung oder Reihenfolge zwischen diesen Einheiten oder Handlungen erfordert oder impliziert.
Ausdrücke wie „ein Gesichtspunkt“, „der Gesichtspunkt“, „ein anderer Gesichtspunkt“, „einige Gesichtspunkte“, „ein oder mehrere Gesichtspunkte“, „eine Implementierung“, „die Implementierung“, „eine andere Implementierung“, „einige Implementierungen“, „eine oder mehrere Implementierungen“, „eine Ausführungsform“, „die Ausführungsform“, „eine andere Ausführungsform“, „einige Ausführungsformen“, „eine oder mehrere Ausführungsformen“, „eine Konfiguration“, „die Konfiguration“, „eine andere Konfiguration“, „einige Konfigurationen“, „eine oder mehrere Konfigurationen“, „die betreffende Technologie“, „die Offenbarung“, „die vorliegende Offenbarung“, andere Variationen davon und dergleichen dienen der Vereinfachung und bedeuten nicht, dass eine Offenbarung, die sich auf solche Ausdrücke bezieht, für die betreffende Technologie wesentlich ist oder dass diese Offenbarung für alle Konfigurationen der betreffenden Technologie gilt. Eine Offenbarung, die sich auf solche Sätze bezieht, kann für alle Konfigurationen oder für eine oder mehrere Konfigurationen gelten. Eine Offenbarung, die sich auf solche Sätze bezieht, kann ein oder mehrere Beispiele bereitstellen. Eine Phrase wie „ein Gesichtspunkt“ oder „einige Gesichtspunkte“ kann sich auf einen oder mehrere Gesichtspunkte beziehen und umgekehrt, und dies gilt in ähnlicher Art und Weise für andere vorstehende Phrasen.
Zahlreiche Modifikationen an der vorliegenden Offenbarung werden für Fachleute angesichts der vorstehenden Beschreibung offensichtlich. Bevorzugte Ausführungsformen dieser Offenbarung werden hierin beschrieben, einschließlich der besten den Erfindern bekannten Art und Weise, die Offenbarung auszuführen. Es sollte verstanden werden, dass die veranschaulichten Ausführungsformen nur beispielhaft sind und nicht als Einschränkung des Umfangs der Offenbarung verstanden werden sollten.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

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Claims

Stromschiene zur Verwendung bei der mechanischen und elektrischen Verbindung von Komponenten in einer Vorrichtung, wobei die Stromschiene Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Leitern, die so angeordnet sind, dass sie zwei gegenüberliegende Endabschnitte und einen Zwischenabschnitt bereitstellen, wobei jeder der Leiter eine Vielzahl von Zwischenausdehnungen aufweist, die den Zwischenabschnitt durchqueren, und wobei der Zwischenabschnitt einen verschmolzenen Abschnitt mit (i) einer teilweisen Erstarrungszone, in der ein Großteil der Zwischenausdehnungen der Leiter miteinander verschmolzen ist, um eine teilweise erstarrte Region zu bilden, die einen einzelnen konsolidierten Leiter bereitstellt, und (ii) eine nicht erstarrte Region, in der alle Zwischenausdehnungen des Leiters nicht miteinander verschmolzen sind, einschließt.
Stromschiene nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von Leitern in einem vertikalen Stapel angeordnet sind, der eine verschmolzene Segmenthöhe definiert, und wobei die teilweise erstarrte Region eine Höhe aufweist, die geringer ist als die Höhe des verschmolzenen Segments.
Stromschiene nach Anspruch 2, wobei sich eine nicht erstarrte Region (a) zwischen der Höhe des verschmolzenen Segments und der Höhe der teilweise erstarrten Region und (b) in der teilweisen Erstarrungszone befindet.
Stromschiene nach Anspruch 1, wobei der Zwischenabschnitt ferner ein nicht verschmolzenes Segment einschließt, in dem keine der Leiterausdehnungen miteinander verschmolzen sind.
Stromschiene nach Anspruch 1, wobei die teilweise erstarrte Region eine innere Erstarrungszone einschließt, die dichter ist als eine äußere Erstarrungszone, wobei die äußere Erstarrungszone an die nicht erstarrte Region angrenzt.
Stromschiene nach Anspruch 1, wobei die teilweise erstarrte Region einem Prozess des teilweisen Durchschweißens unterzogen wurde.
Stromschiene nach Anspruch 6, wobei bei dem Prozess des teilweisen Durchschweißens ein Laser verwendet wird.
Stromschiene nach Anspruch 1, wobei das verschmolzene Segment des Zwischenabschnitts ferner (iii) eine vollständig erstarrte Region einschließt, in der alle Zwischenausdehnungen der Leiter in der vollständig erstarrten Region miteinander verschmolzen sind, um einen einzigen konsolidierten Leiter bereitzustellen.
Stromschiene nach Anspruch 8, wobei die vollständig erstarrte Region einem Prozess der Durchschweißung unterzogen wurde.
Stromschiene nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl von Leitern in einem vertikalen Stapel angeordnet sind, der eine Höhe des verschmolzenen Segments definiert, und wobei die vollständig erstarrte Region eine Höhe aufweist, die im Wesentlichen gleich der Höhe des verschmolzenen Segments ist.
Stromschiene nach Anspruch 8, wobei die Vielzahl von Leitern in einem vertikalen Stapel mit einem obersten Leiter und einem untersten Leiter angeordnet sind, die eine Höhe des verschmolzenen Segments definieren, das sich dazwischen erstreckt, und wobei sich die vollständig erstarrte Region zwischen dem obersten Leiter und dem untersten Leiter erstreckt.
Stromschiene nach Anspruch 1, wobei das verschmolzene Segment des Zwischenabschnitts eine Länge, eine Breite und eine Höhe aufweist, die zusammen ein verschmolzenes Segmentvolumen definieren, und wobei das verschmolzene Segment eine Vielzahl teilweise erstarrter Regionen einschließt, die innerhalb des verschmolzenen Segmentvolumens angeordnet sind.
Stromschiene nach Anspruch 12, wobei das verschmolzene Segment ferner eine Vielzahl von nicht erstarrten Regionen einschließt, die einen Großteil des Volumens des verschmolzenen Segments einnehmen, und die teilweise erstarrten Regionen einen kleineren Teil des Volumens des verschmolzenen Segments einnehmen.
Stromschiene nach Anspruch 1, wobei der Zwischenabschnitt auch ein nicht verschmolzenes Segment mit einer geringeren Steifigkeit als die Steifigkeit der teilweise verschmolzenen Region einschließt, wobei die teilweise verschmolzene Region das Biegen des verschmolzenen Segments des Zwischenabschnitts in der Ebene erleichtert.
Stromschiene nach Anspruch 1, wobei die teilweise erstarrte Region eine Steifigkeit aufweist, die (a) die Biegung des verschmolzenen Segments des Zwischenabschnitts in der Ebene erleichtert und (b) die Biegung des verschmolzenen Segments in der Ebene im Laufe der Zeit beibehält.
Stromschiene nach Anspruch 1, wobei das verschmolzene Segment mindestens eine vollständig erstarrte Kantenregion einschließt, die mit einem Schweißprozess behandelt wurde.
Stromschiene nach Anspruch 1, wobei die teilweise erstarrte Region durch die Anwendung eines Lasers auf eine äußere Oberfläche eines äußersten Leiters des mittleren Abschnitts der Stromschiene gebildet wird.
Stromschiene nach Anspruch 1, wobei die teilweise erstarrte Region durch die Anwendung eines Lasers sowohl auf (a) eine obere Oberfläche eines obersten Leiters des Zwischenabschnitts der Stromschiene als auch auf (b) eine untere Oberfläche eines untersten Leiters des Zwischenabschnitts der Stromschiene gebildet wird.
Stromschiene nach Anspruch 1, wobei die Leiter in mindestens einem der Endabschnitte miteinander verschmolzen sind, um einen einzelnen verdichteten Leiter zu bilden, und wobei der einzelne verdichtete Leiter mit einem Verbinder in Eingriff steht, um die Stromschiene an den Komponenten in der Vorrichtung zu befestigen.
Stromschiene nach Anspruch 19, wobei der Verbinder eine männliche Anschlussbaugruppe mit einem internen Federelement einschließt.
Stromschiene zur Verwendung bei der mechanischen und elektrischen Verbindung von Komponenten in einer Vorrichtung, wobei die Stromschiene Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Leitern, die so angeordnet sind, dass sie zwei gegenüberliegende Endabschnitte und einen Zwischenabschnitt bereitstellen, wobei jeder der Leiter eine Vielzahl von Zwischenausdehnungen aufweist, die den Zwischenabschnitt durchqueren, wobei der Zwischenabschnitt Folgendes einschließt: ein nicht verschmolzenes Segment, bei dem keine Zwischenausdehnungen der Leiter verschmolzen sind, um einen einzigen konsolidierten Leiter zu bilden, und ein verschmolzenes Segment, das (i) eine vollständige Erstarrungszone, in der alle Zwischenausdehnungen der Leiter miteinander verschmolzen sind, um eine vollständig erstarrte Region zu bilden, die einen einzigen konsolidierten Leiter bereitstellt, und (ii) eine nicht erstarrte Region, in der alle Zwischenausdehnungen der Leiter nicht miteinander verschmolzen sind, einschließt.
Stromschiene nach Anspruch 21, wobei die vollständig erstarrte Region einem Prozess der Durchschweißung unterzogen wurde.
Stromschiene nach Anspruch 21, wobei die Vielzahl von Leitern in einem vertikalen Stapel angeordnet sind, der eine Höhe des verschmolzenen Segments definiert, und wobei die vollständig erstarrte Region eine Höhe aufweist, die im Wesentlichen gleich der Höhe des verschmolzenen Segments ist.
Stromschiene nach Anspruch 21, wobei die Vielzahl von Leitern in einem vertikalen Stapel mit einem obersten Leiter und einem untersten Leiter angeordnet sind, die eine Höhe des verschmolzenen Segments definieren, das sich dazwischen erstreckt, und wobei sich die vollständig erstarrte Region zwischen dem obersten Leiter und dem untersten Leiter erstreckt.
Stromschiene nach Anspruch 21, wobei das verschmolzene Segment des Zwischenabschnitts (iii) eine teilweise Erstarrungszone einschließt, in der ein Großteil der Zwischenausdehnungen der Leiter miteinander verschmolzen ist, um eine teilweise erstarrte Region zu bilden, die einen einzelnen konsolidierten Leiter bereitstellt.
Stromschiene nach Anspruch 25, wobei die Vielzahl von Leitern in einem vertikalen Stapel angeordnet sind, der eine verschmolzene Segmenthöhe definiert, und wobei die teilweise erstarrte Region eine Höhe aufweist, die geringer ist als die Höhe des verschmolzenen Segments.
Stromschiene nach Anspruch 26, wobei sich eine nicht erstarrte Region zwischen der Höhe des verschmolzenen Segments und der Höhe der teilweise erstarrten Region befindet.
Stromschiene nach Anspruch 25, wobei die teilweise erstarrte Region eine innere Erstarrungszone einschließt, die dichter ist als eine äußere Erstarrungszone, wobei sich die äußere Erstarrungszone in der Nähe von Leitern in der nicht erstarrten Region befindet.
Stromschiene nach Anspruch 25, wobei die teilweise erstarrte Region einem Prozess des teilweisen Durchschweißens unterzogen wurde.
Stromschiene nach Anspruch 29, wobei bei dem Prozess des teilweisen Durchschweißens ein Laser verwendet wird.
Stromschiene nach Anspruch 25, wobei das verschmolzene Segment des Zwischenabschnitts eine Länge, eine Breite und eine Höhe aufweist, die zusammen ein verschmolzenes Segmentvolumen definieren, und wobei das verschmolzene Segment eine Vielzahl teilweise erstarrter Regionen einschließt, die innerhalb des verschmolzenen Segmentvolumens angeordnet sind.
Stromschiene nach Anspruch 25, wobei das verschmolzene Segment ferner eine Vielzahl von nicht erstarrten Regionen einschließt, die einen Großteil des Volumens des verschmolzenen Segments einnehmen, und die teilweise erstarrten Regionen einen kleineren Teil des Volumens des verschmolzenen Segments einnehmen.
Stromschiene nach Anspruch 21, wobei das nicht verschmolzene Segment eine Steifigkeit aufweist, die geringer ist als die Steifigkeit der vollständig erstarrten Region, wobei die vollständig erstarrte Region das Biegen des verschmolzenen Segments des Zwischenabschnitts in der Ebene erleichtert.
Stromschiene nach Anspruch 21, wobei die vollständig erstarrte Region eine Steifigkeit aufweist, die (a) die Biegung des verschmolzenen Segments des Zwischenabschnitts in der Ebene erleichtert und (b) die Biegung des verschmolzenen Segments in der Ebene im Laufe der Zeit beibehält.
Stromschiene nach Anspruch 21, wobei das verschmolzene Segment mindestens eine vollständig erstarrte Kantenregion einschließt, die mit einem Schweißprozess behandelt wurde.
Stromschiene nach Anspruch 21, wobei die vollständig erstarrte Region durch die Anwendung eines Lasers auf eine äußere Oberfläche eines äußersten Leiters des mittleren Abschnitts der Stromschiene gebildet wird.
Stromschiene nach Anspruch 21, wobei die vollständig erstarrte Region durch die Anwendung eines Lasers sowohl auf (a) eine obere Oberfläche eines obersten Leiters des Zwischenabschnitts der Stromschiene als auch auf (b) eine untere Oberfläche eines untersten Leiters des Zwischenabschnitts der Stromschiene gebildet wird.
Stromschiene nach Anspruch 21, wobei die Leiter in mindestens einem der Endabschnitte miteinander verschmolzen sind, um einen einzigen konsolidierten Leiter zu bilden.
Stromschiene nach Anspruch 21, wobei mindestens einer der Endabschnitte einen Verbinder zum Befestigen der Stromschiene an den Komponenten in der Vorrichtung einschließt.
Stromschiene nach Anspruch 39, wobei der Verbinder eine männliche Anschlussbaugruppe mit einem internen Federelement einschließt.
Stromschiene zur Verwendung bei der mechanischen und elektrischen Verbindung von Komponenten in einer Vorrichtung, wobei die Stromschiene Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Leitern, die so angeordnet sind, dass sie zwei gegenüberliegende Endabschnitte und einen Zwischenabschnitt bereitstellen, wobei jeder der Leiter eine Vielzahl von Zwischenausdehnungen aufweist, die den Zwischenabschnitt durchqueren, wobei der Zwischenabschnitt Folgendes einschließt: ein nicht verschmolzenes Segment, bei dem keine Zwischenausdehnungen der Leiter verschmolzen sind, um einen einzigen konsolidierten Leiter zu bilden, und ein verschmolzenes Segment, das Folgendes einschließt: (i) eine teilweise Erstarrungszone, in der ein Großteil der Zwischenausdehnungen der Leiter miteinander verschmolzen ist, um eine teilweise erstarrte Region zu bilden, die einen einzelnen konsolidierten Leiter bereitstellt, (ii) eine vollständige Erstarrungszone, in der alle Zwischenausdehnungen der Leiter miteinander verschmolzen sind, um eine vollständig erstarrte Region zu bilden, die einen einzelnen konsolidierten Leiter bereitstellt, und (iii) eine nicht erstarrte Region, in der alle Zwischenausdehnungen der Leiter nicht miteinander verschmolzen sind.
Stromschiene nach Anspruch 41, wobei die vollständig erstarrte Region einem Prozess der Durchschweißung unterzogen wurde.
Stromschiene nach Anspruch 41, wobei die Vielzahl von Leitern in einem vertikalen Stapel angeordnet sind, der eine Höhe des verschmolzenen Segments definiert, und wobei die vollständig erstarrte Region eine Höhe aufweist, die im Wesentlichen gleich der Höhe des verschmolzenen Segments ist.
Stromschiene nach Anspruch 41, wobei die Vielzahl von Leitern in einem vertikalen Stapel mit einem obersten Leiter und einem untersten Leiter angeordnet sind, die eine Höhe des verschmolzenen Segments definieren, das sich dazwischen erstreckt, und wobei sich die vollständig erstarrte Region zwischen dem obersten Leiter und dem untersten Leiter erstreckt.
Stromschiene nach Anspruch 41, wobei die Vielzahl von Leitern in einem vertikalen Stapel angeordnet sind, der eine verschmolzene Segmenthöhe definiert, und wobei die teilweise erstarrte Region eine Höhe aufweist, die geringer ist als die Höhe des verschmolzenen Segments.
Stromschiene nach Anspruch 45, wobei sich eine nicht erstarrte Region zwischen der Höhe des verschmolzenen Segments und der Höhe der teilweise erstarrten Region befindet.
Stromschiene nach Anspruch 45, wobei die teilweise erstarrte Region eine innere Erstarrungszone einschließt, die dichter ist als eine äußere Erstarrungszone, wobei sich die äußere Erstarrungszone in der Nähe von Leitern in der nicht erstarrten Region befindet.
Stromschiene nach Anspruch 41, wobei die teilweise erstarrte Region einem Prozess des teilweisen Durchschweißens unterzogen wurde.
Stromschiene nach Anspruch 48, wobei bei dem Prozess des teilweisen Durchschweißens ein Laser verwendet wird.
Stromschiene nach Anspruch 41, wobei das verschmolzene Segment des Zwischenabschnitts eine Länge, eine Breite und eine Höhe aufweist, die zusammen ein verschmolzenes Segmentvolumen definieren, und wobei das verschmolzene Segment eine Vielzahl teilweise erstarrter Regionen einschließt, die innerhalb des verschmolzenen Segmentvolumens angeordnet sind.
Stromschiene nach Anspruch 50, wobei das verschmolzene Segment ferner eine Vielzahl von nicht erstarrten Regionen einschließt, die einen Großteil des Volumens des verschmolzenen Segments einnehmen, und die teilweise erstarrten Regionen einen kleineren Teil des Volumens des verschmolzenen Segments einnehmen.
Stromschiene nach Anspruch 41, wobei das nicht verschmolzene Segment eine Steifigkeit aufweist, die geringer ist als die Steifigkeit der vollständig erstarrten Region, wobei die vollständig erstarrte Region das Biegen des verschmolzenen Segments des Zwischenabschnitts in der Ebene erleichtert.
Stromschiene nach Anspruch 41, wobei die vollständig erstarrte Region eine Steifigkeit aufweist, die (a) die Biegung des verschmolzenen Segments des Zwischenabschnitts in der Ebene erleichtert und (b) die Biegung des verschmolzenen Segments in der Ebene im Laufe der Zeit beibehält.
Stromschiene nach Anspruch 41, wobei die teilweise erstarrte Region eine Steifigkeit aufweist, die (a) die Biegung des verschmolzenen Segments des Zwischenabschnitts in der Ebene erleichtert und (b) die Biegung des verschmolzenen Segments in der Ebene im Laufe der Zeit beibehält.
Stromschiene nach Anspruch 41, wobei das verschmolzene Segment mindestens eine vollständig erstarrte Kantenregion einschließt, die mit einem Schweißprozess behandelt wurde.
Stromschiene nach Anspruch 41, wobei die vollständig erstarrte Region durch die Anwendung eines Lasers auf eine äußere Oberfläche eines äußersten Leiters des mittleren Abschnitts der Stromschiene gebildet wird.
Stromschiene nach Anspruch 41, wobei die vollständig erstarrte Region durch die Anwendung eines Lasers sowohl auf (a) eine obere Oberfläche eines obersten Leiters des Zwischenabschnitts der Stromschiene als auch auf (b) eine untere Oberfläche eines untersten Leiters des Zwischenabschnitts der Stromschiene gebildet wird.
Stromschiene nach Anspruch 41, wobei die Leiter in mindestens einem der Endabschnitte miteinander verschmolzen sind, um einen einzigen konsolidierten Leiter zu bilden.
Stromschiene nach Anspruch 41, wobei mindestens einer der Endabschnitte einen Verbinder zum Befestigen der Stromschiene an den Komponenten in der Vorrichtung einschließt.
Stromschiene nach Anspruch 59, wobei der Verbinder eine männliche Anschlussbaugruppe mit einem internen Federelement einschließt.
Batteriepacksystem, das Folgendes umfasst: ein Batteriepack mit einer Vielzahl von Batteriemodulen; und eine Stromschiene zum elektrischen Verbinden der Batteriemodule im Batteriepack, wobei die Stromschiene Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Leitern, die so angeordnet sind, dass sie zwei gegenüberliegende Endabschnitte und einen Zwischenabschnitt bereitstellen, wobei jeder der Leiter eine Vielzahl von Zwischenausdehnungen aufweist, die den Zwischenabschnitt durchqueren, wobei der Zwischenabschnitt Folgendes einschließt: ein nicht verschmolzenes Segment, bei dem keine Zwischenausdehnungen der Leiter verschmolzen sind, um einen einzigen konsolidierten Leiter zu bilden, und ein verschmolzenes Segment, das (i) eine vollständige Erstarrungszone, in der alle Zwischenausdehnungen der Leiter miteinander verschmolzen sind, um eine vollständig erstarrte Region zu bilden, die einen einzigen konsolidierten Leiter bereitstellt, und (ii) eine nicht erstarrte Region, in der alle Zwischenausdehnungen der Leiter nicht miteinander verschmolzen sind, einschließt.
Batteriepacksystem nach Anspruch 61, wobei die vollständig erstarrte Region einem Prozess der vollständigen Durchschweißung unterzogen wurde.
Batteriepacksystem nach Anspruch 61, wobei die Vielzahl von Leitern in einem vertikalen Stapel angeordnet sind, der eine Höhe des verschmolzenen Segments definiert, und wobei die vollständig erstarrte Region eine Höhe aufweist, die im Wesentlichen gleich der Höhe des verschmolzenen Segments ist.
Batteriepacksystem nach Anspruch 61, wobei die Vielzahl von Leitern in einem vertikalen Stapel mit einem obersten Leiter und einem untersten Leiter angeordnet sind, die eine Höhe des verschmolzenen Segments definieren, das sich dazwischen erstreckt, und wobei sich die vollständig erstarrte Region zwischen dem obersten Leiter und dem untersten Leiter erstreckt.
Batteriepacksystem nach Anspruch 61, wobei das verschmolzene Segment des Zwischenabschnitts (iii) eine teilweise Erstarrungszone einschließt, in der ein Großteil der Zwischenausdehnungen der Leiter miteinander verschmolzen ist, um eine teilweise erstarrte Region zu bilden, die einen einzelnen konsolidierten Leiter bereitstellt.
Batteriepacksystem nach Anspruch 65, wobei die Vielzahl von Leitern in einem vertikalen Stapel angeordnet sind, der eine verschmolzene Segmenthöhe definiert, und wobei die teilweise erstarrte Region eine Höhe aufweist, die geringer ist als die Höhe des verschmolzenen Segments.
Batteriepacksystem nach Anspruch 66, wobei sich eine nicht erstarrte Region zwischen der Höhe des verschmolzenen Segments und der Höhe der teilweise erstarrten Region befindet.
Batteriepacksystem nach Anspruch 65, wobei die teilweise erstarrte Region eine innere Erstarrungszone einschließt, die dichter ist als eine äußere Erstarrungszone, wobei sich die äußere Erstarrungszone in der Nähe von Leitern in der nicht erstarrten Region befindet.
Batteriepacksystem nach Anspruch 65, wobei die teilweise erstarrte Region einem Prozess der teilweisen Durchschweißung unterzogen wurde.
Batteriepacksystem nach Anspruch 69, wobei bei dem Prozess des teilweisen Durchschweißens ein Laser verwendet wird.
Batteriepacksystem nach Anspruch 65, wobei das verschmolzene Segment des Zwischenabschnitts eine Länge, eine Breite und eine Höhe aufweist, die zusammen ein verschmolzenes Segmentvolumen definieren, und wobei das verschmolzene Segment eine Vielzahl teilweise erstarrter Regionen einschließt, die innerhalb des verschmolzenen Segmentvolumens angeordnet sind.
Batteriepacksystem nach Anspruch 65, wobei das verschmolzene Segment ferner eine Vielzahl von nicht erstarrten Regionen einschließt, die einen Großteil des Volumens des verschmolzenen Segments einnehmen, und die teilweise erstarrten Regionen einen kleineren Teil des Volumens des verschmolzenen Segments einnehmen.
Batteriepacksystem nach Anspruch 61, wobei das nicht verschmolzene Segment eine Steifigkeit aufweist, die geringer ist als die Steifigkeit der vollständig erstarrten Region, wobei die vollständig erstarrte Region das Biegen des verschmolzenen Segments des Zwischenabschnitts in der Ebene erleichtert.
Batteriepacksystem nach Anspruch 61, wobei die vollständig erstarrte Region eine Steifigkeit aufweist, die (a) die Biegung des verschmolzenen Segments des Zwischenabschnitts in der Ebene erleichtert und (b) die Biegung des verschmolzenen Segments in der Ebene im Laufe der Zeit beibehält.
Batteriepacksystem nach Anspruch 61, wobei das verschmolzene Segment mindestens eine vollständig erstarrte Kantenregion einschließt, die mit einem Schweißprozess behandelt wurde.
Batteriepacksystem nach Anspruch 61, wobei die vollständig erstarrte Region durch die Anwendung eines Lasers auf eine äußere Oberfläche eines äußersten Leiters des mittleren Abschnitts der Stromschiene gebildet wird.
Batteriepacksystem nach Anspruch 61, wobei die vollständig erstarrte Region durch die Anwendung eines Lasers sowohl auf (a) eine obere Oberfläche eines obersten Leiters des Zwischenabschnitts der Stromschiene als auch auf (b) eine untere Oberfläche eines untersten Leiters des Zwischenabschnitts der Stromschiene gebildet wird.
Batteriepacksystem nach Anspruch 61, wobei die Leiter in mindestens einem der Endabschnitte miteinander verschmolzen sind, um einen einzigen konsolidierten Leiter zu bilden.
Batteriepacksystem nach Anspruch 61, wobei mindestens einer der Endabschnitte einen Verbinder zum Befestigen der Stromschiene an den Komponenten in der Vorrichtung einschließt.
Batteriepacksystem nach Anspruch 79, wobei der Verbinder eine männliche Anschlussbaugruppe mit einem internen Federelement einschließt.
Fahrzeug, das ein Leistungsverteilungssystem einschließt, wobei das Fahrzeug Folgendes umfasst: ein Leistungsverteilungssystem mit mindestens einer elektrischen Komponente und einer Leistungsquelle; und eine Stromschiene zur elektrischen Verbindung der Leistungsquelle mit der elektrischen Komponente, wobei die Stromschiene Folgendes umfasst: eine Vielzahl von Leitern, die so angeordnet sind, dass sie zwei gegenüberliegende Endabschnitte und einen Zwischenabschnitt bereitstellen, wobei jeder der Leiter eine Vielzahl von Zwischenausdehnungen aufweist, die den Zwischenabschnitt durchqueren, wobei der Zwischenabschnitt Folgendes einschließt: ein nicht verschmolzenes Segment, bei dem keine Zwischenausdehnungen der Leiter verschmolzen sind, um einen einzigen konsolidierten Leiter zu bilden, und ein verschmolzenes Segment, das (i) eine vollständige Erstarrungszone, in der alle Zwischenausdehnungen der Leiter miteinander verschmolzen sind, um eine vollständig erstarrte Region zu bilden, die einen einzigen konsolidierten Leiter bereitstellt, und (ii) eine nicht erstarrte Region, in der alle Zwischenausdehnungen der Leiter nicht miteinander verschmolzen sind, einschließt.
Fahrzeug nach Anspruch 81, wobei die vollständig erstarrte Region einem Prozess der Durchschweißung unterzogen wurde.
Fahrzeug nach Anspruch 81, wobei die Vielzahl von Leitern in einem vertikalen Stapel angeordnet sind, der eine Höhe des verschmolzenen Segments definiert, und wobei die vollständig erstarrte Region eine Höhe aufweist, die im Wesentlichen gleich der Höhe des verschmolzenen Segments ist.
Fahrzeug nach Anspruch 81, wobei die Vielzahl von Leitern in einem vertikalen Stapel mit einem obersten Leiter und einem untersten Leiter angeordnet sind, die eine Höhe des verschmolzenen Segments definieren, das sich dazwischen erstreckt, und wobei sich die vollständig erstarrte Region zwischen dem obersten Leiter und dem untersten Leiter erstreckt.
Fahrzeug nach Anspruch 81, wobei das verschmolzene Segment des Zwischenabschnitts (iii) eine teilweise Erstarrungszone einschließt, in der ein Großteil der Zwischenausdehnungen der Leiter miteinander verschmolzen ist, um eine teilweise erstarrte Region zu bilden, die einen einzelnen konsolidierten Leiter bereitstellt.
Fahrzeug nach Anspruch 85, wobei die Vielzahl von Leitern in einem vertikalen Stapel angeordnet sind, der eine verschmolzene Segmenthöhe definiert, und wobei die teilweise erstarrte Region eine Höhe aufweist, die geringer ist als die Höhe des verschmolzenen Segments.
Fahrzeug nach Anspruch 86, wobei sich eine nicht erstarrte Region zwischen der Höhe des verschmolzenen Segments und der Höhe der teilweise erstarrten Region befindet.
Fahrzeug nach Anspruch 85, wobei die teilweise erstarrte Region eine innere Erstarrungszone einschließt, die dichter ist als eine äußere Erstarrungszone, wobei sich die äußere Erstarrungszone in der Nähe von Leitern in der nicht erstarrten Region befindet.
Fahrzeug nach Anspruch 85, wobei die teilweise erstarrte Region einem Prozess des teilweisen Durchschweißens unterzogen wurde.
Fahrzeug nach Anspruch 89, wobei bei dem Prozess des teilweisen Durchschweißens ein Laser verwendet wird.
Fahrzeug nach Anspruch 85, wobei das verschmolzene Segment des Zwischenabschnitts eine Länge, eine Breite und eine Höhe aufweist, die zusammen ein verschmolzenes Segmentvolumen definieren, und wobei das verschmolzene Segment eine Vielzahl teilweise erstarrter Regionen einschließt, die innerhalb des verschmolzenen Segmentvolumens angeordnet sind.
Fahrzeug nach Anspruch 85, wobei das verschmolzene Segment ferner eine Vielzahl von nicht erstarrten Regionen einschließt, die einen Großteil des Volumens des verschmolzenen Segments einnehmen, und die teilweise erstarrten Regionen einen kleineren Teil des Volumens des verschmolzenen Segments einnehmen.
Fahrzeug nach Anspruch 81, wobei das nicht verschmolzene Segment eine Steifigkeit aufweist, die geringer ist als die Steifigkeit der vollständig erstarrten Region, wobei die vollständig erstarrte Region das Biegen des verschmolzenen Segments des Zwischenabschnitts in der Ebene erleichtert.
Fahrzeug nach Anspruch 81, wobei die vollständig erstarrte Region eine Steifigkeit aufweist, die (a) die Biegung des verschmolzenen Segments des Zwischenabschnitts in der Ebene erleichtert und (b) die Biegung des verschmolzenen Segments in der Ebene im Laufe der Zeit beibehält.
Fahrzeug nach Anspruch 81, wobei das verschmolzene Segment mindestens eine vollständig erstarrte Kantenregion einschließt, die mit einem Schweißprozess behandelt wurde.
Fahrzeug nach Anspruch 81, wobei die vollständig erstarrte Region durch die Anwendung eines Lasers auf eine äußere Oberfläche eines äußersten Leiters des mittleren Abschnitts der Stromschiene gebildet wird.
Fahrzeug nach Anspruch 81, wobei die vollständig erstarrte Region durch die Anwendung eines Lasers sowohl auf (a) eine obere Oberfläche eines obersten Leiters des Zwischenabschnitts der Stromschiene als auch auf (b) eine untere Oberfläche eines untersten Leiters des Zwischenabschnitts der Stromschiene gebildet wird.
Fahrzeug nach Anspruch 81, wobei die Leiter in mindestens einem der Endabschnitte miteinander verschmolzen sind, um einen einzigen konsolidierten Leiter zu bilden.
Fahrzeug nach Anspruch 81, wobei mindestens einer der Endabschnitte einen Verbinder zum Befestigen der Stromschiene an den Komponenten in der Vorrichtung einschließt.
Fahrzeug nach Anspruch 99, wobei der Verbinder eine männliche Anschlussbaugruppe mit einem internen Federelement einschließt.