DE19547302A1 - Niederinduktiver Hochstrom-Steckverbinder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen niederinduktiven Hoch­ strom-Steckverbinder zur direkten Steckverbindung einer groß­ flächigen Stromschiene eines Stromrichtermoduls mit einer Stromschiene eines Stromrichterschrankes, wobei entlang eines Anschlußbereiches der Stromschiene des Stromrichtermoduls mehrere Bohrungen vorgesehen sind.

Aus der WO 95/01088 ist ein Stromrichtermodul bekannt, das aus einem metallischen, allseitig geschlossenen Gehäuse be­ steht, in dem Stromrichterventile sowie Beschaltungskomponen­ ten, wie Drosseln, Kondensatoren und ein Widerstand angeord­ net sind, wobei das Gehäuse mit zwei Anschlüssen für die Zu- und Abführung des Kühlmediums sowie mit mehreren Leistungs­ anschlüssen versehen ist. Auf der Rückseite dieses Gehäuses ragen in der Modulmitte aus dem Gehäuse zwei großflächige Stromschienen heraus, die jeweils mit einem gewinkelten Stromschienen-Anschlußteil lösbar verbunden sind. Auf der Vorderseite des Gehäuses ist der Leistungsanschluß angeord­ net. Die rückwärtige Abdeckung, aus der die beiden Strom­ schienen herausragen, ist beispielsweise aus Metall oder Epo­ xidharz. Die gewinkelten Stromschienen-Anschlußteile werden jeweils mit einer Stromschiene des Zwischenkreises eines Stromrichterschrankes mittels einer lösbaren Befestigung ver­ bunden. Damit der Strom in den rückwärtigen Stromschienen des Stromrichtermoduls auch über die gesamte Breite der Strom­ schiene in eine Zwischenkreisschiene des Stromrichterschran­ kes fließen kann, wurden zusätzliche Bauelemente, wie eine abgerundete Kufe und eine angepaßte gehärtete Blattfeder, so­ wie ein Spezialwerkzeug zum Spannen und Anschließen dieser Anordnung an eine Zwischenkreisschiene verwendet.

Die Lösung erfordert viel Montage- und Zeitaufwand. Außerdem war eine Verwendung dieses Stromrichtermoduls bei Unterflur- Stromrichtergeräten nicht möglich. Ferner war der Zustand des Anschlusses nicht einsehbar bzw. konnte nicht optisch über­ prüft werden.

Aus der EP 0 446 836 A1 ist ein Stromrichtermodul bekannt, das zum einfachen und schnellen Ein- und Ausfahren in einen und aus einem Stromrichterschrank mit fest installierten Laufrollen zum Gleiten auf geeigneten Schienenprofilen inner­ halb des Schrankes versehen ist. Für die Zu- und Abfuhr der Kühlflüssigkeit sind zwei hydraulische Schnellverschlußkupp­ lungen an der Rückseite des Gehäuses angeordnet. An der Frontseite des Gehäuses und zur Seite gerichtet sind mehrere zur Kontaktierung mit Stromschienen-Einfahrvorrichtungen ge­ eignete elektrische Modul-Einfahrkontakte gruppiert. Diese Modul-Einfahrkontakte dienen zur elektrischen Kontaktierung mit entsprechenden, an Stromschienen eines Stromrichter­ schrankes befestigten Stromschienen-Einfahrvorrichtungen. Die Stromschienen-Einfahrvorrichtung weist einen im Querschnitt U-förmigen Rahmen auf, der über eine Schraubverbindung an der Stromschiene befestigt ist. Im Inneren des Rahmens sind vier Rundstäbe mit aufgefädelten Lochscheibenrollen in gleichmä­ ßigem Abstand voneinander angeordnet, die einzeln gefedert viele Einzelkontaktpunkte bilden. Die Achsen der drehbewegli­ chen Lochscheibenrollen sind über Halterungen mit dem Rahmen verbunden. Beim Einfahren und Ausfahren des im Querschnitt achteckigen Modul-Einfahrkontaktes rollen die Lochscheiben­ rollen federnd über die Kanten und Flächen des Modul-Einfahr­ kontaktes ab. Im eingefahrenen Zustand drücken die Lochschei­ benrollen gegen die Seitenflächen des Modul-Einfahrkontaktes, wodurch wegen der vielen Einzelrollen und der damit gegebenen Vielfachkontaktierung eine hohe Stromübertragungsfähigkeit gewährleistet ist. Diese elektrische Kontaktierung erfolgt ohne Werkzeug, indem beim Einfahren des Moduls die Modul-Ein­ fahrkontakte selbsttätig in entsprechende Stromschienen- Gegenkontakte des Stromrichterschrankes eingreifen. Genauso einfach geschieht die hydraulische Kupplung über die Schnell­ verschlußkupplungen, die in entsprechende Kupplungen im Stromrichterschrank einrasten. Die elektrische Leistungsver­ bindung erfolgt automatisch nach erfolgtem Einschub über die Modul-Einfahrkontakte und die entsprechenden Stromschienen- Einfahrvorrichtungen mit den Stromschienen des Stromrichter­ schrankes. Wird das Stromrichtermodul lediglich geringfügig aus dem Stromrichterschrank herausgeschoben, jedoch nicht entfernt, so werden automatisch die elektrischen Leistungs­ verbindungen über die Modul-Einfahrkontakte 7 getrennt und die Schnellverschlußkupplung schließt das Gehäuseinnere des Moduls gas- und flüssigkeitsdicht ab. Mit dieser steckbaren Leistungsverbindung kann im Störungsfall sehr einfach ein Stromrichtermodul ausgewechselt werden.

Bei diesen beschriebenen Leistungsverbindungen handelt es sich nicht um eine niederinduktive Hochstrom-Steckverbindung, da einerseits der Modul-Einfahrkontakt wegen einer hohen Stromübertragungsfähigkeit als Vielfachkontakt ausgebildet ist und andererseits durch die Anbringung von Stromschienen- Einfahrvorrichtungen, wodurch die Stromschienen des Strom­ richterschrankes nur übereinander angeordnet werden können.

Aus der DE 37 84 897 T2 ist ein Leistungselektronikmodul, insbesondere für eine Stromrichteranlage, bekannt. Dieses Leistungselektronikmodul ist als Einschub ausgeführt. An der Rückseite des Einschubs befindet sich eine Anschlußplatte mit tulpenförmigen Kontakten; diese Platte entspricht in ihrem Aufbau einer Trägerplatte der Stromrichteranlage und weist sechs Sechskantbohrungen zur Aufnahme der Kontakttulpen sowie sechs Rundbohrungen zur Anbringung von Verwechslungsschutz- Elementen auf. Im Mittelbereich der Anschlußplatte mit den Kontakttulpen ist außerdem ein Positionierstift angebracht, der beim Einschieben der Kontakttulpen auf die entsprechenden Kontaktstifte des Anschlußsockels mit der Zentrierhülse der zugeordneten Trägerplatte zusammenwirkt. Die Kontakttulpen der Anschlußplatte des Einschubs können auch durch Kontakt­ zangen ersetzt werden. Bei dieser steckbaren Verbindung han­ delt es sich nicht um eine Hochstrom-Steckverbindung.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen nieder­ induktiven Hochstrom-Steckverbinder zur direkten Steckver­ bindung einer großflächigen Stromschiene eines Stromrichter­ moduls der eingangs genannten Art anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die im An­ spruch 1 angegebenen Merkmale.

Durch die Ausgestaltung des Anschlußteils der Stromschiene des Stromrichtermoduls als Hochstrom-Steckverbinder entfällt der hohe Montage- und Zeitaufwand beim Anschluß des Strom­ richtermoduls an niederinduktive Schienen eines Stromrichter­ schrankes. Da der erfindungsgemäße Hochstrom-Steckverbinder aus mehreren Teilen besteht, werden keine hohen Anforderungen an einen Monteur gestellt, so daß die Montage des Steckver­ binders besonders einfach ausfällt. Außerdem wird kein Spe­ zialwerkzeug mehr benötigt und der Steckverbinder kann außer­ halb des Stromrichterschrankes an die Stromschienen des Stromrichtermoduls montiert werden. Durch die Verwendung von zwei Kontaktlamellen erfolgt der Stromübergang über die ge­ samte Oberfläche der Stromschiene des Stromschienenschrankes. Da dieser Steckverbinder zur direkten Steckverbindung von zwei Stromschienen ausgebildet ist, die Teile einer niederin­ duktiven Verschienung sind, bleibt diese Niederinduktivität der Verschienung erhalten.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Hochstrom-Steckver­ binders ist der äußere Lamellenträger mit Kühlrippen verse­ hen. Durch diese Kühlrippen wird die im Kontakt entstehende Verlustwärme abgeführt. Somit wird der Kontakt besonders gut entwärmt.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Hochstrom- Steckverbinders ist der innere Lamellenträger mit mehreren zusätzlichen Bohrungen zur lösbaren Befestigung der Tragvor­ richtung versehen. Dadurch besteht die Möglichkeit, bei der Montage den inneren Lamellenträger zunächst an der Tragvor­ richtung zu befestigen. Danach werden die anderen Teile des Steckverbinders mit der Stromschiene des Stromrichtermoduls an der Tragvorrichtung befestigt. Dadurch vereinfacht sich die Montage noch mehr und der Steckverbinder wird mechanisch stabiler.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des niederinduktiven Hochstrom-Steckverbinders sind den Unteransprüchen 4 bis 9 zu entnehmen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, in der eine vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochstrom-Steckverbinders schematisch veranschaulicht ist.

Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch eine vorteilhafte Ausfüh­ rungsform eines erfindungsgemäßen Hochstrom-Steckver­ binders, die

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf eine rückwärtige Abdeckung eines Stromrichtermoduls mit zwei montierten Hoch­ strom-Steckverbindern und in

Fig. 3 ist eine Seitenansicht dieser rückwärtigen Abdeckung gemäß Fig. 2 dargestellt.

Die Fig. 1 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform eines er­ findungsgemäßen Hochstrom-Steckverbinders 2. Dieser Hoch­ strom-Steckverbinder 2 besteht aus einem inneren und äußeren Lamellenträger 4 und 6, einer inneren und äußeren Kontaktla­ melle 8 und 10 und einer Tragvorrichtung 12. Der Anschlußbe­ reich 14 der großflächigen Stromschiene P und der inneren und äußeren Lamellenträger 4 und 6 weisen entlang der Breite der Stromschiene P mehrere korrespondierende Bohrungen 16, 18 und 20 auf. Zur Aufnahme der Kontaktlamelle 8 bzw. 10 ist der La­ mellenträger 4 bzw. 6 mit einer Aussparung 22 bzw. 24 verse­ hen. Außerdem ist der Lamellenträger 4 bzw. 6 im Steckbereich 26 des Hochstrom-Steckverbinders 2 derartig ausgebildet, daß das freie Ende 28 bzw. 30 der Kontaktlamelle 8 bzw. 10 sich abstützen kann. Bei der hier dargestellten Ausführungsform der Kontaktlamelle 8 bzw. 10 ist der Lamellenträger 4 bzw. 6 im Steckbereich 26 mit einer Ausnehmung 32 bzw. 34 versehen. Der innere Lamellenträger 4 ist mit mehreren zusätzlichen Bohrungen 36 versehen, wodurch die Möglichkeit zur lösbaren Befestigung dieses inneren Lamellenträgers 4 an der Tragvor­ richtung 12 besteht. Zur lösbaren Befestigung werden Senk­ schrauben 38 verwendet. Der äußere Lamellenträger 6 weist Kühlrippen 40 auf, die über die gesamte Breite dieses Lamel­ lenträgers 6 räumlich parallel angeordnet sind. Mit Hilfe dieser Kühlrippen 40 wird der Kontakt ausreichend entwärmt. Die Tragvorrichtung 12 ist mit einer ersten Reihe von Gewin­ debohrungen 42 und einer zweiten Reihe von Gewindebohrungen 44 versehen, die einerseits zu den Bohrungen 16, 18 und 20 der beiden Lamellenträger 4 und 6 und der Stromschiene P und andererseits zu den zusätzlichen Bohrungen 36 des inneren Lamellenträgers 4 korrespondieren. Außerdem weist die Trag­ vorrichtung 12 entlang des Steckbereichs 26 wenigstens eine Rippe 46 auf. Mittels dieser Rippe 46 wird die elektrische Kriechstrecke zwischen zwei unterschiedlichen Potentialen verlängert, wodurch die Durchschlagsspannungsfestigkeit er­ höht werden kann, ohne dabei die räumliche Anordnung vergrö­ ßern zu müssen. Diese Maßnahme ist besonders gut in Fig. 2 zu sehen.

Bei der Montage dieses Hochstrom-Steckverbinders 2 wird zu­ nächst der innere Lamellenträger 4 mittels der Senkschrauben 38 mit der Tragvorrichtung 12 lösbar befestigt. Die Einheit wird dann auf einer Seite der Stromschiene P im Anschlußbe­ reich 14 angeordnet, wogegen die innere und äußere Kontakt­ lamelle 8 und 10 und der äußere Lamellenträger 6 auf der ge­ genüberliegenden Seite der Stromschiene P im Anschlußbereich 14 angeordnet wird. Mittels nicht näher dargestellter Schrau­ ben werden diese Teile 8, 10 und 6 mit dem bereits fixierten inneren Lamellenträger 4 an der Tragvorrichtung 12 lösbar be­ festigt. Um den Montageaufwand zu erleichtern, können die beiden Kontaktlamellen 8 und 10 und der äußere Lamellenträger 6 miteinander verklebt werden, so daß man eine weitere vor­ montierte Einheit erhält.

Die Tragvorrichtung 12 stützt sich entweder auf der rückwär­ tigen Abdeckung 48 eines Stromrichtermoduls ab oder ist in dieser Abdeckung 48 mittels nicht näher dargestellter Rast­ mittel mit dieser Abdeckung 48 lösbar verbunden. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Hochstrom-Steck­ verbinders 2 bilden die Abdeckung 48 und die Tragvorrichtung 12 eine Baueinheit, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

In der Fig. 2 ist eine Draufsicht auf eine rückwärtige Ab­ deckung 48 eines Stromrichtermoduls veranschaulicht. Bei die­ ser Darstellung bilden die Abdeckungen 48 und die Tragvor­ richtung 12 eine Baueinheit. An den beiden Flachseiten der Tragvorrichtung 12 sind die Lamellenträger 4 und 6 und die Kontaktlamellen 8 und 10 der beiden Hochstrom-Steckverbinder 2 lösbar befestigt. Da aus dem Stromrichtermodul zwei paral­ lel geführte Stromschienen P und N mittels zweier Spalten in der Abdeckung 48 herausgeführt werden, werden zur Leistungs­ verbindung dieses Stromrichtermoduls mit einem Stromschie­ nensystem eines Stromrichterschrankes zwei Steckverbinder 2 benötigt (Fig. 3). Die Anschlußbereiche 14 jeder Stromschie­ ne P und N ist gemäß Fig. 1 mit einem Steckverbinder 2 ver­ sehen. Da zwischen diesen beiden Stromschienen P und N (Zwi­ schenkreisanschlüsse des Stromrichtermoduls) eine hohe Span­ nungsdifferenz besteht, ist die Tragvorrichtung 12 mit mehre­ ren Rippen 46 versehen. Außerdem sind jeweils zwischen einem Masseanschluß 50 und einem Ende des Hochstrom-Steckverbinders 2 zusätzliche Rippen 52 auf der Abdeckung 48 angebracht. Fer­ ner ist die Abdeckung 48 verrippt. Mittels dieser Rippen 54 wird die für den Steckvorgang benötigte Steifigkeit der rück­ wärtigen Abdeckung 48 des Stromrichtermoduls erreicht.

Durch diesen erfindungsgemäßen Hochstrom-Steckverbinder 2 er­ folgt die elektrische Kontaktierung ohne Werkzeug, indem beim Einfahren des Moduls die Hochstrom-Steckverbinder 2 selbsttä­ tig korrespondierende Stromschienenenden eines Stromschienen­ systems eines Stromschienenschrankes umgreifen. Dadurch kann dieses Stromrichtermodul auch bei Unterflurstromrichtergerä­ ten verwendet werden. Durch den erfindungsgemäßen Steckver­ binder 2 bleibt die Niederinduktivität des Stromschienensy­ stems des Stromrichterschrankes erhalten.

Claims (9)

1. Niederinduktiver Hochstrom-Steckverbinder (2) zur direk­ ten Steckverbindung einer großflächigen Stromschiene (P, N) eines Stromrichtermoduls mit einer Stromschiene eines Strom­ richterschrankes, wobei entlang eines Anschlußbereiches der Stromschiene des Stromrichtermoduls mehrere Bohrungen vorge­ sehen sind, mit einem inneren und äußeren Lamellenträger (4, 6), mit einer inneren und äußeren Kontaktlamelle (8, 10) und mit einer Tragvorrichtung (12), wobei diese Lamellenträger (4, 6) und diese Kontaktlamellen (8, 10) im Anschlußbereich (14) der Stromschiene (P, N) mit Bohrungen (18, 20) versehen sind, die zu den Bohrungen (16) der Stromschiene (P, N) kor­ respondieren, wobei diese Lamellenträger (4, 6) im Steckbe­ reich (26) derart gestaltet sind, daß die freien Enden (28, 30) der Kontaktlamellen (8, 10) sich gegen die Lamellenträger (4, 6) abstützen können und wobei diese Kontaktlamellen (8, 10) und diese Lamellenträger (4, 6) zusammen mit der Stromschiene (P, N) mittels Befestigungsmittel an der Tragvorrichtung (12) lösbar befestigt sind.

2. Niederinduktiver Hochstrom-Steckverbinder (2) nach An­ spruch 1 , wobei der äußere Lamellenträger (6) mit Kühlrippen (40) versehen ist.

3. Niederinduktiver Hochstrom-Steckverbinder (2) nach An­ spruch 1 , wobei der innere Lamellenträger (4) mit mehreren zusätzlichen Bohrungen (36) zur lösbaren Befestigung mit der Tragvorrichtung (12) versehen ist.

4. Niederinduktiver Hochstrom-Steckverbinder (2) nach An­ spruch 1, wobei die Lamellenträger (4,6) im Steckbereich (26) jeweils mit einer Ausnehmung (32, 34) versehen sind, die den freien Enden (28, 30) der Kontaktlamellen (8, 10) zugewandt sind.

5. Niederinduktiver Hochstrom-Steckverbinder (2) nach An­ spruch 1, wobei im Anschlußbereich (14) die Lamellenträger (4, 6) mit Ausnehmungen versehen sind, die der Stromschiene (P, N) zugewandt sind.

6. Niederinduktiver Hochstrom-Steckverbinder (2) nach An­ spruch 1, wobei die Tragvorrichtung (12) entlang des Steckbe­ reichs (26) mit wenigstens einer Rippe (46) versehen ist.

7. Niederinduktiver Hochstrom-Steckverbinder (2) nach An­ spruch 1, wobei die Tragvorrichtung (12) in eine Abdeckung (48) des Stromrichtermoduls einsteckbar ist.

8. Niederinduktiver Hochstrom-Steckverbinder (2) nach An­ spruch 1, wobei die Tragvorrichtung (12) mit einer Abdeckung (48) des Stromrichtermoduls eine Baueinheit bildet.

9. Niederinduktiver Hochstrom-Steckverbinder (2) nach An­ spruch 1, wobei die Tragvorrichtung (12) über den Steckbe­ reich (26) beidseitig hinausragt.