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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schnittstellenanordnung für eine elektrische Vorrichtung, insbesondere einen Wechselrichter, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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STAND DER TECHNIK
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Aus dem Stand der Technik sind elektrische Geräte bekannt, welche der Zusammenführung von elektrischer Energie von einer Vielzahl von Quellen dienen bzw. zu welchen elektrische Energie von einer Vielzahl von Quellen zusammengeführt werden soll.
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Ein solches Gerät ist beispielsweise ein Wechselrichter, welcher die von Photovoltaikmodulen gewonnene elektrische Energie für die Einspeisung in das Stromnetz umwandelt. Typischerweise werden eine Vielzahl von Photovoltaikmodulen über eine Vielzahl von Kabeln mit dem Wechselrichter verbunden.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schnittstellenanordnung für eine elektrische Vorrichtung anzugeben, bei welcher auf einfache Art und Weise mehrere externe Elemente, wie Kabel, elektrisch leitend mit der Vorrichtung verbindbar sind, wobei die mehrere externen Elemente elektrisch zusammengeführt werden sollen.
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Diese Aufgabe löst der Gegenstand vom Schutzanspruch 1. Demgemäss umfasst eine Schnittstellenanordnung, insbesondere für einen Wechselrichter, ein Aufnahmeelement, mindestens zwei, vorzugsweise eine Vielzahl, elektrische Steckerelemente mit jeweils einem elektrisch isolierenden Gehäuse und einem im Gehäuse angeordneten elektrischen Leiter, welche Steckerelemente mit dem Aufnahmeelement fest in Verbindung stehen und mindestens eine Kontaktbrücke, zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen den Steckerelementen. Jedes der Steckerelemente weist eine Eingangsseite und eine Ausgangsseite auf, wobei die Eingangsseite zur elektrischen Verbindung mit einem externen elektrisch leitenden Element und die Ausgangsseite mit der Kontaktbrücke elektrisch leitend in Kontakt steht.
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Vorzugsweise steht die Kontaktbrücke elektrisch leitend mit weiteren Elementen einer elektrischen Vorrichtung, wie beispielsweise einem Wechselrichter, in Kontakt. Die Kontaktbrücke hat also die Funktion einer Sammelleitung, über welche verschiedene externe Elemente mit der elektrischen Vorrichtung verbunden werden.
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Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer Schnittstellenanordnung nach einer Ausführungsform;
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2 eine Schnittdarstellung durch die Schnittstellenanordnung mit kontaktierter Kontaktbrücke;
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3 eine Detailansicht der 2; und
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4 eine detaillierte Schnittdarstellung durch die Schnittstellenanordnung mit getrennter Kontaktbrücke.
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BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In der 1 wird eine erfindungsgemässe Schnittstellenanordnung 1 gezeigt. Die Schnittstellenanordnung 1 dient als Schnittstelle zu losen externen elektrisch leitenden Elementen, wie beispielsweise Kabeln mit einem Stecker, und einer elektrischen Vorrichtung oder Apparatur, mit welcher die externen Elemente elektrisch verbunden werden sollen. Die Schnittstellanordnung 1 dient also als Schnittstelle zwischen der elektrischen Vorrichtung und den externen Elemente, welche mit der elektrischen Vorrichtung verbunden werden sollen.
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Eine solche Schnittstellenanordnung 1 kann beispielsweise in einem Wechselrichter eingesetzt werden, welcher elektrische Energie, die von Photovoltaikmodulen gewonnen wird, für das öffentliche Stromnetz umwandelt. Die Schnittstellenanordnung dient dem Anschluss von einer Vielzahl von elektrischen Leitern an den Wechselrichter. Die elektrischen Leiter, typischerweise Kabel, stellen einen elektrischen Kontakt zwischen den Photovoltaikmodulen und dem Wechselrichter bereit.
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Die Schnittstellenanordnung 1 umfasst ein Aufnahmeelement 2, mindestens zwei, vorzugsweise eine Mehrzahl elektrische Steckerelemente 3 mit jeweils einem elektrisch isolierenden Gehäuse 4 und einem im Gehäuse 4 angeordneten elektrischen Leiter 5 und mindestens eine Kontaktbrücke 6 zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen den Steckerelementen 3 beziehungsweise den elektrischen Leitern 5.
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Die Steckerelemente 3 sind im Aufnahmeelement 2 beabstandet zueinander gelagert. Über die Steckerelemente 3 können die externen elektrisch leitenden Elemente, wie beispielsweise die Kabel, mit der Schnittstellenanordnung 1 verbunden werden. Über die elektrischen Leiter 5 wird ein elektrischer Kontakt zwischen den externen elektrisch leitenden Elemente und der Kontaktbrücke 6 hergestellt. Die Kontaktbrücke ihrerseits steht dann mit der besagten elektrischen Vorrichtung, welche beispielsweise ein Wechselrichter ist, in Verbindung.
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In der 1 wird eine Ansicht der Schnittstellenanordnung 1 von hinten gezeigt. Hier kann gut erkannt werden, dass jedes der Steckerelemente 3 eine Eingangsseite E und eine Ausgangsseite A aufweist. Die Eingangsseite E dient der elektrischen Verbindung mit einem externen elektrisch leitenden Element, wie beispielsweise einem externen Kabel mit einem Stecker. Die Ausgangsseite A steht mit der Kontaktbrücke 6 elektrisch leitend in Kontakt und dient im Wesentlichen der elektrischen Kontaktierung der in der Vorrichtung vorhandenen elektrischen Elemente. Die Kontaktierung erfolgt dabei über die Kontaktbrücke 6, welche mit jedem der Steckerelemente 3 elektrisch leitend in Verbindung steht.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind zwölf Steckerelemente 3 angeordnet. Dabei werden zwei Reihen gebildet, in welcher jeweils sechs Steckerelemente 3 angeordnet sind und miteinander elektrisch leitend über jeweils eine Kontaktbrücke 6 miteinander in Verbindung stehen. Andere Konfigurationen sind auch denkbar. Vorteilhafterweise werden die Reihen bezüglich ihrer Polarität gebildet.
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Das Aufnahmeelement 2 weist eine Vorderseite V und eine Rückseite R auf. Hier ist das Aufnahmeelement 2 als ebene Platte gezeigt. In anderen Ausführungsformen kann das Aufnahmeelement aber auch eine andere Struktur aufweisen. Alle Eingangsseiten E der Steckerelemente 3 liegen im Bereich der Vorderseite V und alle Ausgangsseiten A der Steckerelemente 3 im Bereich der Rückseite R. Alle Eingangsseiten E sind also von der gleichen Seite her, hier von der Vorderseite V, zugänglich und alle Ausgangsseiten A sind ebenfalls von der gleichen Seite her, hier von der Rückseite R, zugänglich.
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Die Steckerelemente 3 erstrecken sich durch das Aufnahmeelement 2 hindurch. Mit anderen Worten gesagt durchdringen die Steckerelemente 3 das Aufnahmeelement 2. Die Steckerelemente 3 erstrecken sich dabei von der Rückseite R wie auch von der Vorderseite V von Aufnahmeelement 2 weg.
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Für die Aufnahme der Steckerelemente 3 weist das Aufnahmeelement 2 eine Vielzahl von Öffnungen 19 auf. Diese Öffnungen 19 dienen der Aufnahme der Steckerelemente 3. Bei den Öffnungen 19 kann es sich um eine Gewindebohrung oder um eine zylindrische Bohrung handeln. In alternativen Ausführungsformen sind das Aufnahmeelement 2 und die Gehäuse 4 einstückig ausgebildet, wobei Aufnahmeelement 2 und Gehäuse 4 vorzugsweise über ein Spritzgiessverfahren hergestellt werden.
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Das Gehäuse 4 ist aus einem elektrisch nicht leitenden Material, vorzugsweise aus einem Kunststoff. Das Aufnahmeelement 2 ist aus einem Kunststoff oder Metall.
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Anhand der 2 bis 4 werden mm weitere Merkmale der Schnittstellenanordnung 1 erläutert.
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Die Eingangsseite E der Steckerelemente 3 bzw. der elektrischen Leiter 5 kann als Buchsenseite oder als Stiftseite ausgebildet sein. Der Leiter 5 umfasst dabei einen Stiftabschnitt 7 oder einen Buchsenabschnitt 8. In der vorliegenden Ausführungsform wird ein Buchsenabschnitt 8 mit einer Buchsenöffnung 20 gezeigt. Das externe elektrisch leitende Element ist dabei als zur Buchsenöffnung 20 passender stiftseitiger Stecker ausgebildet, wobei der Steckerstift des externen Elementes in die Buchsenöffnung 20 einragt. Bei der Ausbildung der Steckerelemente 3 als Stiftseite umfasst das externe elektrische Element die Buchsenöffnung, wobei dann die Stiftseite des Stiftabschnittes 7 in die Buchse des externen elektrischen Elementes einragt.
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Vorzugsweise ist zwischen dem elektrisch leitenden Element und dem Buchsenabschnitt 8 eine Kontaktlamelle 21 angeordnet. Die Kontaktlamelle 21 stellt dabei den elektrischen Kontakt zwischen Buchsenabschnitt und Stiftabschnitt bereit. In den Figuren wird eine Kontaktlamelle 21 gezeigt, welche in der Buchsenöffnung 20 des Buchsensabschnittes 8 liegt.
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Die Kontaktbrücke 6 umfasst eine Vielzahl von beanstandet zueinander angeordneten Kontaktelementen 9 und ein Kontaktkabel 10 über welches die Kontaktelemente 9 elektrisch leitend in Verbindung stehen. Mit anderen Worten kann auch gesagt werden, dass eine Vielzahl von Kontaktelementen 9 vom Kontaktkabel 10 abstehen. Die Kontaktelemente 9 lassen sich mit dem elektrischen Leiter 5 der Steckerelemente 3 elektrisch leitend in Verbindung bringen. Vorzugsweise über eine Steckverbindung. Die Kontaktelemente 9 lassen sich also von Hand mit dem elektrischen Leiter 5 des Steckerelementes 3 verbinden und trennen. Das Kontaktkabel 10 ist vorzugsweise flexibel ausgebildet, so dass Toleranzen im Abstand zwischen den Steckerelementen 3 einfach ausgeglichen werden können.
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Die Kontaktelement 9 und das Kontaktkabel 10 sind aus einem elektrisch leitenden Material, wie zum Beispiel Kupfer, und können optional mit einem elektrisch isolierenden Schicht umgeben sein. Das Kontaktkabel 10 ist beispielsweise durch mehrere ineinander verflochtene Litzen gebildet.
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Der elektrische Kontakt zwischen Kontaktelement 9 der Kontaktbrücke 6 und dem elektrischen Leiter 5 des Steckerelementes 3 wird beispielsweise in der 3 gezeigt. In der 3 befindet sich die Kontaktbrücke 6 über das Kontaktelement 9 im elektrisch kontaktierten Zustand mit dem elektrischen Leiter 5. In der 4 befindet sich die Kontaktbrücke 6 im elektrisch getrennten Zustand vom elektrischen Leiter 5.
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Die Kontaktelemente 9 können als Buchsenelemente oder Steckerelemente ausgebildet sein. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Ausbildung als Buchsenelemente gezeigt, wobei die Kontaktelemente 9 eine Buchsenöffnung 22 umfassen. Weiter ist die Ausgangsseite A des Steckerelementes 3, insbesondere der Leiter 5, als zum Kontaktelement 9 korrespondierende Steckerseite bzw. Buchsenseite ausgebildet. In der gezeigten Ausführungsform weist der Leiter 5 einen stiftseitigen Abschnitt 24 auf, welcher in die Buchsenöffnung 22 des Kontaktelementes 9 einragt. Wie gesagt kann die Ausbildung auch anders sein, wobei dann der Leiter 5 die Buchsenöffnung aufweist und das Kontaktelement 9 eine entsprechende Stiftseite bereitstellt. Besonders bevorzugt ist zwischen dem Kontaktelement 9 und dem Leiter 5, hier in der Buchsenöffnung 22, eine Kontaktlamelle 11 angeordnet, welche der elektrischen Kontakt zwischen Kontaktelement 9 und dem elektrischen Leiter 5 herstellt.
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Der Abschnitt der Kontaktelementes 9, welcher mit dem elektrischen Leiter 5 in Verbindung steht, kann als Kontaktabschnitt bezeichnet werden. Gegenüber dem Kontaktabschnitt weist das Kontaktelement 9 eine Kontaktierungsöffnung 23 auf, durch welche das Kontaktkabel 10 hindurchragt. Über diese Kontaktierungsöffnung 23 ist zudem ein elektrischer Kontakt zwischen dem Kontaktelement 9 und dem Kontaktkabel 10 bereitstellbar. Beispielsweise kann die Kontaktierungsöffnung 23 verformt werden, sodass das Kontaktkabel 10 in der Kontaktierungsöffnung 23 zum Kontaktelement 9 geklemmt wird. Zusätzlich oder alternativ kann das Kontaktkabel 10 auch in der Kontaktierungsöffnung 23 mit dem Kontaktelement 9 elektrisch leitend stoffschlüssig, also über eine Löt- oder Schweissverbindung verbunden werden.
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An mindestens einem Ende 12 weist die Kontaktbrücke 6, wie in der 1 gezeigt, eine Kontakteinrichtung 13 auf Hier wird eine Kontaktklemme 13 gezeigt. Über diese Kontakteinrichtung 13 kann das Kontaktkabel 10 der Kontaktbrücke 6 mit weiteren elektrischen Komponenten, beispielsweise des Wechselrichters, verbunden werden. Folglich dient also die Kontaktbrücke 6 als Sammelleitung zur elektrischen Kontaktierung der einzelnen Steckerelemente 3 bzw. der mit den Steckerelementen 3 in Verbindung stehenden elektrischen Leitern und der elektrischen Vorrichtung, wie beispielsweise dem Wechselrichter.
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Das Gehäuse 4 weist, wie in den Schnittdarstellungen gemäss den 2 bis 4 gezeigt, einen Gewindeabschnitt 14 auf. Der Gewindeabschnitt 14 kann dabei beispielsweise mit einem in der Öffnung 19 vorhandenen Gewinde korrespondieren, sodass das Gehäuse 4 in das Aufnahmeelement 2 einschraubbar ist.
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Weiter kann das Gehäuse 2 eine sich den Gewindeabschnitt 14 anschliessende Schulter 15 aufweisen.
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Der Gewindeabschnitt 14 kann zudem mit einer Mutter 16 zusammenarbeiten, wobei im Zwischenraum 17 zwischen Mutter 16 und Schulter 15 das Aufnahmeelement 2 zu liegen kommt. Mit der Mutter 16 kann das Gehäuse über den Gewindeabschnitt 14 zum Aufnahmeelement 2 geklemmt werden. Die Öffnung 19 kann in dieser Ausführungsform als Durchgangsöffnung 19 ausgebildet sein.
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Weiter verfügt das Gehäuse 4 in der zweiten Ausführungsform auf der Ausgangsseite A über mechanische Rastelemente 18, mit welchem das externe elektrische Element mechanisch mit dem Gehäuse 4 des Steckerelementes 3 verrastbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Ausgangsseite A des Gehäuses 4 mit entsprechenden Rastelementen versehen sein. Hierbei würde dann das Kontaktelement 9 mechanisch mit dem Gehäuse 4 verrastbar sein.
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Weiter kann zwischen dem Gehäuse 4 des Steckerelementes 3 und dem Aufnahmeelement 2 eine Dichtung 25 vorgesehen sein.
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Die Schnittstellenanordnung 1 ist vorzugsweise Teil eines Wechselrichters für Solaranlagen. Der Wechselrichter umfasst dabei ein Gehäuse mit einer Schnittstellenanordnung 1 nach der Beschreibung hierin. Die Ausgangsseite A ist dabei gehäuseinnenseitig und die Eingangsseite E gehäuseaussenseitig angeordnet. Das Aufnahmeelement 2 kann beispielsweise ein Teil einer Gehäusewand darstellen. Verschiedene Kabel von den einzelnen Photovoltaikmodulen lassen sich dann in einfacher Art und Weist über die Schnittstelleanordnung 1 mit dem Wechselrichter verbinden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schnittstellenanordnung
- 2
- Aufnahmeelement
- 3
- Steckerelement
- 4
- Gehäuse
- 5
- elektrischer Leiter
- 6
- Kontaktbrücke
- 7
- Stiftabschnitt
- 8
- Buchsenabschnitt
- 9
- Kontaktelement
- 10
- Kontaktkabel
- 11
- Kontaktlamelle
- 12
- Ende
- 13
- Kontakteinrichtung
- 14
- Gewindeabschnitt
- 15
- Schulter
- 16
- Mutter
- 17
- Zwischenraum
- 18
- Rastelemente
- 19
- Öffnung
- 20
- Buchsenöffnung
- 21
- Kontaktlamelle
- 22
- Buchsenöffnung
- 23
- Kontaktierungsöffnung
- 24
- stiftseitiger Abschnitt
- 25
- Dichtung
- A
- Ausgangsseite
- E
- Eingangsseite
- R
- Rückseite
- V
- Vorderseite
