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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strombalken für eine Anschlussklemme. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Anschlussklemme mit einem Strombalken.
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In der industriellen Verbindungstechnik ist es häufig erforderlich, dass Drähte, Adern und/oder Leitungen elektrisch miteinander verbunden werden. Zu diesem Zweck sind aus dem Stand der Technik Anschlussklemmen bekannt, die beispielsweise als Reihenklemmen oder als Durchführungsklemmen ausgebildet sein können. So ist es beispielsweise häufig erforderlich, dass Ströme durch eine Wand, beispielsweise eine Gehäusewand eines industriellen Elektrogeräts geführt werden müssen. Hierzu werden Durchführungsklemmen eingesetzt, die teilweise auch als Wand-Durchführungsklemmen bezeichnet werden. Die Durchführungsklemmen sollen einen gleichermaßen zuverlässigen wie bequemen Anschluss von externen Leiter an einen entsprechenden internen Leiter des Elektrogeräts ermöglichen. Durchführungsklemmen können einteilig ausgebildet sein, wobei bei einer entsprechenden Ausbildung der Durchführungsklemme in der Wand, durch die die elektrische Leitung hindurchzuführen ist, eine der Querschnittsgeometrie der Durchführungsklemme entsprechende Öffnung vorgesehen sein muss, in die die Durchführungsklemme eingesetzt wird. Alternativ ist es auch möglich, dass eine Durchführungsklemme zweiteilig ausgebildet ist und ein Innenteil bzw. Innengehäuse und ein Außenteil bzw. Außengehäuse aufweist, wobei das Innenteil an der Innenseite einer Wand angeordnet bzw. an dieser befestigt ist, und wobei das Außenteil an der Außenseite der Wand angeordnet bzw. an dieser befestigt ist.
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Reihenklemmen werden üblicherweise auf Tragschienen aufgerastet, welche ihrerseits häufig in einer Mehrzahl in einem Schaltschrank angeordnet sind. Der Grundtyp der Reihenklemme ist die Verbindungsklemme, die mindestens zwei Leiteranschlusselemente aufweist, die über einen Strombalken elektrisch miteinander verbunden sind.
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Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Anschlussklemmen, seien diese nun als Reihenklemmen oder Durchführungsklemmen ausgebildet, besteht ein Strombalken bzw. eine Stromschiene stets aus Kupfer bzw. einer Kupferlegierung. Kupfer zeichnet sich durch eine hohe elektrische Leitfähigkeit im Bereich von 58*106 S/m aus. Aufgrund der hohen elektrischen Leitfähigkeit von Kupfer kann der Strombalken entsprechen kompakt ausgebildet sein. Dies wiederum führt zu einer kompakten Durchführungsklemme .
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Nachteilig bei den bekannten Anschlussklemmen insbesondere bei Hochstrom-Anschlussklemmen ist jedoch, dass die Materialkosten für den Strombalken bis zu 50% der Materialkosten der gesamten Anschlussklemme ausmachen. So sind beispielsweise für Hochstrom-Anschlussklemmen Strombalken notwendig, die eine Querschnittsfläche von 50 mm2 bis 95 mm2 aufweisen. Die entsprechenden Materialkosten für einen Strombalken mit einer derart großen Querschnittsfläche sind folglich sehr hoch.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Strombalken bereitzustellen, der bei gleichbleibend guten Stromleitungseigenschaften günstiger herzustellen ist.
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Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch einen Strombalken mit den Merkmalen von Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung gelöst. Vorteilteilhafte Ausgestaltungen des Strombalkens sind in den von Anspruch 1 abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Im Genaueren wird die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch einen Strombalken für eine Anschlussklemme gelöst, wobei die Anschlussklemme einen ersten Anschlussbereich und einen mit diesem galvanisch verbundenen zweiten Anschlussbereich aufweist. Der erfindungsgemäße Strombalken ist dadurch gekennzeichnet, dass der Strombalken einen Leitungsträger aufweist, mittels dem der erste Anschlussbereich mit dem zweiten Anschlussbereich galvanisch verbunden ist, wobei ein Materialhauptbestandteil des Leitungsträgers Aluminium ist, wobei auf dem Leitungsträger eine elektrisch leitfähige Deckschicht angeordnet ist, und wobei zwischen dem Leitungsträger und der Deckschicht eine elektrisch leitfähige Zwischenschicht sandwichartig angeordnet ist.
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Der erfindungsgemäße Strombalken, der auch als Stromschiene bezeichnet werden kann, weist gegenüber aus Kupfer gefertigten Strombalken erheblich niedrige Materialkosten auf. Aufgrund der Beschichtung des Strombalkens mit der Deckschicht weist der erfindungsgemäße Strombalken einen verminderten Engewiderstand zwischen dem Strombalken und einem mit dem Strombalken verbundenen Leiter/Stromleiter auf, da sich die Deckschicht bei einer entsprechenden Kraftbeaufschlagung der Außenform des angeschlossenen Leiters anpasst. Somit ist es möglich, dass trotz niedrigerer elektrischer Leitfähigkeit des Leitungsträgers im Vergleich zu aus Kupfer gefertigten Strombalken die Größe des erfindungsgemäßen Strombalkens im Wesentlich unverändert zu aus Kupfer gefertigten Strombalken ist. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Strombalkens liegt in seinem reduzierten Gewicht, so dass die Transportkosten der Strombalken bzw. von den mit erfindungsgemäßen Strombalken ausgestatteten Anschlussklemmen signifikant reduziert sind.
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Als Material für den Leitungsträger kann reines Aluminium oder eine Aluminiumlegierung verwendet werden.
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Die Deckschicht weist aufgrund ihrer elektrisch leitenden Ausgestaltung ein elektrisch leitfähiges Material auf. Ferner weist die Deckschicht vorzugsweise eine hohe Duktilität auf, so dass sich die Deckschicht durch duktile Formveränderung der Außenform eines Leiters anpasst, wenn der Leiter in Richtung des Strombalkens kraftbeaufschlagt (beispielsweise durch eine Klemmung) wird.
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Auch die Zwischenschicht weist aufgrund ihrer elektrisch leitenden Ausgestaltung ein elektrisch leitfähiges Material auf. Die Zwischenschicht dient dem Schutz des Leitungsträgers vor Korrosion, denn durch Korrosion des Aluminiums des Leitungsträgers würde sich auf der Oberfläche des Strombalkens eine nicht oder nur sehr schlecht leitende Aluminiumoxid-Schicht bilden.
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Die Deckschicht ist vorzugsweise weicher als die Zwischenschicht. Der Leitungsträger kann auch als Leitungskern bezeichnet werden.
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Der erste Anschlussbereich und der zweite Anschlussbereich sind vorzugsweise endseitig an dem Strombalken angeordnet/positioniert.
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Vorzugsweise besteht der Leitungsträger aus EN AW 6060 Aluminium. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass der Leitungsträger aus einer andren Aluminium-Legierung gefertigt ist.
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Vorzugsweise ist der Strombalken derart ausgebildet, dass die Zwischenschicht Nickel aufweist oder aus Nickel besteht.
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Nickel hat sich als sehr geeignet zum Schutz vor Korrosion von Aluminium erwiesen.
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Weiter vorzugsweise ist der Strombalken derart ausgebildet, dass die Deckschicht Zinn aufweist oder aus Zinn besteht.
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Durch die Verwendung einer Zinnschicht als Deckschicht wird der Engewiderstand zwischen einem mit dem Strombalken verbundenen Leiter und dem Strombalken reduziert, denn die wirksame Berührungsfläche zwischen Leiter und Strombalken ist aufgrund der großen/hohen Duktilität der Zinnschicht erhöht.
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Insbesondere bei einer als Nickelschicht ausgebildeten Zwischenschicht ist die als Zinnschicht ausgebildete Deckschicht weicher als die Zwischenschicht.
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Weiter vorzugsweise ist der Strombalken derart ausgebildet, dass der Leitungsträger sandwichartig zwischen zwei Zwischenschichten angeordnet ist, wobei die Zwischenschichten außenseitig jeweils von einer Deckschicht bedeckt sind, so dass jede Zwischenschicht sandwichartig zwischen dem Leitungsträger und einer Deckschicht angeordnet ist.
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Folglich sind Anschlussflächen des Strombalkens mit der Schichtstruktur versehen. Im Querschnitt weist der Strombalken daher folgende Schichtstruktur auf: Deckschicht, Zwischenschicht, Leitungsträger, Zwischenschicht, Deckschicht.
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Die Schichtstruktur des Strombalkens ist vorzugsweise symmetrisch ausgebildet, d.h. an beiden Seiten des Leitungsträgers weist dieser hinsichtlich der Schichtdicken identisch ausgebildete Zwischen- und Deckschichten auf.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Strombalkens ist dieser derart ausgebildet, dass die Deckschicht den Leitungsträger gänzlich umschließt, wobei zwischen dem Leitungsträger und der Deckschicht stets die Zwischenschicht angeordnet ist.
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Bei dem entsprechend ausgebildeten Strombalken ist der Leitungsträger gänzlich von der Zwischenschicht umschlossen, wobei der Strombalken außenseitig von der Deckschicht umschlossen ist.
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Die zwei Zwischenschichten umfassen vorzugsweise Nickel oder bestehen aus Nickel. Die zwei Deckschichten umfassen vorzugsweise Zinn oder bestehen aus Zinn.
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Vorzugsweise ist der Strombalken derart ausgebildet, dass eine erste Kontaktierungsfläche des ersten Anschlussbereichs und eine zweite Kontierungsfläche des zweiten Kontaktierungsbereichs geriffelt ausgebildet sind.
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Durch die geriffelte Ausbildung der Kontaktierungsflächen kann sich die Deckschicht nochmals verbessert der Form eines mit dem Strombalken verbundenen Leiters durch duktile Verformung anpassen, so dass der Engwiderstand zwischen angeschlossenem Leiter und Strombalken vermindert ist.
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Vorzugsweise ist der Strombalken derart ausgebildet, dass die Zwischenschicht eine Dickenerstreckung von 1 µm bis 8 µm, vorzugsweise von 2 µm bis 4 µm aufweist, und dass die Deckschicht eine Dickenerstreckung von 2 µm bis 16 um, vorzugsweise von 4 um bis 8 µm aufweist.
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Ferner liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Anschlussklemme bereitzustellen, die bei gleichbleibend guten Stromleitungseigenschaften günstiger herzustellen ist und unveränderte Außenabmessungen aufweist.
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Diese der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird durch eine Anschlussklemme mit den Merkmalen von Anspruch 8 der vorliegenden Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Anschlussklemme sind in den von Anspruch 8 abhängigen Ausführungsbeispielen beschrieben.
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Im Genaueren wird diese der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch eine Anschlussklemme mit einer ersten Leiteraufnahme und einer zweiten Leiteraufnahme gelöst, wobei die Anschlussklemme dadurch gekennzeichnet ist, dass diese einen der oben beschriebenen Strombalken aufweist, wobei der erste Anschlussbereich des Strombalkens über die erste Leiteraufnahme der Anschlussklemme kontaktierbar ist, und wobei der zweite Anschlussbereich des Strombalkens über die zweite Leiteraufnahme der Anschlussklemme kontaktierbar ist.
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Vorzugsweise ist die Anschlussklemme als Durchführungsklemme ausgebildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der als Durchführungsklemme ausgebildeten Anschlussklemme weist diese einen Innenteil und einem mit diesem verbindbaren Außenteil auf, wobei die erste Leiteraufnahme in dem Innenteil und die zweite Leiteraufnahme in dem Außenteil angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist die Anschlussklemme als Reihenklemme ausgebildet.
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich nachfolgend aus den erläuterten Ausführungsbeispielen. Dabei zeigen im Einzelnen:
- 1A: eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Strombalkens;
- 1B: eine Schnittdarstellung durch den in 1A dargestellten Strombalken, aus der die Schichtstruktur des Strombalkens ersichtlich ist;
- 2A: eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Durchführungsklemme;
- 2B: die in 2A dargestellte Durchführungsklemme aus einer anderen Perspektive;
- 3: eine Seitenansicht der in den 2A und 2B dargestellten Durchführungsklemme;
- 4A: eine Frontalansicht der in den 2A bis 3 dargestellten Durchführungsklemme;
- 4B: eine Schnittdarstellung der in 4A dargestellten Durchführungsklemme;
- 5A: eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Reihenklemme;
- 5B: eine Frontalansicht der in 5A dargestellten Reihenklemme; und
- 5C: eine Schnittdarstellung der in 5B dargestellten Reihenklemme.
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In der nun folgenden Beschreibung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile beziehungsweise gleiche Merkmale, so dass eine in Bezug auf eine Figur durchgeführte Beschreibung bezüglich eines Bauteils auch für die anderen Figuren gilt, so dass eine wiederholende Beschreibung vermieden wird. Ferner sind einzelne Merkmale, die in Zusammenhang mit einer Ausführungsform beschrieben werden, auch separat in anderen Ausführungsformen verwendbar.
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1A zeigt eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Strombalkens 10. 1B zeigt einen Schnitt durch den in 1A dargestellten Strombalken 10. Der Strombalken 10, der vorzugsweise für eine in den 2A bis 5C dargestellte Anschlussklemme 100, 200 ausgebildet ist, weist einen ersten Anschlussbereich 11 und eine mit diesem galvanisch verbundenen zweiten Anschlussbereich 13 auf. Im ersten Anschlussbereich 11 des Strombalkens 10 ist eine erste Kontaktierungsfläche 12 ausgebildet, und im zweiten Anschlussbereich 13 des Strombalkens 10 ist eine zweite Kontaktierungsfläche 14 ausgebildet. Sowohl die erste Kontaktierungsfläche 12 als auch die zweite Kontaktierungsfläche 14 sind zum Kontaktieren von in den Figuren nicht dargestellten Stromleitern ausgebildet.
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Wie aus 1A ersichtlich ist, sind sowohl die erste Kontaktierungsfläche 12 als auch die zweite Kontaktierungsfläche 14 geriffelt ausgebildet, sodass zwischen den jeweiligen Kontaktierungsflächen 12, 14 und in den Figuren nicht dargestellten Stromleitern eine vergrößerte Kontaktfläche zwischen dem Strombalken 10 und den Stromleitern erzielt sind. Dadurch reduziert sich ein Engewiderstand zwischen den jeweiligen Stromleitern und den jeweiligen Kontaktierungsflächen 12, 14.
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Aus 1B ist ersichtlich, dass der erfindungsgemäße Strombalken 10 einen Leitungsträger 16 aufweist, mittels dem der erste Anschlussbereich 11 mit dem zweiten Anschlussbereich 13 galvanisch verbunden ist. Bei dem erfindungsgemäßen Strombalken 10 ist ein Materialhauptbestandteil des Leitungsträgers 16 Aluminium. Als Material für den Strombalken 10 kann reines Aluminium oder eine Aluminiumlegierung verwendet werden. Beispielsweise kann der Leitungsträger 16 aus EN AW 6060 Aluminium gebildet sein. Selbstverständlich ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass auch andere Aluminiumslegierungen als Material für den Leitungsträger 16 verwendet werden können.
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Der erfindungsgemäße Strombalken 10 weist ferner zumindest eine elektrisch leitfähige Deckschicht 18 auf. Die Deckschicht 18 begrenzt den Strombalken 10 nach außen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel umschließt die Deckschicht 18 den Leitungsträger 16 gänzlich. Ferner ist aus 1B ersichtlich, dass der Strombalken 10 auch eine Zwischenschicht 17 aufweist, die sandwichartig zwischen dem Leitungsträger 16 und der Deckschicht 18 angeordnet ist. Wie aus 1B zu ersehen ist, umschließt die Zwischenschicht 17 den Leitungsträger 16 gänzlich, wobei der Strombalken 10 und die Zwischenschicht 17 von der Deckschicht 18 gänzlich umschlossen sind.
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Die Zwischenschicht 17 weist dabei vorzugsweise Nickel auf oder besteht gänzlich aus Nickel. Die Deckschicht 18 weist vorzugsweise Zinn auf oder besteht gänzlich aus Zinn. Aufgrund der großen Duktilität der als Zinnschicht 18 ausgebildeten Deckschicht 18 passt sich die Oberfläche des Strombalkens 10 bei einem Andrücken eines in den Figuren nicht dargestellten Stromleiters der Außengeometrie des Stromleiters an, sodass eine Kontaktierungsfläche zwischen den jeweiligen Anschlussflächen 12, 14 und den angeschlossenen Stromleitern vergrößert ist. Hierdurch verringert sich der Engewiderstand zwischen den angeschlossenen Stromleitern und dem Strombalken 10.
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Die Erfinder haben festgestellt, dass mit einer Dicke der Zwischenschicht 17 von vorzugsweise 1 µm bis 8 um, und weiter vorzugsweise von 2 µm bis 4 µm besonders gute Ergebnisse hinsichtlich des Korrosionsschutz des Leitungsträgers 16 erzielt werden. Ferner haben die Erfinder festgestellt, dass mit einer Dicke der Deckschicht 18 von vorzugsweise 2 µm bis 16 µm und weiter vorzugsweise von 4 µm bis 8 µm besonders gute Ergebnisse hinsichtlich der Formanpassung des Strombalkens 10 an einen anzuschließen den Leiter erzielt werden.
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In den 2A bis 4B ist eine als Durchführungsklemme 100 ausgebildete erfindungsgemäße Anschlussklemme 100 dargestellt. Die Durchführungsklemme 100 weist ein Innenteil 110 und ein mit diesem verbindbaren Außenteil 120 auf. Wie insbesondere aus den 3 und 4B ersichtlich ist, ist zwischen dem Innenteil 110 und dem Außenteil 120 ein Zwischenbereich 130 bzw. ein Freiraum 130 gebildet. In einem montierten Zustand der Durchführungsklemme 100 an einer Gehäusewandung eines in den Figuren nicht dargestellten Elektrogeräts ist die Gehäusewandung im Zwischenbereich 130 angeordnet. Eine erste Leiteraufnahme 111 der Durchführungsklemme 100 ist in dem Innenteil 110 und eine zweite Leiteraufnahme 121 ist in dem Außenteil 120 angeordnet.
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Wie insbesondere aus 4B ersichtlich ist, weist die erfindungsgemäße Durchführungsklemme 100 einen mit Bezug auf die 1A und 1B beschriebenen Strombalken 10 auf. Der erste Anschlussbereich 11 des Strombalkens 10 ist dabei über die erste Leiteraufnahme 111 der Durchführungsklemme 100 kontaktierbar, und der zweite Anschlussbereich 13 des Strombalkens 10 ist über die zweite Leiteraufnahme 121 der Durchführungsklemme 100 kontaktierbar.
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In den 5A bis 5C ist eine als Reihenklemme 200 ausgebildete erfindungsgemäße Anschlussklemme 200 dargestellt. Die Reihenklemme 200 weist eine erste Leiteraufnahme 211 und eine zweite Leiteraufnahme 221 auf. Wie insbesondere aus 5C ersichtlich ist, weist die erfindungsgemäße Reihenklemme 200 einen mit Bezug auf die 1A und 1B beschriebenen Strombalken 10 auf. Der erste Anschlussbereich 11 des Strombalkens 10 ist dabei über eine erste Leiteraufnahme 211 der Reihenklemme 200 kontaktierbar, und der zweite Anschlussbereich 13 des Strombalkens 10 ist über eine zweite Leiteraufnahme 221 der Reihenklemme 200 kontaktierbar. Aus 5C ist ferner ersichtlich, dass die erfindungsgemäße Reihenklemme 200 eine Rasteinrichtung 230 aufweist, mittels der die Reihenklemme 200 auf einer in den Figuren nicht dargestellten Leiste aufrastbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Strombalken / Stromschiene
- 11
- erster Anschlussbereich (des Strombalkens)
- 12
- erste Kontaktierungsfläche (des Strombalkens / des ersten Anschlussbereichs)
- 13
- zweiter Anschlussbereich (des Strombalkens)
- 14
- zweite Kontaktierungsfläche (des Strombalkens / des zweiten Anschlussbereichs)
- 16
- Leitungsträger (des Strombalkens)
- 17
- Zwischenschicht / Nickelschicht (des Strombalkens)
- 18
- Deckschicht / Zinnschicht (des Strombalkens)
- 100
- Anschlussklemme / Durchführungsklemme
- 110
- Innenteil (der Durchführungsklemme)
- 111
- erste Leiteraufnahme (der Durchführungsklemme)
- 112
- erste Werkzeugöffnung (der Durchführungsklemme)
- 120
- Außenteil (der Durchführungsklemme)
- 121
- zweite Leiteraufnahme (der Durchführungsklemme)
- 122
- zweite Werkzeugöffnung (der Durchführungsklemme)
- 200
- Anschlussklemme / Reihenklemme
- 211
- erste Leiteraufnahme (der Reihenklemme)
- 212
- erste Werkzeugöffnung (der Reihenklemme)
- 221
- zweite Leiteraufnahme (der Reihenklemme)
- 222
- zweite Werkzeugöffnung (der Reihenklemme)
- 230
- Rasteinrichtung (der Reihenklemme)
