DE3047399A1

DE3047399A1 - "verfahren zur mechanischen und elektrischen verbindung gekapselter solarzellen-generatoren mit aeusseren anschlussleitern"

Info

Publication number: DE3047399A1
Application number: DE19803047399
Authority: DE
Inventors: Fritz Ing.(grad.) 2000 Wedel Heyer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1980-12-16
Filing date: 1980-12-16
Publication date: 1982-07-15

Description

"Verfahren zur mechanischen und elektrischen Verbindung
gekapselter Solarzellen-Generatoren mit äußeren Anschlußleitern" Die Erfindung betrifft ein Verfahren entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Es ist bekannt, Solarzellengeneratoren, die im terrestrischen Bereich eingesetzt werden, vollständig zu kapseln, um die Solarzellen gegen Angriffe aus der Atmosphäre und gegen mechanische Beschädigungen zu schützen. Um die aus der Sonneneinstrahlung gewonnene elektrische Energie einem elektrischen Verbraucher zuzuführen, muß eine leitende Verbindung zwischen beiden Teilen hergestellt werden.
Figur 1 zeigt die bisher übliche Anschlußtechnik. In einer transparenten Kunststoffumhüllung 1 ist die Solarzelle 2 mit einem Anschlußelement 3 eingebettet. Um ein nschlußkabel 4 mit dem Anschlußelement 3 zu verbinden, mußte die Kunststoffschicht einseitig bis auf das Anschlußelement 3 manuell entfernt werden. Dann konnte der Leiter 4 mittels Lötung 5 mit dem Anschlußelement 3 verbunden werden.
Wenn entsprechend Fig. 2 das Anschlußelement 3 über eine Steckverbindung 6, 7 mit einem Anschlußkabel verbunden werden sollte, war es notwendig, das Anschlußelement 3 aus der Umhüllung herauszuführen, um eine elektrisch leitende Verbindung mit dem Steckerstift 6 zu erzielen.
Das herausgeführte Anschlußelement 3 wurde hierbei um eine Kante der Umhüllung herumgebogen und etwa parallel zum eingebetteten Teil an der Oberfläche der Umhüllung 1 zurückgeführt.
Dann wurde dieser Teil wieder mittels einer Lötstelle 5 mit dem Steckerstift 6 verbunden, bevor das Steckergehäuse 7 mittels Klebstoff 8 an der Oberfläche der Umhüllung 1 befestigt wurde.
Die Mängel dieser Anschlußtechnik liegen auf der Hand. Beide elektrischen Anschlußtechniken können nur durch aufwendige manuelle Arbeitsschritte durchgeführt werden. Beide sind durch entsprechende Vorrichtungen nicht oder nur sehr schwer zu automatisieren und ergeben daher höhere Fertigungskosten. Außerdem ist diese Verbindung in einem hohen Maße von der Geschicklichkeit und der Sorgfalt der ansführenden-Person abhängig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine sichere elektrische und mechanische Verbindung bei kostengünstigen und reproduzierbaren Fertigungsschritten gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die wesentlichen Vorteile dieser Anschlußtechnik sind darin zu sehe, daß einfache, maschinell ausführbare und automatisierbare Arbeitsschritte anwendbar sind. Dadurch werden die Qualität der elektrischen und mechanischen Verbindung wesentlich erhöht und zugleich die Kosten gesenkt.
Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung sind in den Figuren 3 bis 5 der Zeiclmung dargestellt.
In Figur 3 ist wieder mit 1 die transparente Kunststoffumhüllung, mit 2 die Solarzelle und mit 3 das Anschlußelement bezeichnet. Das äußere Anschlußkabel 4 ist jetzt mit einem Kabelschuh 9 versehen, dessen flacher Teil 10 auf der Kunststoffumhüllung 1 aufliegt und eine Bohrung 11 aufweist. Zur Vorbereitung des Anschlusses wird die Kunststoffumhüllung 1 und das Anschlußelement 3 mit einer Bohrung 12 versehen. Ein Blindniet 13 wird durch die Bohrung 11 und 12 geführt und mit einem Spezialwerkzeug verformt. Dieser Blindniet weist als besondere Merkmale die in Figur 5 dargestellte und später beschriebene Zähnung und Krimpung auf.
Der verformte Niet 13 stellt über die Zähnung und den hohen Lochleibungsdruck eine sihere elektrische Verbindung zwischen dem Anschlußelement 3 und dem Teil 10 des Kabelschuhs 9 her.
Gleichzeitig werden mit dem verformten Niet 13 der Teil 10 des Kabelschuhs 9 und die Umhüllung 1 mechanisch fest miteinander verbunden.
Mit dem Verbinder nach der Erfindung ist auch die Verwendung einer Steckvorrichtung an Solargeneratoren möglich. Wie in Figur 4 gezeigt ist, weist der Steckerstift 6 eine rückseitige Verlängerung 14 auf, die parallel zur Oberfläche der Umhüllung 1 liegt und mit einer Bohrung versehen ist. Der Niet 13 wird auch hier durch die Bohrungen im Stecker 7, im Teil 14 und in der Umhüllung 1 hindurchgeführt und mittels einer Vorrichtung verformt. Dadurch wird eine elektrisch sichere und mechanisch feste Verbindung zwischen Umhüllung 1 und Stecker 7 gewährleistet.
In diesem lalle können die aufwendige Lötung des Anschlußelementes 3 mit dem Steckerstift 6 und außerdem die Verklebung des Steckers 7 mit der Umhüllung 1 entfallen.
Figur 5 zeigt den zur Verbindung des Solargenerators mit eingebettetem Anschlußelement mit einem außen liegenden Anschlußkabel verwendeten Niet. Nieten dieser Art sind bekannt.
Sie bestehen aus dem Nietschaft 15, dem Setzkopf 16 und dem mit einem Kopf 17 versehenen Nietdorn 18, der mittels eines Werkzeuges in Riclitung des Pfeiles 19 gezogen wird und dabei das angrenzende Ende des Nietschaftes zu einem Schließkopf 20 (Figur 3 und 4) verformt. Am Ende dieses Arbeitsganges reißt der Stift am Nietkopf ab, so daß der Kopf 17 des Nietdorns 18 aus dem Schließkopf herausfällt.
Für die besondere Art der elektrischen und mechanischen Verbindung, wie sie für die Anschlußtechnik bei Solargeneratoren benötigt wird, reicht der bekannte Niet nicht aus. Um eine sichere Verankerung im Kunststoff des Solargenerators und eine hohe Verdrehungssicherheit zu erzielen, ist der Nietschaft 15 im Bereich des Schnittes A - B der Fig. 5 mit einer Zähnung 21 versehen, mit der der Niet bei der Verformung verdrehungssicher in den Kapselungs- und Einbettungswerkstoff 1, das Anschlußelement 3 und das externe Anschlußelement 10 nach Figur 3 eingreift. Zur Erhöhung des Lochleibungsdruckes im Bereich des Schnittes C - D weist der Nietschaft 15 eine Quetschung 22 auf. Diese besondere Ausbildung des Nietschaftes gewährleistet erst eine sichere elektrische und mechanische Verbindung eines Anschlußteiles mit dem eingebetteten Solargenerator.
Eine wesentliche Vereinfachung des Anschlusses könnte in einigen Anwendungsfällen dadurch erzielt werden, daß der Hohlraum des Nietes als Steckbuchse genutzt wird. So könnte beispielsweise eine rasche Prüfung der elektrischen Kontaktierung durchgeführt werden.
Leerseite

Claims

Patentansprüche @ Verfahren zur elektrischen und mechanischen Verbindung eines vollständig in einer Kapselung oder Einbettung angeordneten Anschlußelementes einer Solarzelle oder eines Solarzellengenerators mit einem außerhalb der Kapselung oder Einbettung liegenden Anschlußelementes, dadurch gekennzeichnet, daß alle Teile (1, 3, 10) an der Verbindungsstelle mit einer Bohrung (11, 12) versehen werden, in die ein nietähnliches Verbindungselement (13) eingesteckt wird, und daß durch die Ausbildung und Verformung des Verbindungselementes (13) eine mechanisch feste und elektrisch sichere Verbindung aller Teile erzielt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als außerhalb der Kapselung oder ~Einbettung (1) liegendes Anschlußelement eineßteckverbindung (6, 7) eingesetzt wird.

(Figur 4)
3. Verbindungselement zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Verbindungselement ein Blindniet dient. (Figur 5)
4. Verbindungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (15) des Blindnietes unterhalb des Setzkopfes (16) eine Zähnung (21) aufweist. (Figur 5)
5. Verbindungselement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Nietdornkopf (17) benachbarte Nietschaft mit einer Quetschung (22) versehen ist.
6. Verbindungselement nach Anspruch 3 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Niethohlraum zugleich als Steckerbuchse dient.