EP3407362A1 - Elektrische leitung sowie elektrische steckverbindung - Google Patents

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EP3407362A1
EP3407362A1 EP18163238.1A EP18163238A EP3407362A1 EP 3407362 A1 EP3407362 A1 EP 3407362A1 EP 18163238 A EP18163238 A EP 18163238A EP 3407362 A1 EP3407362 A1 EP 3407362A1
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EP
European Patent Office
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electrical
plug
recess
cross
line
Prior art date
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EP18163238.1A
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English (en)
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EP3407362B1 (de
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Tobias ENZINGER
Mingyuan Li
Benjamin Söhnle
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Audi AG
Original Assignee
Audi AG
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Publication date
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Publication of EP3407362B1 publication Critical patent/EP3407362B1/de
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/02—Single bars, rods, wires, or strips
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    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/30—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for reducing conductor losses when carrying alternating current, e.g. due to skin effect
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    • H01R13/15—Pins, blades or sockets having separate spring member for producing or increasing contact pressure
    • H01R13/187—Pins, blades or sockets having separate spring member for producing or increasing contact pressure with spring member in the socket

Definitions

  • the invention relates to an electrical line having a cross-sectional area and a longitudinal extent which is perpendicular to the cross-sectional area, wherein a recess which is peripherally closed in cross-section is formed in the line.
  • the invention further relates to an electrical connector.
  • the electrical line is used to conduct electrical current and in this respect, for example, the electrical connection of two circuits or two circuit elements.
  • the electrical line consists of an electrically conductive material and has a longitudinal extent in the direction of its longitudinal central axis and a cross-sectional area perpendicular to the longitudinal extent or the longitudinal central axis.
  • the longitudinal central axis can in this case have a basically arbitrary course.
  • the electrical line does not have to go straight in this respect.
  • the longitudinal central axis runs straight at least partially or over the entire longitudinal extent of the electrical line.
  • the longitudinal center axis is curved at at least one point and insofar has at least one curvature.
  • the recess formed in the electrical line is in this respect peripherally closed in cross section and extends in the direction of the longitudinal extent only by a part of the line.
  • the recess is also seen in longitudinal section, ie in the direction of the longitudinal extent, formed edge-closed.
  • the recess can also be present, for example, as a blind recess, that is to say that it is only opened on one side in a longitudinal section or in the direction of the longitudinal extent, wherein an opening of the recess extends through a surface of the electrical line.
  • the surface is present for example on a lateral surface of the electrical line or an end face of the electrical line.
  • the electrical line is provided in particular for the conduction of alternating current.
  • alternating current the so-called skin effect causes the electrical current to be conducted primarily in the area of the surface of the electrical line. This means that a large part of the electrical current flows in only a small part of the cross-sectional area.
  • the entire cross-sectional area of the electrical line contributes to the thermal conductivity or thermal conductivity of the electrical line.
  • the electrical line conducts so far not only electrical power, but also heat, wherein - in the case of alternating current - the current density of the electrical current within the electrical line due to the skin effect at different points of the cross-sectional area is different and in particular starting from the longitudinal center axis in radial direction increases to the outside.
  • the heat flow density in the direction of the longitudinal central axis is constant or at least approximately constant over the cross-sectional area of the electrical line, in particular in the radial direction from the inside to the outside.
  • the electrical line should now be designed such that it acts as a thermal resistance at the same time very good electrical conductivity. For this reason, the recess is provided in the line, namely at a point where the thermal resistance should be increased.
  • a further embodiment of the invention provides that the recess is completely enclosed by the conduit. This means that the recess is completely closed at the edge, so it is continuously spaced from the surface of the electrical line. Viewed both in cross-section and in longitudinal section, the recess is in this respect designed to be closed at the edge and is therefore completely embedded in the conduit or accommodated therein. This allows the formation of a line that electrically connects two electrical devices, but significantly reduces heat transfer between them.
  • a further embodiment of the invention provides that the line has two outer layers which, viewed in cross-section, accommodate at least one inner layer between them, the recess being formed in a closed manner in longitudinal section in the inner layer and in Section seen on opposite sides of the outer layers is closed.
  • the line consists in this respect of several layers, namely at least the two outer layers and the at least one inner layer together.
  • any number of inner layers may be provided, which are arranged between the outer layers. However, it may also be present only a single inner layer.
  • the recess is configured, namely seen in longitudinal section edge-closed.
  • the recess preferably passes completely through the inner layer.
  • the recess has a smaller length in the direction of the longitudinal extension of the electrical line than the inner layer, so that it is spaced from end faces of the inner layer.
  • the height of the recess corresponds to the height of the inner layer, so that it passes through on both sides.
  • the outer layers are now arranged on opposite sides of the inner layer such that they cover the recess and thus close. Seen in cross section, the recess extends in this respect between facing inner sides of the two outer layers. Overall, therefore, an electrical line is realized in which the recess is completely enclosed by the line.
  • the line is formed multi-layered. This allows easy production of the recess.
  • the line consists of only two layers, wherein the recess is formed as a blind recess in one of the layers.
  • the respective other layer is then arranged on the above-mentioned layer such that the recess is covered and thus closed.
  • the recess is designed to be open-edged in longitudinal section, wherein it passes through an axial end face of the conduit. Furthermore, it is provided that the recess extends only over the part of the longitudinal extent of the line. In this case, it is arranged such that it passes through the axial end side of the line. This means that it is arranged at a distance from the axial end face of the other axial end face opposite, so this does not pass through.
  • Such a configuration of the electrical line is realized in particular if the electrical line consists of solid material.
  • the recess can be formed in a simple manner, the axial end side cross-cutting in the line, for example by means of a spannabnatureen method.
  • Such an embodiment of the electrical line may be particularly preferably in the context of an electrical plug connection, wherein the electrical line is configured on the side of the axial end side as a plug, which is insertable into a socket of the electrical connector.
  • the transfer of heat via the electrical plug connection that is, for example, from the plug to the socket or vice versa can be particularly efficiently prevented.
  • a development of the invention provides that, seen in cross-section, the recess is formed centrally in the conduit.
  • This arrangement of the recess in the line allows a particularly good electrical conductivity, because the current density is distributed symmetrically through the line in cross section, in particular symmetrically with respect to the longitudinal central axis or the longitudinal extension.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the recess has an outer cross-sectional shape which corresponds to an outer cross-sectional shape of the line.
  • the outer cross-sectional shape of the line itself can basically be chosen arbitrarily. For example, the line in cross-section round, oval, stadium-shaped, rectangular or square.
  • the recess should have the same outer cross-sectional shape as the line. Accordingly, the recess in the circumferential direction with respect to the longitudinal extent seen in cross section throughout the same distance to an outer surface of the conduit.
  • the electrical line is designed as a plug of an electrical plug connection.
  • the electrical lead has good electrical conductivity, but high thermal resistance compared to a hollow lead. Accordingly, the transmission of heat along the longitudinal extent of the electrical line can be particularly advantageously prevented by means of the electrical line or the plug, namely in particular over the plug connection.
  • the invention further relates to an electrical connector, comprising at least one electrical line designed as a plug, in particular an electrical line according to the preceding embodiments, and having a socket for receiving a front side of the plug, wherein the electrical line has a cross-sectional area and a perpendicular to the cross-sectional area Has longitudinal extent and in the line a seen in cross-section edge-closed recess is formed. It is provided that the recess extends only over part of the longitudinal extent of the line.
  • the electrical connector has the plug and the socket, wherein the plug is insertable into the socket for establishing an electrical connection between the plug and the socket.
  • the electrical connector should now be designed such that, although a reliable and very good electrical contact between the plug and the socket can be made by plugging the same into each other, but the heat conduction through the connector away is at least partially interrupted or reduced. This is realized by the configuration of the recess in the line or the plug.
  • a further development of the invention provides that, when the plug is arranged in the socket, an outer contact surface of the plug abuts against an inner contact surface of the socket, in particular a contact spring of the socket, for producing an electrical connection, the recess being seen in a longitudinal section in the axial direction of one end face the socket facing away from the front side of the plug passes through.
  • the plug and the socket are thus dimensioned such that after insertion of the plug into the socket, the outer contact surface of the plug bears against the inner contact surface of the socket, namely, that an electrical connection between the plug and the socket is made.
  • the inner contact surface of the socket is, for example, on the contact spring of the socket.
  • the contact spring can in principle be configured as desired, but preferably it is in the form of a circumferentially continuous spring ring.
  • the contact spring may be arranged on the plug in an analogous manner, so that in this respect the outer contact surface of the plug is formed on the contact spring.
  • the recess passes through that end face of the plug which faces or faces a front side of the socket, the end face of the socket preferably receiving the plug from a bottom Plug receptacle of the socket is formed.
  • the recess starting from the end face of the plug has a depth which corresponds to at least one insertion depth of the plug in the socket or larger.
  • the insertion depth of the plug corresponds to a penetration depth of the plug in the socket during normal use.
  • the insertion depth is just as large as the depth of a socket of the socket, so that therefore the end face of the plug rests against the bottom of the socket.
  • the recess be designed such that it extends out of the socket within the plug.
  • the depth of the recess so its extension in the direction of the longitudinal extent, at least as large as the insertion depth of the plug, in particular as the depth of the plug-in receptacle.
  • the depth of the recess is greater than the insertion depth or the depth of the plug-in receptacle.
  • the depth of the recess is at least 10%, at least 20%, at least 30%, at least 40% or at least 50% greater than the insertion depth.
  • the depth of the recess is at most 250%, at most 200% or at most 150% of the insertion depth. With such a configuration, a particularly large thermal resistance across the connector is realized away.
  • FIG. 1 shows a schematic exploded view of an electrical line 1, which consists of two outer layers 2 and 3 and at least an inner layer 4, in the embodiment shown here, two inner layers 4, composed. In the following, only an inner layer 4 will be discussed. The embodiments are always transferable to the respective other of the inner layers 4.
  • the electrical line 1 is designed as a rectangular conductor, that is configured rectangular in cross section.
  • the two outer layers 2 and 3 receive the inner layer 4 and the inner layers 4 between them.
  • the outer layers 2 and 3 are on opposite sides of the inner layer 4 and the inner layers 4 at this or this.
  • a recess 5 is formed, which has a continuous edge 6 and is designed so far marginally closed.
  • the recess 5 is in this case in the direction of a longitudinal extent of the electrical line 1 or in longitudinal section through the electrical line 1 edge-closed, whereas seen in cross-section edge-open in the inner layer 4 is formed. This means that it fully penetrates the inner layer 4 when seen in cross-section, that is to say that it engages both on the outer layer 2 and on the side facing the outer layer 3 a surface of the inner layer 4.
  • outer layers 2 and 3 are now arranged with respect to the inner layer 4, that they close the recess 5.
  • the recess 5 is seen in cross-section through the electrical line 1 seen edge closed in this present.
  • FIG. 2 shows the electrical line 1 in cross section. It is clear that the recess 5 in the longitudinal section of the inner layer 4 and in cross-section of the outer layers 2 and 3 is limited, namely such that it is completely enclosed by the conduit 1.
  • FIG. 3 shows a schematic longitudinal sectional view of an electrical connector 7, which has a plug 8 and a socket 9.
  • the plug 8 is formed by an alternative embodiment of the electrical line 1.
  • the electrical line 1 seen in longitudinal section is configured open-edge, so that it passes through an axial end face 10 of the line 1.
  • the electrical line 1 is preferably round when viewed in cross-section, ie it has a round outer cross-sectional shape. Analogous to this, an outer cross-sectional shape of the recess 5 is also round.
  • the recess 5 is so far, for example, in the form of a front side 10 by a thorough hole in the electrical line 1 and the plug 8 before.
  • the socket 9 has a plug-in receptacle 11 for receiving the plug 8.
  • the plug-in receptacle 11 has in the axial direction with respect to a longitudinal central axis 12 of the plug 8 and / or the socket 9 to a certain depth.
  • a present during normal operation of the connector 7 insertion depth or penetration depth of the plug 8 in the socket 9 is preferably less than the depth of the plug-in receptacle 11, so that the end face 10 spaced by arrangement of the plug 8 in the socket 9 is arranged by a bottom 13 of the socket 11. However, it can also be provided that the end face 10 rests against the bottom 13.
  • the insertion depth of the plug 8 in the socket 9 is less than the depth of the recess 5, also in the direction of the longitudinal central axis 12 or in the direction of a longitudinal extension of the electrical conductor 8. That means that the recess 5 after arrangement of the plug 8 extends in the socket 9 in the axial direction with respect to the longitudinal central axis 12 to from the plug-in receptacle 11 out. Accordingly, the thermal conductivity over the connector 7 of time is significantly reduced, so that a heat transfer from the plug 8 to the socket 9 and vice versa is drastically reduced.
  • the socket 9 in this case forms an electrical connection of an electrical machine
  • the plug 8 represents an electrical connection of power electronics for the electrical machine.
  • the electric machine heats up.
  • heat transfer of the heat generated in the electrical machine to the power electronics is undesirable, so that extensive thermal decoupling of the electrical machine and power electronics is desired.
  • the presented here embodiment of the electrical conductor 1 and the connector 7 is preferably used for electrical contacting of the electrical machine with their power electronics.
  • the plug 8 has an outer contact surface 14, which bears electrically contacting on an inner contact surface 15 of the socket 9.
  • the inner contact surface 15 of the socket 9 is preferred on a contact spring 16, which is configured for example as a ring contact spring 16.
  • the contact spring 16 surrounds the longitudinal central axis 12 and after the arrangement of the plug 8 in the socket 9 and the plug 8 in the circumferential direction continuously or uninterrupted.

Landscapes

  • Connector Housings Or Holding Contact Members (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Leitung (1) mit einer Querschnittsfläche und eine auf der Querschnittsfläche senkrecht stehenden Längserstreckung, wobei in der Leitung (1) eine im Querschnitt gesehen randgeschlossene Ausnehmung (5) ausgebildet ist. Dabei ist vorgesehen, dass sich die Ausnehmung (5) lediglich über einen Teil der Längserstreckung der Leitung (1) erstreckt. Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Steckverbindung (7).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine elektrische Leitung mit einer Querschnittsfläche und einer auf der Querschnittsfläche senkrecht stehenden Längserstreckung, wobei in der Leitung eine im Querschnitt gesehen randgeschlossene Ausnehmung ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Steckverbindung.
  • Die elektrische Leitung dient dem Leiten von elektrischem Strom und insoweit beispielsweise dem elektrischen Verbinden zweier Schaltungen beziehungsweise zweier Schaltungselemente. Die elektrische Leitung besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material und weist eine Längserstreckung in Richtung ihrer Längsmittelachse sowie eine auf der Längserstreckung beziehungsweise der Längsmittelachse senkrecht stehende Querschnittsfläche auf. Die Längsmittelachse kann hierbei einen grundsätzlich beliebigen Verlauf aufweisen. Die elektrische Leitung muss insoweit nicht gerade verlaufen. Beispielsweise läuft die Längsmittelachse zumindest teilweise oder über die gesamte Längserstreckung der elektrischen Leitung gerade. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Längsmittelachse an wenigstens einer Stelle gekrümmt ist und insoweit wenigstens eine Krümmung aufweist.
  • Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 26 58 165 A1 bekannt. Diese beschreibt ein innengekühltes Hochspannungs-Energiekabel mit einziehbarem Kühlmittelrohr, das aus einem elektrischen Leiter mit innerem Hohlkanal und einem in diesem angeordneten Kühlmittelrohr sowie einer den elektrischen Leiter umgebenden elektrischen Isolierung und einem Kabelmantel besteht. Dabei ist vorgesehen, dass der Durchmesser des Hohlkanals des elektrischen Leiters 1,1-fach bis 1,5-fach größer ist als der Außendurchmesser des Kühlmittelrohrs.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Leitung vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten elektrischen Leitungen Vorteile aufweist, insbesondere bei weiterhin sehr guter elektrischer Leitfähigkeit einen hohen thermischen Widerstand in Richtung der Längserstreckung aufweist.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einer elektrischen Leitung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass sich die Ausnehmung lediglich über einen Teil der Längserstreckung der Leitung erstreckt.
  • Die in der elektrischen Leitung ausgebildete Ausnehmung ist insoweit im Querschnitt randgeschlossen und verläuft in Richtung der Längserstreckung lediglich durch einen Teil der Leitung. Beispielsweise ist die Ausnehmung auch im Längsschnitt gesehen, also in Richtung der Längserstreckung, randgeschlossen ausgebildet. Die Ausnehmung kann jedoch auch beispielsweise als Sackausnehmung vorliegen, also im Längsschnitt beziehungsweise in Richtung der Längserstreckung lediglich einseitig geöffnet sei, wobei eine Mündungsöffnung der Ausnehmung eine Oberfläche der elektrischen Leitung durchgreift. Die Oberfläche liegt beispielsweise auf einer Mantelfläche der elektrischen Leitung oder einer Stirnfläche der elektrischen Leitung vor.
  • Die elektrische Leitung ist insbesondere zur Leitung von Wechselstrom vorgesehen. Bei Wechselstrom wird durch den sogenannten Skin-Effekt ein Leiten des elektrischen Stroms primär im Bereich der Oberfläche der elektrischen Leitung bewirkt. Das bedeutet, dass ein Großteil des elektrischen Stroms in lediglich einem kleinen Teil der Querschnittsfläche fließt. Dahingegen trägt die gesamte Querschnittsfläche der elektrischen Leitung zu der thermischen Leitfähigkeit beziehungsweise Wärmeleitfähigkeit der elektrischen Leitung bei.
  • Die elektrische Leitung leitet insoweit nicht nur elektrischen Strom, sondern zusätzlich auch Wärme, wobei - im Falle des Wechselstroms - die Stromdichte des elektrischen Stroms innerhalb der elektrischen Leitung aufgrund des Skin-Effekts an unterschiedlichen Stellen der Querschnittsfläche verschieden ist und insbesondere ausgehend von der Längsmittelachse in radialer Richtung nach außen zunimmt. Die Wärmestromdichte in Richtung der Längsmittelachse ist hingegen über die Querschnittsfläche der elektrischen Leitung hinweg, insbesondere in radialer Richtung von innen nach außen, konstant oder zumindest nahezu konstant.
  • Die elektrische Leitung soll nun derart ausgestaltet sein, dass sie bei gleichzeitig sehr guter elektrischer Leitfähigkeit als thermischer Widerstand fungiert. Aus diesem Grund ist die Ausnehmung in der Leitung vorgesehen, nämlich an einer Stelle, an welcher der thermische Widerstand erhöht sein soll.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Ausnehmung vollständig von der Leitung umschlossen ist. Das bedeutet, dass die Ausnehmung vollständig randgeschlossen ist, also von der Oberfläche der elektrischen Leitung durchgehend beabstandet ist. Sowohl im Querschnitt gesehen als auch im Längsschnitt gesehen ist insoweit die Ausnehmung randgeschlossen ausgestaltet und ist mithin vollständig in die Leitung eingebettet beziehungsweise in diese aufgenommen. Dies erlaubt die Ausbildung einer Leitung, die zwei elektrische Einrichtungen elektrisch miteinander verbindet, eine Wärmeübertragung zwischen ihnen jedoch deutlich reduziert.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Leitung zwei Außenschichten aufweist, die im Querschnitt gesehen wenigstens eine Innenschicht zwischen sich aufnehmen, wobei die Ausnehmung im Längsschnitt gesehen randgeschlossen in der Innenschicht ausgebildet ist und im Querschnitt gesehen auf gegenüberliegenden Seiten von den Außenschichten verschlossen ist. Die Leitung setzt sich insoweit aus mehreren Schichten, nämlich zumindest den beiden Außenschichten und der wenigstens einen Innenschicht zusammen. Selbstverständlich kann eine beliebige Anzahl an Innenschichten vorgesehen sein, welche zwischen den Außenschichten angeordnet sind. Es kann jedoch auch lediglich eine einzige Innenschicht vorliegen.
  • In der Innenschicht ist die Ausnehmung ausgestaltet, nämlich im Längsschnitt gesehen randgeschlossen. Im Querschnitt gesehen durchgreift die Ausnehmung hingegen die Innenschicht bevorzugt vollständig. In anderen Worten weist die Ausnehmung in Richtung der Längserstreckung der elektrischen Leitung eine kleinere Länge auf als die Innenschicht, sodass sie von Stirnseiten der Innenschicht jeweils beabstandet angeordnet ist. Im Querschnitt gesehen entspricht die Höhe der Ausnehmung jedoch der Höhe der Innenschicht, sodass sie diese beidseitig durchgreift.
  • Die Außenschichten sind nun auf gegenüberliegenden Seiten der Innenschicht derart angeordnet, dass sie die Ausnehmung abdecken und mithin verschließen. Die Ausnehmung erstreckt sich im Querschnitt gesehen insoweit zwischen einander zugewandten Innenseiten der beiden Außenschichten. Insgesamt ist somit eine elektrische Leitung realisiert, bei welcher die Ausnehmung vollständig von der Leitung umschlossen ist. Hierbei ist die Leitung mehrschichtig ausgebildet. Dies ermöglicht eine einfache Herstellung der Ausnehmung. Selbstverständlich kann es alternativ auch vorgesehen sein, dass die Leitung aus lediglich zwei Schichten besteht, wobei die Ausnehmung als Sackausnehmung in einer der Schichten ausgebildet ist. Die jeweils andere Schicht wird anschließend derart an der vorstehend genannten Schicht angeordnet, dass die Ausnehmung abgedeckt und mithin verschlossen ist.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausnehmung im Längsschnitt gesehen randoffen ausgebildet ist, wobei sie eine axiale Stirnseite der Leitung durchgreift. Weiterhin ist vorgesehen, dass sich die Ausnehmung lediglich über den Teil der Längserstreckung der Leitung erstreckt. Dabei ist sie derart angeordnet, dass sie die axiale Stirnseite der Leitung durchgreift. Das bedeutet, dass sie von der der axialen Stirnseite der Leitung gegenüberliegenden weiteren axialen Stirnseite beabstandet angeordnet ist, diese also nicht durchgreift. Eine derartige Ausgestaltung der elektrischen Leitung ist insbesondere realisiert, falls die elektrische Leitung aus Vollmaterial besteht. In diesem Fall kann die Ausnehmung auf einfache Art und Weise die axiale Stirnseite durchgreifend in der Leitung ausgebildet werden, beispielsweise mittels eines spannabgetragenen Verfahrens.
  • Eine derartige Ausgestaltung der elektrischen Leitung kann besonders bevorzugt im Rahmen einer elektrischen Steckverbindung vorliegen, wobei die elektrische Leitung auf Seiten der axialen Stirnseite als Stecker ausgestaltet ist, welcher in eine Steckbuchse der elektrischen Steckverbindung einbringbar ist. Mit einer derartigen Ausgestaltung kann besonders effizient das Übertragen von Wärme über die elektrische Steckverbindung, also beispielsweise von dem Stecker auf die Steckbuchse oder umgekehrt unterbunden werden.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Ausnehmung im Querschnitt gesehen mittig in der Leitung ausgebildet ist. Diese Anordnung der Ausnehmung in der Leitung ermöglicht eine besonders gute elektrische Leitfähigkeit, weil die Stromdichte durch die Leitung im Querschnitt symmetrisch verteilt ist, insbesondere symmetrisch bezüglich der Längsmittelachse beziehungsweise der Längserstreckung.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Ausnehmung eine Außenquerschnittsform aufweist, die einer Außenquerschnittsform der Leitung entspricht. Die Außenquerschnittsform der Leitung selbst kann grundsätzlich beliebig gewählt sein. Beispielsweise ist die Leitung im Querschnitt rund, oval, stadionförmig, rechteckig oder quadratisch. Um die vorstehend bereits erwähnte symmetrische Verteilung der elektrischen Stromdichte innerhalb der Leitung zu erzielen, soll nun die Ausnehmung dieselbe Außenquerschnittsform aufweisen wie die Leitung. Entsprechend weist die Ausnehmung im Querschnitt gesehen in Umfangsrichtung bezüglich der Längserstreckung durchgehend denselben Abstand zu einer Außenoberfläche der Leitung auf.
  • Schließlich kann im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die elektrische Leitung als Stecker einer elektrischen Steckverbindung ausgestaltet ist. Auf eine derartige Ausführungsform wurde vorstehend bereits hingewiesen. Die elektrische Leitung weist eine gute elektrische Leitfähigkeit, jedoch einen im Vergleich zu einer ausnehmungslosen Leitung hohen thermischen Widerstand auf. Entsprechend kann mithilfe der elektrischen Leitung beziehungsweise des Steckers besonders vorteilhaft die Übertragung von Wärme entlang der Längserstreckung der elektrischen Leitung unterbunden werden, nämlich insbesondere über die Steckverbindung hinweg.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine elektrische Steckverbindung, mit wenigstens einer als Stecker ausgebildeten elektrischen Leitung, insbesondere einer elektrischen Leitung gemäß den vorstehenden Ausführungen, und mit einer Steckbuchse zur Aufnahme einer Stirnseite des Steckers, wobei die elektrische Leitung eine Querschnittsfläche und eine auf der Querschnittsfläche senkrecht stehende Längserstreckung aufweist und in der Leitung eine im Querschnitt gesehen randgeschlossene Ausnehmung ausgebildet ist. Dabei ist vorgesehen, dass sich die Ausnehmung lediglich über einen Teil der Längserstreckung der Leitung erstreckt.
  • Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der elektrischen Steckverbindung beziehungsweise der elektrischen Leitung wurde bereits hingewiesen. Sowohl die elektrische Steckverbindung als auch die elektrische Leitung können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
  • Die elektrische Steckverbindung verfügt über den Stecker und die Steckbuchse, wobei der Stecker in die Steckbuchse zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen dem Stecker und der Steckbuchse einbringbar ist. Die elektrische Steckverbindung soll nun derart ausgestaltet sein, dass zwar eine zuverlässige und sehr gute elektrische Kontaktierung zwischen dem Stecker und der Steckbuchse durch Einstecken derselben ineinander hergestellt werden kann, die Wärmeleitung über die Steckverbindung hinweg jedoch zumindest teilweise unterbrochen beziehungsweise verringert ist. Dies wird durch die Ausgestaltung der Ausnehmung in der Leitung beziehungsweise dem Stecker realisiert.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei Anordnung des Steckers in der Steckbuchse eine Außenkontaktfläche des Steckers an einer Innenkontaktfläche der Steckbuchse, insbesondere einer Kontaktfeder der Steckbuchse, zur Herstellung einer elektrischen Verbindung anliegt, wobei im Längsschnitt in axialer Richtung gesehen die Ausnehmung eine einer Stirnseite der Steckbuchse abgewandten Stirnseite des Steckers durchgreift. Der Stecker und die Steckbuchse sind also derart bemessen, dass nach dem Einstecken des Steckers in die Steckbuchse die Außenkontaktfläche des Steckers an der Innenkontaktfläche der Steckbuchse anliegt, nämlich derart, dass eine elektrische Verbindung zwischen dem Stecker und der Steckbuchse hergestellt ist.
  • Die Innenkontaktfläche der Steckbuchse liegt beispielsweise an der Kontaktfeder der Steckbuchse vor. Die Kontaktfeder kann grundsätzlich beliebig ausgestaltet sein, vorzugsweise liegt sie jedoch als in Umfangsrichtung durchgehender Federring vor. Alternativ kann auf analoger Art und Weise die Kontaktfeder an dem Stecker angeordnet sein, sodass insoweit die Außenkontaktfläche des Steckers an der Kontaktfeder ausgebildet ist. Mittels der Kontaktfeder wird ein dauerhaft zuverlässiger elektrischer Kontakt zwischen dem Stecker und der Steckbuchse erzielt.
  • Um die Wärmeleitung durch die Steckverbindung zu verringern beziehungsweise umgekehrt den thermischen Widerstand der elektrischen Steckverbindung zu vergrößern, durchgreift die Ausnehmung diejenige Stirnseite des Steckers, die einer Stirnseite der Steckbuchse gegenüberliegt beziehungsweise zugewandt ist, wobei die Stirnseite der Steckbuchse vorzugsweise von einem Boden einer den Stecker aufnehmenden Steckaufnahme der Steckbuchse ausgebildet ist.
  • Schließlich kann im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Ausnehmung ausgehend von der Stirnseite des Steckers eine Tiefe aufweist, die zumindest einer Stecktiefe des Steckers in der Steckbuchse entspricht oder größer ist. Die Stecktiefe des Steckers entspricht einer Eindringtiefe des Steckers in der Steckbuchse bei normalem Gebrauch. Beispielsweise ist die Stecktiefe ebenso groß wie die Tiefe einer Steckaufnahme der Steckbuchse, sodass also die Stirnseite des Steckers an dem Boden der Steckaufnahme anliegt. Um den thermischen Widerstand der Steckverbindung besonders deutlich zu vergrößern, soll nun die Ausnehmung derart ausgebildet sein, dass sie sich innerhalb des Steckers aus der Steckbuchse heraus erstreckt.
  • Entsprechend ist die Tiefe der Ausnehmung, also ihre Erstreckung in Richtung der Längserstreckung, mindestens so groß wie die Stecktiefe des Steckers, insbesondere wie die Tiefe der Steckaufnahme. Vorzugsweise ist die Tiefe der Ausnehmung größer als die Stecktiefe beziehungsweise die Tiefe der Steckaufnahme. Beispielsweise ist die Tiefe der Ausnehmung um mindestens 10 %, mindestens 20 %, mindestens 30 %, mindestens 40 % oder mindestens 50 % größer als die Stecktiefe. Zusätzlich oder alternativ beträgt die Tiefe der Ausnehmung höchstens 250 %, höchstens 200 % oder höchstens 150 % der Stecktiefe. Mit einer derartigen Ausgestaltung wird ein besonders großer thermischer Widerstand über die Steckverbindung hinweg realisiert.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
    • Figur 1
    eine schematische Explosionsdarstellung einer elektrischen Leitung,
    Figur 2
    eine Querschnittsdarstellung der elektrischen Leitung, sowie
    Figur 3
    eine schematische Längsschnittdarstellung einer elektrischen Steckverbindung mit einer als Stecker ausgebildeten elektrischen Leitung sowie einer Steckbuchse.
  • Die Figur 1 zeigt eine schematische Explosionsdarstellung einer elektrischen Leitung 1, welche sich aus zwei Außenschichten 2 und 3 sowie wenigstens einen Innenschicht 4, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Innenschichten 4, zusammensetzt. Nachfolgend wird lediglich auf eine Innenschichten 4 eingegangen. Die Ausführungen sind auch stets auf die jeweils andere der Innenschichten 4 übertragbar.
  • Die elektrische Leitung 1 ist als Rechteckleiter ausgestaltet, ist also im Querschnitt rechteckig ausgestaltet. Die beiden Außenschichten 2 und 3 nehmen die Innenschicht 4 beziehungsweise die Innenschichten 4 zwischen sich auf. Dabei liegen die Außenschichten 2 und 3 auf gegenüberliegenden Seiten der Innenschicht 4 beziehungsweise der Innenschichten 4 an dieser beziehungsweise diesen an.
  • Es wird deutlich, dass in der Innenschicht 4 eine Ausnehmung 5 ausgebildet ist, welche einen durchgehenden Rand 6 aufweist und insoweit randgeschlossen ausgestaltet ist. Die Ausnehmung 5 ist hierbei in Richtung einer Längserstreckung der elektrischen Leitung 1 beziehungsweise im Längsschnitt durch die elektrische Leitung 1 randgeschlossen, wohingegen sie im Querschnitt gesehen randoffen in der Innenschicht 4 ausgebildet ist. Das bedeutet, dass sie die Innenschicht 4 im Querschnitt gesehen vollständig durchgreift, also sowohl auf der der Außenschicht 2 als auf der der Außenschicht 3 zugewandten Seite eine Oberfläche der Innenschicht 4 durchgreift.
  • Die Außenschichten 2 und 3 werden nun derart bezüglich der Innenschicht 4 angeordnet, dass sie die Ausnehmung 5 verschließen. Nach dem Zusammenfügen der Außenschichten 2 und 3 mit der Innenschicht 4 soll insoweit die Ausnehmung 5 im Querschnitt durch die elektrische Leitung 1 gesehen randgeschlossen in dieser vorliegen.
  • Dies ist in der Figur 2 dargestellt, welche die elektrische Leitung 1 im Querschnitt zeigt. Es wird deutlich, dass die Ausnehmung 5 im Längsschnitt von der Innenschicht 4 und im Querschnitt von den Außenschichten 2 und 3 begrenzt ist, nämlich derart, dass sie vollständig von der Leitung 1 umschlossen ist.
  • Die Figur 3 zeigt eine schematische Längsschnittdarstellung einer elektrischen Steckverbindung 7, die einen Stecker 8 sowie eine Steckbuchse 9 aufweist. Der Stecker 8 wird von einer alternativen Ausgestaltung der elektrischen Leitung 1 gebildet. Dabei ist die elektrische Leitung 1 im Längsschnitt gesehen randoffen ausgestaltet, sodass sie eine axiale Stirnseite 10 der Leitung 1 durchgreift. Die elektrische Leitung 1 ist im Falle des Steckers 8 vorzugsweise im Querschnitt gesehen rund ausgestaltet, weist also eine runde Außenquerschnittsform auf. Analog hierzu ist eine Außenquerschnittsform der Ausnehmung 5 ebenfalls rund. Die Ausnehmung 5 liegt insoweit beispielsweise in Form einer die Stirnseite 10 durchgreifenden Bohrung in der elektrischen Leitung 1 beziehungsweise dem Stecker 8 vor.
  • Es wird weiter deutlich, dass die Ausnehmung 5 im Querschnitt gesehen mittig in der Leitung 1 ausgebildet ist. Mit einer derartigen Anordnung der Ausnehmung 5 in der Leitung 1 wird die elektrische Leitfähigkeit des Steckers 8 bei deutlicher Verringerung der thermischen Leitfähigkeit des Steckers 8 lediglich geringfügig verringert, insbesondere für Wechselstrom. Die Steckbuchse 9 verfügt über eine Steckaufnahme 11 zur Aufnahme des Steckers 8. Die Steckaufnahme 11 weist in axialer Richtung bezüglich einer Längsmittelachse 12 des Steckers 8 und/oder der Steckbuchse 9 eine bestimmte Tiefe auf.
  • Eine während eines normalen Betriebs der Steckverbindung 7 vorliegende Stecktiefe beziehungsweise Eindringtiefe des Steckers 8 in die Steckbuchse 9 ist vorzugsweise geringer als die Tiefe der Steckaufnahme 11, sodass die Stirnseite 10 nach Anordnung des Steckers 8 in der Steckbuchse 9 beabstandet von einem Boden 13 der Steckaufnahme 11 angeordnet ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Stirnseite 10 an dem Boden 13 anliegt.
  • In jedem Fall ist jedoch die Stecktiefe des Steckers 8 in der Steckbuchse 9 geringer als die Tiefe der Ausnehmung 5, ebenfalls in Richtung der Längsmittelachse 12 beziehungsweise in Richtung einer Längserstreckung des elektrischen Leiters 8. Das bedeutet, dass sich die Ausnehmung 5 nach Anordnung des Steckers 8 in der Steckbuchse 9 in axialer Richtung bezüglich der Längsmittelachse 12 bis aus der Steckaufnahme 11 heraus erstreckt. Entsprechend wird die thermische Leitfähigkeit über die Steckverbindung 7 hinweg deutlich verringert, sodass eine Wärmeübertragung von dem Stecker 8 auf die Steckbuchse 9 beziehungsweise umgekehrt drastisch verringert wird.
  • Beispielsweise bildet die Steckbuchse 9 hierbei einen elektrischen Anschluss einer elektrischen Maschine, während der Stecker 8 einen elektrischen Anschluss einer Leistungselektronik für die elektrische Maschine darstellt. Während ihres Betriebs erwärmt sich die elektrische Maschine. Gleichzeitig ist eine Wärmeübertragung der in der elektrischen Maschine anfallenden Wärme auf die Leistungselektronik unerwünscht, sodass eine weitgehende thermische Entkopplung von elektrischer Maschine und Leistungselektronik erwünscht ist. Aus diesem Grund wird die hier vorgestellte Ausgestaltung des elektrischen Leiters 1 beziehungsweise der Steckverbindung 7 bevorzugt zur elektrischen Kontaktierung der elektrischen Maschine mit ihrer Leistungselektronik herangezogen.
  • Es ist erkennbar, dass der Stecker 8 eine Außenkontaktfläche 14 aufweist, welche an einer Innenkontaktfläche 15 der Steckbuchse 9 elektrisch kontaktierend anliegt. Die Innenkontaktfläche 15 der Steckbuchse 9 liegt bevorzugt an einer Kontaktfeder 16 vor, welche beispielsweise als Ringkontaktfeder 16 ausgestaltet ist. Insoweit umgreift die Kontaktfeder 16 die Längsmittelachse 12 und nach Anordnung des Steckers 8 in der Steckbuchse 9 auch den Stecker 8 in Umfangsrichtung durchgehend beziehungsweise unterbrechungsfrei.

Claims (10)

  1. Elektrische Leitung (1) mit einer Querschnittsfläche und einer auf der Querschnittsfläche senkrecht stehenden Längserstreckung, wobei in der Leitung (1) eine im Querschnitt gesehen randgeschlossene Ausnehmung (5) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmung (5) lediglich über einen Teil der Längserstreckung der Leitung (1) erstreckt.
  2. Elektrische Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (5) vollständig von der Leitung (1) umschlossen ist.
  3. Elektrische Leitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung (1) zwei Außenschichten (2,3) aufweist, die im Querschnitt gesehen wenigstens eine Innenschicht (4) zwischen sich aufnehmen, wobei die Ausnehmung (5) im Längsschnitt gesehen randgeschlossen in der Innenschicht (4) ausgebildet ist und im Querschnitt gesehen auf gegenüberliegenden Seiten von den Außenschichten (2,3) verschlossen ist.
  4. Elektrische Leitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (5) im Längsschnitt gesehen randoffen ausgebildet ist, wobei sie eine axiale Stirnseite der Leitung (1) durchgreift.
  5. Elektrische Leitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (5) im Querschnitt gesehen mittig in der Leitung (1) ausgebildet ist.
  6. Elektrische Leitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (5) eine Außenquerschnittsform aufweist, die einer Außenquerschnittsform der Leitung (1) entspricht.
  7. Elektrische Leitung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung als Stecker (8) einer elektrischen Steckverbindung (7).
  8. Elektrische Steckverbindung (7), mit wenigstens einer als Stecker (8) ausgebildeten elektrischen Leitung (1), insbesondere einer elektrischen Leitung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, und mit einer Steckbuchse (9) zur Aufnahme einer Stirnseite (10) des Steckers (8), wobei die elektrische Leitung (1) eine Querschnittsfläche und eine auf der Querschnittsfläche senkrecht stehende Längserstreckung aufweist und in der Leitung (1) eine im Querschnitt gesehen randgeschlossene Ausnehmung (5) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmung (5) lediglich über einen Teil der Längserstreckung der Leitung (1) erstreckt.
  9. Elektrische Steckverbindung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anordnung des Steckers (8) in der Steckbuchse (9) eine Außenkontaktfläche des Steckers (8) an einer Innenkontaktfläche der Steckbuchse (9), insbesondere einer Kontaktfeder (16) der Steckbuchse (9), zur Herstellung einer elektrischen Verbindung anliegt, wobei im Längsschnitt in axialer Richtung gesehen die Ausnehmung (5) eine einer Stirnseite der Steckbuchse (9) abgewandte Stirnseite des Steckers (8) durchgreift.
  10. Elektrische Steckverbindung nach einem der vergangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (5) ausgehend von der Stirnseite (10) des Steckers (8) eine Tiefe aufweist, die zumindest einer Stecktiefe des Steckers (8) in der Steckbuchse (9) entspricht oder größer ist.
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