TECHNISCHES GEBIET
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schnittstellenanordnung für eine elektrische
Vorrichtung, insbesondere einen Wechselrichter, nach dem Oberbegriff von Anspruch
1.
STAND DER TECHNIK
[0002] 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.
[0003] 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.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
[0004] 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.
[0005] 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.
[0006] 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.
[0007] Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
[0008] 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:
- Fig. 1
- eine perspektivische Ansicht einer Schnittstellenanordnung nach einer Ausführungsform;
- Fig. 2
- eine Schnittdarstellung durch die Schnittstellenanordnung mit kontaktierter Kontaktbrücke;
- Fig. 3
- eine Detailansicht der Figur 2; und
- Fig. 4
- eine detaillierte Schnittdarstellung durch die Schnittstellenanordnung mit getrennter
Kontaktbrücke.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
[0009] In der Figur 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.
[0010] 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.
[0011] 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.
[0012] 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.
[0013] In der Figur 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 Eingangsseiet 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.
[0014] 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.
[0015] 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.
[0016] 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.
[0017] 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.
[0018] Das Gehäuse 4 ist aus einem elektrisch nicht leitenden Material, vorzugsweise aus
einem Kunststoff. Das Aufnahmeelement 2 ist aus einem Kunststoff oder Metall.
[0019] Anhand der Figuren 2 bis 4 werden nun weitere Merkmale der Schnittstellenanordnung
1 erläutert.
[0020] 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.
[0021] 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 Stiftabschitt bereit. In den Figuren wird eine
Kontaktlamelle 21 gezeigt, welche in der Buchsenöffnung 20 des Buchsensabschnittes
8 liegt.
[0022] 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.
[0023] 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.
[0024] Der elektrische Kontakt zwischen Kontaktelement 9 der Kontaktbrücke 6 und dem elektrischen
Leiter 5 des Steckerelementes 3 wird beispielsweise in der Figur 3 gezeigt. In der
Figur 3 befindet sich die Kontaktbrücke 6 über das Kontaktelement 9 im elektrisch
kontaktierten Zustand mit dem elektrischen Leiter 5. In der Figur 4 befindet sich
die Kontaktbrücke 6 im elektrisch getrennten Zustand vom elektrischen Leiter 5.
[0025] 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.
[0026] 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.
[0027] An mindestens einem Ende 12 weist die Kontaktbrücke 6, wie in der Figur 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.
[0028] Das Gehäuse 4 weist, wie in den Schnittdarstellungen gemäss den Figuren 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.
[0029] Weiter kann das Gehäuse 2 eine sich den Gewindeabschnitt 14 anschliessende Schulter
15 aufweisen.
[0030] 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.
[0031] 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.
[0032] Weiter kann zwischen dem Gehäuse 4 des Steckerelementes 3 und dem Aufnahmeelement
2 eine Dichtung 25 vorgesehen sein.
[0033] 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.
BEZUGSZEICHENLISTE
[0034]
- 1
- Schnittstellenanordnung
- 2
- Aufnahmelement
- 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
1. Schnittstellenanordnung (1), insbesondere für einen Wechselrichter, umfassend
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), welche Steckerelemente (3) mit dem Aufnahmeelement (2) vorzugsweise fest
in Verbindung stehen und
mindestens eine Kontaktbrücke (6), zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes zwischen
den elektrischen Leitern (5) der Steckerelemente (3),
wobei jedes der Steckerelemente (3) eine Eingangsseite (E) und eine Ausgangsseite
(A) aufweist, wobei die Eingangsseite (E) zur elektrischen Verbindung mit einem externen
elektrisch leitenden Element und die Ausgangsseite (A) mit der Kontaktbrücke (6) elektrisch
leitend in Kontakt steht.
2. Schnittstellenanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (2) eine Vorderseite (V) und Rückseite (R) aufweist, wobei alle
Eingangsseiten (E) der Steckerelemente (3) im Bereich der Vorderseite (V) und alle
Ausgangsseiten (A) der Steckerelemente (3) im Bereich der Rückseite (R) liegen.
3. Schnittstellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerelemente (3) durch das Aufnahmeelement (2) hindurch ragen und/oder dass
die Steckerelemente (3) das Aufnahemelement (2) durchdringen.
4. Schnittstellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsseite (E) der Steckerelemente (3) als Buchsenseite oder als Stiftseite
ausgebildet ist, wobei der Leiter (5) einen Stiftabschnitt (7) bzw. einen Buchsenabschnitt
(8) aufweist, und dass das externe elektrische Element ein stiftseitiger oder buchsenseitiger
Stecker ist.
5. Schnittstellenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steckerelemente (3) in einer Reihe oder mehreren Reihen angeordnet sind, wobei
vorzugsweise eine Reihe für die Buchsenseite und eine Reihe für die Steckerseite vorgesehen
ist.
6. Schnittstellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (6) eine Vielzahl von beabstandet zueinander angeordneten Kontaktelemente
(9) und ein Kontaktkabel (10), über welches die Kontaktelemente (9) elektrisch leitend
in Verbindung stehen.
7. Schnittstellenanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (9) der Kontaktbrücke (6) steckbar mit dem elektrischen Leiter
(5) verbindbar sind.
8. Schnittstellenanordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktelemente (9) als Buchsenelemente oder Steckerelemente ausgebildet sind
und dass die Ausgangsseiten (A) des Steckerelementes (3), insbesondere der Leiter
(5), als zum Kontaktelement (9) korrespondierende Steckerseite oder Buchsenseite ausgebildet
sind.
9. Schnittstellenanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kontaktelement (9) und dem Leiter (5) eine Kontaktlamelle (11) angeordnet
ist.
10. Schnittstellenanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (9) eine Kontaktierungsöffnung (23) umfasst, durch welche das
Kontaktkabel (10) hindurchragt und elektrisch mit dem Kontaktelement (9) in Verbindung
steht.
11. Schnittstellenanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktkabel (10) an mindestens einem Ende (12) eine Kontakteinrichtung (13),
wie eine Kontaktklemme, zur Verbindung elektrischen Verbindung mit einer elektrischen
Komponente, wie beispielsweise ein Wechselrichter, umfasst.
12. Schnittstellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) einen Gewindeabschnitt (14) aufweist.
13. Schnittstellanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) eine sich dem Gewindeabschnitt (14) anschliessende Schulter (15)
aufweist, welcher Gewindeabschnitt (14) mit einer Mutter (16) zusammenarbeitet, wobei
im Zwischenraum (17) zwischen Mutter (16) und Schulter (15) das Aufnahmeelement (2)
liegt.
14. Schnittstellenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) auf der Ausgangsseite (A) und/oder der Eingangsseite (E) mechanische
Rastelemente (18) aufweist, mit welchen die Kontaktbrücke (6), insbesondere das Kontaktelement
(9), und/oder das externe elektrische Element mechanisch mit dem Gehäuse (4) verrastbar
sind.
15. Wechselrichter, insbesondere für eine Solaranlage, umfassend ein Gehäuse mit einer
Schnittstellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ausgangsseite
(A) gehäuseinnenseitig und die Eingangsseite (E) gehäuseaussenseitig liegt.