Steckverbindersystem und Einspeisegerät

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein Steckverbindersystem und ein Einspeisegerät.

Aus der DE 44 46 779 ist ein System zur berührungslosen Energieübertragung bekannt, bei dem ein mittelfrequenter Strom in einen Primärleiter eingespeist wird. Der Primärleiter kann dabei HF-Litze umfassen. Bei einem solchen System treten mittelfrequente Wechselströme von mehr als 10 Ampere auf. Beispielsweise sind 30 Ampere oder 60 Ampere vorhanden. Es handelt sich also hierbei um Starkstromtechnik.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Kabelverlegung in Anlagen zu vereinfachen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Steckverbindersystem nach den in Anspruch 1 und bei dem Einspeisegerät nach den in Anspruch 17 angegebenen Merkmalen gelöst.

Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Steckverbindersystem sind, dass das Steckverbindersystem zumindest ein Steckverbinderteil und Gegensteckverbinderteil umfasst, wobei das Steckverbinderteil ein metallisches Kontaktteil umfasst, welcher an seinem ersten axialen Endbereich eine Lötverbindung mit HF-Litze aufweist, und in einem Isolierkörper verbunden ist. Insbesondere ist das Steckverbindersystem für ein mittelfrequent arbeitendes System zur berührungslosen Energieübertragung vorgesehen und vorteilhaft verwendbar. Von Vorteil ist dabei, dass ein Steckverbindersystem für Starkstromtechnik geschaffen ist, bei dem der Skineffekt verringert ist. Somit ist ein Steckverbinden des Primärleiters bei einem mittelfrequent arbeitenden berührungslosen Energieübertragungssystem ermöglicht, obwohl der Primärleiter aus HF-Litze gefertigt ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Steckverbindersystem ausgebildet, insbesondere für ein mittelfrequent arbeitendes System zur berührungslosen Energieübertragung, umfassend Steckverbinderteil mit einem ersten Kontaktteil und Gegensteckverbinderteil mit einem zweiten Kontaktteil, wobei erstes und zweites Kontaktteil zueinander passend ausgebildet sind, wobei das erste Kontaktteil an seinem ersten axialen Endbereich mit

Litzendrähten einer HF-Litze stoffschlüssig, insbesondere mittels Lötverbindung, verbunden ist und das erste Kontaktteil in einem Isolierkörper verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass ein zuverlässiger elektrischer Kontakt zwischen HF-Litze und einem Kontaktteil ausgebildet ist, wobei das Kontaktteil als Kontaktelement einer Steckverbindung verwendbar ist. Somit sind vorteilhaft mittelfrequente Ströme von 1OkHz, insbesondere 25kHz oder mehr als 50 kHz, mit Starkstrom-Stromstärken von 10A, insbesondere 6OA, 85A oder mehr als 100A, durchleitbar.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Litzendrähte der HF-Litze mittels der Lötverbindung untereinander stoffschlüssig verbunden. Von Vorteil ist dabei, das HF-Litze für Starkstrom-Stromstärken einsetzbar ist. Denn durch die Erfindung wird unter anderem bewirkt, dass auch die im Inneren der HF-Litze angeordneten Litzendrähte elektrisch mit dem Kontaktteil verbindbar ist. Insbesondere ist der ausgebildete Kontakt zwischen HF-Litze und Kontaktteil dauerhaft thermisch stabil mit großen Stromstärken beaufschlagbar. Weiterer Vorteil ist, dass Litzekabel mit großem Durchmesser einsetzbar sind, die mit dem Kontaktteil über eine große Gesamtkontaktfläche verbindbar sind.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Kontaktteil an seinem ersten axialen Endbereich eine Ausnehmung aufweist, die zur Lötverbindung des ersten Kontaktteils mit den Litzendrähten der HF-Litze mit Lötzinn ausgefüllt. Somit ist eine elektrische Verbindung der HF-Litze mit dem Kontaktteil ausgebildet, die einfach fertigbar ist. Insbesondere sind Hohlräume zwischen den Litzendrähten reduzierbar oder sogar vermeidbar.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Fertigung des Kontaktes zwischen Kontaktteil und HF- Litze umfasst zumindest in einem ersten Schritt ein Einführen der HF-Litze in eine

Ausnehmung des Kontaktteils und in einem zweiten Schritt das Auffüllen der Ausnehmung mit Lötzinn oder einem anderen Lötmittel.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung ist die HF-Litze von einem Kabel umfasst, an dessen einem Ende das Steckverbinderteil angebracht ist. Somit ist ein Kabelsystem ausgebildet, das einfach verlegbar und anschließbar ist und das als Primärleiter zur berührungslosen Energieübertragung verwendbar ist.

Weiterer Vorteil ist, dass die Steckverbindung dicht und in hoher Schutzart ausführbar ist. Somit ist das den mittelfrequenten Strom in den Primärleiter einspeisende System,

beispielsweise der Einspeisesteiler, also die Einspeisung, dicht ausführbar und in einer Anlage im Feld installierbar.

Die Steckverbindung ist nun außen am Gehäuse der Einspeisung realisierbar. Somit ist ein besonders schnelles Steckverbinden ermöglicht. Außerdem ist der Primärleiter nun vorkonfektioniert herstellbar und somit die Fertigung der Anlage besonders einfach und schnell.

Bekannte Steckverbinder für hochfrequente Ströme sind bei der Erfindung nicht einsetzbar, da sie nur für die Schwachstromtechnik konzipiert sind. Bekannte Steckverbinder für Starkströme sind bei der Erfindung nicht einsetzbar, da sie für Niederfrequenztechnik konzipiert sind.

Bei der Erfindung ist die Verlötung und/oder Vercrimpung und/oder Quetschung der Litze mit dem Kontaktteil derart ausgeführt und die Materialien derart ausgewählt, dass Starkstrom übertragbar ist ohne wesentliche Verluste.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Steckverbinderteil ein metallisches Kontaktteil, welcher an seinem anderen axialen Endbereich kraftschlüssig verbindbar ist mit einem ersten Endbereich eines metallischen Kontaktteils eines Gegensteckverbinderteils. Von Vorteil ist dabei, dass die Erfindung mit sehr einfachen und kostengünstigen Teilen realisierbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Gegensteckverbinderteil ein Gehäusestecker, der in einer Gehäusewand dicht und in hoher Schutzart lösbar verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Steckverbindung außerhalb des Gehäuses ausführbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst das Gegensteckverbinderteil das metallische Kontaktteil, welcher an seinem zweiten axialen Endbereich eine Lötverbindung mit HF-Litze aufweist, und in einem Isolierkörper verbunden ist. Von Vorteil ist dabei, dass eine

Steckerverbindung ausbildbar ist, durch die mittelfrequente Starkströme durchleitbar sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das zweite Kontaktteil, also das Kontaktteil des Gegensteckverbinderteils, eine Ausnehmung zur Aufnahme des ersten Kontaktteils auf.

Zusätzlich sind an der Ausnehmung entlang eines Umfangs mehrere nach innen gerichtete Federelemente angebracht, insbesondere regelmäßig angeordnet, beispielsweise drehsymmetrisch. Somit wird vorteilhaft der elektrische Kontakt zwischen erstem und zweiten Kontaktteil verbessert, und es sind Starkströme durchleitbar.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Isolierkörper ein oder mehrere Federelemente zur Verrastung des Kontaktteils beim Einführen in den Isolierkörper auf. Von Vorteil ist dabei, dass die Federelemente einteilig ausführbar sind mit dem Isolierkörper.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Isolierkörper ein Hohlteil, in dessen Inneres das Kontaktteil einführbar ist. Von Vorteil ist dabei, dass das Kontaktteil von einer ersten Seite her einführbar ist und derart verbindbar ist, dass er am anderen Ende etwas herausragt zur Verbindung mit einem weiteren Metallteil.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Isolierkörper an seinem einen axialen Endbereich ein Gewinde zur lösbaren Verbindung mit einer Zugentlastungsmutter. Von Vorteil ist dabei, dass eine mechanische Entlastung vorgesehen ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist am Isolierkörper eine Rändelmutter vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass eine stabile lösbare Verbindung mit dem Gehäusestecker realisierbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Isolierkörper in eine Buchse, beispielsweise Metall- oder Kunststoffbuchse, eingesetzt, wobei die Buchse in einer Ausnehmung einer Gehäusewand, insbesondere der Einspeisung, vorgesehen ist. Von Vorteil ist dabei, dass die Steckverbindung an der Außenseite des Gehäuses vornehmbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steckverbindung dicht und in hoher Schutzart ausgeführt, insbesondere unter Verwendung von Dichtungen. Von Vorteil ist dabei, dass das Einspeisegerät innerhalb einer Fertigungsanlage, also dezentral im Feld, installierbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an der äußeren Oberfläche des Isolierkörpers ein Bereich zur Kennzeichnung vorgesehen. Von Vorteil ist dabei, dass Typeninformation und technische Daten darstellbar sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die HF-Litze eine Vielzahl von gegeneinander isolierten Einzeldrähten. Von Vorteil ist dabei, dass der Skineffekt verringerbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist in der HF-Litze ein Strom von mehr als 10 Ampere übertragbar. Von Vorteil ist dabei, dass Starkstromtechnik anwendbar ist und industrielle Antriebe berührungslos versorgbar sind.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die HF-Litze von einem Primärleiter umfasst, der einen mittelfrequenten Wechselstrom führt. Von Vorteil ist dabei, dass starke Ströme mit solch hoher Wechselfrequenz vorsehbar sind für ein Steckverbindersystem.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung werden ausschließlich Kunststoff und/oder nichtmagnetische Metalle verwendet. Somit werden vorteilhaft Wirbelströme vermieden, so dass die thermische Belastung der Steckverbindung reduzierbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Wechselstrom eine Frequenz im Bereich von 1OkHz bis 10OkHz auf. Vorzugsweise liegt die Frequenz im Bereich von 2OkHz bis 5OkHz. Von Vorteil ist dabei, dass zur Herstellung des Wechselstroms in der Endstufe, also Leistungsstufe, des Einspeisegeräts IGBT als elektronische Leistungshalbleiter verwendbar sind.

Wichtige Merkmale bei dem Einspeisegerät sind, dass es für ein mittelfrequent arbeitendes System zur berührungslosen Energieübertragung vorgesehen ist, wobei das Einspeisegerät einen im Wesentlichen konstanten mittelfrequenten Wechselstrom in einen Primärleiter einspeist, der Litze umfasst, wobei das Gerät mindestens in einer Ausnehmung seines Gehäuses ein Gegensteckverbinderteil aufweist, welches mit einem am Primärleiter vorgesehenen Steckverbinderteil verbindbar ist. Vorteilig ist dabei, dass das Starkstromkabel schnell und einfach steckbar verbindbar ist und an der Außenseite des Gerätes verbindbar ist. Dieses ist also dicht und in hoher Schutzart ausführbar und somit dezentral im Feld installierbar.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bezugszeichenliste

1 Einspeisesteiler 5 2 Anschlussbuchsen für Hin- und Rückleiter, Primärleiter

3 Stecker für Primärleiter

4 Primärleiter

21 Rändelmutter mit Innengewinde 23 Kunststoffgehäuse 10 24 Bereich für Beschriftung oder Kennzeichnung

25 Gewinde

26 Zugentlastungsmutter

31 Kontaktteil

32 Isolierkörper 15 33 Feder

41 Metallbuchse

42 Kunststoffbuchse

43 Endanschlagsring

44 Kontaktbuchse 20

Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:

In der Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung gezeichnet. Dabei ist der Primärleiter 4 mittels einer Steckverbindung mit dem Einspeisesteiler 1 verbunden. Hierzu weist der Einspeisesteller 1 Anschlussbuchsen 2 für den langgestreckten Primärleiter 4 auf. Die Sekundärspule des bewegbar angeordneten, in Figur 1 nicht gezeigten Verbrauchers wird entlang dem Primärleiter verfahren. Es wird ein mittelfrequenter Strom eingespeist, dessen Frequenz höher als 15 kHz beträgt. Es sind Frequenzen bis 10OkHz und auch darüber verwendbar. Vorzugsweise wird eine Frequenz aus dem Bereich zwischen 20 und 50 kHz eingesetzt.

Der Primärleiter 4 weist an seinen beiden Enden einen Stecker 3 auf, der in die Anschlussbuchse 2 einsteckbar ist. Mit dem Stecker ist es nun ermöglicht, den Einspeisesteller 1 dicht und in hoher Schutzart aufzubauen. Die Unfallgefahr beim Anschließen des Linienleiters entfällt, da das Gerät, also der Einspeisesteller 1 , verschlossen bleibt. Somit ist ein schneller, kostengünstiger und einfacher Austausch ermöglicht.

Außerdem ist ein vorkonfektioniertes Primärleiterkabel lieferbar, das schnell und einfach verbindbar ist und mittelfrequente Ströme mit wenig ohmschen Verlusten in der Steckverbindung übergeben kann. Das Primärleiterkabel umfasst HF-Litze zur Verminderung von Verlusten.

In Figur 2 ist das Prinzip des Leitungssteckverbinderteils, das mit dem Primärleiter verbunden ist genauer gezeigt. Die Rändelmutter 21 ist mit Innengewinde ausgeführt und ist aus Kunststoff gefertigt. Insbesondere weist sie einen Dichtring auf zum Herstellen einer dichten Verbindung mit der Anschlussbuchse 2, die vorzugsweise aus Metall gefertigt ist.

Das Kunststoffgehäuse 23 weist einen Bereich 24 für Beschriftung oder Kennzeichnung auf und an seinem anderen, von der Rändelmutter 21 abgewandten Ende ein Gewinde 25, auf das die Zugentlastungsmutter 26 aufschraubbar ist.

In der Figur 3a ist das Prinzip der Kontaktteilhalterung gezeigt. Daher ist die Außenkontur des Isolierkörpers 32 nicht korrekt dargestellt. In der linken Bildhälfte ist das Kontaktteil 31 gezeigt, der in das Innere des Isolierkörpers 32 eingeschoben wird. Eine an der Innenseite

angebrachte Feder 33 wird beim Einschieben des Kontaktteiles ausgelenkt und verrastet das Kontaktteil an seiner Vertiefung.

In das Kontaktteil ist in der Figur 3a nicht gezeigte Litze von links in eine topfförmige Ausnehmung eingeführt und verlötet. Die Lötverbindung ist derart ausgeführt, dass Ströme von 6OA und mehr, insbesondere von 85A und mehr, dauerhaft ohne thermische überlastung übertragbar sind. In der Figur 3b ist der Isolierkörper mit eingeschobenem Kontaktteil 31 gezeigt.

Nach dem in Figur 3a und 3b gezeigten Prinzip ist auch das Kunststoffgehäuses 23 und auch die Kunststoffbuchse 42 aufgebaut.

In der Figur 4 ist der Gehäusesteckverbinder gezeigt, wobei die Metallbuchse 41 aus nicht magnetischem Metall ausgeführt ist, um Wirbelströme zu vermeiden. Außerdem ist an ihr ein Dichtring vorgesehen. Beispielsweise ist Aluminium oder Messing oder ein anderes para- oder diamagnetisches Material verwendbar.

Der Endanschlagsring 43 ist mit eingearbeitetem Dichtring vorgesehen zur Abdichtung in Richtung der nicht gezeigten Gehäuseinnenwand.

Die Kunststoffbuchse 42 ist wiederum mit eingegossener Kontaktteilhalterung, umfassend Feder, entsprechend dem in Figur 3a gezeigten Prinzip ausgeführt.

Die Kontaktbuchse 44 ist derart ausgeformt, dass der aus dem Kunststoffteii 23 herausstehende Endbereich des Kontaktteiles nach Figur 3b von ihm aufnehmbar ist beim Steckverbinden.

Bei weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispielen ist statt der Metallbuchse 41 auch eine Buchse aus Kunststoff verwendbar. Gleiches gilt für den Endanschlagsring 43.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel ist das Kontaktteil 31 als Crimpkontakt ausgebildet. In das Kontaktteil 31 ist in seinem einen axialen Endbereich in eine Ausnehmung HF-Litze eingeführt, die durch Quetschen, insbesondere Crimpen, und/oder Löten elektrisch verbunden ist.