专利名称：用于将电和/或电子功率器件固定在电路板上的装置及外壳的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将电和/或电子功率器件固定在电路板上的装置。本发明还涉及一种用于容纳电和/或电子功率器件，尤其是用于容纳提升装置的控制和功率器件，包括上述装置的外壳。
背景技术：
由现有技术众所周知的是，电动机驱动的机器，例如提升装置，设有电气箱。电和/或电子控制和功率组件装在电气箱内，通过它们主要实现电动机，例如提升装置的起重电动机和牵引电动机的供电和控制。这些控制和功率组件还有按选择执行附加功能的任务，例如监测控制开关和/或终端开关、评估信号装置例如警笛的传感器或控制器。
作为功率组件通常使用机电器件，例如接通电动机电源的接触器，以及转换保护继电器、换极继电器、电力保护开关、额定电压保险装置和变压器。这些控制器件大多由电子元件构成。这些功率组件主要按惯例接线，并通过这些线路与控制器件处于单独的小的外壳内的电子元件电连接。
机器的整个电气设备装在一个外壳状的所谓电气箱内，为的是使电气设备免受形式上的水份或天气情况的环境影响。此外，电气箱保护在操作仪器时可能与电气设备接触的人员免遭电击。电气箱有一个盖，它可以打开和重新关闭，以便于安装电气设备以及以后还可以维护。盖通常用螺钉与电气箱连接并仅有密封地封闭电气箱的任务。电气箱是一种金属薄板结构，如在开关柜结构中已知的那样，或是一种塑料结构。电气设备在电气箱内的安装或固定通过所谓的筒式轨(Hutschiene)技术进行。按此技术，各元件、组件和夹式导线板条卡锁在适当成形的标准化筒式轨上，接着按惯例接线。在这种结构中对电绝缘必须遵守专门的要求。绝缘等级以及所需要的空气隙和漏电距离的遵守要求支付相应的费用。在这里，塑料结构的优点是可以容易地遵守所要求的绝缘等级。
电气设备与机器的，尤其提升装置的电元器件的连接以及与外部电源和与控制线的连接通过电缆进行，它密封地引入电气外壳内，并在那里在螺丝接点或夹紧触点与相应的夹式导线板条连接。
已知的方案没有提供方便地更换全套电气设备的可能性。因此只能麻烦地维护或修理电气设备。此外，上述电气设备的结构大多设计得非常大，以及由许多难以装配的部件组成。因此，在生产时需要许多手工劳动并因而要支付昂贵的工资。
此外，由德国公开文件DE 36 13 863 A1已知一种将电气器件，在电子仪器的情况下尤其是用于消除无线电干扰和/或电流阻尼的电机扼流圈，在支承板上的固定装置。电机扼流圈设计为有两个环形磁心和一个相应的电绕组的环形磁心扼流器。此电气器件有一个外壳，从外壳在面朝支承板，尤其印刷电路板或印刷板的那一侧伸出固定和锁止装置。这些固定和锁止装置主要由卡锁脚和固定脚组成，它们分别从电子器件的外壳出发朝支承板的方向延伸。卡锁脚分成一个从外壳延伸的接片和一个设在接片自由端的锁鼻。在支承板内设与锁鼻的横截面对应的孔，卡锁脚插入这些孔内并在那里通过支承板回弹地倒钩借助卡锁脚锁止。与每个卡锁脚相邻设置的固定脚的任务，其一是用作锁鼻的支座并因而确定外壳与支承板之间的距离，以及其二是附加地侵入支承板用于锁鼻的孔内，并因而锁定锁鼻。这些固定和锁止装置均匀地分布在外壳的周边上；对于电机扼流圈的圆形外壳设例如六个固定和锁止装置。相应地在支承板内设六个孔。在电器件固定在支承板上后，它的已除去绝缘层的连接线通常钎焊在支承板所设的孔内并在那里与支承板钎焊。
此外，由德国专利DE 717 067已知一种用于将尤其用于无线电广播接收机高频线圈组的线圈架固定在所属底板上的装置。为了固定，线圈架插入开缝的环内，它有偏心的圆周面。在底板内设一个用于安装此环同样是偏心的孔。因此，通过环在孔内旋转可以达到通过环将线圈架夹紧在孔内的目的。
发明内容
本发明的目的是创造一种用于将电和/或电子功率器件固定在电路板上的装置以及一种用于容纳电和/或电子器件，尤其用于容纳提升装置控制和功率器件包括上述装置的外壳，本发明使电和/或电子器件的装配和维护更加容易。
此目的通过具有权利要求1特征的用于在电路板上固定电和/或电子功率器件的装置达到。在从属权利要求2至12中说明本发明有利的设计。
按本发明在一种用于将电和/或电子功率器件固定在电路板上的装置中，其中，电和/或电子功率器件机械和可拆式固定在电路板上，为了便于装配和维护，令功率器件为了其电连接有插塞和/或夹紧连接元件，并可通过电导线与电路板电连接，优选与装在电路板上的插和/或夹式导线板条连接。由此得到的也包括功率器件在内的结构组件在总体上可易于操作。因为电和/或电子功率器件通过电导线与电路板线路连接，所以为了更换整个电路板不必拆除这些布线。
按第一种实施形式，在电路板内设一些孔口，电和/或电子功率器件机械和可拆式插入孔口内，以及孔口的尺寸与电和/或电子功率器件的外尺寸相配。由此存在完全不同的电和/或电子功率器件与电路板连接的可能性，以便得到一种结构组件，它为了装配可以预装配以及在维护或修理的情况下可以就地全套更换。这些孔口作为特别简单的形封闭固定装置用于电和/或电子功率器件，通常它们装在在电路板之外的筒式轨上，然后在与电路板装配时才通过电导线与设在电路板上的其他电和/或电子器件连接。因此，电和/或电子器件在其外壁与孔口内边缘之间具有微小间隙地固定。
按第二种实施形式，已知的筒式轨直接设在电路板上，然后将电和/或电子功率器件机械和可拆式固定在筒式轨上。由此同样得到上述有利的结构组件。与现有技术不同，在这里筒式轨直接设在电路板上，它实际上仅用于安装电和/或电子控制器件。
在本发明的范围内，功率器件理解为接通电动机电源的接触器、转换保护继电器、换极继电器、电力保护开关、额定电压保险装置和变压器。与其他电和/或电子器件尤其控制器件相比，这些功率器件的主要特点在于，它们有大于100至200g的重量，大多大于40×40×50mm，电连接通过插塞连接或螺丝连接实现，以及为了机械固定在筒式轨上设卡锁机构或用于固定螺钉的孔。这些功率器件大多有复杂的本质，并因而有多个构件和一个自己的外壳。
按特别有利的方式，电和/或电子功率器件通过卡锁连接可拆式固定在孔口内或筒式轨上。
此电路板特别适用于安装在一个用于容纳电和/或电子器件，尤其用于容纳提升装置控制和功率器件的外壳内。在这里，电路板至少在孔口或筒式轨的区域内通过支承元件支承，它们与外壳连接。由此也可以使用传统的电路板来承载较重的功率器件。因为电路板通过支承在支承元件上得到必要的稳定性。
按优选的设计规定，支承元件设在外壳盖板内侧上以及是销子状的，以及电路板及电和/或电子器件通过支承元件与外壳的盖板隔开距离。
优选地，外壳由槽形底部和槽形盖组成，以及电路板装在盖内。盖通过铰链可回转地与底部连接，以及盖可以通过铰链与底部拆开。这种结构允许为了装配的目的将盖与电路板从机器上拆下。
为了有助于此，在电路板上设至少一个插座和至少一个插和/或夹式导线板条，电路板可通过它与在外壳底部内的电和/或电子控制和功率器件连接以及与在外壳外部的电消耗器连接。
为了使装配更加方便，电路板的插座可通过外壳上的孔从外部进入。
因为外壳用不导电的材料制成和是一个注塑件，所以能容易地满足电绝缘的要求。
下面借助附图表示的实施例详细说明本发明。其中图1 用于容纳电和/或电子器件，尤其用于容纳提升装置控制和功率器件的外壳透视图；图2 按图1的外壳和局部剖切的第一种实施形式的盖；图3 通过图2所示盖的横截面；图4 图2所示盖内部的俯视图；图5 按图1的外壳和局部剖切的第二种实施形式的盖；图6 通过图5所示盖的横截面；图7 图2所示盖内部的俯视图；以及图8 图1所示外壳底部的内部俯视图。
具体实施例方式
图1表示外壳1透视图，外壳1用于容纳形式上为图中未表示的提升装置的控制器件7和功率器件8(见图3和b)的电和/或电子器件。此外壳主要由一个箱形或帽罩形底部1a组成，它被一个以其开口面朝底部1a且同样为箱形或帽罩形的盖1b封闭。底部1a如在已介绍的方案中那样部分也是提升装置整体的组成部分。在底部1a上通过铰式铰链2可回转地固定盖1b。盖1b设计为，为了装配或修理的目的盖1b可以与底部1a分开。通常图中未表示的连接销留在第一个铰链部分2a的耳环内并从第二个铰链部分2b的另一个耳环滑出。在盖1b上与两个彼此隔开距离的铰链2处于相对位置的那一侧，在法兰状延伸段1c的区域内设两个彼此隔开距离的锁紧件3，通过它们可使盖1b可拆式地与底部1a连接。
此外，在盖1b上在盖1b和相邻的盖板1e窄侧壁的区域内侧向设一长方六面体形状的槽4，它有足够的大小，用于至少部分在外壳1外轮廓内部容纳图中未表示的导线的插头5。
图2表示从铰链2的区域出发看按图1的外壳1的局部透视图。在这里，按本发明第一种实施形式设计的盖1b在其一个角区断开表示，以便能看到外壳1的内部1f。可以看出，在盖板1e内侧上安放着一块电路板6，它除了装有电子控制器件7(见图3)外还装有机电功率器件8，例如用于接通形式上为图中未表示的电动机的电消耗器电源的接触器。为了将功率器件8固定在电路板6上，在电路板6内设基本上矩形的孔口9，它们的尺寸与功率器件8的外尺寸相配。功率器件8通过图中未表示的夹紧或卡锁连接可拆式固定在电路板6的孔口9内。因此卡锁连接装置与孔口9的两个相对的内边缘啮合。功率器件8的侧向导引则通过孔口9剩下的两个内边缘进行。
电路板6由薄的玻璃纤维增强的热塑性材料构成。为了能在工作时持久地承载较重的功率器件8，电路板6多处借助支承元件10支承在盖板1e的内侧上。支承元件10设计为销钉状固定拱顶的形式以及垂直于盖板1e的内侧延伸。这些支承元件10的尺寸专门针对螺纹形式的螺钉设计并与作为注塑件的盖1b的制造相适应。电路板6设有孔6a，台阶状向上缩小的支承元件10的销钉状延伸段10a可插入孔6a内。由于这种台阶状的设计，支承元件10有一环形支承面10b，电路板6的下侧靠放在支承面10b上。支承元件10销钉状延伸段10a用于侧向固定电路板6。电路板6在支承元件1上的固定，或通过图中未表示的螺钉，或借助支承元件10销钉状延伸段10a背对盖板1e那一端设有的可拆式卡锁式连接装置。支承元件10在盖板1e上的分布就电路板6而言选择为，使得在机器运行期间也能振动轻微地固定较重的功率器件8以及最佳地支承电路板6。整个电气设备在多个位置形封闭地借助这些支承元件10与外壳1连接。因此，功率器件8的惯性力可以有效地导入盖1b内。
此外在图2中还表示，在电路板6上与盖1b的槽4相邻的边缘区内，两个插座11(可看到其中之一)将其焊片插入电路板6上相应的孔中并与之钎焊。在槽4的一个侧壁中设两个窗口状的孔12，插座11的插塞部分11a通过孔口向外伸出，以便能在那里承接一个互补设计的插头5。这些插座11用于使电路板6通过插头5与要控制的形式上为图中未表示的提升装置电动机的电消耗器可拆式地电连接。在这里，插头5设计为，为将插头5插在插座11上时插头5紧靠在盖1b的外侧并因而密封插座11的孔12。
图3表示通过外壳1的盖1b的横截面。由图可以清楚看出，电路板6安放在支承元件10上并因而与盖1b的内侧相隔距离。功率器件8向下通过孔口9朝盖1b内侧的方向小量伸出，优选地几个毫米，亦即1至5mm。这足以使功率器件8侧向固定。电路板6的下侧离盖1b内侧的距离约6至8mm。图中还表示，插座11的插塞部分11a通过孔12从外壳1的内部11f伸出。
图4表示盖1b内部并因而电路板6的俯视图。功率器件8安放在电路板6上的孔口9内，它们按要求的方式为了与电路板共同构成一个结构组件与电路板固定接线。为此，功率器件8有插和/或夹式连接元件8a，它们通过图中没有表示的电导线与钎焊在电路板上的插和/或夹式导线板条13连接。也可以不用插和/或夹式导线板条13，而将电导线直接与电路板6焊接；重要的是保持有插和/或夹式连接元件8a。为了电路板6能与另一个器件或电源电连接，在电路板6上存在另一些插和/或夹式导线板条13，它们相应地与功率器件8、插座11和控制器件7电连接。在这里控制器件7通过电路板6完成互相接通，所以只须将插入的功率器件8与插和/或夹式导电板条13电连接。因此整个电路板6可以准备好安装用地预加工，并可只通过插座11和插和/或夹式导电板条13连接。也可以为了在外壳内部外壳1底部1a内与盖1b内的器件之间的连接以及对外与升降机电消耗器的连接通过贯通地使用插塞连接装置，并通过坚定不移地取消在这些地点的螺钉连接或端子板连接，使形式上为电路板6的电气设备核心部分可以方便地安装或在维修时更换。
盖1b也有固定装置14，以便在这里可拆式固定插接式线路板17，以便按需要扩展电路板6的功能范围。固定装置14用压注工艺可方便地制成。
此外，盖1b有一环槽15，在槽15中装入有环形截面的密封件16。借助密封件16可以通过盖1b密封地封闭底部1a。
图5至7表示按第二种实施形式的盖1b，尤其表示固定在它上面的电路板6。下面只说明与按图2至4的第一种实施形式的区别，其余可参见以上的说明。
图5表示外壳和局部剖切的盖1b。与第一种实施形式相比，在这里功率器件8不是固定在电路板6的孔口9内，而是通过普通的卡锁连接装置固定在筒式轨19(见图6和7)上。图5在这里从下方只表示了两个固定螺钉24的端部，通过它们将筒式轨19固定在电路板6的上侧。图中没有表示在筒式轨19的下侧与电路板6上侧之间设有一个优选地圆盘状的弹性件，通过它们补偿功率器件8工作中产生的振动。借助此弹性件通过相应地套筒状设计，还实现固定螺钉24相对于筒式轨19以及筒式轨19相对于电路板6的电绝缘。
在表示通过图5所示盖1b的横截面的图6中可以看到筒式轨19的一个短段。筒式轨19的其余部分被固定在它上面的功率器件8遮盖。
在表示按图5的盖1b内部区俯视图的图7中，也只表示了筒式轨19未被功率器件8遮挡的区域。
图8表示外壳1底部1a的俯视图。在底部1a的底上固定了一些电元器件，如自动断路器20、变频器21、制动电阻22和传动装置终端开关23，它们通过图中没有表示的带插头的导线与电路板6的插和/或夹式导线板条13或其他电和/或电子器件连接。底部1a作为整体的组成部分与升降机连接，并通过底部的孔18在外壳1内部穿入图中未表示的电源线和/或控制线。
在上述实施例中，包括其底部1a和其盖1b的外壳1用塑料并通过压注工艺制造。压注工艺在这里允许在通过设计相应的结构元件，例如支承元件10、密封件16用的槽15、锁紧件3的安装座或通过设计铰链2，同时综合许多局部功能的情况下，简便和廉价地生产。由于外壳1用不导电的材料塑料制成，从而有可能尽管结构复杂和直接接触通电的零件，仍能遵守所要求的绝缘等级。在这里所使用的塑料配备有相应的防火装置。
附图标记清单1 外壳 9 孔口1a 底部 10 支承元件1b 盖 11 插座1c 延伸段 11a 插塞部分1d 开口 12 孔1e 盖板 13 插和/或夹式导线板条1f 外壳1内部 14 固定装置2 铰链 15 槽2a 第一个铰链部分 16 密封件2b 第二个铰链部分 17 插接式线路板3 锁紧件 18 底部孔4 槽 19 筒式轨5 插头 20 自动断路器6 电路板 21 变频器6a 孔 22 制动电阻7 控制器件 23 传动装置终端开关8 功率器件 24 固定螺钉8a 插和/或夹式连接元件
权利要求
1.用于将电和/或电子功率器件固定在电路板上的装置，其中，电和/或电子功率器件(8)机械和可拆式地固定在电路板(6)上，其特征为功率器件(8)为了其电连接有插塞和/或夹紧连接元件(8a)，并可通过电导线与电路板(6)电连接，优选与装在电路板(6)上的插和/或夹式导线板条(13)连接。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征为在电路板(6)内设至少一个孔口(9)，电和/或电子功率器件(8)机械和可拆式地插入孔口(9)内，以及，孔口(9)的尺寸与电和/或电子功率器件(8)的外尺寸相配。
3.按照权利要求1所述的装置，其特征为在电路板(6)上设至少一个筒式轨(19)，电和/或电子功率器件(8)机械和可拆式地固定在筒式轨(19)上。
4.按照权利要求1至3之一所述的装置，其特征为电和/或电子功率器件(8)通过卡锁连接可拆式地固定在孔口(9)内或筒式轨(19)上。
5.按照权利要求1至4之一所述的装置，其特征为电和/或电子功率器件(8)通过电导线与电路板(6)接线。
6.用于容纳电和/或电子功率器件、尤其用于容纳提升装置的控制和功率器件的外壳，包括一个按照权利要求1至5所述用于将电和/或电子功率器件固定在电路板上的装置，其特征为电路板(6)至少在孔口(9)或筒式轨(19)的区域内通过支承元件(10)支承，所述支承元件与外壳(1)连接。
7.按照权利要求6所述的外壳，其特征为支承元件(10)设在外壳(1)盖板(1e)的内侧上并且是销子状的，以及电路板(6)及电和/或电子功率器件通过支承元件(10)与外壳(1)的盖板(1e)隔开距离。
8.按照权利要求6或7所述的外壳，其特征为外壳(1)由一槽形底部(1a)和一槽形盖(1b)组成，电路板(6)装在槽形盖(1b)内。
9.按照权利要求8所述的外壳，其特征为盖(1b)可通过一铰链(2)回转地与底部(1a)连接，以及盖(1b)可通过铰链(2)与底部(1a)拆开。
10.按照权利要求8或9所述的外壳，其特征为在盖(1b)内的电路板(6)上设至少一个插座(11)和至少一个插和/或夹式导线板条(13)，电路板可通过它与在外壳(1)底部(1a)内的电和/或电子控制器件(7)和功率器件(8)连接以及与在外壳(1)外部的电消耗器连接。
11.按照权利要求10所述的外壳，其特征为插座(11)可通过外壳(1)上的一个孔(12)从外部进入。
12.按照权利要求6至11之一所述的外壳，其特征为外壳(1)用不导电的材料制成和优选地是一个塑料注塑件。
全文摘要
本发明涉及一种将电和/或电子功率器件固定在电路板上的装置，其中，电和/或电子功率器件(8)机械和可拆式固定在电路板(6)上。为了便于装配和维护电和/或电子功率器件，建议，功率器件(8)为了其电连接有插塞和/或夹紧连接元件(8a)，并可通过电导线与电路板(6)电连接，优选与装在电路板(6)上的插和/或夹式导线板条(13)连接。
文档编号H02B1/48GK1645996SQ200410104809
公开日2005年7月27日 申请日期2004年12月23日 优先权日2003年12月23日
发明者托马斯·科伦贝格, 埃克哈特·格里布 申请人:德马格起重机及部件有限公司