用于自动组装或拆卸层压电路的套件的制作方法

本发明涉及一种用于自动组装或拆卸层压电路的套件。本发明所属的主要是母线及其电元件的安装。更具体地说，所述发明涉及层压母线，其中导电材料，即根据本发明所述的套件部件，被施加至层状绝缘支撑件，使得在多层线路电导体内形成所需导电图，夹在绝缘支撑件内。

背景技术：

1、技术问题

2、在电柜中使用的配电盘是本领域众所周知的。这种带有相应布线的配电盘被安装在各处，用于配电和电路保护，其主要配备有断路器、故障电流断路器和本领域已知的类似电元件。

3、生产此类配电盘时，主要技术问题在于：组装过程仍然需要大量人力，难以实现自动化。在实践中，配电盘通常在外壳背面包含顶部向上的型材安装导轨，开关设备扣合在该安装导轨上。开关设备通过合适的电导体(即母线)逐相彼此连接，其中一个母线用于每个单相设备。有种称为“母线盒”的装置用于多相应用。因此，电柜的外壳包括多个电缆管道和插入电缆管道中的大量导体，连接片设置在所述导体上。导体插入开关设备上的连接端子中并与其牢固地夹紧。大量的导体和对应的触点产生了一个复杂的网格，只需使用足够的人力、布线作业人员保持应有的注意度，就可以追踪、组装和拆卸该网格。

4、本发明解决了上述标准化技术问题，通过使用套件元件，连同预制绝缘片和板状线路导体，形成层压电路，电元件固定到该层压电路上。该套件元件使得不同层能够按所需方式电连接，并使电元件连接到其上。该套件部件的设计方式是：使用最少的元件集合，并且这些元件适合用于自动组装或拆卸。这样，复杂的导体网格就被类似于已知多层印刷电路的布线所取代，条件是所有机械触点均通过套件元件相互连接和/或进一步连接到所使用的线路连接器和电元件而制成。这种解决方案提供了一种几乎没有连接片的布线网，其中所使用的电元件经专门设计，用于与套件配合。此外，上述布线类型的触点具有低接触电阻和出色的耐温性。

5、本领域的技术人员将立即认识到将第三方电元件以某种方式连接到上述(封闭的)元件系统的必要性。本发明通过设计成用于接收第三方电元件并提供接合层压电路的连接接口的特定插槽来解决这一技术问题。插槽被设计成实现自动组装到层压电路或从层压电路拆卸的操作。此外，插槽允许对应的第三方电元件以自动方式插入/弹出插槽。

6、本办法所称自动组装或拆卸过程，是指在没有人力的情况下使用工业机器人实现的过程。半自动化过程是只需要人力来完成一些有限数量的操作的过程。

7、现有技术

8、一些现有技术文件的部分地解决了本发明所解决的主题。

9、在申请人为labinal llc[us]，欧洲专利公布号为ep2724596b1的发明“与电路中断器或其他设备一起使用的母线设备”中，教示了层压电路的形成，绝缘层和板状线路导体的形成和互连方式，以及电路断流器和其他电元件的连接方式。’596文件中介绍的系统不是通用的，几乎不可能采取任何更改。引用的’596解决方案似乎未提及对非标准元件(即与其一起使用的第三方元件)的使用。

10、在申请人为abb patent gmbh[de]，欧洲专利申请公布号为ep 1296431 a2的发明“母线组件”中，教示了外部元件(例如，输入线)与已经准备好的层压电路(母线)的连接。引用的这一专利申请公开了一种通用的方式，通过配备有弹性构件的导体，在层压母线的任何深度处，实现所需触点，该弹性构件围绕触点适配所需的孔。此外，还公开了连接层压母线的两个导电层的插头。’643解决方案相对于现有技术的优势在于整个布线过程的简化，使得能够接入层压结构内的任何层压线路导体。所引用的解决方案在所建立的触点的质量方面存在不足，该解决方案的灵活性仍然值得怀疑。

11、在申请人为mitsubishi electric corporation[jp]和toshiba mitsubishielec.inc.[jp]，日本专利申请公布号为jp 2012095472 a的发明“功率转换设备”中，公开了一种用于将功率转换器的电元件与层压电路电连接的螺钉连接。

12、类似地，在申请人为hitachi ltd.[jp]，日本专利公布号为jp 3550970 b2的发明“功率变换器、多层导体和电元件连接器”中，再次公开了一种用于将功率转换器的电元件与层压电路电连接的螺钉连接。这两种解决方案，即’472和’970，都公开了元件与层压板之间的永久螺钉连接，这在本领域中是已知的，并且没有解决层压电路层之间的互连问题和自动组装/拆卸问题。

13、在申请人为power distribution products inc.[us]，美国专利公布号为us6,002,580的发明“断路器配电盘”中，教示了断路器或类似元件与位于配电盘内的层压电路的可拆卸连接。’580中引用的解决方案提供了快速可靠的连接，但未提及层压电路层之间的互连问题和自动组装/拆卸问题。

14、在申请人为mitsubishi cable industry ltd.[jp]，美国专利公布号为us 8,366,457的发明“布线结构及包括其的接线盒”中，教示了用于与所需导电部件建立电连接以及在形成电路板的层压结构内建立电连接的特定的销的几何形状。

15、在申请人为西南交通大学[cn]，中国专利申请公布号为cn101237102a的发明“用于磁悬浮列车悬浮斩波器的层叠功率母线排”中，教示了一种大电流层压母线，其具有为导电层加入而形成的触点。所公开的’102系统缺乏灵活性。

16、在申请人为abb schweiz ag[ch]，欧洲专利申请公布号为ep3555980a1的发明“制造多相母线的方法和用于实施该方法的装置”中，教示了层压母线结构的形成方式，即与上述所有现有技术一样，该形成方式是永久性的，并且其中额外填充了树脂，使这种解决方案难以拆卸。

17、引用的现有技术文件并没有解决技术问题，例如，提供一种使用套件元件的层压电路形成方式，有助于自动组装或拆卸形成的层压结构(例如，配电盘和附接在其上的元件)。

技术实现思路

1、本发明公开了一种用于自动组装或拆卸层压电路及其连接的相应电元件的套件。层压电路基于两个或多个绝缘片和夹在两个相邻绝缘片中的每一个之间的多个线路导体。可选地，在同一层上设置一组厚度接近于线路导体的绝缘垫片，以加固该结构。整个层压电路一经形成即机械紧固。

2、来自同一层的每个线路导体具有至少一条线路，该线路终止于线路连接器，该线路连接器配备有用于形成与其他套件元件的电接触的中心孔。一个或多个电元件，或可选的预先插入插槽中的第三方电元件，以电连接和机械连接的方式连接到层压电路。经过实施，使得电元件的电触点通过套件元件连接到位于所提到的层压电路内的所需线路导体。

3、所公开的套件包括下列元件：

4、(i)跨接器，每个跨接器具有任意宽度的跨接线，配备两个或多个跨接线连接器，其中，每个跨接线连接器配备中心孔，用于与分布在同一层上的其他套件元件形成电接触。

5、(ii)嵌装螺母，用于接收兼容套件的螺钉，其中，每个嵌装螺母的接触面的大小被设计成接收线路连接器或跨接线连接器。

6、(iii)阶梯状衬套，其中，每个阶梯状衬套的大小都设计成可以通过其接触面接收线路连接器或跨接线连接器，并且配备有供螺钉自由通过的孔。

7、(iv)衬套，其中，每个衬套都有供螺钉自由通过的孔。

8、同层使用时，嵌装螺母，阶梯状衬套，衬套等高。套件元件在其外表面上形成有一个或多个止转部，止转部嵌套在对应的绝缘层中，以防止套件元件旋转。

9、(v)螺纹头螺钉，其中，每个螺纹头螺钉在头部形成螺纹以接收连接螺钉，电元件或插槽通过该连接螺钉紧固到其上。

10、(vi)圆柱头螺钉，其中，每个圆柱头螺钉具有带紧固槽的圆柱头，用于接收所需电元件的按扣紧固件。

11、每个螺纹头螺钉的杆或圆柱头螺钉的杆都具有用于将螺钉紧固到嵌装螺母中的螺纹，并且杆的长度大小被设计成在螺母和头部止挡件之间容纳n个(n≥1)衬套或阶梯状衬套。

12、(vii)螺塞，其中，每个螺塞至少具有部分带螺纹的杆，用于将螺塞紧固到嵌装螺母中。对应的杆的大小被设计成在螺母和螺塞的平头之间容纳n个(n≥1)衬套或阶梯状衬套。

13、(viii)连接螺钉，其中，每个连接螺钉至少具有部分带螺纹的杆，用于将连接螺钉拧入螺纹头螺钉中。

14、(ix)可选地，套件包括一个或多个以相同或不同方式形成的插槽。每个插槽都配备机电机构，其设计成用于轻松插入和弹出第三方电元件。此外，通过被设计成用于固定插槽和电元件的螺纹头螺钉，每个插槽都能够使插入的第三方电元件具有锁定的机械位置，并与层压电路电接触良好。

15、嵌装螺母被设计成与线路连接器或跨接线连接器形成电接触，其接触孔的几何形状与嵌装螺母内形成的螺纹圆柱的外部几何形状相匹配，并且根据线路连接器或跨接线连接器的厚度来确定从接触面到螺母顶部的大小。类似地，阶梯状衬套设计成与线路连接器或跨接线连接器形成电接触，其接触孔的几何形状与阶梯状衬套内形成的圆柱体的外部几何形状相匹配，并且根据线路连接器或跨接线连接器的厚度来确定从接触面到阶梯状衬套顶部的距离。在本发明的变型中，所有套件的阶梯状衬套和普通衬套(例如，非接触式衬套)等高，并且对应的接触孔或跨接线孔的几何形状选择为最简单的几何形状——圆形。

16、每个螺纹头螺钉都配备有形成在头部顶部的驱动部，该驱动部具有在头部中形成的机加工螺纹。驱动部使得能够将螺纹头螺钉旋入和旋出嵌装螺母。每个圆柱头螺钉都配备有形成在头部顶部的驱动部，其中，驱动部能够将圆柱头螺钉旋入和旋出嵌装螺母。同样，每个螺塞都配备有形成在平头中的驱动部，其中，驱动部能够在选定的嵌装螺母中旋入和旋松螺塞。

17、在优选实施例中，插槽轮廓的大小被设计成容纳专用的第三方电元件。轮廓上有一组成对分布的孔。螺钉孔使得插槽能够通过穿过螺钉孔插入的一对连接螺钉紧固到从层压电路冒出的对应的螺纹头螺钉。在插槽内组装/拆卸电元件期间，通过使用元件插入杆，组装孔使得能够进行顶部工具操作。接触弹出孔是元件插入杆通过其弹出或缩回的孔。触发销孔是指，在与电元件的机械接触中，触发销通过其伸出的孔。

18、机电机构由触发销、元件插入杆、销、接触部和弹簧组成。将电元件插入插槽中会与触发销接合，触发销将弹簧推向插槽的底部，并使一对元件插入杆旋转并通过其销接收部分固定在对应的销上。该动作使元件插入杆从弹出孔中伸出，进入电元件接触孔，用元件螺钉固定。通过弹性触点，元件插入杆与其对应的接触部处于永久电接触中。接触部电连接到螺纹头螺钉，因此也电连接到层压电路。

19、在优选实施例中，套件元件(i)至(ix)用于自动或半自动地组装或拆卸层压电路。在又一变型中，层压电路的自动组装或拆卸是通过工业机器人以本领域公知的方式实施的。