EMV屏蔽的密封件和具有密封件的电气或电子设备的制作方法

本发明涉及用于ip密封地并且emv屏蔽地连接(emv-abschirmendenverbindung)电气或电子设备的壳体部件的密封件。

电气或电子设备通过由不同的壳体部件安装而成，可以单独实施对各个壳体部件的不同要求。此类设备通常比仅包括一个壳体部件的设备具有成本/使用优势，原因在于在仅包含一个壳体部件的设备中，该壳体部件总是力求各种要求的折衷，这在技术上是不利的，或者通过满足所有各种要求的方法制造壳体部件成本过高。通过实现具有多个壳体部件的设备，特别是对于复杂的设备(例如，被设计用于室外操作的逆变器)，可以消除这些缺点。但是在此反过来，在ip保护和减少彼此连接的壳体部件之间的辐射干扰方面都提出了高要求。因此，一方面，即使彼此的界面间距发生波动，ip密封作用和emv屏蔽也应尽可能少地受到影响。与此同时，相应的密封件应能够易于制造，并可以以简单的方式和方法安装在设备中。

现有技术

在具有多个壳体部件的电气或电子设备中，例如将前述类型的密封件放置在与相应的壳体部件相关联的两个界面之间。在该密封件的安装状态下，该密封件一方面提供ip保护，并保护设备内部免受异物和/或水的进入。例如，灰尘颗粒是异物。但同样地，防止异物进入的保护还包括触碰保护，该触碰保护防止在设备运行时触碰设备内部的带电部件。然而与此同时，该密封件还经由壳体部件相互的低阻抗电气连接在相关的壳体部件的界面上提供emv屏蔽作用。因此，一方面，该密封件减少了电磁辐射干扰从设备内部泄漏到周围环境中。另一方面，该密封件防止了壳体部件之间形成随时间波动的电势差，由此，壳体部件用作天线，并以不期望的方式将电磁辐射干扰发射到周围环境中。

分配给ip(国际保护(internationalprotection)或入口保护(ingressprotection))保护的ip代码通常表征为电气设备的ip保护等级以及允许的应用范围。在此，ip代码由两个数字代号组成，其中的第一个数字代号对关于异物的进入的保护进行分类，而第二个数字代号对关于水的进入的保护进行分类。在这两个数字代号中，保护效应分别随着数字代号值的增加而增加。

为了在壳体部件之间提供ip保护，已知的是弹性体密封件，这些弹性体密封件被安装在相邻的壳体部件的界面之间，并在这些弹性体密封件的安装状态下被挤压。经由它们的弹性特性，这些弹性体密封件在一定程度上补偿了壳体不平整性，并且经由这些弹性体密封件的挤压防止污染物和/或水进入设备内部。但是，此类密封件仅在界面上提供ip密封作用，而不提供emv屏蔽作用。

另一方面，在emv屏蔽方面，已知的是使用金属接触弹簧。这些接触弹簧可以装配到壳体部件的界面上。通过这种方式，在安装状态下，这些接触弹簧在与另一个壳体部件连接的情况下在这两个壳体部件之间提供一个或更多个电气接触，并因此减少了电磁辐射干扰从设备泄漏到周围环境中。此类接触弹簧通常沿壳体部件的相关界面装配多个。但是，此类emv屏蔽不提供对所连接的壳体部件的ip密封作用。

除此之外，还已知的是所谓的组合密封件(参见microtechcomponents公司页面http://www.mtc.de/sites/default/files/linkable/flyer_ihv.pdf下的产品概述宣传册)，该组合密封件以组合的方式同时提供ip保护和emv屏蔽作用。此类组合密封件具有由弹性体制成的芯材料，其中该芯材料部分地被金属网或金属膜包覆。芯材料的弹性特性提供ip保护，而与金属壳体部件或其界面接触的外部金属网则提供界面彼此之间的电气连接，并从而提供emv屏蔽作用。但是，通过用金属网或金属膜围绕着芯在外部施加的包覆降低了芯材料的ip密封作用，因此此类密封件并没有被设计成提供高质量的ip保护，特别是ip-4x、ip-5x或ip-6x等级的ip保护。这是因为通过金属网在密封件表面上，至少在密封件表面的一部分上，施加了额外的不平整性。当密封件表面的一部分被金属膜包覆时，由于金属膜弹性小，因此该部分不能(至少不够强地)补偿界面上的不平整性，从而影响了组合密封件的ip密封作用。出于类似的原因，此类组合密封件也仅限于能够补偿界面彼此之间距离的波动和/或界面的不平整性。

发明目的

本发明的基本任务在于，展示根据独立专利权利要求1的前序部分的密封件，该密封件被设计成在电气或电子设备的两个壳体部件之间提供改进形式的ip密封的连接以及emv屏蔽作用。特别地，即使壳体部件或其界面相互之间有距离波动和/或界面的不平整性，ip密封的连接和emv屏蔽作用也应在很大程度上得到保证。在这种情况下，密封件应能够尽可能成本低廉地制造以及可以容易地安装在电气或电子设备中。此外，本发明的任务还在于，展示具有此类密封件的电气或电子设备。

解决方案

本发明的任务通过具有独立专利权利要求1的特征的密封件得以解决。从属专利权利要求2至13涉及该密封件的优选实施方式。并列的权利要求14涉及具有此类密封件的电气或电子设备。

发明描述

根据本发明的用于在电气或电子设备的第一壳体部件和第二壳体部件之间进行ip密封并emv屏蔽地连接的密封件包括：

-密封件主体，其具有弹性体，以及

-金属载体，其被部分地嵌入密封件主体中。

密封件的特征在于，密封件主体与载体粘合地和/或形状配合地彼此连接，使得由此形成材料接合(werkstoffverbund)。在此，载体具有从密封件主体突出的多个金属接触节段(kontaktsegment)。在安装状态下，密封件在与第一壳体部件相关联的第一界面和与第二壳体部件相关联的第二界面之间被挤压。在这种情况下，在安装状态下，两个壳体部件的金属界面通过金属接触节段弹性地电气接触。

在此，具有弹性体的密封件主体可以仅由弹性体构成。然而可替代地，密封件主体还可以具有多种不同的材料，例如多种不同的弹性体。如有必要，密封件主体除了弹性体之外，还可以包括与弹性体不同的其他塑料。根据本发明，载体被部分地嵌入密封件主体意味着也存在载体的未被嵌入密封件主体的且例如从该密封件主体中突出的区域。例如载体的接触节段就是这种情况。然而，密封件主体在此存在于金属载体的两侧上，特别是金属载体的正面和背面上。因此，密封件主体在安装状态下既被布置在载体和第一界面之间，也被布置在载体和第二界面之间。通过这种方式，密封件确保了在安装状态下两个壳体部件或其界面之间的高质量的ip密封连接。另一方面，通过弹性的接触节段，相邻的金属界面彼此电气连接，并且与载体一起在界面之间形成金属屏蔽面，该金属屏蔽面仅具有如此小程度的开口，使得有效地减少电磁干扰信号从电气或电子设备泄露到周围环境中。在此，不仅减少了电磁辐射干扰从设备的内部泄漏。更确切地，还减少电磁辐射干扰的发射，该电磁辐射干扰在具有多个未充分低阻抗彼此连接的壳体部件的情况下由于壳体部件之间随时间波动的电压差而引起。在这种情况下，各个壳体部件几乎用作发出辐射干扰的天线。在本发明中，相邻的金属界面(以及因此相应的壳体部件)的电气连接通过多个导电路径并且以特别低阻抗的方式和方法实现。这防止了(至少可以减少)壳体部件之间随时间变化的电压差的产生，由此还有效地减少该电磁辐射干扰的发射。在此，接触节段与界面的电气接触不发生在如下位置，该位置通过密封件主体与相关界面的触碰局部地提供ip密封功能。更确切地，电气接触充分地与界面和密封件主体的接触间隔开，并且因此不会影响密封件主体相对于界面的ip密封作用。换句话说，存在界面的一些区域，这些区域仅与密封件主体相结合来提供ip密封作用。通过这种方式，根据本发明的密封件能够提供高质量的ip保护，特别是ip-4x、ip-5x和ip-6x等级的ip保护。与提供ip密封作用的区域间隔开地，存在被根据本发明的密封件的电气接触节段触碰并通过这些电气接触节段使两个界面彼此电气连接的一些区域。通过这种方式，密封件为这两个界面提供emv屏蔽连接，由于被构造成弹性的接触节段，该密封件还补偿了待接触的界面区域彼此之间的局部波动的(例如由于尺寸公差、温度变化和/或不平整性引起的)距离。通过以材料接合形式粘合和/或形状配合地连接密封件主体与载体，可以以简单的方式和方法将密封件与设备的壳体部件安装起来。此外，作为密封件的组件的载体和密封件主体的制造以及其组装可以很容易自动化，由此得到整体上成本低廉的密封件。

通常，密封件可以由开放的密封件构成，该开放的密封件的形状在几何上由开放曲线描绘。但是，在一个有利的实施方式中，描绘密封件形状的几何曲线(以及因此也是密封件本身)被构造成闭合的。在这种情况下，闭合曲线定义密封件开口的周长，其中密封件开口原则上可以具有任意形状。例如，密封件开口(以及因此密封件)可以是圆形的、椭圆形的或多边形的。

在一个实施方式中，载体在被密封件主体嵌入的区域中具有平面部分。在此，提供与金属界面电气接触的接触节段相对于平面部分成角度地(gewinkelt)构造。通过这种方式，与金属载体的适合材料相结合，实现了接触节段的弹性，该弹性在密封件的安装状态下可以补偿界面彼此之间的距离波动，而不损害界面的电气连接的质量。

在一个实施方式中，根据密封件的计划的安装状态，所有接触节段均连接到载体的平面部分上的同一边缘部分。例如，在圆形闭合的密封件中，所有接触节段可以位于载体(以及因此密封件)的内侧边缘部分上，或者也可以位于外侧边缘部分上。在一个对此可替代的实施方式中，接触节段的整体被划分为第一组接触节段和第二组接触节段。在这种情况下，这两组连接到与载体相关联的平面部分的相对的边缘部分上。例如，参照上述情况，第一组接触节段被布置在与载体相关联的平面部分的外侧边缘部分上，而第二组接触节段被布置在内侧边缘部分上。考虑到被实施为闭合的密封件，接触节段因此既位于密封件的内侧区域中，也位于外侧区域中。

根据应用情况，连接到平面部分上的接触节段可以相对于平面部分在不同的方向上彼此交替地成角度。例如，布置在载体的特定边缘部分上的接触节段可以在不同的方向上彼此交替地成角度。对此可替代地，连接到部分的边缘部分上的接触节段还可以在一个方向上弯曲(abgewinkelt)，而连接到平面部分的相对的边缘部分上的接触节段在另一个方向上弯曲。

在密封件的一个实施方式中，密封件主体包括两个部分主体，这两个部分主体在载体上被布置平面部分的相对的侧面上。例如，第一部分主体被布置在载体的正面上，而第二部分主体被布置在载体的背面上。两个部分主体都可以单独地构造并且彼此不连接。然而可替代地，密封件主体还可以被构造成一件式的，并且在载体的正面和背面上覆盖或甚至包围平面部分。在这两种实施方式中，平面部分可以具有开口，密封件主体或密封件主体的部分主体穿过该开口。通过此类形状配合，强化了密封件主体与载体的机械连接，并且有效抑制或至少减少了密封件主体与载体之间在其界面上的相对移动。对此可替代地或附加地，密封件还可以粘合地(例如，通过粘合剂)与载体连接。

在一个有利的实施方式中，载体被形成为冲压弯件。通过这种方式，载体可以与其弯曲的接触节段一起大量且成本非常低廉地制造。在此，接触节段是金属载体的一体组成部分。因此，在一个实施方式中，密封件主体的两个部分主体通过将弹性体注射到载体的两侧(即，正面和背面)上来形成。在密封件主体被实施为一件式的可替代的实施方式中，密封件主体以用弹性体材料注塑包封金属载体的形式形成。但是在这两种情况下，整个载体不会被密封件主体覆盖。相反，金属载体的接触节段具有未被弹性体覆盖的区域，这些区域最终用于与壳体部件的界面上的金属区域的电气接触。用弹性体注射或注塑包封载体作为密封件主体还可以在短时间内执行，并且易于自动化，由此使密封件整体上可以成本低廉地制造。

在本发明的一个实施方式中，载体以如下方式实施，使得接触节段与界面的接触区域分别沿闭合的emv屏蔽环延伸，其中沿着该emv屏蔽环，相邻的接触区域之间的距离是恒定的，然而特别地不超过距离阈值。在此，距离阈值取决于emv屏蔽应起作用的极限频率，并且随着极限频率的增加而减小。在密封件的一个特别有利的实施方式中，如该密封件例如用于作为电气设备的pwm控制的逆变器时，考虑到相关联的半导体开关的通常的时钟频率为约50khz，距离阈值小于5mm。

在密封件的一个实施方式中，载体的材料选自以下组：弹簧钢、不锈钢、铜、铝、黄铜、青铜、铜铍(kupfer-beryllium)以及它们的组合。在另一实施方式中，密封件主体的弹性体选自以下组：硅橡胶(vmq)、丙烯腈丁二烯橡胶(nbr)、热塑性弹性体(tpe)、乙烯-丙烯-二烯烃橡胶(ethylen-propylen-dien-kautschuk，即epdm)、聚氨酯橡胶(pur)及它们的组合。

根据本发明的电气或电子设备包括第一壳体部件和与第一壳体部件连接的第二壳体部件。壳体部件中的每个壳体部件分别包括界面，其中第一壳体部件具有第一界面，并且第二壳体部件具有第二界面。在此，在壳体部件的组装状态下，根据本发明的密封件被ip密封地且emv屏蔽地布置在壳体部件的界面之间。在安装状态下，密封件确保了即使有多个壳体部件，设备也一方面具有良好的emv兼容性，并且另一方面设备的相关壳体部件被ip密封地彼此连接。两个功能仅通过一个待安装的部件(即，根据本发明的作为材料接合的密封件)就可以在两个相邻界面上实现。由此得到已经与该密封件相结合所提到的优点。此外，通过该设备具有多个壳体部件，可以使设备的制造过程整体上更有效并且成本更低廉，原因在于各种壳体部件几乎可以并行地制造。由于作为复合部件(verbundbauteil)的密封件可以以简单的方式和方法装配，因此壳体部件的装配也易于进行。

附图说明

下面将基于附图中示出的优选实施例对本发明进行进一步阐述和描述。

图1a示出了第一实施方式中根据本发明的密封件；以及

图1b以详细视图示出了图1a中的密封件的金属载体；以及

图2示出了第二实施方式的根据本发明的密封件。

图3示出了第三实施方式的根据本发明的密封件。

图4a示出了具有两个壳体部件的电气或电子设备，这两个壳体部件通过插入根据本发明的密封件彼此连接；以及

图4b以横截面示出了图4a中的设备的详细部分，其中这两个壳体部件通过插入根据本发明的密封件彼此连接。

附图描述

图1示出了根据本发明的密封件1的第一实施方式。在示出的情况中，涉及具有圆形的密封件开口2的闭合的或环形闭合的密封件1。该密封件1包括密封件主体3，金属载体5被嵌入该密封件主体中。在示出的情况中，密封件主体3由弹性体一件式地实施并且具有圆形的横截面。但在本发明范围内，密封件主体3还可以具有其他的横截面(例如，矩形的或多边形的横截面)和/或被实施为多件式的，即在载体5的正面5.v和背面5.r上包括多个彼此不连接的部分主体。图1a中部分透明地示出了密封件主体3，因此载体在其嵌入的区域中的细节也可见。但是，为了清楚起见，金属载体5单独地并且在图1b中又以详细的形式示出。金属载体5也是闭合的并且具有平面部分6，多个弯曲的接触节段7.a、7.i连接到该平面部分的边缘部分上。在此，第一组接触节段7.a连接到平面部分6的外侧边缘部分，而第二组接触节段7.i连接到载体5的平面部分6的内侧边缘部分。在此，所有接触节段7.a、7.i均通过沿着在周向方向上取向的弯折线8在相同的方向(在这里为载体5的正面5.v的方向)上弯折来弯曲。然而替代地，接触节段7.a、7.i在不同的方向上弯曲，例如，外侧接触节段7.a在金属载体5的正面5.v的方向上弯曲，而内侧接触节段7.i在金属载体5的背面5.r的方向上弯曲。载体5的平面部分6具有多个开口9，由弹性体构成的密封件主体3穿过这些开口。在这里，载体5被实施为冲压弯件的形式，而密封件主体3在示出的情况下是通过用弹性体注塑包封载体5构成的。

图2示出了根据本发明的密封件1的第二实施方式，该密封件与图1a或图1b中所示的第一实施方式的密封件1相似。因此，在这里仅涉及第二实施方式的不同之处，而其他方面参考图1a和图1b的附图描述。

与图1a和图1b不同之处在于，在第二实施方式中，密封件1的金属载体5仅在其平面部分6的外侧边缘部分上具有多个接触节段7.a，而没有接触节段连接到内侧边缘部分。在此，外侧接触节段7.a在不同方向上彼此交错地弯曲。多个接触节段7.a相对于平面部分6弯曲的方式和方法取决于密封件1在电气或电子设备(这里未示出)中的相应的安装状态，并且可以单独地选择。对于沿着在周向方向上取向的弯折线8的弯折可替代地，还可以围绕穿过密封件1的中心延伸的旋转轴线旋转各个接触节段7.a。通过这种方式，产生接触节段7.a的扇形的弯曲。相应地，还适用于图1a或图1b中的内侧接触节段7.i。

图3以横截面视图图示了根据本发明的密封件1的第三实施方式。在这里，密封件1也与前述实施方式相似地构造，因此关于相同类型实施的特征参见上文描述。与前述实施方式的不同之处在于，在这里示出的密封件1的密封件主体3被构造成两件式的。具有四边形横截面的第一部分主体3.1被布置在背面5.r上，而也具有四边形横截面的第二部分主体3.2被布置在载体5的正面5.v上。然而可替代地，在这里部分主体3.1、3.2的其他任意形状的横截面也是可行的，该横截面例如可以实施为三角形的或半圆的。在该实施方式中，载体5的平面部分6优选不具有开口9。在这里，密封件主体3的两个部分主体3.1、3.2分开实施并且彼此不连接。在这种情况下，部分主体3.1、3.2中的每个部分主体均以将弹性体注射或安装到载体5的相应的面5.r、5.v的方式形成，或以其他方式与载体5粘合地连接。虽然图1a、图1b、图2和图3中所示的密封件1的实施方式都具有圆形的并且闭合的形状，但原则上也可以是椭圆的、多边形的和/或开放形状的密封件1。

在图4a中，以分解视图示出了电气或电子设备20的多个壳体部件21、22。在装配设备20时，第一壳体部件21通过插入一个或更多个根据本发明的密封件1与第二壳体部件22连接。在此，第一壳体部件21具有管形突出部24，在装配壳体部件21、22之前，密封件1被推到该突出部上并由此被横向地固定。在将两个壳体部件21、22组合在一起时，第一壳体部件21上的管形突出部24穿过第二壳体部件22中的相应的通孔25。通过这种方式，在设备20的完成装配的状态下形成从第一壳体部件21到第二壳体部件22的通道。该通道例如可以用作两个壳体部件21、22之间的缆线套管(kabeldurchführung)。在这种情况下，两个壳体部件21、22均通过根据本发明的密封件1相对于设备20的周围环境被密封起来。同时，在设备20的运行中，通过根据本发明的密封件1的接触节段7.a、7.i有效地减少了电磁干扰信号从设备内部发射到周围环境。图4b中再次详细阐述了根据本发明的密封件1关于其在两个壳体部件21、22的界面上的emv屏蔽作用方面的功能。

图4b示出了在密封件1的位置处相邻的壳体部件21、22在装配状态下的详细视图。密封件1在与第一壳体部件21相关联的第一金属界面21.1和与第二壳体部件22相关联的第二金属界面22.1之间被布置在管形突出部24上。该管形突出部24穿过第二壳体部件22中的孔25接合。在安装状态下，密封件1经由两个界面21.1、22.1被挤压。通过这种方式，设备20的内部相对于设备20的周围环境被密封。在示出的情况中，密封件1仅在与载体5相关联的平面部分6的外侧边缘部分上具有接触节段7.a，并且对此对应于根据图2的第二实施方式。在这种情况下，在不同方向上相互交错的弯曲的接触节段7.a在不同接触区域27上接触金属界面21.1、22.1，由此通过多个不同的导电路径使相邻的壳体部件21、22的金属界面21.1、22.1彼此电气连接。因此，经由金属界面21.1、22.1与密封件1的接触节段7.a的接触区域27，与其余载体5相结合形成闭合的emv屏蔽环。通过适当地选择相邻的接触节段7.a之间以及因此相应的接触区域27彼此之间的距离，密封件1的emv屏蔽作用可以单独地适配于待屏蔽的电磁频率。待屏蔽的频率越高，则选择的相继的接触节段7.a的距离就越小。此外还适用的是，接触节段7.a的数量以及因此界面21.1、22.1之间的导电路径越多，则两个壳体部件21、22彼此之间的电气连接的阻抗就越低。同时，被构造成回弹的接触节段7.a补偿界面彼此之间距离的局部波动以及相应的界面21.1、22.1的局部不平整性，而没有明显的emv屏蔽的退化。

参考标记列表

1密封件

2密封件开口

3密封件主体

3.1部分主体

3.2部分主体

5载体

5.v正面

5.r背面

6部分

7.a接触节段

7.i接触节段

8弯折线

9开口

20设备

21壳体部件

22壳体部件

21.1界面

22.1界面

24突出部

25通孔

27接触区域。