背板及制造背板的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于电连接电气部件(3)的背板(1)以及制造背板(1)的方法。背板(1)包括：承载板(5)，布置在承载板(5)上或者承载板中的导体迹线(7)，以及至少一个布置在承载板(5)上或者承载板中的执行器单元(6)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】背板及制造背板的方法
本专利技术涉及一种用于电连接电气部件的背板以及用于制造这种背板的方法。此外，本专利技术涉及一种开关柜。
技术介绍
在此，背板理解为电气部件的载体，其具有用于电连接电气部件的导体迹线。这种电气部件例如是继电器、接触器、开关、控制单元或者输入/输出单元。技术装置或者设备的电气部件布置在开关柜中。在传统的开关柜中，通常手动地将电气部件通过线缆彼此电连接。在此，在大量的电气部件的情况下，产生高的布线开销。DE102016002052A1(Liebherr-ComponentsBiberachGmbH)(2017年06月22日)公开了一种开关柜及制造开关柜的方法。开关柜具有至少一个配电板，配电板具有底板，电气开关元件布置在底板上并且彼此电连接。至少一个底板和/或开关元件中的至少一个借助3D打印机以3D打印方法制造。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，给出一种在其功能方面得到改善的背板、制造这种背板的方法以及改善的开关柜。根据本专利技术，上述技术问题通过具有权利要求1的特征的背板、具有权利要求9的特征的开关柜以及具有权利要求10的特征的方法来解决。根据本专利技术的用于电连接电气部件的背板包括：承载板，布置在承载板上和/或承载板中的导体迹线，以及集成到承载板中(即布置在承载板上或者承载板中)的至少一个执行器单元。因此，除了导体迹线之外，根据本专利技术的背板还具有至少一个集成到背板中的执行器单元。执行器单元应当理解为执行动作的任意类型的电气部件。特别是，执行器单元应当理解为开关设备和保护设备，即为了执行动作而可以在电气上进行控制的所有设备。特别是，执行器单元将电气信号(例如由控制单元输出的命令)转换为机械运动或者其它物理参量(例如压力或者温度)。执行器单元可以视为用于传感器单元的与信号转换器相关的配合件。执行器单元通常将调节器的信号转换为机械功，例如断开和闭合电气开关触点。执行器单元可以构造为机电设备，例如具有机械移动触点的继电器。在这种情况下，执行器单元优选可以构造为微系统，特别是MEMS(MEMS＝Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电系统)。这种MEMS以类似于用于制造半导体元件的制造方法来制造，并且就像半导体元件(例如晶体管或者晶闸管)一样，可以直接集成到承载板中并且与承载板电接触。替换地，执行器单元可以构造为没有机械元件的元件，特别是构造为半导体元件，例如晶闸管。执行器单元可以是如下组中的电气设备或者电气部件：电气保险装置，例如熔断保险装置或者可复位保险装置，特别是微型自动开关(Sicherungs-automat)；继电器；接触器；电机保护开关；电机起动器；软起动器。执行器单元也可以是SPS的输出模块中的电气触点、例如光耦合器、(印刷)继电器、电子开关元件(SPS＝SpeicherprogrammierbareSteuerung，可编程控制器；英语：PLC＝ProgrammableLogicController，可编程逻辑控制器)。执行器单元也可以是装配的印刷电路板(英语：PCB＝PrintedCircuitBoard)。执行器单元也可以是具有集成的输出模块的装配的印刷电路板。印刷电路板(英语：PCB＝PrintedCircuitBoard)是用于电子构件的载体。在此，名称“装配的印刷电路板”代表所有类型的电子印刷电路板，在该电子印刷电路板中，离散的和/或集成的电气或者电子部件连接在用作电路载体的印刷电路板上，以形成电子电路。电子部件的示例是印刷继电器、插头、输入/输出模块、控制单元和计算单元。构造为印刷电路板的执行器单元可以集成到承载板中，即布置在承载板上或者承载板中。在此，这可能涉及将传统装配的印刷电路板集成到借助AM方法(AM＝AdditiveManufacturing，增材制造)制造的背板中。这示出了AM制造方法和离散的装配的相应的优点的组合。通过借助AM方法制造的背板(简称为：AM背板)，能够实现包括功能集成的可能性在内的高的灵活性。如果借助AM方法制造的印刷电路板是不可能的或者具有过多的缺点，则可以使用集成到承载板中的传统印刷电路板。此外，传统装配的印刷电路板特别适合于以较大的件数和/或重复率制造的所有组件。此外，传统的印刷电路板提供用作用于插入式底座的承载电路板的可能性。优选通过安装在印刷电路板上的接触元件，使印刷电路板与AM背板中的对应的接触元件连接。这种电接触可以以固定或者可松开的方式进行。电接触可以借助拧紧法、夹紧法、插入法、焊接法、销钉法或者其它接触法进行。优选在AM背板中进行印刷电路板的固定和接触，使得例如在电路板上的组件发生故障情况下，可以更换印刷电路板。电子执行器的优点是非常高的、几乎无限的开关频率和非常高的开关速度，而机电执行器的特点是高的开关功率以及与触点的电流隔离。根据本专利技术的将至少一个执行器单元直接集成到承载板中或者承载板上，使得能够自动化地在各个电气部件、特别是控制单元、执行器单元和输出触点之间建立单独的布线；由此省去复杂且容易出错的“手动布线”，即借助线缆进行不同的电气部件的手动电连接。由于自动化的单独布线，特别是通过布置在承载板中和/或承载板上的导体迹线与执行器单元接触，可以在没有高的开销的情况下为每个客户制造单独制作的背板，即生产批量为1的背板。通过在增材制造期间将执行器单元直接集成到承载板中，可以相应地在考虑最小线路长度、EMV辐射的最小影响、最大散热等的情况下，自动化地放置各个执行器单元(EMV＝电磁兼容性)。在此，可以将各个执行器单元直接集成到承载板中，并且通过同样集成在承载板中(即布置在承载板上和/或承载板中)的导体彼此连接(即接触)。根据本专利技术的开关柜具有根据本专利技术的背板。相对于传统的通过线缆的电气部件的连接，在开关柜中使用根据本专利技术的背板有利地减少了用于电连接开关柜中的电气部件的成本和开销。在根据本专利技术的用于制造根据本专利技术的背板的方法中，通过增材制造方法，将至少一个执行器单元集成到承载板中。例如，通过至少在包围执行器单元的区域中，利用3D打印制造承载板，将至少一个执行器单元集成到承载板中，3D打印使执行器单元嵌入承载板中。3D打印应当理解为如下方法，在该方法中，通过计算机控制的材料的逐层施加，制造三维物体。通过增材制造方法将执行器单元集成到承载板中，特别是通过借助3D打印将执行器单元嵌入承载板中，能够实现对承载板高效地装配执行器单元。特别是，省去了复杂的执行器单元在承载板上的事后固定以及为此所需的固定结构。在从属权利要求中给出了本专利技术的有利的设计方案和扩展方案。在此，也可以与从属设备权利要求对应地扩展根据本专利技术的方法，反之亦然。本专利技术的设计方案设置为，至少一个执行器单元具有用于采集电流的电流传感器，和/或至少一个执行器单元具有用于采集电压的电压传感器，和/或至少一个执行器单元具有用于采集电功率的功率传感器。前面提到的本专利技术的设计方案特别是使得能够实现通过采集流过执行器单元的电流、施加在执行器单元上的电压和/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于电连接电气部件(3)的背板(1)，所述背板(1)包括：/n-承载板(5)，/n-相应地在承载板(5)上和/或承载板中延伸的导体迹线(7)，以及/n-至少一个布置在承载板(5)上或者承载板中的执行器单元(6)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180425 EP 18169231.01.一种用于电连接电气部件(3)的背板(1)，所述背板(1)包括：
-承载板(5)，
-相应地在承载板(5)上和/或承载板中延伸的导体迹线(7)，以及
-至少一个布置在承载板(5)上或者承载板中的执行器单元(6)。


2.根据权利要求1所述的背板(1)，
其中，至少一个执行器单元(6)被构造为装配的印刷电路板。


3.根据上述权利要求中任一项所述的背板(1)，
其中，至少一个执行器单元(6)被构造为微系统，特别是被构造为MEMS。


4.根据上述权利要求中任一项所述的背板(1)，
其特征在于至少一个屏蔽元件(18)，至少一个屏蔽元件布置在至少一个执行器单元(6)上，用于屏蔽电场和/或磁场。


5.根据上述权利要求中任一项所述的背板(1)，
其特征在于至少一个冷却元件(26)，至少一个冷却元件布置在至少一个执行器单元(6)上，用于冷却执行器单元(6)。


6.根据上述权利要求中任一项所述的背板(1)，
其中，至少在包围执行器单元(6)的区域中，利用3D打印制造承载板(5)，使得执行器单元(6)嵌入承载板(5)中。


7.根据上述权利要求中任一项所述的背板(1)，
其中，至少一个执行器单元(6)以能够取出的方式插入承载板(5)的留空部(13)中。


8.根据权利要求7所述的背板(1)，
其中，至少一个执行器单元(6)借助弹簧元件(16)、特别...

【专利技术属性】
技术研发人员：J塞德尔，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE