CN112020904B - 电气构件的连接 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电气连接电气构件(3)的背板(1)和一种用于制造背板(1)的方法。所述背板(1)包括承载板(5)、布置在所述承载板(5)上的带状导线(7)和至少一个集成在所述承载板(5)中的传感器单元(9)。所述至少一个传感器单元(9)通过增材制造方法集成在所述承载板(5)中。

Description

电气构件的连接
技术领域
本发明涉及一种用于电气连接电气构件的背板和一种用于制造这样的背板的方法。此外，本发明还设计一种开关柜。
背景技术
这里背板理解为用于电气构件的载体，所述载体具有用于电气连接电气构件的带状导线。该类型的电气构件例如是接触器、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构件布置在开关柜中。在常见的开关柜中，电气构件通常通过缆线彼此电气连接。在多个电气构件的情况下，在此存在较高的接线耗费。
专利文献DE 10 2016 002 052 A1(Liebherr-Components Biberach GmbH)在2017年6月22日公开了一种开关柜和一种制造该开关柜的方法。开关柜具有至少一个带有底板的配电板，电气开关元件布置在所述底板上并且相互电气地连接。借助3D打印机在3D打印方法中制造所述至少一个底板和/或至少一个开关元件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种在功能性上改善了的背板、一种用于至少该类型的背板的方法和一种改善的开关柜。
根据本发明，该技术问题通过一种背板、一种开关柜和一种方法解决，在按照本发明的方法中，至少一个传感器单元通过增材制造方法集成在承载板中，其中，利用3D打印由导电膏打印出带状导线，所述导电膏在施加在所述承载板上之后固化，其中，在制造背板的过程中通过所述至少一个传感器单元(9)检测和监控所述带状导线的功能。
根据本发明的用于电气连接电气构件的背板包括承载板、布置在所述承载板上的带状导线(Leiterbahnen)和至少一个集成在所述承载板中的传感器单元。
因此，根据本发明的背板除了带状导线，还具有至少一个集成在背板中的传感器单元。将传感器单元集成在背板中有利地提高了背板的功能性。通过合适的传感器单元例如可以检测和监控带状导线的功能和/或背板的运行条件、尤其是在背板制造过程中和/或背板投入运行过程中就已经检测和监控带状导线的功能。在制造过程中监控带状导线的功能用于质量控制；若在借助增材制造方法制造背板的过程中确定了带状导线的故障、例如带状导线中的中断电流的空隙，方式为已经集成在承载板中的用于检测带状导线中的电流的电流传感器不能检测到电流流动，则可以例如通过施加导电膏的其他印刷层排除相关的带状导线的故障。背板的投入运行可以作为质量控制的步骤直接在带状导线或者传感器单元的制造之后进行；例如可将布置在承载板上的带状导线直接在例如借助增材制造方法的制造之后投入运行并且对功能进行检查；例如可借助用于检测电流的电流传感器来测量通过施加电压而在带状导线中流动的电流。因此，可以有利地提高背板的运行安全性和电气可靠性，例如其方式为在参考检测到的传感器信号的情况下进行对背板的维护。由传感器单元检测的传感器信号可以例如用于上级应用。传感器信号尤其可以传输到数据云中并且在该数据云中评估和/或使用。
本发明的设计方案规定，至少一个传感器单元具有用于检测电流的电流传感器，和/或至少一个传感器单元具有用于检测电压的电压传感器，和/或至少一个传感器单元具有用于检测电气功率的功率传感器。
本发明的前述设计方案尤其实现了，通过对流动穿过带状导线的电流、施加在带状导线上的电压和/或通过带状导线传输的电气功率的检测来监控带状导线的功能以及尤其识别带状导线的功能故障和失效。此外，它实现了例如识别过电压和过电流，以便按需关闭电气构件并且避免电气构件的损失或者损毁。
本发明其他的设计方案规定了，至少一个传感器单元具有用于检测温度的温度传感器，和/或至少一个传感器单元具有用于检测承载板的变形的应变传感器，和/或至少一个传感器单元具有用于检测承载板的振动的振动传感器，和/或至少一个传感器单元具有用于检测承载板的加速度的加速度传感器，和/或至少一个传感器单元具有光传感器，和/或至少一个传感器单元具有磁力计，和/或至少一个传感器单元具有气体传感器，和/或至少一个传感器单元具有接近开关。
本发明的前述设计方案实现了检测和监控背板的运行条件。通过检测和监控温度例如可以识别背板和/或与其连接的电气构件的紧急的或者已发生的过热，以便及时地采取避免背板和/或电气构件因过热而损失或损毁的对抗措施，或者识别并且排除因过热造成的损失。通过检测和监控承载板的应变、加速度和/或振动例如可以识别出背板由于机械应力、碰撞和/或振动而造成的紧急的或者已发生的机械过载，以便及时采取避免背板因机械过载而造成的损失或损毁的对抗措施，或者识别并且排除因机械过载造成的损失。通过检测和监控背板周围环境中的光射入或者气体例如可以(例如通过设计为烟雾探测器的传感器)识别烟雾发生以及因此识别背板周围环境中的火灾风险。在背板布置在开关柜中的情况下，还可以通过检测和监控光射入例如识别出开关柜是否打开。通过接近开关可以例如识别出，是否有人员接近背板，以便例如对人员发出高压警告。
根据本发明的开关柜具有根据本发明的背板。
相对于常见的通过缆线连接电气构件的方式，在开关柜中使用根据本发明的背板有利地减少耗费和用于电气连接开关柜中的电子构件的成本。此外，将至少一个传感器单元集成在背板中具有上面已经描述的优点，可以检测和监控带状导线的功能和背板的运行条件，尤其以便改善背板的运行安全性和维护。
在用于制造根据本发明的背板的根据本发明的方法中，将至少一个传感器单元通过增材制造方法集成在承载板中。例如将至少一个传感器单元集成在承载板中，方式为承载板至少在环绕传感器单元的区域中利用3D打印制造，所述3D打印将传感器单元嵌入在承载板中。3D打印理解为一种方法，其中通过电脑控制的、分层式的涂覆材料来制造三维物体。
通过增材制造方法尤其通过借助3D打印将传感器单元嵌入承载板中来将传感器单元集成在承载板中实现了有效率地给背板装配传感器单元。尤其省去了耗费高的后续将传感器单元在承载板上固定和为此所需的固定结构。
本发明的其他设计方案规定了，利用3D打印将带状导线施加在承载板上。带状导线例如由导电膏、尤其由铜膏、铝膏、黄铜膏或银膏打印出。
本发明的前述设计方案观察到，需电气连接的构件的不同的配置还需要带状导线不同的横截面和走向。例如，导引功率的线路比信号线路需要更粗的带状导线，并且构件的布置不同需要带状导线不同的走向。借助3D打印来制造带状导线实现了，将带状导线的横截面和走向以简单的方式灵活地适配于分别需电气连接的构件的配置。尤其它实现了成本低廉地批量制造用于电气构件的不同配置的背板。由导电的、可固化的膏进行3D打印带状导线是有利的，因为膏以简单的方式被施加并且在施加之后不流动并且可以通过固化稳定。铜膏、铝膏、黄铜膏和银膏由于其较好的导电性特别好地适合作为用于3D打印带状导线的材料。
附图说明
联系以下对实施例的描述，本发明的上述特性、特征和优点及其实现方式将会更清楚和易于理解，这些实施例结合附图详细阐述。在附图中：
图1示意性地示出背板；
图2示出开关柜的立体图。
彼此对应的部件在附图中设有相同的附图标记。
具体实施方式
图1以看向背板1的俯视图示出背板1的示意图。在背板1上布置有多个电气构件3。
电气构件3可以例如是接触器、开关、控制单元、输入/输出单元、软启动器或者变频器。
背板1具有承载板5、布置在所述承载板5上的带状导线7和集成在所述承载板5中的传感器单元9。
带状导线7分别将电气构件3和/或传感器单元9电气地彼此连接。
传感器单元9可以例如具有用于检测电流的电流传感器、用于检测电压的电压传感器、用于检测温度的温度传感器、用于检测电气功率的功率传感器、用于检测承载板5的变形的应变传感器、用于检测承载板5的振动的振动传感器、用于检测承载板5的加速度的加速度传感器、光传感器、磁力计、气体传感器、接近开关或者用于评估传感器信号的评估单元。
在制造背板1的过程中，将传感器单元9通过增材制造方法集成在承载板5中。例如至少在每个包围传感器单元9的区域中利用3D打印制造承载板5，所述3D打印将相应的传感器单元9嵌入到承载板5中。
此外，在制造背板1的过程中将带状导线7例如利用3D打印施加在承载板5上。例如，带状导线7由导电膏、尤其由铜膏、铝膏、黄铜膏或银膏打印，在施加到承载板5之后将所述导电膏固化。
图2示出根据本发明的开关柜11的立体图。开关柜11具有根据图1描述的背板1，所述背板1形成开关柜11的背壁。
虽然在细节上通过优选的实施例对本发明进行了图解和描述，但本发明不受所公开的示例限制并且本领域技术人员可以从中推导出其它方案，只要不脱离本发明的保护范围即可。

Claims (11)

1.一种制造用于电气连接电气构件(3)的背板(1)的方法，所述背板(1)包括：
-承载板(5),
-布置在所述承载板(5)上的带状导线(7)，和
-至少一个集成在所述承载板(5)中的传感器单元(9)，
其中，所述至少一个传感器单元(9)通过增材制造方法集成在承载板(5)中，
其中，利用3D打印由导电膏打印出带状导线(7)，所述导电膏在施加在所述承载板(5)上之后固化，和
其中，在制造背板(1)的过程中通过所述至少一个传感器单元(9)检测和监控所述带状导线(7)的功能。
2.根据权利要求1所述的方法，
其特征在于，将所述至少一个传感器单元(9)集成在承载板(5)中，方式为所述承载板(5)至少在环绕所述传感器单元(9)的区域中利用3D打印制造，所述3D打印将所述传感器单元(9)嵌入在所述承载板(5)中。
3.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，所述至少一个传感器单元(9)具有用于检测电流的电流传感器。
4.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，所述至少一个传感器单元(9)具有用于检测电压的电压传感器。
5.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，所述至少一个传感器单元(9)具有用于检测温度的温度传感器。
6.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，所述至少一个传感器单元(9)具有用于检测所述承载板(5)的变形的应变传感器。
7.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，所述至少一个传感器单元(9)具有用于检测所述承载板(5)的加速度的加速度传感器。
8.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，所述至少一个传感器单元(9)具有光传感器。
9.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，所述至少一个传感器单元(9)具有磁力计。
10.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，所述至少一个传感器单元(9)具有气体传感器。
11.根据权利要求1或2所述的方法，
其特征在于，所述至少一个传感器单元(9)具有接近开关。
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