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Die Erfindung betrifft ein Elektrogerät mit Gehäuseteil, Einschubteil und Aufnahmebereich zum Aufnehmen des Einschubteils.
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Es ist allgemein bekannt, dass ein Elektrogerät ein Gehäuseteil und Steckverbinderteile aufweist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Elektrogerät mit Optionen weiterzubilden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Elektrogerät nach den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Wichtige Merkmale der Erfindung bei dem Elektrogerät mit Gehäuseteil, Einschubteil und Aufnahmebereich zum Aufnehmen des Einschubteils sind, dass das Einschubteil mit einer Verbindungs-Leiterplatte verbunden ist, welche mit zumindest
- – einem ersten Steckverbinderteil, insbesondere Hauptsteckverbinderteil, und
- – einem oder mehreren zweiten Steckverbinderteilen,
bestückt ist,
wobei eine mit dem Gehäuseteil verbundene, insbesondere schraubverbundene, Leiterplatte mit einem Gegensteckverbinderteil bestückt ist,
wobei das erste Steckverbinderteil mit dem Gegensteckverbinderteil steckverbunden ist,
wobei in dem Einschubteil eine oder mehrere weitere Leiterplatten aufnehmbar sind, die jeweils mit einem Gegensteckverbinderteil bestückt sind,
wobei das jeweilige Gegensteckverbinderteil mit einem jeweiligen zweiten Steckverbinderteil in Steckverbindung bringbar ist oder gebracht ist.
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Von Vorteil ist dabei, dass die weiteren Leiterplatten im Einschubteil aufnehmbar und somit schützbar sind. Außerdem weist das Einschubteil eine Verbindungs-Leiterplatte auf, welche die Verbindungen zwischen den Leiterbahnen der weiteren Leiterplatte verbindet mit den Leiterbahnen der mit dem Gehäuseteil verbundenen Leiterplatte.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verbindungs-Leiterplatte nicht mit elektronischen Bauelementen bestückt,
wobei die Verbindungs-Leiterplatte einlagig oder mehrlagig ausgeführt ist,
wobei die Kontakte des ersten und zweiten Steckverbinderteils jeweils lötverbunden sind mit einer jeweiligen Leiterbahn der Verbindungs-Leiterplatte. Von Vorteil ist dabei, dass ein Überkreuzen bei der mehrlagigen Ausführung in einfacher Weise ausführbar ist. Bei der einlagigen Ausführung ist eine einfache Bestückung der Steckverbinderteile auf die Verbindungs-Leiterplatte ausführbar.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verbindungs-Leiterplatte schraubverbunden mit dem Einschubteil. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Verbindung ermöglicht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Einschubteil ein Stanz-Biegeteil auf. Von Vorteil ist dabei, dass eine einfache Herstellung ermöglicht ist.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung sind Bolzen mit dem Gehäuseteil des Elektrogeräts verbunden,
wobei das Einschubteil mittels der Bolzen am Gehäuseteil gehalten ist,
insbesondere wobei die Bolzen durch Ausnehmungen der Leiterplatte hindurchragen,
insbesondere wobei jeweils ein Gewindeabschnitt eines Bolzens durch eine Ausnehmung des Einschubteils, insbesondere des Stanz-Biegeteils des Einschubteils, hindurchgeführt ist, wobei eine Mutter mit dem Gewindeabschnitt schraubverbunden ist und das Einschubteil,
insbesondere das Stanz-Biegeteil des Einschubteils, an eine Stufe, insbesondere Durchmesserstufe, des jeweiligen Bolzens drückt. Von Vorteil ist dabei, dass das Einschubteil mit dem Gehäuseteil verbindbar ist, wobei die Leiterplatte des Elektrogeräts zwischen das Einschubteil und das Gehäuseteil angeordnet wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Einschubteil zwischengeordnet zwischen den weiteren Leiterplatten und dem Elektrogerät, insbesondere dem Gehäuseteil des Elektrogeräts und/oder der Leiterplatte,
und/oder dass das Einschubteil die weiteren Leiterplatten zumindest teilweise umgibt. Von Vorteil ist dabei, dass die weiteren Leiterplatten geschützt sind vom Einschubteil und dass das Einschubteil mit den weiteren Leiterplatten eine vorkomplettierte Einheit bildet. Somit ist ein schnelles Austauschen oder Warten der optional eingebauten Leiterplatte ausführbar ist, indem nur das Einschubteil ausgetauscht wird.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umgibt das Einschubteil die weiteren Leiterplatten zumindest teilweise, insbesondere zumindest an zwei voneinander abgewandten Seiten der weiteren Leiterplatten. Von Vorteil ist dabei, dass die weiteren Leiterplatten geschützt sind.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die Erfindung ist nicht auf die Merkmalskombination der Ansprüche beschränkt. Für den Fachmann ergeben sich weitere sinnvolle Kombinationsmöglichkeiten von Ansprüchen und/oder einzelnen Anspruchsmerkmalen und/oder Merkmalen der Beschreibung und/oder der Figuren, insbesondere aus der Aufgabenstellung und/oder der sich durch Vergleich mit dem Stand der Technik stellenden Aufgabe.
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Die Erfindung wird nun anhand von Abbildungen näher erläutert:
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In der 1 ist ein erfindungsgemäßes Einschubteil 1 gezeigt, das von einem Elektrogerät 31 aufnehmbar ist.
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In der 2 ist das Einschubteil 1 mit aufzunehmender erster und zweiter Leiterplatte (22, 23) gezeigt.
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In der 3 ist eine Schrägansicht in den für das Einschubteil 1 vorgesehenen Aufnahmebereich des Elektrogeräts 31 gezeigt.
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In der 4 ist das Einschubteil 1 vor dem für ihn vorgesehenen Aufnahmebereich des Elektrogeräts 31 gezeigt.
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In der 5 ist das in den vorgesehenen Aufnahmebereich eingeschobene Einschubteil 1 vor dem Aufsetzen auf Bolzen 7 des Elektrogeräts 31 gezeigt.
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In der 6 ist das Einschubteil auf einen gerundet ausgeführten Bereich 60 der Bolzen 7 aufgeschoben und mit Muttern 60 fixiert.
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In der 7 ist eine Draufsicht auf das in den Aufnahmebereich eingeschobene Einschubteil 1 gezeigt.
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In der 8 sind die erste und zweite Leiterplatte (22, 23) vor dem Einschieben in das in den Aufnahmebereich des Elektrogeräts 31 eingeschobene Einschubteil 1 gezeigt.
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In der 9 ist das Elektrogerät 31 in Schrägansicht mit dem aufgenommenen Einschubteil 1 und den eingeschobenen Leiterplatten (22, 23) gezeigt.
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In der 10 sind aneinander gereihte Elektrogeräte 31 gezeigt, wobei teilweise Abdeckteile 110 vorgesehen sind zum Abdecken der ersten und zweiten Leiterplatte (22, 23).
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In der 11 sind im Unterschied zur 10 alle aneinander gereihten Elektrogeräte 31 mit jeweils einer Abdeckung versehen.
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Wie in den Figuren gezeigt, weist das erfindungsgemäße Antriebssystem Elektrogeräte 31, insbesondere Wechselrichter umfassende Module, auf, welche über eine Zwischenkreisverschienung aus einem einen AC/DC-Wandler aufweisenden Versorgungsmodul versorgbar sind. Jeder dieser Wechselrichter speist einen Elektromotor, insbesondere einen Drehstrommotor.
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Jedes der Elektrogeräte 31 weist eine mit elektronischen Bauelementen bestückte Leiterplatte 30 auf, welche mit dem Gehäuse des jeweiligen Elektrogeräts 31 verbunden ist, und einen Aufnahmebereich, insbesondere also eine von außen zugängliche Vertiefung, auf, in welchem als Optionskarten eine erste und eine zweiten Leiterplatte (22, 23) aufnehmbar sind.
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Zur Aufnahme der ersten und zweiten Leiterplatte (22, 23) wird ein Einschubteil 1 in den Aufnahmebereich eingeschoben, insbesondere in Einschubrichtung 24.
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Das Einschubteil 1 und das Schirmblech weist ein Stanz-Biegeteil auf, das strukturbildend ist, also formgebend ist. Das Stanz-Biegeteil umgibt teilweise die beiden Leiterplatten (22, 23) – einem Gehäuse ähnlich.
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Das Einschubteil 1 weist Ausnehmungen auf, durch welche am Gehäuse des Elektrogeräts 31 befestigte Bolzen 7 hindurchführbar sind, insbesondere beim in Aufschieberichtung 50 gerichteter Aufschieben des Einschubteils 1 auf die Bolzen 7.
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Die Aufschieberichtung 50 ist senkrecht gerichtet zur Einschubrichtung 24, insbesondere also quer zur Einschubrichtung.
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Die Bolzen 7 sind jeweils durch eine jeweilige Ausnehmung der Leiterplatte 30 geführt. Die Einschubrichtung 24 ist dabei parallel zur Plattenebene der Leiterplatte 30.
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Das Einschubteil 1 ist mittels der Verbindungsschrauben 12, 13 mit dem Schirmblech verbunden.
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Die Bolzen weisen an ihrem Endbereich einen gerundeten Abschnitt 60 auf, so dass eine Positionierung beim Aufstecken in einfacher Weise ermöglicht ist. Das Einschubteil 1 wird an eine Durchmesserstufe des jeweiligen Bolzens angedrückt angeordnet, indem das Einschubteil mittels der Verbindungsschrauben 12, 13 am Schirmblech angeschraubt ist. Somit ist das Einschubteil 1 formschlüssig verbunden mittels der Bolzen 7 mit dem Gehäuse des Elektrogeräts 31. Die Leiterplatte 30 ist schraubverbunden mit dem Gehäuse des Elektrogeräts 31 und ist mit Bauelementen derart bestückt, dass auf der Leiterplatte die Signalelektronik des Wechselrichters des Elektrogeräts bestückt ist.
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An der Innenseite des Einschubteils 1 ist eine Leiterplatte 2 zur elektrischen Verbindung, insbesondere ohne elektronische Bauelemente, befestigt. Diese Leiterplatte 2 weist also elektrisch leitfähige Leiterbahnen auf, die zur Durchleitung elektrischer Ströme dienen. Die Leiterplatte 2 ist als einlagige oder als mehrlagige Leiterplatte 2 ausführbar. Bei mehrlagiger Ausführung ist ein Kreuzen von elektrischen Verbindungen in einfacher Weise ausführbar, indem verschiedene Lagen hierzu verwendet werden. Die einlagige Ausführung ist allerdings kostengünstiger und ermöglicht direkte kurze Verbindungsstrecken.
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Die Leiterplatte 2 ist im Bodenbereich des topfförmig ausgeformten Einschubteils 1 angeordnet.
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Dabei ist die Leiterplatte 2 mit Steckverbinderteilen 4 bestückt. In ein erstes dieser Steckverbinderteile 4 ist ein Gegensteckverbinderteil 20 einsteckbar, also steckverbindbar, welches auf der ersten Leiterplatte 22 bestückt ist. In das zweite dieser Steckverbinderteile 4 ist ein Gegensteckverbinderteil 21 einsteckbar, also steckverbindbar, welches auf der zweiten Leiterplatte 23 bestückt ist.
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Die Leiterplatte 2 ist senkrecht zur Leiterplatte 30 ausgerichtet. Die erste und zweite Leiterplatte (22, 23) ist jeweils parallel zur Leiterplatte 30 ausgerichtet. Dabei sind erste und zweite Leiterplatte (22, 23) voneinander beabstandet.
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Die erste und/oder zweite Leiterplatte (22, 23) sind mit Bauelementen bestückt, so dass sie jeweils eine optionale elektronische Baugruppe aufweisen, die mit der Signalelektronik des Wechselrichters, welche auf der Leiterplatte 30 bestückt ist, in Wirkverbindung tritt. Beispielsweise weist die erste Leiterplatte 22 eine programmierbare Steuerungselektronik auf, so dass nicht nur die Geschwindigkeit oder das Drehmomente des vom die Leiterplatte 30 umfassenden Wechselrichters gespeisten Elektromotors regelbar ist sondern auch eine Ablaufsteuerung ausführbar ist, die abhängig von Sensorsignalen einen vorgesehenen und somit programmierten Ablauf bewirkt. Die zweite Leiterplatte 23 weist beispielsweise eine elektronische Schaltung zur Positionierregelung auf oder eine übergeordnete Steuerung.
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Bei in dem Aufnahmebereich des Elektrogeräts 31 eingeschobenem und schraubverbundenem Einschubteil 1 sind die erste und/oder zweite Leiterplatte (22, 23) je nach Bedarf einschiebbar. Hierzu wird die jeweilige Leiterplatte (22, 23) eingeschoben und dabei der Steckverbinder (20, 21) in den Gegensteckverbinder 4 eingesteckt.
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An der Leiterplatte 2, die nur zum Herstellen der elektrischen Verbindungen vorgesehen ist, ist ein Hauptsteckverbinderteil 3 angeordnet, dessen elektrische Kontakte mit den elektrischen Leiterbahnen der Leiterplatte verbunden ist. Das Hauptsteckverbinderteil 3 ist also auf der Leiterplatte 2 bestückt.
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Beim Einstecken des Einschubteils 1 in den Aufnahmebereich in Aufschieberichtung 50 wird das Hauptsteckverbinderteil 3 in ein entsprechendes Gegensteckverbinderteil 32, das auf die Leiterplatte 30 bestückt ist, eingesteckt und somit die Leiterplatte (22, 23) indirekt über die Leiterplatte 2 samt Hauptsteckverbinderteil 3 und Gegensteckverbinderteil 32 mit der Leiterplatte 30 elektrisch verbunden.
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Das Einschubteil 1 weist ein Stanz-Biegeteil auf, an welchem Laschenbereiche 5 ausgeformt sind, in welchen durchgehende Ausnehmungen ausgebildet sind. Somit sind diese Laschenbereiche 5 zur Verbindung mit der ersten und zweiten Leiterplatte (22, 23) verwendbar oder zur Verbindung mit einem weiteren Teil, wie Abdeckteil 110 oder dergleichen. Die Laschenbereiche 5 sind aber auch verwendbar zur Stabilisierung der Verbindung zwischen dem Einschubteil 1 und dem Gehäuseteil des Elektrogeräts 31.
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Wie in 12 gezeigt, ist an der Unterseite des Einschubteils 1 ein Lüfter 121 über ein Aufnahmeteil 120 verbindbar mit dem Einschubteil 1. Hierzu wird das Aufnahmeteil 120 an das Einschubteil 1 angeschraubt und der Lüfter 121 in dem Aufnahmeteil 1 aufgenommen und verbunden mit diesem. Der Lüfter 121 ist somit über das Aufnahmeteile 120 vom Einschubteil 1 beabstandet. Das Aufnahmeteil 120 ist gleichzeitig als Luftstromführungsteil ausgebildet. Somit wird der vom Lüfter geförderte Luftstrom mittels des vom Lüfter 121 zum Einschubteil 1 hin aufgeweitet ausgeformten Aufnahmeteils an einer Rückströmung gehindert und zum Durchströmen des Einschubteils 1 gezwungen. Dabei streicht der Luftstrom an der ersten und zweiten Leiterplatte (22, 23) entlang, ist also parallel zu diesen gerichtet.
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Das Elektrogerät 31, insbesondere die mit Bauelementen bestückte Leiterplatte 30, selbst ist durch einen Luftstrom entwärmt, welcher parallel zur Leiterplatte 30 gerichtet ist, also auch parallel zu den Leiterplatten (22, 23). Dabei ist die Montagerichtung des Elektrogerätes 31 derart gewählt, dass die Leiterplatte 30 in im Wesentlichen in vertikaler Richtung ausgerichtet ist. Dadurch wird der von den erwärmten Bauelementen, welche auf der Leiterplatte 30 bestückt sind, konvektiv angetriebene Luftstrom in vertikaler Richtung ausgebildet. Die von dem jeweiligen Bauelement aufgewärmte Luft steigt also nach oben und treibt somit diesen Luftstrom an. Der vom Lüfter 121 durch das Einschubteil 1 angetriebene Luftstrom ist im Wesentlichen unabhängig von der Ausrichtung des Elektrogeräts 31, bei der genannten Ausrichtung der Leiterplatte 30 in vertikaler Richtung ist der vom Lüfter 121 angetriebene Luftstrom parallel ausgerichtet zu dem konvektiv angetriebenen Luftstrom des Elektrogeräts 31.
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Der Aufnahmebereich zum Aufnehmen des Einschubteils 1 ist in Querrichtung zur Einschubrichtung 24 beidseitig offen oder zumindest mit durchgehenden Öffnungen im Gehäuseteil des Elektrogeräts 31 ausgeführt. Somit ist der vom Lüfter 121 geförderte Luftstrom in Querrichtung durch das Elektrogerät durchleitbar.
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Bestücken einer Leiterplatte bedeutet dabei jeweils elektrisch und mechanisch verbunden. Vorzugsweise sind hierbei Füßchen des elektrischen Bauteils oder des jeweiligen Steckverbinderteils lötverbunden mit einer jeweiligen Leiterbahn einer Leiterplatte.
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Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist statt des konvektiv angetriebenen Luftstroms des Elektrogeräts 31 ein von einem weiteren Lüfter angetriebener Luftstrom vorgesehen. Somit ist die Entwärmung unabhängig von der Ausrichtung des Elektrogeräts. Dabei ist der weitere Lüfter am Gehäuse des Elektrogeräts 31 befestigt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Einschubteil
- 2
- Leiterplatte zur elektrischen Verbindung, insbesondere ohne elektronische Bauelemente
- 3
- Hauptsteckverbinderteil
- 4
- Steckverbinderteil, insbesondere Aufnahmeteil
- 5
- Laschenbereich des Einschubteils 1
- 7
- Bolzen
- 12
- Verbindungsschrauben
- 13
- Verbindungsschrauben
- 20
- Gegensteckverbinderteil
- 21
- Gegensteckverbinderteil
- 22
- erste Leiterplatte
- 23
- zweite Leiterplatte
- 24
- Einschubrichtung
- 30
- Leiterplatte des Elektrogeräts, insbesondere Umrichters
- 31
- Elektrogerät, insbesondere Umrichter
- 50
- Aufschieberichtung, insbesondere auf Bolzen 7
- 32
- Gegensteckverbinderteil
- 60
- gerundeter Bereich
- 100
- Elektrogerät
- 110
- Abdeckteil
- 120
- Aufnahmeteil für Lüfter 121
- 121
- Lüfter
