DE102022200281A1

DE102022200281A1 - housing outer part

Info

Publication number: DE102022200281A1
Application number: DE102022200281.4A
Authority: DE
Inventors: Markus Angler; Thomas Lohr; Thomas Seitz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2022-01-13
Filing date: 2022-01-13
Publication date: 2023-07-13
Also published as: WO2023134902A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gehäuseaußenteil (62) eines Schutzschaltgeräts (8). Das Gehäuseaußenteil (62) weist eine Elektronikbaugruppe (2) auf, welche zumindest bereichsweise von einem Mantel (4) aus einem Duroplast (5) bedeckt ist. Dabei weist der Mantel (4) zumindest einen Bereich (41) auf, in dem die Oberfläche (4e) des Mantels (4) zugleich eine Außenoberfläche (62e) des Gehäuseaußenteils (62) bildet.The invention relates to an outer housing part (62) of a protective switching device (8). The outer housing part (62) has an electronics assembly (2) which is covered at least in some areas by a jacket (4) made of a duroplast (5). The jacket (4) has at least one area (41) in which the surface (4e) of the jacket (4) also forms an outer surface (62e) of the outer housing part (62).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuseaußenteil eines Schutzschaltgerätes, ein Gehäuse, ein Schutzschaltgerät sowie ein Herstellungsverfahren.The present invention relates to an outer housing part of a protective switching device, a housing, a protective switching device and a manufacturing method.

Bei Schutzschaltgeräten, in denen Elektronikbaugruppen, insbesondere in Form von bestückten Leiterplatten, sogenannten Flachbaugruppen, verbaut sind, ist die Fixierung und Abschirmung dieser Elektronikbaugruppen mithilfe von Kunststoffteilen die gängige Praxis. So zeigt z. B. 3 der WO 2020/007659 A1 (Siemens AG) 09.01.2020 eine Flachbaugruppe, welche im Inneren eines Isolierstoffgehäuses eines Schutzschaltgeräts in einer vordefinierten Position aufgenommen und gehaltert ist.In the case of protective switching devices in which electronic assemblies, in particular in the form of printed circuit boards, so-called flat assemblies, are installed, the fixing and shielding of these electronic assemblies using plastic parts is common practice. So shows z. B. 3 the WO 2020/007659 A1 (Siemens AG) 01/09/2020 a printed circuit board assembly, which is received and held in a predefined position inside an insulating housing of a protective switching device.

Auf diese Weise können die elektronischen Komponenten der Elektronikbaugruppen oftmals nicht ausreichend vor Verschmutzung geschützt werden. Auch die Anforderungen an Luft- und Kriechstrecken, Temperaturbereiche und Stabilität können in vielen Fällen nur schwierig oder mit Einschränkungen erfüllt werden.In this way, the electronic components of the electronic assemblies often cannot be adequately protected from contamination. In many cases, the requirements for air and creepage distances, temperature ranges and stability can only be met with difficulty or with restrictions.

Bisher wurde versucht, diese Probleme konstruktiv zu lösen, indem man zusätzliche Kunststoffteile zur Aufnahme und zum Schutz der Elektronikbaugruppe entwickelte, was zusätzliche Kosten verursacht. Werden die Elektronikkomponenten so auf der Leiterplatte platziert, dass die geforderten Luft- und Kriechstrecken und Abstände eingehalten werden, kann dies den Platzbedarf erhöhen oder zusätzliche Kosten durch die notwendige Verwendung von hochwertigeren oder zusätzlichen Komponenten erzeugen.In the past, attempts have been made to solve these problems structurally by developing additional plastic parts to house and protect the electronics assembly, which incurs additional costs. If the electronic components are placed on the printed circuit board in such a way that the required air and creepage distances and distances are observed, this can increase the space requirement or generate additional costs due to the necessary use of higher quality or additional components.

Eine andere übliche Lösung ist, Elektronikbaugruppen vor dem Einbau in ein Schutzschaltgerät zum Schutz vor Verschmutzung aufwändig zu lackieren, wie zum Beispiel in EP 0 381 082 B1 (Siemens AG) 08.08.1990 beschrieben.Another common solution is to extensively paint electronic assemblies before installing them in a protective switching device to protect them from contamination, such as in EP 0 381 082 B1 (Siemens AG) August 8, 1990.

Es ist eine Aufgabe, ein verbessertes Schutzschaltgerät mit Elektronikbaugruppe bereitzustellen.It is an object to provide an improved protective switching device with an electronic assembly.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Gehäuseaußenteil mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Gehäuse mit den in Anspruch 7 angegebenen Merkmalen gelöst. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Schutzschaltgerät mit den in Anspruch 9 angegebenen Merkmalen gelöst. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den in Anspruch 10 angegebenen Merkmalen gelöst.According to the invention, this object is achieved by an outer housing part having the features specified in claim 1 . According to the invention, this object is achieved by a housing having the features specified in claim 7 . According to the invention, this object is achieved by a protective switching device having the features specified in claim 9 . According to the invention, this object is achieved by a method having the features specified in claim 10 .

Das erfindungsgemäße Gehäuseaußenteil ist ein Gehäuseaußenteil für ein Schutzschaltgerät. Ein Schutzschaltgerät kann Eines folgender Geräte sein: Leitungsschutzschalter, Fehlerstromschutzschalter, Motorschutzschalter, Leistungsschalter, FI/LS-Kombischalter, Lichtbogen- bzw. Brandschutzschalter. Einige der von diesen Schutzschaltgeräten bereitgestellten Schutzfunktionen gegen Kurzschluss, Überlast oder Fehlerstrom sind rein mechanisch realisiert, beispielsweise im Falle der Kurzschlussauslösung mittels Auslösespule und dazu beweglich gelagertem Auslöseanker. Andere Schutzfunktionen, beispielsweise die Erfassung eines Störlichtbogens, sind komplexer zu realisieren und erfordern zwingend eine Logik, welche mithilfe von elektronischen Bauelementen realisiert ist. Hierfür weisen die betreffenden Schutzschaltgeräte in der Regel zusätzlich eine Elektronikbaugruppe auf, insbesondere in Form einer sogenannten Flachbaugruppe, welche auch als Leiterplatte oder als PCB (engl.: Printed Circuit Board) bezeichnet wird. Mithilfe der Elektronikbaugruppe, welche in der Regel zumindest eine Verarbeitungseinheit, beispielsweise einen Micro-Controller, sowie ein Speicherelement aufweist, können Messdaten erfasst und aufbereitet werden. Auf Basis dieser Messdaten kann dann eine Entscheidung getroffen werden, ob ein Störereignis vorliegt, welches ein Öffnen eines Schaltkontaktes, und damit ein Auslösen des Schutzschaltgerätes, erfordert.The outer housing part according to the invention is an outer housing part for a protective switching device. A protective switching device can be one of the following devices: line circuit breaker, residual current circuit breaker, motor circuit breaker, circuit breaker, FI/LS combination switch, arc or fire protection switch. Some of the protective functions provided by these protective switching devices against short circuits, overloads or fault currents are implemented purely mechanically, for example in the case of short circuit tripping by means of a tripping coil and a movably mounted tripping armature. Other protective functions, such as detecting an arc fault, are more complex to implement and require logic that is implemented using electronic components. For this purpose, the relevant protective switching devices usually also have an electronic assembly, in particular in the form of a so-called flat assembly, which is also referred to as a printed circuit board or PCB (English: Printed Circuit Board). Measurement data can be recorded and processed with the aid of the electronics assembly, which generally has at least one processing unit, for example a microcontroller, and a memory element. On the basis of this measurement data, a decision can then be made as to whether an interference event is present which requires a switching contact to be opened and thus the protective switching device to be triggered.

Es ist zwar möglich, dass ein Gehäuse eines Schutzschaltgerätes aus einem einzigen Bauteil besteht, jedoch ist es in der Regel aus mehreren Gehäusebauteilen gebildet. Ein Gehäuseaußenteil ist ein Bauteil eines Gehäuses, welches im montierten Zustand eine äußere Oberfläche des Gehäuses bildet; eine äu-ßere Oberfläche ist die Oberfläche einer Außenseite. Ein Gehäuseaußenteil weist eine Außenseite auf, die im montierten Zustand am Gehäuse eine äußere Oberfläche des Gehäuses bildet und somit am fertig montierten Gehäuse sichtbar bzw. berührbar ist, und es weist eine Innenseite auf, die im montierten Zustand am Gehäuse zum Innenraum des Gehäuses gerichtet und somit nicht sichtbar ist. Aufgrund der Sichtbarkeit der äußeren Oberfläche des Gehäuseaußenteils erfüllt die diese Oberfläche bildende Außenseite des Gehäuseaußenteils bestimmte Anforderungen an die Oberflächenqualität und das Design, z. B. die Form und die Farbe der Oberfläche. Da das Gehäuseaußenteil die äußere Hülle des Schutzschaltgerätes bildet, erfüllt das Gehäuseaußenteil bestimmte technische Anforderungen, die in der Regel gesetzlich vorgegeben sind, z. B. an die mechanische Stabilität, die elektrische Isolation und die Widerstandsfähigkeit, z. B. gegen aggressive Stoffe (z. B. Säuren), gegen mechanische Einwirkung (z. B. Schlag) und thermische Einwirkung (z. B. Brand, Lichtbogen).Although it is possible for a housing of a protective switching device to consist of a single component, it is usually made up of a number of housing components. A housing outer part is a component of a housing which forms an outer surface of the housing when assembled; an outer surface is the surface of an outside. An outer housing part has an outer side which forms an outer surface of the housing in the assembled state on the housing and can therefore be seen or touched on the finished assembled housing, and it has an inner side which in the assembled state on the housing faces the interior of the housing and is therefore not visible. Due to the visibility of the outer surface of the housing outer part, the outside of the housing outer part forming this surface meets certain requirements in terms of surface quality and design, e.g. B. the shape and color of the surface. Since the outer part of the housing forms the outer shell of the protective switching device, the outer part of the housing fulfills certain technical requirements that are usually stipulated by law, e.g. B. to the mechanical stability, the electrical insulation and the resilience, z. B. against aggressive substances (e.g. acids), against mechanical effects (e.g. impact) and thermal effects (e.g. fire, electric arc).

Das erfindungsgemäße Gehäuseaußenteil weist eine Elektronikbaugruppe auf, welche zumindest bereichsweise von einem Mantel aus einem Duroplast bedeckt ist. Der Mantel bildet eine Hülle um die Elektronikbaugruppe, wodurch die Elektronikbaugruppe geschützt wird. Der Mantel kann die Elektronikbaugruppe vor Umwelteinflüssen schützen und vor mechanischen oder thermischen Einflüssen abschirmen. Die Elektronikbaugruppe kann ein Elektronikmodul, welches eine Leiterplatte und ein- oder beidseitig darauf angeordnete elektronische Bauelemente aufweist, sein; eine solches Elektronikmodul wird auch Flachbaugruppe bezeichnet. Die Elektronikbaugruppe kann außer elektrischen bzw. elektronischen Bauelementen auch mechanische Bauelemente aufweisen.The outer housing part according to the invention has an electronics assembly which is covered at least in some areas by a jacket made of a duroplast. The jacket forms a shell around the electronics assembly, thereby protecting the electronics assembly. The jacket can protect the electronics assembly from environmental influences and shield it from mechanical or thermal influences. The electronics assembly can be an electronics module which has a printed circuit board and electronic components arranged on one or both sides; such an electronic module is also referred to as a printed circuit board assembly. In addition to electrical or electronic components, the electronics assembly can also have mechanical components.

Das erfindungsgemäße Gehäuseaußenteil zeichnet sich dadurch aus, dass der Mantel zumindest einen Bereich aufweist, in dem die Oberfläche des Mantels zugleich die Oberfläche der Außenseite des Gehäuseaußenteils bildet.The housing outer part according to the invention is characterized in that the jacket has at least one area in which the surface of the jacket also forms the surface of the outside of the housing outer part.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass einer Umhüllung einer Elektronikbaugruppe, die in einem Schutzschaltgerät eingebaut wird, neben einer Schutzfunktion gegen schädliche Umwelteinflüsse auf die Elektronikbaugruppe gleichzeitig eine gestalterisch-konstruktive Funktion als eine äußere Oberfläche des Gehäuses des Schutzschaltgerätes zugewiesen werden kann. Der die Elektronikbaugruppe schützende Mantel hat also zwei Funktionen: zum einen schützt er die Elektronikbaugruppe vor unerwünschten Umwelteinflüssen, zum anderen bildet er die - von außen sichtbare bzw. berührbare - äußere Oberfläche des Gehäuses des Schutzschaltgerätes. Dabei wurde festgestellt, dass sich ein Duroplast besonders gut für das schützende Umhüllen einer Elektronikbaugruppe eignet. Ein Thermoplast, der in der Regel für die Herstellung von Gehäusebauteilen Verwendung findet, wird, da er bei der Verarbeitung als eine zähe Masse vorliegt, unter hohem Druck verarbeitet; daher besteht hier die Gefahr, dass elektronische Bauteile einer Elektronikbaugruppe, z. B. SMD-Komponenten, geschädigt, z. B. abgeschert, werden. Ein Duroplast dagegen hat bei der Verarbeitung eine Viskosität ähnlich der von Wasser, sodass die Gefahr einer Schädigung elektronischer Bauteile einer Elektronikbaugruppe viel geringer ist. Dabei ist es von Vorteil, wenn das Duroplast keine oder vernachlässigbar geringe Mengen an Füllstoffen wie Glasfasern oder lediglich Füllstoffe mit einer vorgegebenen maximalen Teilchengrö-ße aufweist; auf diese Weise ist die Viskosität geringer als mit Füllstoffen bzw. eine Beschädigung von Bauteilen der Elektronikbaugruppe durch größere Teilchen wird vermieden.The invention is based on the finding that a casing of an electronic assembly installed in a protective switching device can be assigned a design-constructive function as an outer surface of the housing of the protective switching device in addition to a protective function against harmful environmental influences on the electronic assembly. The casing protecting the electronics assembly therefore has two functions: on the one hand it protects the electronics assembly from undesirable environmental influences, on the other hand it forms the outer surface of the housing of the protective switching device which is visible or touchable from the outside. It was found that a duroplast is particularly suitable for the protective encapsulation of an electronic assembly. A thermoplastic, which is generally used for the production of housing components, is processed under high pressure because it is in the form of a viscous mass during processing; therefore there is a risk that electronic components of an electronic assembly, e.g. B. SMD components damaged, z. B. be sheared off. A thermoset, on the other hand, has a viscosity similar to that of water during processing, so the risk of damage to electronic components in an electronic assembly is much lower. It is advantageous if the duroplast has no or negligible amounts of fillers such as glass fibers or only fillers with a predetermined maximum particle size; In this way, the viscosity is lower than with fillers and damage to components of the electronic assembly by larger particles is avoided.

Das erfindungsgemäße Gehäuse ist das Gehäuse eines Schutzschaltgeräts. Dabei weist das Gehäuse ein erfindungsgemäßes Gehäuseaußenteil auf.The housing according to the invention is the housing of a protective switching device. The housing has an outer housing part according to the invention.

Das erfindungsgemäße Schutzschaltgerät weist ein erfindungsgemäßes Gehäuse auf.The protective switching device according to the invention has a housing according to the invention.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Gehäuseaußenteils eines Schutzschaltgeräts weist folgende Schritte auf: Es erfolgt ein Einlegen einer Elektronikbaugruppe in eine Negativ-Gussform. Die Negativ-Gussform kann aus einem metallischen Material wie Aluminium oder Stahl oder aus einem Polymermaterial / Kunststoff bestehen. Die Negativ-Gussform weist ein definiertes Übermaß für den Mantel auf. Das Übermaß ist der lichte Abstand zwischen der Oberfläche der Elektronikbaugruppe und der der Elektronikbaugruppe zugewandten Oberfläche der Gussform; das Übermaß definiert die Schichtdicke des zu bildenden Mantels aus Gussmaterial. Es erfolgt ein Befüllen der Negativ-Gussform mit einem Duroplast. Aufgrund der geringen Viskosität eines Duroplasts kann das Duroplast die Bauteile einer Elektronikbaugruppe gut umfließen und ohne Beschädigung einhüllen. Nachfolgend erfolgt ein Aushärten des Duroplasts in der Negativ-Gussform. Im nächsten Schritt erfolgt eine Entnahme der ummantelten Elektronikbaugruppe als Gehäuseaußenteil aus der Negativ-Gussform. Dabei ist es möglich, dass die ummantelte Elektronikbaugruppe mit der in der Gussform herrschenden Temperatur entnommen wird.The method according to the invention for producing an outer housing part of a protective switching device has the following steps: An electronic assembly is placed in a negative mold. The negative mold can be made from a metallic material such as aluminum or steel, or from a polymeric material/plastic. The negative mold has a defined oversize for the jacket. The oversize is the clearance between the surface of the electronics assembly and the surface of the mold facing the electronics assembly; the oversize defines the layer thickness of the cast material shell to be formed. The negative mold is filled with a duroplast. Due to the low viscosity of a thermoset, the thermoset can flow well around the components of an electronic assembly and envelop them without damage. The duroplastic is then cured in the negative mold. In the next step, the encased electronics assembly is removed from the negative mold as the outer part of the housing. It is possible that the encased electronics assembly is removed at the temperature prevailing in the mold.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous refinements and developments of the invention are specified in the dependent claims.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gehäuseaußenteils weist die Elektronikbaugruppe eine Leiterplatte und mindestens ein darauf angeordnetes Elektronikbauteil auf. Das ist von Vorteil, da eine Leiterplatte ein flächiges Bauteil ist, aus dem durch Umhüllen mit einem Duroplast auf einfache Weise ein flächiges Gehäuseaußenteil gebildet werden kann.According to an advantageous embodiment of the housing outer part, the electronics assembly has a circuit board and at least one electronics component arranged thereon. This is advantageous since a printed circuit board is a flat component from which a flat outer housing part can be formed in a simple manner by encasing it with a duroplast.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gehäuseaußenteils weist die Elektronikbaugruppe mindestens ein HMI-Bauelement auf, welches in einer Aussparung des Mantels angeordnet ist und an der Außenoberfläche des Gehäuseaußenteils zugänglich ist. Das ist von Vorteil, da auf diese Weise an der Außenoberfläche des Gehäuses ein HMI-Bauelement, z. B. eine LED, angebracht werden kann, welches ein integraler Teil der Elektronikbaugruppe, z. B. Teil einer Leiterplatte, ist. Bei herkömmlichen Gehäuseaußenteilen, die keine Elektronikbaugruppe aufweisen, muss ein in einem Gehäuseaußenteil angeordnetes HMI-Bauelement in aufwändiger Weise durch eine gesonderte Kabelverbindung mit der Elektronikbaugruppe verbunden werden. Dagegen trägt bei der vorliegenden Erfindung die Elektronikbaugruppe, z. B. die Leiterplatine, Funktionen, die ein integraler Bestandteil des Gehäuseaußenteils sind.According to an advantageous embodiment of the housing outer part, the electronics assembly has at least one HMI component, which is arranged in a recess in the casing and is accessible on the outer surface of the housing outer part. This is advantageous because in this way an HMI component, e.g. B. an LED, can be attached, which is an integral part of the electronics assembly, z. B. is part of a printed circuit board. In the case of conventional outer housing parts that do not have an electronic assembly, an HMI component arranged in an outer housing part has to be connected to the electronic assembly in a complex manner by a separate cable connection become. In contrast, in the present invention, the electronics assembly, z. B. the printed circuit board, functions that are an integral part of the housing outer part.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gehäuseaußenteils weist die Elektronikbaugruppe mindestens ein HMI-Bauelement auf, welches nicht sichtbar unter der Oberfläche des Mantels angeordnet ist. Zum Beispiel kann dies ein kontaktloser Sensor oder eine kontaktlose Interaktionseinheit sein; dabei kann das HMI-Bauelement ihre Funktion durch die Ummantelung hindurch ausüben.According to an advantageous embodiment of the outer part of the housing, the electronics assembly has at least one HMI component, which is not visibly arranged under the surface of the casing. For example, this can be a contactless sensor or a contactless interaction unit; the HMI component can perform its function through the casing.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gehäuseaußenteils bildet der Mantel mindestens eine Raststelle für eine Rastvorrichtung zur Fixierung des Gehäuseaußenteils an einem anderen Gehäuseteil des Schutzschaltgeräts aus. Das ist von Vorteil, da in die Ummantelung weitere Funktionen oder konstruktive Vorrichtungen integriert werden, um für das Schutzschaltgerät vorteilhaftere Auslegungen zu erzielen.According to an advantageous embodiment of the outer housing part, the casing forms at least one locking point for a locking device for fixing the outer housing part to another housing part of the protective switching device. This is advantageous because additional functions or structural devices are integrated into the casing in order to achieve more advantageous designs for the protective switching device.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gehäuseaußenteils weist der Mantel mindestens eine Lagerstelle zur reproduzierbaren Positionierung des Gehäuseaußenteils an einem anderen Gehäuseteil des Schutzschaltgeräts auf und ist die Elektronikbaugruppe in einer vordefinierten Position zu der mindestens einen Lagerstelle angeordnet. Das ist von Vorteil, da auf diese Weise die Elektronikbaugruppe stets reproduzierbar eine vordefinierte Position in Bezug einem anderen Gehäuseteil des Schutzschaltgeräts aufweist; so kann z. B. eine elektrische Kontaktierung der Elektronikbaugruppe mittels Kontaktzungen o. ä., die an einem anderen Gehäuseteil des Schutzschaltgeräts angebracht sind, zuverlässig erfolgen.According to an advantageous embodiment of the housing outer part, the jacket has at least one bearing point for reproducible positioning of the housing outer part on another housing part of the protective switching device and the electronics assembly is arranged in a predefined position relative to the at least one bearing point. This is advantageous because in this way the electronics assembly always has a reproducible predefined position in relation to another housing part of the protective switching device; so can e.g. B. an electrical contact of the electronics assembly by means of contact tongues o.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gehäuses wird das Gehäuse gebildet durch das Gehäuseaußenteil und ein oder mehrere andere Gehäuseteile, die zusammengefügt sind. Von Vorteil ist dabei, dass das aus einer ummantelten Elektronikbaugruppe gebildete Gehäuseaußenteil in der herkömmlichen konstruktiven Weise mit anderen Gehäuseteilen zu einem Gehäuse des Schutzschaltgeräts zusammengefügt werden kann.According to an advantageous embodiment of the housing, the housing is formed by the housing outer part and one or more other housing parts that are joined together. The advantage here is that the outer housing part formed from an encased electronics assembly can be combined with other housing parts in the conventional structural manner to form a housing of the protective switching device.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Herstellungsverfahrens wird die Elektronikbaugruppe zumindest bereichsweise mit dem Duroplast umhüllt, so dass das Gehäuseaußenteil in Form einer partiell ummantelten Elektronikbaugruppe hergestellt wird. Der Vorteil einer lediglich bereichsweisen Umhüllung, wobei Bereiche der Elektronikbaugruppe ohne Mantel belassen werden, liegt darin, dass Bereiche der Elektronikbaugruppe, die zugänglich bleiben müssen, wie z. B. metallische Kontaktplatten zur elektrischen Kontaktierung der Elektronikbaugruppe, nicht vom Mantel bedeckt werden. Diese nicht ummantelten Bereiche können erzeugt werden, indem die Negativ-Gussform in diesen Bereichen konstruktiv entsprechend ausgebildet ist, z. B. entsprechende Vorsprünge zum Innenraum der Negativ-Gussform hin aufweist, so dass kein Gussmaterial in diese freizuhaltenden Bereiche fließen kann. Es ist auch möglich, dass diese nicht ummantelten Bereiche erzeugt werden, indem man an diesen Stellen in der Gussform einen oder mehrere Kerne einlegt.According to an advantageous embodiment of the manufacturing method, the electronics assembly is encased at least in regions with the duroplast, so that the outer housing part is produced in the form of a partially encased electronics assembly. The advantage of covering only some areas, with areas of the electronics assembly being left without a jacket, is that areas of the electronics assembly that must remain accessible, e.g. B. metallic contact plates for electrical contacting of the electronics assembly, are not covered by the jacket. These non-coated areas can be created by the negative mold is designed in these areas constructively, z. B. has corresponding projections towards the interior of the negative mold, so that no casting material can flow into these areas to be kept free. It is also possible for these uncoated areas to be created by inserting one or more cores at these locations in the mold.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Herstellungsverfahrens wird nach der Entnahme der ummantelten Elektronikbaugruppe aus der Negativ-Gussform eine Oberfläche des Mantels, welche eine äußere Oberfläche des Gehäuseaußenteils bildet, mit einem Laserstrahl beschriftet. Das ist von Vorteil, weil das erhärtete Duroplast ein geeignetes Substrat für eine Beschriftung mithilfe eines Laserstrahls ist. Dabei kann eine Beschriftung auch als eine in die Oberfläche versenkte oder aus der Oberfläche erhobene Schrift mit einer fühlbaren Kontur ausgebildet werden.According to an advantageous embodiment of the manufacturing method, after the encased electronics assembly has been removed from the negative mold, a surface of the encasement, which forms an outer surface of the outer part of the housing, is inscribed with a laser beam. This is advantageous because the hardened thermoset is a suitable substrate for marking using a laser beam. An inscription can also be in the form of writing that is sunk into the surface or raised from the surface and has a perceptible contour.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Herstellungsverfahrens wird die Negativ-Gussform vor dem Befüllen und/oder während des Befüllens mit dem Duroplast erwärmt. Das ist von Vorteil, weil beim Auftreffen des Duroplasts auf die innere Oberfläche der Negativ-Gussform ein Abkühlen des Duroplasts, das zu einer Erhöhung der Viskosität und einer Verschlechterung des Fließverhaltens des Duroplasts führen kann, verringert wird. Vorzugsweise wird die Negativ-Gussform während des gesamten Vorgangs des Einbringens des Duroplasts in die Gussform auf Solltemperatur gehalten. Das Duroplast wird dabei in die temperierte Form eingespritzt und/oder eingelegt.According to an advantageous embodiment of the manufacturing method, the negative mold is heated before filling and/or during filling with the duroplast. This is advantageous because cooling of the thermoset, which can lead to an increase in viscosity and a deterioration in the flow behavior of the thermoset, is reduced when the thermoset hits the inner surface of the negative mold. The negative mold is preferably kept at the set temperature during the entire process of introducing the thermoset into the mold. The duroplast is injected and/or inserted into the tempered mold.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Zuhilfenahme der beiliegenden Zeichnung erläutert. Es zeigt jeweils schematisch und nicht maßstabsgetreu

1 eine Schrägansicht eines Schutzschaltgeräts;
2 einen Schnitt des Schutzschaltgeräts von 1;
3 einen Schnitt einer Gussform; und
4 ein Ablaufdiagramm.

The invention is explained below using an exemplary embodiment with the aid of the attached drawing. It shows in each case schematically and not true to scale

1 an oblique view of a protective switching device;
2 a cut of the protective switching device from 1 ;
3 a section of a mold; and
4 a flowchart.

1 zeigt eine Schrägansicht eines Schutzschaltgeräts 8. Das Schutzschaltgerät 8 weist ein Gehäuse 6 aus einem elektrisch isolierenden Material, z. B. einem Kunststoff, auf, welches eine Frontseite 11, eine der Frontseite 11 gegenüberliegend angeordnete Befestigungsseite 12, z. B. mit Vorrichtungen zum Fixieren des Schutzschaltgerät 8 auf einer Hutschiene, sowie die Front- und die Befestigungsseite 11, 12 verbindende Schmal- und Breitseiten 13-1, 13-2, 14-1, 14-2 aufweist. Das Gehäuse 6 untergliedert sich in ein erstes Gehäuseteil 61, welches die Befestigungsseite, die Schmal- und Breitseiten und einen ersten Frontseiten-Bereich 11-1 der Frontseite 11, in der sich eine rechteckige Aussparung befindet, umfasst, und in ein zweites Gehäuseteil 62 in Form eines Deckels mit einer eine äußere Oberfläche aufweisenden Außenseite 62e, bezeichnet als zweiter Frontseiten-Bereich 11-2 der Frontseite 11, und mit einer Innenseite 62i. Dabei kann das zweite Gehäuseteil 62 so in die besagte Aussparung in dem ersten Frontseiten-Bereich 11-1 des ersten Gehäuseteils 61 eingesetzt werden, dass das erste Gehäuseteil 61 und das zweite Gehäuseteil 62 zusammen eine durchgehend geschlossene Frontseite 11 des Gehäuses 6 ausbilden. 1 shows an oblique view of a protective switching device 8. The protective switching device 8 has a housing 6 made of an electrically insulating material, for. B. a plastic, which has a front side 11, one of the front side 11 arranged opposite fastening side 12, z. B. with device ments for fixing the protective switching device 8 on a DIN rail, and the front and the mounting side 11, 12 connecting narrow and broad sides 13-1, 13-2, 14-1, 14-2. The housing 6 is subdivided into a first housing part 61, which comprises the fastening side, the narrow and wide sides and a first front side area 11-1 of the front side 11, in which there is a rectangular recess, and a second housing part 62 in Shape of a lid having an outer surface 62e, referred to as the second face portion 11-2 of the face 11, and an inner face 62i. The second housing part 62 can be inserted into the aforesaid recess in the first front side area 11 - 1 of the first housing part 61 such that the first housing part 61 and the second housing part 62 together form a continuously closed front side 11 of the housing 6 .

Das erste Gehäuseteil 61 trägt auf seinem ersten Frontseiten-Bereich 11-1 zwei Bedienelemente 9, nämlich einen Knebelschalter und einen Druckschalter, und zwei Anzeigeelemente 10, nämlich zwei LEDs zum Anzeigen von Betriebszuständen des Schutzschaltgeräts 8. Das zweite Gehäuseteil 62 trägt auf seinem zweiten Frontseiten-Bereich 11-2 ein HMI-Bauteil 24; dabei kann es sich um ein Anzeigeelement, z. B. eine LED, oder ein Bedienelement, z. B. einen Schalter oder einen Drehregler, handeln.The first housing part 61 carries on its first front side area 11-1 two operating elements 9, namely a toggle switch and a pushbutton switch, and two display elements 10, namely two LEDs for displaying the operating states of the protective switching device 8. The second housing part 62 carries on its second front side - area 11-2 an HMI component 24; it can be a display element, e.g. B. an LED, or a control element, z. B. a switch or a knob act.

2 zeigt einen Schnitt des in 1 dargestellten Schutzschaltgeräts 8 entlang der Schnittebene II-II. Das zweite Gehäuseteil 62 ist in die im Frontseiten-Bereich 11-1 des ersten Gehäuseteils 61 gebildete Aussparung eingesetzt. Dabei weist das zweite Gehäuseteil 62 eine Elektronikbaugruppe 2 auf, welche als eine mit Elektronikbauteilen 22 bestückte Leiterplatte 20 ausgebildet und bereichsweise aus einem Mantel 4 aus einem duroplastischen Material 5 umhüllt ist. Dabei liegt die Leiterplatte 20 parallel zur Ebene der Frontseite 11, weist also eine zum Innenraum 63 des Gehäuses 6 gewandte Innenseite und eine in die entgegengesetzte Richtung gewandte Außenseite auf. Mit Ausnahme eines auf der Leiterplatte 20 angeordneten HMI-Bauteils 24 bedeckt der Duroplast-Mantel 4 die Außenseite der Leiterplatte 20 sowie die darauf angeordneten Elektronikbauteile 22 vollständig. Das besagte HMI-Bauteil 24 wird von dem Duroplast-Mantel 4 seitlich umschlossen, aber nicht überdeckt, so dass ein Bediener an der Frontseite 11 des Schutzschaltgeräts 8 das HMI-Bauteil 24 ablesen bzw. bedienen kann. Der Duroplast-Mantel 4 bedeckt die Innenseite der Leiterplatte 20 nur bereichsweise, so dass zwei an der Innenseite der Leiterplatte 20 angeordnete Kontaktplättchen 34 zur Kontaktierung durch Kontaktfedern 32, welche einen elektrischen Kontakt der Leiterplatte 20 zu einer Gerätekomponente 30 im Innenraum 63 des Gehäuses 6 herstellen, freibleiben. 2 shows a section of the in 1 shown protective switching device 8 along the section plane II-II. The second housing part 62 is inserted into the recess formed in the front side area 11 - 1 of the first housing part 61 . In this case, the second housing part 62 has an electronics assembly 2 which is designed as a printed circuit board 20 populated with electronic components 22 and is partially encased in a jacket 4 made of a duroplastic material 5 . The printed circuit board 20 lies parallel to the plane of the front side 11, ie has an inside facing the interior 63 of the housing 6 and an outside facing in the opposite direction. With the exception of an HMI component 24 arranged on the printed circuit board 20, the duroplast jacket 4 completely covers the outside of the printed circuit board 20 and the electronic components 22 arranged thereon. Said HMI component 24 is laterally enclosed by the duroplast casing 4 but not covered, so that an operator on the front side 11 of the protective switching device 8 can read or operate the HMI component 24 . The thermoset jacket 4 covers the inside of the printed circuit board 20 only in certain areas, so that two small contact plates 34 arranged on the inside of the printed circuit board 20 can be contacted by contact springs 32, which establish electrical contact between the printed circuit board 20 and a device component 30 in the interior 63 of the housing 6 , remain free.

Die Kanten der Leiterplatte 20 sind ebenfalls von dem Duroplast-Mantel 4 umschlossen. In dem Kantenbereich bildet der Mantel 4 Lagerstellen 68 aus, so dass die Leiterplatte 20 reproduzierbar relativ zu dem ersten Gehäuseteil 61 positioniert werden kann. Ebenfalls in dem Kantenbereich bildet der Mantel 4 Raststellen 66 in Form von Vertiefungen aus, in welche an dem ersten Gehäuseteil 61 angeformte Rastnasen 64 einrasten können; auf diese Weise kann das zweite Gehäuseteil 62 lösbar an dem ersten Gehäuseteil 61 befestigt werden. Dabei sind die Raststellen 66 und die Lagerstellen 68 so ausgebildet, dass die Leiterplatte 20 reproduzierbar relativ zu dem ersten Gehäuseteil 61 positioniert werden kann. Auf diese Weise kann zum einen beim Aufsetzen und Verrasten des zweiten Gehäuseteil62 an dem ersten Gehäuseteil 61 eine elektrische Kontaktierung zu den Kontaktfedern 32 zuverlässig hergestellt werden; zum anderen bilden das erste Gehäuseteil 61 und das zweite Gehäuseteil 62 zusammen eine durchgehend geschlossene Frontseite 11 des Gehäuses 6 aus.The edges of the printed circuit board 20 are also surrounded by the duroplast jacket 4 . The casing 4 forms bearing points 68 in the edge area, so that the printed circuit board 20 can be positioned reproducibly relative to the first housing part 61 . Also in the edge area, the casing 4 forms latching points 66 in the form of depressions, into which latching lugs 64 formed on the first housing part 61 can latch; in this way, the second housing part 62 can be detachably attached to the first housing part 61 . The latching points 66 and the bearing points 68 are designed in such a way that the printed circuit board 20 can be positioned reproducibly relative to the first housing part 61 . In this way, on the one hand, electrical contact with the contact springs 32 can be reliably established when the second housing part 62 is placed and latched onto the first housing part 61; on the other hand, the first housing part 61 and the second housing part 62 together form a continuously closed front side 11 of the housing 6 .

Das durch die ummantelte 4 Elektronikbaugruppe 2 gebildete zweite Gehäuseteil 62 weist eine zum Innenraum 63 des Gehäuses 6 gerichtete Innenseite 62i sowie eine eine äußere Oberfläche des Gehäuses 6 bildende Außenseite 62e auf, die in dem von den Lagerstellen 68 umschlossenen Bereich 41 durch die Oberfläche 4e des Mantels 4 gebildet wird.The second housing part 62 formed by the encased 4 electronic assembly 2 has an inner side 62i facing the interior 63 of the housing 6 and an outer side 62e forming an outer surface of the housing 6, which in the area 41 surrounded by the bearing points 68 is covered by the surface 4e of the Coat 4 is formed.

3 zeigt einen Schnitt einer Negativ-Gussform 50, bestehend aus einer ersten Formhälfte 51 und einer zweiten Formhälfte 52. Dabei weist die zweite Formhälfte 52 eine Einfüllöffnung 53 zum Einfüllen eines Duroplasts in die Gussform 50 auf. Eine Elektronikbaugruppe 2 ist in den Innenraum der Negativ-Gussform 50 eingesetzt, welche ein definiertes Übermaß 54 für den aus dem Duroplast zu bildenden Mantel 4 um die Elektronikbaugruppe 2 aufweist. 3 shows a section of a negative mold 50, consisting of a first mold half 51 and a second mold half 52. The second mold half 52 has a filling opening 53 for filling a duroplastic into the mold 50. An electronics assembly 2 is inserted into the interior of the negative mold 50, which has a defined oversize 54 for the jacket 4 to be formed from the duroplast around the electronics assembly 2.

Ein erstes HMI-Bauteil 24 an der Außenseite der Leiterplatte 20 reicht von der Oberfläche der Leiterplatte 20 bis zur Innenoberfläche der zweiten Formhälfte 52 der Gussform. Somit wird das erste HMI-Bauteil 24 von dem in die Gussform 50 einzufüllenden Duroplast-Material seitlich umschlossen, aber nicht überdeckt.A first HMI component 24 on the outside of the circuit board 20 extends from the surface of the circuit board 20 to the inner surface of the second mold half 52 of the mold. Thus, the first HMI component 24 is laterally enclosed by the duroplastic material to be filled into the mold 50, but not covered.

Der Duroplast-Mantel 4 bedeckt die Innenseite der Leiterplatte 20 nur bereichsweise, so dass die zwei an der Innenseite der Leiterplatte 20 angeordneten Kontaktplättchen 34 zur Kontaktierung durch Kontaktfedern 32, welche einen elektrischen Kontakt der Leiterplatte 20 zu einer Gerätekomponente 30 im Innenraum 63 des Gehäuses 6 herstellen, freibleiben. Im Bereich der Kontaktplättchen 34 an der Unterseite der Leiterplatte 20 weist die Negativ-Gussform zum Innenraum der Negativ-Gussform hin vorspringende Vorsprünge auf, an deren Oberflächen die an der Leiterplatte angeordneten Kontaktplättchen 34 so angesetzt werden können, dass kein Gussmaterial in die von Gussmaterial freizuhaltenden Bereiche über den Kontaktplättchen 34 fließen kann.The thermoset jacket 4 covers the inside of the circuit board 20 only in certain areas, so that the two arranged on the inside of the circuit board 20 contact pads 34 for contacting by contact springs 32, which an electrical contact of the circuit board 20 to a device compo create components 30 in the interior 63 of the housing 6, remain free. In the area of the contact plates 34 on the underside of the circuit board 20, the negative mold has projections protruding towards the interior of the negative mold, on the surfaces of which the contact plates 34 arranged on the circuit board can be attached in such a way that no casting material gets into the areas to be kept free of casting material Areas above the contact pads 34 can flow.

4 zeigt ein Ablaufdiagramm mit den Verfahrensschritten zur Herstellung eines Gehäuseaußenteil eines Schutzschaltgeräts. Das Ablaufdiagramm weist einen ersten Schritt 71 auf, in dem eine Elektronikbaugruppe in eine Negativ-Gussform eingelegt wird, welche ein definiertes Übermaß für den Mantel aufweist. Das Ablaufdiagramm weist einen nachfolgenden zweiten Schritt 72 auf, in dem die Negativ-Gussform mit einem Duroplast befüllt wird. Das Ablaufdiagramm weist einen nachfolgenden dritten Schritt 73 auf, in dem das Duroplast an der Elektronikbaugruppe in der Negativ-Gussform aushärtet. Und das Ablaufdiagramm weist einen nachfolgenden vierten Schritt 74 auf, in dem die Negativ-Gussform geöffnet wird und die ummantelte Elektronikbaugruppe als Gehäuseaußenteil der Negativ-Gussform entnommen wird. 4 shows a flowchart with the method steps for producing an outer housing part of a protective switching device. The flowchart has a first step 71, in which an electronic assembly is placed in a negative mold that has a defined oversize for the jacket. The flow chart has a subsequent second step 72, in which the negative mold is filled with a duroplast. The flow chart has a subsequent third step 73, in which the thermoset hardens on the electronics assembly in the negative mold. And the flowchart has a subsequent fourth step 74, in which the negative mold is opened and the encased electronic assembly is removed from the negative mold as the outer housing part.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

WO 2020007659 A1 [0002]
EP 0381082 B1 [0005]

Claims

Housing outer part (62) of a protective switching device (8), having an electronics assembly (2), which is covered at least in some areas by a jacket (4) made of a duroplast (5), the jacket (4) having at least one area (41) in which the surface (4e) of the jacket (4) also forms the surface of the outside (62e) of the housing outer part (62).

Housing outer part (62) after claim 1 , wherein the electronic assembly (2) has a printed circuit board (20) and at least one electronic component (22, 24) arranged thereon.

Housing outer part (62) according to one of the preceding claims, wherein the electronics assembly (2) has at least one HMI component (24) which is arranged in a recess (4a) of the casing (4) and on the outer surface (62e) of the housing outer part ( 62) is accessible.

Housing outer part (62) according to one of the preceding claims, wherein the electronics assembly (2) has at least one HMI component (24) which is not visible under the surface (4e) of the casing (4).

Outer housing part (62) according to one of the preceding claims, wherein the casing (4) forms at least one latching point (66) for a latching device (64) for fixing the outer housing part (62) to another housing part (61) of the protective switching device (8).

Housing outer part (62) according to one of the preceding claims, wherein the casing (4) has at least one bearing point (68) for reproducible positioning of the housing outer part (62) on another housing part (61) of the protective switching device (8) and the electronics assembly (2) in a predefined position to the at least one bearing point (68) is arranged.

Housing (6) of a protective switching device (8), having an outer housing part (62) according to one of the preceding claims.

Housing (6) after claim 7 , formed by the housing outer part (62) and one or more other housing parts (61) which are joined together.

Protective switching device (8) with a housing (6) according to one of Claims 7 or 8th .

Method for producing an outer housing part (62) of a protective switching device (8) according to one of Claims 1 until 6 Having the following steps: - Insertion of an electronic assembly (2) in a negative mold (50, 51, 52), which has a defined oversize (54) for the jacket (4); - Filling the negative mold (50, 51, 52) with a thermoset (5); - Curing of the duroplast (5) on the electronics assembly (2) in the negative mold (50, 51, 52); - Removal of the encased (4) electronics assembly (2) as the outer housing part (62) from the negative mold (10).

procedure after claim 10 , wherein the electronics assembly (2) is encased at least in regions with the duroplast (5), so that the outer housing part (62) is produced in the form of a partially encased (4) electronics assembly (2).

procedure after claim 10 or 11 , wherein after the encased (4) electronics assembly (2) has been removed from the negative mold (10), a surface (4e) of the casing (4), which at the same time forms the surface of the outside (62e) of the outer housing part (62), with is inscribed with a laser beam.