DE10338122B3

DE10338122B3 - Schaltgeräte-Leiterplatten-Kombination

Info

Publication number: DE10338122B3
Application number: DE10338122A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Trapp; Stephan Stanke
Original assignee: Moeller GmbH
Current assignee: Eaton Industries GmbH
Priority date: 2003-08-15
Filing date: 2003-08-15
Publication date: 2005-04-21
Anticipated expiration: 2023-08-16
Also published as: JP2006527904A; ES2290755T3; DE502004004452D1; EP1654748A1; ATE368292T1; US7411476B2; EP1654748B1; WO2005017934A1; US20060152312A1; JP4076183B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kombination aus mindestens einem elektromagnetischen Schaltgerät und einer Leiterplatte. Zum unproblematischen Austausch eines sowohl mit als auch ohne Verbindung mit der Leiterplatte (26) zu verwendenden Schaltgerätes (2) sind die Anschlussleiter (6) des Schaltgerätes sowohl mit einer seitlich zugängigen Anschlussklemme (12) als auch mit einer von der Schaltgerätefront (15) zugängigen Kontaktaufnahme (14) für die Kontaktverbindung zu einem auf der Leiterplatte (26) verbundenen Stiftkontakt (18) ausgestattet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kombination aus mindestens einem elektromagnetischen Schaltgerät und einer Leiterplatte nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Aus der Druckschrift DE 41 15 092 A1 ist die Leiterplattenmontage von elektromagnetischen Schaltgeräten bekannt. Dazu weist das Schaltgerät rückseitig Lötstifte auf, die nach dem Einstecken in entsprechende Bohrungen mit kontaktierenden Leiterflächen der Leiterplatte verlötet werden. Von Nachteil ist, dass bei einem Ausfall des Schaltgerätes nur mit erheblichem Aufwand das ausgefallene Schaltgerät durch ein neues ersetzt werden kann, wobei die Gefahr besteht, die Leiterplatte oder das Schaltgerät zu beschädigen. Von weiterem Nachteil ist die für die übliche Verdrahtung einerseits und für die Verbindung mit Leiterplatten anderseits erforderliche getrennte Bereitstellung von für die jeweilige Verbindungstechnik geeigneten Schaltgeräten.

Aus der Druckschrift EP 0 779 640 A2 ist eine Kombination aus einem elektromagnetischen Schaltgerät und einem busfähigen Verstärkerbaustein bekannt. Das Schaltgerät ist an den senkrecht zur Schaltgerätefront verlaufenden Anschlussseiten mit Anschlussklemmen und mit Spulenklemmen ausgestattet. Die Anschlussklemmen sind im Inneren des Gerätes über Anschlussleiter mit schaltbaren Strombahnen, d.h. mit Leistungs- und Hilfskontakten, verbunden. Der Verstärkerbaustein weist Anschlussstifte auf, die mit den Spulenklemmen, die zur Antriebsspule des Schaltgerätes führen, verbindbar sind. Mit dieser Kombination lässt sich keine Verbindung des Verstärkerbausteins über die Stiftkontakte zu den schaltbaren Strombahnen herstellen. Die Druckschrift WO 81/01092 A1 zeigt ein Schaltgerät mit einer integrierten Leiterplatte, die über Stiftkontakte mit einer weiteren Leiterplatte im Inneren des Schaltgerätes verbunden ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den beschädigungsfreien Austausch eines mit einer Leiterplatte verbundenen elektromagnetischen Schaltgerätes mit geringem konstruktiven Aufwand zu ermöglichen.

Ausgehend von einer Kombination der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des unabhängigen Anspruches gelöst, während den abhängigen Ansprüchen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zu entnehmen sind.

Durch die Ausstattung mit Anschlussleitern für den Anschluss von sowohl draht- oder schienenförmigen externen Leitern als auch von mit einer Leiterplatte verbundenen Stiftkontakten bildet das damit auch für die übliche Verdrahtung geeignete Schaltgerät die erfindungsgemäße Kombination mit der Leiterplatte. Die Verbindung mit der Leiterplatte ist durch die kraft- und/oder formschlüssige Verbindung zwischen den Kontaktaufnahmen und den Stiftkontakten herstell- und im Bedarfsfall wieder lösbar. So lassen sich zum einen Schaltgeräte-Leiterplatten-Kombinationen mit für die herkömmliche Verdrahtung vorgesehenen Schaltgeräten realisieren und zum anderen die Schaltgeräte problemlos austauschen. Die Ausbildung einer in herkömmlicher Art und Weise ausgebildeten Anschlussklemme (wie Schraubklemme oder Federklemme) sowie der Kontaktaufnahme geschieht in konstruktiv und technologisch unaufwändi ger Weise mittels der Anschlussleiter. Der Anschlussleiter geht im Geräteinneren in üblicher Weise in einen festliegenden Schaltkontakt über.

Für eine sichere Herstellung der Kontaktverbindung mit den Stiftkontakten ist es von Vorteil, wenn die Kontaktaufnahmen gegenüber den Anschlussklemmen näher zum Inneren des Schaltgerätes angeordnet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kontaktaufnahmen als innere Ausnehmungen der Anschlussleiter ausgeführt. Andere Ausführungen der Kontaktaufnahmen, wie seitliche Ausnehmungen in den Anschlussleitern, sind ebenso möglich. Zur Optimierung der Kontaktgabe mit den Stiftkontakten sind die Ausnehmungen als gestanzter Durchzug ausgebildet, sodass die Ausnehmungen randseitig zumindest bereichsweise zungenartig abstehende Erweiterungen aufweisen. Für eine stabile Kontaktgabe sind weiterhin im Bereich der Kontaktaufnahmen verbreiterte Anschlussleiter von Vorteil.

Zur Minimierung des Verdrahtungsaufwandes ist die Leiterplatte vorteilhafterweise mit ankommenden und abgehenden Stromanschlüssen ausgestattet. Vorteilhafterweise ist die Leiterplatte mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen bestückt, sodass sich mit der erfindungsgemäßen Kombination komplexe Steuerungs- und/oder Kommunikationsaufgaben realisieren lassen.

Durch eine mit einem einzelnen elektromagnetischen Schaltgerät kombinierte Leiterplatte lässt sich mit minimiertem Verdrahtungsaufwand eine Verbindung zu einem Schutzschalter, insbesondere zur Ausbildung eines schmelzsicherungslosen Motordirektstarters, herstellen. Eine mit zwei elektromagnetischen Schaltgeräten kombinierte Leiterplatte eignet sich mit minimiertem Verdrahtungsaufwand zur Ausbildung von Schützkombinationen bzw. in Verbindung mit einem Schutzschalter zur Ausbildung von komplexen Motorstarterkombinationen, beispielsweise zu Stern-Dreieck-Kombinationen oder Wendeschützen bzw. zu Stern-Dreieck-Startern oder Wendestartern.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand von Figuren erläuterten Ausführungsbeispiel. Es zeigen
1: eine erfindungsgemäße Kombination im Längsschnitt;
2: verschiedene Ausbildungen des Anschlussleiters in perspektivischer Darstellung;
3: eine Einzelheit im Schnitt III-III aus 2a;
4: eine erste beispielhafte erfindungsgemäße Kombination mit einem elektromagnetischen Schaltgerät;
5: eine zweite beispielhafte Kombination mit zwei elektromagnetischen Schaltgeräten.
Nach 1 zeigt ein dreipoliges elektromagnetisches Schaltgerät 2 mit einem umgebenden isolierenden Schaltgerätegehäuse 4, ankommenden und abgehenden Anschlussleitern 6. Die Anschlussleitern 6 sind in üblicher Weise im Schaltgehäuse 2 festgelegt und weisen im Inneren des Schaltgerätes 2 endseitig feststehende Kontakte auf, die polweise mit einer Kontaktbrücke zusammenwirken, die in einem gemeinsamen, von einem Elektromagnetantrieb 8 betätigten Kontaktbrückenträger 10 lagern. Zu beiden Seiten lagern im Schaltgerätegehäuse 2 Anschlussklemmen 12, die zum Anschluss von externen Leitern seitlich von außen zugängig sind. Je eine der Anschlussklemmen 12 ist Bestandteil einer der Anschlussleiter 6. Zwischen den inneren Enden und den Anschlussklemmen 12 sind die Anschlussleiter 6 jeweils mit einer Kontaktaufnahme 14 versehen. Das Schaltgerätegehäuse 4 ist an der Schaltgerätefront 15 mit Öffnungen 16 ausgestattet, die bis zu den Anschlussleitern 6 reichen. Durch die Öffnungen 16 reichen Stiftkontakte 18, die mit ihren Kontaktenden 20 in die Kontaktaufnahmen 14 reichen und dadurch leitend mit den Anschlussleitern 6 verbunden sind. Durch Herausziehen kann die Verbindung zwischen den Anschlussleitern 6 und den Stiftkontakten 18 gelöst werden. Die in ihrem oberen Teil mit einem isolierenden Kunststoffmantel 19 umhüllten Stiftkontakte 18 sind an ihren Befestigungsenden 22, welchen den Kontaktenden 20 gegenüberstehen, über Lötverbindungen 24 mit einer Leiterplatte 26 mechanisch und elektrisch verbunden. Damit ist das Schaltgerät 2 mechanisch und elektrisch lösbar mit der Leiterplatte 26 verbunden. Schaltgerät 2 und Leiterplatte 26 bilden somit elektrisch und mechanisch eine Kombination 1, die mittels einer an der Rückseite des Schaltgerätes 2 vorgesehenen Rastvorrichtung 28 auf eine Normtragschiene aufgeschnappt werden kann. Die Stiftkontakte 18 können alternativ oder alternativ auch über Steckverbindungen auf der Leiterplatte 26 befestigt sein.
2 zeigt drei Ausführungsformen 6a, 6b und 6c für den Anschlussleiter. In 2a sind die Anschlussleiter 6a an ihrem äußeren Ende mit Anschlussklemmen in Form von Schraubklemmen 12a ausgestattet. An ihrem inneren Ende tragen die Anschlussleiter 6a feststehende Kontaktauflagen 30 und 32 für drei Hauptkontakte bzw. einen Hilfskontakt. Etwa in der Mitte ihrer Länge sind die Anschlussleiter 6a verbreitert und weisen an dieser Stelle Kontaktaufnahmen 14a in Form von zentralen rechteckigen Ausnehmungen auf. In 2b sind die Anschlussleiter 6b an ihrem äußeren Ende mit Anschlussklemmen in Form von Federklemmen 12b ausgestattet. Die Anschlussleiter 6b sind gegenüber dem inneren Drittel an ihrem nach außen gerichtete Teil verbreitert und weisen im mittleren Teil wiederum Kontaktaufnahmen 14b in Form von zentralen rechteckigen Ausnehmungen auf. Die in 2c darstellte dritte Ausführungsform eines Anschlussleiters 6c besitzt dagegen eine Kontaktaufnahme 14c, die an dem verbreiterten Mittelteil in Form gegenüberstehender seitlicher Ausnehmungen ausgebildet ist.
3 zeigt als Einzelheit im Schnitt den mittleren Teil des Anschlussleiters 6a aus 2a. Zur Verbesserung der Kontaktgabe zwischen Stiftkontakt 18 (1) und Anschlussleiter 6a, ist die Kontaktaufnahme 14a mit zur Rückseite des Schaltgerätes abgebogenen Kontaktzungenabschnitten 34 versehen. Die Kontaktzungenabschnitte 34 sind im Verlaufe der Herstellung der Kontaktaufnahme 14a als gestanzter Durchzug entstanden. In gleicher bzw. analoger Weise könne die Kontaktaufnahmen 14b bzw. 14c nach 2b bzw. 2c mit Kontaktzungenabschnitten ausgestattet sein.
4 zeigt die in 1 erläuterte Kombination 1 aus dem elektromagnetischen Schaltgerät 2 und der Leiterplatte 26 in Verbindung mit einem weiteren Schaltgerät in Form eines Schutzschalters 3. Auf der Leiterplatte 26 sind elektrische und elektronische Bauteile 36 montiert. Auf der einen Seite sind auf der Leiterplatte 26 Stromanschlüsse in Form von Klemmanschlüssen 38 zur Anschluss an eine Hauptstromweiterleitung montiert. Von der anderen Seite der Leiterplatte 26 gehen angelötete Stromanschlüsse in Form von Anschlussleitungen 40 aus, die über einen Anschlussstecker 42 mit Haupt- und Hilfsstromeingängen des Schutzschalters 3 verbunden sind. Die Kontaktgabe zwischen dem Anschlussstecker 42 und Anschlussleitern des Schutzschalters erfolgt in ähnlicher Weise wie die mit 1 beschriebene Kontaktgabe zwischen den Stiftkontakten 18 der Leiterplatte 26 und den Anschlussleitern 6 des elektromagnetischen Schaltgerätes 2. Sowohl die Kombination 1 als auch der Schutzschalter 3 sind über rückseitige Rastvorrichtungen der Schaltgeräte 2 und 3 auf Normtragschienen 44 montiert. Die in 4 gezeigte Anordnung stellt einen kompakten, vorverdrahteten Direktmotorstarter dar.
5 zeigt eine Kombination 1', die zwei mit der Leiterplatte 26' verbundene elektromagnetischen Schaltgeräte 2 und 2' enthält. Die Leiterplatte 26' ist auch hier mit elekt rischen und elektronischen Bauteilen 36 bestückt. Die Kombination 1' lässt sich bei entsprechende Beschaltung der Leiterplatte 26' als Stern-Dreieck-Kombination oder als Wendeschütz verwenden. Die Leiterplatte 26' ist an beiden Enden mit ankommenden bzw. abgehenden Klemmanschlüssen 38 bzw. 38' ausgestattet. Damit stellt die Kombination 1' eine kompakte, vorverdrahtete Einheit dar, die über die rückseitigen Rastvorrichtungen der Schaltgeräte 2 und 2' mechanisch auf Normtragschienen 44 befestigt wird.

Claims

Kombination aus mindestens einem elektromagnetischen Schaltgerät (2; 2') und einer Leiterplatte (26; 26'), wobei schaltbaren Strombahnen im Inneren des Schaltgerätes (2; 2') ankommende sowie abgehende Anschlussleiter (6) zugeordnet sind und mit der Leiterplatte (26; 26') verbundene Stiftkontakte (18) die Verbindung zum Schaltgerät (2; 2') herstellen, dadurch gekennzeichnet, – dass die Anschlussleiter (6) jeweils mit einer Anschlussklemme (12) für den in Bezug auf die Schaltgerätefront (12) seitlichen Anschluss mindestens eines externen elektrischen Leiters ausgestattet sind und – dass an den Anschlussleitern (6) weiterhin jeweils eine von der Schaltgerätefront (15) zugängige Kontaktaufnahme (14) zur kraft- und/oder formschlüssigen Kontaktverbindung mit einem der Stiftkontakte (18) der vor der Schaltgerätefront (15) angeordneten Leiterplatte (26; 26') ausgebildet ist.
Kombination nach vorstehendem Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktaufnahme (14) zwischen Anschlussklemme (12) und Schaltgeräteinnerem angeordnet ist.
Kombination nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktaufnahme (14a; 14b; 14c) als innere oder seitliche Ausnehmung der Anschlussleiter (6a; 6b; 6c) ausgebildet ist.
Kombination nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktaufnahme (14a; 14b; 14c) randseitig zumindest bereichsweise mit einem front- oder rückseitig abgebogenen Kontaktzungenabschnitt (34) ausgestattet ist.
Kombination nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussleiter (6a; 6b; 6c) im Bereich der Kontaktaufnahme (14a; 14b; 14c) verbreitert sind.
Kombination nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (26; 26') mit ankommenden und abgehenden Stromanschlüssen (38; 38'; 40) versehen ist.
Kombination nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (26; 26') mit elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen (36) bestückt ist.