FI99235C - Järjestely sähköisen komponentin kiinnittämiseksi asennusalustalle - Google Patents

Description

99235 Järjestely sähköisen komponentin kiinnittämiseksi asennus-alustalle Tämän keksinnön kohteena on järjestely sähköisen 5 komponentin kiinnittämiseksi asennusalustalle ja kytkemiseksi galvaanisesti asennusalustaan liittyvään riviliit-timeen. Keksinnön mukainen järjestely soveltuu erityisesti käytettäväksi suurivirtaisten komponenttien yhteydessä, kuten mittamuuntajan kaltaisten induktiivisten komponentit) tien yhteydessä.

Sähköisten komponenttien mekaaniseen kiinnittämiseen asennusalustaan ja sähköiseen kytkemiseen asennus-alustaan liittyvään riviliittimeen sovelletaan tyypillisesti erilaisia juotostekniikoita, jos asennusalustana on 15 piirilevy. Tällaiset menettelyt eivät kuitenkaan tule kysymykseen suurivirtaisten komponenttien yhteydessä, koska piirilevyyn muodostettujen kuparifolioliuskojen poikkipinta-ala ei tavanomaisten piirilevyjen yhteydessä riitä tällaisten virtojen siirtämiseen. Tyypillisenä esimerkkinä 20 suurivirtaisesta komponentista voidaan esittää mittamuun- taja. Seuraavassa tullaankin tarkastelemaan aikaisemmin tunnettuja ratkaisuja erityisesti mittamuuntajien yhteydessä.

Tyypillisesti levysydänmuuntajina toteutetut muun-25 tajat kiinnitetään asennusalustaan sideraudoilla, jotka kiinnitetään alustaansa joko ruuveilla tai muilla mekaanisilla kiinnikkeillä, kuten niiteillä, tai taivuttamalla siderautojen päät siten, että ne kiinnittävät muuntajan mekaanisesti alustaan. Muuntajien ensiö- ja toisiojohdotus 30 tehdään irrallisilla johtimilla. Tähän perinteiseen kiin ni tystapaan liittyvä siderautojen kiinnittäminen on työvaiheena työläs. Muuntajien johdotus irrallisilla johtimilla puolestaan sisältää virhekytkentämahdollisuuden ja kytkentä on visuaalisesti erittäin vaikeasti tarkistetta-35 vissa, erityisesti, jos alustalla on useita mittamuunta- 2 99235 jia, kuten tyypillisesti on asianlaita.

Rengassydänmuuntaja voidaan levysydänmuuntajan tavoin kiinnittää mekaanisesti joko kotelostaan tai keskiönsä läpi ruuvattavalla kiinnityskappaleella alustaansa.

5 Tällöinkin ensi- ja toisiojohdotus tehdään irrallisilla johtimilla. Rengassydänmuuntaja ei siten kiinnitykseen ja kytkentään liittyvien ongelmien suhteen eroa levysydän-muuntaj ista.

Eräs vaihtoehto on kiinnittää muuntaja juotoskor-10 vista piirilevylle ja suorittaa johdotus piirilevyn kupa-rifolioliuskojen avulla. Tällainen piirilevyratkaisu on kuitenkin usein taloudellisesti kannattamaton, koska kupa-rifolioliuskojen paksuus joudutaan tekemään tavanomaista suuremmaksi riittävän johdinpoikkipinta-alan saavuttami-15 seksi. Pehmeää tinajuotosta käyttämällä ei myöskään saavuteta normien mukaisia virrankestovaatimuksia.

Alalla käytetään myös jossain määrin muoviin valettuja muuntajia, joissa ensiökäämien päihin juotetaan liittimet. Tällainen muuntajien valaminen muoviin vaatii kui-20 tenkin suuret sarjakoot ja monien eri kombinaatioiden tuloksena tuotannonohjaus ja varastointi aiheuttavat ylimääräisiä kustannuksia. Muuntajien lukumäärän noustessa muuntajien sovittaminen alustalle muodostuu hankalaksi ja kompaktin rakenteen saavuttaminen on ongelmallista.

25 Tässä yhteydessä tulee vielä kiinnittää huomiota siihen, että mittamuuntajien yhteydessä joudutaan soveltamaan staattisia mittaus- ja suojareleitä koskevaa normia DIN 57435, jossa jatkuvan virrankestoisuuden vaatimus on nelinkertainen nimellisvirta, jatkuvan termisen virrankes-30 toisuuden vaatimus yhden sekunnin ajalle on satakertainen nimellisvirta ja dynaamisen virrankestoisuuden vaatimus on 2,5-kertainen terminen virrankestoisuus yhden puolijakson ajan. Jos nimellisvirta on esimerkiksi 5 A, kasvaa jatkuvan termisen virrankestoisuuden vaatimus arvoon 500 A Is 35 ajaksi sekä dynaamisen virrankestoisuuden vaatimus arvoon 3 99235 1250 A.

Esillä olevan keksinnön tavoitteena on tuoda esiin uudentyyppinen ratkaisu sähköisten komponenttien, erityisesti induktiivisten komponenttien, kuten mittamuuntajien, 5 kiinnittämiseksi alustaan ja niiden ensiöpiirin johdotta-miseksi nopeasti ja ilman virhekytkentämahdollisuutta. Tähän päästään keksinnön mukaisen järjestelyn avulla, jolle on tunnusomaista, että riviliitin käsittää pistoliittimen toisen kosketinosan ja komponentti käsittää pistoliittimen 10 toisen kosketinosan ja että komponentti ja asennusalusta käsittävät keskenään muotolukitteiset vastinosat komponentin kiinnittämiseksi alustaan, jolloin pistoliittimen kos-ketinosat komponenttia alustaan lukittaessa aikaansaavat galvaanisen kosketuksen komponentin ja riviliittimen vä-15 lille.

Keksinnön mukaista järjestelyä sovellettaessa muuntajat siis lukitaan mekaanisesti snap-in -tyyppisten lukitusten avulla alustaan, kun muuntajiin ja vastaavasti alustaan on tehty keskenään toimivat muotolukitteiset 20 osat. Samalla kun tällainen mekaaninen lukitus aikaansaadaan, synnytetään sähköinen kontakti alustan yhteyteen sovitetun riviliittimen kosketinosan ja sähköiseen komponenttiin kiinnitetyn vastakosketinosan välille. Edullisesti riviliitin käsittää tällöin pistoliittimen koiraskoske-25 tinosan ja sähköinen komponentti puolestaan käsittää pis toliittimen naaraskosketinosan. Tällöin komponentissa oleva naaraskosketinosa päästään siististi koteloimaan komponentin rungon yhteyteen. Vastaavasti riviliittimen koi-raskosketinosa on helposti muotoiltavissa virtakiskoksi, 30 joka ohjautuu sille varattuun uraan riviliitinmodulia asennettaessa.

Kun keksinnön mukaisessa järjestelyssä alustalle liitetään useita sähköisiä komponentteja, on edullista, että komponentit on sijoitettu alustalle kahteen tai 35 useampaan riviin, joissa komponentit ovat limittäin, ja 4 99235 että kuhunkin riviliittimeen liittyy kaksi kosketinosaa, ensimmäinen ensimmäisen komponenttirivin kohdalla ja toinen toisen komponenttirivin kohdalla. Tällä tavoin kokonaisuudesta saadaan kompakti ja virhekytkentämahdollisuu-5 det eliminoituvat. Lisäksi kyetään sähköinen liitäntä ensimmäisessä tai vaihtoehtoisesti toisessa rivissä sijaitsevaan komponenttiin suorittamaan samankaltaisen riviliit-timen avulla. Täten riviliittimiä tarvitaan vain yhdenlaisia, mikä on selvä rationalisointietu.

10 Kun sähköinen komponentti on mittamuuntaja, on edullista, että galvaaninen kosketus riviliittimeltä komponenttiin käsittää kosketuksen mittamuuntajan ensiökää-miin. Juuri tämä ensiökäämi on se mittamuuntajän osa, jossa kulkeva virta on suuruudeltaan useita ampeereja ja si-15 ten soveltumaton johdettavaksi tavanomaisten piirilevyjen kuparifolioliuskojen kautta varsinkin kun otetaan huomioon edellä mainitut DIN 57435 mukaiset virrankestovaatimukset.

Seuraavassa keksinnön mukaista järjestelyä kuvataan yksityiskohtaisemmin viitaten oheiseen piirustukseen, jos- 20 sa kuvio 1 esittää perspektiivikuvan keksinnön mukaisen järjestelyn yhteydessä sovellettavaksi soveltuvan alustan esimerkinomaisesta suoritusmuodosta samoinkin sii-. hen liitettävän riviliittimen esimerkinomaisesta suoritus- 25 muodosta, kuvio 2 esittää poikkileikkauksen kuviossa 1 esitetystä riviliittimestä, kuvio 3 esittää perspektiivikuvan kuvion 1 mukaisesta järjestelystä, kun riviliittimet on liitetty asen-' 30 nusalustaan ja sähköisiä komponentteja ollaan kiinnittä mässä siihen ja kuvio 4 esittää yksityiskohtaisemmin sähköisen komponentin ja sen sähköisen kytkeytymisen riviliittimen kos-ketinosaan.

35 Kuviossa 1 on esitetty keksinnön mukaisessa järjes- il 5 99235 telyssä käytettäväksi soveltuvan asennusalustan esimerkinomaisen suoritusmuodon perspektiivikuva. Tämä asennusalus-ta käsittää lukuisia lokeroita tai koloja, joihin sähköiset komponentit voidaan painaa siten, että asennusalustan 5 muodot ohjaavat komponentin oikeaan asemaansa. Komponenttien paikoilleen lukitsemista varten alustaan on muodostettu lukuisia lukituskielekkeitä tai vastaavia 9, joiden avulla komponentit, sen jälkeen kun ne on painettu lopulliseen asemaansa alustalle, lukittuvat paikoilleen. Täl-10 laista snap-in -tyyppistä lukitusta varten itse sähköiseen komponenttiin on luonnollisesti tehty sopiva vastinosa lukituskielekkeiden vastaanottamista varten. Samoin asen-nusalustassa 1 ja sähköisessä komponentissa on muutoinkin yhdessä toimivat vastinosat, jotka ohjaavat komponentin 15 oikeaan asentoonsa asennusalustalla. Tällaisista keskenään yhteensopivista osista ja niihin toteutetuista snap-in -tyyppisistä lukituskielekkeistä tai vastaavista lukitus-välineistä käytetään tämän hakemuksen yhteydessä nimitystä muotolukitteiset vastinosat. Tällaiset muotolukitteiset 20 vastinosat, joita on esimerkinomaisesti merkitty piirustusten yhteydessä viitenumeroilla 8 ja 9, myös ohjaavat komponenttia sitä paikoilleen painettaessa ja lukitsevat sen haluttuun loppuasemaan. Vastinosien ja lukitusosien tavoitteena on tukea ja lukita komponentit siten asen-25 nusalustaan, että lukitus on kyllin luja estämään komponenttien irtautumisen mahdollisissa mekaanisissa rasituksissa .

Kuviossa 1 on edelleen esitetty asennusalustan 1 reunaan liitettävien riviliittimien 2 esimerkinomainen 30 suoritusmuoto. Kuviossa 1 riviliittimistä 2 on muodostettu useille sähköisille komponenteille tarkoitettu riviliitin-kokonaisuus. Kuviossa 1 esitetty riviliitinkokonaisuus soveltuu kuvatussa tapauksessa viiden mittamuuntajan kytkemiseen, koska yhdelle mittamuuntajalle tarvitaan kolme 35 riviliitintä. Asennuksen helpottamiseksi riviliittimet on 6 99235 kuitenkin koottu suuremmiksi, esimerkiksi juuri 15 liitintä käsittäviksi, riviliitinkokonaisuuksiksi, jotka lukitaan asennusalustan reunaan myös snap-in -tyyppisten luki-tuskielekkeiden avulla. Tällaiset lukituskielekkeet näky-5 vät kuviosta 1 ja niitä on merkitty viitenumeroilla 11. Lukituskielekkeitä on sekä riviliittimien ylä- että alapuolella riviliitinkokonaisuuden tukemiseksi luotettavasti paikoilleen.

Itse riviliitin 2, joka on esitetty poikkileikkauk-10 sena kuviossa 2, käsittää asennusalustan puolella tapahtuvia kytkentöjä varten virtakiskon 5, johon liittyy kaksi litteää koirasliitintä 4 ja 6. Kun tällainen kuvion 2 mukainen riviliitin työnnetään paikoilleen asennusalustan 1 reunaan, työntyy virtakisko 5 asennusalustaan tehtyihin 15 uriin siten, että kosketinosat 4 ja 6 jäävät sopivalla tavalla näkyviin jompaan kumpaan niistä tehtävää sähköistä kytkentää varten. Riviliittimelle 2 mitattavan signaalin tuova johto kytketään tavanomaisella tavalla ei-esitetyn kytkentäruuvin avulla kosketinliuskaan 12, joka sijaitsee 20 riviliittimen kotelon sisällä. Näihin riviliittimiin tuodaan siten mittamuuntajalla mitattavaksi tarkoitettu virta- tai jännitesignaali.

Kuviossa 3 on esitetty tilanne, jossa riviliitinko-. konaisuus on kiinnitetty paikoilleen asennusalustan 1 reu- 25 naan ja riviliittimille varatun tilan toinen pää on peitetty peitelevyllä 13. Lisäksi kuviossa 3 on esitetty lukuisia mittamuuntajia 3 asennusalustaan kiinnittämistä varten. Tulee todeta, kuten edellä jo kävi ilmi, että kuviossa esitetty riviliitinkokonaisuus riittää ainoastaan • 30 viiden mittamuuntajan kytkemiseen ja käytännössä nämä oli sivat kuviossa 3 eniten vasemmalla sijaitsevat viisi muuntajaa, joista siis kolme sijaitsee eturivissä eli lähempänä etulevyä olevassa rivissä ja kaksi takarivissä. Kuten kuviossa 3 on esitettyä mittamuuntaja kiinnitetään asen-35 nusalustaan 1 tuomalla se ensin oikeaan asemaan asennus- 7 99235 alustan päälle ja sovittamalla se sitten oikeaan kohtaan asennusalustalla siten, että asennusalustan ja mittamuun-tajan vastinosat osuvat kohdalleen. Sitten mittamuuntajaa 3 työnnetään riviliittimen 2 suuntaan, jolloin lukitusosat 5 lukitsevat mittamuuntajan 3 paikoilleen ja samalla syntyy sähköinen kosketus mittamuuntajan 3 kosketinosan 7 ja riviliittimen 2 kosketinosan 4 tai 6 välille. Tätä tilannetta on kuvattu yksityiskohtaisemmin kuviossa 4.

Kuviossa 4 on esitetty keksinnön mukaisen asennus-10 alustan yhteydessä käytettäväksi soveltuvan mittamuuntajan esimerkinomainen suoritusmuoto. Tässä kelarunko poikkeaa tavanomaisesta siinä, että siinä on alustan kanssa yhdessä toimivat muotolukitteiset vastinosat tai kiinnityskorvak-keet 8, joiden avulla muuntaja kiinnittyy alustaan 1. Ku-15 viossa 4 esitetyn kaltaista mittamuuntajaa valmistettaessa ensin käämitään kelarungolle toisiokäämi ja sen päät 14 juotetaan kelarungossa kiinnityskorvakkeita vastapäätä sijaitseviin juotoskorvakkeisiin 15. Muuntajan kahden en-siökäämin käämimiseksi katkaistaan ensin ensiökäämiä var-20 ten tarvittavat langat ja niiden päihin puristetaan crimp-liittimet 7 siten, että kummankin langan toinen pää sovitetaan käämeille yhteiseen crimp-liittimeen 7. Tämän jälkeen ensimmäinen liitin työnnetään sille kelarunkoon muo-. dostettuun pesään, johon se lukittuu snap-in -tyyppisesti.

25 Tämän jälkeen käämitään ensimmäinen käämiosuus ja kiinnitetään ensimmäisen ja toisen käämiosuuden toisiinsa yhdistävä liitin paikoilleen sille varattuun pesään. Tämän jälkeen kierretään toinen käämiosuus ja kiinnitetään kolmas liitin paikoilleen samoin kuin kaksi edellistäkin. Tämän 30 jälkeen ladotaan muuntajan E/I-levyt 16 ja se lakataan.

Tämän jälkeen muuntaja onkin kuvion 4 mukaisessa asussa ja sovitettavissa paikoilleen asennusalustalle.

Muuntajaa paikoilleen sovitettaessa kelarungon kiinnityskorvakkeet painetaan asennusalustan vastaaviin 35 uriin ja muuntajaa siirretään joitakin millimetrejä rivi- 8 99235 liittimeen 2 päin, jolloin syntyy sähköinen kontakti muuntajassa olevien naaraskoskettimien 7 ja riviliittimien virtakiskoihin 5 liittyvien koskettimien 6 välille. Tällöin siis muuntaja kytkeytyy toiseen riviin eli etulevystä 5 etäämpänä olevaan riviin. Jos muuntaja sovitettaisiin etu-levyä lähempänä olevaan riviin, niin se kytkeytyisi tällöin riviliittimen 2 kosketinosaan 4.

Kuten kuviosta 3 ilmenee, sijaitsevat ensimmäisessä ja toisessa rivissä olevat muuntajat keskenään limittäin.

10 Tällä tavoin säästetään asennusalustan pohjapinta-alaa ja toisaalta vältytään kytkentävirheiltä, koska tällöin ei ole mahdollista kytkeä muuntajaa riviliittimen 2 molempiin kosketinosiin 4 ja 6.

Koska mittamuuntajista virtamuuntajat ovat niitä, 15 joiden ensiökäämissä kulkee suuri virta, ne asennetaan keksinnön mukaista järjestelyä hyväksikäyttäen. Täten ne joudutaan asentamaan joko ensimmäiseen tai toiseen riviin etulevyltä päin lukien. Jännitemuuntajat sitä vastoin voidaan asentaa mihin tahansa riviin siis, joko ensimmäisen, 20 toiseen tai kolmanteen riviin, johon ei ole yhteyttä rivi-liittimiltä 2. Näiden kolmanteen riviin asennettavien jän-nitemuuntajien sekä ensiö- että toisiokäämien kytkennät suoritetaan muuntajien päällä näkyvien juotospiikkien 17 . kautta. Käytännössä tämä tapahtuu siten, että muuntajien 3 25 päälle, sen jälkeen kun ne on lukittu alustaan, tuodaan piirilevy, jossa on läpivientireiät juotospiikkejä varten ja nämä juotospiikit juotetaan tavanomaisella tavalla piirilevyn kuparifolioliuoskoihin. Näin menetellään sekä ensimmäisessä että toisessa rivissä olevien jännite- ja vir-30 tamuuntajien toisiokäämien kytkentöjen ja kolmannessa rivissä olevien jännitemuuntajien sekä ensiö- että toisiokäämien kytkentöjen kanssa, koska virrat näissä käämeissä ovat siinä määrin pieniä, että ne voidaan johtaa piirilevyn kuparifolioliuskojen kautta.

35 Keksinnön mukaista järjestelyä sovellettaessa voi- il, 9 99235 daan synnyttää kulloistakin tapausta varten tarvittava mittamuuntajien kombinaatio erittäin yksinkertaisesti, luotettavasti ja nopeasti. Oikeasta mittamuuntajien asennuksesta voidaan helposti varmistua varustamalla mitta-5 muuntajat niiden tyyppiä kuvaavilla merkinnöillä siten, että ne ovat helposti nähtävissä. Mitään muita tietoja ei tarvitakaan, koska sekä ensiö- että toisiokäämin liittimet sijaitsevat kiinteillä paikoillaan kelarungossa.

Yllä keksinnön mukaista järjestelyä on kuvattu vain 10 yhden esimerkinomaisen suoritusmuodon avulla. Täten on ymmärrettävää, että keksintöä voidaan modifioida merkittä-västikin ulkoisen olemuksensa suhteen kulloinkin käytettäväksi tarkoitetun sähköisen komponentin mukaan poikkeamatta kuitenkaan oheisten patenttivaatimusten määrittelemästä 15 suojapiiristä tai keksinnön perusideasta, jonka mukaan sähköiset komponentit lukitaan asennusalustaan mekaanisten muotolukitteisten vastinosien avulla ja että samalla kun tämä mekaaninen lukitus tapahtuu syntyy myös sähköinen kosketus komponentissa olevan kosketinosan ja alustaan 20 sovitetun toisen kosketinosan välille.

Claims (4)

99235 10

1. Järjestely sähköisen komponentin (3) kiinnittämiseksi asennusalustalle (1) ja kytkemiseksi galvaanisesti 5 asennusalustaan (1) liittyvään riviliittimeen (2) , tunnettu siitä, että riviliitin (2) käsittää pistoliit-timen toisen kosketinosan (4, 6) ja komponentti (3) käsittää pistoliittimen toisen kosketinosan (7) ja että komponentti (3) ja asennusalusta (1) käsittävät keskenään muo-10 tolukitteiset vastinosat (8, 9) komponentin kiinnittämi seksi alustaan, jolloin pistoliittimen kosketinosat (4, 7 tai 6, 7) komponenttia alustaan lukittaessa aikaansaavat galvaanisen kosketuksen komponentin (3) ja riviliittimen (2) välille.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että riviliitin (2) käsittää pistoliittimen koiraskosketinosan (4, 6) ja komponentti (3) käsittää pistoliittimen naaraskosketinosan (7).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen järjestely, 20 kun alustalle liitetään useita sähköisiä komponentteja (3) , tunnettu siitä, että komponentit (3) on sijoitettu alustalle (1) ainakin kahteen riviin, joissa komponentit ovat limittäin, ja että kuhunkin riviliittimeen . (2) liittyy kaksi kosketinosaa, ensimmäinen (4) ensimmäi- 25 sen komponenttirivin kohdalla ja toinen (6) toisen kompo-nenttirivin kohdalla.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen järjestelyä kun sähköinen komponentti on mittamuuntaja (3), tunnettu siitä, että galvaaninen kosketus rivi- ·_ 30 liittimeltä (2) komponenttiin käsittää kosketuksen mitta- muuntajan (3) ensiökäämiin (10) . ti 99235 11