JP2019506731A - 開閉装置キャビネット用のベースプレートを備えた配電盤及び該配電盤を3dプリンティングプロセスにおいて製造する方法 - Google Patents

開閉装置キャビネット用のベースプレートを備えた配電盤及び該配電盤を3dプリンティングプロセスにおいて製造する方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2019506731A
JP2019506731A JP2018531143A JP2018531143A JP2019506731A JP 2019506731 A JP2019506731 A JP 2019506731A JP 2018531143 A JP2018531143 A JP 2018531143A JP 2018531143 A JP2018531143 A JP 2018531143A JP 2019506731 A JP2019506731 A JP 2019506731A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
base plate
switchgear cabinet
printer
electrical
printing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2018531143A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6916183B2 (ja
Inventor
オリヴァー フェンカー
オリヴァー フェンカー
Original Assignee
リープヘル−コンポーネンツ ビーベラッハ ゲーエムベーハー
リープヘル−コンポーネンツ ビーベラッハ ゲーエムベーハー
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by リープヘル−コンポーネンツ ビーベラッハ ゲーエムベーハー, リープヘル−コンポーネンツ ビーベラッハ ゲーエムベーハー filed Critical リープヘル−コンポーネンツ ビーベラッハ ゲーエムベーハー
Publication of JP2019506731A publication Critical patent/JP2019506731A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6916183B2 publication Critical patent/JP6916183B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/46Manufacturing multilayer circuits
    • H05K3/4644Manufacturing multilayer circuits by building the multilayer layer by layer, i.e. build-up multilayer circuits
    • H05K3/4664Adding a circuit layer by thick film methods, e.g. printing techniques or by other techniques for making conductive patterns by using pastes, inks or powders
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00Processes of additive manufacturing
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00Products made by additive manufacturing
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/16Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/18Construction of rack or frame
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/34Laser welding for purposes other than joining
    • B23K26/342Build-up welding
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02BBOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/015Boards, panels, desks; Parts thereof or accessories therefor
    • H02B1/04Mounting thereon of switches or of other devices in general, the switch or device having, or being without, casing
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02BBOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/26Casings; Parts thereof or accessories therefor
    • H02B1/30Cabinet-type casings; Parts thereof or accessories therefor
    • H02B1/301Cabinet-type casings; Parts thereof or accessories therefor mainly consisting of a frame onto which plates are mounted
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02BBOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B3/00Apparatus specially adapted for the manufacture, assembly, or maintenance of boards or switchgear
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10007Types of components
    • H05K2201/10053Switch

Abstract

【解決手段】本発明は、概して、電気スイッチング素子が配置され電気的に相互接続された、少なくとも1つのベースプレートを有する少なくとも1つの配電盤を備えた開閉装置キャビネットに関する。この点に関して、本発明は、特に、この種類の開閉装置キャビネットを製造する方法に関する。開閉装置キャビネット又はその電気構成部品を、可能な限り3次元プリンティング技術を用いて製造することが提案される。

Description

本発明は、概して、電気エネルギーを少なくとも1つの機器に伝送及び/又は分配するための互いに電気的に接続された複数の電気スイッチング素子が配置されたベースプレートを有する少なくとも1つの配電盤を備えた開閉装置キャビネット(switchgear cabinet)に関する。この点に関して、本発明は、特にそのような開閉装置キャビネットを製造する方法に関する。
開閉装置キャビネットを製造する従来の方法には、回路基板への穴あけ、電気構成部品の取り付け、各構成部品の個々の電気コネクターの接続など、多くの手作業が含まれる。これらの手作業は、間違いや高コストを招き得る。更に、広い分野において、通常、開閉装置キャビネットは、そのために特化した作業にて製造及び組み立てられてから、例えば、建設用クレーン、港湾クレーン、又は沖合クレーンなどのようなクレーンの場合では、例えば、開閉装置キャビネットによって制御されるモーターなどのような外部組み付け品又は外部機器を接続する前のところまで組み立てられた状態で、使用場所へと輸送される。これが高い輸送コストの原因となっている。
この点に関して、そのような開閉装置キャビネットは、通常、開閉装置キャビネットハウジング内に水平及び/又は垂直に収容された複数の配電盤を備える。この点に関して、通常、論理回路を実装するために互いに電気的に接続又は結線された複数のスイッチング素子がベースプレートに取り付けられる。この点に関して、複数のスイッチング素子又は装置には様々な種類のものがあり、例えば、スイッチ、ボタン、ディスプレイや表示灯などのような表示要素、測定装置、タッチスクリーン、押しボタン、トグルスイッチなどのような入力手段などが挙げられる。特に、パワーエレクトロニクスの構成部品(例えば、周波数インバータなど)も、スイッチング素子としてベースプレートに設けられる。また、ヒューズやテストスイッチも、配電盤の一部であり得る。
従って、そのような開閉装置キャビネットは、通常、対応する空のハウジング内で低電圧スイッチング装置結合体(low-voltage switching device combination)を形成又は構成し、該スイッチング装置結合体は、ほとんどの場合、補助回路の形態の制御部と、例えばヒューズなどのような必要な監視部を含む主回路の形態の電力部との両方を備える。従って、開閉装置キャビネットは、1つ以上の低電圧スイッチング装置を、制御(control)、測定(measurement)、伝達(reporting)、保護(protection)、調整(regulation)のための関連機器と組み合わせて、かつ全ての内部の電気的及び機械的な接続及び設計部品と組み合わせて、含んでいる。
この点に関して、開閉装置キャビネットは、運転中、1つ以上の供給元から電気エネルギーを受け取り、このエネルギーを1つ以上のケーブル又は電線を介して他の機器に分配する役割を有する。この点に関して、前述の主回路は、電力を伝送するための回路におけるスイッチング装置結合体の全ての導電部品を含み、一方、補助回路は、制御、測定、伝達、調整、及びデータ処理(data processing)のための回路のためのスイッチング装置結合体の全ての導電部品を含む。補助回路は、前述の主回路ではなく、如何なる電力も伝送するものではない。
DE 89 02 022 U1、US 2015/0201499 A1、WO 2014/2009994 A2及びDE 10 2011 100 555 A1より、回路基板の形態を有する電子モジュールを、少なくとも部分的に、3Dプリンティングやその他のコーティング手段により製造することが知られている。しかし、開閉装置キャビネットとは対照的に、そのような回路基板は、それ自体で電力を受け取って対応する消費先へと伝送又は分配することはなく、データ処理及び制御のために役立つ単なる電子モジュールに過ぎない。そのような回路基板の形態を有する電子モジュールは、最初はアナログ技術を用いて製造されていたが、その後、技術は更に段階的に、デジタル技術へ、そしてマイクロコントローラ技術へと発展していった。
開閉装置キャビネットとは対照的に、そのような回路基板及び電子モジュールの場合は、電圧範囲及び電力範囲が非常に狭い。データ処理及び制御のための回路基板及び同様の電子モジュールの場合、電子モジュールで広く使われている電圧範囲及び電力範囲が狭いため、接触安全、感電、又は電気アーク事故などはほとんど問題にならないが、開閉装置キャビネットの製造においては、これらの問題をほぼ常に考慮しなければならない。データ処理及び制御のための回路基板及び電子モジュールを一方とし、電気エネルギーを他の運転要素へ分配及び伝送して、中には生命を脅かす電圧、感電の危険、及び電気アーク事故を伴うものもある開閉装置キャビネットを他方とすると、両者間の上記した基本的な違いにより、開閉装置キャビネットの製造には、開閉装置キャビネット固有の危険要因に対処するために、特別な注意と安全対策が必要とされる。特に、各低電圧スイッチング装置が個別に一つずつ装着及び挿入される。更に、前述の固有の危険要因を考慮して、別々の装着プレート及び支持レールを用いて内部構造が特別に構造化され、主回路と補助回路とに分割される。しかし、この場合、部品が増えて製造が複雑化し、また開閉装置キャビネットの組立工を疲労させる原因になる。
本発明は、改良された開閉装置キャビネット及びその製造方法によって、従来技術の欠点を解決し、有利な方法でこの技術を更に発展させることを目的とする。特に、該開閉装置キャビネットの製造及び組み立てに関連する手間の軽減や、間違いの防止ができ、また該開閉装置キャビネットの分散型製造が可能になる。
本発明によると、この目的は、請求項1に係る方法により、また請求項15に係る開閉装置キャビネットにより達成される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に対応する。
電気エネルギーを伝送及び/又は分配するための電気構成部品と共に主回路を備えた開閉装置キャビネットを、可能な限り3次元プリンティング技術を用いて製造することが提案される。本発明によると、電気エネルギーを伝送及び/又は分配するための複数のスイッチング素子の少なくとも1つが配置されたベースプレートであって、少なくともベースプレートが、3Dプリンティング法を用いて3Dプリンターによって製造される。この点に関して、ベースプレート及びスイッチング素子を、層の積み重ねによって形成(built up)することができ、この場合、エネルギービームを用いて、材料層を一層ずつ(順次)次々と液化及び/又は固化することができる。例えば、一層ずつ、粉末及び/又はペースト及び/又は液体の形態で、1つ以上の材料を塗布することができ、該材料は、一層ずつ、レーザビーム又は電子ビーム又はプラズマビームにより、溶融又は固化させることができ、かつ/あるいは、各場合で硬化層を形成するために、硬化及び/又は化学反応させることができる。また、意外にも、3Dプリンティング技術を用いることによって、電力を1つ以上の供給元から受け取って消費先に分配する電力伝送スイッチング装置を、感電、過熱状態、爆発、又は電気アークなどのような開閉装置キャビネットの場合に固有の危険要因に対処するよう十分に安全に製造することができる。先の予測に反して、電力を伝送するようになっているスイッチング装置結合体さえも、3Dプリンティング法により要求品質で製造することができる。
3Dプリンティング法を用いたそのような製造により、プリントされた開閉装置キャビネット又はその一部を使用場所の現地又は近くで製造することができ、これにより開閉装置キャビネット全体又はそのベースプレート及び/又は複数のスイッチング素子を輸送する必要がなくなり、3Dプリンター用に必要な製造データを送るだけでよくなるため、輸送コストを大幅に削減できる。更に、特に配線作業に関する様々な手作業での組み立て工程及び製造工程を削減できることにより、このような工程に関連する間違いに対する弱さを改善することができる。更に、配電盤の構想及び構造において、設計自由度が明らかに大きくなる。
特に、本発明を更に発展させると、スイッチング論理回路をベースプレートに組み込むことができる。その結果、ベースプレートに取り付けられる複数の電気スイッチング素子の面倒な配線作業を避ける、又は少なくとも大幅に低減できることで、配線作業に起因する間違いに対する弱さも解消される。特に、複数の電気スイッチング素子及び装置を接続するための電気接続導線をベースプレートに組み込むことができ、この場合、スイッチング論理回路又は電気接続導線を、3Dプリンターにより、ベースプレートの形成と同時に形成することができ、その結果、ベースプレートの論理回路及び本体を1つの作業工程で製造することができる。更に、抵抗、コイル、又はコンデンサなどのような小さい論理構成部品だけでなく、保持部、ガイド部又はポジショナーなどのような電気的又は機械的コネクター及び構造部品も、3Dプリンティングにより、ベースプレートに組み込まれるように形成することができる。
3Dプリンティングプロセス中に接続導線を一体的に形成する代わりに、又はそれに加えて、後でケーブル、導線、又はその他の電気構成部品を挿入することができる空洞として、経路及び/又は適応構造をベースプレートの3Dプリンティング中に形成することも可能である。
基本的に、この点に関して、ベースプレート及びそれに組み込まれた論理回路を、3Dプリンターによって形成することが可能となり、これまで一般的であったケーブル経路に代えて、自動化により製造可能かつ信号送信用の導線軌道を内蔵可能な、ハードワイヤードのベースプレートを作ることができる。そのようなベースプレートと共に市販のスイッチング装置を用いることも可能であり、この場合、スイッチング装置の接続部はベースプレートへの電線を用いて製作できる。なお代わりに、複数のスイッチング装置又は複数のスイッチング素子及び、特に、複数の電力伝送構成部品も、続けて説明するように、3Dプリンティングにより少なくとも部分的に製造することができる。
本発明を更に発展させたものとして、3Dプリンティング法を用い、ベースプレートを異なる材料によって構成された複合材料プレートとして構成することができ、この場合、特に、目標構造の形状を有する信号伝導材料及び/又は導電性材料(current-conducting material)を、非導電性マトリクス材料(non-conductive matrix material)に埋め込むことができる。例えば、後に完成したベースプレートにおいて導線として機能する銅構造を、セラミック材料などのような非導電性マトリクス材料に埋め込むことができ、この場合、銅構造と共に形成されるプレート本体は、一層ずつ積み重ねて形成される。この目的のために、例えば、銅粒子又は銅粉末を所望の位置に導入しながら、マトリックス材料を粉末の形態で各層に塗布できるため、局所的に画定(local delimitations)されるように形成された銅構造部分を含む層がエネルギービームによる処理中に形成され、この部分は、下に位置する層の銅構造部分と、後に上に形成される層の銅構造部分とを接続して、例えば、導線状(conductor-shaped)又はひも状(strand-shaped)の導電性構造を形成する。
開閉装置キャビネットは、基本的に、それぞれ少なくとも1つのスイッチング装置結合体を有する互いに連結された複数のベースプレートを有することができ、それぞれのスイッチング装置結合体を備えた複数のベースプレートは、開閉装置キャビネットに水平又は垂直に装着され得る。複数のベースプレートの代わりに、全てのスイッチング素子が配置される1つの大きいベースプレートを用いることもできる。
それぞれがケーブル経路用に垂直又は水平空間を形成できる複数のベースプレートを用いる場合、例えば、これらのベースプレートを互いに接続可能にする電気接続用の端子などの要素を、ベースプレートに有利に設けることができる。この場合、電気コネクターは、特に、信号コネクター及び/又は電流伝導コネクターを備えることができる。ベースプレートの電気接続部を3次元プリンティング技術により形成することは有利であるが、3Dプリンティングで形成された該プレートに電気コネクターを他の方法によって後で取り付けることもできる。ベースプレートの電気接続部は、例えば、雄及び雌のコネクターの形態で、互いに合致(match)する又は互いに補完(complementary)するように構成され、開閉装置キャビネットの組み立て中に、ベースプレート同士を電気接続部で接合できる。
差し込み式(plug-in)連結部又は端子連結部などのような電気連結部を、例えば、ベースプレートとその上に配置される複数のスイッチング素子との間にも有利に設けることができる。特に、差し込み式コネクターなどのような合致コネクター(matching connectors;「適合コネクター」ともいう。)が、ベースプレート及び少なくとも1つの電気スイッチング素子の上に形成されるように、そして、電気コネクターで接続するだけで、少なくとも1つの電気スイッチング素子をベースプレートに接続できるように、電気連結部を設けることができる。
また、ベースプレート上及び/又は電気スイッチング素子上の電気コネクターも、特に、ベースプレート及び/又はスイッチング素子の本体が形成されるのと同じ作業工程中に、3Dプリンターにより有利に形成することができる。なお、基本的には、スイッチング素子上の電気コネクターを、従来の方式で製造し、3Dプリンティングによって製造されたベースプレート上の電気コネクターに接続することも可能であり、またその逆に、ベースプレート上の電気コネクターを他の製造技術により設け、これに3Dプリンティングにより製造されたスイッチング素子上の電気コネクターを接続することも可能である。
有利な方式で、ベースプレートだけでなくむしろ、ベースプレート上に配置された複数のスイッチング素子の少なくとも1つも、好ましくは複数のスイッチング素子のいくつか又は全ても、3次元プリンティング法を用いて、3Dプリンターにより、製造することができ、この場合、特に、電力伝送スイッチング素子さえも、少なくとも部分的に3Dプリンティングを用いて製造することができる。スイッチング素子によっては、3Dプリンティングによるスイッチング素子のそのような製造は、スイッチング素子の一部のみに適用することもでき、適用可能であれば、スイッチング素子全体をそのように製造することもできる。
スイッチング素子を、3Dプリンティングにより、複数の材料によって構成された複合材料体として構成することは有利であり、この場合、目標構造の形状を有する少なくとも1つの信号伝導材料及び/又は熱伝導材料及び/又は導電性材料を、非導電性マトリクス材料に埋め込むことができる。例えば、ヒューズを3Dプリントされた構成部品として製作でき、この場合、電流導線は、非導電性マトリクス材料に埋め込まれるように、一層ずつ積み重ねて形成される。代わりに又は加えて、3Dプリンティング法を用いて、例えば、圧電スイッチを製作することもでき、この場合、電流の影響で変形する圧電素子が、適切な方法によって、一層ずつ積み重ねて形成される。
本発明を更に発展させると、ベースプレート及び少なくとも1つのスイッチング素子は、3Dプリンティングにより、それぞれ別の構成部品として製造することができ、その後で、これらの構成部品は、特に前述の電気接続部により、互いに組み付けられる。
なお、これに代えて更に発展させた場合、ベースプレート上にスイッチング素子が一層ずつ成長するように、及び/又は、スイッチング素子上にベースプレートが一層ずつ成長するように、3Dプリンティング技術プロセスを用いて、ベースプレート及び複数のスイッチング素子の少なくとも1つを一層ずつ、一体形成することも可能である。
3Dプリンティング技術を利用することにより、ベースプレート及び/又は各スイッチング素子に、これらが埋め込まれているマトリクス本体の積層構造に跨る(deviates;積層構造を「逸脱」する、ともいう。)広がりを有する導電性構造を導入することが可能となる。特に、層面に対して傾斜するように延びる導線を導入することができ、該導線を、複数のマトリクス材料層を通過(through:「貫通」ともいう。)するように、上下に又は斜めに立ち上がるように、蛇のような形(snake-like form)を有する電気導線又はケーブルのように、延在させることができる。これはラミネーション技術とは異なり、信号伝導構造及び/又は熱伝導構造及び/又は電流伝導構造(導電性構造)を導入することができ、これらの構造を3次元の全てで湾曲させること及び/又はその広がりに関して変化させることもできる。
ベースプレート上に配置された複数の電気スイッチング素子をそれぞれ備えた配電盤を収容する開閉装置キャビネットの概略斜視図 3つのスイッチング素子を有するベースプレートの断面図であって、ベースプレートの内部に収容された複数のスイッチング素子間の接続導線を示す図
以下、例示的実施形態及び関連する図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。
図1に示すように、開閉装置キャビネット1は、例えばブロック状(block shape)に形成されたハウジング2を備えることができ、必要に応じて、ドア3を有し、そのハウジング内に複数の配電盤4を収容することができ、配電盤4をハウジング2の内部で水平又は垂直に配置できる。
配電盤4は、それぞれベースプレート5を備え、その上に複数のスイッチング素子6が配置されている。複数のスイッチング素子6は、上述したように構成することができ、またスイッチング技術及び/又はパワーエレクトロニクスの様々な機能を実現することができる。特に、複数のスイッチング素子6は一緒になって(協働して)、主回路のスイッチング装置結合体を形成することができ、主回路は、電力を例えば発電機又はネットワークなどのような供給元(「供給部」、「電源」ともいう。)から受け取り、例えばモーター等の形態を有する1つ以上の消費先(「消費部」、「負荷」ともいう。)に伝送及び/又は分配する。従って、スイッチング素子6は、特に、電力伝送構成部品にもなり得る。加えて、複数のスイッチング素子6の一部が、補助回路におけるスイッチング装置結合体を形成することもでき、該補助回路は、制御、測定、伝達、調整及び/又はデータ処理のために設けられる。
図2に示すように、ベースプレート5は、3Dプリンティング技術を用いて、具体的には3Dプリンターにより、積層構造として構成することができる。この場合、1つ以上の材料を、例えば、粉末の形態及び/又はペーストの形態及び/又は液体の形態で、一層ずつ塗布することができ、また、それ以外の方式で、例えばレーザビームなどのようなエネルギービームにより、液化及び/又は固化及び/又は焼結及び/又は化成処理及び/又は硬化させることができる。この点に関して、図2に示されるように、複数の電気接続導線9によって構成されたスイッチング論理回路8を、非導電性マトリクス材料層7に組み込む又は埋め込むことができる。この場合、スイッチング論理回路8又はその接続導線9及び、必要に応じて、更に分流器などのようなスイッチング論理素子12は、3Dプリンティングプロセスの過程において、例えば、銅などのような信号伝導材料及び/又は電気伝導材料(導電性材料)によって形成して、導入することができ、このとき、例えば、銅粉末トラック(copper powder track)を電気導電性構造の所望の位置に塗布してから、レーザビームのエネルギーの影響下で溶融させることができる。従って、スイッチング論理回路8又はその接続導線9も、一層ずつ積み重ねて形成することができる。
この点に関して、有利な式方で、ベースプレート5の表面上で、また3Dプリンティング技術により、電気コネクター10がベースプレート5に形成されて、接続導線9と接続されるよう構成される。電気コネクター10は、例えば、ソケット及び/又は差し込み突起及び/又は端子で構成することができる。
ベースプレート5に取り付けられる複数のスイッチング素子6は、従来の種類のものでよいが、少なくとも部分的に3Dプリンティング技術により製造されると有利であり、この場合、3Dプリンティング技術により複数のスイッチング素子6上に電気コネクター11を形成することもできる。この点に関して、ベースプレート5の電気コネクター10及び複数のスイッチング素子6の電気コネクター11は互いに合致するよう構成され、接続のために互いに直結できるようになっている。この点に関して、穴の種類に関して異なる外形(contours)及び/又は寸法(dimensions)及び/又は特別な構成(special configurations)を有する差し込み式コネクター又は端子コネクターを設けることができると有利である。こうすることで、特定のスイッチング素子6を、特定の位置にあるベースプレートだけに差し込むことができ、又はベースプレートの特定の電気コネクター10に接続できるので、自動的に正しい接続とスイッチング論理回路ができあがる。後に電線で接続される端子を両方のベースプレートに取り付ける場合、誤配線を可能な限りなくすため、並列に通された電線によってそれぞれの端子が接続できるようにして配置すると有利である。
なお、電気コネクターに代えて、3Dプリンティング製造の過程において、複数のスイッチング素子6の少なくとも1つをベースプレート5に組み込んで一体製造することも可能である。
この点に関して、電気コネクターを複数のスイッチング素子6と各ベースプレート5との間に設けることができるだけでなく、この代わりに又はこれに加えて、対応する電気コネクターを複数のベースプレート5間に設けることもでき、複数のベースプレートから1つの配電盤4を構成することができる。この点に関して、水平に装着されるベースプレート5を、垂直に装着されるベースプレート5と組み合わせる(連結する)ことも可能である。

Claims (19)

  1. 電気エネルギーを少なくとも1つの機器に伝送及び/又は分配するための互いに電気的に接続された複数の電気スイッチング素子(6)が配置されたベースプレート(5)を有する少なくとも1つの配電盤(4)を有する開閉装置キャビネット(1)を製造するための方法であって、
    少なくとも1つの前記ベースプレート(5)、及び/又は、電気エネルギーを少なくとも1つの機器に伝送及び/又は分配するための前記複数のスイッチング素子(6)の少なくとも1つが、3Dプリンティング法を用いて3Dプリンターによって製造されることを特徴とする方法。
  2. スイッチング装置結合体を備え、電力を発電機又はネットワークなどの少なくとも1つの供給元から受け取ってモーターなどの1つ以上の機器に伝送及び/又は分配するために設けられる主回路の少なくとも一部が、前記3Dプリンティング法を用いて前記3Dプリンターにより製造される、請求項1記載の方法。
  3. 前記主回路の少なくとも1つの電力伝送スイッチング素子が、前記3Dプリンティング法を用いて前記プリンターにより製造される、請求項2記載の方法。
  4. スイッチング装置結合体を備え、制御、測定、伝達、調整及び/又はデータ処理のために設けられる補助回路の少なくとも一部が、前記3Dプリンティング法を用いて前記3Dプリンターによって製造される、請求項1〜3の何れか1項に記載の方法。
  5. 前記複数の電気スイッチング素子(6)を接続するためのスイッチング論理回路及び/又は電気接続導線(9)が、前記ベースプレート(5)内に組み込まれ、
    前記ベースプレート(5)が形成されている間に、前記スイッチング論理回路及び/又は前記電気接続導線が、前記3Dプリンターにより形成される、請求項1〜4の何れか1項に記載の方法。
  6. 前記ベースプレート(5)は、前記3Dプリンティング法を用いて、異なる材料によって構成された複合材料プレートとして形成され、
    目標構造の形状を有する導電性材料が、非導電性マトリクス材料に埋め込まれる、請求項1〜5の何れか1項に記載の方法。
  7. 前記開閉装置キャビネットは、互いに連結される複数のベースプレート(5)を含み、
    前記複数のベースプレート(5)上に、互いに合致する電気連結部が3Dプリンティングにより形成され、
    前記開閉装置キャビネットの組み立て中に、前記複数のベースプレート(5)が互いに接合される、請求項1〜6の何れか1項に記載の方法。
  8. 前記3Dプリンターにより少なくとも1つの前記ベースプレート(5)上に少なくとも1つの電気コネクターが形成され、及び/又は、前記3Dプリンターにより少なくとも1つのスイッチング素子上に電気コネクターが形成され、
    少なくとも1つの電気スイッチング素子(6)が、前記電気コネクターによって、前記ベースプレート(5)に接続される、請求項1〜7の何れか1項に記載の方法。
  9. 前記ベースプレート(5)が、該ベースプレート(5)上に配置される少なくとも1つのスイッチング素子(6)と共に、前記3Dプリンターによって一体形成される、請求項1〜8の何れか1項に記載の方法。
  10. 前記スイッチング素子(6)の少なくとも1つが、3Dプリンティングにより、異なる材料によって構成された複合材料体として形成され、
    目標構造の形状を有する少なくとも1つの信号伝導材料及び/又は熱伝導材料及び/又は導電性材料が、非導電性マトリクス材料に埋め込まれる、請求項1〜9の何れか1項に記載の方法。
  11. 電力変換器や周波数インバータなどの少なくとも1つのパワーエレクトロニクス構成部品が、前記3Dプリンティング法を用いて前記3Dプリンターにより製造される、請求項1〜10の何れか1項に記載の方法。
  12. 前記ベースプレート(5)に接続される少なくとも1つのヒューズが、前記3Dプリンティング法を用いて前記3Dプリンターにより製造される、請求項1〜11の何れか1項に記載の方法。
  13. 前記開閉装置キャビネットのハウジングの少なくとも一部が、3Dプリンティング技術を用いて前記3Dプリンターにより製造され、前記ハウジングの前記一部には、少なくとも1つの前記ベースプレート(5)を保持及び/又はガイドするための少なくとも1つの保持部及び/又はガイド部が、3Dプリンティングにより設けられる、請求項1〜12の何れか1項に記載の方法。
  14. 少なくとも1つの前記ベースプレート(5)及び/又は前記複数のスイッチング素子(6)の少なくとも1つが、積層構造法により一層ずつ材料層を積み重ねて形成され、前記材料層が、レーザビーム及び/又は電子ビーム及び/又はプラズマビームにより、液化及び/又は固化される、請求項1〜13の何れか1項に記載の方法。
  15. 電気エネルギーを伝送及び/又は分配するための互いに電気的に接続された複数の電気スイッチング素子(6)が配置された少なくとも1つのベースプレート(5)を有する少なくとも1つの配電盤(4)を備えた開閉装置キャビネットであって、
    少なくとも1つの前記ベースプレート(5)及び/又は前記複数の電気スイッチング素子(6)の少なくとも1つが積層構造として形成され、該積層構造を構成する複数の材料層が一層ずつ個別に固化されていることを特徴とする開閉装置キャビネット。
  16. 前記ベースプレート及び/又は前記複数の電気スイッチング素子の少なくとも1つが、3Dプリンティング法を用いて3Dプリンターにより製造されている、請求項15記載の開閉装置キャビネット。
  17. 前記ベースプレート及び/又は前記少なくとも1つの電気スイッチング素子が、異なる材料によって構成された複合材料体として形成され、ここで、目標3次元構造を有する信号伝導材料及び/又は導電性材料が非導電性マトリクス材料に埋め込まれ、その3次元導電性構造が、前記非導電性マトリクス材料の積層構造に跨る広がりを有する、請求項15〜16の何れか1項に記載の開閉装置キャビネット。
  18. 前記3次元導電性構造は長手方向進行(longitudinal progression)を有し、少なくとも特定部位において前記非導電性マトリクス材料の層面に対して鋭角に傾斜する、請求項17記載の開閉装置キャビネット。
  19. 前記開閉装置キャビネットは、主回路と少なくとも1つの補助回路とを備え、
    前記主回路は、少なくとも部分的に積層体として形成されたスイッチング装置結合体を有し、前記積層体は一層ずつ個別に固化された複数の材料層によって構成され、該主回路は、電力を発電機又はネットワークなどの少なくとも1つの供給元から受け取ってモーター又は駆動装置などの少なくとも1つの消費先に伝送及び/又は分配するために設けられ、
    前記少なくとも1つの補助回路は、少なくとも部分的に積層構造として形成されたスイッチング装置結合体を有し、前記積層構造は一層ずつ個別に固化された複数の材料層によって構成され、該補助回路は、制御、測定、伝達、調整及び/又はデータ処理のために設けられる、請求項15〜18の何れか1項に記載の開閉装置キャビネット。
JP2018531143A 2015-12-18 2016-11-30 開閉装置キャビネット用のベースプレートを備えた配電盤及び該配電盤を3dプリンティングプロセスにおいて製造する方法 Active JP6916183B2 (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015016505 2015-12-18
DE102015016505.4 2015-12-18
DE102016002052.0 2016-02-22
DE102016002052.0A DE102016002052A1 (de) 2015-12-18 2016-02-22 Schaltschrank sowie Verfahren zu dessen Herstellung
PCT/EP2016/002022 WO2017102065A1 (de) 2015-12-18 2016-11-30 Schalttafel mit einer grundplatte für ein schaltschrank sowie verfahren zu dessen herstellung im 3d-druckverfahren

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019506731A true JP2019506731A (ja) 2019-03-07
JP6916183B2 JP6916183B2 (ja) 2021-08-11

Family

ID=58994130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018531143A Active JP6916183B2 (ja) 2015-12-18 2016-11-30 開閉装置キャビネット用のベースプレートを備えた配電盤及び該配電盤を3dプリンティングプロセスにおいて製造する方法

Country Status (10)

Country Link
US (1) US10701812B2 (ja)
EP (1) EP3372059B1 (ja)
JP (1) JP6916183B2 (ja)
KR (1) KR20180099718A (ja)
CN (1) CN108605415B (ja)
AU (1) AU2016373620B2 (ja)
BR (1) BR112018012334B1 (ja)
DE (1) DE102016002052A1 (ja)
ES (1) ES2807749T3 (ja)
WO (1) WO2017102065A1 (ja)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016002052A1 (de) 2015-12-18 2017-06-22 Liebherr-Components Biberach Gmbh Schaltschrank sowie Verfahren zu dessen Herstellung
JP7466456B2 (ja) * 2018-03-23 2024-04-12 ヒタチ・エナジー・リミテッド 付加製造技術による電気素子の製造方法
EP3562278A1 (de) 2018-04-25 2019-10-30 Siemens Aktiengesellschaft Herstellen einer leiterbahnstruktur auf einer trägerplatte
EP3562281A1 (de) 2018-04-25 2019-10-30 Siemens Aktiengesellschaft Backplane und verfahren zu deren herstellung
EP3562277A1 (de) 2018-04-25 2019-10-30 Siemens Aktiengesellschaft Herstellung einer leiterbahn auf einer trägerplatte
EP3562285A1 (de) 2018-04-25 2019-10-30 Siemens Aktiengesellschaft Verbinden elektrischer bauelemente
EP3562284B1 (de) 2018-04-25 2022-11-16 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur herstellung einer backplane und schaltschrank mit einer solchen backplane
EP3562286A1 (de) 2018-04-25 2019-10-30 Siemens Aktiengesellschaft Backplane und verfahren zu deren herstellung
EP3562283A1 (de) 2018-04-25 2019-10-30 Siemens Aktiengesellschaft Modulare backplaneanordnung
EP3562282B1 (de) 2018-04-25 2021-07-07 Siemens Aktiengesellschaft Backplane
DE102019121393A1 (de) * 2019-08-08 2021-02-11 Krones Ag Behandlungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Behandlungsvorrichtung
DE102020107208A1 (de) 2020-03-17 2021-09-23 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Steuervorrichtung zur Steuerung einer elektrischen und/oder elektronischen Komponente
DE102020209968A1 (de) 2020-08-06 2022-02-10 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zur Herstellung einer elektrischen und einer mechanischen Verbindung
US11946322B2 (en) * 2021-10-21 2024-04-02 Schlumberger Technology Corporation Well drilling apparatus including a chassis component having printed electrical interconnections

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140152383A1 (en) * 2012-11-30 2014-06-05 Dmitri E. Nikonov Integrated circuits and systems and methods for producing the same
JP2014147233A (ja) * 2013-01-29 2014-08-14 Chino Corp 電力調整器
JP2014527474A (ja) * 2011-07-13 2014-10-16 ヌボトロニクス,エルエルシー 電子的および機械的な構造を製作する方法
JP2015135933A (ja) * 2014-01-16 2015-07-27 株式会社ワールドメタル 多層配線板とその製造方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE8902022U1 (ja) * 1989-02-21 1989-04-27 I R S Industrie Rationalisierungs Systeme Gmbh, 6100 Darmstadt, De
WO1999019900A2 (en) * 1997-10-14 1999-04-22 Patterning Technologies Limited Method of forming an electronic device
US6146716A (en) * 1998-06-26 2000-11-14 Sri International Conservatively printed displays and methods relating to same
US7323634B2 (en) * 1998-10-14 2008-01-29 Patterning Technologies Limited Method of forming an electronic device
US20040231594A1 (en) * 2001-06-01 2004-11-25 Edwards Charles O. Microdeposition apparatus
WO2006076606A2 (en) * 2005-01-14 2006-07-20 Cabot Corporation Optimized multi-layer printing of electronics and displays
GB0620955D0 (en) * 2006-10-20 2006-11-29 Speakman Stuart P Methods and apparatus for the manufacture of microstructures
US8261660B2 (en) * 2009-07-22 2012-09-11 Semprius, Inc. Vacuum coupled tool apparatus for dry transfer printing semiconductor elements
DE102011100555A1 (de) * 2011-01-25 2012-07-26 Jörg R. Bauer Verfahren zur Herstellung einer digital erzeugten, leitfähigen Funktionsschicht in elastischen Substraten
US10748867B2 (en) * 2012-01-04 2020-08-18 Board Of Regents, The University Of Texas System Extrusion-based additive manufacturing system for 3D structural electronic, electromagnetic and electromechanical components/devices
CA2910559C (en) * 2013-04-29 2021-06-01 Mark S. Zediker Devices, systems, and methods for three-dimensional printing
WO2014209994A2 (en) * 2013-06-24 2014-12-31 President And Fellows Of Harvard College Printed three-dimensional (3d) functional part and method of making
CN103327741B (zh) * 2013-07-04 2016-03-02 江俊逢 一种基于3d打印的封装基板及其制造方法
US20150201499A1 (en) * 2014-01-12 2015-07-16 Zohar SHINAR Device, system, and method of three-dimensional printing
DE102014201121A1 (de) * 2014-01-22 2015-07-23 Robert Bosch Gmbh Elektronisches Funktionsbauteil und Verfahren zur Herstellung eines elektronischen Funktionsbauteils
JP2015156308A (ja) * 2014-02-20 2015-08-27 矢崎総業株式会社 ヒューズ
US9468131B2 (en) * 2014-04-16 2016-10-11 Raytheon Company Monolithic multi-module electronics chassis with multi-planar embedded fluid cooling channels
US9386693B2 (en) * 2014-05-05 2016-07-05 Lockheed Martin Corporation Board integrated interconnect
DE102014209762A1 (de) * 2014-05-22 2015-11-26 Siemens Aktiengesellschaft Elektrischer Kontaktkörper und dessen Herstellung mittels 3D-Druck
DE102016002052A1 (de) 2015-12-18 2017-06-22 Liebherr-Components Biberach Gmbh Schaltschrank sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014527474A (ja) * 2011-07-13 2014-10-16 ヌボトロニクス,エルエルシー 電子的および機械的な構造を製作する方法
US20140152383A1 (en) * 2012-11-30 2014-06-05 Dmitri E. Nikonov Integrated circuits and systems and methods for producing the same
JP2014147233A (ja) * 2013-01-29 2014-08-14 Chino Corp 電力調整器
JP2015135933A (ja) * 2014-01-16 2015-07-27 株式会社ワールドメタル 多層配線板とその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108605415A (zh) 2018-09-28
CN108605415B (zh) 2021-05-18
AU2016373620B2 (en) 2020-12-24
DE102016002052A1 (de) 2017-06-22
ES2807749T3 (es) 2021-02-24
US10701812B2 (en) 2020-06-30
BR112018012334B1 (pt) 2023-01-10
EP3372059A1 (de) 2018-09-12
KR20180099718A (ko) 2018-09-05
US20180317328A1 (en) 2018-11-01
AU2016373620A1 (en) 2018-07-19
BR112018012334A2 (pt) 2018-12-04
EP3372059B1 (de) 2020-05-06
JP6916183B2 (ja) 2021-08-11
WO2017102065A1 (de) 2017-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6916183B2 (ja) 開閉装置キャビネット用のベースプレートを備えた配電盤及び該配電盤を3dプリンティングプロセスにおいて製造する方法
US10381815B2 (en) Busbar module
JP2021511619A (ja) バッテリーモジュール用fpcb組立体、その製造方法及びそれを含むバッテリーモジュール
US8586872B2 (en) Metal core substrate
US20190006824A1 (en) Electrical device and distribution board
KR101140344B1 (ko) 저전압, 중전압 또는 고전압 개폐 또는 제어 장치, 특히 개폐기 조립체
US3567999A (en) Integrated circuit panel
JP2016504736A (ja) 電子基板の製造および組み立て工程、ならびにそれによって得られる電子装置
CN112020905B (zh) 背板及制造背板的方法
WO2013027333A1 (ja) 電力分岐装置
JP2007330044A (ja) 高電圧ジャンクションボックス
EP3089293B1 (en) A universal electrical installation system
JP2006187122A (ja) 回路構成体
JP2019514227A (ja) 分離回路の部品の集積接続の実現方法及び回路
JP5675489B2 (ja) コネクタモジュールの多層化構造
CN205674886U (zh) 电动车电气部件总成
CN206379500U (zh) 板对板连接器和电子设备
CN107851912B (zh) 用于电气设备的接线单元、电气设备系统和制造方法
JP7084612B2 (ja) 信号入出力装置、及び、信号入出力装置を用いた電子機器
JP2018076013A5 (ja)
JP5307645B2 (ja) コネクタユニット、真空装置及び真空装置の製造方法
JP2018032713A (ja) 電子装置
JP6288898B1 (ja) 蓄電装置
JP3214849U (ja) 蓄電装置
JP6398244B2 (ja) 配線基板、電子装置および電源供給方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191127

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200910

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200915

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20201211

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210215

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210622

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210715

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6916183

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150