УСТРОЙСТВО ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КОМПОНЕНТА К МОНТАЖНОМУ ОСНОВАНИЮ Российский патент 2000 года по МПК H01R9/00 H01R9/24 H05K7/02 H01R12/32 

Изобретение относится к устройству для крепления электрического компонента к монтажному основанию и для гальванического соединения его с клеммной колодкой, соединенной с монтажным основанием. Устройство, являющееся предметом настоящего изобретения, может быть использовано для элементов, пропускающих сильные токи, например индуктивных элементов, таких как измерительные трансформаторы.

Предшествующий уровень техники
Если монтажным основанием является печатная плата, то для механического соединения электрических компонентов с монтажным основанием и для электрического соединения их с клеммной колодкой, соединенной с монтажным основанием, обычно используются различные способы паяния. Однако такие способы не могут быть применены в случае работы с сильными токами, поскольку площадь поперечного сечения полосок медной фольги на обычных печатных платах недостаточна для того, чтобы пропускать такие токи. Типичным примером устройства, пропускающего более сильные токи, является измерительный трансформатор. Ниже будут рассмотрены известные решения особенно в случаях применения измерительных трансформаторов.

Трансформаторы, имеющие форму трансформаторов с шихтованным сердечником, обычно соединяются с монтажным основанием железными зажимами, которые крепятся к основанию или винтами, или другими механическими крепежными изделиями, такими как заклепки, или путем загибания концов железных зажимов таким образом, чтобы они обеспечивали механическое соединение трансформатора с основанием. Выводы первичной и вторичной обмоток трансформаторов снабжены незакрепленными проводами. Этот обычный способ крепления включает трудоемкую операцию крепления железных зажимов. Снабжение выводов трансформаторов незакрепленными проводами влечет за собой возможность ненадежного соединения. Кроме того, очень трудно проверить надежность соединения визуально, в особенности в случае наличия на основании нескольких трансформаторов, что часто бывает на практике.

Так же, как в случае трансформатора с шихтованным сердечником, существует возможность механического крепления тороидального трансформатора или посредством его кожуха, или с помощью крепежного средства, ввинчиваемого через его центр. Даже в этом случае выводы первичной и вторичной обмоток снабжены незакрепленными проводами. Таким образом, тороидальный трансформатор не отличается от трансформатора с шихтованным сердечником в отношении проблем, связанных с соединением и закреплением.

Одним из вариантов является соединение трансформатора с печатной платой с помощью напаянных наконечников и выполнение проводки посредством полосок медной фольги на печатной плате. Однако такое решение печатной платы часто бывает неэкономичным, поскольку полоски из медной фольги должны быть толще, чем обычно, чтобы получить проводники с достаточной площадью поперечного сечения. Кроме того, требования, предъявляемые нормативами на пропускную способность по току, не удовлетворяются в случае использования мягкого припоя.

Трансформаторы, запрессованные в пластмассу, выводы которых припаяны к концам первичных обмоток, также находят определенное применение в этой области. Однако для запрессовывания трансформаторов в пластмассу необходимо, чтобы их было много, при этом производственный контроль и хранение влекут за собой дополнительные затраты. Чем больше трансформаторов, тем труднее установить их на основании и обеспечить компактность конструкции.

Следует также отметить, что в случае измерительных трансформаторов необходимо применять норматив DIN 57435, касающийся статических измерительных и защитных реле. Согласно этому нормативу требующаяся длительная пропускная способность по току в четыре раза превышает номинальный ток, требующаяся длительная тепловая пропускная способность по току в секунду в сто раз превышает номинальный ток и требующаяся динамическая пропускная способность по току в 2,5 раза превышает тепловую пропускную способность по току за один полупериод. Если номинальная сила тока равна 5 A, требующаяся длительная тепловая пропускная способность по току возрастает до 500 A за 1 с, а требующаяся динамическая пропускная способность по току возрастает до 1250 A.

Описание сущности изобретения
Целью настоящего изобретения является предложение нового решения проблемы крепления электрических компонентов, в особенности индуктивных компонентов, таких как измерительные трансформаторы, к монтажному основанию и для быстрого подсоединения их первичной цепи, исключив вероятность ненадежного соединения. Это достигается с помощью устройства, являющегося предметом настоящего изобретения, которое характеризуется тем, что клеммная колодка содержит первую контакт-деталь съемного соединителя, а компонент содержит вторую контакт-деталь съемного соединителя, при этом компонент и монтажное основание содержат взаимозацепляющиеся детали для крепления компонента к основанию, с помощью которых компонент крепится к основанию, а контакт-детали съемного соединителя обеспечивают гальванический контакт между компонентом и клеммной колодкой.

При использовании устройства, являющегося предметом настоящего изобретения, трансформаторы скрепляются механически с основанием посредством крепежных средств типа защелок, поскольку трансформаторы и монтажное основание снабжены элементами, взаимозацепляющимися между собой. Такое механическое крепление обеспечивает электрический контакт между контакт-деталью клеммной колодки, соединенной с монтажным основанием, дополняющей контакт-деталью, присоединенной к электрическому компоненту. Клеммная колодка предпочтительно содержит охватываемую контакт-деталь съемного соединителя, в то время как электрический компонент содержит охватывающую контакт-деталь. Таким образом, появляется возможность аккуратно ввести охватывающую контакт-деталь в корпус компонента. Охватываемой контакт-детали легко можно придать форму электрической шины, которая вводится в паз, сохраненный для нее при монтаже модуля клеммной колодки.

Когда к монтажному основанию в устройстве, являющемся предметом изобретения, крепят множество электрических компонентов, компоненты предпочтительно размещаются на основании в два и более ряда, так что компоненты в одном ряду находятся в промежутке между двумя соседними в другом ряду, а каждая клеммная колодка (2) соединена с двумя контакт-деталями, первая из которых находится в первом ряду компонентов, а вторая - во втором ряду компонентов. Такое устройство делает конструкцию компактной и исключает вероятность ненадежного электрического соединения. Кроме того, электрическое соединение с компонентом как в первом, так и во втором ряду может быть выполнено с помощью аналогичной клеммной колодки. Поэтому необходимо иметь клеммные колодки только одного типа, что очевидно является преимуществом с точки зрения рационализации.

Когда электрический компонент является измерительным трансформатором, гальванический контакт между клеммной колодкой и компонентом предпочтительно содержит контакт с первичной обмоткой измерительного трансформатора. Первичная обмотка является частью измерительного трансформатора, в котором сила тока составляет несколько ампер, и таким образом ток не может пройти через тонкие полоски медной фольги на обычных печатных платах, в особенности если учитывать приведенные выше требования, установленные DIN 57435, в отношении пропускной способности по току.

Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение будет описано более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг. 1 изображает общий вид варианта реализации основания, пригодного для использования с клеммной колодкой, которая соединена с ним согласно изобретению;
фиг. 2 - поперечный разрез клеммной колодки согласно изобретению;
фиг. 3 - общий вид устройства, на котором клеммные колодки прикреплены к монтажному основанию, к которому прикреплены электрические компоненты согласно изобретению;
фиг. 4 - детальное изображение электрического компонента и его электрических соединений с контакт-деталью клеммной колодки согласно изобретению:
Подробное описание предпочтительных вариантов воплощения изобретения
Монтажное основание 1 (фиг. 1) содержит множество отделений или углублений, в которые могут быть вдавлены электрические компоненты, так что форма монтажного основания направляет каждый компонент на предназначенное для него место. Основание снабжено множеством запорных язычков 9 или подобных им приспособлений, с помощью которых компоненты фиксируются на месте после запрессовывания в их конечное положение на основании. Для того чтобы иметь возможность реализовать такую фиксацию защелочного типа, электрический компонент, естественно, снабжается подходящей деталью для вмещения запорных язычков. Монтажное основание 1 и электрический компонент снабжены также другими взаимодействующими деталями, которые направляют компонент в нужное положение на монтажном основании. При таком применении эти взаимодействующие детали и запорные язычки защелочного типа или соответствующие фиксирующие средства, предусмотренные в них, будут называться взаимозацепляющимися деталями. Взаимозацепляющиеся детали 8 и 9 также направляют компонент, когда его устанавливают на место, и фиксируют в предназначенном для него положении. Назначение взаимозацепляющихся деталей и запорных средств заключается в поддержке компонентов и фиксации их на монтажном основании настолько прочно, чтобы компоненты не отходили при любых механических напряжениях.

Клеммные колодки 2 должны соединяться с краем монтажного основания 1. Клеммные колодки 2 образуют модуль клеммных колодок, предназначенный для множества электрических компонентов. Модуль клеммных колодок подходит для соединения пяти измерительных трансформаторов, поскольку для одного измерительного трансформатора требуются три клеммных колодки. Для облегчения монтажа, однако, клеммные колодки объединяются для образования более крупных модулей клеммных колодок, содержащих, например, 15 клемм, которые также крепятся к краю монтажного основания посредством запорных язычков 11 защелочного типа. Запорные язычки 11 располагаются как выше, так и ниже клеммных колодок для надежной фиксации модуля терминального блока на месте.

Для выполнения соединений на его конце, обращенном к основанию, клеммная колодка 2 (фиг. 2) содержит электрическую шину 5 с двумя плоскими охватываемыми контактами 4 и 6. Когда клеммную колодку устанавливают на место на краю монтажного основания 1, шина 5 помещается в пазу, выполненном на монтажном основании, так что контакт-детали 4, 6 остаются видимыми, что позволяет выполнить электрическое соединение с одной из них. Проводник, по которому сигнал, предназначенный для измерения, передается на клеммную колодку 2, соединяется обычным образом посредством соединительного винта с контактной планкой 12, расположенной в корпусе клеммной колодки. Подлежащий измерению сигнал силы тока или напряжения подается на клеммные колодки.

В случае, проиллюстрированном на фиг. 3, модуль клеммной колодки устанавливают на место на краю монтажного основания 1, а другой конец пространства, зарезервированного для клеммных колодок, накрыт закрывающей пластиной 13. Множество измерительных трансформаторов 3 предназначено для крепления на монтажном основании. Как указывалось выше, показанный модуль клеммного блока достаточен для подсоединения только пяти измерительных трансформаторов. На практике ими должны быть пять трансформаторов, находящихся на фиг. 3 слева, три из них в переднем ряду, более близком к передней панели, и два в заднем ряду. Измерительный трансформатор крепится к монтажному основанию 1 путем помещения его в нужное положение над монтажным основанием и последующим вдавливанием и взаимозацеплением измерительных трансформаторов между собой. Затем измерительный трансформатор 3 проталкивают в направлении клеммной колодки 2, в результате чего запорные средства фиксируют измерительный трансформатор 3 на месте. В то же время образуется электрический контакт между контакт-деталью 7 измерительного трансформатора 3 и контакт-деталью 4 или 6 клеммной колодки 2 (фиг. 4).

На фиг. 4 показан вариант реализации измерительного трансформатора, пригодного для использования с монтажным основанием, являющимся предметом настоящего изобретения. Каркас катушки индуктивности отличается от обычного тем, что он содержит монтажные лепестки 8, взаимозацепляющиеся с монтажным основанием 1 для крепления к нему трансформатора. Изготовление измерительного трансформатора содержит операции намотки вторичной обмотки на каркас катушки индуктивности и припаивание ее концов 14 к монтажным лепесткам. Для того чтобы намотать две первичные обмотки трансформатора, сначала обрезают проволоку, необходимую для каждой первичной обмотки, а ее концы снабжают зажимами 7 таким образом, что один конец каждой проволоки вводился в зажим 7, общий для всех обмоток. После этого первый зажим вводят в пространство, предусмотренное для него на каркасе катушки, и как защелку фиксируют на месте. Затем наматывают первую часть обмотки, а контакт, соединяющий первую и вторую часть обмотки, помещают в предназначенное для него пространство. Наматывают вторую часть обмотки и третий контакт ставят на место таким же образом, как и два предыдущих. После этого укладывают пакетом трансформаторные пластины 16, а трансформатор лакируют. На этой стадии трансформатор приобретает форму, показанную на фиг. 4, и готов к тому, чтобы быть установленным на место на монтажном основании.

Когда трансформатор ставится на место, монтажные лепестки каркаса катушки вдавливаются в соответствующие пазы на монтажном основании, а трансформатор передвигается на несколько миллиметров по направлению к клеммной колодке 2, в результате чего образуется электрический контакт между охватываемыми контактами 7, а трансформатор и контакты 6 соединяются с электрическими шинами 5 клеммных колодок. В этом случае трансформатор соединяется со вторым рядом, т. е. рядом, более удаленным от передней панели. Если транс форматор был помещен в ряду, более близком к передней панели, он соединяется с контакт-деталью 4 клеммной колодки 2.

Трансформаторы в первом и втором ряду перекрывают друг друга. Это позволяет сберечь пространство на монтажном основании и, кроме того, помогает избежать ненадежных соединений, поскольку невозможно соединить трансформатор одновременно с обеими контакт-деталями 4 и 6 клеммной колодки 2.

Среди измерительных трансформаторов трансформаторами тока являются те, по первичной обмотке которых пропущен более сильный ток, и поэтому они могут быть установлены с помощью приспособления, являющегося предметом настоящего изобретения. Поэтому они должны быть установлены или в первом, или во втором ряду относительно передней панели. Трансформаторы напряжения, в свою очередь, могут быть установлены в любом ряду, т.е. в первом или втором ряду, или в третьем ряду, который не соединен с клеммными колодками 2. Соединения и первичной, и вторичной обмоток трансформаторов напряжения, которые устанавливаются в третьем ряду, выполняются через паяльные выступы 17, которые выполнены на верху трансформаторов. На практике это делают следующим образом: после того, как трансформаторы зафиксированы на основании, сверху на трансформаторы 3 помещают печатную плату со сквозными отверстиями для паяльных выступов, и паяльные выступы припаивают обычным образом к полоскам медной фольги на печатной плате. Эта процедура сопровождается соединением вторичных обмоток трансформаторов напряжения и тока как в первом, так и во втором ряду и с соединениями первичной и вторичной обмоток трансформаторов напряжения в третьем ряду, поскольку сила тока в этих обмотках настолько низка, что ток может проходить через полоски медной фольги на печатной плате.

Устройство, являющееся предметом настоящего изобретения, позволяет чрезвычайно просто, надежно и быстро получать комбинацию измерительных трансформаторов, необходимую для каждого конкретного случая. Правильная установка измерительных трансформаторов может быть легко обеспечена за счет снабжения измерительных трансформаторов ясно видимыми обозначениями их типа. Никакой иной информации не требуется, поскольку клеммы как первичной, так и вторичной обмоток располагаются на совершенно определенных метах на каркасе катушки.

Устройство, являющееся предметом изобретения, описано на примере со ссылкой только на один вариант реализации. Очевидно, что изобретение может быть в значительной степени модифицировано в зависимости от применяемого электрического компонента без отступления при этом от объема патентных притязаний.

Изобретение относится к устройству для крепления электрического компонента (3) к монтажному основанию (1) и для гальванического соединения его с клеммной колодкой (2), закрепленной на монтажном основании (1). Согласно изобретению клеммная колодка (2) содержит первую контакт-деталь съемного соединителя, а компонент (3) содержит вторую контакт-деталь съемного соединителя. Кроме того, компонент и монтажное основание содержат взаимозацепляющиеся детали (8, 9) для крепления компонента к основанию, с помощью которых компонент крепится к основанию, а контакт-детали съемного соединителя обеспечивают гальванический контакт между компонентом (3) и клеммной колодкой (2). Технический результат - предложение нового решения проблемы крепления электрических компонентов к монтажному основанию и быстрого подсоединения их первичной цепи, исключив вероятность ненадежного соединения. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для крепления электрического компонента к монтажному основанию и для гальванического соединения его с клеммной колодкой, соединенной с монтажным основанием, отличающееся тем, что клеммная колодка содержит первую контакт-деталь, являющуюся охватываемой контакт-деталью съемного соединителя, а электрический компонент содержит вторую контакт-деталь, являющуюся охватывающей контакт-деталью съемного соединителя, при этом электрический компонент и монтажное основание содержат взаимозацепляющиеся детали крепления, с помощью которых электрический компонент крепится к монтажному основанию, а контакт-детали съемного соединителя обеспечивают гальванический контакт между электрическим компонентом и клеммной колодкой. 2. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что для крепления к основанию множества электрических компонентов электрические компоненты размещаются на монтажном основании по меньшей мере в два ряда, так что электрические компоненты в одном ряду находятся в промежутке между двумя соседними в другом ряду, а каждая клеммная колодка соединена с двумя контакт-деталями, первая из которых находится в первом ряду электрических компонентов, а вторая - во втором ряду электрических компонентов. 3. Устройство по любому из пп.1 - 3, отличающееся тем, что электрическим компонентом является измерительный трансформатор, при этом гальванический контакт между клеммной колодкой и измерительным трансформатором содержит контакт с первичной обмоткой измерительного трансформатора.