DE102004005545B4

DE102004005545B4 - Verbindungsanordnung und Flachbaugruppe

Info

Publication number: DE102004005545B4
Application number: DE102004005545.9A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Hofler; Stefan Nowak; Wieland Portisch
Original assignee: Siemens Healthcare GmbH
Current assignee: Siemens Healthcare GmbH
Priority date: 2004-02-04
Filing date: 2004-02-04
Publication date: 2018-10-31
Anticipated expiration: 2024-02-05
Also published as: US7425149B2; WO2005076412A2; CN1926722B; US20070134992A1; WO2005076412A3; DE102004005545A1; CN1926722A

Abstract

Verbindungsanordnung zum Verbinden von wenigstens einem Kontakt (1a - 1g) wenigstens einer Flachbaugruppe (2) mit wenigstens einem Gerät (3a - 3c), aufweisend:
ein mit dem wenigstens einen Kontakt (1a - 1g) der Flachbaugruppe (2) elektrisch leitend verbundenes leitfähiges Verbindungselement (4a - 4g) sowie
eine mit dem Gerät (3a - 3c) elektrisch leitend verbundene Klemmeinrichtung (5a - 5h),
wobei die Klemmeinrichtung (5a - 5h) ausgebildet ist, um das Verbindungselement (4a - 4g) aufzunehmen und so über das Verbindungselement (4a - 4g) eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Gerät (3a - 3c) und dem Kontakt (1a - 1g) der Flachbaugruppe (2) herzustellen,
dadurch gekennzeichnet,
dass das mit dem wenigstens einen Kontakt (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f) der Flachbaugruppe (2) verbundene Verbindungselement (4a - 4g) als starrer Leiter in Form einer an dem Kontakt (1a, 1b, 1c, 1e, 1f) der Flachbaugruppe (2) elektrisch leitend befestigte Schraube (4a, 4b, 4c, 4e, 4f) ausgebildet ist, die mit einem ein Gewinde aufweisenden Schaft (8a, 8b, 8c, 8e, 8f) eine im Bereich des Kontaktes (1a, 1b, 1c, 1e,
1f) in die Flachbaugruppe (2) eingebrachte Bohrung (9a, 9b, 9c, 9e, 9f) durchdringt und die auf einer einer ersten Seite (10) der Flachbaugruppe (2) gegenüberliegenden zweiten Seite (11) der Flachbaugruppe über eine Mutter (7a, 7b, 7c, 7e, 7f) gekontert ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zum Verbinden von wenigstens einem Kontakt wenigstens einer Flachbaugruppe mit wenigstens einem Gerät mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruches 1 sowie eine Flachbaugruppe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs 15.
Somit betrifft die vorliegende Erfindung eine Verbindungsanordnung zum Verbinden von wenigstens einem Kontakt wenigstens einer Flachbaugruppe mit wenigstens einem Gerät, die ein mit dem wenigstens einen Kontakt der Flachbaugruppe elektrisch leitend verbundenes leitfähiges Verbindungselement sowie eine mit dem Gerät elektrisch leitend verbundene Klemmeinrichtung aufweist, wobei die Klemmeinrichtung ausgebildet ist, um das Verbindungselement aufzunehmen und so über das Verbindungselement eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Gerät und dem Kontakt der Flachbaugruppe herzustellen. Die Erfindung betrifft somit außerdem eine entsprechende Flachbaugruppe sowie einen entsprechenden Kontakt.
Eine derartige Verbindungsanordnung wird üblicherweise durch einen Kabelbaum realisiert, so dass es sich üblicherweise bei dem leitfähigen Verbindungselement um einzelne, gegeneinander isolierte Leiter des Kabelbaumes handelt.
Bei der Verwendung von Kabelbäumen ist es nachteilig, dass eine Vielzahl von individuellen Leitern zu verbinden ist. Hierdurch entsteht ein großes Risiko, dass einzelne Leiter vertauscht werden, wodurch falsche elektrische Verbindungen hergestellt, sowie Kurzschlüsse verursacht werden können.
Die Offenlegungsschrift DE 24 19 735 A1 offenbart eine Verbindungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 auf.
Ebenfalls offenbaren die Patentschriften US 6 036 508 A , US 5 411 418 A und US 2 862 995 A sowie die Offenlegungsschrift EP 0 924 845 A2 eine Verbindungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 auf.
Die Patentschrift US 5 326 285 A offenbart eine Verbindungsanordnung mit einer Schraubklemme als Klemmeinrichtung.
Die Offenlegungsschrift WO 02 / 089 260 A2 offenbart, dass der ein Verbindungselement bildende starrer Leiter eine direkt an einem Kontakt einer Flachbaugruppe elektrisch leitend befestigte Schraube sein kann.
Die Patentschrift AT 171376 B offenbart eine Verbindungsanordnung zur Herstellung elektrischer Kontakte.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindungsanordnung zum Verbinden von wenigstens einem Kontakt wenigstens einer Flachbaugruppe mit wenigstens einem Gerät zur Verfügung zu stellen, bei der das Vertauschen von Verbindungselementen sicher vermieden werden kann, wobei die Verbindungsanordnung allgemein einen besonders einfachen und robusten Aufbau aufweist. Es ist außerdem Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine entsprechende Flachbaugruppe zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird bei einer Verbindungsanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des unabhängigen Anspruches 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Anspruches 1 gelöst. Bei einer Flachbaugruppe mit den Merkmalen des Oberbegriffes des unabhängigen Anspruches 15 wird die Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Anspruchs 15 gelöst. Dadurch, dass das Verbindungselement als starrer, mit der Flachbaugruppe verbundener Leiter ausgebildet ist, ist es ausgeschlossen, dass der Leiter mit einem anderen Leiter verwechselt und so eine falsche Verdrahtung hergestellt wird. Weiter können Stecker und Befestigungsmaterial für die Flachbaugruppe eingespart werden, da die Flachbaugruppe direkt über den starren Leiter des Verbindungselements von der Klemmeinrichtung gehalten werden kann. Dadurch, dass das Verbindungselement direkt in die Klemmeinrichtung des Gerätes eingreift, wird weiter ein kompakter Aufbau der Verbindungsanordnung erzielt.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente.

1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung; und
1' zeigt eine alternative Ansicht auf einen Ausschnitt der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung.

In den 1 und 1' wird die Verbindungsanordnung beispielhaft im Rahmen einer Verwendung bei Magnetresonanz-Gradientenverstärkern erläutert.
Die Verbindungsanordnung dient zum Verbinden von Kontakten 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f und 1g von auf eine Leiterplatte angeordneten Gleichrichtern (die Gleichrichter sind in 1 nicht dargestellt) mit Trafos 3a, 3b, 3c zur Bereitstellung einer potenzialfreien Versorgungsspannung für mit den Gleichrichtern verbundene Vollbrückenwechselrichter eines Magnetresonanz-Gradientenverstärkers. Somit bilden die Gleichrichter zusammen mit der Leiterplatte eine Flachbaugruppe 2.
Die Eingänge der Gleichrichter sind durch auf der Leiterplatte angeordnete Leiterbahnen (nicht gezeigt) so entflochten, dass die Kontakte 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g der Eingänge der Gleichrichter auf der Leiterplatte entsprechend der Anordnung von Klemmeinrichtungen 5a, 5b, 5c, 5d, 5e, 5f, 5g und 5h der Trafos 3a, 3b, 3c angeordnet sind.
In 1 weist der Trafo 3a drei Klemmeinrichtungen 5a, 5b, 5c mit jeweils einer Schraubklemme auf. Trafo 3b weist drei Klemmeinrichtungen 5d, 5e und 5f mit jeweils einer Federklemme auf. Der Trafo 3c weist einen Anschluss mit sowohl einer Schraubklemme 5g als auch einer Federklemme 5h auf.
Wie in 1' gezeigt bildet gemäß einer ersten Ausführungsform ein Teil des die Leiterplatte bildenden Leiterplattenmaterials eine Zunge, auf der ein Kontakt 1g angeordnet ist, so dass sich insgesamt ein starrer Leiter als Verbindungselement 4g zum Anschluss des Trafos 3c über die Schraubklemme 5g und die Federklemme 5h ergibt. Wie in 1 gezeigt, ist der Trafo 3c dazu ausgebildet, um mittels der Klemmeinrichtungen 5g und 5h zumindestens einen den Kontakt 1g tragenden Teil der Zunge 4g aufzunehmen um so einen direkten elektronischen Kontakt mit den auf den Leiterplatten angeordneten Gleichrichtern herzustellen.
Es ist offensichtlich, dass hierzu die Klemmeinrichtungen 5g und/oder 5h mit den elektronischen Komponenten des Trafos 3c verbunden sein müssen.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform sind zur Herstellung von elektrischen Verbindungen mit dem Trafo 3a an der Leiterplatte drei Schrauben 4a, 4b und 4c direkt an den entsprechenden Kontakten 1a, 1b, 1c der Leiterplatte befestigt. Die Schrauben 4a, 4b und 4c weisen jeweils einen Kopf 6a, 6b und 6c auf und durchdringen mit einem Schaft 8a, 8b, 8c Bohrungen 9a, 9b, 9c, die im Bereich der Kontakte 1a, 1b und 1c in die Leiterplatte eingebracht sind. Auf einer den Köpfen 6a, 6b, 6c der Schrauben 4a, 4b, 4c gegenüberliegenden Seite 11 der Leiterplatte sind die Schrauben durch Muttern 7a, 7b, 7c gekontert.
Wie in 1 ersichtlich, sind die Kontakte 1a, 1b, 1c durch die Bohrung 9a, 9b, 9c von der den Köpfen 6a, 6b, 6c der Schrauben 4a, 4b, 4c zugewandten Seite 10 auf die den Muttern 7a, 7b, 7c der Schrauben 4a, 4b, 4c zugewandten Seite 11 durchkontaktiert, so dass sowohl der Kopf 6a, 6b, 6c der Schrauben als auch die Muttern 7a, 7b, 7c und der Schaft 8a, 8b, 8c der Schrauben 4a, 4b, 4c mit den Kontakten 1a, 1b, 1c der Leiterplatte in elektrische Verbindung kommen.
Zur Vereinfachung der Montage und zur Verbesserung des elektrischen Kontaktes sind der Kopf 6b, bzw. die Mutter 7c der Schrauben 4b bzw. 4c, mit den Kontakten 1b bzw. 1c der Leiterplatte 2 verlötet.
Um ein Lösen der Schrauben sicher zu verhindern und den elektrischen Kontakt weiter zu verbessern kann auch, wie bei Schraube 4a gezeigt, sowohl der Kopf 6a als auch die Mutter 7a mit dem jeweiligen Kontakt 1a verlötet sein.
Somit bilden die mit den Kontakte 1a, 1b, 1c der Leiterplatte elektrisch verbundenen Schrauben 4a, 4b, 4c starre Verbindungselemente.
Die Schraubklemmen 5a, 5b, 5c des zugeordneten Trafos 3a sind so ausgebildet, dass sie die Schrauben 4a, 4b, 4c zumindest teilweise aufnehmen und über die Schrauben 4a, 4b, 4c eine elektrische Verbindung zwischen dem Trafo 3a und dem jeweiligen Kontakt 1a, 1b, 1c der Leiterplatte herstellen können.
Dabei sind die Schrauben 4a, 4b und 4c sowie die Schraubklammer 5a, 5b und 5c so ausgebildet, dass die Schrauben 4a, 4b, 4c direkt und unmittelbar in die Schraubklemmen 5a, 5b und 5c des Trafos 3a eingreifen und somit direkt und unmittelbar mit den Schraubklemmen 5a, 5b, 5c verbunden werden können.
Gemäß einer dritten Ausführungsform weist der Trafo 3b anstelle von Schraubklemmen drei Federklemmen 5d, 5e, 5f auf.
Die Kontakte 1d, 1e, 1f der dem Trafo 3b zugeordneten Gleichrichter sind lediglich an einer Seite der Leiterplatte angeordnet.
Zur Verbindung des Kontaktes 1d mit der zugehörigen Federklemme 5d des Trafos 3b ist ein Metallbolzen 4d durch Löten direkt an dem Kontakt 1d der Leiterplatte elektrisch leitend befestigt. Die zugehörende Federklemme 5d ist entsprechend ausgebildet, den Metallbolzen 4d direkt aufzunehmen und elektrisch zu kontaktieren.
Die Schrauben 4e und 4f unterscheiden sich von den Schrauben 4b und 4c lediglich dadurch, dass nicht mit den zugehörigen Kontakten 1e bzw. 1f verlötet sind.
Auch die Federklemmen 5e und 5f sind ausgebildet, um die zugeordneten Schrauben 4e und 4f, welche direkt in die Federklemmen 5e und 5f eingreifen, aufzunehmen und so direkt und unmittelbar elektrisch zu kontaktieren, um über die Schrauben 4e und 4f eine elektrische Verbindung zwischen dem Trafo 3b und den Kontakten 1e und 1f herzustellen.
Da bei der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung die elektrische Verbindung über starre Leiter wie Metallbolzen, Schrauben oder Leiterplattenzungen hergestellt wird, sind keine separaten Halterungen für die Leiterplatte erforderlich, da diese direkt von den Trafos 3a, 3b und 3c getragen wird. Weiter können Fehler bei der Verdrahtung so sicher vermieden werden.
Gemäß einer nicht eigens dargestellten Ausführungsform handelt es sich bei den Elementen 3a und 3b nicht um Trafos, sondern um in einer Reihe in einer Verteilerschiene angeordnete Sicherungsautomaten, über die eine elektrische Verbindung zwischen einem beliebigen, mit den Sicherungsautomaten verbundenen elektrischen Gerät und Kontakten der Leiterplatte hergestellt werden soll.

Claims

Verbindungsanordnung zum Verbinden von wenigstens einem Kontakt (1a - 1g) wenigstens einer Flachbaugruppe (2) mit wenigstens einem Gerät (3a - 3c), aufweisend: ein mit dem wenigstens einen Kontakt (1a - 1g) der Flachbaugruppe (2) elektrisch leitend verbundenes leitfähiges Verbindungselement (4a - 4g) sowie eine mit dem Gerät (3a - 3c) elektrisch leitend verbundene Klemmeinrichtung (5a - 5h), wobei die Klemmeinrichtung (5a - 5h) ausgebildet ist, um das Verbindungselement (4a - 4g) aufzunehmen und so über das Verbindungselement (4a - 4g) eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Gerät (3a - 3c) und dem Kontakt (1a - 1g) der Flachbaugruppe (2) herzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem wenigstens einen Kontakt (1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f) der Flachbaugruppe (2) verbundene Verbindungselement (4a - 4g) als starrer Leiter in Form einer an dem Kontakt (1a, 1b, 1c, 1e, 1f) der Flachbaugruppe (2) elektrisch leitend befestigte Schraube (4a, 4b, 4c, 4e, 4f) ausgebildet ist, die mit einem ein Gewinde aufweisenden Schaft (8a, 8b, 8c, 8e, 8f) eine im Bereich des Kontaktes (1a, 1b, 1c, 1e, 1f) in die Flachbaugruppe (2) eingebrachte Bohrung (9a, 9b, 9c, 9e, 9f) durchdringt und die auf einer einer ersten Seite (10) der Flachbaugruppe (2) gegenüberliegenden zweiten Seite (11) der Flachbaugruppe über eine Mutter (7a, 7b, 7c, 7e, 7f) gekontert ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (4a - 4g) direkt in die Klemmeinrichtung (5a - 5h) des Gerätes (3a - 3c) eingreift.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachbaugruppe (2) eine bestückte Leiterplatte ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Leiterplatte ein oder mehrere Gleichrichter für ein oder mehrere Wechselrichter eines Magnetresonanz-Gradientenverstärkers angeordnet und über ein oder mehrere Verbindungselemente (4a - 4g) und ein oder mehrere Klemmeinrichtungen (5a - 5h) mit einem oder mehreren zugehörigen Geräten (3a - 3c) verbunden sind.
Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsanordnung ausgebildet ist, um eine Vielzahl von Kontakten (1a - 1g) der wenigstens einen Flachbaugruppe (2) mit einer Vielzahl von Klemmeinrichtungen (5a - 5h) des wenigstens einen Gerätes (3a - 3c) zu verbinden, wobei die Verbindungselemente (4a - 4g) entsprechend der Anordnung der Klemmeinrichtungen (5a - 5h) an der wenigstens einen Flachbaugruppe (2) angeordnet sind.
Verbindungsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Klemmeinrichtung (5a - 5h) eine Schraubklemme (5a, 5b, 5c, 5g) oder eine Federklemme (5d, 5e, 5f, 5h) ist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie zur Leitung von Spannungen von über 24 Volt und/oder Strömen von über 0,5 Ampere geeignet ist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Klemmeinrichtung (5a -5h) des wenigstens einen Gerätes (3a - 3c) direkt an dem wenigstens einen Gerät (3a - 3c) oder über einen oder mehrere separate, mit dem Gerät (3a - 3c) elektrisch verbundene Sicherungsautomaten bereitgestellt ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sicherungsautomaten in einer Reihe an einer Verteilerschiene angeordnet sind.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät (3a - 3c) als Trafo zur Bereitstellung einer potentialfreien Versorgungsspannung für Vollbrückenwechselrichter eines Magnetresonanz-Gradientenverstärkers ausgebildet ist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (4a, 4b, 4c, 4e, 4f) einen Kopf (6a, 6b, 6c, 6e, 6f) aufweist, welcher auf der ersten Seite (10) der Flachbaugruppe (2) mit dem Kontakt (1a, 1b, 1c, 1e, 1f) in elektrische Verbindung kommt.
Verbindungsanordnung (2) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (7a, 7b, 7c, 7e, 7f) auf der zweiten Seite (11) der Flachbaugruppe (2) mit dem Kontakt (1a, 1b, 1c, 1e, 1f) in elektrische Verbindung kommt.
Verbindungsanordnung (2) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (6a, 6b) der Schraube (4a, 4b) mit dem Kontakt (1a, 1b) verlötet oder verschweißt ist.
Verbindungsanordnung (2) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (7a, 7c) mit dem Kontakt (1a, 1c) verlötet oder verschweißt ist.
Flachbaugruppe (2) mit wenigstens einem Kontakt (1a - 1g) zum Verbinden mit wenigstens einem Gerät (3a - 3c), welches eine elektrisch leitend verbundene Klemmeinrichtung (5a - 5h) aufweist, wobei die Flachbaugruppe (2) ein mit dem wenigstens einen Kontakt (1a - 1g) elektrisch leitend verbundenes leitfähiges Verbindungselement (4a - 4g) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (4a - 4g) als starrer Leiter in Form einer an dem Kontakt (1a, 1b, 1c, 1e, 1f) der Flachbaugruppe (2) elektrisch leitend befestigte Schraube (4a, 4b, 4c, 4e, 4f) ausgebildet ist, die mit einem ein Gewinde aufweisenden Schaft (8a, 8b, 8c, 8e, 8f) eine im Bereich des Kontaktes (1a, 1b, 1c, 1e, 1f) in die Flachbaugruppe (2) eingebrachte Bohrung (9a, 9b, 9c, 9e, 9f) durchdringt und die auf einer einer ersten Seite (10) der Flachbaugruppe (2) gegenüberliegenden zweiten Seite (11) der Flachbaugruppe über eine Mutter (7a, 7b, 7c, 7e, 7f) gekontert ist.
Flachbaugruppe (2) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (4a - 4g) zum direkten Eingreifen in die Klemmeinrichtung (5a - 5h) des Gerätes (3a - 3c) ausgebildet ist.
Flachbaugruppe nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachbaugruppe (2) eine bestückte Leiterplatte ist.
Flachbaugruppe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Leiterplatte ein oder mehrere Gleichrichter für ein oder mehrere Wechselrichter eines Magnetresonanz-Gradientenverstärkers angeordnet und über ein oder mehrere Verbindungselemente (4a - 4g) und ein oder mehrere Klemmeinrichtungen (5a - 5h) mit einem oder mehreren zugehörigen Geräten (3a - 3c) verbunden sind.
Flachbaugruppe (2) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (4a, 4b, 4c, 4e, 4f) einen Kopf (6a, 6b, 6c, 6e, 6f) aufweist, welcher auf der ersten Seite (10) der Flachbaugruppe (2) mit dem Kontakt (1a, 1b, 1c, 1e, 1f) in elektrische Verbindung kommt.
Flachbaugruppe (2) nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (7a, 7b, 7c, 7e, 7f) auf der zweiten Seite (11) der Flachbaugruppe (2) mit dem Kontakt (1a, 1b, 1c, 1e, 1f) in elektrische Verbindung kommt.
Flachbaugruppe (2) nach einem der Ansprüche 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (6a, 6b) der Schraube (4a, 4b) mit dem Kontakt (1a, 1b) verlötet oder verschweißt ist.
Flachbaugruppe (2) nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Mutter (7a, 7c) mit dem Kontakt (1a, 1c) verlötet oder verschweißt ist.