本發(fā)明涉及用于電氣設(shè)備的防水殼、用于向用電設(shè)備供給低電壓的且包含這種防水殼的供電單元以及電氣設(shè)備的對應(yīng)的裝配方法。
背景技術(shù)：
：：現(xiàn)今，向用電設(shè)備供給低電壓的供電單元廣泛傳播，其通過借助于電壓變壓器將供給電壓轉(zhuǎn)換成所需的低電壓。這對例如用于對戶外裝置進(jìn)行充電的某些應(yīng)用來說是必要的是能夠在潮濕的環(huán)境中安全地操作供電單元。這里，必須遵守防護(hù)等級ipx4或甚至ipx7。如通常所知的，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)dinen60529[dinen60529(vde0470-1)：2000-09的外殼保護(hù)等級(國際防護(hù)等級認(rèn)證(ipcode))(iec60529：1989+a1：1999)；德文版en60529：1991+a1：2000。vde出版社，柏林]，所謂的國際防護(hù)等級認(rèn)證(侵入防護(hù)等級)涉及針對四周濺水的保護(hù)(ipx4)和針對暫時浸沒的保護(hù)(ipx7)。為了對應(yīng)于防護(hù)等級ipx7來密封外殼，已知的是，一方面將供電單元的電力輸入引線、輸出引線和所有組件配置于外殼中并且采用電絕緣澆鑄樹脂完全地填充該外殼。該完全填充(completefilling)的替代方式是借助于超聲波焊接接縫的外殼密封。然而，超聲波焊接的替代方式不像完全填充那樣可靠，這是因?yàn)槊芊庑砸蕾囉诤附咏涌p的質(zhì)量并且可能受到某些無法接受的波動影響。另一方面，完全地填充插件式供電單元具有以下缺點(diǎn)：重量和材料費(fèi)用相對高，此外，歸因于通過澆鑄樹脂不可分離地包圍所有組件的事實(shí)，故障原因的檢查更加困難。此外，本申請的發(fā)明人認(rèn)識到，采用澆鑄樹脂對所有組件進(jìn)行封裝可能導(dǎo)致電子組件之間的電流泄露、導(dǎo)致電磁干擾(emi)問題并且導(dǎo)致不期望的聲學(xué)現(xiàn)象。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供用于電氣設(shè)備的防水殼、供電單元和相關(guān)的制造方法，其允許一方面遵守適于在潮濕區(qū)域操作的防護(hù)等級，另一方面顯著降低制造成本和復(fù)雜性。通過獨(dú)立技術(shù)方案的主題實(shí)現(xiàn)了該目的。本發(fā)明的有利實(shí)施方式是從屬技術(shù)方案的主題。本發(fā)明基于如下的防水殼概念：該防水殼用于電氣設(shè)備并且包括殼體和至少一個第一插頭，該殼體限定用于容納電氣功能組件的內(nèi)部空間并且包括至少一個第一開口，該第一插頭安裝在所述第一開口內(nèi)以形成內(nèi)部空間的壁的第一部分。根據(jù)有利的實(shí)施方式，殼體包括第二開口和至少一個第二插頭，該第二插頭安裝在所述第二開口內(nèi)以形成內(nèi)部空間的所述壁的第二部分。各第一插頭和第二插頭包括分別形成用于第一端子和第二端子的饋通部(feedthrough)的端子通道。在設(shè)置僅一個插頭的情況下，插頭可以包括用于向外側(cè)引導(dǎo)端子的兩個或更多個端子通道。所述第一插頭和所述第二插頭分別配置在所述第一開口和所述第二開口內(nèi)以與所述殼體形成第一外部空間和第二外部空間，所述第一外部空間和所述第二外部空間在最后的安裝階段填充有電絕緣材料。通過僅對外部空間填充電絕緣填充材料，殼內(nèi)部的電子組件與通常為澆鑄化合物的填充材料保持不被接觸。填充材料可以是環(huán)氧樹脂或硅樹脂材料。有利地，填充材料是阻燃的并且滿足例如根據(jù)ul94v0的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。借助于填充材料密封外部空間足夠防止潮氣侵入設(shè)置有電氣功能組件的內(nèi)部空間。外部空間比整個內(nèi)部空間小得多，使得與全封裝相比，在制造防水殼時顯著減少了所需的澆鑄化合物的量。此外，在需要故障分析或維護(hù)的情況下或用于在電子組件的有效使用期后回收電子組件的情況下，防水殼可以容易地與電氣功能組件分離。由于不存在超聲波焊接接縫，根據(jù)本發(fā)明的防水殼還比傳統(tǒng)的外殼更堅(jiān)固。最后，歸因于僅對易于訪問的外部空間必須填充澆鑄化合物的事實(shí)，對于根據(jù)本發(fā)明的防水殼的多種不同的尺寸和截面幾何形狀，能夠易于適用注射成型工具的幾何形狀。根據(jù)本發(fā)明的有利的實(shí)施方式，殼體具有直的管狀。第一開口和第二開口是管的第一端部和第二端部并且分別被第一插頭和第一插頭封閉。這種幾何形狀具有如下優(yōu)點(diǎn)：除了插頭和殼體之間的交界以外，不存在接縫和連接區(qū)域。因而，能夠?qū)崿F(xiàn)防水殼的外表面平滑而堅(jiān)固。管狀殼體的特別經(jīng)濟(jì)的制造方式是制造成為擠出型材，優(yōu)選地由電絕緣塑料材料制成。根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，殼體具有矩形內(nèi)部截面，第一插頭和第二插頭均具有適配于殼體的內(nèi)部截面的矩形外形。然而，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說清楚的是，根據(jù)本發(fā)明也可以設(shè)置諸如圓形、橢圓形或多邊形的任意其它期望的截面形式。所述第一插頭和所述第二插頭的至少一個可以包括以密封方式與殼體接合的周向密封元件。該密封元件防止電絕緣填充材料進(jìn)入內(nèi)部空間并且防止電絕緣填充材料與電氣功能組件接觸。密封元件可以是貼附到制造插頭的另外的剛性材料的柔性墊圈。可選地，整個插頭是由柔性材料形成，而密封元件被制造成插頭的整體的一部分。以插頭的一部分為密封元件的方式制造插頭便于制造加工并且再次減少了關(guān)鍵的材料交界的數(shù)量。根據(jù)本發(fā)明的有利實(shí)施方式，第一端子通道和第二端子通道中的至少一個是電纜通道。由于不必須滿足與填充幾何形狀相關(guān)的精密形狀(tighttolerance)，以填充材料圍繞電纜填充外部空間是特別容易的。然而，通過設(shè)置相應(yīng)形狀的連接器外形，插塞式連接器當(dāng)然也可以并入一個或兩個插頭中。在端子由電纜形成的情況下，各插頭可以包括用于保護(hù)電纜被扯掉或彎曲地太劇烈的應(yīng)變消除元件和/或扭結(jié)保護(hù)元件。根據(jù)本發(fā)明的防水殼的概念可以有利地用于供電單元，該供電單元向用電設(shè)備供給由干線電壓電力(mainsvoltagepower)產(chǎn)生的低電壓電力。特別地，電氣功能組件由電壓變壓器單元形成，該電壓變壓器單元包括用于將供給電壓轉(zhuǎn)換為低電壓的至少一個電子組件。該電壓變壓器單元容納在殼體的內(nèi)部空間的內(nèi)側(cè)，輸入端子和輸出端子通過在至少一個第一插頭中形成的端子通道被引導(dǎo)到外側(cè)。優(yōu)選地，設(shè)置第一插頭和第二插頭，該第一插頭具有用于所述輸入端子的第一端子通道，該第二插頭具有用于容納所述輸出端子的第二端子通道。特別地，輸入端子可以由能夠連接到干線電壓的電纜形成?？蛇x地，也可以設(shè)置插塞式連接器，例如，根據(jù)國際電工委員會(iec)的標(biāo)準(zhǔn)iec60320的連接器，該插塞式連接器指定用于將供電線連接到達(dá)到250伏的電氣設(shè)備的非鎖定設(shè)備和互連耦合器。輸出端子既可以由能夠連接到用電設(shè)備的電纜形成，也可以由諸如usb(通用串行總線)連接器的插塞式連接器形成。特別地，可以設(shè)置根據(jù)usb標(biāo)準(zhǔn)1.0、2.0或3.0的usb插座。特別是對于諸如移動電話的充電移動終端，具有usb連機(jī)器的供電單元時通用的，同時機(jī)械性穩(wěn)定并且安全。然而，設(shè)置借助于電絕緣填充組件直接密封的電纜代表了將根據(jù)本發(fā)明的供電單元分別連接到供給電壓和用電設(shè)備的最簡單和最經(jīng)濟(jì)的方法。本發(fā)明還涉及電氣設(shè)備的裝配方法，其包括以下步驟：提供殼體，該殼體限定用于容納電氣功能組件的內(nèi)部空間并且包括第一開口和第二開口；在沿著所述殼體的縱向軸線的插入方向上插入功能組件；將第一插頭插入所述第一開口中以形成內(nèi)部空間的壁的第一部分，并且將第二插頭插入所述第二開口中以形成內(nèi)部空間的所述壁的第二部分，各第一插頭和第二插頭包括分別形成用于第一端子和第二端子的饋通部的端子通道，其中所述第一插頭和第二插頭分別配置在第一開口和第二開口內(nèi)以與所述殼體形成第一外部空間和第二外部空間；以及采用電絕緣材料填充第一外部空間和第二外部空間。有利地，根據(jù)本發(fā)明的裝配方法不需要最傳統(tǒng)的供電單元所需要的任何焊接步驟、特別是不需要超聲波焊接。此外，采用電絕緣材料填充第一外部空間和第二外部空間的步驟提供了兩個目的：首先，端子通道被氣密密封以抵抗潮氣的侵入；其次，端子本身機(jī)械固定在殼體。因此，提供了制造電氣設(shè)備、特別是供電單元的特別有效和安全的方法。附圖說明所附的附圖被并入說明書并且形成說明書的一部分以圖示本發(fā)明的幾個實(shí)施方式。這些附圖與說明書一起用于說明發(fā)明的原理。這些附圖僅用于圖示能夠如何制作和使用發(fā)明的優(yōu)選和可選的示例的目的，并且不意于將本發(fā)明限制成僅為圖示和所說明的實(shí)施方式。此外，實(shí)施方式的幾個方面可以單獨(dú)形成根據(jù)本發(fā)明的解決方案或以不同的組合方式形成本發(fā)明的解決方案。因而，以下說明的實(shí)施方式能夠被看作是單獨(dú)的或其任意組合。如所附的附圖中圖示地，從發(fā)明的多個實(shí)施方式的以下更具體的描述中其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見，在附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，其中：圖1是根據(jù)本發(fā)明的供電單元的示意性分解圖；圖2是圖1中示出的供電單元的示意性截面圖；圖3是圖1中示出的供電單元的俯視圖；圖4是圖3的第一細(xì)節(jié)；圖5是圖3的第二細(xì)節(jié)。具體實(shí)施方式現(xiàn)在將參考附圖并且首先參考圖1更詳細(xì)地說明本發(fā)明。圖1是示出能夠從根據(jù)本發(fā)明的概念獲益的供電單元100的示意性分解圖。諸如變壓器和控制器的有源電子設(shè)備(activeelectronicdevice)裝配于電路承載體、優(yōu)選地裝配于印刷電路板(pcb)102，以形成電氣功能組件104。主要側(cè)的輸入電纜106能夠例如借助于干線插頭(圖中未示出)連接到干線電壓。在低電壓的次要側(cè)，用電設(shè)備能夠經(jīng)由輸出電纜108連接到電氣功能組件104。根據(jù)本發(fā)明，電氣功能組件104容納在殼體110內(nèi)。殼體110有利地形成為由電絕緣塑料材料制成的擠出型材(extrudedprofile)。如圖1所示，殼體可以具有基本上矩形截面，其限定了內(nèi)部空間(圖3中更好的看到)用于接收電氣功能組件104。當(dāng)然，也可以選擇任意其它適合的截面。有利地，殼體110形成了僅在其第一端部和第二端部設(shè)置有第一開口112和第二開口114的幾乎完全封閉的外殼。這些開口112、114借助于第一插頭116和第二插頭118封閉。優(yōu)選地，第一插頭116和第二插頭118均具有用于分別引導(dǎo)第一電纜106和第二電纜108通過的端子通道120、122。第一插頭116和第二插頭118具有成形為適配開口112、114的內(nèi)表面的外形。如從圖4和圖5將變得更明顯地，各插頭具有周向密封部124、126。在圖1所示的實(shí)施方式中，各插頭116、118由柔性塑料材料形成，密封部124、126與插頭116、118一體地形成。然而，對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說清楚的是，密封部124、126還可以由與插頭116、118的剩余部分不同的材料組成。特別地，插頭116、118可以由剛性材料形成，而彈性密封部124、126由彈性材料形成。而且，第一插頭116和第二插頭118不必須由相同的材料構(gòu)成，也可以彼此不同。根據(jù)本發(fā)明，兩個插頭116、118設(shè)置有扭結(jié)保護(hù)元件128、130。這些扭結(jié)保護(hù)元件128、130防止電纜106、108在端子通道120、122處彎曲地太劇烈?；趫D2所示的截面圖，根據(jù)本發(fā)明的供電單元100的裝配結(jié)構(gòu)變得顯而易見。在裝配狀態(tài)下，電氣功能組件104容納在殼體110的內(nèi)部空間132內(nèi)。內(nèi)部空間132分別由第一插頭116和第二插頭118的兩個末端界定。根據(jù)本發(fā)明，插入的第一插頭116和第二插頭118與殼體110一起限定第一外部空間134和第二外部空間136。外部空間134、136填充有電絕緣填充材料138。優(yōu)選地，填充材料138由電絕緣的、阻燃澆鑄樹脂(flameprotectedcastingresin)形成。填充材料138可以包括任何適合的澆鑄樹脂，例如環(huán)氧樹脂或硅樹脂材料。填充材料138填充了大約5mm的厚度并且為殼體110提供了氣密密封(hermeticsealing)，殼體110與插頭116、118和填充材料138一起形成防水殼140。如上所述，各插頭分別包括周向密封元件124、126，周向密封元件124、126與殼體110的內(nèi)表面相互作用以密封殼體110，防止?jié)茶T樹脂侵入內(nèi)部空間132。為了防止電纜106、108被拉出，應(yīng)變消除元件142、144設(shè)置于第一插頭116和第二插頭118。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的供電單元的俯視圖。殼體110的長度有利地能夠適應(yīng)各應(yīng)用環(huán)境的空間需要。圖4和圖5示出圖2中所示的兩個細(xì)節(jié)。如從這些圖中可以得到的，各插頭116、118形成為在沿著殼體110的縱向軸線的方向上可滑動。該方向由箭頭146、148示意性地表示。通過填充澆鑄樹脂138實(shí)現(xiàn)了插頭116、118在殼體110內(nèi)的最終固定。密封元件124、126與殼體110的內(nèi)壁相互作用以防止任何填充材料138進(jìn)入內(nèi)部空間132。有利地，填充材料138包括阻燃塑料材料。為了充分地將插頭116、118固定到殼體110內(nèi)并且為了密封開口112、114以防止?jié)駳馇秩?，填充材?38可以具有任意適合的厚度?？梢钥闯龅氖?，對于傳統(tǒng)的嵌入式供電單元(tablepowersupply)，大約5mm的厚度是有利的。參考圖1至圖4，以下將說明裝配根據(jù)本發(fā)明的供電單元100的過程。在第一步驟中，印刷電路板(pcb)102裝配有將供給電壓轉(zhuǎn)換為低電壓的電子組件以形成變壓器單元104。具有矩形截面的基本管狀幾何形狀的殼體110優(yōu)選地由電絕緣塑料材料制成擠出型材。接著，將第一插頭116裝配于連接到變壓器單元104的電纜106。將變壓器單元104插入到殼體110內(nèi)。第一插頭116具有與殼體110的內(nèi)部截面匹配的矩形外形。第一插頭116沿著方向146在殼體110內(nèi)可滑動并且具有彈性的周向密封部件124，周向密封部件124壓抵殼體110的內(nèi)壁。在下一步驟中，穿過第二插頭118的端子通道122插入低電壓電纜108。電纜的端部連接到變壓器單元104(在圖中未示出)，并且插頭118位于殼體110的內(nèi)部以形成第二外部空間136。第二插頭118也具有與殼體110的內(nèi)部截面對應(yīng)的外形并且采用可滑動的方式，而周向密封元件126壓抵殼體110的內(nèi)壁。在最后的步驟中，為了密封防水殼140并且將插頭116、118機(jī)械地固定于殼體110，將填充材料138填充到外部空間134、136兩者內(nèi)。殼體110具有缺口150，其利于填充填充材料138，填充材料138優(yōu)選為澆鑄樹脂。通過采用填充材料填充外部空間134、136，殼體110和插頭116、118之間的交界以及電纜106、108和端子通道120、122之間的交界被氣密密封，同時將插頭機(jī)械固定于殼體110。根據(jù)本發(fā)明的供電單元提供滿足ipx7的要求和所有相關(guān)電氣安全標(biāo)準(zhǔn)的防水產(chǎn)品。此外，殼體的長度能夠易于適用不同幾何要求。通過使用澆鑄樹脂僅用于填充外部空間，電子組件沒有被澆鑄樹脂覆蓋。這在操作期間的emi和聲學(xué)特性方面是有利的，而且也有維護(hù)和回收的原因。雖然在上述圖中僅示出了兩個插頭分別設(shè)置有一個端子通道的實(shí)施方式，但對本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，當(dāng)設(shè)置具有一個以上端子通道的僅一個插頭時或者設(shè)置具有一個或多個端子通道的多個插頭時，也可以使用根據(jù)本發(fā)明的概念。當(dāng)前第1頁12當(dāng)前第1頁12