DFMA aspects of the sheet metal parts in a power electronic system cabinet

Abstract

This Bachelor’s thesis considers DFMA aspects of a sheet metal cabinet in a target company’s uninterruptible power supplies. The thesis studies the company’s two existing power electronics devices and it focuses on analyzing and comparing their mechanical solutions. The most important starting point for the study is ensuring the device’s functionality and its numerous safety and electrical restrictions and requirements. The devices’ individual parts cannot be modified without considering these issues.

The study opens the concept of an uninterruptible power supply and introduces what DFMA means and what kind of benefits it is possible to gain by using its methods. A goal of the study is to help the target company by looking for faults in its devices and propose ideas for solving them and developing and standardizing the products’ design. A DFMA questionnaire is created based on literature sources and observations of the existing devices, and it helps to compare different solutions in sheet metal parts.

There can be found many faults in the studied products. The devices between each other and an individual device’s sheet metal parts have various distinct solutions. That is seen as many different fastener types, material thicknesses, chamfers, bend angles, hole sizes, and hole types. There are very few standardized, modular, and uniform parts, and parts that have the same function in different devices are frequently dissimilar. With company’s internal standardization, the amount of these different solutions can be limited.

Tässä kandidaatintyössä tarkastellaan kohdeyrityksen keskeytymättömän virransyötön laitteiden ohutlevykoteloiden DFMA-näkökulmia. Työssä tutkitaan yrityksen kahta olemassa olevaa tehoelektroniikkalaitetta ja keskitytään analysoimaan ja vertailemaan niiden mekaanisia ratkaisuja. Tärkeimpinä lähtökohtina työlle ovat laitteen toiminnallisuuden sekä sen lukuisten turvallisuus- ja sähköisten rajoitteiden ja vaatimusten turvaaminen, eikä laitteiden yksittäisille osille voi tehdä muutoksia ilman näiden asioiden huomioimista.

Tutkimuksessa avataan keskeytymättömän virransyötön käsite ja esitellään mitä DFMA:lla tarkoitetaan ja millaisia etuja sen avulla on mahdollista saada. Tutkimuksen tavoitteena on auttaa kohdeyritystä etsimällä laitteista epäkohtia ja esittää ideoita niiden ratkaisemiseksi sekä tuotteiden suunnittelun kehittämiseksi ja yhdenmukaistamiseksi. Kirjallisuuslähteiden sekä laitteista tehtyjen havaintojen perusteella tutkimuksessa luodaan DFMA:n mukainen kysymyslista, jonka avulla erilaisia levyosaratkaisuja on mahdollista vertailla keskenään.

Tutkituista laitteista löytyy useita epäkohtia. Sekä laitteissa keskenään että yksittäisen laitteen levyosien välillä on käytetty monenlaisia erityyppisiä ratkaisuja, mikä näkyy muun muassa useina erilaisina kiinniketyyppeinä, levynpaksuuksina, viisteinä, pyöristyssäteinä sekä reikäkokoina ja -tyyppeinä. Laitteissa on hyvin vähän standardisoituja, modulaarisia ja yhdenmukaisia osia, ja monin paikoin saman toiminnon suorittavat osat ovat hyvin erinäköisiä. Yrityksen sisäisellä standardisoinnilla näiden erilaisten ratkaisujen määrää on mahdollista rajata pienemmäksi.