AT409900B - Elektrisches bauelement mit sicherheitstrennvorrichtung - Google Patents

Description

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   Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauelement, insbesondere Varistor, das in einen Kunst- stoffbecher eingebaut ist und mindestens zwei elektrische Anschlussleitungen besitzt, und bei dem in zumindest einer Anschlussleitung eine durch ein Lotmetall gebildete Sicherung angeordnet ist, die das Bauelement bei Überlast von einer Stromquelle freischaltet, wobei das Lotmetall eine in der Zuleitung angeordnete Trennstelle überbrückt, und die Zuleitung mit einer vorgespannten Feder beaufschlagt ist, die die Zuleitung bei Ansprechen der Sicherung von der Trennstelle entfernt. 



   Ein derartiges Bauelement ist aus der DE 42 41 311C2 bekannt. 



   Weiterhin ist beispielsweise in der DE 25 31 438 C3 beschrieben, dass bei einem Tantal- Elektrolytkondensator zwischen Kathodenanschluss und Kathodenkontaktierung ein Zwischenraum durch eine Metallegierung überbrückt ist, die bei Überlast oder Falschpolung schmilzt. Der Kon- densator ist dort mit einer Kunststoffumhüllung umgeben, die auch die Sicherungsstelle mit ein- schliesst. 



   Ein ordnungsgemässes Funktionieren der Sicherung setzt allerdings voraus, dass das flüssige Lot einen Ausweichweg findet, so dass eine zuverlässige Stromunterbrechung gewahrleistet ist. Da dies nur durch Aufplatzen der Umhüllung (Rissbildung) erfolgen kann, leitet das flüssige Lot bis zum Aufplatzen der Umhüllung weiterhin den Strom, ohne dass eine Stromunterbrechung stattfinden würde. 



   Zur Behebung dieser Schwierigkeiten ist es deshalb in der EP 0 110 134 B1 vorgeschlagen, dass die Schmelzsicherung von einer Schicht einer wachsartigen Substanz umgeben ist, deren Stärke so bemessen ist, dass im Kurzschlussfall die geschmolzene Metallegierung in dem flüssigen Wachs Schmelzperlen formen kann, so dass eine rechtzeitige Stromunterbrechung stattfindet. 



   Die geschilderten Sicherheitsvorrichtungen setzen allerdings voraus, dass das Bauelement selbst und die Anschlussdrähte in der Kunststoffumhüllung fixiert sind, da sonst die Gefahr be- stehen würde, dass trotz Aufschmelzens der Sicherung der Anschlussdraht wieder in Kontakt mit dem Bauelement kommt, so dass ein erneuter Stromübergang erfolgen könnte. 



   Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sicherheitstrennvorrichtung bei einem Bau- element der eingangs genannten Art anzugeben, die ein sicheres Freischalten von einer Strom- quelle gestattet und eine verbesserte Lebensdauer der Lötstelle besitzt. 



   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Zuleitung auf eine Stärke von 0,2 - 0,5 mm gequetscht ist. 



   Durch diese Ausgestaltung werden folgende Vorteile erzielt: a) der Zuleitungsdraht bekommt eine definierte Biegestelle. b) Die Biegekraft wird drastisch verkleinert, und eine Trennung ist auch noch mit Kräften von ca. 0,5 N möglich. Dadurch wird das beim Weichlot bekannte "Fliessen" unter mechanischer 
Zugbeanspruchung reduziert und die Lebensdauer der Lötstelle verbessert. c) Die Vergrösserung der Oberfläche durch das Quetschen bewirkt auch eine vergrösserte 
Wärmeabgabe gegenüber der reinen Drahtoberfläche, dadurch verringert sich die Tempe- raturbelastung der Trennstelle beim Einlöten des Gesamtbauelementes. 



   Zur besseren Trennung kann in an sich bekannter Weise (DD 122 757 A) zusätzlich an der Fe- der im Bereich der Sicherung ein Kunststoffteil angeordnet sein, so dass durch Einschieben dieses Kunststoffteiles in die Weichlotstelle die Schutzfunktion verbessert wird. Es ist einerseits ein be- schleunigtes Auslösen sicher gestellt, weil die Kraft direkt auf die Lötpille einwirkt und andererseits verlängert das eindringende Kunststoffteil die Isolationsstrecke zwischen den Drähten, ohne diese auszulenken. 



   Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn am Bauelement eine zusätzliche Signalleitung angeordnet ist, wobei zwischen Signal- und Anschlussleitung eine Signallampe geschaltet ist. 



   Andererseits ist es auch möglich, an der Anschlussseite eine Signalfahne anzuordnen, so dass das Auslösen der Thermosicherung durch ein Fenster im Kunststoffbecher erkannt werden kann 
Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. 



   In der dazugehörenden Zeichnung mit einer einzigen Figur ist ein scheibenförmiges Bauele- ment 1, zum Beispiel ein Varistor, dargestellt, das in einen Kunststoffbecher 2 eingebaut ist. Das Bauelement 1 besitzt zwei elektrische Anschlussleitungen 3,4, wobei in der Anschlussleitung 4 eine Trennstelle 5 angeordnet ist, die durch ein Lotmetall 6 elektrisch leitend überbrückt ist. Am Boden des Kunststoffbechers 2 ist eine Feder 7 angebracht, die mit einer Vorspannung gegen das obere Ende der Anschlussleitung 4 im Bereich der Trennstelle 5 drückt. Durch die vorgespannte Feder 7 

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 wird gewährleistet, dass beim Aufschmelzen des Lotmetalls 6 in Folge Überlastung das obere Ende der Anschlussleitung 4 sofort von der Trennstelle 5 fortgedrückt wird, so dass ein sicheres Anspre- chen der Überlastsicherung gewährleistet ist. 



   Durch geeignete Wahl der Anschlussdrähte 3,4 und der Schmelztemperatur des Lotmetalls 6 kann das Bauelement 1 auch beim Auftreten hoher Stossstromstärken sensitiv reagieren, so dass das Bauelement 1 beim Erreichen seiner maximalen Belastbarkeit automatisch von der Stromquel- le getrennt wird. 



   Wie bereits weiter oben beschrieben wurde, kann am oberen Ende der vorgespannten Feder 7 ein in der Figur nicht dargestelltes Kunststoffteil angeordnet werden, wodurch die geschilderte Ver- besserung der Schutzfunktion eintritt. 



   Weiterhin ist es möglich, eine Signalfahne 8 an der Anschlussleitung 4 anzuordnen, so dass das Auslösen der Sicherung durch ein im Kunststoffbecher 2 angeordnetes Fenster 9 von oben erkannt werden kann. 



   Es ist aber auch möglich, eine zusätzliche Signalleitung 10 anzuordnen, die in elektrischem Kontakt mit der Anschlussleitung 4 steht, so lange die Sicherung nicht angesprochen hat. Durch Schalten eines Signallämpchens zwischen die Leitungen 10 und 4 kann ebenfalls erkannt werden, ob die Sicherung ausgelöst hat, da bei Aufschmelzen des Lotmetalls 6 und Entfernen der Zuleitung 4 der Stromkreis zwischen den Leitungen 10 und 4 unterbrochen wird. 



   Es ist vorteilhaft, wenn die Signalleitung 10 durch einen am Bauelement 1 angeordneten An- schlussdraht gebildet wird, der in seinem oberen Teil als die eine elektrische Zuleitung dient. Der untere Teil der elektrischen Zuleitung 4 kann dann durch einen separaten Anschlussdraht gebildet werden, der im Bereich der Trennstelle 5 mittels des Lotmetalls 6 mit dem oberen Ende des An- schlussdrahtes 10 elektrisch leitend verbunden ist. Durch zusätzliche konstruktive Massnahmen, zum Beispiel die Anordnung eines Schwalbenschwanzes am Kunststoffgehäuse 2, kann eine Kaskadierbarkeit vorgenommen werden, wodurch zum Beispiel Parallel- oder Serienschaltung von Bauelementen erfolgen kann. 



   Die geschilderte Bauform ermöglicht eine automatische Bestückbarkeit bedrahteter Bauele- mente, wobei die Rastermasstoleranz auf 0,3 mm eingeschränkt werden kann. Weiterhin werden keine zusätzlichen Bauelemente benötigt, so dass die Bauelemente-Abmessungen im wesentlichen unverändert bleiben. Derartige zusätzliche Bauelemente, die die elektrischen Kenndaten von Bauelementen herabsetzen können, waren bisher beim Stand der Technik erforderlich, wenn eine Absicherung eines Bauelementes gewünscht wurde 
Durch den Gegenstand der Erfindung wird ein automatisches Abtrennen von überlasteten Bau- elementen gewährleistet, ohne dass eine Gefährdung von Geräten und Maschinen durch die über- lasteten Bauelemente auftreten könnte. Weiterhin ist es möglich, ausgefallene Komponenten in Systemen durch die geschilderten Signalvorrichtungen zu erkennen.

   Die Bauelemente können einer automatischen Bestückung zugeführt und kaskadiert werden, wobei die wesentlichen Bau- elemente-Abmessungen und die elektrischen und klimatischen Spezifikationswerte beibehalten werden. 



   Durch konstruktive Massnahmen kann eine Hochspannungsdichtheit bei 2,5 kV erreicht werden, und das Bauelement durch mechanische Abstützung gegen Vibration und Schock gesichert wer- den. 



   Besonders vorteilhaft ist weiterhin eine Anordnung, in welcher das elektrische Bauelement 1 um 180  gekippt wird, so dass der Bauelementekorper in Kontakt mit der durch das Lotmetall 6 gebildeten Sicherung kommt. Dadurch verbessert sich der Wärmeeintrag in die Trennstelle 5, da neben der Wärmeleitung vom Bauelement 1 über die Anschlussleitung 4 auch ein Wärmetransfer vom Bauelement 1 uber die Umhüllung 2 zur Sicherungsstelle erfolgen kann. Zusätzlich vergrössert sich der thermische Widerstand des Zuleitungsdrahtes 4, da sich die Strecke von der Platine zur Trennstelle durch das Kippen verlängert. Dies erlaubt eine möglichst platzsparende   Einbauart   ohne wesentliche Vergrösserung der Bauelementehöhe. 



   Eine Überlappung des die Trennstelle enthaltenen Anschlussdrahtes 4 mit dem herausgeführ- ten Bauelementeanschluss von 1,00 - 3,00 mm verringert die mechanische Spannung im Lot und erhoht dadurch zusätzlich die Zuverlässigkeit der Trennstelle. 



   Durch die oben genannten Konstruktionen wie Zuleitungsverlängerung, Quetschung und Über- lappung können   niedngschmelzende     Lotmaterialien   (139  C - 179  C) Verwendung finden, ohne 

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 dass die Lebensdauer der Trennstelle reduziert wird. 



   Durch die geeignete Auswahl von Drahtmaterial der oberen und unteren Trennstellenzuleitung können die Auslöseeigenschaften fein eingestellt werden, zum Beispiel kann die Änderung von Kupfer auf Eisen beziehungsweise Stahl-Kupfer-Draht die Wärmeleitung derart verringern, dass die Trennstelle beim Einlöten sich nicht in ungewollter Weise öffnet. 



   Auch eine Kombination, zum Beispiel obere Zuleitung Kupfer und untere Zuleitung Stahl- Kupfer, ist bei gewünschter Erhöhung der Trennungsempfindlichkeit anwendbar. Stahl-Kupfer- Drähte zeigen den Vorteil, dass für diese Anwendung der thermische Widerstand erhöht werden kann, ohne dass die elektrische Leitfähigkeit, verglichen mit reinem Kupfer, wesentlich abnimmt. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1. Elektrisches Bauelement (1), insbesondere Varistor, das in einen Kunststoffbecher (2) ein- gebaut ist und mindestens zwei elektrische Anschlussleitungen (3,4) besitzt, und bei dem in zumindest einer Anschlussleitung (4) eine durch ein Lotmetall (6) gebildete Sicherung angeordnet ist, die das Bauelement (1) bei Überlast von einer Stromquelle freischaltet, wobei das Lotmetall (6) eine in der Zuleitung (4) angeordnete Trennstelle (5) überbrückt, und die Zuleitung (4) mit einer vorgespannten Feder (7) beaufschlagt ist, die die Zuleitung (4) bei Ansprechen der Sicherung von der Trennstelle (5) entfernt, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitung (4) auf eine Stärke von 0,2 - 0,5 mm gequetscht ist.

Claims (1)

1. 2. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass an der Feder (7) im Bereich der Sicherung ein Kunststoffteil angeordnet ist.

   3. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass am Bauelement (1) eine zusätzliche Signalleitung (10) angeordnet ist, und dass zwischen Signal- (10) und Anschlussleitung (4) eine Signallampe geschaltet ist 4. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,dass an der Anschlussleitung (4) eine Signalfahne (8) angeordnet ist, und dass der Kunststoffbe- cher (2) im Bereich der Signalfahne (8) ein Fenster (9) aufweist.

   5. Elektrisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,dass am Kunststoffbecher (2) zumindest ein Schwalbenschwanz angeordnet ist, so dass das Bauelement (1) kaskadierbar ist.

   HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN