DE102019123354B4

DE102019123354B4 - Surge protection module and process for its manufacture

Info

Publication number: DE102019123354B4
Application number: DE102019123354.2A
Authority: DE
Inventors: Ralf Lange
Original assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Current assignee: Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2021-03-25
Anticipated expiration: 2039-08-31
Also published as: DE102019123354A1

Abstract

Eine Technik zum Überspannungsschutz wird beschrieben. Ein Verfahrensaspekt der Technik umfasst ein erstes Umspritzen einer ersten Flächenelektrode (124) mit einem Gehäuse (102), das an einer der ersten Flächenelektrode (124) gegenüberliegenden Seite einen offenen ersten Rahmen (132) umfasst; ein Einlegen eines auf der ersten Flächenelektrode (124) flächig aufliegenden Überspannungsschutzelements, ÜSE (158), in den ersten Rahmen (132); ein Einlegen eines auf dem ÜSE (158) aufliegenden, federelastischen und elektrisch leitenden Ausgleichselements (162) in den ersten Rahmen (132); ein Auflegen einer zweiten Flächenelektrode (164) auf dem ersten Rahmen (132), wobei das federelastische und elektrisch leitenden Ausgleichselement (162) zwischen dem ÜSE (158) und der zweiten Flächenelektrode (164) vorgespannt wird; und ein zweites Umspritzen der zweiten Flächenelektrode (164) und des ersten Rahmens (132) mit einem zweiten Rahmen (166).A technique for overvoltage protection is described. A method aspect of the technology comprises a first overmolding of a first surface electrode (124) with a housing (102) which comprises an open first frame (132) on a side opposite the first surface electrode (124); placing an overvoltage protection element, ÜSE (158), lying flat on the first flat electrode (124), into the first frame (132); inserting a resilient and electrically conductive compensating element (162) resting on the USE (158) into the first frame (132); placing a second surface electrode (164) on the first frame (132), the resilient and electrically conductive compensating element (162) being pretensioned between the ÜSE (158) and the second surface electrode (164); and a second overmolding of the second surface electrode (164) and the first frame (132) with a second frame (166).

Description

Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzmodul und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Überspannungsschutzmoduls.The invention relates to an overvoltage protection module and a method for producing such an overvoltage protection module.

Das Dokument DE 20 2014 103 262 U1 beschreibt ein Überspannungsschutzelement mit einem scheibenförmigen gasgefüllten Überspannungsableiter zum Einsatz zwischen einem Neutralleiter und einem Potentialausgleich in einem Niederspannungsnetz. Der Überspannungsableiter ist zwischen zwei ebenfalls scheibenförmigen Elektroden angeordnet. Über einer Elektrode ist ein Anschlusselement angeordnet, zwischen dessen Verbindungsbereich und der Elektrode bei Impulsströmen bis zu 100 kA ein isolierendes Trennelement mit einem Isolationsabschnitt einfährt und so einen eventuell entstehenden Lichtbogen löscht.The document DE 20 2014 103 262 U1 describes an overvoltage protection element with a disk-shaped, gas-filled surge arrester for use between a neutral conductor and a potential equalization in a low-voltage network. The surge arrester is arranged between two electrodes, which are also disc-shaped. A connection element is arranged above an electrode, between its connection area and the electrode an insulating separating element with an insulating section moves in at pulse currents of up to 100 kA and thus extinguishes any arc that may arise.

Im Stand der Technik sind Überspannungsschutzmodule bekannt, die ein Überspannungsschutzelement mit spannungsabhängigem Widerstand, d.h. einen Varistor oder VDR (für Englisch „Voltage Dependent Resistor“), umfassen.In the prior art, overvoltage protection modules are known which comprise an overvoltage protection element with a voltage-dependent resistor, i.e. a varistor or VDR (for "Voltage Dependent Resistor").

Das Dokument DE 10 2007 030 653 A1 beschreibt ein Überspannungsschutzelement, das ein aus zwei Metallhalbschalen bestehendes Gehäuse mit zwei elektrischen Anschlüssen an einen Strom- oder Signalpfad sowie einen elektrischen Anschlussbereich mit mindestens einer Varistorscheibe umfasst. Im Überlastfall tritt vom Varistor ein Lichtbogen auf eine Gehäusehalbschale auf, der auf eine Mittelelektrode überspringt, wodurch der Varistor kurzgeschlossen wird. Die aus Metall bestehenden Gehäusehalbschalen werden als Frästeile, Stanz-Tiefziehteile oder Gussteile ausgebildet.The document DE 10 2007 030 653 A1 describes an overvoltage protection element which comprises a housing consisting of two metal half-shells with two electrical connections to a current or signal path and an electrical connection area with at least one varistor disk. In the event of an overload, the varistor creates an arc on a housing half-shell, which jumps over to a center electrode, short-circuiting the varistor. The housing half-shells made of metal are designed as milled parts, stamped deep-drawn parts or cast parts.

Bei einer thermischen Überlastung des Varistors, z.B. durch ein langanhaltendes Überspannungsereignis, beispielsweise einen Netzfolgestrom, kann der Varistor „durchlegieren“, stark erhitzt oder sogar explosionsartig zerstört werden. Um solche Schäden des Überspannungsereignisses zu vermeiden, sind die Überspannungsschutzmodule mit Abtrenneinrichtungen ausgestattet, die im Falle einer thermischen Überlastung eine Zuleitung zum Varistor unterbrechen.In the event of a thermal overload of the varistor, e.g. due to a prolonged overvoltage event, for example a line follow current, the varistor can "break down", be heated up or even be destroyed in an explosive manner. In order to avoid such damage from the overvoltage event, the overvoltage protection modules are equipped with disconnection devices that interrupt a supply line to the varistor in the event of a thermal overload.

Das Dokument DE 10 2017 210 473 A1 beschreibt ein solches Überspannungsschutzmodul mit zwei Kontakten. An einem Kontakt ist ein Anschlussblech in einem nichtausgelösten Zustand mit einem Anschlussbereich elektrisch leitend mittels eines thermisch erweichbaren Kontaktmittels verbunden. Ein Schieber kann unter Einwirkung der Kraft aus einem Kraftspeicher gleiten, wenn in einem zweiten Zustand das thermisch erweichbare Kontaktmittel erweicht, wobei der Schieber zwischen das Anschlussblech und den Anschlussbereich verschoben wird.The document DE 10 2017 210 473 A1 describes such a surge protection module with two contacts. At one contact, a connection plate is connected in an electrically conductive manner to a connection area in a non-tripped state by means of a thermally softenable contact means. A slide can slide under the action of the force from an energy store when the thermally softenable contact means softens in a second state, the slide being displaced between the connection plate and the connection area.

Da der Varistor irreversibel wärmeempfindlich und druckempfindlich ist, ist es für die Schutzfunktion des Überspannungsschutzmoduls wichtig, dass der Varistor keiner Erwärmung ausgesetzt ist und nicht bricht. Jedoch ist der Varistor in einem herkömmlich hergestellten Überspannungsschutzmodul durch ein Spritzgussverfahren in einem Gehäuse des Überspannungsschutzmoduls eingefasst. Dabei ist der Varistor der Wärme und dem Druck der Schmelze ausgesetzt. Ferner kontrahiert das Gehäuse beim Abkühlen, wodurch der Varistor brechen kann, insbesondere ein dünner Varistor für kleine Spannungsschwellen.Since the varistor is irreversibly sensitive to heat and pressure, it is important for the protective function of the overvoltage protection module that the varistor is not exposed to any heating and does not break. However, in a conventionally manufactured overvoltage protection module, the varistor is enclosed in a housing of the overvoltage protection module by an injection molding process. The varistor is exposed to the heat and pressure of the melt. Furthermore, the housing contracts when it cools, which can break the varistor, in particular a thin varistor for small voltage thresholds.

Die Scheibendicke des Varistors kann die Spannungsschwelle bestimmen. Je dicker desto mehr Körner sind im Varistor in Reihe geschaltet und desto höher ist die Schwellenspannung. Deshalb muss bei einem herkömmlich hergestellten Überspannungsschutzmodul das Spritzwerkzeug für das Gehäuse des Überspannungsschutzmoduls abhängig vom Varistor oder dessen Spannungsschwelle gewechselt werden.The thickness of the varistor slice can determine the voltage threshold. The thicker the more grains are connected in series in the varistor and the higher the threshold voltage. Therefore, in a conventionally manufactured overvoltage protection module, the injection mold for the housing of the overvoltage protection module must be changed depending on the varistor or its voltage threshold.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Überspannungsschutzmodul und ein Herstellungsverfahren für ein Überspannungsschutzmodul anzugeben, bei dem das Überspannungsschutzelement keiner schädlichen Erwärmung oder keinem schädlichen Druck ausgesetzt ist. Eine alternative oder spezifischere Aufgabe ist, ein Überspannungsschutzmodul einheitlich herzustellen für verschiedene Überspannungsschutzelemente oder verschiedene Spannungsschwellen.The invention is therefore based on the object of specifying an overvoltage protection module and a production method for an overvoltage protection module in which the overvoltage protection element is not exposed to any harmful heating or any harmful pressure. An alternative or more specific task is to uniformly manufacture a surge protection module for different surge protection elements or different voltage thresholds.

Die Aufgabe wird oder die Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object or objects are achieved with the features of the independent claims. Appropriate configurations and advantageous developments of the invention are specified in the dependent claims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.Embodiments of the invention are described below with partial reference to the figures.

Gemäß einem ersten Aspekt umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines Überspannungsschutzmoduls einen Schritt des Umspritzens einer ersten Flächenelektrode mit einem Gehäuse. Das Gehäuse weist an einer der ersten Flächenelektrode gegenüberliegenden Seite einen offenen ersten Rahmen auf. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Einlegens eines auf der ersten Flächenelektrode flächig aufliegenden Überspannungsschutzelements (ÜSE) in den ersten Rahmen. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Einlegens eines auf dem ÜSE aufliegenden, federelastischen und elektrisch leitenden Ausgleichselements in den ersten Rahmen. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Auflegens einer zweiten Flächenelektrode auf dem ersten Rahmen. Das federelastische und elektrisch leitenden Ausgleichselement wird dabei zwischen dem ÜSE und der zweiten Flächenelektrode vorgespannt. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Umspritzens der zweiten Flächenelektrode und des ersten Rahmens mit einem zweiten Rahmen.According to a first aspect, a method for producing an overvoltage protection module comprises a step of overmolding a first flat electrode with a housing. The housing has an open first frame on a side opposite the first surface electrode. The method further comprises a step of inserting an overvoltage protection element (ÜSE), which lies flat on the first surface electrode, into the first frame. Furthermore, the method comprises a step of inserting a spring-elastic and electrical one resting on the ÜSE conductive compensation element in the first frame. The method further comprises a step of placing a second surface electrode on the first frame. The resilient and electrically conductive compensating element is pretensioned between the ÜSE and the second surface electrode. The method further comprises a step of overmolding the second surface electrode and the first frame with a second frame.

Das Umspritzen kann die jeweils umspritzten Bauteile formschlüssig oder stoffschlüssig verbinden. Das Umspritzen muss nicht notwendigerweise die umspritzten Bauteile an allen Seiten vollständig überdecken oder einschließen. Beispielsweise wird durch das Umspritzen ein Randbereich der umspritzten Bauteile formschlüssig und/oder umlaufend eingefasst.The overmolding can connect the overmolded components with a positive fit or a material fit. The overmolding does not necessarily have to completely cover or enclose the overmolded components on all sides. For example, an edge region of the overmolded components is framed in a form-fitting and / or circumferential manner by the overmolding.

Beim Umspritzen der ersten Flächenelektrode (kurz: beim ersten Umspritzen, bei der ersten Umspritzung oder beim ersten Spritzvorgang) ist das ÜSE noch nicht eingelegt, so dass das ÜSE keiner Erwärmung und keinem Druck durch den ersten Spritzvorgang ausgesetzt ist. Beim Umspritzen der zweiten Flächenelektrode (kurz: beim zweiten Umspritzen, bei der zweiten Umspritzung oder beim zweiten Spritzvorgang) ist das ÜSE durch die zweite Flächenelektrode und das Ausgleichselement vor der Wärme und dem Druck des zweiten Spritzvorgangs geschützt. Ferner ist das ÜSE aufgrund der Elastizität des Ausgleichselements vor einem Druck aufgrund einer Kontraktion des sich abkühlenden Gehäuses und/oder des sich abkühlenden zweiten Rahmens geschützt.When overmolding the first surface electrode (in short: during the first overmolding, during the first overmolding or during the first injection process), the ÜSE is not yet inserted, so that the ÜSE is not exposed to any heating or pressure from the first injection process. When overmolding the second surface electrode (in short: during the second overmolding, during the second overmolding or during the second injection process), the ÜSE is protected from the heat and pressure of the second injection process by the second surface electrode and the compensation element. Furthermore, due to the elasticity of the compensating element, the ÜSE is protected from pressure due to a contraction of the cooling housing and / or the cooling second frame.

Ausführungsbeispiele des Verfahrens können das Überspannungsschutzmodul für verschiedene ÜSE oder verschiedene Spannungsschwellen des ÜSE einheitlich herstellen. Das Gehäuse kann eine einheitliche Größe aufweisen. Vorzugsweise ist ein Abstand zwischen den Flächenelektroden unabhängig von einer Scheibendicke (kurz: Dicke) des ÜSE oder der Spannungsschwellen des ÜSE. In einer ersten Variante kann das Ausgleichselement aufgrund seiner Elastizität unterschiedliche Scheibendicken des ÜSE ausgleichen. In einer zweiten Variante können das ÜSE und das Ausgleichselement aufeinander abgestimmt sein. Beispielsweise kann ein dickeres und/oder härteres Ausgleichselements mit einem dünneren ÜSE kombiniert sein, oder umgekehrt. Dadurch kann beispielsweise die Vorspannung (d.h. die auf die beiden eingefassten Flächenelektroden wirkende Kraft bzw. die auf das ÜSE wirkende Druckkraft) bei verschiedenen ÜSE (vorzugsweise verschiedenen Dicken oder verschiedenen Spannungsschwellen des ÜSE) einheitlich sein.Embodiments of the method can uniformly produce the overvoltage protection module for different ÜSE or different voltage thresholds of the ÜSE. The housing can be of a uniform size. A distance between the flat electrodes is preferably independent of a pane thickness (briefly: thickness) of the ÜSE or the voltage thresholds of the ÜSE. In a first variant, the compensating element can compensate for different pane thicknesses of the USE due to its elasticity. In a second variant, the ÜSE and the compensation element can be matched to one another. For example, a thicker and / or harder compensation element can be combined with a thinner USE, or vice versa. As a result, for example, the preload (i.e. the force acting on the two enclosed surface electrodes or the pressure force acting on the ÜSE) can be uniform for different ÜSE (preferably different thicknesses or different voltage thresholds of the ÜSE).

Die Herstellung des Überspannungsschutzmoduls mit der erster Umspritzung und der zweiter Umspritzung wird auch als Mehrfach-Umspritzung bezeichnet. Die Mehrfach-Umspritzung des Herstellungsverfahrens kann einer stoffschlüssigen Verbindung des ersten Rahmens und des zweiten Rahmens im Überspannungsschutzmodul entsprechen.The manufacture of the overvoltage protection module with the first overmolding and the second overmolding is also referred to as multiple overmolding. The multiple encapsulation of the manufacturing process can correspond to a material connection of the first frame and the second frame in the overvoltage protection module.

Nach dem Umspritzen der ersten Flächenelektrode (auch: erste Umspritzung) oder nach dem Umspritzen der zweiten Flächenelektrode (auch: zweite Umspritzung) kann die erste Flächenelektrode mittels einer thermisch erweichbaren Verbindung mit einem ersten Kontakt des Überspannungsschutzmoduls elektrisch leitend verbunden werden.After overmolding the first surface electrode (also: first overmolding) or after overmolding the second surface electrode (also: second overmolding), the first surface electrode can be connected in an electrically conductive manner to a first contact of the overvoltage protection module by means of a thermally softenable connection.

Nach dem Umspritzen der ersten Flächenelektrode (d.h. der ersten Umspritzung), nach dem Umspritzen der zweiten Flächenelektrode (d.h. der zweiten Umspritzung) und/oder vor der Herstellung der thermisch erweichbaren Verbindung kann an einer die erste Flächenelektrode einfassenden Rückwand des Gehäuses, vorzugsweise außenseitig des Gehäuses, ein Schieber längsbeweglich angeordnet und zur Trennung der thermisch erweichbaren Verbindung vorgespannt werden.After overmolding the first surface electrode (i.e. the first overmolding), after overmolding the second surface electrode (i.e. the second overmolding) and / or before the production of the thermally softenable connection, a rear wall of the housing that surrounds the first surface electrode, preferably on the outside of the housing , a slide arranged to be longitudinally movable and pretensioned to separate the thermally softenable connection.

Im Schritt des Auflegens kann die zweite Flächenelektrode mit dem ersten Rahmen bündig abschließen, vorzugsweise bis auf einen an der zweiten Flächenelektrode seitlich auskragenden zweiten Kontakt des Überspannungsschutzmoduls. Dadurch kann bei der zweiten Umspritzung der zweite Rahmen die zweite Flächenelektrode übergreifen und mit dem ersten Rahmen stoffschlüssig verbunden werden.In the application step, the second surface electrode can terminate flush with the first frame, preferably with the exception of a second contact of the overvoltage protection module that protrudes laterally from the second surface electrode. As a result, during the second overmolding, the second frame can overlap the second flat electrode and be connected to the first frame with a material fit.

Das Verfahren kann ferner den Schritt des Aufsteckens einer Haube umfassen. Die Haube kann an gegenüberliegenden Seiten eine Nut aufweisen, in die an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses auskragende Absätze zur Längsführung der Haube eingreifen.The method can further comprise the step of attaching a hood. The hood can have a groove on opposite sides into which protruding shoulders engage on opposite sides of the housing for longitudinal guidance of the hood.

Gemäß einem weiteren Aspekt ist ein Überspannungsschutzmodul bereitgestellt. Das Überspannungsschutzmodul umfasst ein Gehäuse mit einer Rückwand, in der eine erste Flächenelektrode formschlüssig eingefasst ist. Von der Rückwand erstreckt sich ein erster Rahmen zu einer der ersten Flächenelektrode gegenüberliegenden zweiten Flächenelektrode, die in einem zweiten Rahmen eingefasst ist. Der erste Rahmen und der zweite Rahmen sind umlaufend stoffschlüssig verbunden. Ferner umfasst das Überspannungsschutzmodul ein im ersten Rahmen an der ersten Flächenelektrode flächig anliegendes ÜSE. Ferner umfasst das Überspannungsschutzmodul ein im ersten Rahmen am ÜSE und der zweiten Flächenelektrode anliegendes, federelastisches und elektrisch leitendes Ausgleichselement, das zwischen dem ÜSE und der zweiten Flächenelektrode vorgespannt ist.According to a further aspect, an overvoltage protection module is provided. The overvoltage protection module comprises a housing with a rear wall in which a first surface electrode is framed in a form-fitting manner. A first frame extends from the rear wall to a second surface electrode which is opposite the first surface electrode and which is enclosed in a second frame. The first frame and the second frame are cohesively connected all around. Furthermore, the overvoltage protection module comprises an USE that lies flat against the first surface electrode in the first frame. Furthermore, the overvoltage protection module comprises a spring-elastic and electrically conductive compensating element which is in contact with the ÜSE and the second surface electrode in the first frame and is pretensioned between the ÜSE and the second surface electrode.

Der erste Rahmen kann sich zwischen der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode erstreckt. Der zweite Rahmen kann außenseitig des ersten Rahmens mit dem ersten Rahmen verbunden sein. Die erste Flächenelektrode und die zweite Flächenelektrode können zueinander parallel angeordnet sein.The first frame can extend between the first surface electrode and the second surface electrode. The second frame can be connected to the first frame on the outside of the first frame. The first surface electrode and the second surface electrode can be arranged parallel to one another.

Die erste Flächenelektrode kann, vorzugsweise außenseitig des Gehäuses, über eine thermisch lösbare (vorzugsweise erweichbare) Verbindung mit einem ersten Kontakt des Überspannungsschutzmoduls elektrisch leitend verbunden sein. Der erste Kontakt kann an einer Kontaktseite des Überspannungsschutzmoduls aus dem Gehäuse ragen.The first surface electrode can be connected in an electrically conductive manner to a first contact of the overvoltage protection module, preferably on the outside of the housing, via a thermally releasable (preferably softenable) connection. The first contact can protrude from the housing on a contact side of the overvoltage protection module.

Die erste Flächenelektrode kann eine Verprägung aufweisen. Das ÜSE kann flächig an der Verprägung anliegen. Das ÜSE kann innenseitig des Gehäuses an der Verprägung anliegen. Die Verprägung der ersten Flächenelektrode kann den Flächenelektroden zugewandt sein. Das heißt, das Gehäuse mit der darin eingefassten ersten Flächenelektrode kann an der Verprägung konkav sein.The first surface electrode can have an embossing. The ÜSE can lie flat against the embossing. The ÜSE can rest against the embossing on the inside of the housing. The embossing of the first surface electrode can face the surface electrodes. That is to say, the housing with the first flat electrode enclosed therein can be concave at the embossing.

Die thermisch lösbare (vorzugsweise erweichbare) Verbindung kann außenseitig an der Verprägung angeordnet sein. Die thermisch erweichbare Verbindung kann außenseitig des Gehäuses an der Verprägung angeordnet sein. Dadurch kann die erweichbare Verbindung in thermischem Kontakt zum ÜSE stehen für eine zuverlässige Trennung der Verbindung.The thermally releasable (preferably softenable) connection can be arranged on the outside of the embossing. The thermally softenable connection can be arranged on the embossing on the outside of the housing. As a result, the softenable connection can be in thermal contact with the ÜSE for a reliable separation of the connection.

An der die erste Flächenelektrode einfassenden Rückwand des Gehäuses, vorzugsweise außenseitig, kann ein Schieber längsbeweglich angeordnet sein. Der Schieber kann zur Trennung der thermisch erweichbaren Verbindung vorgespannt sein.On the rear wall of the housing enclosing the first surface electrode, preferably on the outside, a slide can be arranged so as to be longitudinally movable. The slide can be prestressed to separate the thermally softenable connection.

Ein an der zweiten Flächenelektrode seitlich auskragender zweiter Kontakt kann an einer Kontaktseite des Überspannungsschutzmoduls aus dem Gehäuse ragen.A second contact protruding laterally on the second surface electrode can protrude from the housing on a contact side of the overvoltage protection module.

Das Überspannungsschutzmodul kann ferner eine über das Gehäuse längsbewegliche Haube umfassen. Die Haube kann an gegenüberliegenden Seiten eine Nut aufweisen. Das Gehäuse kann an gegenüberliegenden Seiten Absätze umfassen, die zur Längsführung der Längsbewegung der Haube mit der jeweiligen Nut in Eingriff stehen oder in Eingriff bringbar sind. Anschläge an den gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses können die Längsbewegung der Haube in eine erste Richtung begrenzen. Über einen biegeelastischen Steg an den gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses angeordnete Riegel können die Längsbewegung in eine der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung begrenzen.The overvoltage protection module can furthermore comprise a hood that can be moved longitudinally over the housing. The hood can have a groove on opposite sides. The housing can comprise shoulders on opposite sides which engage or can be brought into engagement with the respective groove for the longitudinal guidance of the longitudinal movement of the hood. Stops on the opposite sides of the housing can limit the longitudinal movement of the hood in a first direction. Latches arranged on the opposite sides of the housing via a flexurally elastic web can limit the longitudinal movement in a second direction opposite to the first direction.

Der zweite Rahmen kann eine Führung einer mit dem Schieber verbundenen Farbmarkierung umfassen. Die Führung kann dazu ausgebildet sein, die Farbmarkierung entlang eines Fensters in der Haube zu führen.The second frame can comprise a guide of a color marking connected to the slide. The guide can be designed to guide the color marking along a window in the hood.

Der erste Rahmen kann zwischen der ersten Flächenelektrode und der zweiten Flächenelektrode umlaufend geschlossen sein. Alternativ oder ergänzend kann die erste Flächenelektrode, der erste Rahmen, die zweite Flächenelektrode und der zweite Rahmen das ÜSE und/oder das Ausgleichselement fluiddicht umschließen.The first frame can be closed circumferentially between the first surface electrode and the second surface electrode. Alternatively or in addition, the first surface electrode, the first frame, the second surface electrode and the second frame can enclose the ÜSE and / or the compensating element in a fluid-tight manner.

Der Vorrichtungsaspekt kann ein jedes der Merkmale umfassen, die im Kontext des Verfahrensaspekts beschrieben sind, beispielsweise funktionale Merkmale zur Ausführung entsprechender Schritte. Ebenso kann der Verfahrensaspekt ein jedes der Merkmale oder entsprechende Schritte umfassen, die im Kontext des Vorrichtungsaspekts beschrieben sind.The device aspect can comprise any of the features that are described in the context of the method aspect, for example functional features for carrying out corresponding steps. Likewise, the method aspect can include any of the features or corresponding steps that are described in the context of the device aspect.

Das Überspannungsschutzmodul kann als Überspannungsstecker ausgebildet sein. Die an der Kontaktseite herausragenden ersten und zweiten Kontakte können als Steckkontakte ausgebildet sein.The overvoltage protection module can be designed as an overvoltage plug. The first and second contacts protruding on the contact side can be designed as plug contacts.

Das ÜSE kann einen Varistor umfassen. Das ÜSE kann eine flache (beispielsweise planparallele) Varistorkeramik, z.B. aus Zinkoxid (ZnO), umfassen. Die Varistorkeramik des ÜSEs kann auf beiden (beispielsweise planparallelen) Seiten mit einer Elektrode ausgestattet sein. Die Varistorkeramik und die Elektroden können mit einem Epoxidharz umgeben sein, beispielsweise zum Schutz vor Umwelteinflüssen oder Berührung.The ÜSE can comprise a varistor. The ÜSE can comprise a flat (for example plane-parallel) varistor ceramic, e.g. made of zinc oxide (ZnO). The varistor ceramic of the ÜSE can be equipped with an electrode on both (for example plane-parallel) sides. The varistor ceramic and the electrodes can be surrounded with an epoxy resin, for example to protect against environmental influences or contact.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the attached drawings using preferred embodiments.

Es zeigen:

1A eine schematische Darstellung eines Überspannungsschutzmoduls gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer ersten Seitenansicht;
1B eine schematische Darstellung des Überspannungsschutzmoduls gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer zur ersten Seitenansicht senkrechten zweiten Seitenansicht;
1C eine schematische Darstellung des Überspannungsschutzmoduls gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer zur den Seitenansichten senkrechten Draufsicht;
2 eine schematische perspektivische Darstellung einer beispielhaften ersten Flächenelektrode, beispielsweise in einem ersten Schritt eines Herstellungsverfahrens;
3 eine schematische perspektivische Darstellung der mit einem beispielhaften Gehäuse umspritzten ersten Flächenelektrode, beispielsweise in einem zweiten Schritt des Herstell u ngsverfah rens;
4 eine schematische perspektivische Darstellung des Gehäuses mit einem beispielhaften am Gehäuse längsbeweglichen Schieber, beispielsweise in einem dritten Schritt des Herstellungsverfahrens, wobei die Darstellung gegenüber der 3 um eine vertikale Achse um 180 Grad gedreht ist;
5 eine schematische perspektivische Darstellung des Gehäuses mit einer beispielhaften thermisch erweichbaren Verbindung zwischen der ersten Flächenelektrode und einem ersten Kontakt, beispielsweise in einem vierten Schritt des Herstellungsverfahrens;
6 eine schematische perspektivische Darstellung des Gehäuses mit einem in einem beispielhaften ersten Rahmen eingelegten ÜSE, beispielsweise in einem fünften Schritt des Herstellungsverfahrens, wobei die Darstellung gegenüber der 5 um eine vertikale Achse um 180 Grad gedreht ist;
7 eine schematische perspektivische Darstellung des Gehäuses mit einem darin eingelegten beispielhaften Ausgleichselement, beispielsweise in einem sechsten Schritt des Herstellungsverfahrens;
8 eine schematische perspektivische Darstellung des Gehäuses mit einer beispielhaften zweiten Flächenelektrode, beispielsweise in einem siebten Schritt des Herstellungsverfahrens;
9 eine schematische perspektivische Darstellung des Gehäuses mit einem beispielhaften zweiten Rahmen, beispielsweise in einem achten Schritt des Herstellungsverfahrens; und
10 eine schematische perspektivische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels des Überspannungsschutzmoduls mit einer beispielhaften Haube, die auf das Gehäuse gesteckt ist, beispielsweise in einem neunten Schritt des Herstellungsverfahrens.

Show it:

1A a schematic representation of an overvoltage protection module according to a first embodiment in a first side view;
1B a schematic representation of the overvoltage protection module according to the first embodiment in a second side view perpendicular to the first side view;
1C a schematic representation of the overvoltage protection module according to the first embodiment in a plan view perpendicular to the side views;
2 a schematic perspective illustration of an exemplary first Flat electrode, for example in a first step of a manufacturing process;
3 a schematic perspective illustration of the first surface electrode encapsulated with an exemplary housing, for example in a second step of the manufacturing process;
4th a schematic perspective illustration of the housing with an exemplary slide longitudinally movable on the housing, for example in a third step of the manufacturing process, the illustration compared to FIG 3 rotated 180 degrees about a vertical axis;
5 a schematic perspective illustration of the housing with an exemplary thermally softenable connection between the first surface electrode and a first contact, for example in a fourth step of the manufacturing method;
6th a schematic perspective illustration of the housing with an USE inserted in an exemplary first frame, for example in a fifth step of the manufacturing method, the illustration compared to FIG 5 rotated 180 degrees about a vertical axis;
7th a schematic perspective illustration of the housing with an exemplary compensating element inserted therein, for example in a sixth step of the manufacturing method;
8th a schematic perspective illustration of the housing with an exemplary second surface electrode, for example in a seventh step of the manufacturing method;
9 a schematic perspective illustration of the housing with an exemplary second frame, for example in an eighth step of the manufacturing method; and
10 a schematic perspective illustration of the first embodiment of the overvoltage protection module with an exemplary hood that is placed on the housing, for example in a ninth step of the manufacturing process.

Die 1A, 1 B und 1C zeigen schematische Ansichten eines Ausführungsbeispiels eines allgemein mit Bezugszeichen 100 bezeichneten Überspannungsschutzmoduls. Die 1A zeigt eine erste Seitenansicht, die 1B zeigt eine zur ersten Seitenansicht senkrechte zweite Seitenansicht, und die 1C zeigt eine Draufsicht des Ausführungsbeispiels des Überspannungsschutzmoduls 100.The 1A , 1 B and 1C Figure 4 shows schematic views of an embodiment of a generally numbered 100 designated overvoltage protection module. The 1A FIG. 11 shows a first side view 1B shows a second side view perpendicular to the first side view, and FIG 1C shows a plan view of the embodiment of the overvoltage protection module 100 .

Das Überspannungsschutzmodul 100 umfasst ein Gehäuse 102 und eine auf das Gehäuse 102 aufsteckbare oder (beispielsweise im montierten Zustand der 1A bis 1C) aufgesteckte Haube 104. Da das Gehäuse 102 teilweise innerhalb der Haube 104 angeordnet ist, kann das Gehäuse 102 auch als Innengehäuse bezeichnet werden.The overvoltage protection module 100 includes a housing 102 and one on the case 102 attachable or (for example when the 1A to 1C ) attached hood 104 . Because the housing 102 partly inside the hood 104 is arranged, the housing 102 can also be referred to as the inner housing.

Wird eine Griffleiste 106 des Gehäuses 102 eingedrückt, sind Gehäuse 102 und Haube 104 zueinander entriegelt, indem eine formschlüssige Verbindung zwischen Gehäuse 102 und Haube 104 an einem Riegel 108 geöffnet wird. Im entriegelten Zustand ist die Haube 104 über die Griffleiste 106 (d.h. in den 1A und 1B nach oben bzw. in die positive y-Richtung) entnehmbar. Beim Entnehmen gleitet auf gegenüberliegenden Seiten der Haube 104 eine Nut 110 geführt durch am Gehäuse 102 auskragende Absätze 112. Jeder Absatz 112 greift dabei in die entsprechende Nut 110 ein und führt die Haube 104 zum Schutz innerer Komponenten des Überspannungsschutzmoduls 100. Optional weist der Absatz 112 eine Anlaufschräge auf.Becomes a handle bar 106 of the housing 102 pressed in, are housings 102 and hood 104 unlocked to each other by creating a positive connection between the housing 102 and hood 104 on a latch 108 is opened. The hood is in the unlocked state 104 via the handle bar 106 (i.e. in the 1A and 1B upwards or in the positive y-direction). When removing, the hood slides on opposite sides 104 a groove 110 guided through on the housing 102 cantilevered heels 112 . Every paragraph 112 engages in the corresponding groove 110 one and leads the hood 104 to protect internal components of the overvoltage protection module 100 . Optionally, the paragraph 112 a bevel.

An einer Kontaktseite umfasst das Überspannungsschutzmodul 100 einen ersten Kontakt 114 und einen zweiten Kontakt 116. Der erste Kontakt 114 und der zweite Kontakt 116 bieten einen Schutz gegen eine Überspannung durch einen Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit oder einen Kurzschluss zwischen dem ersten Kontakt 114 und dem zweiten Kontakt 116 beim Überschreiten einer vorbestimmten Schwelle der elektrischen Spannung zwischen dem ersten Kontakt 114 und dem zweiten Kontakt 116.The overvoltage protection module comprises one contact side 100 a first contact 114 and a second contact 116 . The first contact 114 and the second contact 116 offer protection against overvoltage caused by an increase in electrical conductivity or a short circuit between the first contact 114 and the second contact 116 when the electrical voltage between the first contact exceeds a predetermined threshold 114 and the second contact 116 .

Überschreitet die elektrische Spannung zwischen dem ersten Kontakt 114 und dem zweiten Kontakt 116 die vorbestimmte Schwelle, fließt ein der Spannung und dem Anstieg der elektrischen Leitfähigkeit entsprechend großer Strom. Zur Vermeidung einer Brandgefahr oder Überhitzung wird die Leitfähigkeit zwischen dem ersten Kontakt 114 und dem zweiten Kontakt 116 nach einer bestimmten Zeit, nach einem bestimmten Wärmeeintrag (beispielsweise nach einer bestimmten integrierten Verlustleistung) und/oder beim Erreichen einer bestimmten Temperatur unterbrochen.Exceeds the electrical voltage between the first contact 114 and the second contact 116 the predetermined threshold, a current flows corresponding to the voltage and the increase in electrical conductivity. To avoid a risk of fire or overheating, the conductivity between the first contact 114 and the second contact 116 interrupted after a certain time, after a certain heat input (for example after a certain integrated power loss) and / or when a certain temperature is reached.

An der Kontaktseite ist optional ein Kodierstift 118 am Gehäuse 102 angeformt. Die Form des Kodierstifts 118, vorzugsweise dessen Querschnitt, gibt die vorbestimmte Schwelle der elektrischen Spannung an, bei der die elektrische Leitfähigkeit ansteigt. Beispielsweise kann eine zum Kodierstift 118 komplementär geformte Ausnehmung an einem Steckplatz des Überspannungsschutzmoduls 100 verhindern, dass ein Ausführungsbeispiel des Überspannungsschutzmoduls 100 mit einer für diesen Steckplatz falschen Schwelle (beispielsweise einer zu großen Schwelle) der elektrischen Spannung in den Steckplatz eingesetzt wird.A coding pin is optionally available on the contact side 118 on the housing 102 molded. The shape of the coding pin 118 , preferably its cross-section, indicates the predetermined threshold of the electrical voltage at which the electrical conductivity increases. For example, one can be used for the coding pin 118 Complementary shaped recess at a slot in the surge protection module 100 prevent an embodiment of the surge protection module 100 with an incorrect threshold for this slot (e.g. one to large threshold) of the electrical voltage is inserted into the slot.

Optional umfasst das Überspannungsschutzmodul 100 einen Signalstift 120, der einen Zustand des Überspannungsschutzmoduls 100 angibt. In einem schutzbereiten Zustand (d.h. bevor die elektrische Spannung die vorbestimmte Schwelle überschreitet) ragt der Signalstift 120 aus dem Gehäuse heraus, beispielsweise an der Kontaktseite, wie in 1A und 1B schematisch gezeigt.Optionally includes the overvoltage protection module 100 a signal pin 120 indicating a state of the overvoltage protection module 100 indicates. In a ready-to-protect state (ie before the electrical voltage exceeds the predetermined threshold), the signal pin protrudes 120 out of the housing, for example on the contact side, as in 1A and 1B shown schematically.

Im Zustand der unterbrochenen Leitfähigkeit (kurz: unterbrochener Zustand) ist der Signalstift 120 vollständig oder teilweise in das Gehäuse 102 eingefahren.The signal pin is in the state of interrupted conductivity (in short: interrupted state) 120 completely or partially in the housing 102 retracted.

Alternativ oder ergänzend sind der schutzbereite Zustand und der unterbrochene Zustand in einem Fenster 122 an einer der Kontaktseite gegenüberliegenden Oberseite des Überspannungsschutzmoduls 100 angezeigt, beispielsweise mittels eines Farbkodes.As an alternative or in addition, the state ready for protection and the interrupted state are in one window 122 on an upper side of the overvoltage protection module opposite the contact side 100 displayed, for example by means of a color code.

In einem ersten Schritt des Herstellungsverfahrens wird eine erste Flächenelektrode 124 bereitgestellt, die vorzugsweise als Abtrennelektrode fungiert. 2 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer beispielhaften ersten Flächenelektrode 124.In a first step of the manufacturing process, a first surface electrode 124 provided, which preferably acts as a separating electrode. 2 shows a schematic perspective illustration of an exemplary first surface electrode 124 .

An gegenüberliegenden Seiten der ersten Flächenelektrode 124 kragen in der Ebene der ersten Flächenelektrode 124 Stützflügel 126 aus. Über die Stützflügel 126 kann sich die erste Flächenelektrode 124 in einer Rückwand des Gehäuses 102 an einem Rahmen des Gehäuses 102 abstützen. Die Stützflügel 126 kragen über eine quadratische Fläche der ersten Flächenelektrode 124 aus, deren Ecken 128 abgerundet sind.On opposite sides of the first surface electrode 124 collar in the plane of the first surface electrode 124 Support wing 126 out. About the support wings 126 can be the first surface electrode 124 in a rear wall of the housing 102 on a frame of the housing 102 prop up. The support wings 126 collar over a square surface of the first surface electrode 124 off whose corners 128 are rounded.

Die erste Flächenelektrode 124 weist eine vom Rand der ersten Flächenelektrode 124 beabstandete Verprägung 130 auf. An der ausbauchenden Seite (d.h. der den Flächenelektroden zugewandten Seite) der Verprägung 130 kann ein ÜSE flächig anliegen.The first surface electrode 124 has one from the edge of the first surface electrode 124 spaced embossing 130 on. On the bulging side (ie the side facing the flat electrodes) of the embossing 130 an ÜSE can lie flat.

In einem zweiten Schritt des Herstellungsverfahrens wird die erste Flächenelektrode 124 (d.h. die Abtrennelektrode) mit dem Gehäuse 102 (d.h. dem Innengehäuse) umspritzt. Dies wird auch als erster Spritzvorgang bezeichnet. 3 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung der mit einem beispielhaften Gehäuse 102 umspritzten ersten Flächenelektrode 124.In a second step of the manufacturing process, the first surface electrode 124 (ie the separation electrode) with the housing 102 (ie the inner housing) overmolded. This is also known as the first injection process. 3 shows a schematic perspective illustration of with an exemplary housing 102 molded first surface electrode 124 .

Die ersten Flächenelektrode 124 ist formschlüssig an einer Rückwand des Gehäuses 102 eingefasst. Von der eingefassten ersten Flächenelektrode 124 erstreckt sich als integral einstückiger Teil des Gehäuses 102 ein erster Rahmen 132.The first surface electrode 124 is form-fitting on a rear wall of the housing 102 edged. From the enclosed first surface electrode 124 extends as an integrally one-piece part of the housing 102 a first frame 132 .

An der Kontaktseite 134 des Gehäuses 102 sind eine erste Ausnehmung 136 für den ersten Kontakt 114, eine zweite Ausnehmung 138 für den zweiten Kontakt 116 und optional eine Durchgangsöffnung 140 für den Signalstift 120 vorgesehen.On the contact page 134 of the housing 102 are a first recess 136 for the first contact 114 , a second recess 138 for the second contact 116 and optionally a through opening 140 for the signal pin 120 intended.

Die Griffleiste 106, der Absatz 112 und/oder die Riegel 108 sind über einen biegeelastischen Steg 142 mit der Kontaktseite 134 des Gehäuses 102 verbunden. Für einen formschlüssigen Sitz der Haube im verriegelten Zustand sind an der Kontaktseite 134 Ausnehmungen 144 und Anschläge 146 für die Haube 104 vorgesehen. Erreicht die von den Absätzen 112 geführte Längsbewegung der Haube 104 die Anschläge 146, werden die Riegel 108 durch eine Rückstellkraft des biegeelastischen Stegs 142 in den verriegelten Zustand bewegt.The handle bar 106 , paragraph 112 and / or the latch 108 are over a flexible web 142 with the contact page 134 of the housing 102 connected. For a positive fit of the hood in the locked state are on the contact side 134 Recesses 144 and attacks 146 for the hood 104 intended. Reached by the paragraphs 112 guided longitudinal movement of the hood 104 the attacks 146 , become the latch 108 by a restoring force of the flexible web 142 moved to the locked state.

Das Überspannungsschutzmodul 100 umfasst ferner einen Schieber. In einem dritten Schritt des Herstellungsverfahrens wird eine Mechanik, beispielsweise der Schieber, zur Unterbrechung einer elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Kontakt 114 und der ersten Flächenelektrode 124 (d.h. der Abtrennelektrode) montiert. Beispielseise umfasst der dritte Schritt ein Auflegen des Schiebers. Der Schieber kann ein sogenanntes „Arcshield“ umfassen.The overvoltage protection module 100 further comprises a slide. In a third step of the manufacturing process, a mechanism, for example the slide, is used to interrupt an electrical connection between the first contact 114 and the first surface electrode 124 (ie the cut-off electrode) mounted. For example, the third step includes placing the slide. The slide can comprise a so-called “arcshield”.

4 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung des Gehäuses 102 mit einem beispielhaften am Gehäuse längsbeweglichen Schieber 148. Die Darstellung der 4 ist gegenüber der 3 um eine vertikale Achse (y-Achse) um 180 Grad gedreht. 4th shows a schematic perspective view of the housing 102 with an exemplary slide which can be moved longitudinally on the housing 148 . The representation of the 4th is opposite the 3 rotated 180 degrees around a vertical axis (y-axis).

Der Schieber 148 ist außenseitig an einer Rückwand 150 des Gehäuses 102 angeordnet, in welcher die erste Flächenelektrode 124 angeordnet (beispielsweise formschlüssig eingefasst) ist. Der Schieber 148 ist parallel der Rückwand 150 längsbeweglich angeordnet.The slider 148 is on the outside of a rear wall 150 of the housing 102 arranged in which the first surface electrode 124 is arranged (for example, framed with a form fit). The slider 148 is parallel to the rear wall 150 arranged longitudinally movable.

Der Schieber 148 ist zwischen der Kontaktseite 134 und der Oberseite des Gehäuses (d.h. in y-Richtung) längsbeweglich, beispielsweise geführt entlang einer oder mehrerer am Gehäuse 102 angeformter Schienen 152.The slider 148 is between the contact page 134 and the top of the housing (ie in the y-direction) longitudinally movable, for example guided along one or more of the housing 102 molded rails 152 .

Der Schieber 148 ist im schutzbereiten Zustand federkraftbeaufschlagt mit einer Vorspannung in positiver y-Richtung (d.h. in Richtung einer thermisch lösbaren Verbindung). Der Schieber 148, eine mit dem Schieber längsbewegliche Farbmarkierung 154 und/oder eine die Vorspannung erzeugende Feder oder ein anderer Kraftspeicher können gleich oder ähnlich der Beschreibung des Dokuments DE 10 2017 210 473 A1 sein.The slider 148 is spring-loaded in the ready-to-protect state with a preload in the positive y-direction (ie in the direction of a thermally releasable connection). The slider 148 , a color marking that can be moved lengthways with the slide 154 and / or a spring generating the bias or another energy storage device same or similar to the description of the document DE 10 2017 210 473 A1 be.

Der optionale Signalstift 120 kann integral einstückig mit dem Schieber 148 ausgebildet sein.The optional signal pin 120 can be integral in one piece with the slide 148 be trained.

In einem vierten Schritt des Herstellungsverfahrens wird der erste Kontakt 114 montiert. 5 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung des Gehäuses 102 mit einer beispielhaften thermisch lösbaren (beispielsweise thermisch erweichbaren) Verbindung 156 zwischen der ersten Flächenelektrode 124 und dem ersten Kontakt 114.In a fourth step of the manufacturing process, the first contact 114 assembled. 5 shows a schematic perspective view of the housing 102 with an exemplary thermally releasable (for example thermally softenable) connection 156 between the first surface electrode 124 and the first contact 114 .

Der erste Kontakt 114 umfasst innerhalb der Haube 104 ein Abtrennmetall und außerhalb des Gehäuses 102 einen an der Kontaktseite 134 herausragenden Kontaktstift (auch: Steckkontakt). In einem ersten Teilschritt des vierten Schritts wird der erste Kontakt 114 zwischen dem Abtrennmetall und dem Steckkontakt durch die erste Ausnehmung 136 geführt.The first contact 114 includes inside the hood 104 a separation metal and outside the housing 102 one on the contact page 134 outstanding contact pin (also: plug contact). In a first sub-step of the fourth step, the first contact 114 between the separation metal and the plug contact through the first recess 136 guided.

In einem zweiten Teilschritt des vierten Schritts wird die thermisch lösbare Verbindung 156 zwischen dem ersten Kontakt 114 (beispielsweise dem Abtrennmetall des ersten Kontakts 114) und der ersten Flächenelektrode 124 (beispielsweise der konkaven Seite der Verprägung 130 der ersten Flächenelektrode 124) hergestellt. Da die Verbindung 156 thermisch lösbar ist, wird diese auch als Trennstelle bezeichnet. Vorzugsweise ist die Verbindung 156 gelötet. D.h. der zweite Teilschritt kann ein Löten der Trennstelle umfassen.In a second sub-step of the fourth step, the thermally releasable connection 156 between the first contact 114 (for example the separation metal of the first contact 114 ) and the first surface electrode 124 (for example the concave side of the embossing 130 the first surface electrode 124 ) produced. Because the connection 156 is thermally releasable, this is also referred to as a separation point. Preferably the connection is 156 soldered. That is to say, the second substep can include soldering the separation point.

In einem fünften Schritt des Herstellungsverfahrens wird ein Überspannungsschutzelement 158 (ÜSE, auch: Überspannungskomponente) in den ersten Rahmen 132 eingelegt.In a fifth step of the manufacturing process, an overvoltage protection element 158 (ÜSE, also: overvoltage component) in the first frame 132 inserted.

6 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung des Gehäuses 102 mit einem in den ersten Rahmen 132 eingelegten ÜSE 158. Die Darstellung der 6 ist gegenüber der 5 um eine vertikale Achse (y-Richtung) um 180 Grad gedreht. 6th shows a schematic perspective view of the housing 102 with one in the first frame 132 inserted ÜSE 158 . The representation of the 6th is opposite the 5 rotated 180 degrees around a vertical axis (y-direction).

In diesem Beispiel umfasst das ÜSE 158 eine Varistorkeramik. Eine auf dem ÜSE 158 an der Innenseite des ersten Rahmens 132 umlaufend angeordnete elektrische Isolation 160 verhindert einen direkten Kontakt zwischen dem ÜSE 158 und einer zweiten Flächenelektrode.In this example, the ÜSE includes 158 a varistor ceramic. One on the ÜSE 158 on the inside of the first frame 132 circumferential electrical insulation 160 prevents direct contact between the ÜSE 158 and a second surface electrode.

In einem sechsten Schritt des Herstellungsverfahrens wird ein federelastisches und elektrisch leitendes Ausgleichselement 162 im Rahmen 132 (vorzugsweise direkt auf das ÜSE 158 und/oder zentriert) eingelegt. 7 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung des Gehäuses 102 mit einem darin eingelegten beispielhaften Ausgleichselement 162.In a sixth step of the manufacturing process, a resilient and electrically conductive compensation element is created 162 as part of 132 (preferably directly to the ÜSE 158 and / or centered) inserted. 7th shows a schematic perspective view of the housing 102 with an exemplary compensating element inserted therein 162 .

Das Ausgleichselement 162 kann aus Metall sein. Das Ausgleichselement 162 kann zwei konzentrische Ringe (vorzugsweise gleichen Durchmessers) und eine oder mehrere Blattfedern umfassen, welche die Ringe federelastisch und elektrisch leitend verbindet.The compensation element 162 can be made of metal. The compensation element 162 can comprise two concentric rings (preferably of the same diameter) and one or more leaf springs, which connect the rings in a resilient and electrically conductive manner.

In einem siebten Schritt des Herstellungsverfahrens wird eine zweite Flächenelektrode 164 auf den ersten Rahmen 132 gelegt. 8 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung des Gehäuses 102 mit einer beispielhaften zweiten Flächenelektrode 164.In a seventh step of the production method, a second surface electrode 164 on the first frame 132 placed. 8th shows a schematic perspective view of the housing 102 with an exemplary second surface electrode 164 .

Eine Position und/oder Form der zweiten Flächenelektrode 164 ist vorzugsweise immer gleich, beispielsweise unabhängig von einer Dicke des ÜSE.A position and / or shape of the second surface electrode 164 is preferably always the same, for example regardless of a thickness of the ÜSE.

Die zweite Flächenelektrode 164 ist elektrisch leitend verbunden mit dem zweiten Kontakt 116. Vorzugsweise umfasst die zweite Flächenelektrode 164 den zweiten Kontakt 116, der an der Kontaktseite 134 aus dem Gehäuse 102 ragt, beispielsweise als Kontaktstift (auch: Steckkontakt). Die zweite Flächenelektrode 164 kann integral einstückig mit dem zweiten Kontakt 116 sein. Beispielsweise sind die zweite Flächenelektrode 164 und der zweite Kontakt 116 aus einem Stanzblech umgeformt.The second surface electrode 164 is electrically connected to the second contact 116 . The second area electrode preferably comprises 164 the second contact 116 , the one on the contact page 134 out of the case 102 protrudes, for example as a contact pin (also: plug contact). The second surface electrode 164 may be integrally one-piece with the second contact 116 be. For example, the second surface electrode 164 and the second contact 116 formed from a stamped sheet.

Das Überspannungsschutzmodul 100 umfasst ferner einen zweiten Rahmen 166. 9 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung des Gehäuses 102 mit einem beispielhaften zweiten Rahmen 166.The overvoltage protection module 100 further comprises a second frame 166 . 9 shows a schematic perspective view of the housing 102 with an exemplary second frame 166 .

In einem achten Schritt des Herstellungsverfahrens wird eine zweite Umspritzung ausgeführt, wobei der zweite Rahmen 166 den ersten Rahmen 132 des Gehäuses 102 schließt und die zweite Flächenelektrode 164 formschlüssig eingefasst wird. Dadurch ist eine Baugruppe umfassend die erste Flächenelektrode 124, den ersten Rahmen 132, die zweite Flächenelektrode 164 und den zweiten Rahmen 166 geschlossen. In der Baugruppe sind das ÜSE 158 und das Ausgleichselement 162 durch die Vorspannung des Ausgleichselements 162 zwischen den Flächenelektroden 124 und 164 fixiert.In an eighth step of the manufacturing method, a second overmolding is carried out, the second frame 166 the first frame 132 of the housing 102 closes and the second surface electrode 164 is framed positively. As a result, an assembly is comprised of the first surface electrode 124 , the first frame 132 , the second surface electrode 164 and the second frame 166 closed. These are the ÜSE in the assembly 158 and the compensation element 162 by the bias of the compensation element 162 between the surface electrodes 124 and 164 fixed.

Optional umfasst der bei der zweiten Umspritzung gebildete zweite Rahmen 166 eine Führung 168 der Farbmarkierung 154.The second frame formed during the second extrusion coating optionally comprises 166 a guided tour 168 the color marking 154 .

Beim zweiten Umspritzen kann der (optionale) Kodierstift 118 am Gehäuse 102 angeformt werden. Alternativ oder ergänzend kann der (optionale) Kodierstift 118 in eine Bohrung am Gehäuse 102 geschraubt, verpresst oder geklebt werden.The (optional) coding pin 118 on the housing 102 be molded. As an alternative or in addition, the (optional) coding pin 118 into a hole on the housing 102 screwed, pressed or glued.

In einem neunten Schritt des Herstellungsverfahrens wird die Haube 104 auf dem Gehäuse 102 montiert. 10 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels des Überspannungsschutzmoduls mit einer beispielhaften Haube 104, die auf das Gehäuse 102 gesteckt ist, beispielsweise im neunten Schritt des Herstellungsverfahrens.In a ninth step of the manufacturing process, the hood 104 on the case 102 assembled. 10 shows a schematic perspective illustration of the first embodiment of the overvoltage protection module with an exemplary hood 104 that are on the case 102 is inserted, for example in the ninth step of the manufacturing process.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel werden der dritte Schritt und der vierte Schritt nach dem achten Schritt ausgeführt. Ferner kann in jedem Ausführungsbeispiel der neunte Schritt entfallen, beispielsweise wenn das Gehäuse 102 und die Haube 104 getrennt ausgeliefert werden.In a further exemplary embodiment, the third step and the fourth step are carried out after the eighth step. Furthermore, the ninth step can be omitted in each exemplary embodiment, for example if the housing 102 and the hood 104 delivered separately.

Wie anhand vorstehender Ausführungsbeispiele ersichtlich, kann auf ein Löten der Kontakte direkt auf das ÜSE, d.h. das die Überspannung ableitende Element, verzichtet werden. Dies hat den Vorteil, dass der aufwändige und komplexe Prozess des Lötens auf die thermisch trennbare Verbindung beschränkt werden kann und/oder ein Löten am ÜSE vermieden werden kann. Ferner wird eine die Struktur des ÜSE verändernde oder schädigende Erwärmung des ÜSE aufgrund des Lötens vermieden.As can be seen from the above exemplary embodiments, there is no need to solder the contacts directly to the ÜSE, i.e. the element that dissipates the overvoltage. This has the advantage that the time-consuming and complex soldering process can be limited to the thermally separable connection and / or soldering at the ÜSE can be avoided. Furthermore, the structure of the ÜSE changing or damaging heating of the ÜSE due to the soldering is avoided.

Dieselben oder weitere Ausführungsbeispiele können durch die zweifache Umspritzung hergestellt werden, ohne dass ein Spritzgussverfahren das ÜSE durch Wärme oder Druck beschädigt.The same or further exemplary embodiments can be produced by the double extrusion coating without an injection molding process damaging the ÜSE through heat or pressure.

Beim ersten Umspritzen ist die Überspannungskomponente gar nicht anwesend. Indem die zweite Flächenelektrode beim zweiten Umspritzen über das Ausgleichselement vom ÜSE beabstandet ist (und das zweite Umspritzen vorzugsweise nur bis zwischen die Flächenelektroden reicht), wird ein geschlossener Raum für das ÜSE hergestellt, ohne schädlichen Wärmeeintrag in das ÜSE, beispielsweise eine thermisch veränderliche Keramik (insbesondere Varistorkeramik).During the first overmolding, the overvoltage component is not present at all. Since the second surface electrode is spaced apart from the USE via the compensation element during the second overmolding (and the second overmolding preferably only extends as far as between the surface electrodes), a closed space is created for the OES without damaging heat input into the OCE, for example a thermally variable ceramic ( especially varistor ceramic).

Ferner können Varianten des Überspannungsschutzmoduls hergestellt werden, die einheitliche Gehäuseformen aufweisen und/oder mit einheitlichen Werkzeugen (beispielsweise einheitlichen Spitzgussformen) und/oder einheitlichen Vorrichtungen herstellbar sind. Der Einsatz unterschiedlicher Kombinationen aus ÜSE und Ausgleichselement kann ohne Auswirkungen auf nachfolgende Schritte (beispielsweise Folgeprozesse) bei der Herstellung des Überspannungsschutzmoduls sein.Furthermore, variants of the overvoltage protection module can be manufactured which have uniform housing shapes and / or can be manufactured with uniform tools (for example uniform injection molds) and / or uniform devices. The use of different combinations of ÜSE and compensation element can have no effects on subsequent steps (for example, subsequent processes) in the manufacture of the overvoltage protection module.

Obwohl die Erfindung in Bezug auf exemplarische Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, ist für Fachkundige ersichtlich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können. Ferner können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehre der Erfindung anzupassen. Folglich ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle Ausführungsbeispiele, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen.Although the invention has been described with respect to exemplary embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various changes can be made and equivalents used in substitution. Furthermore, many modifications can be made to adapt a particular situation or material to the teachings of the invention. Consequently, the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but rather includes all exemplary embodiments that fall within the scope of the appended claims.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

100100: ÜberspannungsschutzmodulSurge protection module
102102: Gehäuse des ÜberspannungsschutzmodulsHousing of the surge protection module
104104: Haube des ÜberspannungsschutzmodulsCover of the overvoltage protection module
106106: Griffleiste des Gehäuses zum Abnehmen der HaubeHandle bar of the housing for removing the hood
108108: Riegel des Gehäuses zur Verriegelung der HaubeLatch of the housing for locking the hood
110110: Nut der HaubeGroove of the hood
112112: Absatz des GehäusesParagraph of the housing
114114: Erster Kontakt des ÜberspannungsschutzmodulsFirst contact of the overvoltage protection module
116116: Zweiter Kontakt des ÜberspannungsschutzmodulsSecond contact of the overvoltage protection module
118118: KodierstiftCoding pin
120120: SignalstiftSignal pin
122122: Fenster in der HaubeWindow in the hood
124124: Erste Flächenelektrode, beispielsweise AbtrennelektrodeFirst surface electrode, for example a separating electrode
126126: Stützflügel der ersten FlächenelektrodeSupport wing of the first surface electrode
128128: Runde Ecken der ersten FlächenelektrodeRound corners of the first surface electrode
130130: Verprägung der ersten FlächenelektrodeEmbossing of the first surface electrode
132132: Erster Rahmen des GehäusesFirst frame of the case
134134: Kontaktseite des GehäusesContact side of the housing
136136: Erste Ausnehmung für ersten KontaktFirst recess for first contact
138138: Zweite Ausnehmung für zweiten KontaktSecond recess for second contact
140140: Durchgangsöffnung für SignalstiftThrough opening for signal pin
142142: Biegeelastischer Steg für Riegel und GriffleisteFlexibly elastic bar for latch and handle bar
144144: Ausnehmung für HaubeRecess for hood
146146: Anschlag für HaubeStop for hood
148148: Schieber, beispielsweise ein „Arcshield“Slider, for example an "Arcshield"
150150: Rückwand des GehäusesRear wall of the housing
152152: Schiene entlang der RückwandRail along the back wall
154154: FarbmarkierungColor marking
156156: Trennbare, elektrisch leitende Verbindung zwischen erstem Flächenelektrode, beispielsweise Lötverbindung Kontakt und ersterSeparable, electrically conductive connection between the first surface electrode, for example a soldered connection, the contact and the first
158158: Überspannungsschutzelement (ÜSE), beispielsweise VaristorOvervoltage protection element (ÜSE), for example varistor
160160: Im ersten Rahmen umlaufende elektrische IsolationCircumferential electrical insulation in the first frame
162162: Federelastisches und elektrisch leitendes AusgleichselementResilient and electrically conductive compensation element
164164: Zweite Flächenelektrode, beispielsweise PermanentelektrodeSecond surface electrode, for example permanent electrode
166166: Zweiter RahmenSecond frame
168168: Führung der FarbmarkierungGuidance of the color marking

Claims

Verfahren zur Herstellung eines Überspannungsschutzmoduls (100), umfassend: - Umspritzen einer ersten Flächenelektrode (124) mit einem Gehäuse (102), das an einer der ersten Flächenelektrode (124) gegenüberliegenden Seite einen offenen ersten Rahmen (132) umfasst; - Einlegen eines auf der ersten Flächenelektrode (124) flächig aufliegenden Überspannungsschutzelements, ÜSE (158), in den ersten Rahmen (132); - Einlegen eines auf dem ÜSE (158) aufliegenden, federelastischen und elektrisch leitenden Ausgleichselements (162) in den ersten Rahmen (132); - Auflegen einer zweiten Flächenelektrode (164) auf dem ersten Rahmen (132), wobei das federelastische und elektrisch leitenden Ausgleichselement (162) zwischen dem ÜSE (158) und der zweiten Flächenelektrode (164) vorgespannt wird; und - Umspritzen der zweiten Flächenelektrode (164) und des ersten Rahmens (132) mit einem zweiten Rahmen (166).A method of manufacturing a surge protection module (100) comprising: - Overmoulding a first surface electrode (124) with a housing (102) which comprises an open first frame (132) on a side opposite the first surface electrode (124); - Inserting an overvoltage protection element, ÜSE (158), lying flat on the first flat electrode (124), into the first frame (132); - Insertion of a resilient and electrically conductive compensating element (162) resting on the ÜSE (158) in the first frame (132); - placing a second surface electrode (164) on the first frame (132), the resilient and electrically conductive compensating element (162) being pretensioned between the ÜSE (158) and the second surface electrode (164); and - Overmoulding the second surface electrode (164) and the first frame (132) with a second frame (166).

Verfahren nach Anspruch 1, wobei nach dem Umspritzen der ersten Flächenelektrode (124) oder nach dem Umspritzen der zweiten Flächenelektrode (164) die erste Flächenelektrode (124) mittels einer thermisch erweichbaren Verbindung (156) mit einem ersten Kontakt (114) des Überspannungsschutzmoduls (100) elektrisch leitend verbunden wird.Procedure according to Claim 1 , after the first surface electrode (124) has been overmolded or after the second surface electrode (164) has been overmolded, the first surface electrode (124) is electrically conductively connected to a first contact (114) of the overvoltage protection module (100) by means of a thermally softenable connection (156) becomes.

Verfahren nach Anspruch 2, wobei nach dem Umspritzen der ersten Flächenelektrode (124) oder nach dem Umspritzen der zweiten Flächenelektrode (164) an einer die erste Flächenelektrode (124) einfassenden Rückwand (150) des Gehäuses (102), vorzugsweise außenseitig des Gehäuses (102), ein Schieber (148) längsbeweglich angeordnet und zur Trennung der thermisch erweichbaren Verbindung (156) vorgespannt wird.Procedure according to Claim 2 , wherein after the first surface electrode (124) or after the second surface electrode (164) has been injection-molded on a rear wall (150) of the housing (102), preferably on the outside of the housing (102), which surrounds the first surface electrode (124) (148) is arranged to be longitudinally movable and is pretensioned to separate the thermally softenable connection (156).

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei im Schritt des Auflegens die zweite Flächenelektrode (164) mit dem ersten Rahmen (132) bündig abschließt, vorzugsweise bis auf einen an der zweiten Flächenelektrode (164) seitlich auskragenden zweiten Kontakt (116) des Überspannungsschutzmoduls (100).Method according to one of the Claims 1 to 3 , wherein in the step of placing the second surface electrode (164) is flush with the first frame (132), preferably except for a second contact (116) of the overvoltage protection module (100) protruding laterally on the second surface electrode (164).

Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner umfassend: Aufstecken einer Haube (104), die an gegenüberliegenden Seiten eine Nut (110) aufweist, in die an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses (102) auskragende Absätze (112) zur Längsführung der Haube (104) eingreifen.Method according to one of the Claims 1 to 4th , further comprising: attaching a hood (104) which has a groove (110) on opposite sides into which protruding shoulders (112) for longitudinal guidance of the hood (104) engage on opposite sides of the housing (102).

Überspannungsschutzmodul (100), umfassend: - ein Gehäuse (102) mit einer Rückwand (150), in der eine erste Flächenelektrode (124) formschlüssig eingefasst ist, wobei sich von der Rückwand (150) ein erster Rahmen (132) erstreckt zu einer der ersten Flächenelektrode (102) gegenüberliegenden zweiten Flächenelektrode (164), die in einem zweiten Rahmen (166) eingefasst ist, wobei der erste Rahmen (132) und der zweite Rahmen (166) umlaufend stoffschlüssig verbunden sind; - ein im ersten Rahmen (132) an der ersten Flächenelektrode (124) flächig anliegendes Überspannungsschutzelement, ÜSE (158); und - ein im ersten Rahmen (132) am ÜSE (158) und der zweiten Flächenelektrode (164) anliegendes federelastisches und elektrisch leitendes Ausgleichselement (162), das zwischen dem ÜSE (158) und der zweiten Flächenelektrode (164) vorgespannt ist.A surge protection module (100) comprising: - A housing (102) with a rear wall (150) in which a first surface electrode (124) is framed in a form-fitting manner, a first frame (132) extending from the rear wall (150) to a second frame (132) opposite the first surface electrode (102) Flat electrode (164) which is enclosed in a second frame (166), the first frame (132) and the second frame (166) being connected circumferentially with a material fit; - An overvoltage protection element, ÜSE (158) lying flat against the first flat electrode (124) in the first frame (132); and - A resilient and electrically conductive compensating element (162) which lies against the ÜSE (158) and the second surface electrode (164) in the first frame (132) and is pretensioned between the ÜSE (158) and the second surface electrode (164).

Überspannungsschutzmodul (100) nach Anspruch 6, wobei die erste Flächenelektrode (124), vorzugsweise außenseitig des Gehäuses (102), über eine thermisch erweichbare Verbindung (156) mit einem ersten Kontakt (114) des Überspannungsschutzmoduls (100) elektrisch leitend verbunden ist, und wobei der erste Kontakt (114) an einer Kontaktseite (134) des Überspannungsschutzmoduls (100) aus dem Gehäuse (102) ragt.Overvoltage protection module (100) Claim 6 , wherein the first surface electrode (124), preferably on the outside of the housing (102), is electrically conductively connected to a first contact (114) of the overvoltage protection module (100) via a thermally softenable connection (156), and wherein the first contact (114) protrudes from the housing (102) on a contact side (134) of the overvoltage protection module (100).

Überspannungsschutzmodul (100) nach Anspruch 6 oder 7, wobei die erste Flächenelektrode (124) eine Verprägung (130) aufweist, an der das ÜSE (158) flächig anliegt.Overvoltage protection module (100) Claim 6 or 7th , wherein the first surface electrode (124) has an embossing (130) on which the ÜSE (158) rests flat.

Überspannungsschutzmodul (100) nach den Ansprüchen 7 und 8, wobei die thermisch erweichbare Verbindung (156) außenseitig an der Verprägung (130) angeordnet ist.Overvoltage protection module (100) according to the Claims 7 and 8th , wherein the thermally softenable compound (156) is arranged on the outside of the embossing (130).

Überspannungsschutzmodul (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei an der die erste Flächenelektrode (124) einfassenden Rückwand (150) des Gehäuses (102), vorzugsweise außenseitig, ein Schieber (148) längsbeweglich angeordnet ist, der zur Trennung der thermisch erweichbaren Verbindung (156) vorgespannt ist.Overvoltage protection module (100) according to one of the Claims 7 to 9 on the rear wall (150) of the housing (102) enclosing the first surface electrode (124), preferably on the outside, a slide (148) is arranged so as to be longitudinally movable, the is biased to separate the thermally softenable compound (156).

Überspannungsschutzmodul (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei ein an der zweiten Flächenelektrode (164) seitlich auskragender zweiter Kontakt (116) an einer Kontaktseite (134) des Überspannungsschutzmoduls (100) aus dem Gehäuse (102) ragt.Overvoltage protection module (100) according to one of the Claims 6 to 10 wherein a second contact (116) protruding laterally on the second flat electrode (164) protrudes from the housing (102) on a contact side (134) of the overvoltage protection module (100).

Überspannungsschutzmodul (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, ferner eine über das Gehäuse (102) längsbewegliche Haube (104) umfassend, die an gegenüberliegenden Seiten eine Nut (110) aufweist, wobei das Gehäuse (102) an gegenüberliegenden Seiten Absätze (112) umfasst, die zur Längsführung der Längsbewegung der Haube (104) mit der jeweiligen Nut (110) in Eingriff stehen, und wobei Anschläge (146) an den gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses (102) die Längsbewegung der Haube (104) in eine erste Richtung begrenzen und über einen biegeelastischen Steg (142) an den gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses (102) angeordnete Riegel (108) die Längsbewegung in eine der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung begrenzen.Overvoltage protection module (100) according to one of the Claims 6 to 11 , further comprising a hood (104) which is longitudinally movable over the housing (102) and which has a groove (110) on opposite sides, the housing (102) comprising shoulders (112) on opposite sides which are used to guide the longitudinal movement of the hood ( 104) are in engagement with the respective groove (110), and stops (146) on the opposite sides of the housing (102) limit the longitudinal movement of the hood (104) in a first direction and via a flexible web (142) to the Latches (108) arranged on opposite sides of the housing (102) limit the longitudinal movement in a second direction opposite to the first direction.

Überspannungsschutzmodul (100) nach Anspruch 12, wobei der zweite Rahmen (166) eine Führung (168) einer mit dem Schieber (148) verbundenen Farbmarkierung (154) umfasst, welche dazu ausgebildet ist, die Farbmarkierung (154) entlang eines Fensters (122) in der Haube (104) zu führen.Overvoltage protection module (100) Claim 12 wherein the second frame (166) comprises a guide (168) of a color marking (154) connected to the slide (148), which is designed to direct the color marking (154) along a window (122) in the hood (104) to lead.

Überspannungsschutzmodul (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei der erste Rahmen (132) zwischen der ersten Flächenelektrode (124) und der zweiten Flächenelektrode (164) umlaufend geschlossen ist, und/oder wobei die erste Flächenelektrode (124), der erste Rahmen (132), die zweite Flächenelektrode (164) und der zweite Rahmen (166) das ÜSE (158) fluiddicht umschließen.Overvoltage protection module (100) according to one of the Claims 6 to 13th , wherein the first frame (132) between the first surface electrode (124) and the second surface electrode (164) is closed circumferentially, and / or wherein the first surface electrode (124), the first frame (132), the second surface electrode (164) and the second frame (166) enclose the USE (158) in a fluid-tight manner.