DE2336727A1

DE2336727A1 - Elektrischer kondensator

Info

Publication number: DE2336727A1
Application number: DE19732336727
Authority: DE
Inventors: Zdenek Dipl Ing Kysely
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-07-19
Filing date: 1973-07-19
Publication date: 1975-02-06
Also published as: US3909683A; JPS5042365A; AT345403B; BE817828A; ATA593474A; IT1017255B; GB1470605A

Description

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29.6.1973

Anlage zur

Patent- und »«»«u,,«,.

Gebrauchsmusterhilfs-^Anmelduns

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart

Elektrischer Kondensator

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kondensator mit einem vorzugsweise topfförmigen Gehäuse, in dem ein Wickel mit metallischen Kontaktbrücken auf seinen Stirnflächen und eine auf inneren Überdruck ansprechende Abschaltvorrichtung in Kunststoff eingebettet sind.

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Bei einem bekannten Kondensator dieser Art ist der Wickel aus einem bei Temperaturerhöhung in Achsrichtung schrumpfenden Kunststoff hergestellt und die Kontaktbrücken sind mit dem an sie angrenzenden Kunststoffmantel fester verbunden als mit den Stirnflächen des Wickels,, so dass bei einer axialen Schrumpfung des Wickels die Kontaktbrücken von der Stirnflächen abreissen und die Stromzufuhr zum Kondensator unterbrechen. Für einen solchen Kondensatorwickel können nur bestimmte Kunststoff sorten verwendet werden, die überdies einer Vorbehandlung unterzogen werden müssen, um die axiale Schrumpfung bei Erwärmung zu erreichen. Die Anordnung ist daher nur in wenigen Anwendungsfällen brauchbar und mit erheblichem Mehraufwand in der Fertigung verbunden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kondensator der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem mit geringem fertigungstechnischem Mehraufwand eine rasche und sichere Stromunterbrechung erzielt wird, wenn sich in dem Kondensatorwickel ein. Überdruck ausbildet, und zwar derart, dass vor, während oder nach der Unterbrechung keine nennenswerte Verformung oder Beschädigung des Kondensatorgehäuses auftritt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass im Bereich wenigstens einer Wickelstrinfläche zwischen der Kontaktbrücke und dem gegenüberliegenden Gehäuseabschluss ein nachgiebiger Hohlraum aus der Kunststoffumhüllung ausgespart ist. Durch diese Massnahme erreicht man, dass sich bei einem innerhalb des. Wickels entstehenden Überdruck mindestens eine Kontaktbrücke vom Wickel löst, wodurch die Stromzufuhr unterbrochen wird.

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Zur Erzielung des oder der Hohlräume vor den stirnseitigen Kontaktbrücken des Wickels haben sich zwei Anordnungen besonders bewährt; dies ist einerseits die Anlagerung eines oder mehrerer Schaumstoffteile an der von der Kunststoffumhüllung freizuhaltenden Stelle und andererseits die Erzeugung eines Lufteinschlusses als Hohlraum in der Kunststoffumhüllung) vorzugsweise durch Anordnung einer den Wickel dicht umgebenden, im Bereich der Kontaktbrücke manschettenartig überstehenden Folie. Beim Einsetzen des Wickels mit einer solchen Folie in das mit nicht ausgehärtetem Kunststoff gefüllte Kondensatorgehäuse oder beim nachträglichen Vergiessen des Gehäuses mit Kunststoff bleibt ein Lufteinschluss als Hohlraum vor der Kontaktbrücke erhalten.

Es hat sich gezeigt, dass die Sicherheit der. Abschaltung, d.h. die einwandfreie Ablösung der Kontaktbrücke noch verbessert werden kann, wenn diese auf ihrer dem Hohlraum zugekehrten Seite' mit einer Kunststoffschicht bedeckt wird, in die gegebenenfalls zur Erhöhung der Steifigkeit des Verbandes aus Kontaktbrücke und Kunststoffbeschichtung noch eine Versteifungsscheibe eingelegt werden kann.

Weiterhin ist es zweckmässig, bei einem Kondensator mit je einem an den Kontaktbrücken elektrisch und mechanisch befestigten Anschlussdraht diesen zunächst durch den vor der Kontaktbrücke liegenden Hohlraum zu führen und erst anschliessend im Kunststoff zu verankern..Hierdurch erreicht man, dass die Ablösung der Kontaktbrücke durch den Anschlussdraht nicht behindert wird.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind anhand der Abbildungen in der sich anschliessenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele näher erläutert.

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Es zeigen:

Fig. 1 einen mit einer manschettenartigen Folie umgebenen Kondensatorwickel,

Fig. 2 einen in ein becherförmiges Blechgehäuse einge- . setzten und mit Kunststoff vergossenen Wickel nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Kondensator entsprechend Fig. 2 nach dem Aufbringen eines Deckels mit Anschlussfahnen,

Fig. 4 einen in ein Gehäuse eingesetzten Kondensatorwickel mit einseitiger Hohlraumausbildung am Gehäuseboden,

Fig. 5 einen Kondensator entsprechend Fig. 3» wobei ein oberer Anschlussdraht als Schmelzsicherung ausgebildet ist und

Fig. 6 einen Kondensator entsprechend Fig. 4, dessen an der unteren Kontaktbrücke befestigter Anschlussdraht als Schmelzsicherung ausgebildet ist.

In Fig. 1 ist mit 1 ein zylindrischer Wickel mit selbstteilenden, auf Papier oder vorzugsweise auf Kunststoffbänder aufgedampften Belegungen bezeichnet. Auf die beiden axialen Stirnflächen des Wickels sind metallische Kontaktbrücken 2 und 2¹ aufgespritzt, auf denen elektrisch und mechanisch durch Löten oder Schweissen je ein Anschlussdraht 3 bzw. 3' befestigt ist. Der Wickel ist von einer manschettenartig über die Stirnfläche überstehenden, dicht anliegenden Folie 4 aus Isolierstoff umgeben. Auf die Brücke 2¹ ist eine ca. 1 mm dicke Schicht 5' aus einer aushärtenden Vergussmasse, beispielsweise aus Epoxydharz aufgebracht, die auf der Kontaktbrücke 2¹ und an dem Anschlussdraht 3¹ fest haftet und einen luftdichten Abschluss zwischen einem Hohlraum 6^! und dem Wickelmantel bzw;

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zwischen den Hohlräumen 6' und 6 bewirkt. Der Hohlraum 6¹ soll in axialer Richtung eine Mindestabmessung von ca. 3 rom haben, sein Mindestvolumen wird durch den jeweils maximal zulässigen Überdruck in einem Gehäuse 7 bestimmt, in das er eingebracht wird.

Fig. 2 zeigt den in das Gehäuse 7 eingesetzten Wickel 1, welcher gegenüber der Darstellung von Fig. Λ umd 180° geschwenkt worden ist, so dass die Anschlussdrähte 3 und 3¹ nach oben und der Hohlraum 6¹ nach unten zum Boden des metallischen, topfförmigen Gehäuses weist; der im*Gehäuse 7 verbleibende Hohlraum um den Wickel 1 herum wird mit einer Vergussmasse 9 gefüllt, welche nach dem Verguss aushärtet und den Wickel in seiner Lage einwandfrei festhält und gegen jede Art von äusseren Einflüssen schützt. Der Hohlraum 6 über der Kontaktbrücke 2 ist in gleicher Art und Weise und gleichem Umfang wie der Hohlraum 6' mit einer Schicht 5 aus der gleichen Vergussmasse überzogen, welche zwischen Wickel und Gehäuse eingefüllt ist. Der von dem ursprünglichen Hohlraum 6 verbleibende, wirksame Resthohlraum zwischen der Oberfläche der Schicht 5 "und einem später auch aufzubringenden GehäuseabSchluss ist mit 10 bezeichnet. Der unten liegende Hohlraum 6¹ bleibt infolge seines Luftpolsters im wesentlichen erhalten. Es kann hier nur so viel Vergussmasse eindringen, bis der Druckausgleich hergestellt ist. Die Reihenfolge der zuvor genannten Verfahrensschritte beim Herstellen des Kondensators sind nicht zwingend. Beispielsweise wäre es möglich, die Vergussmasse 9 zuerst in das Gehäuse 7 einzubringen und den bereits mit der Schicht 5 bedeckten Wickel anschliessend in die noch flüssige Vergussmasse einzusetzen.

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Wie aus den Figuren 1 und 2 ersichtlich ist, kann weiterhin in die Schichten 5 und 5¹ eine Scheibe 12 bzw. 12' eingelegt werden, welche die Stabilität der Kombination aus aufgespritzter Brücke 2, 2¹ und Verstärkungs-Schicht 5» 5¹ weiter erhöht. Die Scheiben 12 und 12¹ bestehen vorzugsweise aus ' Metall.

Fig. 3 zeigt den durch einen Deckel 13 abgeschlossenen fertigen Kondensator. Im Deckel sind durch Hohlniete Anschlussfahnen 14 und 15 befestigt, an denen die Anschlussdrähte 3> 3¹ festgelötet sind. Der Deckel 13 liegt auf einer Sicke 16 auf und wird von einem Bördelrand 17 am Gehäuse 7 gegen die Sicke 16 gepresst.

Die auf inneren Überdruck ansprechende Abschaltvorrichtung beruht also darauf, dass vor mindestens einer Wickelstirnfläche ein Hohlraum 6¹ bzw. 10 geschaffen wird, der ein Ausweichen und Ablösen der Kontaktbrücken 2 bzw. 2¹ von den Wickelstirnflächen erlaubt. Um eine vollständige Ablösung der Kontaktbrücken zu erreichen, d.h. um die Abschaltsicherheit zu erhöhen, sind auf die Kontaktbrücken 2 bzw. 2¹ je eine Schicht 5 bzw. 5¹ aus einer Vergussmasse aufgebracht; bei einem Zerstörungsvorgang im Wickelinneren wird entweder die Brücke 2' mit der Schicht 5' oder die Brücke 2 mit der Schicht 5 von der Wickelstirnfläche und den aufmetallisierten Belägen des Wickels 2 infolge innerem Überdruck getrennt. Der Strom durch den Kondensator wird somit unterbrochen und zwar in der Regel nur an einer Wickelstirnfläche, je.nach dem, ob die Stelle im Wickel 1, wo die Zerstörung beginnt, näher an der Kontaktbrücke 2 oder an der Kontaktbrücke 2¹ liegt. Das Einlegen der Scheiben 12, 12' dient der weiteren Versteifung der von der

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Wickelstirnfläche abzuhebenden Kombination aus Kontaktbrücke und Verstärkungsschicht, d.h. einer weit er en. Erhöhung der Abschaltsicherheit.

Fig. 4 zeigt einen Kondensator," bei dem die Folie 4 im wesentlichen nur noch unten, zum Gehäuseboden hin, über den Wickel i übersteht. Nach dem Aufbringen der Schicht 5, dem Einsetzen ins Gehäuse 7 und dem Einfüllen der Vergussmasse 9 entsteht bei dieser Ausführung nur ein einziger Hohlraum 6¹ vor der unteren Kontaktbrücke 2'. Am anderen Ende des Wickels 1 ist die Vergussmasse bis zum Rand des Gehäuses 7 eingefüllt und bildet so gleichzeitig den Abschluss des Kondensators.

Diese Ausführung ist insbesondere bei kleineren Kondensatoren vorteilhaft, weil hier die Wahrscheinlichkeit grosser ist, dass sich der Überdruck bei Zerstörung des Wickels 1 gleichzeitig nach oben und unten auszugleichen sucht.. In diesem Fall wäre eine einwandfreie Ablösung einer der beiden Kontaktbrücken 2, 2¹ nicht mehr gewährleistet, wenn auf beiden Wickelstirnseiten Hohlräume vorhanden wären. Durch die Verstärkung der oberen Giessharzschicht, d.h. durch das Auffüllen des Giessharzes bis zum Gehäuserand, wird jedoch erzwungen, dass nur die untere Wickelbrücke 2 bei innerem Überdruck abplatzt. Durch diese bauliche Änderung erreicht man gleichzeitig eine Reduzierung der Bauhöhe des Kondensators und eine Verbilligung, da der Gehäusedeckel entfällt und verschiedene Arbeitsgänge eingespart werden. Bei der Zerstörung des Wickels wird nur die untere Wickelbrücke 2* abgelöst. Die den Deckel 13 ersetzende Vergussmasse oberhalb der Kontaktbrücke 2¹ ist mit 11 bezeichnet.

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Die Figuren 5 und 6 zeigen zwei Kondensatorausbildungen entsprechend denjenigen in den Figuren 3 und 4, jedoch ist jeweils ein Anschlussdraht zwischen einer Kontaktbrücke und einer Anschlußsfahne durch einen Schmelzdraht ersetzt. In Fig. 5 wird die Schmelzsicherung gebildet von einem ßchmelzdraht 18, welcher den Anschlussdraht 3 von der oberen Kontaktbrücke 2 zur Anschlussfahne 14 ersetzt. In Fig. 6 ist auf der unteren Kontaktbrücke 2' ein kurzes Stück eines Schmelzdrahtes 19 festgelötet und durch den Hohlraum 6¹ geführt. Nach dem Eintritt in die Vergussmasse 9 ist sein Ende mit dem verkürzten Anschlussdraht 3¹ verlötet,, der den äusseren Anschluss des Kondensators zusammen mit dem AnSchlussdraht 3 bildet.

In den Fällen, in denen der Strom durch den Kondensator bei der Zerstörung des Wickels 1 wesentlich über dem Nennstrom liegt, bietet sich diese zusätzliche Schmelzsicherung zur Erhöhung der Abschaltsicherheit an, da der Mehraufwand hierfür sehr gering ist. Überstromsicherungen dieser Art sind an sich bekannt und brauchen daher nicht im einzelnen erläutert zu werden. Wesentlich in Verbindung mit der erfindungsgemässen, durch Überdruck ausgelöste Abschaltvorrichtung ist lediglich, dass die vorhandenen Hohlräume im Kondensator zur Verlegung der Schmelzdrähte 18 bzw. 19 benutzt werden. Solche Überstromsicherungen können nämlich nicht in die Vergussmasse eingebettet werden, weil hierbei einerseits die Wärmeableitung für eine sichere Durchschmelzung zu gross wäre und weil andererseits im Giessharz die Trennung geschmolzener Teile erschwert und die Stromunterbrechung behindert wird.

An Stelle der durch Lufteinschlüsse gebildeten Hohlräume 6

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und 6"¹ ist es auch möglich, den Hohlraum durch eine Schaumstoffeinlagerung zu bilden. Hierbei werden vorzugsweise Schaumstoffe mit geschlossenen Poren verwendet, die in Form des gewünschten Hohlraumes in die Vergussmasse eingebettet werden und so den erforderlichen Ausgleichsraum bei innerem Über- ■ druck im Wickel und beim Abplatzen einer oder beider Kontaktbrücken bilden.

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Claims

Ansprüche

( 1 .JElektrischer Kondensator mit einem vorzugsweise topfförmigen Gehäuse, in dem ein Wickel mit metallischen Kontaktbrücken auf seinen Stirnflächen und eine auf inneren Überdruck ansprechende Abschaltvorrichtung in Kunststoff eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich wenigstens einer Wickelstirnfläche zwischen der Kontaktbrücke (2, 2') und dem gegenüberliegenden Gehäuseabschluss ein nachgiebiger Hohlraum (6¹, 10) aus der Kunststoffumhüllung (5» 5'» 9; 11) ausgespart ist.

2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (6', 10) durch eine Schaumstoff-Einlagerung gebildet ist.

J). Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (6¹, 10) durch einen Lufteinschluss, vorzugsweise in einer den Wickel (1) dicht umgebenden, im Bereich der Kontaktbrücke (2, 2¹) manschettenartig überstehenden Folie (4) gebildet ist.

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4. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Hohlraum (6¹, 10) zugekehrte Kontaktbrücke (2¹, 2) mit einer dünnen Kunststoffschicht (5, 5') bedeckt ist.

5. Kondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kunststoff-Schicht (5» 5¹) eine Versteifungsscheibe (12, 12') eingelegt ist.

6. Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit je einem an den Kontaktbrücken elektrisch und mechanisch befestigten Anschlussdraht, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussdraht (3» 3') frei dur-ch den vor der Kontaktbrücke (2, 2') liegenden Hohlraum (6¹, 10) geführt ist.

7. Kondensator nach Anspruch 6, dadurch gek3nnzeich.net, dass der Anschlussdraht (3, 3¹) mindestens teilweise als Schmelzsicherung (18, 19) ausgebildet ist./.

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BAD ORIGINAL