DE102004049185A1

DE102004049185A1 - Kondensator und Kondensatormodul

Info

Publication number: DE102004049185A1
Application number: DE102004049185A
Authority: DE
Inventors: Michael Setz; Hubertus Goesmann; Albrecht Hörger; Stefan Nowak
Original assignee: Epcos AG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-10-08
Publication date: 2006-01-26
Also published as: DE202004018936U1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kondensator mit einem Anschlusselement (3), das mittels Laserschweißen am Kondensator (1, 2, 21) befestigt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Kondensatormodul. Durch die Laserschweißung kann ein niedriger Widerstand und eine hohe mechanische Festigkeit erreicht werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kondensator mit einem Anschlusselement sowie ein Kondensatormodul mit mehreren Kondensatoren.

Aus der Druckschrift DE 102 18 295 A1 und aus der Druckschrift DE 35 18 236 C2 sind Kondensatormodule bekannt, bei denen Anschlusselemente vorgesehen sind, die mit einem Kondensator verschraubt sind.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kondensator anzugeben, der eine niederohmige Kontaktierung erlaubt. Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kondensatormodul anzugeben, das sich durch einen niedrigen ohmschen Widerstand auszeichnet.

Diese Aufgaben werden gelöst durch einen Kondensator nach Patentanspruch 1 und 17 beziehungsweise durch ein Kondensatormodul nach Patentanspruch 16 und eine Kondensatoranordnung nach Patentanspruch 30. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Kondensators sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Gemäß einer Ausführungsform des Kondensators ist es vorgesehen, dass ein Kondensator ein Anschlusselement aufweist. Das Anschlusselement dient vorzugsweise der weiteren Kontaktierung des Kondensators, beispielsweise der Zuführung von Leitungen, in denen elektrische Ströme fließen können. Diese elektrischen Ströme können dazu benutzt werden, den Kondensator aufzuladen. An den Kondensator von außen herangeführte Leitungen können aber auch dazu verwendet werden, den Kondensator zu entladen, das heißt, dem Kondensator die darin gespeicherte elektrische Energie in Form von elektrischem Strom zu entnehmen.

Gemäß einer Ausführungsform des Kondensators ist es vorgesehen, dass ein Anschlusselement mittels Laserschweißen am Kondensator befestigt ist.

Vorzugsweise wird das Laserschweißen so durchgeführt, dass sowohl ein Teil des Anschlusselementes als auch ein Teil des Kondensators aufgeschmolzen wird. Dadurch kann eine besonders innige Verbindung zwischen den beiden Elementen erreicht werden.

Mit Hilfe einer solchen innigen Verbindung kann vorteilhafterweise ein niedriger Kontaktwiderstand zwischen dem Anschlusselement und dem Kondensator erzielt werden.

Des weiteren ist eine innige Verbindung zwischen den beiden Elementen deshalb vorteilhaft, da darüber hinaus auch eine gute mechanische Anbindung erzielt werden kann. Dies bedeutet, dass durch eine geeignete Durchführung der Laserschweißung eine mechanisch stabile Verbindung des Anschlusselementes mit dem Kondensator erreicht werden kann. Eine solche Verbindung ist insbesondere vorteilhaft bei Kondensatoren, die äußeren mechanischen Belastungen, beispielsweise Vibrationen in einem Kraftfahrzeug, ausgesetzt sind.

Der angegebene Kondensator macht sich die Idee zu nutze, mit Hilfe einer Laserschweißung eine besonders vorteilhafte Anbindung eines Anschlusselementes an den Kondensator zu erzielen. Die angegebene Art und Weise der Kontaktierung ist insbesondere geeignet für elektrochemische Doppelschichtkondensatoren. Solche Kondensatoren werden vorzugsweise in Kraftfahrzeugen als energetischer Zwischenspeicher eingesetzt. Durch die Verwendung des Laserschweißens kann eine Verbindung zwischen dem Anschlusselement und dem Kondensator erzeugt werden, die sowohl hinsichtlich des elektrischen Kontaktwiderstandes als auch hinsichtlich der mechanischen Stabilität vorteilhaft ist.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des Kondensators ist es vorgesehen, dass das Anschlusselement am Gehäuse des Kondensators befestigt ist. Beispielsweise kann ein Anschlusselement am Deckel eines becherförmigen Gehäuses befestigt sein.

Um besonders gute Eigenschaften der Laserschweißung zu erzielen, ist es vorteilhaft, wenn die Materialien des Anschlusselementes einerseits und des Kondensators beziehungsweise des Teils des Kondensators, an dem geschweißt wird, andererseits einander gleichen. Es können insbesondere dieselben Materialien verwendet werden. Vorteilhafterweise wird Aluminium verwendet.

In vielen Fällen besteht der Kondensator bzw. sein Gehäuse aus Aluminium. In diesem Fall ist es vorteilhaft, auch das anzuschweißende Element aus Aluminium zu wählen, da die Anbindung anderer Metalle oder Materialien an Aluminium schwierig ist.

In anderen Fällen weist ein Kondensator ein Edelstahlgehäuse auf. In diesem Fall ist es vorteilhaft, ein anzuschweißendes Element aus Edelstahl zu wählen.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des Kondensators ist es vorgesehen, dass das Anschlusselement ein Gewinde aufweist. Ein solches Gewinde kann vorzugsweise dafür verwendet werden, weitere elektrische Kontaktelemente mit dem Kondensator durch Schrauben zu verbinden. Beispielsweise kann ein elektrisch leitendes Blech oder eine Stromschiene mittels einer Verschraubung an einem so ausgebildeten Kondensator befestigt werden.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des Kondensators kann es vorgesehen sein, dass das Anschlusselemente an einem Außenanschluss des Kondensators mittels Laserschweißen befestigt ist. Bei dieser Ausführungsform weist der Kondensator also einen Außenanschluss auf, der zur Befestigung weiterer Anschlusselemente geeignet ist. Ein solches Anschlusselement kann insbesondere auch vorteilhafterweise dafür verwendet werden, mehrere Kondensatoren, die jeweils für sich einen Außenanschluss aufweisen, elektrisch leitend und auch mechanisch stabil miteinander zu verbinden.

Für das Laserschweißen zwischen dem Anschlusselement und dem Außenanschluss des Kondensators gilt im wesentlichen das zur Laserschweißung zwischen den Anschlusselement und Kondensator selbst gesagte.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des Kondensators kann als Außenanschluss ein Element verwendet werden, das seinerseits mittels Laserschweißen am Kondensator befestigt ist. Eine solche Ausführungsform hat den Vorteil, dass der Stromtransport, beginnend von außen beim Anschlusselement und endend beim Kondensator selbst, jeweils durch lasergeschweißte Verbindungen läuft, wodurch ein besonders niedriger elektrischer Widerstand des Kondensators gewährleistet werden kann.

Gemäß einer anderen Ausführungsform eines Kondensators ist es vorgesehen, dass an der Verbindung zwischen einem Anschlusselement und dem Kondensator mehrere Laserschweißpunkte gebildet sind. Laserschweißen ist ein Verfahren, das sich besonders gut zum punktweise Verbinden von zwei Gegenständen eignet. Üblicherweise wird beim Laserschweißen durch Aufschmelzen der in der Nähe der Schweißstelle befindlichen Materialien ein Schweißpunkt aus einer Schmelze erzeugt. Mehrere solcher Schweißpunkte können räumlich eng benachbart oder auch in etwas größerer Entfernung voneinander in einem Kontaktbereich zwischen den beiden zu verschweißenden Elementen erzeugt werden.

Es ist in diesem Zusammenhang besonders vorteilhaft, wenn der zu verschweißende Bereich von außen gut zugänglich ist, so dass die für das Laserschweißen benötigte thermische Energie mittels eines Laserstrahls problemlos von außen zugeführt werden kann.

Durch die Verwendung mehrerer Laserschweißpunkte kann es erreicht werden, dass der elektrische Widerstand für den Transport von Strom über ein Anschlusselement in den Kondensator hinein oder umgekehrt besonders niedrig ausfallen kann. Mehrere nebeneinanderliegende Laserschweißpunkte können nämlich als Parallelschaltung elektrischer Widerstände beziehungsweise als parallelgeschaltete Strompfade angesehen werden.

Gemäß einer anderen Ausführungsform eines Kondensators ist es vorgesehen, dass an einem Anschlusselement ein weiterer Kondensator befestigt ist.

Eine solche Ausgestaltung hat den Vorteil, dass mehrere Kondensatoren in einer Batterie beziehungsweise in einem Modul miteinander verbunden werden können. Diese Verbindung kann besonders niederohmig ausgestaltet werden, da die Vorteile der Laserschweißung sowohl bei dem Kontakt des Anschlusselementes zu dem ersten als auch zu dem zweiten Kondensator jeweils für einen niedrigen Übergangswiderstand sorgen.

Gemäß einer anderen Ausführungsform eines Kondensators ist es vorgesehen, dass ein Außenanschluss mit einem Gehäuse eines Kondensators mittels Laserschweißen verbunden ist. Außenanschlüsse können beispielsweise auf Deckel von becherförmigen Gehäuse befestigt werden. Eine solche Befestigung erfolgt vorzugsweise mittels Laserschweißen aufgrund der weiter oben bereits beschriebenen Vorzüge hinsichtlich Übergangswiderstand und mechanischer Festigkeit einer solchen Verbindung.

Dabei vermittelt der Außenanschluss die Verbindung des üblicherweise im Kondensator enthaltenen Kondensatorwickels nach außen und ein gegebenenfalls weiterhin verwendetes Anschlusselement sorgt dafür, dass elektrische Ströme vom Außenanschluss des Kondensators in weitere elektrische Bauelemente fließen können.

Das Anschlusselement dient also beispielsweise auch dazu, einen Kondensator mit weiteren elektrischen Bauelementen zu verbinden.

Gemäß einer anderen Ausführungsform eines Kondensators ist es vorgesehen, dass ein Außenanschluss Teil eines Gehäuses eines Kondensators ist. Eine solche Ausführungsform stellt eine Alternative zu der soeben beschriebenen Ausführungsform dar. Das heißt, dass in diesem Fall der Außenanschluss nicht als separates Teil mit dem Gehäuse verbunden werden muss, sondern dass der Außenanschluss einstückig in einem Teil des Gehäuses integriert sein kann. Beispielsweise kann der Deckel eines becherförmigen Gehäuses durch entsprechende Auskragungen, Sicken oder andere Formgebungen so gestaltet sein, dass der Deckel selbst als Teil des Gehäuses gleichzeitig als Außenanschluss zum Anschließen weiterer elektrischer Kontaktelemente geeignet ist.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des Kondensators ist es vorgesehen, dass ein Außenanschluss einen Vorsprung aufweist, der in eine Ausnehmung eines Anschlusselementes eingreift. Durch die Verwendung eines solchen Einpassens des Außenanschlusses in ein Anschlusselement kann eine zusätzliche Verbesserung der mechanischen Stabilität erreicht werden.

Darüber hinaus hat eine solche Ausführungsform den Vorteil, dass eine Batterie von mehreren nebeneinanderstehenden Kondensatoren, die jeweils auf der Oberseite Anschlusselemente aufweisen, durch einfaches Auflegen eines Löcher aufweisenden Anschlusselementes und anschließendes Laserschweißen hergestellt wird.

Gemäß einer anderen Ausführungsform eines Kondensators ist es vorgesehen, dass eine Ausnehmung des Anschlusselementes ein Loch ist. Ein solches Loch hat den Vorteil, dass von der einen Seite des Anschlusselementes her ein Außenanschluss durchgeführt werden kann und von der anderen Seite her das Laserschweißen erfolgen kann.

Dies bedeutet, dass bei Verwendung eines Loches als Ausnehmung insbesondere der Vorteil resultiert, dass ein in dem Loch angeordneter Außenanschluss von der gegenüberliegenden Seite des Anschlusselementes her zugänglich ist.

Gemäß einer anderen Ausführungsform des Kondensators ist es vorgesehen, dass Laserschweißpunkte entlang einer Linie angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass die Laserschweißung in einem Bereich erfolgen kann, in dem verschiedene Elemente aneinander stoßen, so dass durch zielgerichtetes Positionieren eines Laserstrahles Material sowohl des einen als auch Material des anderen Elementes aufgeschmolzen werden kann, was zu einer Laserschweißverbindung beziehungsweise zur Positionierung eines Laserschweißpunktes mit guten elektrischen und mechanischen Eigenschaften führt. Die aus den beiden Elementen gebildete Schmelze kann sich vermischen und somit für eine innige Verbindung der beiden Elemente, beispielsweise des Anschlusselementes und des Kondensators oder eines Außenanschlusses führen.

Gemäß einer anderen Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Anzahl der Schweißpunkte so gewählt ist, dass sie an eine vorgegebene Stromtragfähigkeit angepasst ist. Dies bedeutet, dass bei vorgegebenem Strom und in etwa vorbekannter Stromtragfähigkeit eines einzelnen Schweißpunktes die Anzahl der Schweißpunkte so gewählt werden kann, dass die gewünschte Stromtragfähigkeit erzielt wird. Bei besonders großen Strömen, beispielsweise werden hier Kondensatorbatterien angegeben, die mehrere Ampere Strom aufnehmen oder abgeben können, muss die Anzahl der Schweißpunkte 100, 200 oder sogar 1000 betragen.

Die Stromtragfähigkeit eines einzelnen Schweißpunktes addiert sich zur Stromtragfähigkeit der übrigen Schweißpunkte aufgrund der elektrischen Parallelschaltung der durch die Schweißpunkte fließenden Ströme.

Die Anzahl der Schweißpunkte richtet sich dabei nach dem benötigten Gesamt-Leiterquerschnitt, der durch die Summe von Einzel-Leiterquerschnitten einzelner Laserschweißpunkte gegeben ist. Dieser wiederum ist abhängig von der Laserleistung und der Querschnittsfläche des Laserfokus.

Gemäß einer anderen Ausführungsform eines Kondensators ist es vorgesehen, dass eine Außenanschluss ein Fließpressteil ist. Fließpressteile haben den Vorteil, dass sie besonders gut laserschweißbar sind.

Dementsprechend ist es besonders vorteilhaft, wenn auch ein Anschlusselement ein Fließpressteil ist.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn Außenanschluss und Anschlusselement jeweils Aluminium enthalten.

Vorzugsweise wird ein Aluminium der Reinheit 99,5 verwendet.

Es kann aber auch ein anderes geeignetes Material, beispielsweise Edelstahl verwendet werden.

Darüber hinaus wird ein Kondensatormodul angegeben, das eine Vielzahl von Kondensatoren enthält. Die Kondensatoren sind wenigsten teilweise miteinander verbunden durch ein Anschlusselement, wobei die Verbindung des Anschlusselements zu jedem der damit verbundenen Kondensatoren mittels Laserschweißen hergestellt ist.

Eine solche Vorgehensweise ist insbesondere bei Kondensatormodulen von Vorteil, wo mehrere Kondensatoren in Reihe geschaltet werden. In diesem Fall addieren sich nämlich die Übergangswiderstände ebenfalls in Reihe. Liegen die Übergangswiderstände ebenfalls in Reihe zueinander und addieren sich entsprechend. In so einem Fall ist es besonders wichtig, dass die Übergangswiderstände zwischen einem Anschluss- beziehungsweise Verbindungselement und den beteiligten Kondensatoren besonders niedrig ist.

In einem Kondensatormodul können die Kondensatoren aber genauso gut in einer Parallelschaltung oder auch in einer gemischten Reihen-/Parallelschaltung vorliegen.

Darüber hinaus wird ein Kondensator vorgeschlagen, welcher mindestens einen Außenanschluss mit mindestens einem Fixierungselement aufweist, wobei mindestens ein am Außenanschluss befestigtes Anschlusselement vorgesehen ist, welches eine kreisförmige Ausnehmung aufweist, in die das Fixierungselement eingreift.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung greift das mindestens eine Fixierungselement derart in das Anschlusselement ein, dass bei festgehaltenem Außenanschluss eine Rotation des Kondensators um seine Längsachse ermöglicht ist.

Ein solcher Kondensator hat den Vorteil, dass er in eine beliebige Orientierung um seine Längsachse rotiert werden kann, ohne dass dabei die Lage des Anschlußelementes geändert werden muss.

Das Fixierungselement ist vorzugsweise ein Vorsprung, welcher zumindest teilweise elastisch gestaltet wird. Damit kann ein besonders sicheres Verrasten des Anschlusselements mit dem Außenanschluss des Kondensators erreicht werden.

Der Außenanschluss kann mit mehreren Fixierungselementen in der Form von Vorsprüngen der genannten Art ausgebildet sein. Diese werden vorzugsweise konzentrisch um eine zentrale Achse angeordnet.

Der Kondensator kann vorzugsweise nach der Festlegung einer für seine Anwendung geeignete Orientierung mit dem Anschlusselement fest verbunden werden. Dies geschieht vorzugsweise anhand von Schweißen und/oder Löten.

Des Weiteren wird eine Kondensatoranordnung vorgeschlagen, bei der ein erster und ein zweiter Kondensator vorhanden sind, wobei der erste Kondensator mindestens einen mit mindestens einem Fixierungselement ausgebildeten Außenanschluss aufweist. Das Anschlusselement ist am Außenanschluss des ersten Kondensators sowie am zweiten Kondensator befestigt und weist wenigstens eine kreisförmige Ausnehmung auf, in die das Fixierungselement des ersten Kondensators eingreift. Vorzugsweise greift das Fixierungselement derart in das Anschlusselement ein, dass eine Rotation des ersten Kondensators nach der genannten Art ermöglicht ist.

Auch kann der zweite Kondensator einen Außenanschluss wie beim ersten Kondensator aufweisen, wobei in diesem Falle das Anschlusselement zwei kreisförmige Ausnehmungen aufweist, wobei in jede Ausnehmung das Fixierungselement eines der beiden Kondensatoren eingreiftn. Dabei wird auch bevorzugt, dass eine Rotation der genannten Art des zweiten Kondensators ermöglicht ist.

Zusammen mit der Rotation der Kondensatoren um ihre eigene Längsachsen wenn sie am Anschlusselement befestigt sind, kann die Positierung eines zweiten Kondensators, welcher mit dem ersten verbunden werden soll, entlang eines bestimmten Kreisbogens frei ausgewählt werden. Dies ist möglich, da das Anschlusselement um beide Kondensatoren frei rotiert werden kann.

Im folgenden wird ein Kondensator beziehungsweise ein Kondensatormodul anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Zeichnungen näher erläutert.
1 zeigt einen Kondensator in einem schematischen Querschnitt.
2 zeigt einen Schnitt durch den Kondensator aus 1 entlang der Linie II-II.
3 zeigt ein Kondensatormodul in einem schematischen Querschnitt.
4 zeigt einen Schnitt durch das Modul aus 3 entlang der Linie IV-IV.
5 zeigt zwei Kondensatoren mit einem lageunabhängigen Anschlusselement.
6 zeigt das Eingreifen von auf den Kondensatoren angeordneten Fixierungselementen in die Ausnehmungen eines Anschlusselements.
Elemente die einander gleichen oder die die gleiche Funktion haben sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Figuren sind nicht maßstabsgetreu, sondern aufgrund der besseren Darstellung verzerrt.
1 zeigt einen Kondensator 1, der an seiner Außenseite ein Gehäuse 41 aufweist. Auf der Oberseite des Gehäuses 41 ist eine Vertiefung angeordnet. In der Vertiefung ist ein Anschlusselement 3 angeordnet. Das Anschlusselement 3 ist mit einem Gewinde 5 versehen, das auf einem Zapfen angeordnet ist. An der Oberseite des Gehäuses 41, an der Stelle wo das Anschlusselement 3 und das Gehäuse 41 einander berühren, sind an der Übergangsstelle Schweißpunkte 6 angebracht. Diese Schweißpunkte 6 werden mittels Laserschweißen erzeugt. Sie erlauben einen niedrigen elektrischen Übergangswiderstand zwischen dem Anschlusselement 3 und dem Gehäuse 41.
2 zeigt die Anordnung mehrerer Schweißpunkte 6 in einer Ebene. Es ist zu erkennen, dass die Schweißpunkte entlang einer Linie angeordnet sind, wobei der Abstand zwischen den Schweißpunkte 6 durchaus variieren kann.
Durch die Schweißpunkte kann eine niederohmige und mechanisch stabile Verbindung mit einem ausreichend großen Querschnitt erzeugt werden. Gleichzeitig kann eine Verbindung hergestellt werden, die nur einen niedrigen Wärmeeintrag verursacht, so dass der Kondensator 1 nicht geschädigt oder sogar zerstört wird. Insbesondere kann die Methode der Laserschweißung angewendet werden bei einzelnen Doppelschichtkondensatoren oder auch bei Modulen, die eine beliebige Anzahl verschalteter Einzelkondensatoren enthalten. Hier kann eine Verschaltung mit äußerst geringem Innenwiderstand realisiert werden.
3 zeigt ein Kondensatormodul mit einem ersten Kondensator 1 und einem zweiten Kondensator 2. Auf der Oberseite eines jeden Kondensators 1, 2 ist ein Außenkontakt 7 angeordnet. Im linken Kondensator 1 bildet der Außenkontakt 7 den Pluspol während im rechten Kondensator 2 der Außenkontakt 7 den Minuspol bildet. Im linken Kondensator 1 bildet das Gehäuse 41 den Minuspol des Kondensators. Im rechten Kondensator bildet das Gehäuse 42 den Pluspol. Durch das Anschlusselement 3 wird der Minuspol des rechten Kondensators mit dem Pluspol des linken Kondensators 1 verbunden. Schematisch ist auf der linken Seite von 3 noch ein weiterer Kondensator 21 gezeigt, dessen Minuspol auf der Oberseite und dessen Pluspol am Gehäuse angeordnet ist. Das Gehäuse des Kondensators 21 ist mit dem Gehäuse des Kondensators 1 verschweißt, so dass insgesamt eine Reihenschaltung der drei Kondensatoren 1, 2, 21 resultiert. Die Anordnung der Pole in einem Kondensator kann im Falle von Doppelschicht-Elektrolytkondensatoren durch eine entsprechende angelegte Polungsspannung eingestellt werden.
Die vom Gehäuse elektrisch isolierten ersten Aussenanschlüsse dienen in der Regel dazu, die im Gehäuse befindlichen Kondensatoren, die beispielsweise in Form von Kondensatorfolien vorliegen, zu kontaktieren. Kondensatoren bestehen in der Regel aus zwei Elektrodenschichten, zwischen denen ein poröser Separator angeordnet ist. Sowohl der Separator als auch die Elektrodenschichten stehen in Kontakt mit einer Elektrolytlösung. Die Schichtanordnungen aus den Elektrodenschichten und den Separatoren können zu Kondensatorwickeln aufgerollt sein.
Die Kondensatoren 1, 2 weisen Außenanschlüsse 7 auf, die entweder durch Laserschweißen mittels Schweißpunkten 6 (vergleiche hierzu insbesondere die rechte Seite des Kondensators 2) oder auch durch andere Befestigungsmethoden mit den Gehäusen der Kondensatoren 1 beziehungsweise 2 verbunden sind. Eine Außenanschluss 7 kann aber auch Teil des Gehäuses des Kondensators selbst sein.
Das Anschlusselement hat die Form einer Stromschiene, welche Ströme von einigen Ampere oder sogar 10 A tragen kann. Die Stromschiene weist an den Orten der Außenanschlüsse 7 Ausnehmungen 8 auf, die im Beispiel von 3 als Löcher ausgeführt sind. Die Außenanschlüsse 7 weisen Vorsprünge 71 auf, die in die Ausnehmungen 8 des Anschlusselementes 3 eingreifen. An der Kontaktstelle zwischen dem Anschlusselement 3 und dem jeweiligen Vorsprung 71 sind Schweißpunkte 6 platziert, die durch Laserschweißen hergestellt sind. Mittels dieser Schweißpunkte 6 ist das Anschlusselement 3 mit den Kondensatoren 1 und 2 verbunden. Die Schweißpunkte 6 liegen auf der Oberseite der Kondensatoranordnung, so dass sie von außen gut zugänglich sind und durch einfaches Anwenden eines Laserstrahls hergestellt werden können.
4 zeigt die Anordnung der Schweißpunkte 6 für den linken Kondensator 1 und für den rechten Kondensator 2. Im Bereich des linken Kondensators 1 sind die Schweißpunkte, welche das Anschlusselement 3 mit dem Vorsprung 71 verbinden in einem relativ großen Abstand zueinander, jedoch regelmäßig angeordnet. Die Ströme die durch die Schweißpunkte 6 fließen addieren sich zu einem Gesamtstrom, der vom Anschlusselement 3 in den Kondensator hineintransportiert wird.
Auf der rechten Seite von 4 ist die Anordnung der Schweißpunkte 6 für den zweiten Kondensator 2 zu erkennen. Hier liegen die Schweißpunkte 6 sehr dicht, wodurch in diesem Bereich ein sehr hoher Strom mit niedrigem Widerstand transportiert werden kann.
5 zeigt einen ersten Kondensator 1, welcher mittels eines Anschlusselements 3 mit einem weiteren, zweiten Kondensator 2 verbunden ist. Die Kondensatoren 1,2 weisen jeweils Außenanschlüsse 7 mit kreisförmigen Querschnitten auf, und sind als Anschlusszapfen ausgebildet. Sie weisen zudem einen oder mehrere, zum Teil elastische Fixierungselemente in der Form von Vorsprüngen 71 auf, welche mit Bördel, Stufen oder Flanschen ausgebildet sind. Es ist günstig, wenn die Vorsprünge am freien Ende radial nach außen gerichtete Haken aufweisen, welche scharfkantig oder abgrundet sein können.
Es ist auch möglich, dass nur ein Fixierungselement vorgesehen ist, welches vorzugsweise am freien Ende einen radial nach außen gerichteten, elastischen und als Haken dienenden Flügel aufweist. Das Fixierungselement kann dabei als abstehender Ring ausgebildet sein.
Das die Kondensatoren verbindende Anschlusselement 3 besteht aus einem elektrisch leitenden Metall oder Blech, aus dem Ausnehmungen 8 in der Form von Löchern derart ausgestanzt sind, dass die Außenanschlüsse 7 der Kondensatoren in die Ausnehmungen eingreifen können. Es müssen jedoch nicht zwangsläufig Löcher ausgestantzt werden. Stattdessen können die Ausnehmungen auch als kreisförmige Vertiefungen eines Metall- oder Blechverbinders realisiert sein.
Das Eingreifen der Außenanschlüsse 7 erfolgt mittels der elastischen Vorsprünge 71 in der Art einer Schnappverbindung. Dabei wird das Anschlusselement 3 bzw. die Ausnehmungen 8 in Form von Löchern des Anschlusselements derart auf das Fixierungselement bzw. auf die Vorsprünge geschoben, dass sie radial nach innen nachgeben. Das Anschlusselement wird weiter gedrückt, bis es die Haken der Vorsprünge passiert hat, die Vorsprünge wieder in die ursprüngliche Lage zurückschnappen und das Anschlusselement auf einem Bördel, eine Stufe oder eine Flansch der Vorsprünge anliegt. Damit ist das Anschlusselement 3 mit dem Außenanschluss sicher verrastet.
Es wird bevorzugt, dass das Anschlusselement 3 nach seiner Montage auf dem Außenanschluss 7 eines Kondensators 1,2 ein Rotationsspiel hat. Anhand des Rotationsspiels kann das Anschlusselement 3 in einem bereits auf einem Außenanschluss montierten Zustand rotiert werden, sodass die Position eines zweiten Kondensators 2, der am Anschlusselement befestigt werden soll, entlang eines Kreisbogens A, B mit einem bestimmten Radius beliebig ausgewählt werden kann. Dabei ist der Radius die Distanz zwischen den Zentren der beiden Ausnehmungen 8 des Anschlusselements oder alternativ, falls das Anschlusselement mit nur einer Ausnehmung versehen ist, die Distanz zwischen dem Zentrum dieser Ausnehmung und dem Punkt der Kontaktierung des Anschlusselements mit einem zweiten Kondensator 2.
Nicht nur ist eine freie Positionierung (bedingt durch die Maße des Anschlusselements) der Kondensatoren relativ zueinander möglich, sondern auch die Orientierung der Kondensatoren selbst. Eine Rotation der Kondensatoren ist auch dann möglich, wenn die Kondensatoren mittels des Anschlusselements bereits miteinander verbunden, jedoch noch nicht verlötet/verschweißt sind. Sie können also jeweils in eine Orientierung rotiert werden, bei der sie beispielsweise optimal mit einer Stromschiene oder einem weiteren Anschluss kontaktiert werden können.
Es kann je nach Bedarf günstig sein, das Anschlusselement 3 mit nur einer Ausnehmung 8 auszubilden, in die ein Außenanschluss 7 nur eines Kondensators 1 eingreift. Damit kann der Außenanschluss eines zweiten bzw. weiteren Kondensators 2 beliebig ausgebildet sein und die Verbindung zwischen dem Anschlusselement 3 und dem zweiten Kondensator 2 nach beliebiger Art erfolgen, beispielsweise mittels einer Schraub- oder Klemmverbindung. Somit können vorteilhafterweise weitere Kondensatoren mit im Vergleich zum ersten Kondensator unterschiedlichen Außenanschlusstypen mit dem ersten Kondensator verbunden werden. Die Möglichkeit einer freien Positionierung des zweiten Kondensators entlang eines Kreisbogens relativ zum ersten Kondensators bleibt dennoch bestehen.
Die mechanische Verbindung zwischen dem Außenanschluss 7 und dem Anschlusselement 3 wird vorzugsweise mittels einer Verbindung ergänzt bzw. gestärkt, bei der die Materialien des Außenanschlusses und des Anschlusselementes ineinander übergehen. Dabei sind Löt- und/oder Schweißverbindungen besonders günstig, insbesondere Laserschweißverbindungen.
Die mechanische Verbindung des Anschlusselements mit dem Außenanschluss mittels schweiß- oder löttechnischer Umsetzung erfolgt vorzugsweise nachdem die gewünschte Orientierungen und Positionierungen der rotierbaren Kondensatoren erfolgt ist. Solche Verbindungen haben den Vorteil, dass sie niederohmig sind. Das Löten bzw. Schweißen ist vorzugsweise an einer oder mehreren Kontaktstellen zwischen dem Anschlusselement 3 und den Vorsprüngen 71 der Außenanschlüsse 7 der Kondensatoren vorzunehmen.
Es wird bevorzugt, dass mindestens eine der Kondensatoren ein Gehäuse 41 mit einer Ober- und einer Unterseite bzw. Bodenseite aufweist. Der Außenanschluss 7 ist vorzugsweise an der Oberseite des Kondensators 41 befestigt, wobei an der Bodenseite des Gehäuses eine vorzugsweise mit einem weiteren Kondensator kontaktierbare Stromschiene 3' angeordnet sein kann. Es ist jedoch auch möglich, einen Außenanschluss 7 der genannten Art sowohl auf der Ober- also auch auf der Bodenseite des Gehäuses auszubilden. Damit können ein oder mehrere Kondensatoren auch bodenseitig an einem Anschlusselement 3 befestigt werden.
6 zeigt, wie ein Anschlusselement 3 mit zwei runden Ausnehmungen 8 auf zwei Kondensatoren 1,2 einer Kondensatoranordnung montiert ist. Die Außenanschlüsse sind mit mehreren, konzentrisch um eine zentrale Achse bzw. einen zentralen Punkt angeordneten, hervorstehenden Fixierungselementen 71 ausgebildet, welche in die Ausnehmungen des Anschlusselements eingreifen. An der Bodenseite der Kondensatoren sind jeweils Stromschienen 3' angeordnet. Die Pfeile A und B zeigen jeweils die Rotationsmöglichkeit eines ersten Kondensators 1 um seine Achse sowie den Kreisbogen, entlang dessen der zweite Kondensator 2 positioniert werden kann.
Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf einzelne Kondensatoren und auch nicht auf Doppelschichtkondensatoren. Sie ist anwendbar auf alle möglichen Kondensatoren sowie auf Reihenschaltungen, Parallelschaltung und gemischte Verschaltungen von mehreren Kondensatoren untereinander.

1, 2, 21: Kondensator
3: Anschlusselement
41, 42: Gehäuse
5: Gewinde
6: Schweißpunkt
7: Außenanschluss
71: Vorsprung
8: Ausnehmung
A, B: Kreisbogen

Claims

Kondensator, mit einem Anschlusselement (3), das mittels Laserschweißen am Kondensator (1, 2, 21) befestigt ist.
Kondensator nach Anspruch 1, bei dem das Anschlusselement (3) am Gehäuse (41, 42) eines Kondensators (1, 2, 21) befestigt ist.
Kondensator nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem das Anschlusselement (3) ein Gewinde (5) aufweist.
Kondensator nach Anspruch 1, bei dem das Anschlusselement (3) an einem Außenanschluss (7) eines Kondensators (1, 2, 21) mittels Laserschweißen befestigt ist.
Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem an der Verbindung zwischen einem Anschlusselement (3) und dem Kondensator (1, 2, 21) mehrere Laserschweißpunkte (6) gebildet sind, die parallelgeschaltete Strompfade bilden.
Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem an dem Anschlusselement (3) ein weiterer Kondensator (1, 2, 21) befestigt ist.
Kondensator nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem ein Außenanschluss (7) mittels Laserschweißen mit einem Gehäuse (41, 42) eines Kondensators (1, 2, 21) verbunden ist.
Kondensator nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem ein Außenanschluss (7) Teil eines Gehäuses (41, 42) eines Kondensators (1, 2, 21) ist.
Kondensator nach einem der Ansprüche 4 bis 8, bei dem ein Außenanschluss (7) einen Vorsprung (71) aufweist, der in eine Ausnehmung (8) eines Anschlusselementes (3) eingreift.
Kondensator nach Anspruch 9, bei dem die Ausnehmung (8) eines Anschlusselementes (3) ein Loch ist.
Kondensator nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei dem die Laserschweißpunkte (6) entlang einer Linie angeordnet sind.
Kondensator nach einem der Ansprüche 5 bis 11, bei dem die Anzahl der Schweißpunkte (6) an eine vorgegebene Stromtragfähigkeit angepasst ist.
Kondensator nach einem der Ansprüche 4 bis 12, bei dem ein Außenanschluss (7) ein Fließpressteil ist.
Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem ein Anschlusselement (3) ein Fließpressteil ist.
Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem ein Außenanschluss (7) und ein Anschlusselement (3) Aluminium enthalten.
Kondensatormodul, aufweisend eine Vielzahl von Kondensatoren (1, 2, 21) nach einen der Ansprüche 1 bis 15, die durch eine oder mehrere Anschlusselemente (3) in einer Reihen- oder Parallelschaltung miteinander verschaltet sind.
Kondensator, aufweisend: – mindestens einen mit mindestens einem Fixierungselement (71) ausgebildeten Außenanschluss (7), – mindestens ein Anschlusselement (3), welches – am Außenanschluss befestigt ist, und – eine kreisförmige Ausnehmung (8) aufweist, in die das Fixierungselement eingreift.
Kondensator nach Anspruch 17, bei dem das Anschlusselement (3) mittels einer Schweiß-, Löt-, oder Laserschweißverbindung am Außenanschluss (7) befestigt ist.
Kondensator nach Anspruch 17, bei dem das Fixierungselement des Außenanschlusses derart in das Anschlusselement eingreift, dass bei festgehaltenem Außenanschluss eine Rotation des Kondensators um seine Längsachse ermöglicht ist.
Kondensator nach einem der Ansprüche 17 bis 19, bei dem das Anschlusselement (3) mit dem Außenanschluss (7) verrastet ist.
Kondensator nach Anspruch einem der Ansprüche 17 bis 20, bei dem zumindest ein Teil des Fixierungselements (71) elastisch ist.
Kondensator nach Anspruch 21, bei dem der elastische Teil der Fixierungselemente (71) mit dem Anschlusselement (3) verbunden ist.
Kondensator nach einem der Ansprüche 17 bis 22, bei dem das Fixierungselement (71) ein Vorsprung ist.
Kondensator nach einem der Ansprüche 17 bis 23, bei dem das Fixierungselement (71) einen nach außen gerichteten Haken aufweist.
Kondensator nach einem der Ansprüche 17 bis 24, bei dem der Außenanschluss mehrere Fixierungselemente (71) aufweist.
Kondensator nach Anspruch 25, bei dem die Fixierungselemente (71) konzentrisch um eine zentrale Längsachse des Kondensators angeordnet sind.
Kondensator nach einem der Ansprüche 17 bis 26, bei dem der Außenanschluss (7) auf einer Oberseite eines Gehäuses (41) des Kondensators angeordnet ist.
Kondensator nach einem der Ansprüche 17 bis 27, bei dem ein weiterer Außenanschluss (7) auf einer Bodenseite eines Gehäuses (41) des Kondensators angeordnet ist.
Kondensator nach einem der Ansprüche 17 bis 28, bei dem eine Stromschiene (3') auf der Bodenseite des Gehäuses (41) befestigt ist.
Kondensatoranordnung, aufweisend: – einen ersten und einen zweiten Kondensator (1,2), wobei der erste Kondensator (1) mindestens einen mit mindestens einem Fixierungselement (71) ausgebildeten Außenanschluss (7) aufweist, – mindestens ein Anschlusselement (3), welches – am Außenanschluss des ersten Kondensators sowie am zweiten Kondensator (2) befestigt ist, und – wenigstens eine kreisförmige Ausnehmung (8) aufweist, in die das Fixierungselement des ersten Kondensators eingreift.
Kondensatoranordnung nach Anspruch 30, bei dem das Fixierungselement des ersten Kondensators derart in die Ausnehmung eingreift, dass bei festgehaltenem Anschlusselement eine Rotation des Kondensators um seine Längsachse ermöglicht ist.
Kondensatoranordnung nach einem der Ansprüch 30 oder 31, bei dem – der zweite Kondensator (2) mindestens einen mit mindestens einem Fixierungselement (71) ausgebildeten Außenanschluss (7) aufweist, – das Anschlusselement (3) eine zweite kreisförmige Ausnehmung (8) aufweist, in die das Fixierungselement des zweiten Kondensators eingreift.
Kondensatoranordnung nach Anspruch 32, bei dem das Fixierungselement (71) derart in die Ausnehmung (8) eingreift, dass bei festgehaltenem Anschlusselement (3) eine Rotation des zweiten Kondensators (2) um seine Längsachse ermöglicht ist.
Kondensatoranordnung nach einem der Ansprüche 30 bis 33, bei der das Fixierungselement (71) ein Vorsprung ist.
Kondensatoranordnung nach einem der Ansprüche 30 bis 34, bei der der Außenanschluss (7) mehrere Fixierungselemente (71) aufweist.
Kondensatoranordnung nach Anspruch 35, bei der die Fixierungselemente (71) konzentrisch um eine zentrale Achse angeordnet sind.