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Eine
zu lösende
Aufgabe besteht darin, ein elektrisches Anschlusselement anzugeben,
das sich durch einen geringen Übergangswiderstand
auszeichnet.
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Es
wird ein Anschlusselement für
ein elektrisches Bauelement angegeben. Das Anschlusselement umfasst
eine Anschlusskappe, die einen überstehenden
Anschlussbolzen eines elektrischen Bauelements aufnimmt und mit
diesem in einem Schweißbereich
verschweißt
ist.
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Das
elektrische Bauelement ist vorzugsweise ein Kondensator, z. B. ein
Elektrolyt- oder Doppelschicht-Kondensator mit einem Gehäusebecher
aus Aluminium.
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Mit
der Anschlusskappe ist es möglich,
bei geringer Bauhöhe
des Bauelements eine relativ große schweißbare Kontaktfläche bzw.
einen relativ großen
geschweißten
elektrischen Verbindungsquerschnitt zu erzielen, wodurch ein vergleichsweise
kleiner Übergangswiderstand
an der Schnittstelle des Anschlussbolzens und der Anschlusskappe
erzielt werden kann. Die Schweißung
spielt außerdem
die Rolle einer Verdrehsicherung.
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Die
Anschlusskappe ist mit dem Anschlussbolzen vorzugsweise mittels
einer Laserschweißung verschweißt. Die
Schweißung
im Schweißbereich kann
punkt-, strichweise oder durchgehend entlang zumindest einer Schweißlinie erfolgen.
Die zumindest eine Schweißlinie
kann z. B. eine Spirale, eine Anordnung von Kreisen mit unterschiedlichen
Durchmessern oder eine sternförmige
Anordnung von Radiallinien umfassen. Der Schweißbereich kann alternativ eine
beliebige Anordnung von Schweißpunkten aufweisen.
Eine vollflächige
Schweißung
ist auch vorgesehen.
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Der
Anschlussbolzen weist vorzugsweise ein Außengewinde und die Anschlusskappe
ein Innengewinde auf, wobei der Anschlussbolzen und die Anschlusskappe
miteinander verschraubt sind.
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Die
Anschlusskappe kann einen Dünnwandbereich
aufweisen, der eine kleinere Dicke als in ihren übrigen Bereichen aufweist.
Der Dünnwandbereich
umfasst den Schweißbereich.
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Die
Dicke der Anschlusskappe im Dünnwandbereich
ist so gewählt,
dass in diesem Bereich durch die Anschlusskappe eine Laserschweißung möglich ist.
Die Dicke der Anschlusskappe im Dünnwandbereich beträgt vorzugsweise
maximal 2 mm. Die Maximaldicke des Dünnwandbereichs kann je nach
verfügbaren
Leistung des Laserstrahls beim Schweißen auch weniger als 2 mm,
z. B. 1,5 mm oder 1 mm betragen. Als besonders vorteilhaft kann die
Dicke des Dünnwandbereichs
betrachtet werden, die zwischen 0,5 mm und 0,9 mm liegt.
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Die
Anschlusskappe weist ein vorzugsweise zylindrisches Sackloch zur
Aufnahme des Anschlussbolzens des elektrischen Bauelements auf. Zumindest
der Boden des Sacklochs umfasst den Dünnwandbereich.
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Die
Dicke der Anschlusskappe übersteigt also
in zumindest einem Bereich vorzugsweise nicht den vorstehend genannten
Grenzwert. Die Anschlusskappe kann im Prinzip größtenteils oder komplett dünnwandig
ausgebildet sein. Vorzugsweise weist sie aber neben dem Dünnwandbereich
einen Sockelbereich auf, der eine größere Wanddicke aufweist, die
insbesondere für
das Einschneiden eines Innengewindes ausreichend und als Auflage
für ein nachstehend
erläutertes
Verbindungselement geeignet ist.
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Der
Schweißbereich
ist vorzugsweise zumindest teilweise stirnseitig angeordnet. Möglich ist
aber auch eine Schweißung
entlang der Seiteflächen
der Anschlusskappe, die vorzugsweise in einer Umlaufrichtung durchgeführt wird.
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Der
Dünnwandbereich
kann sich teilweise über
die Seiteflächen
der Anschlusskappe erstrecken, wobei sich zumindest ein Teil des
Schweißbereichs
entlang der Seiteflächen
der Anschlusskappe erstreckt. Die Anschlusskappe weist in diesem
Fall einen rohrförmigen
Sockelbereich und einen Zylinderbecher als Dünnwandbereich auf, wobei die Wandstärke des
Zylinderbechers kleiner ist als diejenige des Sockelbereichs. Der
Schweißbereich
erstreckt sich vorzugsweise sowohl über die Stirnseite als auch über die
Seitenfläche
des Zylinderbechers.
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Die
Anschlusskappe kann eine Vertiefung aufweisen, deren Boden den Dünnwandbereich
umfasst. Vorzugsweise wird im Bodenbereich der Vertiefung geschweißt. Diese
Ausführung
hat den Vorteil, dass die beim Schweißen entstehenden Unebenheiten
der Schweißstellen über einer
Ebene nicht überragen,
in der die außerhalb
des Dünnwandbereichs liegende
Oberseite der Anschlusskappe angeordnet ist.
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Vorzugsweise
ist ein elektrisches Verbindungselement vorgesehen, das fest mit
der Anschlusskappe verbunden oder mit der Anschlusskappe einstückig ausgebildet
ist. Das Verbindungselement weist vorzugsweise mindestens eine Öffnung auf,
die z. B. zur Aufnahme der Anschlusskappe vorgesehen ist. Ein ringförmiger Vorsprung
der Anschlusskappe – der
Kragen – kann
als Stütze
für das Verbindungselement
dienen. Der Durchmesser der Öffnung
des Verbindungselements und der kleinere Außendurchmesser der Anschlusskappe
sind vorzugsweise im Wesentlichen gleich gewählt. Der Durchmesser des Kragens
ist vorzugsweise größer als
derjenige der Öffnung
des Verbindungselements.
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Das
Verbindungselement weist vorzugsweise elastische Eigenschaften auf,
d. h. es ist biegbar. Das Verbindungselement kann z. B. aus Blech
gefertigt sein. Das Verbindungselement kann einen beliebigen, z.
B. runden oder rechteckigen Umriss aufweisen.
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Das
Bauelement umfasst vorzugsweise eine elektrisch isolierende Dichtung,
die in einem Bereich zwischen dem Anschlussbolzen und dem Gehäusebecher
angeordnet ist, wobei die Dichtung in einem weiteren Bereich zwischen
dem Gehäusebecher
und der Anschlusskappe verspannt ist.
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Die
vorzugsweise ringförmige
Dichtung kann aus Gummi oder einem anderen, vorzugsweise organischen
Material mit elastischen Eigenschaften sein. Der Gehäusebecher
weist vorzugsweise einen ringförmigen
Bereich, der die obere Wand des Gehäusebechers bildet. Diese Wand
ist als eine Auflage für die
Dichtung geeignet. Es ist vorteilhaft, wenn die Dichtung den Randbereich
der oberen Wand umfasst. Dieser Randbereich ist dabei zwischen einem oberen
und einem unteren Bereich der Dichtung angeordnet. Die Tiefe des
Sacklochs zur Aufnahme des Anschlussbolzens ist dabei so dimensioniert,
dass die Dichtung zwischen dem Sockelbereich der Anschlusskappe
und der oberen Wand des Gehäusebechers
eingeklemmt werden kann.
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Das
Anschlusselement kann in einer weiteren Ausführungsform zur Verbindung von
mindestens zwei elektrischen Bauelementen, insbesondere Kondensatoren,
geeignet sein. Das Anschlusselement umfasst für jedes Bauelement eine Anschlusskappe
zur Aufnahme des Anschlussbolzens des jeweiligen Bauelements. Diese
Anschlusskappen sind über
ein elektrisches Verbindungselement miteinander verbunden.
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Die
Stirnseiten der Anschlusskappen sind in einer vorteilhaften Variante
zueinander gewandt. Die Anschlusskappen können beispielsweise jeweils
einen Zylinderbecher aufweisen, wobei das Verbindungselement die
Randbereiche der Zylinderbecher an zumindest einem Ende miteinander
verbindet. Der Dünnwandbereich
umfasst den Zylinderbecher der jeweiligen Anschlusskappe oder ist
mit diesem Zylinderbecher identisch.
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Die
beiden Anschlusskappen und das elektrische Verbindungselement können alle
in einem Stück
gefertigt oder durch Schweißen
oder Verlöten fest
miteinander verbunden sein.
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Eine
feste Verbindung zwischen den Anschlusskappen, dem ersten und dem
zweiten elektrischen Verbindungselement kann in allen Varianten durch
eine einstückige
Ausbildung dieser Elemente ersetzt werden, und umgekehrt. Das mindestens eine
Verbindungselement kann auch mehr als nur zwei vorzugsweise fest
miteinander verbundene Verbindungselemente aufweisen. Mit jedem
Verbindungselement ist mindestens eine Anschlusskappe direkt verbunden.
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Das
elektrische Verbindungselement umfasst vorzugsweise ein erstes und
ein zweites Verbindungselement, die an mindestens einem Ende fest miteinander
verbunden sind, wobei die erste Anschlusskappe mit dem ersten Verbindungselement und
die zweite Anschlusskappe mit dem zweiten Verbindungselement z.
B. durch Verlöten
oder Schweißen
fest verbunden ist.
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Die
Anschlusskappe kann im Randbereich des jeweiligen Verbindungselements
angeordnet sein. Die Anschlusskappe kann aber auch im Mittenbereich
des jeweiligen Verbindungselements angeordnet sein.
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Das
erste und zweite Verbindungselement sind in einer vorteilhaften
Variante nur an einem ersten Ende fest miteinander verbunden. Die
erste Anschlusskappe ist vorzugsweise am zweiten Ende des ersten
Verbindungselements und die zweite Anschlusskappe am zweiten Ende
des zweiten Verbindungselements angeordnet sind.
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In
einer weiteren Variante sind das erste und das zweite Verbindungselement
an zumindest zwei gegenüber
liegenden Enden fest miteinander verbunden, wobei die erste Anschlusskappe
im Wesentlichen in der Mitte des ersten Verbindungselements und
die zweite Anschlusskappe in der Mitte des zweiten Verbindungselements
angeordnet sind.
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Der
Kragen der Anschlusskappe kann als ein Verbindungselement, z. B.
erstes oder zweites Verbindungselement verwendet werden. Der Kragen kann
z. B. ringförmig
sein.
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Das
Anschlusselement, das mit zwei stirnseitig zueinander gewandten
Kondensatoren fest verbunden ist, kann einen Luft spalt aufweisen,
durch den die Kondensatoren gegeneinander bewegbar (schwingbar)
sind.
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Das
Anschlusselement weist vorzugsweise federnd wirkende Elemente auf.
Dies können
zwei in mindestens einem Verbindungsbereich fest miteinander verbundene,
relativ dünnwandige
Verbindungselemente sein, die jeweils mit einer der vorstehend erläuterten
Anschlusskappen fest verbunden sind.
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Im
Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele anhand von
schematischen und nicht maßstabsgetreuen
Figuren erläutert.
Es zeigen auschnittsweise:
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1 im
Querschnitt einen Kondensator mit einem Anschlussbolzen, das mit
einer Anschlusskappe verschweißt
ist;
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2 eine
Ansicht des Kondensators gemäß 1 von
oben;
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3, 4 im
Querschnitt jeweils eine Variante der Anschlusskappe;
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5A im
Querschnitt eine Kondensatoranordnung mit zwei Kondensatoren, die
mittels eines Anschlusselements mit Anschlusskappen miteinander
verbunden sind;
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5B eine
Ansicht des Anschlusselements gemäß 5A von
oben;
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6A, 7A, 8A im
Querschnitt jeweils eine weitere Kondensatoranordnung mit zwei Kondensatoren,
die mittels eines Anschlusselements mit Anschlusskappen miteinander
verbunden sind;
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6B eine
Ansicht des Anschlusselements gemäß 6A von
oben;
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7B eine
Ansicht des Anschlusselements gemäß 7A von
der Seite (links) und von oben (rechts);
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8B eine
Ansicht des Anschlusselements gemäß 8A von
oben (links) und im Querschnitt (rechts);
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9 eine
Variante des Anschlusselements gemäß 8A mit
einem Kragen in Form eines Sechskants.
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1 zeigt
einen Doppelschicht-Kondensator 5 mit einem Kernrohr 51,
einem Wickel 52 und einem Gehäusebecher 53 im Querschnitt.
Ein Pol des Wickels 52 ist an den Anschlussbolzen 2 angeschlossen.
Der Anschlussbolzen 2 ist mit einer Anschlusskappe 1 verschraubt.
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Die
Anschlusskappe 1 weist eine Vertiefung 11 auf.
Der Boden dieser Vertiefung ist dünner ausgebildet als ein rohrförmiger Sockelbereich 12 der Anschlusskappe 1.
Der Boden dieser Vertiefung bildet einen Dünnwandbereich 14,
der stirnseitig angeordnet ist. Die Restwandstärke im Dünnwandbereich beträgt z. B.
maximal 2 mm. Die Anschlusskappe 1 ist im Dünnwandbereich 14 mit
dem Anschlussbolzen 2 verschweißt.
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Der
Anschlussbolzen 2 weist ein Außengewinde und die Anschlusskappe 1 ein
Sackloch mit einem Innengewinde auf. Der Anschlussbolzen und die Anschlusskappe
sind miteinander verschraubt.
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Der
Anschlussbolzen 2 ist mittels einer Dichtung 6 vom
Gehäusebecher 53 elektrisch
isoliert. Ein Teil dieser Dichtung ist zwischen dem Gehäusebecher 53 und
der Anschlusskappe 1 eingeklemmt.
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Die
Anschlusskappe 1 ist fest mit einem ersten elektrischen
Verbindungselement 3 verbunden. Der Gehäusebecher 53 ist fest
mit einem zweiten Verbindungselement 4 verbunden. Die Verbindungselemente 3, 4 sind
hier Metallstreifen z. B. aus Blech.
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Das
Verbindungselement 3 weist eine Öffnung auf und ist über diese Öffnung auf
die Anschlusskappe 1 aufgesteckt. Die Anschlusskappe 1 hat
einen Kragen 13, d. h. weist einen größeren Durchmesser in ihrem
unteren Bereich auf. Dieser Kragen dient als Auflage für das Verbindungselement 3.
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Die
Ansicht des Kondensators von oben ist in der 2 gezeigt.
Im Dünnwandbereich 14 ist
ein Schweißbereich 15 angeordnet,
der radiale und kreisförmige
Schweißlinien
mit unterschiedlichen Durchmessern aufweist.
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In 3 ist
eine weitere Ausführungsform der
Anschlusskappe 1 gezeigt. Der Dünnschichtbereich 14 ist
hier bündig
mit der Oberseite des Sockelbereichs 12 ausgebildet.
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In 4 ist
eine weitere Ausführungsform der
Anschlusskappe 1 gezeigt. Der Dünnschichtbereich 14 ist
hier als ein Zylinderbecher 10 ausgebildet, der vorzugsweise
einstückig
mit dem Sockelbereich 12 ausgebildet ist. Der Schweißbereich 15 erstreckt
sich dabei über
die Stirnseite und einen Teil der Seitenfläche des Zylinderbechers 10.
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In 5A ist
ein weiteres Anschlusselement gezeigt, das zur Verbindung von zwei
Kondensatoren 5, 5' vorgesehen
ist. Der Kondensator 5' weist
die gleichen Elemente – 2', 51', 52', 53', 4', 6' – wie der Kondensator 5 auf,
die mit den gleichen Bezugszeichen wie in der 1,
aber mit Strichen versehen sind. Für den Kondensator 5' ist eine eigene
Anschlusskappe 1' vorgesehen,
die einen Sockelbereich 12',
eine Vertiefung 11',
einen Dünnwandbereich 14' und einen Kragen 13' aufweist.
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Die
Kondensatoren 5, 5' sind
nebeneinander angeordnet, so dass ihre Seitenflächen einander zugewandt sind.
Die Ansicht des in 5A gezeigten Anschlusselements
mit dem Verbindungselement 3 ist in 5B gezeigt.
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In
den 6A und 7A sind
weitere Ausführungsformen
der Anschlusselemente zur Verbindung von zwei Kondensatoren 5, 5' gezeigt. Das
Anschlusselement weist hier zwei – in einem Verbindungsbereich 16 fest
miteinander verbundene – Teile auf.
Die erste Anschlusskappe 1 und ein erstes Verbindungselement 3a bilden
zusammen einen ersten Teil des Anschlusselements. Die zweite Anschlusskappe 1' und ein zweites
Verbindungselement 3b bilden zusammen einen zweiten Teil
des Anschlusselements. Die erste bzw. zweite Anschlusskappe 1, 1' und das erste
bzw. zweite Verbindungselement 3a, 3b sind vorzugsweise
einstückig
ausgebildet oder fest miteinander verbunden.
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Die
ersten Enden von Verbindungselementen 3a, 3b sind
fest miteinander verbunden. Am zweiten Ende des jeweiligen Verbindungselements
ist die Anschlusskappe 1, 1' angeordnet.
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Die
Kondensatoren 5, 5' sind
entlang einer Längsachse
nebeneinander angeordnet, wobei ihre Stirnseiten zueinander ge wandt
sind. Der erste Kondensator 5 ist mit dem ersten Teil des
Anschlusselements und der zweite Kondensator 5' mit dem zweiten
Teil des Anschlusselements fest verbunden. Diese Teile des Anschlusselements
sind unter einer Biegebelastung gegeneinander schwingbar. Zu diesem Zweck
ist das Verbindungselement 3a, 3b so – z. B. vergleichsweise
dünnwandig – ausgebildet,
das es federnde Eigenschaften aufweist. Somit kann eine stangenförmige Aneinanderreihung
von mehreren Kondensatoren aufgebaut werden, die elastische Eigenschaften
aufweist.
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Bezüglich der
Ausgestaltung der Anschlusskappen 1 und 1' und des Schweißbereichs 15 gilt
für den
ersten und zweiten Teil des Anschlusselements die Beschreibung der 1.
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Die
Ausführung
gemäß der 7A unterscheidet
sich von der vorhergehenden dadurch, dass die Verbindungselemente 3a, 3b nicht
streifenförmig, sondern
in Ringform, und zwar als Kragen der Anschlusskappe 1, 1' ausgebildet
sind. Die Anschlusskappen 1, 1' sind im Mittelbereich des jeweiligen
Verbindungselements 3a, 3b angeordnet. Jeder Teil
des Anschlusselements ist hier im Sinne der Zylindersymmetrie symmetrisch
ausgebildet. Der Verbindungsbereich der beiden Teile des Anschlusselements
ist in ihrem Randbereich vorzugsweise entlang einer Umlaufrichtung
angeordnet.
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Bei
Bedarf wird zunächst
die Verschweißung der
Anschlusskappe 1 bzw. 1' mit dem jeweiligen Verbindungselement 3a bzw. 3b durchgeführt, wobei
ein Teil des Anschlusselements gebildet wird. Jeder Teil des Anschlusselements
wird mit dem Anschlussbolzen 2, 2' des jeweiligen Kondensators 5, 5' verschweißt. Danach
wird die Verschweißung
der beiden Teile des Anschlusselements durchgeführt.
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Auch
in der Variante gemäß 7A können die
Kondensatoren entlang ihrer Längsachse
gegeneinander schwingen, da zwischen den miteinander verbundenen
Teilen des Anschlusselements vorzugsweise ein Luftspalt vorhanden
ist. Dies ist besonders vorteilhaft für die Anwendungen, bei denen die
Kondensatoranordnung, die die Kondensatoren 5, 5' umfasst, dauerhaft
Vibrationen ausgesetzt sind.
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Die
Ansicht des in der 6A gezeigten Anschlusselements
mit dem Verbindungselement 3 ist in 6B gezeigt.
Die Ansicht des in 7A gezeigten Anschlusselements
mit dem Verbindungselement 3 ist in 7B gezeigt.
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In
der 8A ist eine weitere Ausführungsform gezeigt, die eine
Weiterbildung der Variante gemäß der 6A darstellt.
Die Anschlusskappen 1, 1' und das diese Kappen verbindende
Verbindungselement 3 sind einstückig aus einem dünnwandigen
Material ausgebildet. Das Verbindungselement 3 verbindet
nur ein Ende der Stirnseiten der Anschlusskappen 1, 1'. Die Wandstärke der
Anschlusskappen 1, 1' – zumindest in den Schweißbereichen,
die hier an den Seitenflächen
angeordnet sind – ist
kleiner als der vorgegebene Grenzwert von z. B. 2 mm. Im Gegensatz
zu den vorstehend erläuterten
Ausführungen ist
in der in 8A gezeigten Variante kein relativ dickwandiger
Sockelbereich vorgesehen.
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Die
Kondensatoren 5, 5' werden
jeweils mit der Anschlusskappe 1, 1' verschraubt und entlang der Seitenfläche vorzugsweise
in Umlaufrichtung verschweißt.
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Die
Kragen 13, 13' der
Anschlusskappen 1, 1' sind in 8A voneinander
abgewandt und dienen zur Einklemmung von Dichtun gen 6, 6'. Dagegen sind
die Kragen der Anschlusskappen in der Variante gemäß den 6A und 7A zueinander
gewandt und miteinander verschweißt, wobei der Außendurchmesser
des dickwandigen Sockelbereichs 12, 12' derart gewählt ist,
dass dieser Sockelbereich zur Einklemmung der Dichtung 6, 6' geeignet ist.
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Der
Kragen 13, 13' kann
eine Form aufweisen, die von einem runden Ring abweicht. Beispielsweise
ist in 9 eine Variante mit einem sechskantigen Kragen
gezeigt. Diese Form kann zur Fixierung des Anschlusselements beim
Verschrauben mit dem Kondensator 5, 5' vorteilhaft
sein.
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Den
Ausführungen
gemäß 6A, 7A und 8A ist
gemein, dass sie alle eine Stangenanordnung von Kondensatoren betreffen,
die elastisch miteinander verbunden sind. Die elastische Verbindung
ist dadurch möglich,
dass im Anschlusselement ein Luftspalt vorgesehen ist, so dass die
Teile des Anschlusselements mit daran befestigten Kondensatoren
bei einer Vibrationsbelastung gegeneinander schwingen können.
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Die
in Verbindung mit einer Variante beschriebenen Merkmale sind ohne
Einschränkung
auf weitere Varianten übertragbar.
Die Form der Verbindungselemente und der Anschlusskappen ist nicht auf
die in den Figuren gezeigten Beispiele beschränkt.
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- 1,
1'
- Anschlusskappe
- 10,
10'
- Zylinderbecher
- 11,
11'
- Vertiefung
- 12,
12'
- Sockelbereich
- 13,
13'
- Kragen
- 14,
14'
- Dünnwandbereich
- 16
- Verbindungsbereich
- 15
- Schweißbereich
- 2,
2'
- Anschlussbolzen
- 3
- Verbindungselement
- 3a
- erstes
Verbindungselement
- 3b
- erstes
Verbindungselement
- 4
- weiteres
Verbindungselement
- 5
- elektrisches
Bauelement
- 51
- Kernrohr
- 52
- Wickel
- 53
- Gehäusebecher
- 6
- Dichtung