DE102008050707B9 - Low-inductance, low-discharge, electrical housing feedthrough external connection for encapsulated electronic components - Google Patents
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Niederinduktiver, teilentladungsarmer, elektrischer Gehäusedurchführungs-Außenanschluss für gekapselte elektronische Bauelemente, umfassend einen Anschlussgewindebolzen oder eine mit einem Innengewinde versehene Anschlussbuchse (1; 10), wobei der Bolzen oder die Buchse (1; 10) einen bezogen auf eine Gehäusedurchführung inneren Flansch (12) aufweist, einen auf den Bolzen oder die Buchse (1; 10) aufschieb- oder aufsetzbaren Isolatorkörper (3), eine zwischen dem Flansch (12) und der Gehäusedurchführung wirkende Dichtung (5) sowie Mittel zum mechanischen Fixieren und Verspannen vorgenannter Baugruppen, ausgebildet als eine Mutter (2), wobei – die Dichtung als pilzförmiger Körper (5) ausgebildet ist, wobei der Pilzkopf (5.5) einen Durchmesser größer als die Gehäusedurchführung aufweist und der Pilzfuß (5.6) im Wesentlichen dem Gehäusedurchführungs-Durchmesser entspricht sowie der Körper (5) einen Durchgang besitzt, sodass dieser Körper (5) bezüglich der Gehäusedurchführung von außen über Bolzen (1) oder Buchse (10) aufschiebar ist, – weiterhin eine hutförmige Druckscheibe (7) vorgesehen ist, welche einerseits den inneren Flansch (12) mindestens ...Low-inductance, low-discharge, electrical housing feedthrough external connection for encapsulated electronic components, comprising a connection threaded bolt or an internally threaded connection socket (1; 10), the bolt or the bushing (1; 10) having an inner flange (12) relative to a housing leadthrough comprising an insulator body (3) slidable on the bolt or bush (1; 10), a gasket (5) acting between the flange (12) and the bushing, and means for mechanically fixing and clamping said assemblies a nut (2), wherein - the seal as a mushroom-shaped body (5) is formed, wherein the mushroom head (5.5) has a diameter greater than the housing passage and the mushroom foot (5.6) substantially corresponds to the housing passage diameter and the body (5 ) has a passage, so that this body (5) with respect to the Gehäusedurchf From the outside via bolt (1) or bushing (10) can be pushed on, - Furthermore, a hat-shaped thrust washer (7) is provided, which on the one hand the inner flange (12) at least ...
Description
Die Erfindung betrifft einen niederinduktiven, teilentladungsarmen, elektrischen Gehäusedurchführungs-Außenanschluss für gekapselte elektronische Bauelemente, umfassend einen Anschlussgewindebolzen oder eine mit einem Innengewinde versehene Anschlussbuchse, wobei der Bolzen oder die Buchse einen bezogen auf eine Gehäusedurchführung inneren Flansch aufweist, einen auf den Bolzen oder die Buchse aufschieb- oder aufsetzbaren Isolatorkörper, eine zwischen dem Flansch und der Gehäusedurchführung wirkende Dichtung sowie Mittel zum mechanischen Fixieren und Verspannen vorgenannter Baugruppen, ausgebildet als eine Mutter, sowie eine Kapselung eines elektrischen Bauelements mit einem niederinduktiven Gehäusedurchführungs-Außenanschluss.The invention relates to a low-inductance, low-discharge, electrical housing feedthrough external connection for encapsulated electronic components, comprising a connection threaded bolt or a female threaded connector, the bolt or the socket having an inner flange relative to a housing passage, one on the bolt or the socket slidable or attachable insulator body, acting between the flange and the housing grommet seal and means for mechanically fixing and clamping of the aforementioned assemblies, designed as a nut, and an encapsulation of an electrical component with a low-inductance housing bushing external connection.
Gleichspannungskondensatoren in prismatischen Gehäusen, z. B. zur Anwendung in Zwischenkreisen von Umrichtern oder Filterkreise, gehören zum Stand der Technik. Bei derartigen Kondensatoren werden üblicherweise prismatische Stahl- oder Aluminiumgehäuse vorgesehen, die das Kondensatorwickelpaket enthalten. Die Gehäuse werden gasdicht mit Harz verfüllt. Ziel der Anschlussverbindungen ist der Erhalt einer möglichst geringen Induktivität und die Sicherstellung einer hohen Stoßstromfestigkeit. Dabei ist zu beachten, dass je nach Anwendung und Netzbedingungen Effektivströme bis zu 400 A fließen können und beherrscht werden müssen.DC capacitors in prismatic housings, eg. B. for use in intermediate circuits of converters or filter circuits, belong to the prior art. In such capacitors prismatic steel or aluminum housing are usually provided which contain the capacitor winding package. The housings are gas-tight filled with resin. The aim of the connection connections is to obtain the lowest possible inductance and to ensure a high surge current resistance. It should be noted that, depending on the application and network conditions, RMS currents of up to 400 A can and must be controlled.
Um die Eigeninduktivität solcher Kondensatoren gering zu halten, werden spezielle Flachanschlüsse verwendet. Verwiesen sei diesbezüglich auf die Produkte der Firma Electronicon Kondensatoren GmbH, Gera, Produktkatalog DC-Kondensatoren der Baureihe E56.XXX, Ausabe 2008.To keep the self-inductance of such capacitors low, special flat terminals are used. Reference is made in this regard to the products of the company Electronicon capacitors GmbH, Gera, product catalog DC capacitors series E56.XXX, 2008 edition.
Wie dem vorerwähnten Produktkatalog entnehmbar ist, umfassen die Gehäusedurchführungs-Außenanschlüsse für derartige gekapselte Kondensatoren einen Kunststoff-Isolatorkörper mit Ringstruktur, wobei der Isolatorkörper eine Durchgangsbohrung aufweist, die den eigentlichen leitfähigen Anschlussbolzen aufnimmt und führt. Der Anschlussbolzen kann ein Außengewinde besitzen, aber auch buchsenförmig mit einem Innengewinde versehen sein.As can be seen from the aforementioned product catalog, the housing feedthrough external connections for such encapsulated capacitors comprise a plastic insulator body with a ring structure, wherein the insulator body has a through-bore which accommodates and guides the actual conductive connection bolt. The connecting bolt may have an external thread, but also be socket-shaped with an internal thread.
Um die gewünschte elektrische Isolation des Anschlussbolzens gegenüber dem Gehäuse zu gewährleisten, wird ein isolierender Abstandskörper und/oder eine zylinderabschnittsförmige Dichtung eingesetzt, d. h. auf den Bolzen aufgeschoben. Die vorgenannten Baugruppen werden dann mit Hilfe einer Mutter verspannt und mechanisch fixiert. Aufgrund der flächigen Schichtung von Dichtscheibe und zusätzlichem Isolier-Stützkörper mit gegebenenfalls zylindrischer Verlängerung besteht die Gefahr, dass sich aufgrund der unterschiedlichen Dielektrizitätskonstanten Teilentladungsabschnitte bilden. Darüber hinaus kann bei einem Nachspannen der Befestigungsmittel nicht sichergestellt werden, dass die inneren Anschlussverbindungen drehmoment- und damit beschädigungsfrei bleiben.In order to ensure the desired electrical insulation of the connecting bolt relative to the housing, an insulating spacer body and / or a cylinder-section-shaped seal is used, d. H. pushed onto the bolt. The aforementioned modules are then clamped by means of a nut and mechanically fixed. Due to the laminar layering of sealing disc and additional insulating support body with optionally cylindrical extension there is a risk that form part discharge sections due to the different dielectric constants. In addition, it can not be ensured during a retightening of the fastening means that the internal connection connections remain torque-free and thus free of damage.
Beim oben genannten Stand der Technik erfolgen demnach sowohl die Abdichtung als auch die Drehmomentstabilisierung des Anschlusselements unmittelbar über die Dichtung. Das bedeutet, dass die Dichtung einerseits weich genug sein muss, um eine gute Ausfüllung der Luftspalte mit dem Ziel einer gewünschten Teilentladungsfestigkeit zu gewährleisten. Andererseits muss die Dichtung aber auch mechanisch stabil genug sein, um die hohen Kräfte aufgrund der geforderten Drehmomentfestigkeit aufzunehmen. Eine gleichzeitige Optimierung beider Eigenschaften ist gemäß dem Stand der Technik nicht möglich und es existiert auch kein fester mechanischer Anschlag für eine maßgenaue Montage.In the above-mentioned prior art, therefore, both the sealing and the torque stabilization of the connecting element take place directly over the seal. This means that on the one hand the seal has to be soft enough to ensure good filling of the air gaps with the aim of a desired partial discharge resistance. On the other hand, the seal must also be mechanically stable enough to absorb the high forces due to the required torque resistance. A simultaneous optimization of both properties is not possible according to the prior art and there is no fixed mechanical stop for a dimensionally accurate installation.
Aus der
Die
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, einen weiterentwickelten niederinduktiven, teilentladungsarmen, elektrischen Gehäusedurchführungs-Außenanschluss für gekapselte elektronische Bauelemente, z. B. Kondensatoren anzugeben, welcher eine einfache Endmontage, d. h. Komplettierung von vorbereiteten Gehäuseeinbauten, z. B. Kondensator-Wickelpaketen ermöglicht und diese Endmontage von außen möglich wird, ohne dass Positionierprobleme auch bei großflächigen Anordnungen mit vielen Durchführungen und hohen Toleranzanforderungen bezüglich der Anschlusspositionierung auftreten, wobei die Funktionen Abdichtung und mechanische Stabilität zu entkoppeln sind. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, dafür Sorge zu tragen, dass notwendige Dichtmittel oder Dichtungen auch nachträglich ausgetauscht werden können und dass die Gesamtanordnung eine hohe äußere und innere elektrische Festigkeit durch anzustrebende große Luft- und Kriechstrecken besitzt.From the foregoing, it is therefore an object of the invention, a further developed low-inductance, low-discharge, electrical housing feedthrough external connection for encapsulated electronic components, eg. B. capacitors indicate which a simple final assembly, ie completion of prepared Housing installations, z. B. capacitor winding packages and this final assembly is possible from the outside, without positioning problems occur even in large-area arrangements with many feedthroughs and high tolerance requirements with respect to the terminal positioning, the functions sealing and mechanical stability are to be decoupled. In addition, it is an object of the invention to ensure that the necessary sealant or seals can also be replaced later and that the overall arrangement has a high external and internal electrical strength by aspiring large air and creepage distances.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch einen niederinduktiven, teilentladungsarmen, elektrischen Gehäusedurchführungs-Außenanschluss für gekapselte elektronische Bauelemente gemäß der Merkmalskombination nach Patentanspruch 1 sowie eine Kopplung nach Anspruch 6, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.The object of the invention is achieved by a low-inductance, low-discharge, electrical housing bushing external connection for encapsulated electronic components according to the combination of features according to
Mit Blick auf den Stand der Technik wird also von einem Gehäusedurchführungs-Außenanschluss ausgegangen, der einen Anschlussgewindebolzen oder eine mit einem Innengewinde versehene Anschlussbuchse aufweist, wobei der Bolzen oder die Buchse einen bezogen auf die Gehäusedurchführung innenseitigen oder inneren Flansch aufweist.In view of the prior art, it is therefore assumed that a housing bushing external connection, which has a connection threaded bolt or provided with an internal threaded connection socket, wherein the bolt or the socket has a relative to the housing passage inside or inner flange.
Darüber hinaus ist ein auf den Bolzen oder die Buchse aufschieb- oder aufsetzbarer Isolatorkörper vorhanden und ist es eine zwischen Flansch und Gehäusedurchführung wirkende Dichtung vorgesehen. Weiterhin werden Mittel zum mechanischen Fixieren und Verspannen vorgenannter Baugruppen eingesetzt. Diese Mittel umfassen eine Mutter, hier eine Ringmutter.In addition, an insulator body which can be slid or placed onto the bolt or the bush is provided and a seal acting between the flange and the bushing is provided. Furthermore, means for mechanically fixing and clamping of the aforementioned assemblies are used. These means include a nut, here a ring nut.
Erfindungsgemäß ist die Dichtung als volumenbehafteter, pilzkopfförmiger Körper ausgebildet, wobei der Pilzkopf einen Durchmesser aufweist, der um einen definierten Betrag größer als die Gehäusedurchführung ist. Der Pilzfuß entspricht im Wesentlichen dem Gehäusedurchführungs-Durchmesser, reicht jedoch in das Gehäuseinnere hinein, d. h. die Höhenabmessung des Pilzfußes ist wesentlich größer als die Dicke der Kapselung im Bereich der Gehäusedurchführung.According to the invention, the seal is designed as a voluminous, mushroom-head-shaped body, wherein the mushroom head has a diameter which is larger by a defined amount than the housing feedthrough. The mushroom foot substantially corresponds to the housing feedthrough diameter, but extends into the housing interior, i. H. the height dimension of the mushroom foot is substantially greater than the thickness of the encapsulation in the region of the housing feedthrough.
Die Dichtung als pilzkopfförmiger, mit einem Pilzfuß versehener Körper besitzt einen bevorzugt zylindrischen Durchgang, um den Körper bezogen auf die Gehäusedurchführung auch von außen über den Anschlussgewindebolzen oder die Anschlussbuchse aufschieben zu können.The seal as a mushroom-shaped, provided with a mushroom foot body has a preferably cylindrical passage in order to push the body relative to the housing feedthrough from the outside via the connecting threaded bolt or the socket.
Weiterhin ist erfindungsgemäß eine hutförmige Druckscheibe vorgesehen, welche einerseits den inneren Flansch mindestens teilweise umgreift und die sich andererseits, an der Unterseite der Gehäusedurchführungsöffnung, den Pilzfuß der Dichtung umschließend, abstützt.Furthermore, according to the invention a hat-shaped thrust washer is provided, which at least partially surrounds the inner flange on the one hand and on the other hand, on the underside of the housing passage opening, the mushroom foot of the seal enclosing, is supported.
Die Druckscheibe bzw. der hutförmige Druckkörper ist von einem, dem inneren Flansch nahen, zylindrischen Abschnitt des Bolzens oder der Buchse zentriert und geführt, um die gewünschte exakte Positionslage sowie die leichte Montierbarkeit der Gesamtanordnung zu gewährleisten.The pressure disk or the hat-shaped pressure body is centered and guided by a cylindrical portion of the bolt or bush, which is close to the inner flange, in order to ensure the desired exact positional position and easy assembly of the overall arrangement.
Der Isolatorkörper besitzt ausgestaltend an seiner von der Gehäusedurchführung entfernten Seite eine Aussparung zur mindestens teilweisen Aufnahme der Mutter, wobei die Mutter als Ringmutter bevorzugt ausgebildet ist. Die Aussparung kann eine Tiefe aufweisen, die der Dicke der Ringmutter entspricht, so dass diese quasi versenkt im Isolatorkörper ihren Platz findet.The insulator body has ausgestaltend on its remote from the housing passage side a recess for at least partially receiving the nut, wherein the nut is preferably formed as a ring nut. The recess may have a depth which corresponds to the thickness of the ring nut, so that this quasi finds its place in the insulator body quasi.
Die hutförmige Druckscheibe bzw. der so ausgestaltete Druckkörper besteht aus einem isolierenden Material oder weist eine Isolationsbeschichtung auf, wobei die Außenkontur der Druckscheibe oder des Druckkörpers einer gedachten, in das Gehäuseinnere reichenden Verlängerung der unteren Kontur des Isolatorkörpers entspricht.The hat-shaped thrust washer or the thus configured pressure body consists of an insulating material or has an insulation coating, wherein the outer contour of the thrust washer or the pressure body of an imaginary, extending into the housing interior extension of the lower contour of the insulator body corresponds.
Die hutförmige Druckscheibe kann weiterhin ausgestaltend eine Ausformung besitzen, die einer, nicht ringförmigen oder nicht kreisförmigen Außenkontur des inneren Flansches komplementär ist, um hierdurch eine Verdrehsicherung zu bilden.The hat-shaped thrust washer may further ausgestaltend have a shape which is complementary to a non-annular or non-circular outer contour of the inner flange to thereby form an anti-rotation.
Der Isolatorkörper besitzt ausgestaltend eine zur Gehäusedurchführung weisende Ausformung, die im Wesentlichen der Kontur des Pilzkopfes der Dichtung entspricht, wobei die Innenfläche der hutförmigen Druckscheibe an die Form des Pilzfußes der Dichtung angepasst ist.The insulator body has ausgestaltend pointing to the housing passage molding, which substantially corresponds to the contour of the mushroom head of the seal, wherein the inner surface of the hat-shaped thrust washer is adapted to the shape of the mushroom foot of the seal.
Die Dichtung wiederum besteht bevorzugt aus einem flexiblen, elastischen Isolationsmaterial. Bezüglich des quasi Hohlraums zwischen der Ausformung des Isolatorkörpers und der Gestalt der Druckscheibe weist der wie erwähnt geformte Dichtkörper ein Übermaß auf, so dass beim Verschrauben oder Verspannen der Gesamtanordnung eine entsprechende Flächenpressung auf den Dichtkörper bewirkt wird mit der Folge eines sehr engen, quasi gasdichten Verschlusses.The seal, in turn, preferably consists of a flexible, elastic insulating material. With regard to the quasi-cavity between the shape of the insulator body and the shape of the pressure disk, the sealing body formed as mentioned has an excess, so that when screwing or clamping the overall arrangement, a corresponding surface pressure on the sealing body is effected with the result of a very close, quasi-gas-tight closure ,
Ausgehend vom inneren Flansch ist ein in die Kapselung des elektronischen Bauelements hineinreichender, interner elektrischer Anschlussabschnitt vorgesehen. Dieser kann z. B. als ein Gewindeabschnitt ausgestaltet werden, der sich am inneren Flansch anschließt.Starting from the inner flange, an internal electrical connection section extending into the encapsulation of the electronic component is provided. This can z. B. be configured as a threaded portion which connects to the inner flange.
Der innere Flansch kann als Schlüsselfläche ausgebildet werden, um die entsprechende innere Anschlussverbindung durch Verschrauben herstellen zu können. The inner flange may be formed as a key surface to make the corresponding inner terminal connection by screwing.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.The invention will be explained below with reference to an embodiment and with the aid of figures.
Hierbei zeigen:Hereby show:
Bei dem erfindungsgemäßen niederinduktiven, teilentladungsarmen oder teilentladungsfreien elektrischen Gehäusedurchführungs-Außenanschluss für gekapselte elektronische Bauelemente ist zunächst gemäß
Alternativ ist es gemäß der Darstellung nach
In einem weiteren Abschnitt weist der Bolzen
Dieses Außengewinde
Der Bolzen
Weiterhin ist ein Isolatorkörper
Am inneren Flansch
Die erfindungsgemäße Dichtung
Der pilzkopfförmige Abschnitt
Weiterhin ist unterhalb des Gehäuses
Die Druckscheibe
Der Isolatorkörper
Die hutförmige Druckscheibe
Die hutförmige Druckscheibe
Der Isolatorkörper
Durch die vorgestellte Lösung eines neuartigen Gehäusedurchführungs-Außenanschlusses für elektronische Bauelemente lässt sich die Endmontage und Komplettierung von vorbereiteten Gehäuseeinbauten, z. B. Kondensator-Wickelpaketen, von außen ohne Positionierprobleme durchführen.The proposed solution of a novel housing bushing external connection for electronic components, the final assembly and completion of prepared housing internals, z. B. capacitor winding packages, perform from the outside without positioning problems.
Es ergibt sich durch die vorgestellte Lösung eine hohe Maßhaltigkeit aufgrund einer exakten zylindrischen Führung und Höhenbegrenzung durch die Mutter
Gleichfalls wird eine hohe mechanische Festigkeit mit der Möglichkeit einer nachträglichen Drehmomentkontrolle und -korrektur an der Mutter
Wie bereits erwähnt, kann die Dichtung
Die gewählte Struktur stellt darüber hinaus eine hohe äußere und innere elektrische Festigkeit durch große Luft- und Kriechstrecken sicher. Ebenso positiv ist die hier entstehende Teilentladungsfestigkeit durch einen deutlich vergrößerten Abstand zwischen dem aktiven Potential am Anschlussbolzen
Letztendlich ist eine hohe Dichtheit durch die großzügig bemessene Ausführung des Dichtkörpers
Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden die Funktionen Abdichtung und mechanische Stabilität mit Hilfe der Teile
Für die Ausführung des Anschlussbolzens
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20130629 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |