DE102019119513A1 - Überspannungsschutzelement und Bauelementanordnung für ein Überspannungsschutzelement - Google Patents

Überspannungsschutzelement und Bauelementanordnung für ein Überspannungsschutzelement Download PDF

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Abstract

Gezeigt ist ein Überspannungsschutzelement (1), mit einer Bauelementanordnung (2) aufweisend ein überspannungsschaltendes Bauelement (3) mit einem ersten Anschluss (7) und einem zweiten Anschluss (8) und ein Trägerelement (4) mit einem ersten Anschlussbereich (9) und einem zweiten Anschlussbereich (10). Das Bauelement (3) ist auf dem Trägerelement angeordnet. Der erste Anschluss (7) ist elektrisch leitend mit dem ersten Anschlussbereich (9) verbunden. Der zweite Anschluss (8) ist elektrisch leitend mit dem zweiten Anschlussbereich (10) verbunden. Ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement (11) mit einem ersten Kontaktbereich (12) und mit einem zweiten Kontaktbereich (13) ist vorgesehen. Das Verbindungselement (11) weist im zweiten Kontaktbereich (13) eine elektrisch isolierende, thermisch aufschmelzbare Beschichtung (14) auf, steht mit seinem zweiten Kontaktbereich (13) in thermischen Kontakt mit dem Bauelement (3) und ist mit seinem ersten Kontaktbereich (12) elektrisch leitend mit dem ersten Anschlussbereich (9) des Trägerelements (4) verbunden. Im thermischen Normalzustand ist der zweite Kontaktbereich (13) durch die Beschichtung (14) elektrisch von dem zweiten Anschlussbereich (10) isoliert. Im thermischen Überlastzustand schmilzt die Beschichtung (14) auf, derart, dass der zweite Kontaktbereich (13) und der zweite Anschlussbereich (10) elektrisch leitend miteinander verbunden sind, sodass insgesamt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Anschlussbereichen (9, 10) des Trägerelements (4) realisiert ist und damit das Bauelement (3) kurzgeschlossen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzelement, mit einer Bauelementanordnung aufweisend ein überspannungsschaltendes Bauelement und ein Trägerelement, wobei das überspannungsschaltende Bauelement einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss aufweist, wobei das Trägerelement einen ersten Anschlussbereich und einen zweiten Anschlussbereich aufweist und wobei das überspannungsschaltende Bauelement auf dem Trägerelement angeordnet ist und der erste Anschluss des überspannungsschaltenden Bauelements elektrisch leitend mit dem ersten Anschlussbereich des Trägerelements verbunden ist und der zweite Anschluss des überspannungsschaltenden Bauelements elektrisch leitend mit dem zweiten Anschlussbereich des Trägerelements verbunden ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine entsprechende Bauelementanordnung.
  • Überspannungsschutzelemente sind in einer Vielzahl aus dem Stand der Technik bekannt und dienen zum Schutz von Strompfaden und/oder Verbrauchern vor auftretenden Überspannungen.
  • Eine Vielzahl der Überspannungsschutzelemente weisen ein überspannungsschaltendes Bauelement - beispielsweise einen Gasableiter - auf. Ein überspannungsschaltendes Bauelement weist in der Regel einen hermetisch abgeschlossenen Brennraum auf, der mit einem Edelgas gefüllt ist und agiert wie ein spannungsabhängiger elektronischer Schalter. Liegt an dem überspannungsschaltenden Bauelement eine Spannung an, die die das überspannungsschaltende Bauelement charakterisierende Zündspannung überschreitet, bildet sich in dem Brennraum ein Lichtbogen aus. Über den so entstandenen Gas-Plasma-Kanal erfolgt ein Stromdurchgang durch das überspannungsschaltende Bauelement, es wird elektrisch leitend.
  • Beim Abklingen der anliegenden Spannung unterhalb einer für das Bauelement charakteristischen Bogenbrennspannung erlöscht der Lichtbogen und der Innenwiderstand des überspannungsschaltenden Bauelements steigt wieder auf seinen Anfangswert, das überspannungsschaltende Bauelement wird wieder elektrisch isolierend.
  • In manchen Anwendungsfällen erlischt der Lichtbogen jedoch nicht selbständig, was zu einer starken Erhitzung des überspannungsschaltenden Bauelements führt. Die Erhitzung kann hierbei so stark sein, dass das überspannungsschaltende Bauelement in Brand gerät. Folglich ist es notwendig, den Lichtbogen durch zusätzliche Einwirkungen zu löschen. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Kurzschlussbügel zum Kurzschließen des überspannungsschaltenden Bauelements und damit zum Löschen des Lichtbogens zu verwenden. Die Kurzschlussbügel sind auf das überspannungsschaltende Bauelement beispielsweise aufgesteckt und so ausgestaltet, dass beim Erreichen einer kritischen Temperatur der Kurzschlussbügel auslöst und die beiden Elektroden des überspannungsschaltenden Bauelements kurzschließt. Durch den Kurzschluss fließt der Strom nun über den Kurzschlussbügel, sodass der Lichtbogen erlischt.
  • Ein Gasableiter mit einem Kurzschlussbügel ist beispielsweise aus der DE 10 2011 052 689 A1 bekannt. Der Kurzschlussbügel ist entgegen der Kraft einer vorgespannten Kurzschlussfeder durch eine Lötstelle in Position gehalten. Steigt die Temperatur des Gabsableiters auf eine Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur der Lötstelle an, so schmilzt diese auf, wodurch die Kurzschlussfeder in einen entspannten Zustand übergeht und den Kurzschlussbügel in eine derartige Position verbringt, dass der Gasableiter kurzgeschlossen wird.
  • Nachteilig an der aus dem Stand der Technik bekannten Lösung ist, dass zur Realisierung einer Kurzschlusseinrichtung mit Kurzschlussbügel viele separate Komponenten - Kurzschlussbügel, Kurzschlussfeder, Lötstelle - realisiert und aufeinander abgestimmt werden müssen, was mit erhöhtem Kosten- und Fertigungsaufwand verbunden ist.
  • Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Überspannungsschutzelement mit einem überspannungsschaltenden Bauelement bereitzustellen, das auf vereinfachte Weise ein Löschen eines sich ausgebildeten Lichtbogens ermöglicht.
  • Die Aufgabe ist bei dem eingangs beschriebenen Überspannungsschutzelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist dabei vorgesehen, dass bei dem Überspannungsschutzelement, bzw. bei der Bauelementeinheit des Überspannungsschutzelements, ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement vorgesehen ist, das zur Verbindung der beiden Anschlussbereiche des Trägerelements im thermischen Überlastzustand dient.
  • Das elektrisch leitfähige Verbindungselement weist einen ersten Kontaktbereich und einen zweiten Kontaktbereich auf, wobei das elektrisch leitfähige Verbindungselement im zweiten Kontaktbereich eine elektrisch isolierende Beschichtung aufweist. Die elektrisch isolierende Beschichtung ist thermisch aufschmelzbar. Mit seinem zweiten Kontaktbereich steht das elektrisch leitfähige Verbindungselement in - zumindest mittelbarem - thermischen Kontakt mit dem überspannungsschaltenden Bauelement. Erwärmt sich also das überspannungsschaltende Bauelement, so wird die Wärme auf den zweiten Kontaktbereich übertragen, insbesondere über den zweiten Kontaktbereich auf das elektrisch leitfähige Verbindungselement übertragen, das sich entsprechend ebenfalls erwärmt.
  • Mit seinem ersten Kontaktbereich ist das elektrisch leitfähige Verbindungselement elektrisch leitend mit dem ersten Anschlussbereich des Trägerelements verbunden. Im Normalzustand, also in einem Zustand, in dem es zu keiner übermäßigen Erwärmung des überspannungsschaltenden Bauelements gekommen ist, ist der zweite Kontaktbereich des Verbindungselements durch die elektrisch isolierende Beschichtung elektrisch von dem zweiten Anschlussbereich des Trägerelements isoliert.
  • Im thermischen Überlastzustand, also im Fall einer übermäßigen Erwärmung des überspannungsschaltenden Bauelements, schmilzt die elektrisch isolierende Beschichtung im zweiten Kontaktbereich auf, derart, dass der zweite Kontaktbereich des elektrisch leitfähigen Verbindungselements und der zweite Anschlussbereich des Trägerelements elektrisch leitend miteinander verbunden sind. So wird insgesamt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Anschlussbereichen des Trägerelements realisiert. Durch die Realisierung der elektrisch leitenden Verbindung zwischen den beiden Anschlussbereichen des Trägerelements wird das überspannungsschaltende Bauelement kurzgeschlossen. Ein in dem überspannungsschaltenden Bauelement ausgebildeter Lichtbogen erlischt somit.
  • Der zweite Kontaktbereich des elektrisch leitfähigen Verbindungselements und der zweite Anschlussbereich können in einer Ausgestaltung im Normalzustand zwar elektrisch voneinander isoliert, jedoch mechanisch miteinander verbunden sein.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Trägerelement als Leiterplatte ausgebildet. Die Anschlussbereiche des Trägerelements sind entsprechend durch die Anschlusspads der Leiterplatte realisiert.
  • Bevorzugt wird die Verbindung zwischen den Anschlussbereichen des Trägerelements und den Anschlüssen des überspannungsschaltenden Bauelements durch Lötverbindungen realisiert. Weiter bevorzugt ist der erste Kontaktbereich des elektrisch leitenden Verbindungselements ebenfalls über eine Lötverbindung - besonders bevorzugt die gleiche Lötverbindung - mit dem ersten Anschlussbereich des Trägerelements verbunden. Der zweite elektrisch isolierte Kontaktbereich ist weiter bevorzugt ebenfalls über eine Lötverbindung mit dem zweiten Anschlussbereich des Trägerelements verbunden.
  • In einer Ausgestaltung ist das überspannungsschaltende Bauelement als Gasableiter ausgebildet. Insbesondere ist der Gasableiter auf eine Leiterplatte aufgelötet, nämlich mit seinen Anschlüssen auf die Anschlusspads der Leiterplatte aufgelötet.
  • Das elektrisch leitfähige Verbindungselement ist in verschiedenen Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements unterschiedlich realisiert und ausgestaltet. In einer ersten Variante ist das elektrisch leitfähige Verbindungselement als Metalldraht realisiert. Besonders bevorzugt ist das elektrisch leitfähige Verbindungselement als Kupferdraht realisiert, da Kupfer ein sehr guter elektrischer Leiter ist.
  • In einer ganz besonders bevorzugten Variante ist das elektrisch leitfähige Verbindungselement als Metallflachdraht realisiert.
  • In einer Variante wird das elektrisch leitfähige Verbindungselement durch einen beschichteten / lackierten Metalldraht oder Metallflachdraht realisiert. Der erste - elektrisch leitende - Kontaktbereich des Verbindungselements ist in einer Ausgestaltung durch eine Schnittkante am Ende des Metalldrahtes gebildet. An der Schnittfläche weist der Metalldraht entsprechend keine isolierende Beschichtung auf.
  • In einer weiteren - alternativen oder zusätzlichen - Variante, bei der ein beschichteter / lackierter Metalldraht verwendet wird, ist der erste Kontaktbereich dadurch realisiert, dass die Beschichtung in einem Bereich des Drahtes zerstört oder entfernt ist.
  • Das elektrisch leitfähige Verbindungselement ist in einer weiteren Ausgestaltung durch einen Metalldraht oder Metallflachdraht realisiert, der nicht notwendigerweise vollständig - bis auf den ersten Kontaktbereich - beschichtet ist, der vielmehr im Bereich des zweiten Kontaktbereichs eine elektrisch isolierende Beschichtung aufweist. In einer Ausgestaltung weist der Metalldraht dann nur im zweiten Kontaktbereich eine elektrisch isolierende Beschichtung auf, in einer anderen Variante kann der Metalldraht auch in anderen Bereichen eine elektrisch isolierende Beschichtung aufweisen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelementes ist das elektrisch leitfähige Verbindungselement als Metalllitze realisiert. Besonders bevorzugt ist das elektrisch leitfähige Verbindungselement als Kupferlitze realisiert. Durch die Realisierung als Metalllitze ergibt sich der Vorteil, dass das elektrisch leitfähige Verbindungselement im Vergleich zu einem Metalldraht flexibler, insbesondere biegsamer ist.
  • Auch die Ausgestaltung des Trägerelements kann erfindungsgemäß verschieden realisiert sein. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist das Trägerelement eine Ausnehmung zur Aufnahme des elektrisch leitfähigen Verbindungselements auf. Die Ausnehmung ist hierbei besonders bevorzugt so ausgebildet, dass sie das elektrisch leitfähige Verbindungselement seiner Länge nach vollständig aufnimmt. Entsprechend erstreckt sich die Ausnehmung in einer bevorzugten Ausgestaltung wenigstens von dem ersten Anschlussbereich des Trägerelements bis zu dem zweiten Anschlussbereich des Trägerelements.
  • In einer Variante ist das elektrisch leitfähige Verbindungselement in die Ausnehmung eingelegt. Bevorzugt ist das elektrisch leitfähige Verbindungselement nur in den Anschlussbereichen des Trägerelements mit dem Trägerelement verbunden. In einer weiteren Ausgestaltung ist das Verbindungselement in wenigstens einem weiteren Verbindungsbereich mit dem Trägerelement verbunden. Die Verbindung kann beispielsweise durch eine Lötverbindung realisiert sein.
  • In einer weiteren Ausgestaltung entspricht die Breite der Ausnehmung im Wesentlichen der Dicke des elektrisch leitfähigen Verbindungselements, sodass das Verbindungselement in der Ausnehmung eingeklemmt ist und so in der Ausnehmung gehalten wird.
  • In einer weiteren Ausgestaltung weist die Ausnehmung im Querschnitt gesehen einen Hinterschnitt auf, sodass das elektrisch leitfähige Verbindungselement durch den Hinterschnitt in der Ausnehmung gehalten ist.
  • Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelementes ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmung nicht nur von dem ersten Anschlussbereich bis zu dem zweiten Anschlussbereich des Trägerelements erstreckt, sondern dass sich die Ausnehmung über den zweiten Anschlussbereich des Trägerelements hinaus erstreckt. Die Länge der Ausnehmung ist entsprechend größer als der Abstand der beiden Anschlussbereiche. Der Abstand der beiden Anschlussbereiche bemisst sich als Länge der kürzesten Verbindung der beiden Anschlussbereiche.
  • Besonders bevorzugt liegt das erste Ende der Ausnehmung im ersten Anschlussbereich und das zweite Ende der Ausnehmung liegt außerhalb des zweiten Anschlussbereichs. Eine derartige Ausgestaltung ist insbesondere dann bevorzugt, wenn das leitfähige Verbindungselement als beschichteter Metalldraht oder als beschichtete Metalllitze realisiert ist. Die beiden Enden des Metalldrahtes oder der Metalllitze sind an der Schnittkante nicht beschichtet und somit elektrisch leitend. Der Metalldraht oder die Metalllitze kann dann in die Ausnehmung eingelegt sein und eine solche Länge aufweisen, dass sein erstes Ende im ersten Anschlussbereich liegt und sein zweites Ende über den zweiten Anschlussbereich hinausragt. Der erste Kontaktbereich wird durch die unbeschichtete Querschnittsfläche des ersten Endes des Metalldrahtes oder der Metalllitze realisiert. Die Querschnittsfläche des zweiten Endes des Metalldrahtes oder der Metalllitze liegt nicht im zweiten Anschlussbereich, sodass hier auch keine elektrisch leitende Verbindung hergestellt ist. Vielmehr liegt der Metalldraht oder die Metalllitze mit einem beschichteten Abschnitt in dem zweiten Anschlussbereich. Bei unzulässiger Erwärmung des überspannungsschaltenden Bauelements schmilzt die Beschichtung auf, sodass der Metalldraht in elektrisch leitenden Kontakt zum zweiten Anschlussbereich gebracht wird.
  • Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Überspannungsschutzgerätes bietet den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise ein Kurzschlussmechanismus für das überspannungsschaltende Bauelement realisiert wird. Insbesondere bietet die erfindungsgemäße Lehre den Vorteil, dass auf komplizierte Konstruktionen verzichtet werden kann, wodurch Material und Arbeitsaufwand gespart werden können. Insbesondere ergibt sich der weitere Vorteil, dass das elektrisch leitfähige Verbindungselement und das Trägerelement vormontiert werden können, sodass bei vormontiertem Trägerelement das überspannungsschaltende Bauelement lediglich im Anschluss aufgelötet werden muss. Hierdurch ist ein einfacher Zusammenbau des erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelements gewährleistet. Zudem wirken auf das elektrisch leitfähige Verbindungselement keine vorspannenden Kräfte, welche eine Montage erschweren würden.
  • Die Erfindung betrifft neben dem Überspannungsschutzelement ebenfalls eine Bauelementanordnung für ein Überspannungsschutzelement. Die Bauelementanordnung weist ein überspannungsschaltendes Bauelement und ein Trägerelement auf, wobei das überspannungsschaltende Bauelement einen ersten Anschluss und einen zweiten Anschluss aufweist, wobei das Trägerelement einen ersten Anschlussbereich und einen zweiten Anschlussbereich aufweist und wobei das überspannungsschaltende Bauelement auf dem Trägerelement angeordnet ist und der erste Anschluss des überspannungsschaltenden Bauelements elektrisch leitend mit dem ersten Anschlussbereich des Trägerelements verbunden ist und der zweite Anschluss des überspannungsschaltenden Bauelements elektrisch leitend mit dem zweiten Anschlussbereich des Trägerelements verbunden ist. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist bei der Bauelementanordnung dadurch gelöst, dass ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement mit einem ersten Kontaktbereich und mit einem zweiten Kontaktbereich zur Verbindung der beiden Anschlussbereiche des Trägerelements im thermischen Überlastzustand vorgesehen ist, dass das elektrisch leitfähige Verbindungselement im zweiten Kontaktbereich eine elektrisch isolierende, thermisch aufschmelzbare Beschichtung aufweist, dass das elektrisch leitfähige Verbindungselement mit seinem zweiten Kontaktbereich in - zumindest mittelbarem - thermischen Kontakt mit dem überspannungsschaltenden Bauelement steht, dass das elektrisch leitfähige Verbindungselement mit seinem ersten Kontaktbereich elektrisch leitend mit dem ersten Anschlussbereich des Trägerelements verbunden ist, dass im Normalzustand der zweite Kontaktbereich des Verbindungselements durch die elektrisch isolierende Beschichtung elektrisch von dem zweiten Anschlussbereich des Trägerelements isoliert ist, und dass im Fall einer übermäßigen Erwärmung des überspannungsschaltenden Bauelements die elektrisch isolierende Beschichtung im zweiten Kontaktbereich aufschmilzt, derart, dass der zweite Kontaktbereich des elektrisch leitfähigen Verbindungselements und der zweite Anschlussbereich des Trägerelements elektrisch leitend miteinander verbunden sind, sodass insgesamt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Anschlussbereichen des Trägerelements realisiert ist und damit das überspannungsschaltende Bauelement kurzgeschlossen ist.
  • Sämtliche in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Überspannungsschutzelement gemachten Ausführungen in Bezug auf die Bauelementeinheit des Überspannungsschutzelements sind entsprechend analog auf die erfindungsgemäße Bauelementanordnung übertragbar und geltend entsprechend.
  • Im Einzelnen gibt es nun eine Mehrzahl an Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Überspannungsschutzelement und die erfindungsgemäße Bauelementanordnung auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird verwiesen auf die den nebengeordneten Patentansprüchen untergeordneten Patentansprüche sowie auf die Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
    • 1 ein Überspannungsschutzelement mit einer Bauelementanordnung,
    • 2 die Bauelementanordnung aus 1 im Querschnitt,
    • 3 ein Trägerelement mit Anschlussbereichen und Verbindungselement und
    • 4 das Trägerelement aus 3 mit Anschlussbereichen.
  • In 1 dargestellt ist ein Überspannungsschutzelement 1 mit einer Bauelementanordnung 2. Die Bauelementanordnung 2 weist ein überspannungsschaltendes Bauelement 3 und ein Trägerelement 4 auf. Das Trägerelement 4 ist als Leiterplatte 5 ausgebildet, wohingegen das überspannungsschaltende Bauelement 3 als Gasableiter 6 realisiert ist. Der Gasableiter 6 weist einen ersten Anschluss 7 und einen zweiten Anschluss 8 auf, wobei die Leiterplatte 5 einen ersten Anschlussbereich 9 und einen zweiten Anschlussbereich 10 aufweist. Der zweite Anschlussbereich 10 ist in der 1 nicht sichtbar, da er durch den Gasableiter 6 verdeckt ist. Der erste Anschluss 7 des überspannungsschaltenden Bauelements 3 ist elektrisch leitend mit dem ersten Anschlussbereich 9 des Trägerelements 4 verbunden, wohingegen der zweite Anschluss 8 des überspannungsschaltenden Bauelements 3 mit dem zweiten Anschlussbereich 10 des Trägerelements 4 elektrisch leitend verbunden ist. Die elektrisch leitenden Verbindungen sind dadurch realisiert, dass der Gasableiter 6 mit seinen Anschlüssen 7, 8 auf die Leiterplatte 5 aufgelötet ist.
  • Die Bauelementanordnung 2 weist zudem ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement 11 auf. Wie insbesondere aus 2 ersichtlich, die einen Querschnitt der in 1 dargestellten Bauelementanordnung 2 zeigt, weist das elektrisch leitfähige Verbindungselement 11 einen ersten Kontaktbereich 12 und einen zweiten Kontaktbereich 13 auf. Im zweiten Kontaktbereich 13 weist das elektrisch leitfähige Verbindungselement 11 eine elektrisch isolierende, thermisch aufschmelzbare Beschichtung 14 auf. Zudem steht das elektrisch leitfähige Verbindungselement 11 mit seinem zweiten Kontaktbereich 13 in thermischem Kontakt zu dem überspannungsschaltenden Bauelement 3. Vorliegend ist das dadurch realisiert, dass der Gasableiter 6 und der zweite Kontaktbereich 13 des elektrisch leitfähigen Verbindungselement 11 in direktem Kontakt zueinander stehen. Bei einer Erwärmung des Gasableiters 6 wird die Wärme auf das elektrisch leitfähige Verbindungselement 11 übertragen.
  • Das elektrisch leitfähige Verbindungselement 11 ist mit seinem ersten Kontaktbereich 12 elektrisch leitend mit dem ersten Anschlussbereich 9 der Leiterplatte 5 verbunden. Im thermischen Normalzustand, also dann, wenn es noch nicht zu einer unzulässigen Erwärmung des Gasableiters 6 gekommen ist, ist der zweite Kontaktbereich 13 des elektrisch leitfähigen Verbindungselements 11 durch die elektrisch isolierende Beschichtung 14 elektrisch von dem zweiten Anschlussbereich 10 der Leiterplatte 5 isoliert. Im thermischen Überlastzustand, also im Fall einer übermäßigen Erwärmung des Gasableiters 6 schmilzt die elektrisch isolierende Beschichtung 14 im zweiten Kontaktbereich 13 des elektrisch leitfähigen Verbindungselements 11 auf. Hierdurch wird der zweite Kontaktbereich 13 elektrisch leitend mit dem zweiten Anschlussbereich 10 der Leiterplatte 5 verbunden. Insgesamt ist nun über das elektrisch leitfähige Verbindungselement 11 eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten Anschlussbereich 9 und dem zweiten Anschlussbereich 10 des Trägerelements 4 realisiert, wodurch der Gasableiter kurzgeschlossen wird. Entsprechend wird dem in dem Gasableiter 6 brennenden Lichtbogen keine weitere Energie mehr zugeführt, es kommt zum Erlöschen des Lichtbogens.
  • 3 zeigt die Leiterplatte 5 mit den beiden Anschlussbereichen 9, 10 und dem elektrisch leitfähigen Verbindungselement 11. Das elektrisch leitfähige Verbindungselement 11 ist als Metallflachdraht 15 realisiert und besteht aus Kupfer. Der Metallflachdraht 15 ist über seine gesamte Länge isolierend beschichtet. Der erste Kontaktbereich 12 wird durch die erste Schnittfläche 16 am ersten Ende 17 des Metallflachdrahtes 15 realisiert, hier weist der Metallflachdraht 15 keine Beschichtung auf. Die zweite Schnittfläche 18 am zweiten Ende 19 des Metallflachdrahtes 15 ragt über den zweiten Anschlussbereich 10 des Trägerelements 4 hinaus, sodass hier keine elektrisch leitfähige Verbindung realisiert ist. Im zweiten Kontaktbereich 13 ist der Metallflachdraht 15 mit der isolierenden Beschichtung 14 versehen.
  • 4 zeigt ein Trägerelement 4 mit einem ersten Anschlussbereich 9 und einem zweiten Anschlussbereich 10. In dem Trägerelement 4 ist eine Ausnehmung 20 ausgebildet, die zur Aufnahme des elektrisch leitfähigen Verbindungselements 11 dient. In 3 liegt der Metallflachdraht 15 in der Ausnehmung 20. Wie aus 4 ersichtlich, erstreckt sich die Ausnehmung 20 von dem ersten Anschlussbereich 9 zu dem zweiten Anschlussbereich 10 und über den zweiten Anschlussbereich 10 hinaus. Die Ausnehmung 20 ist entsprechend länger ausgebildet, als der Abstand der beiden Anschlussbereiche 9, 10 beträgt. Dadurch, dass sich die Ausnehmung 20 über den zweiten Anschlussbereich 10 hinaus erstreckt, also über diesen hinausragt, kann auf besonders elegante Art und Weise realisiert werden, dass das zweite Ende 19 des Metallflachdrahtes 15 nicht im zweiten Anschlussbereich 10 angeordnet ist. Da das zweite Ende 19 eine zweite Schnittfläche 18 aufweist, die nicht elektrisch isoliert ist, kann so auf einfache Weise sichergestellt werden, dass im thermischen Normalzustand kein elektrisch leitender Kontakt zwischen dem Verbindungselement 11 und dem zweiten Anschlussbereich 10 realisiert ist. Die Breite der Ausnehmung 20 ist hierbei an die Breite des Verbindungselements 11 angepasst.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Überspannungsschutzelement
    2
    Bauelementanordnung
    3
    überspannungsschaltendes Bauelement
    4
    Trägerelement
    5
    Leiterplatte
    6
    Gasableiter
    7
    erster Anschluss
    8
    zweiter Anschluss
    9
    erster Anschlussbereich
    10
    zweiter Anschlussbereich
    11
    elektrisch leitfähiges Verbindungselement
    12
    erster Kontaktbereich
    13
    zweiter Kontaktbereich
    14
    elektrisch isolierende, thermisch aufschmelzbare Beschichtung
    15
    Metallflachdraht
    16
    erste Schnittfläche
    17
    erstes Ende des Metallflachdrahtes
    18
    zweite Schnittfläche
    19
    zweites Ende des Metallflachdrahtes
    20
    Ausnehmung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102011052689 A1 [0006]

Claims (9)

  1. Überspannungsschutzelement (1), mit einer Bauelementanordnung (2) aufweisend ein überspannungsschaltendes Bauelement (3) und ein Trägerelement (4), wobei das überspannungsschaltende Bauelement (3) einen ersten Anschluss (7) und einen zweiten Anschluss (8) aufweist, wobei das Trägerelement (4) einen ersten Anschlussbereich (9) und einen zweiten Anschlussbereich (10) aufweist und wobei das überspannungsschaltende Bauelement (3) auf dem Trägerelement (4) angeordnet ist und der erste Anschluss (7) des überspannungsschaltenden Bauelements (3) elektrisch leitend mit dem ersten Anschlussbereich (9) des Trägerelements (4) verbunden ist und der zweite Anschluss (8) des überspannungsschaltenden Bauelements (3) elektrisch leitend mit dem zweiten Anschlussbereich (10) des Trägerelements (4) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement (11) mit einem ersten Kontaktbereich (12) und mit einem zweiten Kontaktbereich (13) zur Verbindung der beiden Anschlussbereiche (9, 10) des Trägerelements (4) im thermischen Überlastzustand vorgesehen ist, dass das elektrisch leitfähige Verbindungselement (11) im zweiten Kontaktbereich (13) eine elektrisch isolierende, thermisch aufschmelzbare Beschichtung (14) aufweist, dass das elektrisch leitfähige Verbindungselement (11) mit seinem zweiten Kontaktbereich (13) in - zumindest mittelbarem - thermischen Kontakt mit dem überspannungsschaltenden Bauelement (3) steht, dass das elektrisch leitfähige Verbindungselement (11) mit seinem ersten Kontaktbereich (12) elektrisch leitend mit dem ersten Anschlussbereich (9) des Trägerelements (4) verbunden ist, dass im thermischen Normalzustand der zweite Kontaktbereich (13) des Verbindungselements (11) durch die elektrisch isolierende Beschichtung (14) elektrisch von dem zweiten Anschlussbereich (10) des Trägerelements (4) isoliert ist, und dass im thermischen Überlastzustand, also im Fall einer übermäßigen Erwärmung des überspannungsschaltenden Bauelements (3), die elektrisch isolierende Beschichtung (14) im zweiten Kontaktbereich (13) aufschmilzt, derart, dass der zweite Kontaktbereich (13) des elektrisch leitfähigen Verbindungselements (11) und der zweite Anschlussbereich (10) des Trägerelements (4) elektrisch leitend miteinander verbunden sind, sodass insgesamt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Anschlussbereichen (9, 10) des Trägerelements (4) realisiert ist und damit das überspannungsschaltende Bauelement (3) kurzgeschlossen ist.
  2. Überspannungsschutzelement (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (4) als Leiterplatte (5) ausgebildet ist.
  3. Überspannungsschutzelement (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das überspannungsschaltende Bauelement (3) als Gasableiter (6) ausgebildet ist.
  4. Überspannungsschutzelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige Verbindungselement (11) als Metalldraht, insbesondere als Metallflachdraht (15) realisiert ist.
  5. Überspannungsschutzelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elektrisch leitfähige Verbindungselement (11) als Metalllitze realisiert ist.
  6. Überspannungsschutzelement (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerelement (4) eine Ausnehmung (20) zur Aufnahme des elektrisch leitfähigen Verbindungselements (11) aufweist.
  7. Überspannungsschutzelement (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmung (20) von dem ersten Anschlussbereich (9) zu dem zweiten Anschlussbereich (10) und über den zweiten Anschlussbereich (10) des Trägerelements (4) hinaus erstreckt, insbesondere dass die Länge der Ausnehmung (20) größer ist als der Abstand der beiden Anschlussbereiche (9, 10).
  8. Bauelementanordnung (2) für ein Überspannungsschutzelement (1), mit einem überspannungsschaltenden Bauelement (3) und mit einem Trägerelement (4), wobei das überspannungsschaltende Bauelement (3) einen ersten Anschluss (7) und einen zweiten Anschluss (8) aufweist, wobei das Trägerelement (4) einen ersten Anschlussbereich (9) und einen zweiten Anschlussbereich (10) aufweist und wobei das überspannungsschaltende Bauelement (3) auf dem Trägerelement (4) angeordnet ist und der erste Anschluss (7) des überspannungsschaltenden Bauelements (3) elektrisch leitend mit dem ersten Anschlussbereich (9) des Trägerelements (4) verbunden ist und der zweite Anschluss (8) des überspannungsschaltenden Bauelements (3) elektrisch leitend mit dem zweiten Anschlussbereich (10) des Trägerelements (4) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein elektrisch leitfähiges Verbindungselement (11) mit einem ersten Kontaktbereich (12) und mit einem zweiten Kontaktbereich (13) zur Verbindung der beiden Anschlussbereiche (9, 10) des Trägerelements (4) im thermischen Überlastzustand vorgesehen ist, dass das elektrisch leitfähige Verbindungselement (11) im zweiten Kontaktbereich (13) eine elektrisch isolierende, thermisch aufschmelzbare Beschichtung (14) aufweist, dass das elektrisch leitfähige Verbindungselement (11) mit seinem zweiten Kontaktbereich (13) in - zumindest mittelbarem - thermischen Kontakt mit dem überspannungsschaltenden Bauelement (3) steht, dass das elektrisch leitfähige Verbindungselement (11) mit seinem ersten Kontaktbereich (12) elektrisch leitend mit dem ersten Anschlussbereich (9) des Trägerelements (4) verbunden ist, dass im thermischen Normalzustand der zweite Kontaktbereich (13) des Verbindungselements (11) durch die elektrisch isolierende Beschichtung (14) elektrisch von dem zweiten Anschlussbereich (10) des Trägerelements (4) isoliert ist, und dass im thermischen Überlastzustand, also im Fall einer übermäßigen Erwärmung des überspannungsschaltenden Bauelements (3), die elektrisch isolierende Beschichtung (14) im zweiten Kontaktbereich (13) aufschmilzt, derart, dass der zweite Kontaktbereich (13) des elektrisch leitfähigen Verbindungselements (11) und der zweite Anschlussbereich (10) des Trägerelements (4) elektrisch leitend miteinander verbunden sind, sodass insgesamt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Anschlussbereichen (9, 10) des Trägerelements (4) realisiert ist und damit das überspannungsschaltende Bauelement (3) kurzgeschlossen ist.
  9. Bauelementanordnung (2) nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eines der die Bauelementanordnung (2) betreffenden Merkmale der Patentansprüche 2 bis 7.
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