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Elektrisches Stromkreiselement Die Erfindung betrifft ein elektrisches
Stromkreiselement mit einer Umhüllung aus elektrischem Isolierstoff, welche nach
dem Abkühlen oder nach dem Aushärten oder nach beiden Vorgängen Schrumpfkräfte auf
den eingehüllten Körper ausübt, solange die für das Stromkreiselement zulässige
Betriebstemperatur nicht überschritten wird. Derartige Stromkreiselemente sind z.
B. Widerstände, Kondensatoren, Spulen und Gleichrichter. Bei ihnen sind zur Befestigung
und Kontaktierung der Zuführungsdrähte zuweilen Kappen oder Schellen vorgesehen,
oder in anderen Fällen sind die Drähte in den Körper des Stromkreiselementes eingekittet,
eingelötet oder eingestaucht. Oft dient eine völlige Umhüllung des fertig kontaktierten
Elementes mit einer Lackschicht oder mit einer Schicht aus Natur- oder Kunstharz
dazu, Witterungseinflüsse fernzuhalten und die Kontaktierungsstellen zusätzlich
gegen von außen kommende mechanische Beanspruchungen zu schützen.
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Alle bekanntgewordenen Befestigungsarten erbrachten jedoch den Nachteil
einer erheblichen-Verteuerung oder Beeinträchtigung der Fließfabrikation, da viele
einzelne Arbeitsgänge aufeinanderfolgen müssen.
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Demgegenüber wird bei einem erfindungsgemäßen Stromkreiselement eine
Einsparung eines oder mehrerer dieser Arbeitsgänge erreicht.
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Die Erfindung besteht darin, daß der elektrische Kontakt zwischen
dem vom Isolierstoff eingehüllten Körper und den ihn berührenden Stromzuführungselementen
ausschließlich durch die Schrumpfkräfte der Umhüllung als Kontaktdruck hergestellt
ist. Hierdurch wird ein gesondertes Kontaktieren durch Löten, Kitten, Einstauchen
od. dgl. der Zuführungsdrähte überflüssig. Der Anpreßdruck, der durch die Schrumpfung
bewirkt wird, sichert eine gleichbleibende gute elektrische Verbindung zwischen
den genannten Teilen, und die feuchtigkeits- und luftdichte Umhüllung schließt die
Kontaktierungsstelle zugleich gegen Witterungseinflüsse ab.
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Auf Grund der Vereinfachung in der Herstellung eignet sich das Stromkreiselement
besonders gut für eine Massenfertigung und kann daher billig hergestellt werden.
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Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung sind unter Zugrundelegung
eines Widerstandes als Stromkreiselement in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt
Abb. 1 ein fertiges Stromkreiselement gemäß der Erfindung, Abb. 2, 3 und 4 Stromkreiselemente
gemäß der Erfindung in der Preßform.
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Das Stromkreiselement ist in Abb. 1 als Widerstand 1 dargestellt,
der mit einer Umhüllung 2 aus Isolierstoff umgeben ist. Die Anschlußelemente 3 und
4 sind durch die Umhüllung 2 mit den Stirnflächen des Widerstandes 1 in mechanische
Berührung und zugleich in elektrische Verbindung gebracht. Zur Vergrößerung der
Kontaktfläche der Anschlußelemente 3 und 4 sind ihre dem Widerstand 1 zugewandten
Enden durch Stauchung vergrößert. Dies hat den Vorteil, daß die Befestigung zugentlastet
ist und eine bessere Kontaktierung zwischen Widerstand und Anschlußelement erreicht
wird. Bei dieser Anordnung kann der Widerstand 1, der nach Art der Schichtwiderstände
aus einem keramischen Tragkörper und der aufgebrachten Widerstandsschicht besteht,
zum Schutz dieser Widerstandsschicht mit einem Lack od. dgl. versehen sein. Die
Widerstandsschicht' ist nach Aufbringen in bekannter Weise durch Einschleifen schraubenförmig
verlaufender Rillen auf den gewünschten Wert gebracht.
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Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, die Stauchung der dem Widerstand
zugewandten Enden der Anschlußelemente durch Anbringen von Kontaktelementen oder
von mechanischen Verformungen, z. B. Abwinkelungen oder Abbiegungen, zu ersetzen.
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Gemäß Abb. 2 ist der Widerstand 1 in ein Isolierstoff rohr 5 eingeführt.
Dieses Isolierstoffrohr besteht aus Kunstharz, das in granulierter Form unter Anwendung
von Druck und geringer Wärme bis zu etwa 50° C in einer Preßform zu einem Rohr vorgeformt
worden ist, dessen Innendurchmesser etwas größer als der Außendurchmesser des Widerstandes
1 ist.
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Das Kunstharz befindet sich somit im sogenannten B-Zustand, einem
Zustand, der infolge der geringen Wärmezuführung durch ein Aneinanderbacken der
Isolierstoffteilchen des A-Zustandes (loser Zustand) entsteht. Erst die Zuführung
der zur Aushärtung erforderlichen Wärme führt das Kunstharz aus dem
B-Zustand
in den'endgültigen, irreversiblen C-Zustand über. Das Isolierstoffrohr 5 überragt
etwas die Enden des Widerstandskörpers, damit Material für die Formung der Stirnflächen
der Hülle zur Verfügung steht. Widerstand und Isolierrohr im B-Zustand sind in den
Preßzylinder einer heizbaren Preßform 6 eingeführt. Die gegeneinander wirkenden
Preßstempe17 und 8 tragen in ihrer Mittelbohrung die Stromzuführungselemente 9 bzw.
10. Durch Erwärmung der Preßform 6 wird das Isolierstoffrohr 5 in einen verformbaren
Zustand gebracht, in dem es dann mittels der Preßstempe17 und 8, welche sich gegeneinander
bewegen, in die endgültige Form gepreßt wird, wobei die Stirnflächen des Widerstandes
ebenfalls von Isoliermaterial umhüllt sind. Dabei drückt das Isoliermaterial der
Stirnflächen die Anschlußelemente 9 und 10 fest gegen die Kontaktfläche des Widerstandes.
Nach Aushärtung (C-Zustand) des Kunststoffes wird durch einseitig wirkenden Druck
das fertige Schaltelement aus der Preßform 6 ausgestoßen. Beim Erkalten des Kunststoffes
schrumpft die Umhüllung zusammen, umschließt den Widerstand feuchtigkeitsdicht und
preßt dabei unter ständig gleichbleibendem Andruck die Anschlußelemente gegen die
Kontaktfläche des Widerstandes, wodurch ein sauberer, gleichbleibender Kontakt zwischen
Anschlußelement und Widerstand gewährleistet ist.
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Die bei der Schrumpfung der Kunststoffhülle entstehenden Andruckkräfte
sind nicht nur vom Maß der Schwindung, sondern auch von der Art und von der Menge
des dem Kunstharz zugefügten Füllstoffes abhängig. Daher kann die auf die Anschlußelemente
wirkende Schrumpfkraft durch Art und Menge des Füllstoffes eingestellt werden. Ein
Füllstoff mit Eigenplastizität bewirkt Verringerung der äußeren Kräfte, während
der Zusatz von unplastischen Füllstoffen eine Verkleinerung des Schwindmaßes ergibt.
Daher kann die Schrumpfkraft durch geeignete Wahl des Füllstoffes in weiten Grenzen
geregelt werden.
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Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, den Füllstoff durch gut wärmeleitendes-
Material zu ersetzen. Dadurch wird die Grenze der durch Erwärmung bewirkten Zerstörung
des Widerstandes erheblich heraufgesetzt, da die in der Mitte der Widerstandsschicht
auftretende Erwärmung sofort auf die gesamte Umhüllung weitergeleitet wird. Auch
kann der Füllstoff durch ein spannungsabhängig leitendes Material, z. B. Si C, ersetzt
werden, wodurch die gesamte Umhüllung bei Überlastung des Schaltelementes als überspannungsableiter
wirksam wird.
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In Abb. 3 ist ein weiteres Herstellungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes
Stromkreiselement veranschaulicht. Das Isolierstoffrohr 11 im B-Zustand enthält
den mit einer Isolierschicht 12 versehenen Widerstand 1. Diese Anordnung ist in
eine heizbare Preßform 13 eingeführt. Die Anschlußelemente 14 und 15 stecken in
Isolierstoffperlen 16 und 17. Diese Perlen bestehen aus dem gleichen Werkstoff wie
das Isolierrohr und befinden sich ebenfalls im B-Zustand. Infolge der Erwärmung
der Preßform 13 erreicht der Werkstoff der Teile 11, 16 und 17 einen verformbaren
Zustand. Die gegeneinander wirkenden Stempel 18
und 19 formen sodann aus den
Perlen und dem überstehenden Isolierrohr die Stirnflächen der Umhüllung. Der Vorteil
dieser Anordnung besteht darin, daß das Isoliermaterial die angestauchten Anschlußelemente
14 und 15 fest umschließt, ohne den elektrischen Kontakt zwischen Anschlußelement
und Widerstand durch Eindringen von Isolierstoff zwischen diese Teile zu beeinträchtigen.
Nach Abb. 4 sind zwei Kappen 20 und 21 aus Isolierstoff im B-Zustand über den Widerstand
1 geschoben. Diese Kappen werden mittels der gegeneinander wirkenden Preßstempel22
und 23 zusammengepreßt und nach Erwärmung der Preßform 13 zu einer vollständigen,
einteiligen Hülle geformt, die mit ihren Stirnflächen die Anschlußelemente 25 und
26 nach erfolgter Abkühlung infolge der Schrumpfung fest und gleichmäßig an den
Widerstand 1 preßt.
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Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, zwischen Anschlußelement und
Widerstand eine Schicht gut leitenden Materials, wie z. B. Graphit, Ruß oder durch
metallische Teilchen leitend gemachten Kitt, einzufügen.
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Gemäß der Erfindung kann das Stromkreiselement nicht nur aus einem
Widerstand, einem Kondensator oder einer Indüktivität bestehen, sondern auch aus
einer Kombination mehrerer Elemente. So kann z. B. eine Parallel- oder Reihenschaltung
von mehreren Widerständen oder Kondensatoren sowie eine Verbindung von Widerstand
und Kondensator in eihe' gemeinsame Umhüllung eingebracht werden. Als Isolierstoff
kann dabei Naturharz sowie Gießharz Anwendung finden.
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Unter Gießharzen versteht man solche Harze, die aus einer Harzkomponente
und einem Härter gemischt sind und nach einer bestimmten Zeit bei mehr oder weniger
hohen Temperaturen aushärten. Zum Beispiel kann der- handelsübliche Araldit als
Gießharz verwendet werden. Zu seiner Aushärtung ist eine Temperatur von 140° C erforderlich.
Werden jedoch die Komponenten bei niedriger Temperatur, z. B. 120° C, geschmolzen,
gemischt und mit so viel Füllstoff vereinigt, daß eine Formung zu Röhrchen erfolgen
kann, so können diese nach dem Erkalten wie Kunstharze im B-Zustand verarbeitet
werden.