DE2533720A1 - Elektrische spannungsvervielfacher- kaskade - Google Patents

Elektrische spannungsvervielfacher- kaskade

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DE2533720A1 DE19752533720 DE2533720A DE2533720A1 DE 2533720 A1 DE2533720 A1 DE 2533720A1 DE 19752533720 DE19752533720 DE 19752533720 DE 2533720 A DE2533720 A DE 2533720A DE 2533720 A1 DE2533720 A1 DE 2533720A1
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Description

Elektrische Spannungsvervielfacher-Kaskade.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Spannungsvervielfacher-Kaskade, welche zwei Kondensatorblöcke enthält, die von einem Mutterkondensator abgetrennt und durch Schlitze durch die Schoopschichten und den kapazitiv wirksamen Bereich in eine Reihe einstückig miteinander verbundener Schichtkondensatoren unterteilt sind, wodurch die Schoopschichten in mehrere Kontaktflächen aufgeteilt sind, welche weiterhin Dioden, und weitere elektrische Bauelemente enthält, wobei jeder Schichtkondensator über Kontaktflächen kontaktiert und mit den Dioden beschaltet ist.
Eine derartige Spannungsvervielfacher-Kaskade ist aus der DT-OS 2,314,674 bekannt. Dort werden die Dioden auf die Kondensatorblöcke parallel zu deren Oberfläche oder senkrecht zu deren Oberfläche, aber parallel zu den Schoopschichten, die die Kontaktflächen bilden, aufgelegt und jeweils mit den entsprechenden Kontaktflächen elektrisch leitend verbunden.
Dieser Aufbau gewährleistet keine ausreichende Wärmeabfuhr aus dem Bereich der Dioden; diese können also nicht mit den erforderlichen Strömen belastet werden. Außerdem erfordert die Herstellung dieser Kaskaden eine relativ aufwendige Justierung der einzelnen Dioden auf den Kondensatorblöcken, um deren dünne Anschlußdrahte, wie vor allem die nach außen geführten Anschlußkabel und Lötfahnen, mechanisch für den Fertigungsablauf stabil und maßlich genau genug mit den Schoopschichten zu verschweißen.
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ORIGINAL INSPECTED
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Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht in einer Verbesserung der Wärmeableitung von den Dioden und Verringerung der Störstrahlung außerhalb der Kaskade und in einer Vereinfachung der Herstellung durch einen automatengerechten Aufbau.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Dioden, die auch zur Verdrahtung dienen, auf Anschlußbleohe aufgeschweißt oder aufgelötet sind, daß die Anschlußbleche mit Kontaktstreifen einstückig verbunden und diese über die Kontaktflächen geführt und mit diesen verschweißt bzw. verlötet sind und daß zumindest die Dioden zwischen den Kondensatorblöcken und parallel zu deren Oberflächen angeordnet sind.
Ein derartiger Aufbau hat den Vorteil, daß die Anschlußbleche und Kontaktstreifen an ein Montageband angformt werden können und daß die Dioden und weiteren elektrischen Bauelemente automatisch auf das Montageband gebracht und mit den entsprechenden Anschlußblechen verschweißt bzw. verlötet werden können. Darüber hinaus hat der erfindungsgemäße Aufbau überraschenderweise auch den Vorteil, daß Dioden besser gekühlt werden, obwohl sie im Innern der Kaskade untergebracht sind. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Vergußmasse die Wärme wesentlich besser ableitet als Luft und somit die auf sehr engem Raum in den Dioden entstehende Wärme rasch auf das gesamte Volumen der Kaskade verteilt wird, so daß die gesamte Kaskadenoberfläche zur Abgabe der Wärme an die Luft zur Verfügung steht. Außerdem werden die Dioden durch die beiden Kondensatorblöcke mit abgeschirmt, so daß eine durch die Dioden hervorgerufene Störstrahlung außerhalb der Kaskade wesentlich verringert auftritt.
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Eine genaue Fixierung der Lage der Bauelemente im Becher ist erreicht, indem die Spannungsvervielfacher-Kaskade in einen Becher eingebaut und vergossen ist, wobei zumindest ein Teil der Ansehlußbleehe mit über den Kondensator vorstehenden Halteelementen einstückig verbunden ist und diese mit dazupassenden Halteelementen am Becher mechanisch fest verbunden sind. Dadurch wird ein Aufschwimmen der Bauelemente während des Vergusses vermieden und somit eine einwandfreie Lage der Bauelemente zueinander gewährleistet.
Eine weitgehende Automatisierharkeit der Herstellung ist gegeben, wenn ein Vorwiderstand parallel zu den Dioden und die Moden parallel zueinander in die Kaskade eingebaut sind.
Eine besonders automatengerechte Ausführungsform ist dadurch gegeben, daß der Becher zumindest im Bereich seiner Innenviand aus Kunststoff besteht, daß mit seinem Boden Kunststoffrippen mechanisch fest verbunden sind, daß diese Rippen eine seitliche Verschiebung der Schichtkondensatoren verhindern, daß die Kontaktflächen des Kondensators und die Kontaktstreifen alle auf den obenliegenden Seiten der Kondensatoren angebracht sind, daß die entsprechenden Kontaktstreifen abgewinkelt sind und mit einem Teil ihrer Länge zwischen die beiden Kondensatorblöcke hineinragen und daß sie im Bereich zwischen den Kondensatorblöcken zueinander und zu den Kondensatoroberflächen parallelliegen und mit den untenliegenden Anschlußblechen einstückig verbunden sind und daß die Anschlußelemente für die äußeren Anschlüsse durch die Vergußmasse nach oben aus dem Becher herausragen. Ein derartiger Aufbau wird vorteilhaft dadurch am Aufschwimmen beim Vergießen gehindert, daß der Becher an seiner Innenseite in der Nähe seiner Öffnung zumindest auf zv;ei Seiten sägezahnförmige !Toppen mit je einer
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zur Becherwand geneigten und einer zur Becherwand zumindest annähernd senkrechten Fläche aufweist, deren zur Becherwand geneigte Flächen zur Becheröffnung hinzeigen, daß die Halteelemente federnd ausgebildet sind und daß diese durch die sägezahnförmigen Noppen im Becher gehalten werden. Ein etwas ■ einfacheres Montagehand ergibt sich, wenn die Stirnflächen eines Kondensatorblocks im Becher obenliegen, während die Eontaktflächen des anderen Kondensatorblocks im Becher untenliegen. Diese Ausführungsform läßt außerdem vorteilhafterweise zwischen den verschiedenen Anschlußblechen bzw. Kontaktstreifen und dem Gerätechassis größere Bereiche von Vergußmasse und Becherkunststoff zu, sie ist also noch spannungsfester.
Ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung von erfindungsgemäßen Spannungsvervielfacher-Kaskaden besteht darin, daß die Anschlußbleche zunächst aus einem Metallband ausgestanzt und verformt werden, mit dem Metallband jedoch einstückig verbunden bleiben, daß das so erhaltene Montageband automatisch mit den Dioden und gegebenenfalls weiteren Bauelementen bestückt und verschweißt wird, daß jedes Anschlußblech auf die entsprechende Kontaktfläche aufgeschweißt und schließlich das Montageband abgetrennt wird. So bleiben alle Teile bis zur endgültigen Fixierung in der vorgesehenen gegenseitigen Lage festgehalten.
Die vorliegende Erfindung wird nun an Hand von drei Figuren näher erläutert; sie ist nicht auf die in den Figuren gezeigten Beispiele beschränkt.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Lage der Kondensatorblöcke und Dioden zueinander im Becher; Fig. 2 zeigt einen bestückten Montagestreifen ohne Kondensatorblöcke in strichpunktierter Darstellung, wobei die endgültig in der Kaskade verbleibenden Teile ausgezogen dargestellt und in ihrer endgültigen Lage im Becher gezeigt sind;
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Pig. 3 zeigt ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Aufbaus, wobei die Lage der Kondensatorblöcke und Dioden zueinander und im Becher schematisch dargestellt ist.
In Pig. 1 sind in einem Becher 24 zwei Kondensatorblöcke 1 und 2 untergebracht, wobei der Kondensatorblock 1 eine obenliegende Kontaktfläche 3 aufweist, während der Kondensatorblock 2 eine untenliegende Kontaktfläche 4 aufweist. Zwischen den Kondensatorblöcken 1, 2 sind Dioden 10 angeordnet, welche über Anschlußbleche 5» 6 und Kontaktstreifen 15» 16, die mit dem entsprechenden Anschlußblech einstückig verbunden sind, mit den Kontaktflächen 3» 4 elektrisch leitend verbunden sind. Die Verbindung der Anschlüsse der Dioden 10 mit den Anschlußblechen 5» 6 die der Kontaktstreifen 15, 16 mit den Kontaktflächen 3> 4 der Kondensatoren ist durch Schweißen oder Löten hergestellt. Die Kondensatorblöcke 1 und 2 werden durch Kunststoffrippen 26 am Becherboden in ihrer Lage gehalten und an einem seitlichen Verschieben gehindert. Entsprechend werden Anschlußkabel und einzelne Dioden durch nicht dargestellte Kunststoffrippen in ihrer Lage fixiert.
Wie in Pig. 2 ersichtlich, liegen die Dioden zueinander parallel und parallel zu einem Widerstand 11. Der Widerstand ist als Vorwiderstand geschaltet und mit dem Hochspannungskabel 7 über das Anschlußblech 22 verbunden. Das Hochspannungskabel 7 ist durch eine Klammer 23 während der Montage gehalten, wobei die Klammer 23 mit der Anschlußfläche 22 einstückig verbunden ist. Das Hochspannungskabel 7 liegt am Hochspannungsausgang der Schaltung. Die Eingangsspannung wild über die Hochspannungsleitungen 8, 17 den Anschlußblechen 18 bzw. 30 zugeführt. Mit dem Anschlußblech 18 ist außerdem die erste Diode der Kaskade verbunden, das Anschlußblech 30 kontaktiert über einen Kontaktstreifen 15 den ersten Kondensator.
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Die in "bezug auf die Hochspannungsisolation besonders kritische Hochspannungsleitung 7 ist bis auf den Boden des Bechers durchgeführt und erst dort mit dem Anschlußblech 22 verbunden. Dadurch entsteht nach dem Terguß eine mechanisch stabile Verbindung zwischen der Vergußmasse und der Isolation des Hochspannungskabels, welche auch einen Überschlag durch Haarrisse und Spalten zwischen der Kabelisolation und der Vergußmasse verhindert. Dies ist ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung, da hierdurch das Hochspannungskabel nicht in Form einer Schleife geführt werden muß, was botwendig wäre, wenn eine der im Becher obenliegenden Anschlußflächen kontaktiert werden sollte.
Das Montagegitter 29, ist gestrichelt dargestellt, da es beim Einbau der Schaltung in den Becher 24 bereits entlang der Trennlinien 27 und 28 abgetrennt ist. Es besteht vorteilhaft aus verzinntem Eisenblech. Das Montagegitter 29, enthält Halteklammern 20 und 21, welche die Hochspannungskabel 7, 8, 17 während der Bestückung des Montagegitters in der gewünschten endgültigen Lage halten und ein unzulässiges Verbiegen der Kabel in dem später zu vergießenden Bereich verhindern. Nach dem Abtrennen des Montagegitters entlang den Trennlinien 27, 28, welches in vorliegendem Pail zweckmäßig durch einen Stanzvorgang bewirkt wird, werden die Klammern 20, 21 von den Hochspannungskabeln 7, 8, 17 entfernt. Die äußeren Anschlüsse 9 sind mit den entsprechenden Anschlußblechen 5 bzw. 19 einstückig verbunden. Sie können auch beispielsweise aus U-förmig gebogenen Drähten gebildet werden, welche auf die Anschlußbleche 5 bzw. 19 aufgeschweißt werden. Im letzteren Pail kann das Montagegitter 2£ durch einen Schneidvorgang abgetrennt werden, da die Anschlußbleche 5 nicht über die Schnittlinie 28 vorstehen müssen, wenn die äußeren Anschlüsse 9 erst nach dem Abtrennvorgang angeschweißt werden.
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In diesem Fall brauchen die Lötösen, die durch, die gebogenen Drähte gebildet werden, nicht nachverzinnt zu werden, wie die aus vorher verzinntem Blech ausgestanzten Lötösen.
In Fig. 3 ist ein weiteres Beispiel einer erfindungsgeinäßen Anordnung schematisch gezeigt. Die Kondensatorblöcke 1 und 2 sind so im Becher angeordnet, daß ihre Kontaktflächen 3 und 4 beide obenliegen. Die Dioden 10 sind wiederum zwischen den Kondensatorblöcken 1 und 2 engeordnet. Die Kontaktstreifen 12 und 13 sind mit den Anschlußblechen 5 bzw. 14 einstückig verbunden. Die Kontaktstreifen 13 sind dazu neben der entsprechenden Diode 10 und parallel zu dieser nach unten geführt. Die Kontaktstreifen 12 und 13 stehen zumindest stellenweise über die Kontaktflächen 3 und 4 bis zur Becherwand vor und bilden somit Halteelemente 31. Diese werden durch !Toppen 25 festgehalten. Dadurch wird ein Aufschwimmen der Bauelemente beim Vergießen verhindert. Beim Einbau der Kondensatoren wirkt die ganze Länge der Kontaktstreifen 13 und der Anschlußbleche 5, 14 als Feder, so daß die Anordnung ohne Schwierigkeiten in den Becher eingedrückt werden kann und hinter den Noppen 25 einrastet. Rippen 26 am Boden des Bechers 24 fixieren die Lage der Kondensatorblöcke in der Höhe und seitlich. Das Anschlußblech 14 reicht nicht ganz bis zum Boden.
Die Verbindung der Bauelemente mit dem Hontageband kann auch vorteilhaft durch eine "Reflow"-Lötung durchgeführt werden, indem das Montageband vor dem Bestücken verzinnt wird und nach dem Bestücken lediglich im Bereich der Anschlußdrahte der Bauelemente so weit erwärmt wird, daß das Lötzinn schmilzt und die Anschlußdrähte kontaktiert. Hierzu können vorteilhaft in die Anschlußbleche Vertiefungen eingeprägt werden, um ein gutes Benetzen der Anschlußdrähte zu erreichen. Die Erwärmung der Anschlußbleche nach dem Bestücken kann mittels kleiner Flammen, Lötbügel, Strahler, Induktoren oder dergl. erfolgen.
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Die erfindungsgemäße Anordnung, insbesondere die Verwendung von Kontaktstreifen, hat gegenüber dem direkten Auflöten von Anschlußdrähten der Bauelemente den Vorteil, daß die Kontaktstreifen auf die Mitte der jeweiligen Stirnkontaktflächen geführt werden können, wodurch eine Lötperlenbildung an den Sägeschlitzen der Kondensatorblöcke verhindert wird. Außerdem sind die Kontaktstreifen für Schweißelektroden leicht zugänglich, die Toleranzforderungen für die Justierung der Teile beim Schweißvorgang sind auf Grund der größeren Ausdehnung der Kontaktstreifen gering gegenüber denen beim Anschweißen von Anschlußdrahten. Die Unterbringung der Dioden zwischen den Kondensatorblöcken gewährleistet außerdem eine besonders raumsparende Gestaltung der Kaskade, u.a. auch durch eine entsprechende Gestaltung des Becherquerschnitts, wodurch Material eingespart werden kann.
7 Patentansprüche,
3 Figuren.
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Claims (5)

  1. Patentansprüche :
    / 1. Elektrische Spannungsvervielfacher-Kaskade, welche zwei ^ 'Kondensatorblöcke enthält, die von einem Mutterkondensator abgetrennt und durch Schlitze durch die Schoopschichten und den kapazitiv -wirksamen Bereich in eine Reihe einstückig miteinander verbundener Schichtkondensatoren unterteilt sind, wodurch gleichzeitig die Schoopschichten in mehrere Kontaktflächen aufgeteilt sind, welche weiterhin Dioden und weitere elektrische Bauelemente enthält, wobei jeder Kondensator über Kontaktflachen kontaktiert und mit den Dioden beschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden (10) auf Anschlußbleche (5, 6, 14, 18, 19), die . auch zur Verdrahtung dienen, aufgeschweißt oder aufgelötet sind, daß die Anschlußbleche (5, 6, 14, 18, 19) mit Kontaktstreifen (12, 13, 15, 16) einstückig verbunden und diese über die entsprechenden Kontaktflächen (3, 4) geführt und mit diesen verschweißt bzw. verlötet sind und daß zumindest die Dioden (10) zwischen den Kondensatorblöcken (1, 2) und parallel zu deren Oberflächen angeordnet sind.
  2. 2. Elektrische Spannungsvervielfacher-Kaskade nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß sie in einen Becher (24) eingebaut und vergossen ist, daß zumindest ein Teil der Anschlußbleche (5, 6, 14, 18, 19) mit über den Kondensator vorstehenden Haiteelementen einstückig verbunden ist und daß diese mit dazupassenden Haiteelementen am Becher mechanisch fest verbunden sind.
  3. 3. Elektrische Spannungsvervielfacher-Kaskade nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie neben den Dioden (10) einen Vorwiderstand (11) enthält und daß dieser zu den Dioden (10) und alle Dioden (10) zueinander1 parallel liegen.
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  4. 4. Elektrische Spannungsvervielfacher-Kaskade nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeich net, daß der Becher (24) zumindest im Bereich seiner Innenwand aus Kunststoff besteht, daß mit seinem Boden
    . Kunststoffrippen (26) mechanisch fest verbunden sind und daß diese Rippen (26) eine seitliche Verschiebung der Kondensatorblöcke (1, 2) verhindern, daß die Kontaktflächen (3, 4) der Kondensatorblöcke (1, 2) und die Kontaktstreifen (12, 13) alle auf den obenliegenden Seiten der Kondensatorblöcke (1, 2) angebracht sind, < daß die entsprechenden Kontaktstreifen (12, 13) abgewinkelt sind und mit einem Teil ihrer Länge zwischen die beiden Kondensatorblöcke (1, 2) hineinragen und daß sie im Bereich zwischen den Kondensatorblöcken zueinander und zu den Kondensatoroberflächen parallelliegen und mit den untenliegenden Anschlußblechen einstückig verbunden sind und daß die Anschlußelemente (9) für die äußeren Anschlüsse durch die Vergußmasse nach oben aus dem Beteher herausragen.
  5. 5. Elektrische Spannungsvervielfacher-Kaskade nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Becher (24) an seiner Innenseite in der Nähe seiner Öffnung zumindest auf zwei Seiten sägezahnförmige Noppen (25) mit Je einer zur Becherwand geneigten, und einer zur Becherwand zumindest annähernd senkrechten Fläche aufweist, deren zur Becherwand geneigte Flächen zur Beeheröffniing hlnzeigön, daß die Halteelemente federnd ausgebildet sind und daß diese durch die sägezahnförmigen Noppen (25) im Becher (24) gehalten werden»
    6» Elektrische Spannungsvervielfacher-Kaskade nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Stirnkontaktflächen (3) eines Kondensatorblocks (1) im Becher (24) obenliegen, -während die StirnkontaktfläclieB (4) des anderen Kondensatorblocks (2) im Becher untenliegen.
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    Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Spannungsvervielfacher-Kaskade nach einem der Ansprüche 1 "bis 5} dadurch gekennzeichnet , daß die Anschlußbleche zunächst aus einem Metairband (5) ausgestanzt und verformt werden, mit dem Metallband jedoch einstückig verbunden "bleiben, daß das so erhaltene Montageband (29) automatisch mit den Dioden (10) und weiteren Bauelementen (11) bestückt und verschweißt wird, daß jeder Kontaktstreifen (15, 16) auf die entsprechende Stirnkontaktfläche (3, 4) aufgeschweißt und schließlich das Montageband entlang von Trennlinien (27, 28) abgetrennt wird.
    VPA 9/140/4036-4048
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