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Verfahren zum Montieren
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eines Elektrolytkondensators Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Montieren eines Elektrolytkondensators, bei dem im Innern eines metallischen
Gehäuses ein Kondensatorwickel angeordnet, ein Elektrodenende des Wickels an einen
den Wickel zentral durchdringenden Stift und das andere Elektrodenende an das Gehäuse
angeschlossen werden, und das Gehäuse durch einen elastischen Deckel aus elektrisch
isolierendem Werkstoff dicht verschlossen wird, der an einem Kopf des Stiftes anliegt
und diesen gegenüber dem Gehäuse elektrisch isoliert.
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Bei einem bekannten Verfahren dieser Art wird das eine, als lange
Lasche oder Kontaktfahne ausgebildete Elektrodenende
des Kondensatorswickels
beim Einbringen des Letzteren in das Gehäuse zwecks Herstellen eines elektrischen
Kontaktes von dem verhältnismäßig steif ausgebildeten Deckel an die Gehäuseinnenwand
gedrückt. hierbei muß der Nachteil in Kauf genommen werden, daß die Kontaktlasche
zu einer Unterbrechung der Dichtfläche führt, wodurch häufig die Lebensdauer des
Kondensators herabgesetzt wird. Um diesen ;4angel zu vermeiden hat man auch schon
mit Hilfe aufwendiger Apparaturen die mit der Gehäusewand zu verbindende Fahne des
Kondensatorwickels vor dessen Einbringung in das Gehäuse, z. B. durch Ultraschall,
an die Seitenwand oder den Boden des Gehäuses angeschweißt. Dabei ergibt sich jedoch
das Problem, die überschüssige Länge der Fahne beim Einschieben des Kondensatorwickels
in das Gehäuse ordnungsgemäß einzufalten, sodaß sich keine Beschädigung des Kondensatorwickels
ergibt.
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Dieses Verfahren verteuert wegen des zu seiner Durchführung erforderlichen
apparativen Aufwandes das hergestellte Produkt und ist mit einer verhältnismäßig
großen Ausschußquote behaftet.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, zur Behebung der geschilderten Mängel
ein einfaches Verfahren zum Montieren eines Elektrolytkondensators anzugeben, bei
dem sich insbesondere ohne besonderen apparativen Aufwand eine einwandfreie elektrische
Verbindung zwischen dem einen Elektrodenende des Kondensatorwickels und dem Gehäuse
ergibt.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an dem dem Kopf
abgekehrten Ende des Stiftes eine Sollbruchstelle angebracht wird, daß der jenseits
der Sollbruchstelle gelegene Teil des Stiftes durch Kraftanwendung auf den Stiftkopf
gemeinsam mit dem an das Gehäuse anzuschließenden Elektrodenende
in
eine Ausnehmung des Gehäusebodens festsitzend eingepreßt wird, wobei der Deckel
unter elastische Vorspannung gelangt, und daß hierauf nach Wegnahme der auf den
Stiftkopf einwirkenden Kraft durch die vorher erzeugte Vorspannung des Deckels der
Stift an seiner Sollbruchstelle von dem in das Gehäuse eingepreßten Teil abgetrennt
wird.
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Die nachstehende Beschreibung bevorzugterAusführullgsforMen der Erfindung
dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:
Figur 1 einen zu montierenden Elektrolytkondensator im Schnitt vor Beginn des erfindungsgemäßen
Verfahrens; Figur 2 den Beginn des erfindungsgemäßen .lontageverfahrens; Figur 3
ein weiteres Verfahrensstadium; Figur 4 das nächste Verfahrensstadium; Figur 5 die
dichte Verbindung des Deckels mit der Gehäuseöffnung und Figur 6 den Abschluß der
dichten Verbindung des Deckels mit dem Gehäuse.
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Fig. 1 zeigt im Schnitt ein Gehäuse 1 eines Elektrólytkondensators,
das beispielsweise aus tiefgezogenem oder fließgepreßtem Aluminium bestehen kann.
An seiner oben gelegenen Offnung 2 ist
das Gehäuse 1 mit einer bei
den Tiefzieh- oder Fließpreßvorgang mit erzeugten Aufweitung 3 von größerer lichter
Weite als das übrige Gehäuse versehen, die über eine Schrägfläche 4 in das übrige
Gehäuse 1 übergeht. An seinem Boden 5 weist das Gehäuse 5 eine ebenfalls bei dem
Tiefzieh- oder Fließpreßvorgang mit ausgebildete Ausnehmung 6 in Form eines Sackloches
mit einer mittig gelegenen, buckelförmigen, vorzugsweise kugeligen Erhöhung 7 auf.
Im Querschnitt kann das in Fig. 1 in Längsschnittansicnt dargestellte Gehäuse 1
sowohl zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch, als auch rechteckig, beispielsweise
quadratisch sein. Auf den oberen Rand der Aufweitung 2 des Gehäuses ist in dem in
Fig. 1 dargestellten Verfahrensstadium ein Deckel 8 aus elastischem, elektrisch
isolierendem Werkstoff, beispielsweise Gwnmi oder einem elastomeren Kunststoff derart
aufgelegt, daß er den Rand der Aufweitung 2 allseits überragt.
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Bei einem kreiszylindrischen Gehäuse 1 ist der Deckel 8 als Scheibe
mit größerem Durchmesser als das Gehäuse 1 ausgebildet.
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Der Deckel 8 ist auf einen Stift 9 soweit aufgeschoben, daß er mit
seiner einen Seite an einem vorzugsweise einstückig am Stift 9 ausgebildeten Kopf
11 anliegt. Der - massiv oder hohl ausgebildete - Stift 9 ist in herkömmlicher Weise
elektrisch mit dein innen gelegenen Elektrodenende eines Kondensatorwickels 12 verbunden,
der, wie sich aus Fig. 1 ergibt, gemeinsam mit dem Stift 9 teilweise in das Gehäuse
1 hineinragt. An seinem über dem Deckel 8 gelegenen Ende ist der Stift 9 im bereich
seines Kopfes 11 durch eine Schweißstelle 13 mit einem Anschlußdraht 14 verbunden,
der die elektrische Verbindung zu dem innen gelegenen Elektrodenende des Kondensatorwickels
12 herstellt.
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Das außen gelegene, mit dem Gehäuse 1 zu verbindende Elektrodenende
des Kondensatorwickels 12 ist als verhältnismäßig steife, jedoch biegsame Lasche
oder Kontaktfahne 15 ausgebildet, die so umgebogen ist, daß ihr freies Ende unterhalbe
des untersten Teils 16 des Stiftes 9 liegt. Falls erwanscht kann die metallische
Kontaktfahne 15 auch durch Löten o. dgl. mit dem Teil 16 elektrisch verbunden werden.
Wie aus Fig. 1 weiterhin hervorgeht, ist zwischen dem Stift 9 und seinem untersten
Teil 16 eine Sollbruchstelle 17 angeordnet. Bei der dargestellten Ausführungsform
besteht diese Sollbruchstelle 17 aus einer außen am Stift ringsum verlaufenden Kerbe.
Außerdem ist der Teil 16 inwendig hohl, sodaß er nur über einen verhältnismäßig
dünnen Steg von z.B.
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einigen Zehntel Millimeter Dicke mit dem in Fig. 1 massiv dargestellten,
übrigen Teil des Stiftes 9 verbunden ist.
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Fig. 1 stellt das Ausgangsstadium des erfindungsgemäßen Verfahrens
und den entsprechend vorbereiteten Kondensator dar.
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Fig. 2 zeigt den ersten Verfahrensschritt, bei dem durch Kraftanwendung
auf den Kopf 11 des Stiftes 9 der Kondensatorwickel 12 und die mit ihm verbundenen
Bauteile in das Gehäuse 1 eingeschoben werden. Wie dargestellt biegt sich dabei
der Rand des Deckels 8 nach oben um und legt sich zwischen die Innenwand der Aufweitung
3 und den Rand des Kopfes 11. Der unterste Teil 16 des Stiftes 9 nähert sich der
Ausnehmung 6. In Fig. 3 sind der Kondensatorwickel 12 und die mit ihm verbundenen
Teile durch weitere Kraftanwendung auf den Kopf 11, beispielsweise mit Hilfe eines
Druckstempels 18, soweit in das Gehäuse 1 eingeschoben, daß der jenseits der Sollbruchstelle
17 gelegene Teil 16 des Stiftes 9 zusammen mit der Kontaktfahne 15 festsitzend in
die Ausnehmung 6 eingepreßt und somit ein elektrischer Kontakt
zwischen
dem Gehäuse und dem mit der Fahne 15 verbundenen Elektrodenende des Wickels 12 hergestellt
ist. In diesem Stadium sind der Kondensatorwickel 12 und die mit ihm verbundenen
Teile über ihre Sollage hinaus in das Gehäuse 1 eingeschoben, wobei der bis unter
den oberen Rand des Gehäuses eingedrückte, elastische Deckel 8 unter erhebliche
Vorspannung gesetzt ist.
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Nunmehr wird - vgl. Fig. 4 - die auf den Kopf 11 des Stiftes 9 wirkende
Kraft weggenommen. Hierdurch kann sich die im elastischen Deckel 8 erzeugte Vorspannung
ausgleichen. Der Deckel 8 gelangt daher in die in Fig. 4 gezeichnete Stellung, wobei
er aufgrund der zunächst noch in ihm herrschenden, elastischen Vorspannung den Stift
9 nach oben zieht und ihn an der Sollbruchstelle 17 von dem fest in die Ausnehmung
6 eingepreßten Teil 16 abreißt, sodaß der Stift nun von dem Teil 16 elektrisch getrennt
und das außen gelegene Elektrodenende des Kondensatorwickels 12 über die Kontaktfahne
15 ordnungsgemäß mit dem Gehäuse 1 elektrisch verbunden ist. Wie in Fig. 4 strichpunktiert
angedeutet, kann vor, nach Abschluß oder in einem beliebigen Stadium des Verfahrens
mit dem Boden 5 des Gehäuses im Bereich der Ausnehmung 6 ein weiterer Anschlußdraht
19 verschweißt werden. Da wegen der Ausnehmung 6 die Wandstärke an dieser Stelle
relativ dünn ist, ist die Erhöhung 7 im Boden der Ausnehmung 6 vorgesehen, um eine
ordnungsgemäße Anschweißung zu ermöglichen, ohne daß dabei eine Undichtigkeit im
Gehäuse entsteht.
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Die Fig. 5 zeigt nebeneihander je zur Hälfte zwei weitere Verfahrensstufen
und muß insoweit jeweils spiegelsymetrisch ergänzt gedacht werden. Die Verfahrensstufen
gemäß Fig. 5 dienen
der dichten Verbindung des Deckels mit dem
Gehäuse. Die im Zustand der Fig. 4 befindliche Anordnung wird in eine Matrize 21
eingesetzt, wobei - vgl. die linke Hälfte der Fig. 5 - die Aufweitung 3 zunächst
noch über die Oberfläche der Matrize hinausragt. Nunmehr wird mittels eines Stempels
22 das Gehäuse 1 in die Matrize 21 hineingedrückt, wobei der Durchmesser der Aufweitung
3 im wesentlichen auf den Durciunesser des Gehäuses 1 reduziert und der Deckel dicht
in die Gehauseöffnung zwischen Gehäuseinnenwand und Stiftkopf 11 eingespannt wird,
vgl. die rechte Hälfte der Fig. 5. Gleichzeitig bildet sich bei dem Eindrücken der
Aufweitung 3 in die Matrize 21 eine ringsum laufende, radial nach einwärts gerichtete
Sicke 23 an der übergangsstelle der ursprünglichen Aufweitung 3 in die Gehäusewand
aus, die als Anschlag für den Deckel 8 wirkt und ein allzuweites unbeabsichtigtes
Eindrücken des Deckels 8 in das Gehäuse 1 verhindert.
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Entsprechend Fig. 6 kann nun durch einen (nicht dargestellten) Stempel
das Gehäuse 1 wieder über die Oberfläche der Matrize 21 hochgedrückt und ein weiteres
Werkzeug 24 in Form einer Glocke mit entsprechend geformter Innenleibung 25 auf
den den Deckel 8 umfassenden Gehäuserand aufgedrückt werden, wodurch der zunächst
noch leicht nach außen auskragende Rand (vgl. die linke Hälfte der Fig. 6) nach
einwärts gebogen wird (vgl. die rechte Hälfte der Fig. 6). Durch diese Einbiegung
wird eine noch dichtere Einpassung des Deckels 8 in die Gehäuseöffnung erzielt,
insbesondere legt sich dabei das elastische Material des Deckels besonders dicht
an den Kopf 11 und die Innenwand des Gehäuses 1 an.
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Die Matrize 21 kann ein Teil eines Drehtisches sein, der das Gehäuse
1 zunächst unter den Stempel 18 (Fig. 3), hierauf unter den Stempel 22 (Fig. 5)
und schließlich unter das i3ördelwerkzeug 24 (Fig. 6) verbringt.
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Zur Verbesserung des elektrischen Kontaktes zwischen der mit dem einen
Elektrodenende verbundenen Kontaktfahne 15 und dem Boden 5 des Gehäuses 1 kann die
Innenwand der Ausnehmung 6 aufgerauht, vorzugsweise geriffelt oder gerändelt sein.
Die in Fig. 5 und 6 dargestellte, dichte Verschließung des Gehäuses 1 mit dem sich
an die Innenwand des Gehäuses und den äußeren Rand des Kopfes 11 anschmiegenden,
elastischen Deckel 8 hat den Vorteil, daß die bisher verwendeten, rotierenden Werkzeuge
für die Ausbildung einer Umbördelung und einer Sicke nicht mehr benötigt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich mit besonderem Vorteil auf Kondensatorgehäuse
mit einem Durchmesser zwischen etwa 3 und 15 mm und einer Länge zwischen etwa 10
und 40 mm anwenden, obwohl es grundsätzlich auch für Kondensatoren größerer Dimensionen
geeignet ist.
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Als weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird in Betracht gezogen, den Stift 9 an der Sollbruchstelle 17 nicht durch alleinigen,
von der elastischen Vorspannung des Deckels 8 ausgeübten Zug von dem in die Ausnehmung
6 eingepreßten Teil 16 abzutrennen, sondern stattdessen oder zusätzlich die Abtrennung
durch Abscherung vorzunehmen, indem man den Stift 9 gegenüber dem eingepreßten Teil
16 etwas verdreht und ihn alsdann von dem vorgespannten Deckel 8 gemeinsam mit dem
Kondensatorwickel 12 nach oben abheben läßt. Außerdem kann bei einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens die dem elektrischen
Kontakt zwischen der Fahne 15 und dem Boden 5 vermittelnde Preß- oder Quetschverbindung
des Teiles 16 mit der Ausnehmung 6 durch sogenannte "Reibschweißung" verbessert
werden, indem man den Stift 9 beim Einschieben seines Teiles 16 in die Ausnehmung
6, z.B. mittels Ultraschall, in axiale Vibration versetzt. Eine solche axiale Vibration
kann in vorteilhafter Weise auch dazu ausgenutzt werden, den Stift 9 an der Sollbruchstelle
17 vom Teil 16 abzutrennen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich grundsätzlich auch mit elastischen
Deckeln anderer Form als dargestellt ausführen, beispielsweise mit massiven Gummistopfen.
Auch die Aufweitung 3 an der Gehäuseöffnung ist zum Verschließen des Kondensatorgehäuses
nicht unbedingt erforderlich. Entscheidend ist lediglich, daß der Deckel beim Einführen
des Kondensatorwickels unter Vorspannung gesetzt wird, so daß er hierdurch den Stift
9 von dem in den Gehäuseboden 5 eingepreßten Teil 16 abreißen kann.