DE2720446C3

DE2720446C3 - Verfahren zur Herstellung einer lötfreien Anschluß-Stelle eines Anschlußdrahtes an eine elektrische Spule und gemäß dem Verfahren hergestellte Anschluß-Stelle und deren Verwendung

Info

Publication number: DE2720446C3
Application number: DE19772720446
Authority: DE
Inventors: Paul Zug Hauri
Original assignee: LGZ Landis and Gyr Zug AG
Current assignee: Siemens Building Technologies AG
Priority date: 1976-05-10
Filing date: 1977-05-06
Publication date: 1985-06-05
Also published as: DE2720446A1; CH600521A5; DE2720446B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer lötfreien Anschluß-Stelle eines Anschlußdrahtes an eine elektrische Spule der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Gattung

sowie auf eine derart hergestellte Anschluß-Stelle und deren Verwendung.

Ein Verfahren dieser Art ist bereits aus der US-Defensive Publication T 920 007 bekannt Die Herstellung von Spannungsspulen der elektri-

sehen Feinwerktechnik stellt besondere Anforderungen nicht nur an die Isolation der Spule, sondern auch an die Anschluß-Stellen für die Anschlußdrähte. Um den Isolationsanforderungen genügen zu können, hat man deshalb Spulenschachteln aus wärmehärtbarem Kunststoff hergestellt und die Anschluß-Stellen als Lötstifte ausgeführt. Bei diesen Spulenschachteln mußte jedoch zur Verhinderung von Wechselstrombrumm eine Feder zwischen die Spule und den Eisenkern eingeführt werden, was bei einer Automatisierung bedeutende

fabrikatorische Aufwendungen erforderte. Zudem waren die Standzeiten der Werkzeuge wegen der besonderen Abrasionsneigung der für die Herstellung dieser Kunststoffartikel benötigten pulverförmigen Mischungen ausgesprochen klein. Die Möglichkeit,

thermoplastische Kunststoffe für die Spulenschachteln zu verwenden, hat den Nachteil, daß der die Lötstifte der Anschluß-Stellen umgebende Thermoplast wegen der großen zuzuführenden Wärmemenge beim Verlö-

ten mit den relativ dicken Anschlußdrähten schmilzt und daß sich die Lötstifte aus ihrer Verankerung lösen. Andererseits war zu erwarten, daß bei Verwendung von Spulenschachteln aus thermoplastischem Werkstoff das Brummen durch geeignete Gestaltung dtr den Kern aufnehmenden Teile verhindert werden kann.

Der Nachteil des aus der US-Defensive Publication T 920 007 bekannten Verfahrens besteht jedoch vor allem darin, daß die Anschlüsse zwischen den Klemmen und der Spule offenliegen und insofern nicht berührungssicher sind. Außerdem ist es nicht ohne weiteres möglich, diese Anschlüsse zusammen mit den Anschlußklemmen und mit der Spule gemeinsam zu vergießen. ·

Darüber hinaus ist aus der US-PS 32 30 490 ein Verfahren zur Herstellung einer Anschlußstelle bekannt, bei dem die die Spule aufnehmende Anordnung als eine Spulenschachtel geformt wird, die einen die Spulenschachtel und das Anschlußgehäuse gemeinsam auf der Öffnungsseite der Spulenschachtel umschließenden, einseitig vorspringenden Rand aufwe^:sL Aus der CH-PS 3 51 673 ist es bekannt, eine aus thermoplastischem Kunststoff hergestellte Spulenschachtel mit einem härtbaren Gießharz nach außen hin dicht abzuschließen. Aus der US-PS 36 29 794 ist schließlich eine lötfreie Anschluß-Stelle bekannt, die zu einem Gehäuse mit einem rechteckigen Querschnitt zusammengebogen ist. Auch hierbei ergeben sich jedoch Schwierigkeiten der obengenannten Art.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs genannten Gattung vor allem dahingehend zu verbessern, daß mit geringem Arbeitsund Materialaufwand eine lötfreie Anschluß-Stelle geschaffen wird, die alle Anforderungen an eine genügende Isolierung zwischen den Anschlußdrähten selbst und gegenüber Masse erfüllt. Dabei sollen die verwendeten Werkzeuge eine hohe Standzeit aufweisen und eine feste sowie dauerhafte Verankerung der Anschlußdrähte ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Bei Spulenkörpern mit Lötfahnen ist es an sich bereits bekannt (DE-AS 15 64 607), einen mit dem Spulendrahtende verlöteten Arm der Lötanschlußklemme parallel zur Spulenebene abzubiegen, doch findet dort kein sicherer Berührungsschutz durch Vergußmasse statt. Bei anderen Spulenkörpern ist es darüber hinaus schon bekannt (DE-GM 72 35 426 und 71 18 519), freiliegende Anschlußfahnen oder Anschlußstecker mit den mit Spulenwicklungsenden kontaktierten Seiten in Taschen des Spulenkörpers einzusetzen und mittels Vergußmasse zu verankern. Die Anschlußfahnen sind jedoch nicht vollständig in Vergußmasse eingebettet, sondern liegen frei, da sie andernfalls ihre Aufgabe nicht erfüllen können.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß mit sehr einfachen Mitteln, und zwar weitgehend auch maschinell, rasch eine gute Isolierung ermöglicht wird, so daß man sogar von einer »Berührungssicherheit« sprechen kann. Trotzdem wird dafür gesorgt, daß solche Teile, die zum Zutritt des Anschlußdrahtes kontaktmäßig freiliegen sollen, nicht ungewollt mit Isoliermittel bedeckt sind und die Herstellung eines guten elektrischen Kontaktes erschweren oder gar verhindern.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert

Die Figuren der Zeichnung zeigen:

F i g. 1 eine Anschluß-Stelle im Schnitt

F i g. 2 verschiedene Ansichten einer Anschlußklemme,

F i g. 3 eine Spule mit zwei Anschluß-Stellen vor dem Vergießen,

Fig.4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Anschluß-Stelle und

Fig.5 zwei verschiedene Anschluß-Stellen mit je zwei Anschlußklemmen.

In der F i g. 1 ist eine in einer Spulenschachtel 1 aus thermoplastischem Werkstoff angeordnete Spule 2 dargestellt Ein Anschlußgehäuse 3 aus dem gleichen ι Werkstoff ist mit der Spulenschachtel 1 integriert. Es hat einen viereckigen Querschnitt und ist mit einer Dichtungslippe 4 versehen, in welche eine in Fig.2 detailliert dargestellte Anschlußklemme 5 eingepreßt ist, welche eine Klemmfeder 6 enthält. Die Anschlußklemme 5 ist etwas außerhalb der Mitte der Breitseite geschnitten gezeichnet, damit ihr oberer Teil 5a klarer sichtbar wird. Ein Ende 7 der Anschlußklemme 5 ist L-förmig umgebogen und besitzt nahe der Umbiegestelle eine Bohrung 8, durch welche ein Anschlußdraht 9 eingeführt und durch die Klemmfeder 6 in bekannter Weise herauszugssicher festgehalten werden kann.

Die Anschlußklemme 5 ist zwecks Fixierung nach dem Einpressen in die Dichtungslippe 4 mit einem Butzen 10 versehen. Ihr freies Ende weist eine vorbereitete Lötstelle 11 für ein Ende des Spulendrahtes auf. Es ist ferner so lang gehalten, daß es in geradem Zustand über einen der Spulenschachtel 1 und dem Anschlußgehäuse 3 gemeinsamen Rand 12 hinausragt. Die Trennwand 13 zwischen den beiden ist gegenüber dem Rand 12 verkürzt und als Abbiegekante für das freie Ende der Anschlußklemme 5 ausgeführt.

In der Fig. 2 ist die Anschlußklemme 5 in verschiedenen Ansichten F i g. 2a, 2b, 2c und 2d dargestellt, wobei Fig.2a einen Schnitt entlang der Linie L-L der Fig. 2b zeigt. Die mit der Fig. 1 gemeinsamen Teile sind dabei mit gleichen Kennziffern bezeichnet.

Die Anschluß-Stelle nach der F i g. 1 wird dadurch hergestellt, daß vorerst die Spulenschachtel 1 mit dem integrierten Anschlußgehäuse 3 aus einem thermoplastischen Werkstoff in einer Form gespritzt wird. Die Anschlußklemme 5 wird aus einem entsprechenden Formstück, beispielsweise aus Messing oder einer lötbaren Spezialbronze, welche keine Oberflächenbehandlung erfordert, durch Abbiegen der Seitenwände je zu einem L-förmigen Stück, durch Zusammenbiegen dieser beiden L-förmigen Stücke zu einem Gehäuse mit viereckigem Querschnitt (siehe F i g. 2a) und durch Abbiegen des Endes 7 in Querrichtung geformt. Das kann in einem automatisierten Stanz- und Biegeprozeß auf wirtschaftliche Weise erfolgen. Vor dem Abbiegen wird die Bohrung 8 im Ende 7 und der Butzen 10 angebracht und bei Verwendung von Messing als Ausgangsmaterial gegebenenfalls eine Versilberung oder Verzinnung vorgenommen. In dem dadurch entstandenen Gehäuse wird die U-förmige Klemmfeder 6 aus Federstahl derart eingesetzt, daß deren dem L-förmigen abgebogenen Ende 7 der Anschlußklemme 5 entgegengesetzter Schenkel 14 senkrecht auf dieser steht. Der zweite, zum Festklemmen des Anschlußdrahtes 9 bestimmte Schenkel 15 ist in der Einsteckrichtung dieses Anschlußdrahtes 9 in spitzem Winkel zur Einsteckseite angeordnet. Die derart vorbereitete

Anschlußklemme 5 wird dann in die Dichtungslippe 4 gepreßt und durch den Butzen 10 lagefixiert.

Im darauffolgenden Arbeitsgang wird das durch die Dichtungslippe 4 durchgesteckte Ende der Anschlußklemme 5 an der vorbereiteten Lötstelle 11 mit einem Drahtende der Spule 2, vorzugsweise im Tauchlötverfahren verlötet. Da die Kontaktstelle zwischen Draht und Anschlußklemme 5 klein ist und der Draht eine geringe Wärmekapazität hat, ist bei diesem Vorgang keine Lockerung der Anschlußklemme 5 in der ι ο Dichtungslippe 4 zu befürchten. Das verlötete Ende wird dann, wie in der F i g. 1 gestrichelt gezeichnet ist, rechtwinklig um die Biegestelle der Trennwand 13 zwischen der Spuienschachtel 1 und dem Anschlußgehäuse 3 umgebogen (siehe Fig. 3 in der Aufsicht). i"> Dadurch kommt dieses Ende in geringer Distanz zum freien Ende der Spule 2 parallel zu deren benachbarter Stirnfläche zu liegen. Schließlich wird die Spulenschachtel 2 und das vorspringende Ende des Anschlußgehäuses bis zum Rande 12 mit Gießharz gefüllt und dieses erhärten gelassen. Man erhält somit eine vollkommen gegen die Masse des Spulenkerns isolierte Anschluß-Stelle. In diese kann der Anschlußdraht 9 in Richtung gegen den ausweichenden schiefen Schenkel 15 der Klemmfeder 6 bis zum Anschlag an den senkrecht auf der Anschlußklemme 5 stehenden Schenkel 14 eingeführt werden. Der Anschlußdraht 9 ist damit gegen das Herausziehen durch Sperrhackenwirkung gesichert. Er kann notfalls durch leichtes Ziehen bei gleichzeitigem Hin- und Herdrehen gelöst werden. Dazu braucht es in also eine bewußte Handlung.

Die Anpreßfläche der Feder ist klein. Der Federdruck an dieser Fläche kann genügend groß gehalten werden, daß ein Herausziehen des Anschlußdrahtes 9 verunmöglicht, dieser aber durch eine solche versuchte oder veranlaßte Handlung nicht abgeklemmt wird. Zu diesem Zweck genügt ein Druck von wenig über 2 Pa um einen korrosionsfesten Kontakt herzustellen.

Der Winkel des schiefen Schenkels 15 der Klemmfeder 6 kann ca. 10 Grad betragen. Damit wird die beste Sperrhackenwirkung erzielt. Gegebenenfalls kann der Rand dieses Schenkels V-förmig eingeschnitten sein, so daß an der Klemmstelle ein Kontakt über zwei Punkte des Anschlußdrahtes 9 entsteht. Die Klemmfeder 6 kann auch zwei in gleicher Richtung schief stehende Schenkel aufweisen, welche zwei gleiche Klemmstellen bilden.

Die Dichtungslippe 4 kann auch derart gestaltet sein, daß zwei nachgiebige Dichtungsränder entstehen. Im allgemeinen genügt aber eine einfache Dichtungslippe 4 gemäß der Fig. 1, in welcher die Anschlußklemme 5 vorzugsweise mit Preß-Sitz festgehalten werden kann.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Anschluß-Stelle für den Anschlußdraht 9 gemäß der F i g. 4 ist das L-förmig abgebogene Ende 7 der Anschlußklemme 5 mit der Führungsbohrung 8 für den Anschlußdraht 9 durch eine besondere Führungshülse 16 aus einem isolierenden Werkstoff, die in das Anschlußgehäuse 3 eingesprengt ist, ersetzt Zweckmäßigerweise ist das Anschlußgehäuse 3 zu diesem Zweck mit einem kleinen endständigen Wulst versehen.

In der Fig.5 sind zwei verschiedene Arten von Anschluß-Stelien für Anschlußdrähte 9 dargestellt Bei dem links gezeichneten Ausführungsbeispiel besitzt das Anschlußgehäuse die doppelte Breite einer Anschlußklemme 5 und ist somit für die Aufnahme von zwei nicht b5 voneinander isolierten Anschlußklemmen 5 vorgesehen. Diese können durch ein Verbindungsplättchen miteinander leitend verbunden sein. Sie können beispielsweise als Zwischenklemme für weitere Anschlußdrähte 9 dienen. Bei dem Ausführungsbeispiel rechts besitzt das Anschlußgehäuse 3 eine Trennwand 17 für die Aufnahme von zwei voneinander isolierten Anschlußklemmen 5. In ähnlicher Weise können Anschlußgehäuse 3 nach Bedarf mit mehreren Kammern und Trennwänden 17 zur Aufnahme von mehreren voneinander isolierten Anschlußklemmen 5 vorgesehen werden.

Bei den Ausführungsbeispielen der F i g. 3 und 5 mit rechteckigen Spulen und Spulenkörpern sind die Anschlußgehäuse in mindestens einer Ecke angebracht. Das hat sich besonders bei auf einem Schenkel von mehrschenkligen Magnetkernen mit Kurzschlußbügel bei Zählern anzubringenden Spulen 2 aus Platzgründen als günstig erwiesen. Bei anderen Ausführungsbeispielen der Spule 2 ist die Anordnung der Anschluß-Stellen nicht kritisch.

Die beschriebenen Anschluß-Stellen lassen sich mit wenig Material- und Zeitaufwand aus lange Standzeiten der Formwerkzeuge garantierenden thermoplastischen Werkstoffen und aus billigen und kleinen, leicht herzustellenden Metallteilen fertigen. Ein Brummen durch Vibration der Spulen auf den Magnetkernen kann durch Paßsitz mit Hilfe von auf der dem Kern zugewandten Innenseiten der Spulenschachtel vorgesehenen Wulsten vermieden werden. Die Anschlußdrähte sind gegen unbeabsichtigtes Herausziehen geschützt und durch den thermoplastischen Werkstoff gegeneinander sowie durch das Gießharz gegen Masse allen Anforderungen entsprechend isoliert. Durch die geringe für das Anlöten der dünnen Drähte der Spulen aufzuwendende Wärmemenge können sich keine Verankerung der Anschlußklemmen lockern, womit dadurch verursachte Störungen vermieden werden können.

Die beschriebenen Anschluß-Stellen können bei Spannungsspulen von Elektrizitätszählern nach dem Ferrarisprinzip oder bei Spulen von Synchronmotoren und ähnlichem Verwendung finden. Sie machen den Anschluß von Apparatedrähten an diese Spulen sehr zeitsparend, was sie gegenüber den bisherigen Anschluß-Stellen vorteilhaft erscheinen läßt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer lötfreien Anschluß-Stelle eines Anschlußdrahtes an eine elektrische Spule, bei dem eine die Spule aufnehmende Anordnung mit einem integrierten Anschlußgehäuse aus formbarem Kunststoff geformt wird, bei dem eine eine Klemmfeder für den Anschlußdraht enthaltende Anschlußklemme in das Anschlußgehäuse eingepreßt wird und bei dem ein Ende der Anschlußklemme mit je einem von der Spule herangeführten Spulendrahtende veriötet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die die Spule (2) aufnehmende Anordnung als eine Spulenschachtel (1) aus thermoplastischem Material geformt wird, die einen die Spulenschachtel (1) und das Anschlußgehäuse (3) gemeinsam auf dsr Öffnungsseite der Spulenschachtel (1) umschließenden, einseitig vorspringenden Rand (12) aufweist, daß die Anschlußklemme (5) dichtend in das Anschlußgehäuse (3) eingepreßt wird, daß das mit dem Spulendrahter.de verlötete Ende der Anschlußklemme (5) derart senkrecht zur Spule (2) hin abgebogen wird, daß es in geringer Distanz zum freien Spulenende parallel zu dessen Stirnfläche und unterhalb des vorspringenden Randes (12) zu liegen kommt, und daß die Spulenschachtel (1) und der mit ihrer öffnung eine Raumeinheit bildende Teil des Anschlußgehäuses (3) bis zum vorspringenden Rand (12) mit Gießharz gefüllt und dieses gehärtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußklemme (5) vor dem Einführen in das Anschlußgehäuse mit einem Butzen (10) und einer vorbereiteten Lötstelle und an dem dieser gegenüberliegenden Ende mit einer Bohrung versehen und das mit der Bohrung versehene Ende L-förmig abgewinkelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschlußg^häuse eine Durchführung mit nachgiebigen Lippenrändern für die Anschlußklemme erzeugt wird.

4. Gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 hergestellte Anschluß-Stelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände der eingepreßten Anschlußklemme (5) an ihrem zur Einführung des Anschlußdrahtes (9) bestimmten Ende L-förmig gestaltet und zu einem die Klemmfeder (6) aufnehmenden Gehäuse mit viereckigem Querschnitt zusammengebogen sind.

5. Anschluß-Stelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Trennwand (13) zwischen Spulenschachtel (1) und dem Anschlußgehäuse (3) gegenüber dem restlichen Rand (12) zurückversetzt und als Abbiegekante für das Ende der Anschlußklemme (5) ausgebildet ist.

6. Anschluß-Stelle nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine oder mehrere Trennwände (17) zur Aufnahme mehrerer voneinander isolierter Anschlußklemmen (5) aufweist.

7. Anschluß-Stelle nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine einzige Ausnehmung von der doppelten Breite einer Anschlußklemme (5) und zwei nebeneinanderliegende, durch ein Verbindungsplättchen miteinander leitend verbundene Anschlußklemmen (5) aufweist.

b. Anschluß-Stelle nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer einen

Schenkel eines mehrschenkligen Magnetkerns anzubringenden Spule mindestens ein Anschlußgehäuse (3) in einer Ecke der Spulenschachtel (1) angeordnet ist

9. Anschluß-Stelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußgehäuse (3) am Ende der Einführseite eines Anschlußdrahtes (9) eine in Preßsitz angebrachte Führungshülse (16) aufweist.

10. Anschluß-Stelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zur Aufnahme einer Klemmfeder (6) vorgesehenen Raum der Anschlußklemme (5) eine passende U-förmige Klemmfeder (6) angebracht ist, deren erster Schenkel (14) senkrecht auf der Anschlußklemme (5) steht und einen Anschlag für den einzuführenden Anschlußdraht (9) bildet und deren zweiter zum Festklemmen des Anschlußdrahies (9) bestimmter, in dessen Einsteckrichtung ausweichender Schenkel (15) in spitzem Winkel zur Einsteckseite und kraftschlüssig zur Anschlußklemme (5) gerichtet ist

11. Anschluß-Stelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Schenkel einer U-förmigen Klemmfeder (6) im gehäuseförmigen Teil der Anschiußklemme (5) derart in Einsteckrichtung des Anschlußdrahtes (9) schief stehen, daß beide Schenkel eine Klemmstelle für diesen bilden können.

12. Anschluß-Stelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die Klemmkanten der Klemmfeder (6) V-förmig sind, so daß sie je zwei Berührungsstellen mit dem eingeführten Anschlußdraht (9) bilden.

13. Verwendung der Anschluß-Stelle nach Anspruch 5 für die Spannungsspule eines Elektrizitätszählers nach dem Ferraris-Prinzip.

14. Verwendung der Anschluß-Stelle nach Anspruch 5 für eine Spule eines Synchronmotors.