DE2855416C2 - Kondensator mit variabler Kapazität - Google Patents
Kondensator mit variabler KapazitätInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Kondensator mit variabler Kapazität der im Oberbegriff von Patentanspruch
1 genannten Art.
Die Erfindung geht von einem bekannten Kondensator mit variabler Kapazität aus, der in F i g. 1 der Zeichnung
geschnitten dargestellt ist, und in dessen als unten offener Becher ausgebildetes zylindrisches Isoliergehäuse
1 nacheinander von einer unteren öffnung la her ein scheibenförmiges nicht-metallisches elastisches Element
2, ein herausführendes scheibenförmiges Rotorelektrodenanschlußelement
3 mit nach unten herausstehender Anschlußfahne 3a, eine Rotorelektrode 4, eine scheibenförmige dielektrische Platte 5 und ein scheibenförmiger
Stator 7 mit einer halbkreisförmigen Statorelektrode 6 und einer nach unten herausstehenden Statoranschlußfahne
6a eingesetzt sind. Die Statoranschlußfahne 6a schneidet mit der Statorelektrode 6 glatt
ab und ist -mit dieser integral verbunden. An der unteren Gehäuseöffnung la ist integral eine Durchgangsöffnung
8a für die Rotoranschlußfahne 3a und die Statoranschiußfahne 6a aufweisende Isolierbasis 8 befestigt.
Solche, auch als Trimmkondensatoren bezeichneten Kondensatoren mit variabler Kapazität benötigen
grundsätzlich auf der einen Seite ihrer dielektrischen Platte 5 eine bewegliche bzw. verdrehbare Rotorelektrode
4 und auf der anderen Seite der dielektrischen Platte eine feststehende Statorelektrode 6. Eine typische
Ausführung für einen derartigen Kondensator ist in der DE-OS 26 33 576 beschrieben.
Bei dem bekannten Kondensator mit variabler Kapazität treten folgende Probleme auf: Die beiden im Kontakt
mit den gegenüberliegenden Hauptoberflächen der dielektrischen Platte liegenden Elektroden haben
zwangsläufig einen kleinen Abstand, so daß stets eine kleine Luftschicht zwischen jeder Elektrode und der zugeordneten
Hauptoberfläche der dielektrischen Platte vorhanden ist, welci.e die Kapazität mindert. Da sich die
Abmessungen dieser Luftschicht mit der Temperatur verändern, ergibt sich eine unstabile Temperaturcharakteristik
für die Kapazität. Daher ist ein genaues Polieren der im gegenseitigen Kontakt befindlichen Oberflächen
der dielektrischen Platte und der beiden Elektroden erforderlich.
Um ferner zu verhindern, daß bei dem bekannten Kondensator gemäß Fig. 1 beim Anlöten der Anschlußfahnen
3a und 6a Flußmittel durch die Durchführungslöcher 8a in das Innere des Isolierbecheis eindringt,
muß man die Durchgangslöcher 8a nach der Montage des Kondensators durch v.in Harz od. dgl. verschließen.
Das bedeutet eine Erhöhung der notwendigen Montageschritte und damit eine Kostenerhöhung.
Da es relativ viele Stellen gibt, wo Bauteile sich gegenseitig berühren, bereitet eine genaue Montage und Justierung
Schwierigkeiten.
Nachteilig ist bei dem bekannten Kondensator ferner, daß seine dielektrische Platte 5 nicht fest im Isolierbecher
gehalten, sondern verdrehbar ist. Wenn dann die Rohrelektrode 4 bei der Einstellung des Kondensators
durch eine öffnung Ib in der Oberseite des Isolierbechers
1 verdreht wird, besteht die Gefahr, daß die dielektrische Platte 5 mitgedreht und abgebrochen oder
beschädigt wird.
Neben den verschiedenen Nachteilen hat der bekannte Kondensator aber auch Vorzüge. So genügt zur drehbaren
Lagerung seines Rotors 4 die Aufnahme in dem zylindrischen Isolierbecher 1; man benötigt keine zusätzliche
Welle. Dies ist besonders günstig bei kleinen Trimmkondensatoren.
Ein Hauptnachteil des vorstehend beschriebenen bekannten Kondensators ist, wie bereits erwähnt, darin zu
sehen, daß seine dielektrische Pintle nicht fest im Gehäuse
gehalten ist, sondern verdreht werden kann. Wenn man die dielektrische Platte richtig festlegt, ist ein
b5 Teil der vorstehend genannten Probleme bereits gelöst. Im Hinblick auf eine festgelegte dielektrische Platte
sei auf die US-PS 24 75 144 verwiesen, in der ein Kondensator beschrieben ist, der mehrere Kapazitätskorn-
binationen aufweist, beispielsweise eine feste Kapazität
und eine variable Kapazität Dieser Kondensator ent-"■
hält in einem Isoliergehäuse Anschlußelemente, die sich ·" mit auf einer dielektrischen Platte befindlichen leitenden
Platten im Kontakt befinden, und die dielektrische Platte kann leicht in das Isoliergehäuse eingesetzt und
herausgenommen werden. Bei Verwendung als Festkapazität liegt auf der anderen Seite der dielektrischen
Platte eine zweite stationäre leilfähige Platte, und bei Verwendung als variabler Kondensator wird ein Rotorplattenelement
in Kontakt mit einem unplattierten Abschnitt der dielektrischen Platte gehalten. Die Montage
der Teile ist einfach, weil die Teile ineinandergreifend geformt sind und Anschläge eine Relativbewegung der
Teile in einer Richtung begrenzen. Ein elastisches Element drückt und hält alle montierten Teile in einer gege-
:" benen Position in dem Isoliergehäuse fest.
Wie sich aus der Zeichnung der US-PS 24 75 144 ertt- :;-' nehmen läßt, besitzt ein Gehäuseelemeni 10 relativ breit
;·.; ausladende Flanschelement II. von den rechtwinklig
! Fianschabschnitte 12 abstehen und zueinander gekehrte
r? Randabschiiitte 13 aufweisen, so daß diese verschicde-
;ΐ* nen Flanschabschnitte einen am Ende offenen Kar :al mit
:; ; unterschnittenen Seitenwänden bilden. In diesem an ei-
;'. nem Ende offenen Kanal ist ein rechteckiges dielektri-J
sches Element 30 eingesetzt und formschlüssig fixiert. ψ Dieses Element 30 ist mit Platten 31, 32 zur Bildung
einer Festkapazität versehen, und ferner ist eine Platte [=; 33 vorhanden, welche eine Statorplatte für eine verän-
:; derliche Kapazität bildet Die Hauptbedeutung des di-■ '■ elektrischen Elementes ist in jedem Fall die Bildung
·; einer Festkapazität, daher ist es festgelegt. Dieser fixier-
;: te Zustand des Elementes wird zusätzlich noch durch ein
''■-' Andrückelement 41 gewährleistet. Ein Rotorelement 36
l'.i besitzt einen mit der Statorplatte 33 auf dem dielektri-,
sehen Element 30 zusammenwirkenden Plattenabschnitt 37 und ist mittels eines Ansatzes 38 auf dem
Andrückelement 41 drehbar gelagert. Bei diesem bekannten Kondensator benötigt also das Rotorelement
36 den Ansatz 38 als Drehzapfen.
Diese Bauweise ist gegenüber dem eingangs beschriebenen und in Fig. 1 der angegebenen Zeichnung
■'-. dargestellten bekannten Kondensator mit variabler Kapazität
unterlegen, denn sie ist kompliziert, besitzt eine erhöhte Anzahl von Einzelteilen und benötigt eine größere
Anzahl von Montageschritten; außerdem ist die Montage schwierig. Daher eignet sich diese Bauweise
überhaupt nicht für Kondensatoren mit variabler Kapazität, wie z. B. kleine Trimmkondensatoren. Hinzu
kommt, daß bei der bekannten Bauweise das dielektrische Element 30 in das Gehäuseelement 10 in einer
Richtung eingesetzt ist, in der seine Oberfläche eine Lage einnimmt, die für einen Kondensator mit variabler
Kapazität mit einem zylindrischen Isoliergehäuse gemäß F i g. 1 überhaupt nicht geeignet ist.
Aus der DE-AS 16 14 396 ist weiterhin ein keramischer Trimmkondensator in Scheibenform bekannt, bei
dem ein Federglied in Form eines mehrfach abgebogenen Streifens aus federndem Material vorgesehen ist,
dessen Enden als Anschlußfahnen für die Rotorelcktrode ausgebildet sind. Dieses Federglied wirkt einerseits
auf das elektrisch isolierende Trägerelement 2, andererseits auf eine mit dem Rotor fest verbundene elektrisch
leitende Welle, die durch das Trägerelement hindurchgesteckt ist, so daß der Rotor auf das Trägerelement
aufgepreßt wird. Sowo!·! dieser Trimmkondensatcr als
auch der aus der DE-OS 19 20 335 bekannte Kondensator, bei dem ein Stator-Ansehlußelement in ein Masseteil
eingefornu ist, besitzen kein Gehäuse im eigentlichen Sinne, so daß aus den beiden zuletzt genannten
Druckschriften auch nicht ersichtlich ist, daß andernfalls Beeinträchtigungen durch Flußmittel beim Anlöten von
Leitungsverbindungen an das Stator-Anschluße'iement zu befürchten sind.
Für Kondensatoren sind allerdings Gehäuse aus thermoplastischem Material allgemein bekannt, beispielsweise
aus dem DE-GM 72 36 843.
ίο Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Kondensator mit variabler Kapazität der eingangs genannten Art zu schaffen, der fertigungstechnisch besonders
einfach herstellbar ist und bei dem das Eindringen von Flußmittel in den Innenraum des Isoliergehäuses
über den Stator-Anschluß verhindert ist
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 gelöst.
Nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist eine Verdrehung der dielektrischen Platten gegenüber
dem Isoliergehäuse durch formschlüssig :r-sinandergreifendc
Kontüren unterbunden. Beispielsweise kann hierzu
die dielektrische Platte einen nicht-kreisrunden Grundriß besitzen, der in einem nicht-kreisrunden Abschnitt
des im wesentlichen zylindrischen Isoliergehäuseinneren Aufnahme findet. Die dielektrische
Platte und das im wesentlichen zylindrische Gehäuseinnere können aber auch miteinander in Eingriff
befindliche Verzahnungen aufweisen.
Es ist vorteilhaft, wenn das im wesentlichen zylindrische Isoliergehäuse des Kondensators in Form eines
einen Boden aufweisenden Zylinders aus einem thermoplastischen Material hergestellt ist, die öffnung des hohlen
Zylinders so gewählt ist, daß die dielektrische Platte, die Rotorelektrode und das herausführende Rotoranschlußelement
einsetzbar sind, und wenn nach dem Einsetzen dieser Elemente der Rand des hohlen Zylinders
beheizt und nach innen umgelegt wird, so daß die dielektrische Platte, die Rotorelektrode und das Rotonsn-Schlußelement
in dem im wesentlichen zylindrischen Isoliergehäuse gehalten sind.
Der --rfindungsgemäß ausgebildete Kondensator mit
variabler Kapazität hat verschiedene Vorzüge. So ist eine gute Kontaktqualität zwischen Slatorelüktrode
und dem Dielektrikum des Kondensators gegeben.
Ferner wird aufgrund seiner Bauweise das Eindringen
von Flußmittel in den Kondensator wirksam verhindert.
Außerdem hat der erfindungsgemäße Kondensator
den Vorzug, aus sehr wenigen Teilen zusammensetzbar und in wenigen Montageschritten montierbar zu sein.
Eine Beschädigung der dielektrischen Platte in dem erfindungsgemäßen Kondensator ist ausgeschlossen.
Ferner ist in dem erfind»ngsgemäßen Kondensator die Anz&M der Stellen, wo Bauelemente miteinander in
Kontakt stehen, sehr gering, so daß eine genaue Montage und Justage ermöglicht und eine gleichmäßigere Fertigungsqualität
leicht erzielbar ist.
Nachstehend wird ein die Merkmale der Erfindung aufweisendes Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme
auf eine auch den Stand der Technik enthaltende Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen bekannten Kondensator mit veränderlicher Kapazität,
F i g. 2A bis 6C ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Kondensator mit variabler Kapazität wobei im einzelnen die F i g. 2A und 2B ein Isoliergehäuse in einer Draufsicht und in einem Längsschnitt, die F i g. 3A und 3B ein Dielektrikum von unten und in Sei-
F i g. 2A bis 6C ein Ausführungsbeispiel für einen erfindungsgemäßen Kondensator mit variabler Kapazität wobei im einzelnen die F i g. 2A und 2B ein Isoliergehäuse in einer Draufsicht und in einem Längsschnitt, die F i g. 3A und 3B ein Dielektrikum von unten und in Sei-
tenansicht die Fig.4A und 4B einen Metall-Rotor von
unten her und in einem Längsschnitt, die F i g. 5 einen Rotoranschluß und die F i g. 6A, B und C den vollständigen
Kondensator in einer Draufsicht, einem Schnitt B-B bzw. ein einem Schnitt C-C von F i g. 6A zeigen.
Das erfindungsgemäße Ausfuhrungsbeispiel wird nachstehend beschrieben. Gemäß Fig. 2A und 2B ist
ein etwa L-förmig gebogener und mit einem federnden Kontaktabschnitt 110a versehender Statoranschluß 110
in den Boden eines etwa becherförmigen, beispielsweise ajs einem glasfaserverstärkten thermoplastischen
Kunststoff geformten Isoliergehäuse 112 eingeformt, welches eine etwa hufeisenförmige bzw. nicht-kreisrunde
Paß-Ausnehmung 111 besitzt. Eine ebene Bodenfläche 112a der Paßausnehmung 111 liegt etwas tiefer als
die freie Höhe des Kontaktabschnitts 110a des Statoranschlusses
110, eine ausgesparte Schulter 1126 befindet sich nahe einer öffnung 112e und je ein Axialschlitz
112c bzw. 112c/zieht sich durch die Bogenmitte bzw. den
flachen Abschnitt der Außenoberfläche des Isoliergehäuses 112.
Da der Statoranschluß 110 wie gesagt in das Gehäuse eingeformt ist, braucht dieses keine durchgehenden öffnungen
8a wie der bekannte Kondensator von Fig. 1, es besteht also auch nicht die Gefahr, daß Flußmittel in den
Kondensator eindringen kann.
Eine in Fig.3A und 3B dargestellte hufeisenförmige
bzw. nicht-kreisförmige dünne dielektrische Platte 113
aus einer Keramik wird bei der Herstellung des Kondensators in die Paß-Ausnehmung 111 des Isoliergehäuses
112 eingesetzt und besitzt auf einem Teil ihrer Oberfläche eine im Vakuum aufgedampfte, in F i g. 3A kreuzschraffiert
dargestellte Elektrode 114, welche kontaktgebend an dem Kontaktabschnitt 110a des Statoranschlusses
110 anliegt.
Da somit die Statorelektrode 114 integral auf die dieiektrische
Platte 113 aufgeformt ist, haben beide einen guten gegenseitigen Kontakt, so daß sich einerseits die
Kapazität erhöht und andererseits die Notwendigkeit des Läppens wie bei dem bekannten Stator 7 von F i g. 1
entfällt; es kann auch nicht zu einem unstabilen Kontaktverhalten aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungskoeffizienten
kommen. Da die dielektrische Platte 113 beim Einpassen in das Isoliergehäuse 112 auch nicht
gedreht wird, besteht auch keine Bruchgefahr wie beim Stand der Technik.
Ein in Fig.4A und 4B dargestellter, aus einem gut
leitfähigen Metall mit einem niedrigen Ausdehnungskoeffizienten, beispielsweise aus einer Nickellegierung
oder Messing hergestellter Rotor 115 ist so geformt, daß
er drehbar in die Paß-Ausnehmung 111 des Isoliergehäuses
112 einsetzbar ist. Die Ober- und Unterseiten des
Rotors sind präzise geläppte oder polierte glatte Oberflächen,
um einen guten Kontakt gegenüber der dielektrischen Platte 113 und eine gute Gleitfähigkeit und guten
elektrischen Kontakt gegenüber einem später beschriebenen Rotoranschluß zu ergeben.
In die Oberseite des Metall-Rotors 115 sind ein Schraubenzieherschlitz 115 und eine pfeilförmige Vertiefung
1156 zur optischen Erkennung der Rotorstellung
eingearbeitet, während sich in der Unterseite des Rotors eine die Kapazität beeinflussende halbkreisförmige
Aussparung 115c mit einem niveaumäßig an die untere Oberfläche angeglichenen Rand 115c/befindet.
Wenn man den Rotor 115 verdreht, dann verändert
sich aufgrund dieser Aussparung 115c die über die dielektrische
Platte 113 der Stator-Elektrode 114 gegenüberliegende Rotorfläche und damit die Kapazität. Je
kleiner der Rand 115c/, desto kleiner die einstellbare Minimalkapuzität.
Der äußere Rand der unteren Oberfläche des Metallrotors
115 wird nach dem Läppen bzw. einer anderen Bearbeitung scharfkantig sein, aber da eine Abrundung
R vorhanden ist, läßt sich der Rotor ohne die Gefahr eines Zerkratzens der Innenwandoberfläche des Isoliergehäuses
112 leicht einsetzen und wird auch nicht hochschwimmen,
wenn er beim Abstimmen verdreht wird.
Ein in Fig. 5 dargestellter herausführbarer Rotoranschluß
116 hat einen hufeisenförmigen breiten Abschnitt 116.7, der im montierten Zustand in die Paß-Ausnehmung
111 des Isoliergehäuses 112 eingesetzt ist und
auf dessen unterbrochener Schulter 1126 aufliegt. Um
einen Durchbruch 1166, welcher das Durchführen eines
Schraubenziehers beim Verstellen des Rotors 115 erlaubt, sind an drei Stellen ringsum Kontaktabschnitte
116c eingeprägt, die steifere Federeigenschaften haben
als der Kontaktabschnitt 110.7 des Statoranschlusses
110. Anstelle solcher Kontaktabschnitte 116c könnte auch eine separate Schraubenfeder eingebaut werden.
Beim Zusammenbau der zuvor ausgeführten Teile wird zunächst die dielektrische Platte 113 mit unten
liegender Statorelektrode 114 von der öffnung 112e her
in die Paßausnehmung 111 des Isoliergehäuses 112 eingesetzt, wo sie wegen ihrer Hufeisenform nicht-verdrehbar
gehalten ist und die Elektrode 114 den Kontaktabschnitt MOa des Statoranschlusses 110 berührt. Dann
wird der Metall-Rotor 115 mit unten liegender Aussparung 115c in die Paßausnehmung 111 eingesetzt, wo er
wegen seiner kreisrunden Form verdrehbar bleibt und mit seiner unteren Oberfläche stabil positioniert wird,
indem sein Rand 115c/auf der Oberseite der dielektrischen
Platte 113 aufliegt.
Zuletzt wird der breite Abschnitt 116a des Rotoranschlusses
116 mit nach unten gerichteten Kontaktabschnitten 116c in die Paßausnehmung 111 eingesetzt, wo
er wegen seiner Hufeisenform unverdrehbar sitzt, mit seinen Kontaktabschnitten 116c die Oberseite des Metall-Rotors
115 berührt und diesen gegen die Federkraft nach unten drückt. In der Endposition liegt der breite
Abschnitt 116a auf der unterbrochenen Schulter 1126 des Isoliergehäuses 112 auf.
In diesem Montagezustand wird der in Fig 6B und
6C strichpunktiert angedeutete obere Rand der Öffnung
112edcs Isoliergehäuses 112 mit Hilfe eines in Fig. 6C
strichpunktiert angedeuteten heißen Stempels 120 mit Innenradius 121 in seine endgültige Form gebracht.
Wenn der heiße Stempel 120 gegen das Isoliergehäuse
112 gedrückt wird, wird der die Öffnung 112e umgebende
Rand weich und dabei so deformiert, daß er siel um die Umfangskante des breiten Abschnitts 116a des Rotoranschlusses
116 legt. Nach dem Abkühlen und Setzen des Kunststoffmaterials ist der Rotoranschluß 116 unverlierbar
im Isoliergehäuse 112 fixiert und die Montage beendet. Diesen Zustand zeigen die Fig.6B und 6C.
Anschließend kann man den Rotoranschluß 116 durch Umbiegen in den einen Axialschlitz 112c und den Statoranschluß
110 in den anderen Axialschlitz 112c/des Isoliergehäuses einfügen, falls gewünscht.
In diesem fertig montierten Zustand befinden sich die Kontaktabschnitte 116c des Rotoranschlusses 116 im
Kontakt mit der Oberseite des Metallrotors 115, und zwar aufgrund ihrer eigenen Federkraft, während der
Rotor 115 wiederum mit seiner Unterseite gegen die dielektrische Platte 113 drückt, so daß deren untere
Oberfläche gegen die relativ breite Bodenfläche 112a des Isoliergehäuses 112 gedrückt wird und die Stator-
7 8 VJ
elektrode 114 der dielektrischen Platte 113 an dem '<j
sclbstfedcrndcn Kontaktabschnitt HOn des Statoran- |
und dadurch die Kapazität des Kondensators verän- $j
dem, weil sich dabei die volle Rotorunterseite gegen- ja
über der Statorelektrode 114 verlagert. Sl
sitzt, gibt es keine durchgehenden öffnungen im wie bei J
dem bekannten Kondensator gemäß Fig. 1. Somit wird j
das Eindringen von Flußmittel hier ohne Anwendung ^
einer Harzbeschichtung verhindert. 15 ;j!
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Claims (4)
1. Kondensator mit variabler Kapazität mit einem im wesentlichen zylindrischen Isoliergehäuse, in dem
an der einen Hauptoberfläche einer dielektrischen Platte eine Statorelektrode und im Kontakt mit der
gegenüberliegenden Hauptoberfläche der dielektrischen Platte eine durch das Isoliergehäuse drehbeweglich
geführte Rotorelektrode angeordnet sind, mit je einem mit der Statorelektrode bzw. mit der
Rotorelektrode elektrisch verbundenen und aus dem Isoliergehäuse nach außen herausführenden
Statoranschluß- bzw. Rotoranschlußelement, sowie mit einem die Rotorelektrode gegen die genannte
Hauptoberfläche der dielektrischen Platte drückenden Federelement, dadurch gekennzeichnet,
daß die dielektrische Platte (113), auf der in einem Abschnitt ihrer Hauptoberfläche die Statorelektrode
(114) direkt aufgebracht ist, nicht verdrehbar in dem Isoliergehäuse (112) aufgenommen ist
und dabei mil einem relativ breiten Flächenabschnitt
auf einer inneren Wandoberfläche {U2b) des Isoliergehäuses (12) aufliegt, die senkrecht zur Zylinderachsrichtung
verläuft, daß das herausführende Statoranschlußelement (110) in das Isoliergehäuse dicht
eingeformt ist, und einen in federndem Kontakt mit der Statorelektrode (114) gehaltenen federnden
Kontaktabschnitt (1!Oa^ aufweist, daß die Federkraft
des an der Rotorelektrode (115) angreifenden
Federelements (116c,1 größer als die Federkraft des
federnden Kantaktabschnitts (llOajist, und daß das Isoliergehäuse aus thermoplastischem Harz besteht,
an seinem einen Ende mit einem integrierten Boden und an seinem anderen Eside rr'n einem thermoplastisch
nach innen umgelegten kand versehen ist, der die vor der Verformung in das Isoliergehäuse eingesetzten
Elemente, dielektrische Platte, Rotorelement und herausführendes Rotoranschlußelement unverlierbar
hält.
2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verdrehung der dielektrischen
Platte (113) gegenüber dem Isoliergehäu-e
durch formschlüssig ineinandergreifende Konturen der dielektrischen Platte (113) und des Gehäuseinneren
unterbunden ist.
3. Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Platte (113) einen
nicht-kreisrunden Grundriß hat, der in einem nicht-kreisrunden Abschnitt des im wesentlichen zylindrischen
Isoliergehäuseinneren Aufnahme findet.
4. Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrische Platte und das im
wesentlichen zylindrische Gehäuseinnere miteinander in Eingriff befindliche Verzahnungen aufweisen.
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