DE2940339A1 - Stromsammelschiene von hoher kapazitanz - Google Patents
Stromsammelschiene von hoher kapazitanzInfo
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Description
P ÜVGNTANVVÄLTE
LANDVJEHREfR. 37 8OOO MÜNCHEN 2
TF.i.. O39/53 67 84
München, den l. Oktober 1979 Anwaltsaktenz.: 194 - Pat. 2k
Rogers Corporation, Main Street, Rogers, Connecticut 06263«
Vereinigte Staaten von Amerika
Stromsammelschiene von hoher Kapazitanz.
030018/0679
Die Erfindung betrifft Stromsammelschienen, insbesondere Ministromsammelschienen, mit mindestens zwei in einem bestimmten
Abstand nebeneinander verlaufenden Leiterelementen. Die herkömmlichen Ministromsammelschienen bestehen im wesentlichen aus
mindestens zwei leitenden Platten oder Elementen mit einer Dicke von ungefähr 0,25 mm. Als Leiterwerkstoff wird Kupfer
verwendet. Im allgemeinen kann gesagt werden, dass die herkömmlichen Ministromsammelschienen ungefähr 5 mm hoch sind
und eine Länge von 125 bis 200 mm aufweisen. Die leitenden Platten dieser Stromschienen werden durch eine dielektrische
Kunststoffolie, wie etwa MYLAR getrennt. Das MYLAR wird mittels
eines Klebstoffs mit den leitenden Platten verklebt. Diese Stromschienen nach dem Stand der Technik haben eine verhältnismässig
niedrige Kapazitanz.
Zur Vermeidung dieses Nachteils des Standes der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, eine Stromschiene vorzuschlagen,
welche aufgrund ihres Aufbaus eine hohe Kapazitanz aufweist.
Ausgehend von einer Stromsammeischiene der eingangs
erwähnten Art wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Hauptanspruchs aufgeführten Merkmale gelöst.
Weitere Merkmale der Erfindung sowie das Verfahren für den Herstellungsprozess der Sammelschiene gehen aus den Kennzeichen
der Unteranpsrüche hervor.
Die vorgeschlagene Stromschiene begreift mindestens zwei leitende Platten oder Elemente, welche einen bestimmten Abstand
voneinander haben, sodass zwischen ihnen Material aus einem DieleKtrikum eingefügt werden kann. Das dielektrische Material
besteht aus einer Mehrzahl von dünnen keramischen Plättchen, welche beidseitig vollständig mit einem dünnen Film aus leitendem
Material belegt sind. Diese Plättchen aus dielektrischem Material werden zwischen die leitenden Platten eingefügt und
an letzteren mittels zweier Lagen aus einem leitenden Bindemittel
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festgeklebt. Damit die Stromschiene auch tatsächlich eine hohe Kapazitanz aufweist und zum Verhindern von elektrischen Kurzschlüssen
zwischen zwei leitenden Platten, muss verhindert werden, dass die beiden Lagen des leitenden Bindemittels sicn
berühren.
Die Plättchen aus dielektrischem Material können mittels verschiedener Arten von Bindemitteln mit den Leiterelementen
verklebt werden. In einer ersten Ausgestaltung besteht dieses Bindemittel aus einem mit leitendem Klebstoff getränkten Textilstreifen.
In der bevorzugten Ausgestaltung sind im Bindemittel Mikropartikel eingelagert. In beiden Ausgestaltungen gewährleisten
der Textilstreifen, bzw. die Mikropartikel die Trennung der äusseren Leiterelemente der Stromschiene.
Die vorgeschlagene Stromschiene hat die wichtige Eigenschaft,
dass sogar beim Bruch der keramischen Plättchen, sei es bei der Herstellung oder der Handhabung der Stromschiene,die Kapazitanz
der Schiene nicht beeinträchtigt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen,
in welchen gleiche Teile mit den gleichen Referenzzahlen versehen sind, dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es
zeigen:
Figur 1, eine Frontalansicht der Stromschiene;
Figur 2, eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung der Stromschiene nach Figur 1;
Figur 3, die Frontalansicht, in vergrössertem Masstab im
Vergleich zur Figur 1, einer Stromschiene bei welcher das Bindemittel ein mit einem leitenden Klebstoff getränkter Textilstreifen
ist;
Figur 4, die Frontalansicht, in vergrössertem Masstab im Vergleich zur Figur 1, der bevorzugten Ausgestaltung, bei
welcher das Bindemittel eine Mischung aus leitendem Klebstoff und Mikropartikeln begreift.
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Die Beschreibung erfolgt unter gleichzeitiger Bezugnahme auf die Figuren 1, 2, 3 und 4. Eine Stromschiene 10 begreift
eine erste leitende Platte oder leitendes Element 11 und eine zweite leitende Platte oder leitendes Element 12. Jedes Element
11 und 12 ist mit einer Mehrzahl von Kontaktzinken 13 versehen. Die leitenden Platten bestehen vorzugsweise aus 0,25 mm
starkem Kupfermetall.
Die dielektrische Schicht 14 besteht aus einer Mehrzahl von Plättchen aus einem keramischen Dielektrikum mit einer
relativ hohen Dielektrizitätskonstante. Abmessungsmässig gesehen haben diese keramischen Dielektrikumplättchen eine Dicke
in der Grössenordnung zwischen 0,12 mm bis 0,4 mm und eine Fläche in der Grössenordnung von 5 mm auf 5 mm bis etwa 5 mm
auf 75 mm. Das keramische Material sollte eine verhältnismässig hohe Dielektrizitätskonstante aufweisen und zwar eine solche
von mehr als 8000. Das keramische Material, welches normalerweise für die Herstellung von Kondensatoren verwendet wird, kann
auch bei der vorgeschlagenen Stromschiene Verwendung finden. Ein sehr gutes keramisches Material für die Verwendung bei der vorgeschlagenen
Stromschiene ist Bariumtitanat sowie Verbindungen mit Bariumtitanat. Die Plättchen sind auf beiden Seiten ganz
mit einer dünnen, dichtanliegenden Schicht eines leitenden Belags versehen. Der Belag kann entweder aus Metall bestehen
oder aus einem leitenden Polymer. Jedes Plättchen kann als kleiner Kondensator betrachtet werden. Die dielektrischen
Plättchen 15 werden zwischen die leitenden Platten 11 und 12 gebracht und mit Bindemittelstreifen 16 und 17 an diesen festgeklebt.
Die Bindemittelstreifen 16 und 17 sind elektrischleitend sodass eine leitende Verbindung zwischen den Kupferplatten 11 und 12 und dem leitenden Belag auf der Oberfläche
der Plättchen 15 besteht. Um Kurzschlüsse zwischen den Platten 11 und 12 zu vermeiden, ist es notwendig, dass die leitenden
Bindemittelstreifen 16 und 17 sich an keiner Stelle berühren.
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In Figur 3 ist eine erste Ausgestaltung der Bindemittelstreifen 16 und 17 gezeigt. Diese Bindemittelstreifen 16 und
17 bestehen aus einem Textilstreifen, welcher mit einem leitenden Klebstoff imprägniert ist. Der Textilstreifen besteht
vorzugsweise aus einem Gewebe und weist Hohlräume auf, welche das Imprägnieren mit dem leitenden Klebstoff begünstigen. Als
Material für die in Figur 3 gezeigten Textilstreifen kann Glasfaser verwendet werden.
In Figur 4 ist die bevorzugte Ausgestaltung der Stromschiene gezeigt. Die Bindemittelstreifen 16 und 17 bestehen
aus einem leitenden Klebstoff, welcher mit einem Partikelmaterial, wie Mikroblasen oder Mikropartikeln, vermischt ist,
wobei diese Partikel vorzugsweise gleichmässig in diesem leitenden Klebstoff verteilt sind. Für die Materialpartikel
können beispielsweise Mikrokugeln aus Glas Verwendung finden.
Die in Verbindung mit den Ausgestaltungen nach den Figuren 3 oder 4 verwendeten Klebstoffe können aus einer
Reihe von bekannten Klebstoffen ausgewählt werden. Beispielsweise können folgende Klebstoffe in Verbindung mit der vorgeschlagenen
Stromschiene Verwendung finden: Polyesterharze, Epoxydharz, Acrylharz und elastomere Bindemittel. Die elektrische
Leitfähigkeit des Klebstoffs kann durch Mischung desselben mit leitendem Material z.B. Silberflocken, silberbeschichtete
Glaskugeln,Metail-oder Kohlepartikeln hergestellt werden, bei
einem bevorzugten Herstellungsverfahren wird ein leitender Harzklebstoff
in Form einer B-förmig abgestuften Folie gegossen und in Folienstreifen 16 und 17 von gewünschter Grosse
geschnitten. Die verschiedenen Teile werden sodann durch Erhitzen miteinander verklebt.
Die Textilstreifen und die Mikropartikel gewährleisten die notwendige räumliche Trennung der leitenden Elemente 11
und 12. Wenn diese sich nämlich berühren, entstehen unerwünschte Kurzschlüsse.
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Die dielektrischen Keramikplättchen 15 werden in einer Ebene aneinander gereiht (siehe Figur 2) und können direkt
aneinander stossen oder auch mit mehr oder weniger grossen Zwischenräumen aneinander gereiht sein. Werden solche
Zwischenräume vorgesehen, so werden diese vorteilhafterweise mit einem Kunststoffolienmaterial, wie etwa MYLAR, aufgefüllt.
Das Folienmaterial weist Vertiefungen zur Aufnahme der Keramikplättchen auf.
Nachdem die verschiedenen Komponenten der Stromschiene in ihrer ordnungsgemässen Lage zueinander zusammengelegt worden
sind, wird die Schiene bis auf die notwendige Temperatur erhitzt, um den Klebstoff zu erweichen; die Schiene wird dann
zusammengedrückt um ein festes Anhaften der Elemente 11 und an den Plättchen 15 zu gewährleisten. Während dem Zusammenpressen
der Schiene sichern die Textilstreifen und die Mikropartikel einen bestimmten Abstand zwischen den Elementen 11 und 12 und
vermindern oder verhindern die Möglichkeit des Fliessens des Klebstoffs und das Entstehen einer Verbindung zwischen den
leitenden Lagen 16 und 17.
Sind die verschiedenen Komponenten der Schiene auf diese Weise aneinander befestiqt worden, so kann die qanze Schiene
mit Ausnahme der Kontaktzinken 13 in bekannter Weise isoliert werden, z.B. durch einen isolierenden Belag oder eine Schicht
aus Epoxydharz. Die vorqeschlaqene Stromschiene wurde luit Bezug
auf zwei leitende Platten 11 und 12 beschrieben. Selbstverständlich können jedoch Stromschienen der vorgeschlagenen Art
auch drei oder mehr leitende Platten aufweisen, zwischen welchen dielektrischer Werkstoff vorgesehen ist.
Die vorgeschlagene Stromschiene hat eine verhältnismässig hohe Kapazitanz. Sie besitzt darüber hinaus den Vorteil, dass
selbst beim Bruch von keramischen Plättchen, sei es bei der Herstellung oder bei der Handhabung der Stromschiene, die Kapazitanz
der Stromschiene erhalten bleibt.
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Die folgenden Komponenten der Stromschiene können auf der Grundlage der vorstehenden Ausführungen zu einer
Stromschiene zusammen gebaut werden:
(1) zwei Kupferelemente (5 χ 200 mm)
(2) eine Mehrzahl von Keramikplättchen mit folgenden Abmessungen:
Breite 5 mm
Länge 40 mm
Dicke 0,2 5 mm
und versehen mit einem leitenden Metallbelag
(3) leitende, B-förmig abgestufte Bindemittelstreifen aus einer Mischung aus Polyesterharz, Kohlepartikeln
und silberbeschichteten Mikroglaskugeln.
Die Komponenten werden zum Aushärten des Harzes während 20 Sekunden auf 2000C erhitzt und dabei die leitenden Elemente
festzusammengepresst um eine siehe Adhäsion der Stromschienenkomponenten
aneinander zu gewährleisten.
Vorstehend wurden bevorzugte Ausgestaltungen der Stromschiene beschrieben. Es ist selbstverständlich möglich, eine
Reihe von Abänderungen vorzunehmen, ohne dass deswegen der Rahmen der Erfindung verlassen werden würde.
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Claims (8)
- Patentansprüche(1. Stromsammeischiene, insbesondere Ministromsammelschiene, mit mindestens zwei, in einem bestimmten Abstand nebeneinander verlaufenden Leiterelementen, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von keramischen Plättchen (15), welche sich zwischen den Leiterelementen (11, 12) befinden und mittels einer Schicht von leitendem Bindemittel (16, 17) beidseitig mit den Leiterelementen (11, 12) verklebt sind.
- 2. Stromsanunelschiene nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das leitende Bindemittel (16, 17) ein mit einem leitenden Klebstoff imprägniertes Gewebe ist.
- 3. Stromsammeischiene nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, dass das leitende Bindemittel (16, 17) aus einer Mischung von leitendem Klebstoff und Mikropartikeln besteht.
- 4. Stromsanunelschiene nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, dass die Plättchen (15) beidseitig ganz mit einer gleichmässigen, dünnen Schicht aus leitendem Material belegt sind.
- 5. Stromsammeischiene nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, dass die Plättchen (15) beidseitig ganz mit einer gleichmässigen, dünnen Schicht aus leitendem Material belegt sind.
- 6. Stromsanunelschiene nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewebe aus Glasfaser besteht.
- 7. Stromsammeischiene nach Anspruch 3,dadurch gekennzeichnet, dass die Mikropartikel gläserne Mikrokugeln begreifen.
- 8. Verfahren für den Herstellungsprozess der Stromschiene nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die leitenden Bindemittelstreifen (16, 17) auf jede der beiden Lagen aus leitendem Material (11, 12) gelegt werden, wobei die leitenden030018/0679Bindemittel (16, 17) Aussparungen aufweisen, dass die Teile (15) aus Dielektrikum zwischen die beiden Lagen aus leitendem Material (11, 1.2) gebracht werden, und dass die leitenden Bindemittelstreifen (16, 17) auf die beiden Seiten der Plättchen (15) aufgeklebt werden, wobei vermieden wird, dass eine elektrische Verbindung zwischen den Lagen (11, 12) aus leitendem Material entsteht.030018/0679
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