DE3039682A1

DE3039682A1 - Elektrisches bauelement

Info

Publication number: DE3039682A1
Application number: DE19803039682
Authority: DE
Inventors: William J. Indianapolis Ind. Evans
Original assignee: Emhart Industries Inc
Current assignee: Emhart Industries Inc
Priority date: 1980-03-18
Filing date: 1980-10-21
Publication date: 1981-09-24
Also published as: FR2478936B1; JPS56137609A; FR2478936A1; GB2072425B; US4342070A; GB2072425A

Description

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Bauelement mit einem Gehäuse, das ein offenes Ende zur Aufnahme einer elektrischen Komponente aufweist, und mit einem starren Element zur Abdichtung des offenen Endes zwecks Einschließens der elektrischen Komponente im Gehäuse.

Viele elektrische Bauelemente mit einer in einem Gehäuse eingekapselten Komponente werden in Fällen verwendet, in denen große mechanische Vibrationen auftreten. Wird die elektrische Komponente im Gehäuse des elektrischen Bauelementes nicht gesichert, so kann sie sich im Gehäuse sowohl horizontal als auch vertikal bewegen. Eine derartige Bewegung kann zu einer Zerstörung des elektrischen Bauelementes führen.

Eine der frühesten Möglichkeiten der Verankerung der elektrischen Komponente im Gehäuse ist die Einbringung von Teer oder Asphalt in den Boden des Gehäuses, welcher die elektrische Komponente umgibt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß Teer oder Asphalt in vielen Fällen zwar eine Bewegung der elektrischen Komponente verhindern kann, daß aber in Fällen, in denen mit einer großen mechanischen Vibration zu rechnen ist, eine nachteilige Bewegung nicht unterbunden werden kann.

Es ist daher eine Vielzahl von Verankerungseinrichtungen entwickelt worden, um die elektrische Komponente im Gehäuse gegen eine nachteilige Bewegung für den Fall zu sichern, daß das elektrische Bauelement einer großen mechanischen Vibration unterworfen wird. Beispiele für derartige Verankerungseinrichtungen sind in den ÜS-PS 2 758 258, 2 758 259, 2 856 570 _r 3 439 234, 3 463 969 und 3 697 824 beschrieben. In einer Vielzahl der Fälle, die in den US-PS 2 758 258, 2 758 259, 2 856 570, 3 439 234 und 3 463 969 beschrieben sind, handelt es sich um

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Verankerungseinrichtungen/ welche am Boden des Gehäuses angeordnet sind, wodurch der Teer oder Asphalt zur Sicherung der elektrischen Komponente im Gehäuse ersetzt wird. Im Gegensatz dazu beschreibt die US-PS 3 697 824 eine Verankerungseinrxchtung, welche zwischen der elektrischen Komponente und einem das Gehäuse abschließenden Deckel angeordnet ist, so daß Teer oder Asphalt ebenso am Boden des Gehäuses verwendet werden können, um eine nachteilige Bewegung der elektrischen Komponente im Gehäuse zu unterbinden.

Eines der Probleme, das sich im Zusammenhang mit einer in der US-PS 3 697 824 beschriebenen Verankerungseinrichtung ergibt, ist der Zusammenbau des elektrischen Bauelementes. Darüber hinaus hat sich gezeigt, daß die elektrische Komponente in Fällen extremer mechanischer Vibrationen dennoch einer Bewegung im Gehäuse unterworfen ist. Speziell kann sich die elektrische Komponente dennoch vertikal im Gehäuse bewegen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Möglichkeit zur Verankerung einer elektrischen Komponente im Gehäuse eines elektrischen Bauelementes anzugeben, gemäß der die Verankerungseinrxchtung vor der Verbindung von der elektrischen Komponente zugeordneten elektrischen Leitern mit im Deckel angeordneten Anschlüssen mit dem Deckel zusammengesetzt werden kann. Damit soll die Verwendung .elektrischer Leiter minimaler Länge möglich werden.

Diese Aufgabe wird bei einem elektrischen Bauelement der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch folgende Merkmale gelöst:

Eine zwischen der elektrischen Komponente und dem starren Dichtungselement vorgesehene Einrichtung zur Verankerung der elektrischen Komponente im Gehäuse mit einer Nabe, mit wenigstens zwei radial beabstandeten, von der Nabe radial nach außen verlaufenden Armen, mit einem von der Nabe axial nach

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außen verlaufenden, mit der elektrischen Komponente in Eingriff stehenden Element und mit sowohl mit dem starren Dichtungselement als auch mit den Armen in Eingriff stehenden Elementen zur Vermeidung einer Bewegung der Nabe und der Arme relativ zum starren Dichtungselement.

Bei der vorstehend definierten erfindungsgemäßen Verankerungseinrichtung handelt es sich um eine Einrichtung für die Oberseite des elektrischen Bauelementes, welche in das gegossene deckeiförmige Dichtungselement des Gehäuses des Bauelementes eingreift. Hinsichtlich dieses Merkmals kann die Verankerungseinrichtung eine extrem große elektrische Komponente haltern und sowohl eine vertikale als auch eine horizontale Bewegung der elektrischen Komponente im Gehäuse des elektrischen Bauelementes unterbinden.

Bei einem elektrischen Bauelement in Form eines Kondensators mit einem einen ungefüllten Raum an einem Ende aufweisenden Kondensatorkörper, der derart in das Gehäuse eingesetzt ist, daß sich der ungefüllte Raum in einem geringen Abstand unter dem offenen Ende des Gehäuses befindet, ist gemä.' einem besonderen Merkmal der Erfindung vorgesehen, daß die Verankerungseinrichtung zur Sicherung des Kondensatorkorpers gegen eine Bewegung relativ zum Gehäuse in dessen ungefüllten Raum eingreift.

Weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgedanken sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines elektrischen Bauelementes mit einer erfindungsgemäßen Verankerungseinrichtung;

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- 7 Fig. 2 einen Schnitt in der Ebene 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung von Teilen des elektrischen Bauelementes nach Fig. 1 , aus der- die erfindungsgemäße Verankerungseinrichtung ersichtlich ist; und

Fig. 4 eine Aufsicht der Verankerungseinrichtung, aus der die Zuordnung ihrer verschiedenen Teile ersichtlich ist.

Die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Verankerungseinrichtung wird vorzugsweise für ein elektrisches Bauelement 10 verwendet, das ein zylindrisches Gehäuse 12 mit einem (nicht dargestellten) geschlossenen Ende und einem offenen Ende 13 aufweist. Dieses Gehäuse bildet einen Raum zur Aufnahme einer elektrischen Komponente 14. Das elektrische Bauelement 10 kann ein Elektrolytkondensator sein, wobei das Gehäuse 12 aus einem Metall oder einer Metallegierung, beispielsweise Aluminium, oder einem thermoplastischem Material hergestellt ist. Ein zylindrischer Kondensatorkörper 14 wird durch einen Wickelkörper gebildet, der eine Vielzahl von aus einem Ventilmetall, wie beispielsweise Aluminium oder Tantal hergestellten Metallelektroden 16 und 18 sowie eine Vielzahl von aus einem mit einem flüssigen Elektrolyten bekannter Zusammensetzung imprägnierten dielektrischen Material, wie beispielsweise porösem Papier hergestellten Abstandselementen 20 umfaßt. Die Metallelektroden 16 und 18 sowie die Abstandselemente 20 sind im Kondensatorkörper 14 um einen axial im Kondensatorkörper 14 verlaufenden ungefüllten Kern 22 konzentrisch gewickelt. Aus dem Kondensatorkörper 14 erstrecken sich zwei Anschlußleitungen 24 und 26 axial nach außen, welche mit Metallelektroden 16 und 18 verbunden sind.

Im Gehäuse 12 ist an dessen Boden ein thermisch leitendes und Vibrationen verhinderndes Medium 28, wie beispielsweise eine Vergußmasse, Teer oder Asphalt vorgesehen, welches das Gehäuse

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teilweise füllt und eine Bewegung des in das Gehäuse 12 eingesetzten Kondensatorkörpers 14 im Gehäuse 12 begrenzt. Es ist darauf hinzuweisen, daß auch Vibrationen verhindernde Einrichtungen, wie sie in den US-PS 2 856 570, 3 439 234 und 2 758 259 beschrieben sind, anstelle einer Vergußmasse verwendet werden können.

Im offenen Ende 13 des Gehäuses 12 sitzt eine starre Scheibe aus isolierendem Material, wie beispielsweise einem Phenolharz, zur Abdichtung des Gehäuses 12, wodurch der Kondensatorkörper 14 im Gehäuse 12 eingekapselt wird. Dieses starre Dichtungselement 30 besitzt zwei axial nach außen weisende Anschlußfahnen 32, welche äußere elektrische Verbindungen für das eleketrische Bauelement 10 ermöglichen. Das starre Dichtungselement 30 besitzt weiterhin zwei Öffnungen 34 durch welche die mit den beiden Verbindungsleitungen 24 und 26 des Kondensatorkörpers 14 zu verbindenden Anschlußfahnen 32 verlaufen. Wie aus den Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, besitzen die Anschlußfahnen 32 jeweils einen Vorsprung 36, an welche die elektrischenAnschlußleitungen 24 und 26 anschließbar ist.

Wie die Fig. 1 und 3 zeigen, besitzt das starre Dichtungselement 30 eine Oberseite 38 sowie eine Unterseite 40, zwischen denen ein ringförmiger Flansch 42 vorgesehen ist, durch den das starre Dichtungselement 30 in noch zu beschreibender Weise am Gehäuse 12 befestigt werden kann. Auf dem Flansch 42 ist eine ringförmige Rippe 44 vorgesehen.

Das Gehäuse 12 besitzt eine radial nach außen verlaufende ringförmige Schulter 50 und einen von dieser Schulter axial nach oben verlaufenden Wandabschnitt 52, durch die der Sitz und die Sicherung des starren Dichtungselementes 30 im Gehäuse 12 gewährleistet werden. Der axial verlaufende Wandabschnitt 52 besitzt ein oberes Ende 54 das gemäß Fig. 1 zur Sicherung eines dichtenden O-Rings 56 aus Gummi auf dem ringförmigen Flansch 42 des starren Dichtungselementes 30

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dient. Damit wird das starre Dichtungselement 30 im Gehäuse 12 abgedichtet. Wie weiterhin aus Fig. 1 zu ersehen ist, verbleibt nach der Sicherung des starren Dichtungselementes 30 im Gehäuse 12 ein Raum 58 zwischen dem starren Dichtungselement 30 und dem Kondensatorkörper 14, in den eine erfindungsgemäße Verankerungseinrichtung einsetzbar ist.

Gemäß den Fig. 2 und 3 besitzt das starre Dichtungselement 30 eine erste, zweite und dritte langgestreckte radial verlaufende Ausnehmung 60, 62 und 64 in seiner Unterseite 40. Ein wesentlicher Gesichtspunkt ist, daß diese Ausnehmungen 60, 62 und 64 kegelstumpfförmig ausgebildet sind und sich lediglich in einen Teil des starren Dichtungselementes 30 herein erstrecken, so daß sie nicht bis zu dessen Oberseite 38 reichen. Speziell Fig. 2 zeigt, daß die Ausnehmungen 60, 62 und 64 in Bezug auf das Zentrum des starren Dichtungselementes 30 Y-förmig angeordnet sind und einen winkelmäßigen Abstand von 120° voneinander besitzen. Wie weiterhin aus den Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, beeinflussen die Ausnehmungen 60, 62 und 64 die Lage der beiden Anschlußfahnen 32 im starren Dichtungselement 30 nicht. Weiterhin sind die Ausnehmungen von ihrer Öffnung an der Unterseite 40 des Dichtungselementes 30 zu ihrem Boden hin um etwa 1,5° abgeschrägt.

-Wie die Fig. 1 und 3 zeigen, ist im Raum 58 zwischen dem Kondensatorkörper 14 und dem starren Dichtungselement 30 eine Einrichtung 70 zur Verankerung des Kondensatorkörpers 14 im Gehäuse 12 vorgesehen. Diese Einrichtung ist generell Y-förmig ausgebildet. Diese Verankerungseinrichtung 70 ist aus einem Kunststoff hoher Stoßfestigkeit, wie beispielsweise aus mit Glas gefülltem Nylon oder aus thermoplastischem Polyester hergestellt. Die Verankerungseinrichtung 70 besitzt eine zylindrische zentrale Nabe 72 sowie ein axial nach unten gerichtetes, kegelstumpfförmig ausgebildetes Ansatzelement 74, das in den ungefüllten Raum 22 des Kondensatorkörpers 14 hineinragt. Von

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der zentralen Nabe 72 verläuft ein erster Arm 76 radial nach außen, an dem ein axial nach oben verlaufender Zapfen 78 derart vorgesehen ist, daß er zu der ersten Ausnehmung 60 ausgerichtet ist. Am ersten Arm 76 ist weiterhin ein axial nach oben gerichteter stehender Anschlag 80 vorgesehen, welcher mit der Unterseite 40 des starren Dichtungselementes 30 in Eingriff tritt, wenn der Zapfen 78 in die Ausnehmung 60 eingreift. Damit wird der Arm 76 im Abstand vom starren Dichtungselement 30 gehalten. Es ist wesentlich, daß der Zapfen 78 ebenfalls um etwa 1,5° abgeschrägt ist, wobei der maximale Durchmesser im Bereich des Arms 76 liegt. Schließlich weist der Arm 76 eine Vielzahl von axial nach unten gerichteten Fingern 82 auf, welche mit der Oberseite des Kondensatorkörpers 14 in Eingriff stehen.

Ein zweiter radial von der zentralen Nabe 72 nach außen gerichteter Arm 84 weist einen zweiten axial nach oben gerichteten Zapfen 86 auf, der zur Ausnehmung 62 ausgerichtet ist. Weiterhin weist der zweite Arm 84 einen zweiten axial nach oben gerichteten stehenden Anschlag 88 auf, welcher mit der Unterseite 40 des Dichtungselementes 30 in Eingriff tritt, um den Arm 84 im Abstand vom starren Dichtungselement 30 zu halten. Der Zapfen 86 ist ebenfalls um etwa 1,5° abgeschrägt. Schließlich weist der zweite Arm 84 eine Vielzahl von axial nach unten gerichteten Fingern 90 auf, welche mit der Oberseite des Kondensatorkörpers 14 in Eingriff stehen.

Ein axial von der zentralen Nabe 72 nach außen gerichteter dritter Arm 92 weist einen dritten zur Ausnehmung 64 ausgerichteten, axial nach oben verlaufenden Zapfen 94 auf. Weiterhin weist dieser dritte Arm 92 einen axial nach oben gerichteten stehenden Anschlag 96 auf, welcher mit der Unterseite 40 des Dichtungselementes 30 in Eingriff tritt, wenn der dritte Zapfen 94 mit der dritten Ausnehmung 64 in Eingriff steht. Damit wird der Arm 92 im Abstand vom starren Dichtungselement 30 gehalten. Schließlich weist auch der dritte Arm

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eine Vielzahl von axial nach unten gerichteten Fingern 98 auf, welche mit der Oberseite des Kondensatorkörpers 14 in Eingriff stehen. Der Zapfen 94 ist ebenfalls um etwa 1,5° abgeschrägt.

Gemäß Fig. 3 besitzen die Arme 76, 84 und 92 einen Winkelabstand von jeweils 120°, welcher dem Winkelabstand zwischen den Ausnehmungen 60, 62 und 64 entspricht. Die den radial ausgerichteten Armen 76, 84 und 92 zugeordneten axial nach oben verlaufenden Zapfen 78, 86 und 94 passen daher in die Ausnehmungen 6O₇ 62 und 64 des Dichtungselementes 30. Das axial nach unten gerichtete Lokalisierungselement 74 greift in den ungefüllten Kern 22 des Kondensatorkörpers 14 ein. Die axial nach unten gerichteten Finger 82, 90 und 98 stehen mit der Oberseite des Kondensatorkörpers im Eingriff, um eine Horizontal- und Drehbewegung des Kondensatorkörpers 14 relativ zum Dichtungselement 30 zu verhindern. Darüber hinaus stehen die axial nach oben gerichteten stehenden Anschläge 80, 88 und 96 mit der Unterseite 40 des Dichtungselementes 30 in Eingriff, um eine Vertikalbewegung der elektrischen Komponente 14 im Gehäuse 12 zu verhindern.

Gemäß Fig. 4 besitzt der Arm 84 einen Winkelabstand von etwas weniger als 120° vom Arm 76 und einen Winkelabstand von etwas mehr als 120° vom Arm 92, so daß die Zapfen 78, 86 und 94 derart fest in die Ausnehmungen 60, 62 und 64 eingreifen, so daß sich eine Flächenreibung zwischen den Zapfen 78, 86 und 94 und den Ausnehmungen 60, 62 und 64 ergibt. Damit wird die Verankerungseinrichtung 70 am starren Dichtungselement 30 gesichert. Der Winkelabstand zwischen den Armen 84 und 76 ist beispielsweise um etwa 1° oder 2° kleiner als 120°. Entsprechend ist der Winkelabstand zwischen den Armen 84 und 92 um etwa 1° oder 2° größer als 120°. Diese spezielle Ausgestaltung erleichtert den Vorzusammenbau des starren Dichtungselementes 30 und der Verankerungseinrichtung 70

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vor dem Anbringen der Verbindungsleitungen 24 und 26 an den Anschlußfahnen 32. Es ist wichtig, daß der Kondensatorkörper 14, die Verbindungsleitungen 24 und 26 sowie die Verankerungseinrichtung 70 vor dem Einsetzen und dem Befestigen des Dichtungselementes 30 in das bzw. am Gehäuse 12 des elektrischen Bauelementes 10 mit dem starren Dichtungselement 30 zusammengesetzt werden können.

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Claims

Patentanwälte Dipl.-Ing. H. "Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. R A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. Liska

8000 MÜNCHEN 86, DEN -^; -)' >■ DH POSTFACH 860820

MDHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 9J 39 21/22 M-6629

Emhart Industries, Inc.

Colt Highway

Farmington, Connecticut, V.St.A.

Elektrisches Bauelement

Patentansprüche

Elektrisches Bauelement mit einem Gehäuse, das ein offenes Ende zur Aufnahme einer elektrischen Komponente aufweist, und mit einem starren Element zur Abdichtung des offenen Endes zwecks Einschließens der elektrischen Komponente im Gehäuse, gekennzeichnet durch eine zwischen der elektrischen Komponente (14) und dem starren Dichtungselement (30) vorgesehene Einrichtung (70) zur Verankerung der elektrischen Komponente (14) im Gehäuse (12) mit einer Nabe (72), mit wenigstens zwei radial beabstandeten, von der Nabe (72) radial nach außen verlaufenden Armen (beispielsweise 76, 84), mit einem von der Nabe (72) axial nach außen verlaufenden, mit der elektrischen Komponente (14) in Eingriff stehenden Element (74) und mit sowohl mit dem starren Dichtungselement (30) als auch mit den Armen (beispielsweise 76, 84) in Eingriff stehenden Elementen (beispielsweise 60, 62, 78, 86) zur Vermeidung einer Bewegung der Nabe (72) und der Arme (beispielsweise 76, 84) relativ zum starren Dichtungselement (30).
2. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

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von den Armen {beispielsweise 76, 84) axial nach außen verlaufende, mit der elektrischen Komponente (14) in Eingriff stehende Elemente (beispielsweise 82, 90).
3. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Armen (beispielsweise 76, 84) axial nach außen verlaufenden Elemente (beispielsweise 82, 90) durch jeweils eine Vielzahl von Fingern gebildet sind.
- Elektrisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sowohl mit dem starren Dichtungselement (30) als auch mit den Armen (beispielsweise 76, 84) in Eingriff stehenden Elemente (beispielsweise 60, 62, 78, 86) wenigstens zwei im starren Dichtungselement (30) ausgebildete radial verlaufende Ausnehmungen (beispielsweise 60, 62), welche im Bezug auf den Winkelabstand zwischen den Armen (beispielsweise 76, 84) entsprechend winkelmäßig beabstandet sind, und wenigstens zwei von den Armen (beispielsweise 76, 84) axial nach außen verlaufende, in die Ausnehmungen (beispielswe'^e 60, 62) eingreifende Zapfen (78, 86) umfassen.
5. Elektrisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungseinrichtung (70) drei im starren Dichtungselement (30) ausgebildete radial verlaufende, winkelmäßig beabstandete Ausnehmungen (60, 62, 84), drei winkelmäßig beabstandete, von der Nabe (72) radial nach außen verlaufende Arme (76, 84, 92), deren Winkelabstand dem Winkelabstand zwischen den Ausnehmungen (60, 62, 64) entspricht, drei mit den Ausnehmungen (60, 62, 64) in Eingriff stehende, von den Armen (76, 84, 92) axial nach außen verlaufende Zapfen (78, 86, 94), sowie eine Vielzahl von mit der elektrischen Komponente (14) in Eingriff stehende, von den Armen (76, 84, 92) axial nach außen verlaufende Finger (82, 90, 98) aufweist.
6. Elektrisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungseinrichtung

(70) generell Y-förmig ausgebildet ist und daß die Winkelabstände zwischen den Armen (76, 84, 92) und zwischen den Ausnehmungen (60, 62, 64) generell gleich 120° sind.
7. Elektrisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen zwei Armen (76, 84) zur Realisierung einer Oberflächenreibung zwischen den zu diesen beiden Armen gehörenden Zapfen (78, 86) und zwei der Ausnehmungen (60, 62) wenig kleiner als 120° ist.
8. Elektrisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch wenigstens zwei von den Armen (beispielsweise 76, 84) axial nach außen ragende Anschläge (beispielsweise 80, 88) zur Orientierung der Nabe (72) und der Arme (beispielsweise 76, 84) im Abstand vom starren Dichtungselement (30).
9. Elektrisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8

in Form eines Kondensators mit einem einen ungefüllten Raum an einem Ende aufweisenden Kondensatorkörper, der derart in das Gehäuse eingesetzt ist, daß sich der ungefüllte Raum in einem geringen Abstand unter dem offenen Ende des Gehäuses befindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungseinrichtung (70) zur Sicherung des Kondensatorkörpers (14) gegen eine Bewegung relativ zum Gehäuse (12) in dessen ungefüllten Raum (22) eingreift.
10. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Nabe (72) axial nach außen verlaufende Element (74) der Verankerungseinrichtung (70) in den ungefüllten Raum (22) des Kondensatorkörpers (14) eingreift.

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