DE3122397A1

DE3122397A1 - Elektrischer kondensator

Info

Publication number: DE3122397A1
Application number: DE19813122397
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing 8672 Selb Fink
Original assignee: Draloric Electronic GmbH
Current assignee: Draloric Electronic GmbH
Priority date: 1981-06-05
Filing date: 1981-06-05
Publication date: 1982-12-23

Description

Elektrischer Kondensator Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kondensator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der DE-PS 9 6:5 054 ist ein keramischer Kabelausgleichkondensator bekannt, der aus axial hintereinander angeordneten rohrförmigen Dielektrikumkörpern besteht, die mit Metallschichten der Beläge und jede Metallschicht mit einem eigenen Anschluß elektrisch leitend verbunden ist. Bei diesem bekannten Kondensator handelt es sich insbesondere um die Anordnung mehrerer, durch unvollständige Ausnutzung der Dielektrikumslänge kleine Kapazitäten in einem Verbund, beispielsweise in einer Brückenanordnung. Ein Mehrfachkondensator, insbesondere für den Ausgleich kapazitiver Kopplungen in Fernmeldekabeln, der aus keramischen, dicht gesinterten Mehrschichtkondensatoren aufgebaut ist, ist aus der DE-PS 26 53 050 bekannt. Ein keramischer Rohrkondensator mit einem diagonal verlaufenden Mittel steg und zwei in den durch den Mittelsteg gebildeten, halbkreisförmigen Hohlräumen befestigten Anschlußdrähten ist aus der DE-OS 27 10 259 bekannt. Dort wird jedoch durch die Serienschaltung zweier Teilkapazitäten, beziehungsweise durch eine teilweise Stirnseitenmetallisierung nur ein relativ kleiner Kapazitätswert pro Volumeneinheit erreicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Kondensator zur Verfügung zu stellen, der aus einfachen, stranggezogenen,rohrförmigen Dielektrikumkörpern besteht, die sehr einfach an ihrer gesamten Innen- und Außenmantelfläche metallisiert werden und die auch mit einfachen Anschlußkappen versehen sein können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß einfach durch Strangziehen hergestellte, keramische rohrförmige Dielektrikumkörper nach der Sinterung vollständig in ihrem zentralen Hohlraum und auf ihrer Außenmantelfläche mit einer Metallschicht bedeckt und daß die Dielektrikumskörper nach dem Einbrand der Metallschichten in einzelne Längen auseinandergeschnitten werden können. Durch die Verbindungselemente, beispielsweise in Form kurzer Drahtstücke oder in Form von Federblech-Stanzteilen, die jeweils die Metallschicht eines zentralen Hohlraumes eines rohrförmigen Dielektrikumkörpers mit der Metallschicht einer Außenmantelfläche eines anderen rohrförmigen Dielektrikumkörpers verbindet, ist eine große mechanische Stabilität des Kondensators und insbesondere auch der sich an die Verbindungselemente anschließenden, axialen Anschlüsse des Kondensators gegeben. Bei der Ausbildung des Kondensators mit mehreren, in Projektion auf einem Kreis liegenden rohrförmigen Dielektrikumkörpern ist auch die mechanische Stabilität in radialer Richtung dieses Kreises sehr gut, so daß auf die Außenstirnflächen der beiden axial hintereinander angeordneten Gruppen von rohrförmigen Dielektrikumkörpern auch Anschlußkappen, wie sie insbesondere bei elektrischen Widerständen bekannt sind, aufgepreßt werden können. Weitere Vorteile der Erfindung liegen insbesondere auch darin, daß rohrförmige Dielektrikumkörper aus unterschiedlichen keramischen Materialien, insbesondere miteinander kompensierenden Temperaturabhängigkeiten ihrer Dielektrizitätskonstanten zusammengeschaltet werden können, beziehungsweise, daß auch ausgewählte Kapazitätswerte der einzelnen rohrförmigen Dielektrikumkörper zusamnengeschaltet werden können, um einen gewünschten Kapazitätswert des Kondensators in engsten Toleranzen zu erhalten.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung in stark vergrößertem Maßstab schematisch dargestellt. Es zeigen Fig. 1 einen aus zwei rohrförmigen Dielektrikumkörpern aufgebauten Kondensator im Schnitt, Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie A-B aus Figur 1, Fig. 3 einen umpreßten Kondensator mit axialen Anschlußdrähten, Fig. 4 einen umpreßten Kondensator mit nebeneinander parallel verlaufenden Anschlußdrähten, Fig. 5 eine Seitenansicht und einen Schnitt entlang der Schnittlinie C-D eines Kondensators, der aus zwei Gruppen mit je zwei rohrförmigen Dielektrikumkörpern besteht und der axial verlaufende Anschlußdrähte besitzt, Fig. 6 eine Seitenansicht und einen Schnitt entlang der Schnittlinie E-F eines Kondensators, der aus zwei Gruppen mit je drei rohrförmigen Dielektrikumkörpern besteht und auf der Außenstirnfläche jeder Gruppe rohrförmiger Dielektrikumkörper eine Anschlußkappe besitzt und Fig. 7 eine Seitenansicht und einen Schnitt entlang der Schnittlinie G-H eines Kondensators, der aus zwei Gruppen mit je drei rohrförmigen Dielektrikumkörpern besteht und auf der Außenstirnfläche jeder Gruppe rohrförmiger Dielektrikumkörper eine Anschlußkappe besitzt.
Fig. 1 zeigt zwei axial hintereinander in einem definierten Abstand angeordnete rohrförmige Dielektrikukörper 1 und 2. Jeder Dielektrikumkörper 1 und 2 ist an seiner Außenmantelfläche und in seiner zentralen Bohrung 13 beziehungsweise 23 vollständig mit einer Metallschicht 5, 6 beziehungsweise 7, 8,bedeckt, die bis zu den Stirnflächen 11, 12 beziehungsweise 21, 22, reichen. Die beiden rohrförmagen Dielektrikumkörper 1 und 2 sind radial derart gegeneinander versetzt, daß das drahtförmige Verbindungselement 3 mit seinem Endteil 32 auf der Metallschicht 7 der Außenmantelfläche des rohrförmigen Dielektrikumkörpers 2 und auf der Metallschicht 6 in der zentralen Bohrung 13 des rohrförmigen Dielektrikumkörpers 1 zu liegen kommt und durch Lötmetallschichten 9 mit den genannten Metallschichten 6, 7 elektrisch leitend und mechanisch fest verbunden ist. Dieses Verbindungselement 3 setzt sich durch die zentrale Bohrung 13 in axialer Richtung fort und bildet außerhalb der Stirnfläche 11 den Anschluß 31 für den einen Belag des Kondensators. In entgegengesetzter Richtung ist das Endteil 42 des zweiten Verbindungselementes 4 mit der Metallschicht 5 auf der Außenmantelfläche des rohrförmigen Dieiektrikumkörpers 1 und mit der Metallschicht 8 im zentrale len Hohlraum 23 des rohrförmigen Dielektrikumkörpers 2 durch eine Lötmetallschicht 9 fest verbunden. Das Verbindungselement 4 setzt sich außerhalb der Stirnfläche 21 des rohrförmigen Dielektrikumkörpers 2 mit seinem Anschlußteil 41 in axialer Richtung fort und bildet dort den zweiten Kondensatoranschluß.
Die Anschlüsse 31 und 41 können in der dargestellten, versetzen Weise oder vorzugsweise in eine gemeinsame, mittige Achsrichtung verbogen sein, derart, daß sich ein Kondensator mit axial verlaufenden Anschlußdrähten ergibt.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Schnittlinie A-B aus Fig. 1. Aus dieser Figur ist die radiale Versetzung der beiden hintereinanderliegenden rohrförmigen Dielektrikumkörper 1 und 2 zu erkennen. Jeder rohrförmige Dielektrikumkörper 1, 2 besitzt auf seiner Außenmantelfläche eine Metallschicht 5, beziehungsweise 7 und in seinem zentralen Hohlraum 13, 23 eine Metallschicht 6, beziehungsweise 8. Durch die Verbindungselemente 3 und 4 ist die Metallschicht 5, beziehungsweise 7, auf der Außenmantelfläche des einen rohrförmigen Dielektrikumkörpers 1, beziehungsweise 2, mit der Metallschicht im zentralen Hohlraum des anderen rohrförmigen Dielektrikumkörpers 2, beziehungsweise 1, und umgekehrt durch Lotmetallschichten 9 kontaktiert, so daß die Kapazitäten der beiden rohrförmigen Dielektrikumkörper 1 und 2 elektrisch parallel geschaltet sind.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung zweier rohrförmiger Dielektrikumkörper 1 und 2, die durch die Endteile 32, beziehungsweise 42, mit den Außenmantelflächen und mit den durch die zentralen Hohlräume der Dielektrikumkörper 1 und 2 verlaufenden Verbindungselementen3 und 4 baulich eine Einheit bilden, welche durch eine Preßumhüllung 10 gegen äußere Einflüsse geschützt ist. Aus der Umhüllung 10 ragen in entgegengesetzter Richtung axial die Anschlüsse 31 und 41 heraus.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung zweier rohrförmiger Dielektrikumkörper 1 und 2, die axial hintereinander und radial versetzt angeordnet sind.
Ein Verbindungselement 4 ist mit seinem Endteil 42 mit der Metallschicht der Außenmantelfläche des rohrförmigen Dielektrikumkörpers 1 elektrisch leitend verbunden und ragt durch den zentralen Hohlraum des zweiten Dielektrikumkörpers 2 hindurch. Entsprechend ist das Verbindungselement 3 im zentralen Hohlraum des Dielektrikumkörpers 1 mit einer Metallschicht und auf der Außenmantelfläche des zweiten Dielektrikumkörpers 2 mit einer Metallschicht elektrisch leitend verbunden. Die rohrförmigen Dielektrikumkörper 1 und 2 sind mit einer Umhüllung 10 umgeben, aus welcher die Drahtanschlüsse 31 und 41 als Verlängerung der Verbindungselemente 3 und 4 nebeneinander parallel verlaufend in einer Richtung wegstehen.
Fig. 5 zeigt in Auf- und geschnittener Seitenansicht zwei diametral gegenüberliegende rohrförmige Dielektrikumkörper 1 und von diesen axial beabstandet und um neunzig Winkelgrad verdreht rohrförmige Dielektrikumkörper 2. Ein gabelförmiges Verbindungselement 3 steckt in den zentralen Hohlräumen 13 der beiden Dielektrikumkörper 1 und erstreckt sich mit seinen beiden Endteilen 32 bis zur Metallschicht 7 der Außenmantelfläche der Dielektrikumkörper 2. Das gabelförmige Verbindungselement 4 steckt entsprechend im zentralen Hohlraum der beiden Dielektrikumkörper 2 und reicht mit seinen Endteilen 42 bis zur Metallschicht 5 der Außenmantelfläche der Dielektrikumkörper 1. Durch Lötverbindungen zwischen den Metallschichten 6 und 7 und dem Verbindungselement 3, beziehungsweise zwischen den Metallschichten 5 und 8 und dem Verbindungselement 4 ist ein mechanisch fester Zusammenbau zwischen den rohrförmigen Dielektrikumkörpern 1 und 2 gegeben, der einfach zu realisieren ist. Die gabelförmigen Verbindungselemente 3 und 4 setzen sich in je einem Drahtanschiuß 31 und 41 fort, die entgegengesetzt axial vom Bauelement wegstehen. Durch diesen Aufbau ist ein symmetrischer Aufbau des Kondensators gegeben und ist die Abzugskraft an den Drahtanschlüssen sehr groß.
Fig. 6 zeigt in Auf- und geschnittener Seitenansicht zwei axial hintereinander in einem Abstand angeordnete, aus je drei gleich verteilten rohrförmigen Dielektrikumkörpern 1, beziehungsweise 2, bestehende Gruppen. Dabei sind die beiden Gruppen, die jeweils aus einem rohrförmigen Dielektrikumkörper 1 und 2 bestehen, durch ein drahtförmiges Verbindungselement 3, beziehungsweise 4, derart zusammengeschaltet, daß ein Verbindungselement 3 mit der Metallschicht 6 im zentralen Hohiraum des Dielektrikumkörpers 1 und mit der Metallschicht 7 des axial dahinterliegenden Dielektrikumkörpers 2 durch eine Lötmetallschicht 9 verbunden ist. Im zentralen Hohlraum dieses Dielektrikumkörpers 2 ist mit der Metallschicht 8 ein Verbindungselement 4 kontaktiert, welches wiederum mit einer Metallschicht auf der Außenmantelfläche eines weiteren rohrförmigen Dielektrikumkörpers 1 durch Lötmetallschichten 9 elektrisch leitend verbunden ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel eines Kondensators sind auf einem Projektionskreis drei rohrförmige Dielektrikumkörper 1 gleichmäßig verteilt, desgleichen sind drei rohrförmige Dielektrikumkörper 2 gleichmäßig verteilt und gegen die Dielektrikumkörper 1 um sechzig Winkelgrad versetzt. Diese Winkelversetzung kann auch etwas kleiner, beziehungsweise größer sein, wenn die Verbindungselemente 3 und 4 einen kleineren Durchmesser besitzen. Jede der beiden aus rohrförmigen Dielektrikumkörpern 1, beziehungsweise 2, bestehenden Gruppen sind mit einer Anschlußkappe 14, beziehungsweise 15, versehen, die mit den Metallschichten 5, beziehungsweise 7, kontaktiert sind. Dadurch sind alle rohrförmigen Dielektrikumkörper 1 und 2 mit ihren Metallschichten der Kondensatorbeläge parallel zusammengeschaltet und die beiden Kondensatorbeläge mit aufgepreßten Anschlußkappen 14 und 15 kontaktiert.
Fig. 7 zeigt einen Kondensator, bei dem die Gruppe der aus rohrförmigen Die elektrikumkörpern 1 und die Gruppe der aus rohrförmigen Dielektrikumkörpern 2 sich jeweils mit den Außenmantelflächen entlang einer Mantellinie berühren und die beiden Gruppen gegeneinander verdreht sind. In jeder durch zwei Metallschichten 5, beziehungsweise 7, eingeengten Querschnittsfläche eines zentralen Hohlraumes verläuft ein Verbindungselement 3, beziehungsweise 4, in Form eines Drahtstückes, derart, daß Metallschichten 8 mit Metallschichten 5 und Metallschichten 6 mit Metallschichten 7 elektrisch leitend verbunden sind.
DUrch die Berührung der rohrförmigen Dielektrikumkörper 1, 2 entlang den Manteil linien sind zwei steife Gruppen rohrförmiger Dielektrikumkörper 1, beziehungsweise 2, gegeben, auf welche je eine Anschlußkappe 14, beziehungsweise 15, aufgepreßt werden kann Leerseite

Claims

P A T E N T A N S P R ü C H E 1. Elektrischer Kondensator, der aus keramischen, rohrförmigen Dielektrikumkörpern besteht, auf denen Metallschichten der Beläge festhaftend angeordnet sind, und bei dem auf den Metallschichten der Beläge die Anschlüsse des Kondensators elektrisch leitend befestigt sind, d a d u r c h gek e n n z ei c h ne t, daß zwei rohrförmige Dielektrikumkörper (1, 2) axial in einem Abstand hintereinander angeordnet sind und je ein metallisches Verbindungselement (3, 4) durch eine zentrale Bohrung (13, 23) eines rohrförmigen Dielektrikumkörpers (1, 2) bis zur Außenmantelfläche des axial benachbarten rohrförmigen Dielektrikumkörpers (2, 1) reicht und sowohl mit der Metallschicht (6) des Belages der zentralen Bohrung (13) des einen rohrförmigen Dielektrikumkörpers (1) als auch mit der Metallschicht (7) des Belages der Außenmantelfläche des axial benachbarten, rohrförmigen Dielektrikumkörpers (2) elektrisch leitend verbunden ist.
2. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei rohrförmige Dielektrikumkörper (1, 2) axial in einem Abstand hintereinander und radial mindestens um die Querschnittsabmessung eines Verbindungselementes (3, 4) versetzt angeordnet sind.
3. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (3, 4) Drähte sind, die sich von der Außenmantelfläche jeweils des einen rohrförmigen Dielektrikumkörpers (1, 2) durch die zentrale Bohrung (23, 13) des zweiten rohrförmigen Dielektrikumkörpers (2, 1) in den beiden gegenüberliegenden axialen Richtungen fortsetzen.
4. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungselemente (3, 4) Drähte sind, die sich im Bereich außerhalb der beiden rohrförmigen Dielektrikumkörper (1, 2) in die gleiche Richtung erstrecken und nebeneinander in einem definierten Rasterabstand parallel angeordnet sind.
5. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl rohrförmiger DIelektrikumkörper (1, 2) paarweise axial und radial versetzt cirkular gleich verteilt um eine gemeinsame Achse angeordnet sind, wobei jedes Verbindungselement (3,4) mit der Metallschicht (7, 5) einer Außenmantelfläche eines rohrförmigen Dielektrikumkörpers (2, 1) und der Metallschicht (6, 8) der zentralen Bohrung (23, 13) eines benachbarten rohrförmigen Dielektrikumkörpers (2, 1) elektrisch leitend verbunden ist, so daß sich in Achsenrichtung zwei cirkular gegeneinander verdrehte Gruppen rohrförmiger Dielektrikumkörper (1, 2) ergeben.
6. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Verbindungselemente (3, 4), die aus den zentralen Bohrungen (13, 23) einer Gruppe rohrförmiger Dielektrikumkörper (1, 2) herausragen, sich in einen gemeinsamen Anschluß (31, 41) fortsetzen, der in Richtung der gemeinsamen Achse der Gruppe verläuft.
7. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder der beiden Gruppen rohrförmiger Dielektrikumkörper (1, 2) eine mit einem Anschlußdraht verbundene Anschlußkappe (14, 15) mit den Metallschichten (5, 7) der Außenmantelflächen elektrisch leitend verbunden ist.
8, Elektrischer Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen der rohrförmigen Dielektrikumkörper (1, 2 in Projektion auf ihre Stirnflächen (11, 12, 21, 22) auf einem derartigen Kreisdurchmesser liegen, daß jede zentrale Innenbohrung (13, 23) eines rohrförmigen Dielektrikumkörpers (1, 2) mit der Außenmantelfläche des benachbarten rohrfömigen Dielektrikumkörpers entlang einer Mantellinie fluchtet.
9. Elektrischer Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachsen der rohrförmigen Dielektrikumkörper (1, 2) in Projektion auf ihre Stirnflächen (11, 12, 21, 22) auf einem dertigen Kreisdurchmesser liegen, daß sich die Außenmantelflächen der rohrförmigen Dielektrikumkörper (1, 2) einer Gruppe berühren.
10. Elektrischer Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallschichten (5, 6, 7, 8) der Beläge jeden rohrförmigen Dielektrikumkörper (1, 2) mit Ausnahme seiner Stirnflächen (11, 12, 21, 22) vollständig bedecken
11. Elektrischer Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die rohrförmigen Dielektrikumkörper (1, 2) aus dem selben Keramikmaterial oder aus unterschiedlichen Keramikmaterialien bestehen,