DE3714530A1 - Elektrisches filter-verbindungselement - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektrisches Filter- Verbindungselement.

Elektronische Einrichtungen sind oft vor den Einwirkungen von Störsignalen zu schützen, insbesondere vor Störsignalen im Radio- oder Hochfrequenzbereich, die auf den Netz- oder Signalleitungen überlagert sind, die mit der Einrichtung verbunden sind.

Üblicherweise erfolgt der Schutz mittels Durchführungskon­ densatoren und Filtern, die von niedrigen Frequenzen (z.B. einige kHz) bis zu hohen Frequenzen (z.B. mehrere GHz) wirksam sind. Die kapazitiven Elemente können dabei aus rohrförmigen oder aus scheibenförmigen Elementen gebildet sein. Letztere können aus mehrfachen Dielektrik-/Elek­ trodenschichten zusammengesetzt sein, um eine hohe Kapa­ zitanz pro Einheitsvolumen zu ergeben.

Es gibt mehrere Alternativen zur Anbringung solcher Filter, für eine optimale Wirkung erfolgt die Anbringung üblicher­ weise an einer Trennwand. Die kapazitiven Elemente können in Gewindekörpern angeordnet sein oder mit einfachen Buchsen zur Erleichterung einer direkten Anbringung durch Löten versehen sein.

Eine andere bekannte Alternative ist die Unterbringung mehrerer Filterelemente in einem gemeinsamen Körper und das Vorsehen einer abnehmbaren elektrischen Verbindungsvorrich­ tung. Solche Vielfach-Verbindungselemente können nur eine elektrische Verbindung oder mehr als hundert Verbindungen aufweisen. Zusätzlich zu der Bereitstellung der gewöhnlich erforderlichen Vorrichtung für die elektrische Verbindung eines Teils einer elektronischen Einrichtung bildet daher ein elektrisches Filter-Verbindungselement ein geeignetes Gehäuse für die Radiofrequenz- bzw. HF-Entstörfilter, die zum Schutz der Einrichtung erforderlich sind.

Beispiele für solche Verbindungselemente, wobei Rohrkonden­ satoren verwendet werden, um die Filterelemente zu bilden, können in vielen Druckschriften gefunden werden, z.B. in der GB 21 36 634B, GB 21 22 038A, US 34 35 387, US 45 19 665, US 45 07 630, GB 13 41 628, GB 12 18 951, GB 12 07 396 und der GB 12 07 395. Ein weiteres Beispiel eines solchen Verbin­ dungselementes mit einem Planar-Kondensator, der aus einem monolithischen Keramikblock mit einem Mehrfach-Kondensator besteht, ist in der GB 13 85 377 enthalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, Verbesserungen in der Art der Ausbildung und der Anordnung solcher Entstörfilter zur Anwendung in elektrischen Filter-Verbindungselementen zu schaffen.

Erfindungsgemäß ist eine Baugruppe aus Scheibenkondensatoren vorgesehen, die über entsprechenden Löchern in einer Metall­ platte angebracht sind und dafür vorgesehen sind, über eine Anordnung von Anschlußleitungen gesetzt zu werden, die sich von den Kontakten eines Vielfach-Verbindungselementes weg erstrecken.

Vorzugsweise weisen die Scheibenkondensatoren jeweils einen ringförmigen dielektrischen Körper auf, der zwei Paare von überlappenden planaren Elektroden enthält, die mit inneren und äußeren rohrförmigen Abschlüssen verbunden sind, wobei die äußeren Abschlüsse mit der Metallplatte und die inneren Abschlüsse mit der entsprechenden Anschlußleitung, die sich dadurch erstreckt, elektrisch verbunden sind.

Vorteilhaft ist der Mittenabstand benachbarter Kondensatoren in der Anordnung größer als der Mittenabstand der ent­ sprechenden Kontakte des Vielfach-Verbindungselementes, wobei die Zunahme des Abstandes mit einer Auffächerung in der Anordnung von Anschlußleitungen, die sich zwischen den Verbindungskontakten und den Kondensatoren an der Metall­ platte erstrecken, verbunden ist.

Beim Zusammenbau der erwähnten Vorrichtung mit dem Verbin­ dungselement kann die Anordnung von Anschlußleitungen, die sich von der Rückseite des Verbindungselementes weg er­ streckt, durch Einsetzen von drei oder mehr Kämmen in die Anordnung der Anschlußleitungen geordnet und im richtigen Abstand gehalten werden, wobei die Zähne der Kämme so ausgebildet sind, daß die Überschneidungen der Kämme eine Einspannung jeder Anschlußleitung relativ zu den anderen Anschlußleitungen durch je einen Zahn eines jeden der drei Kämme ergibt, so daß jede Anschlußleitung durch drei Zähne eingespannt ist.

Wenn der erwünschte Mittenabstand bei einer ersten Anordnung von Kondensatoren erhalten wurde, kann eine Anzahl von Pi-Glied-Filtern durch Hinzufügen einer zweiten Anordnung in einer ähnlichen Art zu der ersten ausgebildet werden, die durch ein induktives Element zwischen jedem entsprechenden Paar von Kondensatorelementen getrennt ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung genauer beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Filter-Verbindungselementes;

Fig. 2 schematisch einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1;

Fig. 3 eine Vorderansicht eines Teils einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 4 schematisch einen Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 3;

Fig. 5 einen Teilschnitt einer dritten Ausführungsform mit einem Pi-Glied-Filter;

Fig. 6 ein Verfahren für das Zusammensetzen der Vorrich­ tung;

Fig. 7 schematisch eine Vorderansicht einer vierten Aus­ führungsform eines erfindungsgemäßen Filter-Ver­ bindungselementes; und

Fig. 8 einen Schnitt längs C-C in Fig. 7.

HF-Entstörfilter für Vielfach-Verbindungselemente weisen im allgemeinen bevorzugt keramische kapazitive Elemente in Scheibenform anstelle der Röhrenform auf. Scheibenkonden­ satoren haben gegenüber Rohrkondensatoren einige Vorteile, insbesondere:

• a) Eine größere Kapazitanz pro Einheitsvolumen aufgrund eines Vielschichtaufbaues;
• b) Eine größere mechanische Festigkeit aufgrund eines erhöhten Verhältnisses des Außendurchmessers zum Innendurchmesser und eines erhöhten Verhältnisses des Außendurchmessers zur Länge. Dies führt zu erhöhter Zuverlässigkeit unter schwierigen Betriebsbedingungen.
• c) Aufgrund des radialen Stromflusses ist die Selbst­ induktivität des Kondensators niedriger als bei einem rohrförmigen Aufbau, was das Hochfrequenzverhalten verbessert.

Jedoch müssen zwei Faktoren bei der Anwendung von Scheiben­ kondensatoren berücksichtigt werden:

• a) Die Herstellungsbedingungen für scheibenförmige Viel­ schicht-Kondensatoren sind derart, daß es für einen zuverlässigen Betrieb nicht möglich ist, den Außen­ durchmesser unter ein gegebenes Maß (das abhängig von der erforderlichen Kapazitanz usw. verschieden sein kann) verringert werden kann. In manchen Fällen ist der Abstand zwischen benachbarten Kontakten eines Vielfach-Verbin­ dungselementes kleiner als der erwünschte minimale Außendurchmesser des kapazitiven Elements.
• b) Bei einem Filter ist es oft erforderlich, ein Pi-Glied- Filterelement einzuschließen, das zwei Kondensatoren mit einer Induktivität verbindet. Rohrkondensatoren können so metallisiert werden, daß zwei Sätze von Elektroden an einem Rohr vorgesehen sind, was die Herstellung eines Pi-Glied-Filters mit nur einem Keramikelement ermöglicht. Bei Scheibenkondensatoren sind jedoch zwei solcher Kondensatoren zur Herstellung eines Pi-Glied-Filters erforderlich.

Die Erfindung ermöglicht die Anordnung von Scheibenkonden­ satoren mit hoher Dichte in einem Vielfach-Verbindungs­ element.

In den Fig. 1 und 2 ist ein leitendes metallisches Sub- Chassis in der Form einer Metallplatte 10 mit einer Anzahl von Löchern 12 dargestellt. Jedes der Löcher 12 nimmt zur Durchführung in einem Abstand zur Metallplatte jeweils eine einer Anzahl von Anschlußleitungen 14 auf, von denen jede einzeln kapazitiv an Erde angekoppelt ist. Über jedem Loch 12 ist ein entsprechender Scheibenkondensator 16 angebracht, der einen dielektrischen Körper 17 aufweist, der seinerseits erste und zweite Gruppen parallel überlappender Elektroden 18, 20 enthält, die mit rohrförmigen äußeren bzw. inneren metallischen Abschnitten 22, 24 verbunden sind. Wie in der Fig. 2 gezeigt, ist der äußere rohrförmige Abschnitt jedes Kondensators 16 elektrisch bei 26 mit dem metallischen Sub-Chassis 10 verbunden, beispielsweise durch Lot oder Klebstoff, und der innere rohrförmige Abschnitt jedes Kondensators ist elektrisch mit der jeweiligen Leitung 14 verbunden, beispielsweise durch Anwendung von Lot, Kleb­ stoff, mechanischem Druck oder dergleichen. Es ist somit eine Baugruppe scheibenförmiger Elektroden 16, die an einer Metallplatte 10 angebracht sind, ausgebildet. Im Gebrauch ist die Metallplatte 10 so angeordnet, daß sie elektrisch mit Erde verbunden ist, gewöhnlich über das Chassis des Teils der elektronischen Einrichtung, das zu schützen ist.

In der Ausführungsform der Fig. 3 und 4 ist die Metall­ platte 10 a als Ganzes mit einem ringförmigen vorstehenden Rand 28 ausgebildet, der eine zylindrische Ausnehmung über den Scheibenkondensatoren 16 a bildet, die mit einer ein­ schließenden Vergußmasse 30 gefüllt werden kann. Im Gebrauch ist der Metallkörper 10 a, 28 so angeordnet, daß er elek­ trisch mit dem Chassis des zu schützenden Einrichtungsteiles verbunden ist, beispielsweise durch Eingreifen in eine geeignete Öffnung in einer Wand der Einrichtung.

Die Fig. 3 und 4 zeigen auch ein Vielfach-Verbindungs­ element 32 mit einer Anordnung von einzelnen Buchsen 34, die in einem isolierenden Kunstharz 35 zur Aufnahme entsprechen­ der Stifte eines (nicht gezeigten) Steckers angeordnet sind.

Im Gebrauch ist die Anordnung von Kondensatoren 16 a an der Metallplatte 10 a durch Hindurchführen der leitenden Enden (Anschlußleitungen) 14 a, die sich von der Rückseite der Kontaktbuchsen 34 des Vielfach-Verbindungselementes weg erstrecken, durch die Löcher 12 a und die inneren Elektroden des Kondensators an das Verbindungselement 32 angefügt.

Obwohl für eine klarere Darstellung in der Fig. 4 getrennt gezeigt, ist in der Praxis die Metallplatte 10 a an einem Flansch 36 am rohrförmigen Körper 38 des Verbindungsele­ mentes 32 angesetzt.

Wie in der Fig. 4 gezeigt, ist der Mittenabstand (der Abstand von Mitte zu Mitte) benachbarter Scheibenkonden­ satoren 16 a größer als der Mittenabstand der entsprechenden Verbindungselement-Buchsen 34. Das bedeutet, daß der Außendurchmesser der Scheibenkondensatoren 16 a größer sein kann als der Abstand zwischen benachbarten Buchsen 34, wodurch das oben erwähnte Erfordernis erfüllt wird. Es ist anzumerken, daß die einzelnen Leitungen 14 a, die aus Kupferdraht sein können, damit bis zu einem gewissen Grad bei der Erstreckung zwischen den Buchsen 34 und den Löchern 12 a in der Metallplatte 10 a aufgefächert werden.

Wenn die Metallplatte am Flansch 36 angesetzt ist, muß der erforderliche elektrische Kontakt zwischen den leitenden Enden 14 a und den inneren rohrförmigen Abschlüssen der Kondensatoren 16 a hergestellt werden. Wie oben erwähnt, kann dies durch Lot, Klebstoff, mechanischen Druck oder dergleichen erreicht werden. Schließlich wird die durch den vorstehenden Rand 28 gebildete zylindrische Ausnehmung mit einer Vergußmasse wie einem geeigneten Epoxidharz gefüllt.

Es ist offensichtlich, daß während des Zusammenbaus der be­ schriebenen Vorrichtung die Anordnung der Anschlußleitungs­ enden 14 a, die sich von der Rückseite des Verbindungselemen­ tes 32 weg erstrecken, geordnet und im richtigen Abstand gehalten werden muß, um ein leichtes Ansetzen der Scheiben­ kondensatoranordnung daran zu ermöglichen. Dies kann schwierig sein, besonders wenn ein Vielfach-Verbindungs­ element hundert oder mehr solcher Enden aufweist. Wie in der Fig. 6 gezeigt, besteht eine Art der Ordnung der Anschluß­ leitungsenden und deren Halten in einem bestimmten Abstand darin, in die Anordnung der Anschlußleitungsenden drei oder mehr Kämme 40 a, 40 b, 40 c einzusetzen, deren Zähne so ausge­ staltet sind, daß die Überschneidungen der Kämme eine Ein­ spannung einer jeden Anschlußleitung 14 a relativ zu allen anderen Leitungen 14 a durch je einen Zahn von jedem der drei Kämme ergibt, das heißt eine Einspannung durch drei Zähne für jede Anschlußleitung. Durch Positionieren der Anschluß­ leitungen in dieser Art kann die Kondensatoranordnung leicht über die Leitungen gesetzt werden. Die Kämme werden selbst­ verständlich entfernt, bevor die Leitungen an die inneren Abschlüsse der Kondensatoren elektrisch angeschlossen werden.

Die Fig. 5 zeigt, wie der beschriebene Aufbau die leichte Bildung einer Anzahl von Pi-Glied-Filtern ermöglicht. In dieser Abbildung enthält eine erste Metallplatte 10 b eine erste Anzahl von Scheibenkondensatoren 16 b, deren innere Ab­ schlüsse elektrisch mit Anschlußleitungen 14 b von einem Vielfach-Verbindungselement (nicht gezeigt) verbunden sind. Der äußere Umfang der Metallplatte ist elektrisch mit einem rohrförmigen Metallgehäuse 42 verbunden. Um Pi-Glied-Filter 44 zu bilden, werden entsprechende rohrförmige induktive Elemente 46 an jede Anschlußleitung 14 b angelegt, gefolgt von einer zweiten Metallplatte 10 c, die eine zweite Anzahl von Scheibenkondensatoren 16 c aufweist. Die rohrförmigen Induktivitäten 46 sind damit zwischen den ersten und zweiten Kondensatoren 16 a, 16 b angeordnet.

Falls erforderlich, können auch andere elektrische Konfigu­ rationen mit mehrfachen Kondensator-/Induktivitätselementen durch Einsetzen einer entsprechenden Anzahl solcher Scheibenkondensatoranordnungen aufgebaut werden.

Die Fig. 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform, bei der zwei Metallplatten 10 d, 10 e, von denen jede eine ent­ sprechende Anordnung von Scheibenkondensatoren 16 d, 16 e in einer dem Aufbau der Fig. 1 und 2 entsprechenden Art aufweist, Rücken an Rücken zur Bildung entsprechender Erdungsebenen angebracht sind. Die Platten 10 d, 10 e werden durch Abstandsstücke 50 getrennt und sind durch geeignete (nicht gezeigte) Einrichtungen geerdet. Jeder Filter 16 d, 16 e ist mit einer entsprechenden Anschlußleitung 14 a, 14 b verbunden. Durch Ausbilden der Filteranordnung in zwei getrennten Einheiten, die sich auf den Metallplatten 10 d, 10 e befinden, kann eine größere Anzahl von Filtern auf einer gegebenen Fläche untergebracht werden als es der Fall ist, wenn die Filter auf einer einzigen Metallplatte 10 ange­ ordnet sind.

Claims (11)

1. Filteranordnung, gekennzeichnet durch eine Anzahl von Scheibenkondensatoren (16), die über ent­ sprechenden Löchern (12) in einer Metallplatte (10) ange­ bracht sind und die dafür vorgesehen sind, über eine An­ ordnung von Anschlußleitungen (14) gesetzt zu werden, die sich von den Kontakten eines Vielfach-Verbindungselementes (32) weg erstrecken.

2. Filteranordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Scheibenkondensatoren (16) jeweils einen ringförmigen dielektrischen Körper (17) aufweisen, der zwei Gruppen überlappender planarer Elek­ troden (18, 20) enthält, die mit äußeren bzw. inneren rohr­ förmigen Abschlüssen verbunden sind, wobei die äußeren Abschlüsse mit der Metallplatte (10) und die inneren Abschlüsse mit der jeweiligen Anschlußleitung (14), die sich dadurch erstreckt, elektrisch verbunden sind.

3. Filteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenabstand be­ nachbarter Kondensatoren (16) in der Anordnung größer ist als der Mittenabstand der entsprechenden Kontakte (34) des Vielfach-Verbindungselementes (32), wobei die Zunahme des Abstandes mit einem Auffächern der Anordnung von Anschluß­ leitungen (14) in der Erstreckung zwischen den Verbindungs­ elementkontakten (34) und den Kondensatoren (16) an der Metallplatte (10) verbunden ist.

4. Filteranordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Metallplatten (10 a, 10 b) Rücken an Rücken angeordnet sind, wobei jede eine ent­ sprechende Anordnung von Scheibenkondensatoren (16 a, 16 b) aufweist, die in oder über entsprechenden Löchern (12 a, 12 b) in den Metallplatten angebracht sind.

5. Vielfach-Verbindungselement, gekennzeich­ net durch eine Anzahl von Stecker- oder Buchsen-Kontakt­ elementen (34), die mit entsprechenden Anschlußleitungen (14) verbunden sind, und durch eine Baugruppe mit Scheiben­ kondensatoren (16), die in oder über entsprechenden Löchern (12) in einer Metallplatte (10) angebracht sind, wobei jeder der Scheibenkondensatoren (16) über eine der Anschlußleitun­ gen (14), die sich von den Kontaktelementen (34) weg er­ strecken, gesetzt und damit verbunden ist.

6. Vielfach-Verbindungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenkonden­ satoren (16) jeweils einen ringförmigen dielektrischen Körper (17) aufweisen, der zwei Gruppen überlappender planarer Elektroden (18, 20) enthält, die mit äußeren bzw. inneren rohrförmigen Abschlüssen verbunden sind, wobei die äußeren Abschlüsse mit der Metallplatte (10) und die inneren Abschlüsse mit der entsprechenden Anschlußleitung (14), die sich dadurch erstreckt, elektrisch verbunden sind.

7. Vielfach-Verbindungselement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenabstand benachbarter Kondensatoren (16) in der Anordnung größer ist als der Mittenabstand der entsprechenden Kontaktelemente (34) des Vielfach-Verbindungselementes, wobei die Zunahme des Abstandes mit einem Auffächern der Anordnung von An­ schlußleitungen (14), die sich zwischen den Verbindungs­ elementkontakten (34) und den Kondensatoren (16) an der Metallplatte (10) erstrecken, verbunden ist.

8. Vielfach-Verbindungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Baugruppe zwei Metallplatten (10 d, 10 e) aufweist, die Rücken an Rücken angebracht sind und jeweils eine entsprechende Anordnung von Scheibenkondensatoren (16 d, 16 e) aufweisen, die in oder über entsprechenden Löchern (12 d, 12 e) in den Metallplatten angebracht sind.

9. Vielfach-Verbindungselement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement zwei Metallplatten (10 b, 10 c) aufweist, die jeweils eine entsprechende Anzahl von Scheibenkondensatoren (16 b, 16 c) enthalten, die über entsprechenden Löchern in den Metallplatten angebracht sind, wobei jeweils Paare von Kondensatoren an den beiden Metallplatten gemeinsam über entsprechenden Anschlußleitungen angeordnet sind, und wobei jedes der Paare von Kondensatoren durch ein rohrförmiges induktives Element (44) getrennt ist, um ein Pi-Glied-Filter zu bilden.

10. Verfahren zum Zusammenbau des Verbindungselementes von einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anordnung von Anschlußleitungen (14), die sich von der Rückseite des Verbindungselementes (32) weg erstreckt, durch Einsetzen von drei oder mehr Kämmen (40 a, 40 b, 40 c) in die Anordnung der Anschlußleitun­ gen geordnet und im richtigen Abstand gehalten werden, wobei die Zähne der Kämme so ausgebildet sind, daß die Über­ schneidungen der Kämme eine Einspannung jeder Anschluß­ leitung relativ zu den anderen Anschlußleitungen durch je einen Zahn von jedem der drei Kämme ergibt, so daß jede Anschlußleitung durch drei Zähne eingespannt ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß, wenn der gewünschte Mittenabstand an einer ersten Anordnung von Kondensatoren erreicht wurde, eine Anzahl von Pi-Glied-Filtern durch Hinzufügen einer zweiten Anordnung in einer ähnlichen Art zu der ersten ausgebildet wird, die durch ein induktives Element zwischen jedem entsprechenden Paar von Kondensatorelementen getrennt wird.