DE3727014A1 - Hochspannungskondensator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungskondensator für eine Tiefpaßfilterschaltung oder dergl. in einer Magnetrongeneratorschaltung für einen elektronischen Kochherd.

Fig. 22 zeigt ein Beispiel einer Magnetrongeneratorschaltung für einen elektronischen Kochherd. Eine derartige Schaltung weist eine Doppelsiebschaltung mit Kondensatoren 6 und 8 und Wicklungen 10 und 12 auf, welche die äußere Übertragung und Ausstrahlung des vom Magnetron 14 erzeugten Hochfrequenzrauschens verhindern. In diesem Fall wird den Kondensatoren 6 und 8 gewöhnlich Heizspannung (z. B. 6.3 V _eff ) sowie Anodenspannung (z. B. 3-6 KV Gleichstrom) des Magnetrons 14 zugeführt. Aufgrund der Eigenschaften des Magnetrons 14 sowie eines Aufwärtstransformators 2 (magnetischer Streuflußtransformator), bei denen ein Einschaltimpuls und ein Anstiegsimpuls von 10-20 KV.-p erzeugt wird, müssen die Kondensatoren 6 und 8 eine hohe Durchschlagspannungsfestigkeit von 20 KV aufweisen, und der Benutzer verlangt, daß der elektronische Kochherd einen genauen Kühl-/Heizzyklus aufweist. Ein Kondensator derart komplizierter Bauweise wie der nach Fig. 23 galt bislang als Vorbild für die Kondensatoren 6 und 8.

In anderen Worten, bei einem derartigen Hochspannungskondensator werden Leiter 24 a und 24 b durch Durchgangsöffnungen 29 a und 29 b in eine im wesentlichen elliptisch geformte Kondensatoreinheit 28 (siehe Fig. 24) eingeführt, deren Außenfläche mit nichtleitenden Verkleidungen 18 und 28, welche mit Isolierharz 38 vergossen werden, umhüllt sind. An der einen Endfläche der Kondensatoreinheit 28 angeordnete Schlitzelektroden 32 a und 32 b sind an die Leiter 24 a und 25 b über Anschlußkappen 26 a und 26 b gelötet; eine Elektrode 34 an der anderen Endfläche der Einheit 28 ist an das Massegehäuse 22 gelötet. Folglich werden die Kondensatoren 6 und 8 zwischen den Leitern 24 a und 24 b und dem Massegehäuse 22 eingeführt.

Der Hochspannungskondensator nach Fig. 23 weist jedoch folgende Nachteile auf:

(I) Um Spannungen des Isolierharzes 38 bei den Öffnungen 29 a und 29 b der Kondensatoreinheit 28 unterdrücken zu können, müssen die Leiter 24 a und 24 b im Isolierharz 38 mit Röhren 36 a und 36 b aus elastischem Material (z. B. Silikongummi) umhüllt werden, was zu höheren Herstellungskosten führt. Dies liegt daran, daß die Leiter 24 a und 24 b bzgl. ihrer Haftbarkeit einem Porzellan-Dielektrikum 30 mit Isolierharz 38 überlegen sind, und daß, wenn die Röhren 36 a und 36 b weggelassen werden, aufgrund der verbleibenden Spannung bzw. aufgrund der durch Temperaturveränderungen des Isolierharzes 38 entstehenden Spannung das Isolierharz 38 vom Porzellan-Dielektrikum 30 abgezogen wird, wodurch sich die Durchschlagsspannungsfestigkeit verringert.

(II) Da ein Koeffizient linearer Ausdehnung des Porzellan-Dielektrikums 30 bei der Kondensatoreinheit 28 um ca. 1 Stelle kleiner ist, als der des Isoliergehäuses 18 bzw. des Isolierharzes 38, werden sowohl das Porzellan- Dielektrikum 30 als auch das Isolierharz 38 während des Wärmetests leicht abgezogen, woraufhin sich die Durchschlagspannungsfestigkeit verringert.

(III) Es sind insgesamt mehr Teile notwendig, und die Konstruktion ist kompliziert, weshalb der Kondensator schwieriger und teurer herzustellen ist.

Die vorstehend genannten Nachteile können vermieden werden, indem ein genau dimensionierter Zwischenraum zwischen den Leitern 24 a und 25 b und den inneren Elektroden 31 a und 31 b vorgesehen ist und die Lötbedingungen, wie z. B. die Temperatur des Lötmittels, genau festgesetzt sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Hochspannungskondensator zu schaffen, der aus weniger Teilen besteht, eine einfache Konstruktion aufweist und leicht und kostengünstig herzustellen ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hochspannungskondensator zu schaffen, dessen Durchschlagsspannungsfestigkeit nicht durch den Wärmezyklus oder dergl. verringert wird.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine Längsansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Hochspannungskondensators, im Schnitt;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht davon;

Fig. 3 eine Längsansicht der Haltevorrichtungen des Isoliermantels an Massegehäusen, im Schnitt;

Fig. 4 eine Schnittansicht einer modifizierten erfindungsgemäßen Ausführungsform und einen Teil der Hochspannungskondensatoreinheit;

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Leiters;

Fig. 6a-f den Herstellungsprozeß für einen weiteren Leiter;

Fig. 7 eine Längsansicht einer weiteren modifizierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kondensators;

Fig. 8-13 Längsansichten unterschiedlichen Isoliermaterials für den Hochspannungskondensator, im Schnitt;

Fig. 14 eine Längsansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des Kondensators, im Schnitt;

Fig. 15 eine Längsansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform des Kondensators, im Schnitt;

Fig. 16 die Verbindung eines Dielektrikums mit dem Leiter;

Fig. 17 eine perspektivische Ansicht davon;

Fig. 18 eine Draufsicht davon im Querschnitt;

Fig. 19 eine Längsansicht davon, im Schnitt;

Fig. 20 eine Längsansicht davon, die zeigt, wie das Weiterfließen des Lötmittels vermieden wird, im Schnitt;

Fig. 21 eine perspektivische Ansicht davon;

Fig. 22 einen Schaltplan einer Magnetrongeneratorschaltung eines elektronischen Kochherdes;

Fig. 23 eine Längsansicht eines herkömmlichen Hochspannungskondensators, im Schnitt;

Fig. 24 eine perspektivische Ansicht einer Kondensatoreinheit, wie sie für den herkömmlichen Hochspannungskondensator nach Fig. 23 verwendet worden ist;

Fig. 25 eine Längsansicht der Lötkonstruktion für das herkömmliche Dielektrikum und die Leiter, im Schnitt; und

Fig. 26 eine Draufsicht der Lötkonstruktion nach Fig. 25, im Querschnitt.

Nach Fig. 1-5 weist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hochspannungskondensators eine Kondensatoreinheit 58 mit einem im wesentlichen elliptischen Dielektrikum 60 (z. B. dielektrisches Porzellan) mit zwei Durchgangsöffnungen 59 a und 59 b, einer externen Elektrode 64, die am gesamten äußeren Umfang des Dielektrikums 60 ausgebildet ist, und mit internen Elektroden 62 a und 62 b, die jeweils am inneren Umfang der Durchgangsöffnungen 59 a und 59 b ausgebildet sind, auf. Darüberhinaus weist die Kondensatoreinheit 58 nach diesem Ausführungsbeispiel gestufte Abschnitte 61 a und 61 b auf, welche an einigen Stellen der Öffnungen 59 a und 59 b des Dielektrikums 60 ausgebildet sind, sowie einen gestuften Abschnitt 61 c an einer Stelle des Außenumfangs des Dielektrikums 60, wodurch die Positionierung der Leiter 54 a und 54 b und eines nachfolgend noch näher zu erläuternden Massegehäuses 52 erleichtert wird.

Im übrigen sind die inneren Elektroden 62 a und 62 b sowie die äußere Elektrode 64 derart im Dielektrikum 60 ausgebildet, daß z. B.

• (1) der gesamte Außenumfang des Dielektrikums 60 stromlos beschichtet wird (mit Ni, Cu oder dergl.) und danach die als Isolierabschnitte dienenden Endflächen S₁ und S₂ freipoliert werden, oder daß
• (2) die als Isolierabschnitte dienenden Endflächen S₁ und S₂ vorher mit einer Schutzschicht überzogen werden, welche nach dem stromlosen Beschichten entfernt wird.

Die Kondensatoreinheit 58 wird durch eine entsprechende, am Massegehäuse 52 ausgebildete Durchgangsöffnung 53 eingeführt, wobei die externe Elektrode 64 der Kondensatoreinheit 58 und das Massegehäuse 52 am gesamten Außenumfang der Kondensatoreinheit 58 mit Lötmittel oder einem anderen leitenden Klebemittel leitend verbunden werden.

Zwei Leiter 54 a und 54 b, in deren Mitte Vorsprünge 56 a und 56 b vorhanden sind, werden durch die Durchgangsöffnungen 59 a und 59 b der Kondensatoreinheit 58 so weit eingeführt, bis die Vorsprünge 56 a und 56 b jeweils in die Öffnungen 59 a bzw. 59 b eintreten, so daß die inneren Elektroden 62 a und 62 b und die Vorsprünge 56 a und 56 b der Leiter 54 a und 54 b mit Lötmittel oder einem leitfähigen Klebemittel verbunden werden.

Zylindrische, an beiden axialen Enden offene Isoliergehäuse 48 und 50 umhüllen die Kondensatoreinheit 58 von beiden Oberflächen des Massegehäuses 52, so daß die Kondensatoreinheit 58 und die Leiter 54 a und 54 b davon umgeben sind, und sind am Massegehäuse 52 befestigt (die Haltevorrichtungen werden nachfolgend noch genauer erläutert). Isolierharz 68, wie z. B. Epoxidharz, wird in beide Isoliergehäuse 48 und 50 gefüllt, so daß die Kondensatoreinheit 58 davon umgeben ist.

Das Isolierharz 68 wird zunächst in ein Isoliergehäuse, z. B. in Gehäuse 48, eingefüllt und dann gehärtet; danach wird der Kondensator vertikal umgedreht und das Isolierharz 68 wird in das andere Gehäuse 50 eingefüllt, so daß das Harz 68 zweimal separat vertikal eingefüllt werden kann. Selbst in diesem Fall besteht nicht die Gefahr, daß das eingefüllte Isolierharz 68 nach außen sickern kann, da das leitfähige Klebemittel, z. B. Lötmittel, jeweils zwischen der externen Elektrode 64 an der Hochspannungskondensatoreinheit 58 und dem Massegehäuse 52 sowie zwischen den inneren Elektroden 62 a und 62 b und den Leitern 54 a und 54 b abdichtet.

Vorstehend beschriebener Hochspannungskondensator, der zwischen den beiden inneren Elektroden 62 a und 62 b und der gewöhnlichen externen Elektrode 64 zwei elektrostatische Kapazitäten erhält, hat den gleichen Stromkreis wie der herkömmliche Hochspannungskondensator nach Fig. 23.

Bei der ersten Ausführungsform eines Hochspannungskondensators nach der Erfindung besteht selbst beim Abgehen des Isolierharzes 68 von der Innenfläche jeder Durchgangsöffnung 59 a bzw. 59 b nicht die Gefahr einer Kriechentladung, da die Umgebung die Elektrodenfläche ist und gleiches Potential aufweist, so daß die Durchschlagsspannungsfestigkeit dadurch nicht herabgesetzt wird. Folglich ist es nicht erforderlich, die Leiter 54 a und 54 b mit Röhren zu umhüllen, wie das herkömmlicherweise der Fall ist, so daß die Herstellung des Kondensators somit billiger ist.

Die Isoliergehäuse 48 und 50 berühren den Boden nicht und es ist ein Zwischenraum oberhalb der Endfläche des inneren Isolierharzes 68 vorgesehen, wodurch ein Teil des die Endflächen S₁ und S₂ berührenden Isolierharzes 68 einer vertikalen Spannung, welche das Abziehen des Harzes 68 bewirkt, kaum ausgesetzt ist. Folglich kann das Isolierharz 68 schwer von dem Bereich entfernt werden, der mit den Endflächen S₁ und S₂ in Berührung ist. Der Widerstand der Durchschlagspannung ist in dem Bereich des Harzes 68 ebenfalls schwer herabzusetzen. Darüberhinaus kann der Teil des Isolierharzes 68, der die externe Elektrode 64 der Kondensatoreinheit 58 berührt, aufgrund eines Wärmezyklus' Ziehkräften ausgesetzt sein, die auf die beiden Isoliergehäuse 48 und 50 am Außenumfang zurückzuführen sind, so daß das Ablösen des Harzes 68 befürchtet werden muß. Selbst wenn das Harz 68 abgezogen wird, ist der entsprechende Bereich die Oberfläche der Elektrode mit gleichem Potential, so daß die Herabsetzung der Widerstandsfähigkeit der Durchschlagsspannung nicht zu einem Problem werden kann.

Ferner weist der erfindungsgemäße Kondensator weniger Teile und insgesamt eine einfache Konstruktion auf, so daß er leicht und kostengünstig herzustellen ist.

Fig. 3 ist eine Schnittansicht der Haltevorrichtungen für die Isoliergehäuse 48 und 50 am Massegehäuse 52. Diese Halterungen können z. B. die gesamten (zu klebenden) Bodenflächen der Gehäuse 48 und 50 mit einem Klebemittel überziehen und werden an das Massegehäuse 52 geklebt. Die Haltevorrichtungen nach Fig. 3 können jedoch auch herkömmlicher Art sein.

Die Isoliergehäuse 48 und 50 weisen an mehreren Bereichen der Innenflächen Vorsprünge 70 und 72 auf, mit denen die Kondensatoreinheit 58 eingeklemmt werden kann, so daß die Gehäuse 48 und 50 vorübergehend fixiert und gleichzeitig positioniert werden können, was die Zusammensetzung des Kondensators erleichtert. Zum weiteren sicheren Abdichten der Gehäuse 48 und 50 und des Massegehäuses 52 können an beiden geklebten Flächen des Gehäuses 52 nach dieser Ausführungsform feste, ringförmige Klebemittel 74 und 76 wie z. B. Spezialharz oder Polyester vorübergehend vorgehalten werden, und die Isoliergehäuse 48 und 50 können die Kondensatoreinheit 58 umgeben, die auf eine Temperatur oberhalb des Schmelzpunktes der festen Klebemittel 74 und 76 erwärmt werden soll. Die Kleber 74 und 76 werden geschmolzen, um die Isoliergehäuse 48 und 50 und das Massegehäuse 52 zu kleben und zuverlässig abzudichten.

Die gestuften Abschnitte 61 a bis 61 c an der Kondensatoreinheit 58 gemäß Fig. 1 können in Anbetracht der Positioniereinrichtungen der Kondensatoreinheit 58 im Hinblick auf die Leiter 54 a und 54 b und das Massegehäuse 52 fehlen. So sind z. B. bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4 die gestuften Abschnitte bei den Durchgangsöffnungen 59 a und 59 b im Dielektrikum 60 nicht gegeben, sondern die Öffnungen 59 a und 59 b haben einen kleineren Durchmesser als die Vorsprünge 56 a und 56 b der Leiter 54 a und 54 b, die inneren Elektroden 62 a und 62 b sind bis zur oberen Fläche des Dielektrikums 60 hin verlängert, und die Vorsprünge 56 a und 56 b werden vorübergehend daran gehalten und leitend geklebt.

Die Leiter 54 a und 54 b können stangenförmig sein oder aber auch die Form gemäß Fig. 5 aufweisen, die einen sogenannten Schraubanschlußleiter zeigt.

Die Fig. 6a-f zeigen, wie die Leiter 54 a und 54 b aus einem Blech hergestellt werden.

Gemäß Fig. 6a wird das Blech mittels einer Presse so gestanzt, daß in vorbestimmten Abständen Streifen 82 nebeneinander an einer Seite eines fortlaufenden Bandes 81 gebildet werden, die zum Band 81 hin schmäler sind.

Nahe des schmalen Bereiches jedes Streifens 82 befindet sich eine ausgestanzte Öffnung 83, und das Band 81 weist in vorbestimmten Abständen jeweils ausgestanzte Zufuhröffnungen 84 auf.

Jeder Streifen 82 ist in seiner Mitte so gestanzt worden, daß er einen zur einen Seite hin überstehenden und zur anderen Seite hin ausgesparten, geknickten Bereich 85 bildet, wie in der Vorderansicht gemäß Fig. 6b und der Seitenansicht gemäß Fig. 6c dargestellt.

Danach wird der Streifen 82 etwas unterhalb der Öffnung 83 mit der Stanzmaschine abgerundet und der Vorsprung 85 wie in Fig. 6d dargestellt ausgespart.

Nun wird, wie in der Frontansicht gemäß Fig. 6e und der Seitenansicht gemäß Fig. 6f gezeigt, der Teil oberhalb der Öffnung 83 abgeschnitten und verjüngt. Der Leiter ist somit fertig.

Der umgeknickte Bereich 85 eines solchen Leiters wird zu einem Flansch 86, an seinem oberen Ende zu einem flachen, ebenen Befestigungsteil 87 und an seinem unteren Ende zu einem röhrenförmigen Anschlußteil 89, das in etwa dem herkömmlichen Anschluß gemäß Fig. 5 entspricht.

Die Fig. 7-13 zeigen modifizierte Ausführungsformen des Hochspannungskondensators, wobei die Oberflächen der Isoliergehäuse 48 und 50 mit einem Isoliermaterial 80 überzogen sind, das stark wasserabweisend und kriechstromfest ist, so daß die Kriechstromfestigkeit in den Bereichen der Gehäuse verbessert werden kann, ohne daß auf die Leistung des Wärmezyklus' oder dergl. verzichtet zu werden braucht. In der gleichen Zeichnung weisen die Komponenten nach den Fig. 1-5 die gleichen Bezugsziffern auf. Die Unterschiede werden im nachfolgenden noch genauer beschrieben.

Bei dem Hochspannungskondensator nach der Ausführungsform gemäß Fig. 7 wird das vorstehend genannte Polybutylen- Terephthalat-Harz für die Gehäuse 48 und 50 verwendet, deren Oberflächen mit dem Isoliermaterial 80 überzogen sind.

Als Isoliermaterial 80 wird ein Material verwendet, das Feuchtigkeit nur schwer absorbiert, wie z. B. Silikonlack, -fett, -gemisch, modifiziertes Silikon-Epoxid-Harz, modifiziertes Silikonharz und Fluorkohlenstoff-Harz, bzw. ein Material mit besserer Kriechstromfestigkeit, wie z. B. Epoxid-Harz, unter Verwendung eines Aushärtemittels der Säureanhydrid-Reihe, sowie aushärtbares Harz wie z. B. ungesättigtes Polyester-Harz. In diesem Fall sollte vorzugsweise ein flammwidriges Material verwendet werden.

Das Isoliermaterial kann durch folgende Verfahren auf die Oberflächen der Gehäuse 48 und 50 aufgebracht werden:

• 1) Das Isoliermaterial 80 wird vorab auf die Gehäuse 48 und 50 aufgetragen, indem es entweder aufgesprüht, mit dem Pinsel aufgetragen oder im Tauchverfahren aufgegeben wird, danach wird der Hochspannungskondensator zusammengesetzt.
• 2) Nach erfolgter Zusammensetzung des Hochspannungskondensators wird das Isoliermaterial 80 auf die Isoliergehäuse 48 und 50 mit dem Pinsel aufgetragen oder aufgesprüht.

In diesem Fall werden die Flächen der Isoliergehäuse 48 und 50 mit dem Isoliermaterial 80 zumindest auf den Bereichen überzogen, die kein Isolierharz 68 aufweisen (siehe Fig. 7). Das Isoliermaterial 80 kann selbstverständlich, wie in Fig. 8 dargestellt, auch auf die Gesamtfläche der Isoliergehäuse 48 und 50 aufgetragen werden (dies trifft insbesondere bei Verfahren 1) zu). Darüberhinaus kann das Isoliermaterial 80 nicht nur wie in Fig. 7, sondern auch wie in den Fig. 9-13 gezeigt aufgetragen werden.

Nach Fig. 9 bedeckt das Isoliermaterial 80 nur die Außenflächen der Isoliergehäuse 48 und 50, nach Fig. 10 bedeckt es die gesamte Innenfläche der Gehäuse. Nach Fig. 11 bedeckt es nur die inneren freien Flächen der Gehäuse 48 und 50 und nach Fig. 12 die inneren freien Flächen und einen Teil der angrenzenden Außenfläche. Nach Fig. 13 bedeckt das Material Teile der Außenflächen der Gehäuse 48 und 50. Bei sämtlichen vorstehend genannten Ausführungsformen bedeckt das Isoliermaterial beide Gehäuse 48 und 50, wenn jedoch ein Problem nicht auf Kriechstromfestigkeit zurückzuführen ist, kann jeweils eines von beiden Gehäusen überzogen werden. Darüberhinaus beträgt die Dicke des Isoliermaterials 30-50 µm.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Hochspannungskondensators bestehen die Isoliergehäuse 48 und 50 aus wasseranziehendem Material und können Feuchtigkeit bei hohen Temperaturen und sehr feuchter Atmosphäre leicht aufnehmen und können nach Entladung leicht unterbrochen werden, weshalb die Oberflächen der Gehäuse 48 und 50 mit dem Isoliermaterial 80 überzogen werden, das sehr stark wasserabweisend und kriechstromfest ist. Dies verbessert die Kriechstromfestigkeit von Teilen der Gehäuse 48 und 50, was wiederum eine Verbesserung des gesamten Kondensators bedeutet.

Aufgrund der Tatsache, daß für die Isoliergehäuse 48 und 50 Material wie Polybutylen-Terephthalat-Harz verwendet werden kann, konnten die Herstellungskosten für den Hochspannungskondensator gesenkt werden. Es muß auch nicht auf seinen Wärmezyklus verzichtet werden.

Außerdem ist das Material für die Gehäuse 48 und 50 nicht auf Polybutylen-Terephthalat-Harz begrenzt, sondern es kann auch Nylon-, Polypropylen-Terephthalat-Harz sein.

Fig. 14 zeigt eine modifizierte Ausführungsform des Hochspannungskondensators, wobei die Spannungs-Verformungs- Kontraktion der Gehäuse 48 und 50 und des darin befindlichen Isolierharzes 68 auf das Dielektrikum 60 der Kondensatoreinheit 58 wirkt, damit das Dielektrikum 60 keinen Riß verursachen kann. Dadurch wird auch der Widerstand des Wärmezyklus' verbessert.

In der gleichen Zeichnung weisen gleiche Komponenten gemäß Fig. 1-5 gleiche Bezugsziffern auf. Die Unterschiede werden im nachfolgenden genauer beschrieben.

Es ist ein Massegehäuse 52 gegeben, welches aus einem Stück Blech aus Kupfer oder dergl. gebildet worden ist. Eine Durchgangsöffnung 53, durch welche die untere Hälfte des Dielektrikums 60 eingeführt wird, befindet sich im mittleren Bereich der Oberfläche des Massegehäuses 52; und ein gestufter Bereich 53 a ist um die Öffnung 53 am Massegehäuse 52 ausgebildet. Ein Verriegelungselement 53 b ist über den gesamten Umfang der Öffnung 53 ausgebildet und zum gestuften Bereich 53 a hin abgeknickt. Darüberhinaus ist bei dieser Ausführungsform das Verriegelungselement 53 b in die gesamte Umfangskante der Durchgangsöffnung 53 integriert, was nicht immer unbedingt der Fall sein muß, es kann jedoch auch am Umfang der Öffnung 53 in vorbestimmten Abständen geteilt sein. Daher hat es sich als wirkungsvoll erwiesen, wenn das Isolierharz 68 gut in das Verriegelungselement 53 b eingefüllt worden ist. Es kann auch ein separates Verriegelungselement aus Bleidraht nahe der Kante der Durchgangsöffnung 53 a eingelötet werden und so das Element 53 b bilden. Auf diese Weise kann das Teil 53 b leichter hergestellt werden, wie wenn es in das Massegehäuse 52 integriert ist. Kurz gesagt, das Verriegelungselement 53 b muß so geformt sein, daß es das Isoliergehäuse 50 sichert und dieses sich nicht in Richtung Kondensatoreinheit 58 hin bewegen kann. Folglich ist jede Konstruktionsform anwendbar.

Die obere Hälfte der Kondensatoreinheit 58 wird vom Massegehäuse 52 her unterstützt und vom zylindrischen Gehäuse 48 aus Harz umgeben, welches sich außerhalb des gestuften Bereiches des Gehäuses befindet. Eine Kontraktion im Gehäuse 48 aufgrund von Temperaturveränderungen kann daher durch den gestuften Bereich 53 a aufgenommen werden.

Andererseits wird die untere Hälfte der Kondensatoreinheit 58 von zylindrischen Gehäuse 50 umgeben, welches sich zwischen dem gestuften Bereich 53 a und dem Verriegelungselement 53 b am Massegehäuse 52 befindet. Eine Ausdehnung im Gehäuse 50 aufgrund von Temperaturveränderungen kann daher durch den gestuften Bereich 53 a und die Kontraktion im Gehäuse durch das Verriegelungselement 53 b aufgenommen werden.

Für die vorliegende Erfindung sind Tests mit zyklischen, abrupten Temperaturveränderungen von -40°C bis zu +120°C in Bezug auf den Hochspannungskondensator durchgeführt und folgendes Ergebnis erzielt worden: Beim Dielektrikum eines herkömmlichen Hochspannungskondensators entsteht ein Riß, sofern es einer Temperaturveränderung von ca. 90 Zyklen ausgesetzt wird; es entsteht jedoch kein Riß, wenn es einer Temperaturveränderung von 300 Zyklen ausgesetzt wird.

Es ist aus diesem Grund bei dem erfindungsgemäßen Hochspannungskondensator darauf geachtet worden, daß das Verriegelungselement 53 b am Massegehäuse 52 die Kontraktion des Isoliergehäuses 50 und des darin befindlichen Isolierharzes 68 in zuverlässiger Weise unterdrückt und daß der gestufte Bereich 53 a desselben die Kontraktion des Gehäuses 48 und des darin befindlichen Isolierharzes in zuverlässiger Weise unterdrückt, wodurch die auf das Dielektrikum 60 einwirkende Spannungs-Verformungs-Kontraktion verringert wird.

Fig. 15 zeigt eine weitere Ausführungsform des Hochspannungskondensators nach der Erfindung, wobei die in den Gehäusen 48 und 50 und dem darin befindlichen Isolierharz 68 herrschende Kontraktionsspannung auf das Dielektrikum der Kondensatoreinheit wirkt und dadurch einen Riß verursacht; dies kann jedoch verhindert werden.

Gleiche Komponenten der Fig. 1-5 weisen die gleichen Bezugsziffern auf. Auf eine Beschreibung wird verzichtet.

Gemäß Fig. 15 wird die Kondensatoreinheit 58 vom Massegehäuse 52 gehalten, im mittleren Bereich der Oberfläche befindet sich eine Durchgangsöffnung 53, in welche die untere Hälfte der Einheit 58 eingeführt wird. Die Öffnung 53 ist von einem gestuften Bereich 53 a umgeben.

Über die gesamte Umfangskante der Öffnung 53 erstreckt sich entlang des äußeren Umfangs der unteren Hälfte der Einheit 58 ein nach unten gebogenes Verriegelungselement 53 c, welches bei dieser Ausführungsform in die Kante der Öffnung 53 über deren gesamten Umfang integriert ist. Dies ist nicht auf diese Konstruktion begrenzt, es kann auch in radial sich gegenüberliegende Abschnitte vorbestimmter Länge aufgeteilt werden. Es können auch separate Verriegelungselemente 53 c in am Umfang vorbestimmten Positionen angeordnet sein.

Die obere Hälfte der vom Massegehäuse 52 gehaltenen Kondensatoreinheit 58 wird vom zylindrischen Gehäuse 48 umgeben, wobei sich das Gehäuse 48 außerhalb des gestuften Bereiches 53 a am Massegehäuse 52 befindet.

Folglich werden im Gehäuse 48 aufgrund von Temperaturveränderungen erfolgte Kontraktionen von dem gestuften Bereich 53 a aufgefangen, so daß in der Kondensatoreinheit 58 kein Riß entstehen kann.

Die untere Hälfte der Einheit 58 ist mit dem im gestuften Bereich 53 a am Anschluß 52 befindlichen zylindrischen Gehäuse 50 umgeben worden, und die untere Hälfte ist mittels in das Isoliergehäuse 50 gefüllten Isolierharzes 68 abgedichtet worden.

Jegliche aufgrund eines Temperaturanstiegs entstehende Ausdehnung innerhalb des Gehäuses 50 und des darin befindlichen Harzes 68 wird über den gestuften Bereich 53 a aufgefangen, und die bei einem Temperaturabfall entstehende Kontraktion wird vom Verriegelungselement 53 c aufgefangen.

Bei der genannten Ausführungsform des Hochspannungskondensators sind die gleichen Tests mit zyklischen Temperaturwechseln durchgeführt worden wie bei dem Kondensator gemäß Fig. 14, so daß die gleichen Ergebnisse erzielt werden konnten.

Bei dem Hochspannungskondensator nach dieser Ausführungsform wird die Kontraktion im Isoliergehäuse 50 und im Isolierharz 68 vom am Massegehäuse 52 ausgebildeten Verriegelungsteil 53 c zuverlässig aufgefangen, und die Kontraktion im Isoliergehäuse 48 und dem darin befindlichen Harz 68 wird zuverlässig vom Massegehäuse 52 aufgefangen, wodurch die Spannungen aufgrund der auf das Dielektrikum 60 an der Einheit 58 wirkenden Kontraktionen reduziert worden sind.

Darüberhinaus muß das nach unten gebogene Teil des Veriegelungselements 53 c nur so lang sein, daß die auf das Dielektrikum 60 an der Einheit 58 einwirkenden Kontraktionen im wesentlichen keinen Riß im Dielektrikum bewirken können.

Die Fig. 16-19 zeigen eine Lötkonstruktion für die interne Elektrode am Dielektrikum mit dem Leiter.

Zur Vereinfachung der Zeichnung weist das Dielektrikum hierin nur eine Durchgangsöffnung auf. Selbstverständlich ist die Lötkonstruktion auch mit zwei Öffnungen anwendbar.

Das Dielektrikum 60 der Kondensatoreinheit hat zylindrische Form und besteht aus keramischem Material wie z. B. Bariumtitanat und weist an seinem Innenumfang eine interne Elektrode 62 a und an seinem Außenumfang eine externe Elektrode 64 auf, die durch Einbrennen von Silbermasse entstanden sind. Der Leiter 54 a umfaßt z. B. einen Eisenkern, auf den eine Unterschicht aus Kupfer und eine Oberschicht aus Zinn aufgebracht worden ist und der in eine Öffnung innerhalb der inneren Elektrode 62 a eingeführt wird.

Ungefähr die Hälfte des äußeren Umfangs des Leiters 54 a ist mit einer Schutzschicht 91 über ca. die gesamte Länge des Leiters überzogen. Diese Schicht 91 besteht aus Epoxid-, Polyimid-, Fluor- oder Melamin-Harz. Ein Lötmittel 92 wird zwischen die interne Elektrode 62 a und die Hälfte des Umfangs gebracht, wo sich keine Schutzschicht am Außenumfang des Leiters 54 a befindet, wobei das Lötmittel 92 den Leiter 54 a und die Elektrode 62 a miteinander verbindet. Folglich werden die sich gegenüberliegenden Bereiche der Elektrode 62 a und des Leiters 54 a an der einen Umfangshälfte durch das Lötmittel 92 miteinander verbunden, an der anderen Hälfte jedoch nicht. Bei diesem Beispiel erstreckt sich die Schutzschicht kontinuierlich axial zum Dielektrikum 60, wobei sich der nichtverbundene Bereich axial durch das Dielektrium 60 erstreckt.

Für die Zusammensetzung wird, wie in Fig. 17 dargestellt, der bei der Umfangshälfte mit der Schutzschicht 91 überzogene Leiter 54 a vorbereitet, durch die Durchgangsöffnung 59 a des Dielektrikums 60 eingeführt und dabei geschmolzenes Lötmittel in die interne Elektrode 62 eingegeben. Das geschmolzene Lötmittel verteilt sich über die Umfangshälfte, die keine Schutzschicht 91 aufweist, in den sich gegenüberliegenden Bereichen der Elektrode 62 a und des Leiters 54 a, so daß ein halbrunder Bereich miteinander verlötet worden ist.

Bei dieser Konstruktion wird, sobald geschmolzenes Lötmittel zwischen die Elektrode 62 a und den Leiter 54 a gebracht worden ist, wie in Fig. 18 gezeigt, der Leiter 54 a vom verlöteten Bereich des Lötmittels 92 angezogen, wodurch zum nichtlöteten Bereich der Abstand vergrößert wird. Auf diese Weise wird zwischen dem Leiter 54 a und dem Dielektrikum 60 kaum Spannung erzeugt. Folglich kann bei der Elektrode 62 a kein Ablösen des Mittels erfolgen.

Wenn der Kondensator als Ganzes Ausdehnungen und Kontraktionen während der Wärmezyklen wiederholt ausgesetzt ist, legen sich, ähnlich wie im vorstehend beschriebenen Fall, der Leiter 54 a und das Dielektrikum 60 bei Abkühlung des Kondensators als Ganzes um den Lötbereich des Lötmittels 92, wodurch der Leiter 54 a nur zum gelöteten Bereich 92 gezogen wird und Spannungen zwischen Leiter 54 a und Dielektrikum 60 kaum entstehen können. Folglich kann bei der Elektrode 62 a kein Ablösen des Mittels erfolgen.

Es wurden Vergleichstests zwischen einem Hochspannungskondensator, der nach vorstehend beschriebenem Verfahren gelötet worden war und einem Kondensator der herkömmlichen Art durchgeführt. Die Testergebnisse können der nachfolgenden Tabelle entnommen werden.

Das Teststück ist ein Leiter mit einem Dielektrikum an einer Kondensatoreinheit aus Bariumtitanat-Keramik mit einem Außendurchmesser von 12 mm, einem Innendurchmesser von 3 mm und einer Dicke von 5 mm und mit einem Leiter von 2,8 mm Durchmesser und 15 mm Länge. Das Teststück nach der Erfindung weist am halben äußeren Umfang des Leiters eine Schutzschicht von ca. 60 bis 70 µm Dicke auf. Der Leiter und die interne Elektrode sind zusammengelötet. Die Veränderungsrate der elektrostatischen Kapazität nach dem Löten und nach dem Zuführen einer vorbestimmten Anzahl von Wärmeschocks nach der Verbindung ist auf der Grundlage eines Wertes der elektrostatischen Kapazität vor dem Löten untersucht worden.

Tabelle

Der Wärmeschock brachte eine Temperaturveränderung von -30°C bis 100°C, wobei 20 Teststücke gegeben waren.

Obenstehendes Testergebnis zeigt, daß bei dem Hochspannungskondensator nach der Erfindung die Veränderungsrate der elektrostatischen Kapazität geringer ist als bei einem herkömmlichen Kondensator.

Die vorstehend genannte Ausführungsform umfaßt zur Hälfte einen zusammengelöteten Umfangsbereich (92) sowie zur anderen Hälfte einen nichtgelöteten Umfangsbereich, ein Verhältnis aus beiden Bereichen ist jedoch nicht auf das Obenstehende begrenzt. Folglich können der zusammengelötete und der nichtgelötete Bereich größenmäßig in ein geeignetes Verhältnis gesetzt werden. Ferner kann nach dem Löten des einen Bereiches die Schutzschicht entfernt werden. Bei dem nichtgelöteten Bereich verbleibt dann ein Abstand.

Darüberhinaus durchdringt der nichtgelötete Bereich das Dielektrikum 60 axial, was jedoch nicht unbedingt der Fall sein muß. Wie in Fig. 19 dargestellt, kann Lötmittel 92 den gesamten Umfang des Dielektrikums 60 zum Teil über dessen Breite umgeben, so daß ein linearer Lötbereich 92 a gebildet wird. In diesem Fall wird die Schutzschicht 91 über den gesamten Umfang zum Teil über dessen Breite vom Dielektrikum 60 entfernt, und ein kreisförmiger Abschnitt 91 a der Schutzschicht, die den gesamten Umfang des Leiters 54 a umgibt, ist axial außerhalb des Abschnittes vorgesehen, von dem die Schicht abgezogen worden ist.

Bei der Kondensatoreinheit mit dem vorstehend genannten Dielektrikum 60 wird gewöhnlich zum Beschichten verwendetes Harz separat von der Oberfläche und von der Rückseite des Dielektrikums 60 eingegeben. In diesem Fall besteht die Gefahr, daß, wenn der nichtgelötete Bereich das Dielektrikum 60 axial durchdringt, das von der Oberfläche bzw. der Rückseite her eingefüllte Harz zur gegenüberliegenden Fläche des Dielektrikums 60 durch den nichtgelöteten Teil ausfließt. Dies kann jedoch nicht geschehen, wenn der nichtgelötete Bereich, wie in Fig. 19 gezeigt, durch den linearen gelöteten Bereich 92 a axial vom Dielektrikum 60 getrennt wird.

Um das Einfließen von Lötmittel in die Durchgangsöffnung des Dielektrikums 60 zu unterbinden, kann ein ringförmiges Verriegelungselement 93 am Außenumfang des Leiters 54 a vorgesehen sein, siehe Fig. 20 und 21.

In den Fig. 20 und 21 ist zur Vereinfachung der Zeichnungen und der Beschreibung nur eine Durchgangsöffnung gezeigt; die Erfindung ist selbstverständlich auch auf zwei Öffnungen anwendbar.

Durch das Verriegelungselement 93 kann der Fluß des Lötmittels blockiert werden. Es besteht aus einem lötmittelabweisendem Mittel wie z. B. Epoxid-, Polyimid-, Fluor-, Melamin-Harz oder dergleichen und befindet sich in der Nähe einer der Öffnungen der Durchgangsöffnung 59 a.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Verriegelungselement 93 außerhalb der Öffnung der Durchgangsöffnung 59 a angeordnet, es kann jedoch auch innerhalb der Durchgangsöffnung angeordnet sein.

Vorzugsweise umgibt das Verriegelungselement 93 den gesamten Außenumfang des Leiters 54 a, es kann jedoch auch an einigen Stellen des Umfangs unterbrochen werden.

Der erfindungsgemäße Hochspannungskondensator wird so zusammengesetzt, daß der Leiter 54 a mit dem Verriegelungselement 93 vorbereitet und in die Durchgangsöffnung 59 a des Dielektrikums eingeführt wird, daß sich das Verriegelungselement 93 in der Nähe der Öffnung der Durchgangsöffnung 59 a, d. h. unterhalb der Öffnung 59 a bei dieser Ausführungsform, befindet, daß ein Lötmittel 92, wie z. B. Ringlötmittel oder Löt-paste, in die obere Öffnung eingeführt wird und daß danach das Lötmittel 92 geschmolzen wird.

Das geschmolzene Lötmittel wird in einen Zwischenraum zwischen dem Leiter 54 a und der inneren Elektrode 62 a eingefüllt, wobei zu dem Zeitpunkt, zu dem der Zwischenraum größer ist als die vorbestimmte Breite oder zu dem die Elektrode 62 a das Lötmittel schlecht annimmt, das geschmolzene Lötmittel am Außenumfang des Leiters 54 a entlangfließt und durch die Durchgangsöffnung 59 a ausfließt; es wird jedoch durch das Verriegelungselement 93 unterhalb der Öffnung 59 a blockiert, so daß es nicht weiter abwärts fließen kann. Folglich wird das geschmolzene Lötmittel in der Öffnung 59 a gestoppt, so daß es die Spalte ausfüllen kann.

Die unterschiedlichen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen sind für die Erfindung rein exemplarisch und sollen diese nicht begrenzen. Die Erfindung wird einzig und allein durch die Ansprüche definiert.

Claims (7)

1. Hochspannungskondensator, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kondensatoreinheit (58) am Außenumfang eines säulenförmigen Dielektrikums (60) mit zwei Durchgangsöffnungen (59 a, 59 b) vorgesehen ist, wobei die beiden Durchgangsöffnungen (59 a, 59 b) an ihrem inneren Umfang jeweils Elektroden (62 a, 62 b) aufweisen, wobei die Kondensatoreinheit (58) in eine an einem Massegehäuse (52) vorgesehene Durchgangsöffnung (53) eingeführt wird, welche der äußeren Form der Kondensatoreinheit (58) entspricht, so daß das Massegehäuse (52) leitend mit der Elektrode (64) am Außenumfang der Kondensatoreinheit (58) verbunden wird, daß zwei hindurchgehende Leiter (54 a, 54 b) in die Öffnungen (59 a, 59 b) an der Kondensatoreinheit (58) eingeführt werden, so daß die Elektroden (62 a, 62 b) am Innenumfang der Durchgangsöffnungen jeweils mit den Leitern (54 a, 54 b) leitend verbunden werden, daß zylindrische, an beiden axialen Enden offene Isoliergehäuse (48, 50) die Kondensatoreinheit (58) umgeben, so daß diese jeweils von beiden Seiten des Massegehäuses (52) umhüllt ist und daß Isolierharz (68) in beide Isoliergehäuse (48, 50) eingeführt wird, welches dann die Kondensatoreinheit (58) umgibt.

2. Hochspannungskondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche von zumindest einem Isoliergehäuse (48, 50) mit einem Isoliermaterial (80) überzogen ist, welches stark wasserabweisend und kriechstromfest ist.

3. Hochspannungskondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Massegehäuse (52) in seiner Mitte eine Durchgangsöffnung (53) aufweist, die von einem gestuften Bereich (53 a) umgeben ist und an deren Rand ein Verriegelungselement (53 b) vorgesehen ist, welches zum gestuften Bereich hin abgeknickt ist, wobei es die Kondensatoreinheit (58) den Leitern (54 a, 54 b) ermöglicht, das in die Durchgangsöffnung (53) des Massegehäuses (52) eingeführte Dielektrikum (60) zu durchdringen und sich mit diesem zu verbinden, daß die obere Hälfte der vom Massegehäuse (52) gehaltenen Kondensatoreinheit (58) von einem der zylindrischen Isoliergehäuse (48) umgeben ist, welches sich außerhalb des gestuften Bereiches am Massegehäuse (52) befindet, daß die untere Hälfte der Kondensatoreinheit von dem anderen zylindrischen Isoliergehäuse (50) umgeben ist, welches sich zwischen dem gestuften Bereich am Massegehäuse und dem Verriegelungselement (53 b) befindet.

4. Hochspannungskondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Massegehäuse (52) in seiner Mitte eine Durchgangsöffnung (53) aufweist, die von einem gestuften Bereich (53 a) umgeben ist und deren Rand ein Verriegelungselement (53 b) aufweist, welches nach unten hin abgebogen ist und sich entlang des Außenumfangs der unteren Hälfte der Kondensatoreinheit (58) erstreckt, wobei es die Kondensatoreinheit den Leitern (54 a, 54 b) ermöglicht, das in die Durchgangsöffnung (53) am Massegehäuse (52) eingeführte Dielektrikum (60) zu durchdringen und sich mit ihm zu verbinden, daß die obere Hälfte der vom Massegehäuse (52) gehaltenen Kondensatoreinheit (58) von einem der zylindrischen Isoliergehäuse (48) umgeben ist, welches sich außerhalb des gestuften Bereiches des Massegehäuses (52) befindet, und daß die untere Hälfte der Kondensatoreinheit (58) von dem anderen zylindrischen Gehäuse (50) umgeben ist, welches sich innerhalb des gestuften Bereiches des Massegehäuses (52) befindet.

5. Hochspannungskondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (62 a, 62 b) am Innenumfang der beiden Durchgangsöffnungen (59 a, 59 b) des Dielektrikums (60) und ein Teil des gegenüberliegenden Umfangsbereiches mit jedem der Leiter (54 a, 54 b) verlötet werden und daß ein nichtverlöteter Bereich einen Restbereich des Umfangs des gegenüberliegenden Bereichs bildet.

6. Hochspannungskondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang jedes Leiters (54 a, 54 b) ein Verriegelungselement (93) vorgesehen ist, welches den Fluß geschmolzenen Lötmittels bei der einen Öffnung der inneren Umfangselektrode an der Durchgangsöffnung des Dielektrikums (60) stoppt.

7. Hochspannungskondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Leiter (54 a, 54 b) im mittleren Bereich eines Metallstreifens (82) einen gebogenen Abschnitt (85) aufweist, der zu einer Seite hin übersteht und zur anderen Seite hin eine Aussparung aufweist, daß dann der Metallstreifen (82) an anderen Stellen abgerundet wird mit Ausnahme eines Endabschnitts (87), so daß der Streifen in der Länge Röhrenform aufweist, wobei der Überstand des gebogenen Abschnitts (85) einen Flansch (86) bildet, und daß der eine Endbereich (87) ein Befestigungsteil in Paddelform ist.