DE4327517A1 - Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe mit einem elektronischen Bauteil, Baugruppe mit einem elektronischen Bauteil sowie Schaltung, die mit dem Verfahren sowie mit der Baugruppe verwirklicht wird - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, eine Baugruppe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 5, sowie eine Schaltung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9.

Die zunehmende Elektronisierung auf allen Gebieten der Technik erfordert einen optimalen Überspannungsschutz. Überspannungen treten z. B. dann auf, wenn ein Drehstrommotor abgeschaltet wird. Dabei kommt es nämlich zu hohen Spannungsspitzen infolge von Induktionsströmen.

Spannungsabhängige Varistoren sind Halbleiter, die einen optimalen Überspannungsschutz bieten.

Die polykristalline Keramik hat einen Widerstandswert mit starker Spannungsabhängigkeit (Varistoreffekt). Der Widerstandswert mit symmetrischer V/I-Kennlinie nimmt bei steigender Spannung ab. Der Varistor wird parallel zu der zu schützenden Elektronik geschaltet. Bei Spannungsanstieg bildet er einen niederohmigen Nebenschluß und verhindert somit den weiteren Anstieg der Überspannung.

Varistoren sind im allgemeinen runde, scheibenförmige Körper mit Lötdrähten, gelegentlich auch "Lötbeinchen" genannt. Diese Lötdrähte müssen in irgendeiner Weise mit Zuleitungen verbunden werden. Dies geschah bisher auf die folgende Weise: Zunächst werden die Enden der genannten Lötdrähte umgebördelt, so daß sie wenigstens annähernd haarnadelförmig sind. Sodann werden die umgebördelten Drahtenden in Hülsen eingeführt, um sie zu klammern, wobei ein Endbereich der betreffenden Hülse frei bleibt.

Anschließend wird die betreffende Zuleitung in das offene Ende der Hülse eingeführt, und schließlich werden Hülse, umgebördeltes Drahtende und Zuleitung durch Löten miteinander verbunden.

Dieser Vorgang ist außerordentlich zeitaufwendig, was bei den heutigen Personalkosten zu verhältnismäßig hohen Herstellungskosten führt. Das hier Gesagte gilt nicht nur für das Herstellen von Baugruppen, welche als elektronische Bauteile Varistoren aufweisen, sondern generell für Baugruppen mit Bauteilen, die die genannten Lötdrähte haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit welchem das arbeitskostenintensive Herstellen einer Baugruppe der genannten Art vereinfacht und verbilligt werden kann, ohne daß die Qualität der Baugruppe darunter leidet, ferner eine Baugruppe anzugeben, die ebenfalls den Anforderungen genügt, sowie eine Schaltung anzugeben, bei der sich das Verfahren sowie auch die Baugruppe in vorteilhafter Weise anwenden lassen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:

Fig. 1 zeigt in Draufsicht eine Platine als Bestandteil eines Adapters.

Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Platine gemäß Fig. 1, dort in Richtung des Pfeiles A gesehen.

Fig. 3 zeigt einen vollständigen Adapter, umfassend die Platine sowie auf diese aufgebrachte Kontaktfläche, bestimmt für eine Dreieckschaltung.

Fig. 4 zeigt wiederum einen Adapter, bestimmt für eine Sternschaltung.

Fig. 5 zeigt einen Querschnitt durch einen Adapter mit einem Varistor.

Fig. 6 zeigt drei Kontaktbleche zur Anwendung bei einer Dreieckschaltung.

Fig. 7 zeigt drei Kontaktbleche zur Anwendung bei einer Sternschaltung.

Die in Fig. 1 dargestellte Platine besteht aus Kunststoff oder einem anderen, nichtleitendem Werkstoff.

In Fig. 2 erkennt man, daß die Platine 2 Aussparungen zur Aufnahme von Kontaktblechen aufweist.

Fig. 3 zeigt den komplettierten Adapter, umfassend aus der Platine 2 mit drei Kontaktblechen 3.1, 3.2 und 3.3. Wie man sieht, weisen alle drei Kontaktbleche an ihrem über die Platine 2 hinausragenden Enden Verbindungsanschlüsse 3.4, 3.5 und 3.6 auf. Diese Platine ist zur Anwendung bei einer Dreieckschaltung bestimmt.

Der in Fig. 4 dargestellter Adapter ist im Prinzip von gleichem Aufbau wie der in Fig. 3 dargestellter, dient jedoch für eine Sternschaltung.

Der in Fig. 5 dargestellter Adapter ist für den Zusammenbau mit drei Varistoren bestimmt. Hiervon ist nur ein Varistor 1.2 gezeigt. Man erkennt eines der drei Kontaktbleche 2.3. Dieses ist auf die Platine aufgebracht und bildet zusammen mit ihr den Adapter. Der Adapter ist mit Bohrungen versehen, von welchen die Bohrungen 4, 5 zu sehen sind. Diese dienen zum Hindurchführen von zwei Lötdrähten 6, 7 des Varistors 1.2. Die freien Enden 6.1 und 7.1 der Lötdrähte 6 bzw. 7 ragen über die Außenfläche des Kontaktbleches hinaus.

Die Bohrungen 4, 5 sind zur besseren Veranschaulichung übertrieben weit dargestellt. In Wirklichkeit ist ihr Durchmesser - in Bezug auf die Stärke der Lötdrähte 6, 7 - wesentlich kleiner.

Die freien Enden 6.1 und 7.1 der Lötdrähte 6, 7 werden nach dem Hindurchführen der Lötdrähte 6, 7 mit der Außenfläche des Kontaktbleches 3 durch Löten fest verbunden. Dabei bieten sich zwei Verfahren an: Zum einen kann dies mit einem gewöhnlichen Lötkolben geschehen. Zum anderen ist es möglich, die gesamte Baugruppe umzukehren, so daß sich das Kupferblech 3 unten und der Varistor 1.2 oben befindet; anschließend wird die gesamte Baugruppe in Flüssiglot eingetaucht (sogenanntes Wellenlotbad), wodurch die freien Enden 6.1 und 7.1 mit dem Kontaktblech 3 verlötet werden. Dies ist eine besonders rationelle Art der Verlötung.

Hier nochmals die Kurzbeschreibung einer neu entwickelten Verbindungstechnik für: drei Elektrobauteile, bzw. Elektronikbauteile mit je zwei Drahtanschlüssen (Beinchen), die in als Dreierbaugruppe in Dreieckschalttechnik oder Sternschalttechnik zu verbinden sind mit Anschlußmöglichkeit von drei Zuleitungen durch Löten, Krimpen oder Schrauben.

Bei einem aktuellen Anwendungsbeispiel handelt es sich um Varistoren, die als Dreieckschaltung zu verbinden sind und über drei Verbindungsleitungen im Klemmbrett eines Drehstrommotors parallel an die drei Phasen dieses Notors angeschlossen werden. Die so als Baugruppe verbundenen Varistoren parallel angeschlossen an drei Phasen des Drehstrommotors bauen beim Abschalten des Motors Überspannungen (entstanden durch Induktivität) ab und verhindert damit Spannungsdurchschläge in den Wicklungen.

Mein Verbindungsteil für bedrahtete Elektrobauteile in Zwei-Leitertechnik, besteht aus einer speziell entwickelten Mehrfach-Adapterplatte für Dreieck- oder Sternschalttechnik und einem Schutzgehäuse.

Das Material für die Mehrfach-Adapterplatte besteht nach eigener Wahl aus isoliertem Metall, aus Kunststoff oder anderen Isolationsmaterialien.

Das Gehäuse besteht aus Metall, aus Kunststoff oder anderen Materialien.

Die Abmessungen richten sich jeweils nach den zu konfektionierenden Bauteilen und können unterschiedlich sein.

Die Konfiguration der Adapterplatte wird durch Spritzgußtechnik, oder durch spanabhebende Bearbeitung oder andere Art von Bearbeitungstechniken hergestellt.

Neu ist die spezifische Konfiguration, die die Aufnahme von speziell, passend dazu geformten und besonders bearbeiteten Kontaktblechen ermöglicht. Aufbau und Formgebung der Mehrfach-Adapterplatte ermöglicht die Aufnahme von passend dazu geformten Kontaktblechen. Das Kontaktblechmaterial besteht möglichst aus Cu oder Ms, andere elektrisch leitenden Materialien sind nach eigener Wahl zulässig.

Die bedrahteten Varistoren (oder andere elektrische Bauteile) werden mit den Drahtbeinchen durch die Bohrung der Adapterplatte gesteckt. Die Drahtenden (Beinchenenden) von dem Varistor führen in die Bohrung der in der Unterseite der Adapterplatte eingelegten Kontaktbleche und kann dort verlötet werden, Lötart nach eigener Wahl. Damit hat der jeweilig Varistor (oder ein anderes elektrisches Bauteil) die richtige elektrische Verbindung zu den Zuleitungsanschlüssen und ist gleichzeitig mechanisch auf der Adapterplatte befestigt, (s. Handschnittzeichnung, "Einbringen des Varistors in die Adapterplatte mit eingelegtem Kontaktblech"). Die Kontaktbleche sind über die Adapterplatte verlängert, so daß entsprechende Anschlußleitungen für den weiteren Anschluß an ein elektrisches Gerät durch Löten, Krimpen, Schrauben oder anderen Verbindungstechniken angebracht werden können.

Funktion

Die spezifische Formgebung, Bohrung und sonstige Bearbeitung der Kontaktbleche ermöglicht zusammen mit der speziell dazu passend geformt, gefertigten Adapterplatte eine elektrische Verbindungstechnik durch schnelles, manuelles oder maschinelles Aufstecken von bedrahtete Varistoren (oder anderen elektrischen, elektronischen bedrahteten Bauteilen) und anschließendes oder gleichzeitiges Verlöten der Drahtenden der aufgesteckten Varistoren jeweils in die Bohrung, der in der Adapterplatte an der Unterseite eingelegten Kontaktbleche. Anordnung und Form der Adapterplatte zusammen mit den eingelegten Kontaktplatten ermöglicht nach eigener Wahl durch Aufstecken von drei bedrahteten Varistoren (oder gleiche Anzahl anderer elektrischer, elektronischer Bauteile) die unmittelbare Verbindung in Dreieckschalttechnik oder in Sternschalttechnik, ohne daß die Bedrahtung der Varistoren selbst gebogen oder verbogen werden müssen (das war die bisherige konventionelle Technik, sofern sie überhaupt angewendet wurde).

Die Verbindung einer Varistor-Dreiergruppe stellt in dieser Ausführung (Dreieck- oder Sternschaltung) eine Bauteilgruppe dar. In dem spezifischen Beispielsanwendungsfall wird die Bauteilgruppe vom Erfinder mit "Drehstrom-Varistor" bezeichnet. Dieser aktuell zu konfektionierenden Anwendungsfall ist eine Dreiergruppe bestehend aus drei einzelnen Varistoren, die mit je zwei Anschlußdrahtchen (Beinchen) versehen sind und nach eigener Wahl als Dreieckschaltung oder Sternschaltung als Bauteilgruppe mit drei Verbindungsleitungen zu versehen sind. Die Verbindungsleitungen werden an einen vor Überspannung zu schützenden elektrischen Apparat oder an ein zu schützenden elektrischen Gerät angeschlossen, in diesem Beispielfall an einen Drehstrommotor. Bei dem Drehstrommotor (Dreiphasenmotor) sind die Wicklungen vor Überspannungen bzw. vor Spannungsdurchschlägen zu schützen. Überspannungen und Spannungsdurchschläge können beim Ausschalten des Motors durch Induktivität entstehen und können zum Durchbrennen der Wicklungen führen. Die Varistorbaugruppe kappt derartige Überspannungen ab. In der speziell angeordneten Dreieck- oder Sternschalttechnik ist die Varistorbaugruppe parallel zu den drei Phasen des Drehstrommotores geschaltet. Damit übernimmt das Varistorbauteil den Spannungsabbau für jeweils jede Phase gesondert, d. h. für drei Phasen insgesamt. Der Drehstrommotor besteht aus drei Phasen. Entsprechend dem aktuellen Einsatzzweck wird die Bauteilgruppe "Drehstrom- Varistor" benannt.

Claims (7)

1. Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe mit einem elektronischen Bauteil, das Lötdrähte aufweist, sowie Verbindungsanschlüsse, insbesondere einer Baugruppe mit Varistoren zum Schutze der Wicklungen einer Drehstrommaschine, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• 1.1 eine Platine (2) aus nichtleitendem Material, z. B. Kunststoff, und eine Anzahl von Kontaktblechen (3.1, 3.2, 3.3) werden flächig aufeinandergelegt;
• 1.2 in Platine (2) und den Kontaktblechen (3.1, 3.2, 3.3) werden Bohrungen (4, 5) vorgesehen, die jeweils durch die beiden Bauteile, Platine (2) und Kontaktblech (3.1, 3.2, 3.3) hindurchgebohrt sind;
• 1.3 es wird jeweils ein Lötdraht (6, 7) des elektrischen Bauteiles (1.2) durch eine Bohrung (4) oder (5) hindurchgeführt, so daß das freie Ende (6.1, 7.1) des betreffenden Lötdrahtes (6, 7) über die der Platine (2) gegenüberliegende Seite des Kontaktbleches (3) hinausragt;
• 1.4 das hinausragende Ende (6.1, 6.2) des einzelnen Lötdrahtes (6, 7) wird mit dem Kontaktblech (3) verlötet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platine (2) und das Kontaktblech (3) vor dem Bohren aneinander fixiert werden, z. B. durch Kleben oder durch formschlüssiges Verbinden mit Zapfen und Bohrungen, ggf. durch Schnappverschluß oder Aussparung.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kontaktbleche (3.1, 3.2, 3.3) durch Ausstanzen hergestellt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß dem einzelnen Kontaktblech (3.1, 3.2, 3.3) vor dem Auflegen auf die Platine (2) ein Bereich (3.4, 3.5, 3.6) angeformt wird, der zur Herstellung eines Anschlusses an einen elektrischen Leiter gestaltet ist, z. B. Krimpbacken oder Lötösen, oder Schrauben oder Klemmen.

5. Baugruppe mit einem elektronischen Bauteil, das Lötdrähte aufweist sowie Verbindungsanschlüsse, insbesondere Baugruppe mit Varistoren zum Schutze der Wicklungen einer Drehstrommaschine, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

• 5.1 eine Platine (2) aus nichtleitendem Material, z. B. Kunststoff;
• 5.2 eine Anzahl von auf die Platine (2) aufgebrachten Kontaktblechen (3.1, 3.2, 3.3);
• 5.3 eine Anzahl von Bohrungen (4, 5) zum Hindurchführen der Lötdrähte (6, 7);
• 5.4 jeweils ein Bereich (3.4, 3.5, 3.6) des einzelnen Kontaktbleches (3.1, 3.2, 3.3) ist als Verbindungsanschluß gestaltet.

6. Baugruppe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsanschlüsse (3.4, 3.5, 3.6) - in Draufsicht gesehen - über die Platine (2) hinausragen.

7. Schaltung, zu deren Verwirklichung insbesondere ein Verfahren gemäß der Ansprüche 1-4, sowie insbesondere eine Baugruppe gemäß der Ansprüche 5-8 angewandt werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Drehstrommotor drei Varistoren in einer Dreieckschaltung oder Sternschaltung geschaltet werden, mit der gleichzeitig drei Wicklungen vor Spannungsdurchschlägen geschützt werden.