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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Isolieranordnungen für elektrische
Bauelemente.
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Wie
hier verwendet, soll ein "elektrisches Bauelement" jede Vorrichtung
umfassen, deren Betrieb elektrische Spannungen und Ströme einschließt (und
die verbundenen elektromagnetischen Felder). Elektronische Vorrichtung
sind demnach typische Beispiele für die elektrischen Bauelemente,
auf die sich die Erfindung bezieht.
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Beschreibung des Standes der Technik
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In
elektrischen Schaltungen wird häufig
eine sogenannte "zusätzliche
Isolierung" für einzelne Bauelemente
benötigt.
Dies ist insbesondere der Fall für
derartige Schaltungsanordnungen, die bestimmte Bauelemente in der
Nähe von
z. B. der primären und/oder
sekundären
Wicklung eines Transformators benötigen.
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Als
eine Regel, wird in Isolationsanordnungen für einzelne Bauelemente im Stand
der Technik ein Grundisolierungsniveau erreicht zwischen dem inneren
Abschnitt des Bauelements und dem freien Raum, der das Bauelement
umgibt. Dies tritt meistens auf der Bauelementseite des Schaltungssubstrats
oder der Schaltungsunterstützung
(z. B. eine gedruckte Schaltungsplatte oder PCB) auf, auf welcher das
Bauelement befestigt ist.
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Die
Effektivität
einer solchen Anordnung hängt
nicht nur von der Wanddicke des isolierenden Elements ab (deren
Wände typischerweise
aus einem Plastikmaterial bestehen), sondern auch von der Position
der Verbindungsstifte des Bauelements in Bezug zu der Anordnung
des Grundabschnitts des Bauelements.
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Die
benötigte "Kriechstrecke" diktiert die Entfernung
der Stifte in Bezug zu der Grenze, das heißt der Peripherie des Bauelements.
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Zum
Beispiel, in gewissen Kondensatoren, wie derartige Kondensatoren
mit einem becherförmigen
Gehäuse
oder Gebinde, haben die Verbindungsstifte eine ausreichende Entfernung
von den linksgerichteten Seiten, wenn der Kon densator dicker ist
als ungefähr
7 mm. Im Gegenteil, kann eine typische Entfernung von den gegenüberliegenden
Seiten kleiner als 1 mm sein, welches ungefähr gleich der Isolationswanddicke
ist. Notwendigerweise muss das Gehäuse oder Gebinde mit einer
zusätzlichen
Länge von
6 mm ausgestattet sein, um eine ausreichende Länge für die Kriechstrecke ebenso
auf den gegenüberliegenden
Seiten zu erreichen. Die zusätzliche, ungenützte Länge stellt
einen Hauptnachteil dar, wenn höhere
Isolationsniveaus oder -klassen gewünscht werden.
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Dieses
Problem wurde soweit gelöst
durch Verbinden des elektrischen Bauelements mit einer zusätzlichen äußeren Isolationsstruktur.
Diese Struktur kann in der Form eines besonderen Plastikbehälters mit
Trennungswänden
sein, die sich zwischen den kritischen Stellen in der Schaltung
erstrecken sollen, ebenso wie als Grundplatte, die bereitgestellt wird
mit einer für
die Stifte vorbereiteten Perforation, die den Abschnitt des betreffenden
Schaltungssubstrats betrifft. Die kritischen Bauelemente werden nachfolgend
in den Behälter
eingeführt.
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Eine
alternative Anordnung wird für
isolierende Hülsen
bereitgestellt, die auf den kritischen Bauelementen angebracht werden.
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In
jedem Fall, eignet sich das Verfahren, welches zur Bereitstellung
einer zusätzlichen
Isolierung führt,
nicht für
eine Durchführung
in einer vollständig automatisierten
Art. Dies kann sein z. B. aufgrund der Isolationsbehälter, die
für die
im automatischen Anordnungsverfahren der Schaltung verwendeten Greifer
auffällig
sind. Gleichzeitig sind flexible isolierende Hüllen nicht besonders für eine automatische
Anordnung geeignet. Als Konsequenz, ist ein vollständig automatisierter
Anordnungsbetrieb eines Bauelements, welches manuell mit der Hülse ausgestattet ist,
praktisch nicht durchführbar.
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Die
Befestigung der kritischen Bauelemente auf dem Unterstützungssubstrat
(z. B. gedruckte Schalterplatte) ist ausreichend voneinander entfernt um
die benötigte
Isolierung bereitzustellen, und löst das Isolierungsproblem leicht
in einer anderen Art. Ziemlich offensichtlich stellt sich diese
Lösung
als großflächig unpraktisch
heraus, da sie dem kontinuierlichen Trend in Richtung zunehmend
kleinerer Bauelemente und Schaltungen entgegenläuft. In dieser Beziehung, ist
es wichtig herauszustellen, dass eine bemerkte Tendenz in der gegenwärtigen Technologie
zu einzelnen Bauelementen führt,
die nicht länger
in Gebinden bereitge stellt werden, wobei die Komponenten einfach
beschichtet sind mittels z. B. pulverförmigem Harz, möglicherweise
im Hinblick auf eine seitenweise Befestigung. Da diese Bauelemente
sehr einfach geknickt werden können,
vernichtet dies praktisch die Möglichkeit,
irgendeinen merklichen Abstand zwischen benachbarten Bauelementen
bereitzustellen.
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Insbesondere
betrifft die Erfindung eine Isolationsanordnung entsprechend der
Präambel
des Anspruch 1, welche z. B. aus
EP-A-1313113 bekannt ist.
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Ziel und Zusammenfassung der Erfindung
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Das
Ziel der Erfindung ist demnach die Bereitstellung einer verbesserten
Isolierungsanordnung für
elektrische Bauelemente, die effektiv die Nachteile der im Vorangegangenen
beschriebenen Anordnungen des Standes der Technik überwindet.
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Entsprechend
der vorliegenden Erfindung, wird dieses Ziel erreicht mittels einer
Anordnung mit den weiteren Merkmalen, die im Anspruch 1 dargelegt
sind. Vorteilhafte Entwicklungen der Erfindung bilden den Gegenstand
der davon abhängigen
Unteransprüche.
Die hier angefügten
Ansprüche
stellen einen integralen Teil der Offenbarung der Erfindung dar.
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Kurz
gesagt, die hier beschriebene Anordnung bietet eine Gehäusestruktur
für elektrische Baugruppen,
die im Gegensatz zum Stand der Technik, in der Lage ist, nicht nur
grundlegende Isolierung zu versichern, sondern auch zusätzliche
Isolierung. Dies geschieht durch radial auswärtiges Bewirken (d. h. von
innen nach außen
des Bauelements), typischerweise in Richtung des freien Raums auf
der Bauelementseite des Schaltungssubstrats (d. h. in einer geläufigen Anordnung,
einer gedruckten Schalterplatte oder PCB). Das isolierte Bauelement
kann entweder ein einzelnes, eigenständiges Bauelement, oder ein
Bauelement/Vorrichtung mit einzelnen Abschnitten sein. Ein Fall,
der beachtet werden soll, sind Transformatoren, z. B. derart, die
zweiteilige Kerne einschließen,
die angepasst sind, um von der Außenseite montiert zu werden.
In solch einem Transformator ist die Isolierung nun neu gestaltet durch
Beachtung der Einstellung des Kernes in seiner Rolle als umgebender
(freier) Raum. Solch ein Transformator schließt ein becherförmiges Element, ebenso
wie ein Element im Wesentlichen in der Form einer hohlen Spindel
ein – und
jede Wicklung oder Wicklungsanordnung kann eine jeweilige verbundene
Spindel aufweisen. Solch ein Transformator kann ebenso drei separate
Teile einschließen,
die die isolierende Struktur zwischen den zwei Wicklungen oder Wicklungsanordnungen
bilden und die Rolle einer Isolationsbarriere sogar in Kombination
mit anderen in der Nähe
befindlichen Komponenten darstellen. Im Stand der Technik, befinden
sich in besonderen Fällen
diese Außenseitenkerne
in Beziehung zu der sekundären
Wicklung in dem Rest der Gehäuse (in
den meisten Gehäusen)
zu der primären
Wicklung. Solch ein Transformator ist z. B. in
EP-9 793 243-B1 offenbart.
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Es
wird jedoch geschätzt
werden, dass die Anordnung der Erfindung in keiner Weise beschränkt ist,
um eine Isolierung in dem Fall des Transformators bereitzustellen.
Tatsächlich
ist die Anordnung der Erfindung angepasst um eine zusätzliche
Isolierung bereitzustellen (wie z. B. in den internationalen Standards
EN60065, EN60742, EN61558, EN61347-1, EN61347-2-2) für jede Art
elektrischer Bauelemente, wie z. B. elektronische Bauelemente und
Vorrichtungen.
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Kurze Beschreibung der beigefügten Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nun beschrieben werden rein als Beispiel, unter Bezug
auf die beigefügten
Figuren der Zeichnungen, in denen
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1 ein
erstes Vergleichsbeispiel zeigt, insbesondere 1 drei
mit a), b) und c) bezeichnete Abschnitte einschließt, wobei
Teil a) eine im Allgemeinen perspektivische Ansicht eines hier beschriebenen
Bauelements darstellt, während
die Teile b) und c) längsgerichtete
und gegenüberliegende
Querschnittsansichten desselben Bauelements sind; 2 ein
zweites Vergleichsbeispiel zeigt, wobei 2 wiederum
drei Teile einschließt,
die repräsentativ
sind für
eine allgemeine perspektivische Ansicht (Teil a) und längsgerichtete
gegenüberliegende Querschnittsansichten
(Teile b und c) des fraglichen Bauelements;
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3 und 4 zwei
weitere Vergleichsbeispiele zeigen; eine längsgerichtete Querschnittsansicht
(Teil b) und eine gegenüberliegende
Querschnittsansicht (c) sind für
beide alternativen Ausführungsformen
gezeigt;
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5 immer
noch ein anderes Vergleichsbeispiel zeigt, in dem eine allgemeine
perspektivische Ansicht (Teil a) und eine längsgerichtet Querschnittsansicht
(Teil b) gezeigt sind;
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6 ein
Beispiel der möglichen
Anordnung der hier beschriebenen Anordnung auf ein Bauelement, wie
ein Transformator ist; in 6, stellt
Teil a eine gegenüberliegende
Querschnittsansicht über solch
einen Transformator dar, wohingegen Teil b eine längsgerichtete
Querschnittsansicht entlang der Linie VB-VB der Ansicht von Teil
a) ist; Teil c) eine Schnittansicht entlang der Linie VC-VC jeweils
des Teiles b) und a) darstellt, wohingegen Teil d) eine vergrößerte Ansicht
der Ansicht von Teil c) darstellt, bezeichnet durch den Teil VD;
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7 und 8 die
mögliche
Anwendung der hier beschriebenen Anordnung auf einen Transformator
weiter detaillieren, wobei jede der 7 und 8 verschiedene
mit a) bis d) bezeichnete Abschnitte einschließen; in beiden 7 und 8 ist Teil
alleine im Allgemeinen perspektivische Draufsicht, der mit b) bezeichnete
Teil ist eine orthogonale Ansicht von unten, und die mit d) und
c) bezeichneten Teile sind laterale Aufrissansichten von Beobachtungspunkten,
die orthogonal zueinander sind;
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9 ergänzt 7 und 8 durch
Detaillierung der Anwendung der hier beschriebenen Anordnung auf
einen Transformator;
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10 bis 14 zeigen
schematisch verschiedene mögliche
Entwicklungen der hier beschriebenen Anordnungen.
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung
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Das
Folgende ist eine detaillierte Beschreibung der verschiedenen möglichen
Beispiele einer isolierenden Anordnung die angepasst ist zur Anwendung
einer Verbindung mit elektrischen Bauelementen, die allgemein mit
C be zeichnet werden. Dies kann jedes Bauelement oder Vorrichtung
sein, in Bezug zu welchem elektrische Isolierung und insbesondere "zusätzliche
Isolierung" bereitgestellt
werden muss.
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Besonders
die verschiedenen hier beschriebenen Anordnungen betreffen das Grundkonzept das
Bauelement in solch einer Art zu optimieren, dass es die Isolationsbarriere überbrückt.
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Solch
eine Anordnung schließt
ein Gehäuse 10 mit
einer lateralen Isolationswanddicke ein, welche vorzugsweise im
Wesentlichen einheitlich ist, und typischerweise gleich oder größer als
ein gegebener Wert S.
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Rein
als Beispiel, kann S zwischen 0.2 und 2.0 mm liegen, vorzugsweise
zwischen 0.5 und 1.5 mm, immer noch bevorzugt zwischen 0.8 und 1.0 mm,
und ein besonders bevorzugter Wert liegt um die 0.8 mm.
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In
den üblichsten
Fällen
umfasst das Gehäuse 10 ein
isolierendes Material, wie ein Plastikmaterial.
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Wie
hier verwendet, bezeichnet "isolierendes Material" ein Material, welches
angepasst ist, um eine elektrische Isolierung (z. B. einem typischen
Widerstand über
3·109 Ohm·cm)
bereitzustellen.
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Typische
Beispiele für
isolierende Materialien aus Plastik, die angepasst sind zur Verwendung in
der Erfindung, sind Polycarbonat, Polyamid oder Polybutileneterephetalate.
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Die
hier betrachteten Komponenten C haben mit sich verbunden einen Satz
von Stiften 12, um elektrische Verbindungen zu und weg
von der Komponente C anzubieten, zusätzlich zu der Möglichkeit die
Komponente C auf ein Unterstützungssubstrat, wie
eine gedruckte Schalterplatte PCB (siehe z. B. 14)
zu befestigen. Dies geschieht durch Einsetzen der Stifte 12 in
entsprechende Empfangslöcher (nicht
gezeigt), die in der PCB bereitgestellt sind.
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In
der hier beschriebenen Anordnung hat jeder der Stifte (um präziser zu
sein, jeder der äußeren Seiten
oder Oberflächen
der Stifte 12) eine Entfernung von dem unteren peripheren
Rand des Bauelements 10. Diese Entfernung hat einen minimalen Wert
von z. B. größer oder
gleich einen gegebenen Wert x für
all die Stifte 12 der Komponente C.
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Rein
als Beispiel, kann x zwischen 2.5 und 8.0 mm liegen, vorzugsweise
zwischen 2.5 und 6.0 mm, immer noch bevorzugt zwischen 3.0 und 4.8 mm,
und ein besonders bevorzugter Wert liegt um die 3 mm.
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Die
Dicke des isolierenden Gehäuses 10 (d. h.
die mit S bezeichnete Dicke in den Zeichnungen der 1 bis 5)
ist üblicherweise
in die Bestimmung des Wertes der Entfernung x eingeschlossen.
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Die
Entfernung x bedeutet im Allgemeinen die minimalen Längen in
jede der Richtung der benötigten "Kriechstrecke", die die Stifte 12 beginnend
am äußeren Rand
oder Grenze des Grundabschnitts der Komponente verbindet.
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In
der in 1 gezeigten beispielhaften Anordnung, umfasst
das Gehäuse 10 im
Wesentlichen eine laterale Wand (mit einer ovalen Form, welche z. B.
auf Komponenten wie z. B. Kondensatoren angewandt werden kann),
wobei das Gehäuse 10 eine
becherförmige
Form aufweist. Die die "zusätzliche
Isolierung" versichernde
Dicke S ist vorzugsweise konstant um das Bauelement 10,
und nur an der lateralen Wand des Gehäuses 10 bereitgestellt,
wobei die gewünschte
zusätzliche
Isolierung primär
radial zu dem Bauelement 10 versichert ist.
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Das
Gehäuse
kann eine obere Wand 10a von gewöhnlicher Dicke (d. h. weniger
als S, in den meisten Fällen
die Hälfte
von S), aufweisen, wobei die untere Wand 10b des Gehäuses im
Allgemeinen so genanntes Pottingharz umfasst, welches die Komponente
C innerhalb des Gehäuses 10 abdichtet.
Die Pottingschicht weist vorzugsweise eine erhöhte Dicke in den lateralen
Bereichen zwischen den Stiften 12 und dem äußeren unteren
Rand des Gehäuses 10 auf,
da jeder Harz nicht als Mittel zur Reduzierung des Kriechwegs betrachtet
wird.
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Das
alternative in 2 gezeigte Beispiel wird bereit
gestellt mit dem Gehäuse 10 in
der Form eines Bechers oder eines Fasses mit einer integralen unteren
Wand 10b mit derselben Dicke S der lateralen Wand des Gehäuses 10.
Solch eine untere Wand wird ebenso bereitgestellt in den Durchgangsöffnungen
für die
Stifte 12.
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In
dem Fall des in 2 gezeigten Beispiels, ist die
zusätzliche
Isolierung ebenso bereitgestellt in Richtung des Befestigungssubstrats
(z. B. ein PCB) der Komponente C. Daher wird eine zunehmende Dicke
von der ehemaligen unteren Wand 10b aus 1 hier
verhindert. In diesem Fall, kann die obere Oberflä che/Wand 10a des
Gehäuses 10 ein
Pottingharz umfassen, ähnlich
zu der unteren Oberfläche/Wand 10b des
Beispiels in 1. Ein möglicher kritischer Punkt des
Beispiels aus 2 liegt darin, dass die Dicke
jedes, hier möglicherweise
verwendeten Harzes, nicht mit einem hohen Genauigkeitsgrad spezifiziert
werden kann, z. B. jeweils der Wert halb-S oder S garantiert werden
kann.
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Die
Ansichten von 3 zeigen schematisch und beispielhaft
wie das Beispiel in 1 modifiziert werden kann, durch
die Bereitstellung der oberen Wand 10a mit der gewünschten
Dicke S um die zusätzliche
Isolierung ebenso im Bezug zu dem Raum oberhalb der Komponente C
zu versichern.
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Die
Kombination einer guten Ausnutzung des verfügbaren Raums in dem Gehäuse 10 mit
der zusätzlichen
Isolierung, die um die Komponente erreicht wird, führt zu einem
anderen Beispiel, welches zu einer zweiteiligen Konstruktion führen kann,
wie schematisch in 4 gezeigt. Dort ist ein Gehäuse 10 gezeigt,
welches einen oberen becherförmigen Teil
mit einem glockenförmigen Öffnungsabschnitt 100 umfasst
(abwärtsgerichtet
in dem gezeigten Beispiel). Der glockenförmige Öffnungsabschnitt 100 ist angepasst
zum Empfang der unteren Wand 10b mit den sich dadurch erstreckenden
Stiften 12. In diesem Fall, wird die Breite oder Entfernung
x auf zwei verschiedenen Wege erreicht. Der erste Weg ist der Kriechweg
von dem unteren peripheren Rand des Gehäuses 10 zu jedem der äußeren Seiten
oder Oberflächen
der Stifte direkt über
der Komponentenseite des Schaltungssubstrats oder der Schaltungsunterstützung, z.
B. eine gedruckte Schalterplatte oder PCB. Der zweite Weg beginnt
ebenso an dem unteren peripheren Rand des Gehäuses, schließt die Dicke
S des Gehäuses 10 plus
die Höhe
des glockenförmigen Öffnungsabschnittes 100 plus
die Differenz zwischen der radialen Dimension des engeren, oberen
Körperabschnitts
des Gehäuses 10 und den
vergrößerten,
glockenförmigen Öffnungsabschnitt 100,
wie in 4 betont ein, und endet in dem inneren Raum des
Gehäuses 10,
wo die untere Wand 10b endet und die Komponente C beginnt.
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In 5 ist
die Möglichkeit
einer Modifizierung der Anordnung aus 4 (und jede
der Anordnungen der 1 bis 3) gezeigt,
damit das Gehäuse 10 eine
Zwischenteilungswand 102 einschließt. Auf diese Art werden zwei
Volumen oder Kammern innerhalb des Gehäuses 10 erzeugt, zum Empfangen
der zwei se paraten Komponenten C1 und C2, die mit einem jeweiligen
Satz von Stiften 12 ausgestattet sind.
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Die
Ansichten von 6 betonen die Möglichkeit
einer Anwendung einer im Wesentlichen in 5 gezeigten
Anordnung auf eine Komponente, welche einen Transformator umfasst,
der primäre und
sekundäre
Wicklungen oder Wicklungsanordnungen einschließt, die verbunden sind mit
einem "8-förmigen" Kern 104 (siehe
insbesondere die Ansicht von 6c).
Jede Wicklung oder Wicklungsanordnung hat jeweilige Stifte 12,
die sich von der unteren Seite des Gehäuses 10 erstrecken.
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Fachleute
werden sofort erkennen, dass während
der Bildung einer momentan bevorzugten Ausführungsform, die sich auf die
Transformatorstruktur von 6 bis zu
der Anordnung von 5 bezieht, in keiner Weise eine
zwangsläufige
Anordnung darstellt. Tatsächlich,
kann eine in 6 gezeigte Transformatorstruktur
ein verbundenes Gehäuse 10 der
Art, wie in irgendeinem der 1, 3 oder 4 gezeigt,
enthalten, dieses Gehäuse 10 wurde
weiter entwickelt in den Deckel des transformatorisolierenden Systems,
und insbesondere wurde die untere Wand 10b in den inneren
Abschnitt des isolierenden Systems umgebaut, welches das mittlere
Bein des Kernes umgibt, d. h. in den Spulenkörper.
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Die
Darstellungen von 7 und 8 betonen
die Möglichkeit
einer Bereitstellung eines Transformatorgehäuses 10 mit einer
gewünschten Dicke
S durch die peripheren Wände
des Gehäuses, d.
h. in all den Richtungen (radiale Richtung des Kernes und des freien
Raumes, axial in Richtung der Spitze (nur 8), axial
in Richtung des Kernes, usw.) in Bezug zu welchem die (zusätzliche)
Isolierungsfunktion erreicht werden muss.
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9 zeigt
detaillierter die zwei Spulenkörper
oder "Bobbins" eines Transformators,
welcher im Wesentlichen die Form hohler Spindeln aufweist, ausgestattet
mit jeweiligen Verbindungsstiften 12. Diese zwei Spulenkörper umfassen
jeweilige Abschnitte C1 und C2, die angepasst sind zur Verbindung
mit einem Gehäuse 10,
wie in den Ansichten von 7 und 8 gezeigt.
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Solch
eine generelle Struktur eines gezeigten Transformators entspricht
im Allgemeinen der "Lean-Transformatorstruktur", wie z. B. in
EP-0 793 243-B1 offenbart.
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In
dem dort gezeigten besonderen Fall jedoch, kann der Transformatorkern
hinsichtlich des Designs als Äquivalent
zu der Umgebung betrachtet werden, welche die Notwendigkeit für den zusätzlichen
Isolierungszweck zwischen beiden Wicklungen oder Wicklungsanordnungen
und dem Kern, ebenso wie denselben Zweck zwischen all den aktiven
inneren Teilen der Komponenten oder der Vorrichtung und dem lateralen
hier beschriebenen freien Raum repräsentiert.
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Die
Zeichnungen der 10 bis 14 (im Folgenden
weiter detailliert beschrieben) betonen die Möglichkeit des Gehäuses 10 ebenso
als ein Element zu wirken, welches die benachbarten mit BC als Ganzes
bezeichneten Komponenten mit einem gegebenen Abstand von der Komponente
C zu halten.
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Was
auch immer die besondere Ausführungsform
betrachtet, ist das Plastikgehäuse 10 in
einer Position, – auf
der Komponentenseite der Schaltungsunterstützung (wie eine PCB), auf welcher
eine gegebene Komponente C befestigt ist – eine zuverlässige "zusätzliche
Isolierung" zwischen
jedem aktiven Abschnitt der Komponente C und dem umgebenen Raum
in allen Richtungen bereitzustellen. Ähnlich wird eine Isolierung
ebenso an der Oberfläche der
Schaltungsunterstützung
in Bezug zu all den möglichen
Richtungen des Kriechweges bereitgestellt, der sich von den Stiften 12 der
Komponente C erstrecken kann.
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Insbesondere
die bereitgestellte Isolierung ist eine "zusätzliche
Isolierung" in Übereinstimmung mit
den Standards, wie EN-60065, EN60742, EN61558, EN61347-1, und EN61347-2-2.
In dieser Hinsicht, haben zumindest die lateralen Wände des Gehäuses 10 eine
gegebene Dicke S (typischerweise zumindest 0,8 mm) und erstrecken
sich abwärts zu
dem Schaltungssubstrat: dieses, selbstverständlich, während der typische "Stand-off" von 0,3 mm zu der
Oberfläche
des Schaltungssubstrates beibehalten wird.
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Vorzugsweise,
wird die Isolierungsabdeckung an der unteren Seite der Komponente
C, wo sich die Stifte 12 befinden, erreicht, mittels einer
unteren Wand 10b mit derselben Dicke S der lateralen Wände (siehe
auch in Bezug zu den in 2 und 4 gezeigten
Anordnungen). Dieses Ergebnis kann ebenso an der oberen Wand 10a des
Gehäuses 10,
wie z. B. in den 3 und 4 gezeigt,
erreicht werden.
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Dies
versichert ebenso, dass der von den Stiften 12 herabkommende
Kriechweg an der äußeren Grenze
des Gehäuses 10 beginnend
eine gegebene Länge über einem
Minimalwert (zumindest 3 mm) aufweist, angepasst zur Versicherung
des richtigen, gewünschten
Isolierungsgrades.
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Wie
z. B. in 4 und 5 gezeigt,
kann das Gehäuse 10 angeordnet
sein zum Einschließen zweier
Elemente, die angepasst sind zur Verbindung in einer formschlüssigen Beziehung,
wenn das Bauelement montiert ist: siehe, in der Beziehung, die vergrößerte Ansicht
von 6d, die zwei separate Elemente 102a, 102b der
isolierenden Wand zeigt. Diese Elemente 102a, 102b sind
in einer Gesicht-zu-Gesicht Beziehung angeordnet um die Trennungswand 102 zu
bilden.
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Eine ähnliche
Anordnung ist geeignet zur Bereitstellung an den Seiten des Gehäuses (z.
B. an dem glockenförmigen Öffnungsabschnitt 100,
der in 4 gezeigt ist) eines Labyrinths in dem Verbindungsbereich
der zwei Elemente des Gehäuses 10.
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Die
hier beschriebene Anordnung stellt keine strengen Anforderungen
an die Befestigung der Stifte 12. Solche Stifte können möglicherweise
(unter Gebrauch bekannter Technologien) in das Gehäuse 10 eingefügt werden,
einschließend
Pottingharze, wie schematisch gezeigt, z. B. in den 1 und 3, oder
in Teilen davon, insbesondere in die "untere Wand" 10b aus den 4, 6 und 9.
Die Stifte 12 können
ebenso als Ganzes oder teilweise durch die Komponente oder die Komponente
C getragen werden, die in dem Gehäuse 10 eingeschlossen
sind. In einer anderen Ausführungsform
des Gehäuses 10, kann
die untere Wand 10b oder zumindest ein hier bereitgestellter
Spulenkörper
Buchsen enthalten, welche direkt die Verbindungen tragen und bilden, die
wie Stifte aus der/den Komponenten oder Vorrichtung(-en) C herauskommen,
d. h. integrale Teile der Komponente(-n) oder Vorrichtung(-en) C
sind, zum Beispiel die verzinkten Enden der Transformatorwicklungen.
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Wie
bezeichnet, hat die besondere Natur der Komponente C per se keinen
Moment auf den Zweck der Erfindung. Typischerweise, werden aktive
Komponenten C betrachtet, aber Anordnungen, die zumindest teilweise
passive oder reaktive Komponenten einschließen, fallen in den Bereich
der Erfindung.
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Die
Komponente C kann in der Form eines Transformators (siehe besonders 6 bis 9) jeder
bekannten Art vorliegen. Dies kann angewandt werden, z. B. auf Transformatoren
mit einem Kern aus zwei oder mehreren Abschnitten mit E- oder U-förmigen linksgerichteten
Querschnitten. Transformatoren mit E-I oder U-I-förmigen Kernen
sind in gleicher Art angepasst für
die Verwendung innerhalb des Rahmens der Erfindung.
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Das
vorhergehende wird ebenso angewandt auf Transformatoren mit einem
Element mit einer im Allgemeinen becherförmigen Form und zumindest einem
zusätzlichen
Element in der Form einer hohlen Spindel, wobei das becherförmige Element
vollständig
zumindest lateral die verschiedenen anderen Elemente und Komponenten
umschließt
(wie im Fall der in 7 und insbesondere in 7a gezeigten Anordnungen).
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Eine
weitere Ausführungsform
schließt
ein becherförmiges
Element ein, welches zusätzlich
die obere Seite von all den anderen Elementen und Komponenten abdeckt
(wie es der Fall ist in der in 8 und insbesondere
in 8b gezeigten Anordnung).
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Demnach,
aus Sicht der Isolierung, kann der Transformatorkern in der ganzen
Schaltung gestaltet sein, als Bezug zu dem freien Raum, d. h. durch
Bewirken, dass all die Oberflächen,
an welchen das Gehäuse 10 in
Kontakt mit oder zumindest in die Nähe des Kernes kommt, eine ausreichende
Wanddicke aufweisen (z. B. gleich oder mehr als 0,8 mm) zur Versicherung
der benötigten
Isolierung. Aber auch zur Versicherung, dass all die möglichen
Kriechpfade in Richtung des Kernes von einem aktiven Teil zumindest
eine minimale Länge
aufweisen (z. B. gleich oder mehr als 3 mm).
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Wie
am besten in 6 und 9 gezeigt, ist
die Isolierung zwischen der inneren Schicht von Wicklungen oder
Wicklungsanordnungen und dem Kern, ebenso wie zwischen den Seiten
(Flanschen) der Wicklungen oder Wicklungsanordnungen und den "Schultern" des Kernes versichert
durch zumindest ein Element in der Form einer hohlen Spindel. Dieses
umgibt vollständig
eines der Arme oder Zungen des Kerns (üblicherweise das mittlere oder
das kompakteste). Auf dieselbe Weise ist die Isolierung zwischen
benachbarten Wicklungen oder Wicklungsanordnungen, wie durch die
spezifische Anordnung benötigt
zumindest teil weise versichert durch die doppelte Zwischenwand des
spindelförmigen
Elements. Diese ist nicht eine der Seitenwände in direkter Nähe der Kernschultern
und definiert demnach die Seiten von zumindest zwei Wicklungen oder Wicklungsanordnungen.
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Auf
derselben Art, wird die Isolierung zwischen der äußeren Schicht der Wicklungen
oder Wicklungsanordnungen und der Kern zusammen mit dem lateralen
freien Raum auf der Komponentenseite der Schaltungsunterstützung versichert;
auch, wenn benötigt,
zusammen mit dem oberen freien Raum direkt oberhalb des Transformators:
Dieses Ergebnis wird primär
versichert durch das becherförmige
Element des Gehäuses,
dank der Äquivalenz (vom
Gesichtspunkt der Isolierung) des Kernes mit dem umgebenden Raum,
an all den lateralen Wänden
(und möglicherweise
auch die obere Wand). Tatsächlich,
haben alle diese die minimale Wanddicke, welche die benötigte Isolierung
bereitstellt (z. B. eine Dicke von 0.8 mm oder mehr).
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Wie
z. B. in 9 gezeigt, schließt der zu isolierende
Transformator zwei im Wesentlichen hohle spindelförmige Elemente
ein (mit C1 und C2 in 9 bezeichnet), die in direkten
Kontakt miteinander gebracht werden können auf demselben Arm des Kerns.
Die entsprechenden lateralen Wände,
die einander direkt gegenüber
liegen, können
gemeinsam die gewünschte
Isolierung bereitstellen (entsprechend der Anwendung) der jeweiligen
verbundenen Wicklungen (oder Wicklungsanordnungen) für zumindest
einen Teil der Kontaktoberfläche.
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Für diese
Teile/Gebiete der Kontaktoberflächen
oder Zwischenwände,
für welche
die Isolierung zwischen den zwei benachbarten Wicklungen oder Wicklungsanordnungen
bereitgestellt ist, ist nicht ausreichend, der Wandabschnitt des
becherförmigen Elementes
erstreckt sich mittels zusätzlicher
Wandteile orthogonal zu seiner äußeren Wand
wie in 6 bis 8 beschrieben. Diese zusätzlichen
Wandteile sind daher in einer Position, um zwischen die doppelte
Zwischenwand oder zwischen die Seitenwände der zwei benachbarten,
hohlen, spindelförmigen
Elemente zu passen, welche Teile der Isolierung bilden. Auf diese
Art, kann zwischen benachbarten Wicklungen oder Wicklungsanordnungen,
oder zwischen benachbarten Elementen oder Vorrichtungen innerhalb des
Gehäuses 10 sogar
noch höhere
Isolierungsniveaus erreicht werden, z. B. "verstärkte Isolie rung" oder "doppelte Isolierung" entsprechend denselben, oben
erwähnten
Standards.
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Wie
in 10 gezeigt, in dem Fall, dass die Komponente C
ein Isolationstransformator ist, der einen externen Kern umfasst,
ein Teil des Gehäuses 10,
wie ein vorstehender Rand 106 der sich von dem Kern erstreckt,
kann zumindest teilweise zusammenwirken durch Bereitstellung einer
Isolationsbarriere in Bezug zu den benachbarten Komponenten BC.
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Das
hervorstehende Gebilde oder Rand 106 kann einfach eine
Verlängerung
des glockenförmigen Öffnungsabschnittes 100 des
becherförmigen
Elements des Gehäuses 10 sein,
welches eine Art von "Terrassen-" wand 106 des
Gehäuses
bilden kann, und welches den Kern unterstützt (s. ebenso 14).
Dieser Effekt kann erreicht werden durch das hervorstehende Gebilde 106 alleine,
oder in Kooperation mit einer Verschiebung eines Abschnitts der
lateralen Wand 108 des Gehäuses 10, welche sich
zwischen der Terrassenwand 106 und der Komponentenseite
des Schaltungssubstrats erstreckt. Diese Verschiebung hat eine Richtung
um den Kern auszubreiten (s. 14, rechte
Seite).
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Das
Gebilde 106 kann in solch einer Art dimensioniert sein,
um den benötigten
Kriechweg und die Sicherheitsentfernung (z. B. zumindest 3 mm oder
mehr) zu allen Seiten des Gehäuses 10 bereitzustellen,
wo Komponenten BC befestigt sind, die "kritisch" für
die Isolierungszwecke sein können.
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Diese
Anordnung kann eine besondere Bedeutung haben, wenn die Komponente
BC ein Isolierungstransformator ist, und die Komponenten BC möglicherweise
mit der primären
und/oder sekundären
Wicklung oder Wicklungsanordnung dieses Transformators verbunden
sind.
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Es
wird bemerkt werden, dass der Bereich der Erfindung Isolierungsanordnungen
einschließt, die
sich durch die vollständigen
Schaltungssysteme erstrecken, d. h. zu den umgebenden Bauelementen BC,
und/oder die Erreichung von Isolierungslevel sogar höher als
die "zusätzliche
Isolierung", z.
B. die "doppelte
oder verstärkte
Isolierung", wobei
all die hier erwähnten
Levels in denselben, oben erwähnten Standards
definiert sind.
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Die
hier beschriebene Anordnung "beachtet" irgendwie die Komponente
BC, die sich an der Seite befinden, durch Bereitstellung der lateralen
Wand 108 von dem Rand 106 abwärts zu der üblichen Schaltungsunterstützung, und
garantiert demnach die Kriechweg- und Abstandsentfernungen und die Dicke
durch die Isolierung nicht nur von den Stiften plus Wicklungsdrähte zu dem
Kern, sondern auch von den Stiften plus Wicklungsdrähte zu dieser
Komponente BC an der Seite. Diese zusätzliche Leistung ermöglicht einer
benachbarten Komponente BC die Isolationsbarriere parallel zu der
fraglichen Komponente C zu überbrücken, z.
B. der Isolierungstransformator, wie ein Y-Kondensator oder ein
Opto-Koppler. Der
Grund ist, dass der Körper
eines solchen zweiten Überbrückungsbauelements
beiden Seiten der Isolationsbarriere zugewandt ist, und daher der Vorteil
vorliegt, seinen Körper
auf derselben Seite der Isolationsbarriere zu haben, wie der benachbarte Stift
des Bauelements C, der plötzlich
sich selbst in sein Gegenteil überführt.
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Die 11 bis 13 betonen
die Tatsache, dass das Gehäuse 10 zumindest
zwei Seiten mit jeweiligen vorstehenden Gebilden 106 einschließen kann,
die den Kern verlängern.
Die fraglichen vorstehenden Gebilde 106 können sich
entlang verschiedener (nicht notwendigerweise benachbarter, z. B.
gegenüberliegender)
Seiten des Kernes erstrecken, möglicherweise
mit verschiedenen Ausdehnungsgraden.
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Zum
Beispiel in dem Fall der in 11 gezeigten
Anordnung, wird angenommen werden, dass ein Gebilde 106 um
1 mm weg von einer Seite des Kernes hervorsteht, während ein
anderes Gebilde 106 um ein anderes Maß (z. B. 2 mm oder mehr) von einer
anderen Seite des Kernes hervorstehen. Dies ist vorteilhaft, um
den gewünschten
Abstand x von zumindest 3 mm zwischen solchen Komponenten zu erreichen,
die mit beiden Seiten der Isolationsbarriere verbunden sind, welche
alle benachbarten Komponenten BC der Komponente C sein würden, d.
h. des Isolationstransformators, wenn sein Kern als ein leitendes
Teil die Abstände "in der Luft" direkt zwischen
den BC-Komponenten abwärts
zu dem Abstand x reduzieren.
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12 zeigt,
dass die in dem Vorangegangenem erklärten Konzepte frei kombiniert
werden können,
z. B. durch Bereitstellung an zwei gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 10 (wie
zwei Seiten, die gedacht sind, um mit den primären und sekundären Wicklungen
des in dem Gehäuse 10 beherbergten Transformators
zusammen zu arbeiten), zweier gegenüberliegender Gebilde 106,
die von dem Kern über
einen Abstand von gleich oder mehr als 1,5 mm hervorstehen, d. h. über die
Hälfte
des benötigten
Abstandes, oder mehr.
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13 zeigt
weiterhin, wie dieses Grundprinzip auf all die vier Seiten eines
rechteckigen oder quadratischen Gehäuses C angewandt werden kann.
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In
dieser Beziehung werden Fachleute sofort erkennen, dass die Prinzipien
der Erfindung in keiner Weise auf Gehäuse 10 mit rechtwinkligen
oder nahezu rechtwinkligen (z. B. o-förmigen) Formen beschränkt sind.
Tatsächlich
kann die Erfindung auf Gehäuse
jeder Form angewandt werden.
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14 zeigt
die möglicherweise
gemeinsame Kooperation eines lateral hervorstehenden Gebildes 106 und
des Abschnittes 108 der vertikalen lateralen Wand des Gehäuses 10,
welches sich zwischen dem Rand 106 und der Schaltungsunterstützung befindet
um gemeinsam eine vernünftige
Isolierung der Komponente BC in Beziehung zu dem Kern zu erreichen,
welcher die Isolierungsbarriere verkürzen kann, wenn der richtige
Kriechweg und die Aussparungsabstände verpasst werden. Aber nun
sind diese richtigen Entfernungen "versiegelt" durch die lateral hervorstehenden Gebilde 106,
und möglicherweise
durch eine vertikale Verlängerung 108.
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Zum
Beispiel kann die Verlängerung 108 dimensioniert
sein, um die Verlängerung
("Terrassenwand") 106 des
Gehäuses
in einem gewissen Abstand (z. B. gleich oder mehr als 7 mm) über dem Substrat
PCB zu halten, um den Kriechweg und die Abstandsentfernungen zwischen
dem Kern und nahezu allen Teilen anderer benachbarter elektrischer oder
elektronischer Bauelemente oder Vorrichtungen zu garantieren. Auch
während
versichert wird, dass das vorstehende Gebilde 106 alleine
(s. linke Seite der 14) oder sogar zusammen mit
dem versetzen Teil der lateralen Wand 108 (s. rechte Seite
der 14) alle benachbarten Komponenten BC daran hindern,
möglicherweise
in Richtung des Kernes geknickt zu werden, näher als in gestrichelten Linien
gezeigt, welche die minimal erlaubten Entfernungen dieser benachbarten
Komponenten zu dem Kern zeigen, und demnach unerwünscht nahe
an den Kern gebracht werden, und den Kriechweg und die Abstandsentfernungen
verletzen.
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Zum
Beispiel, kann das Gehäuse 10,
in jeder möglichen
Art offenbart, aus zumindest zwei isolierenden Bauteilen bestehen,
und kann ein nicht-becherförmiges Element
einschließen,
welches eine untere Wand 10b bildet, wobei das nicht-becherförmige Element
in den glockenförmigen Öffnungsabschnitt
passt, wie der Öffnungsabschnitt 100 in 4 gezeigt.
Ebenso werden Fachleute sofort erkennen, dass jeder darin bereitgestellte
numerische Wert verstanden werden kann mit den Toleranzen, die momentan
mit den betreffenden Herstellungs- und Messverfahren verbunden sind. Folglich,
ohne Präjudiz
zu den zu Grunde liegenden Prinzipien der Erfindung, können die
Details und Ausführungsformen ebenso
signifikant, mit Bezug zu dem was beschrieben und gezeigt wurde,
rein als Beispiel, variieren, ohne den Bereich der Erfindung, wie
in den beigefügten
Ansprüchen
definiert, zu verlassen.