EP0404285A1 - Isolierendes Gehäuseteil mit einer Leiterdurchführung - Google Patents

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EP0404285A1
EP0404285A1 EP90250153A EP90250153A EP0404285A1 EP 0404285 A1 EP0404285 A1 EP 0404285A1 EP 90250153 A EP90250153 A EP 90250153A EP 90250153 A EP90250153 A EP 90250153A EP 0404285 A1 EP0404285 A1 EP 0404285A1
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EP
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housing part
lowered
conductor
insulating housing
part according
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Wolfgang Günther
Ralf Reiner Volkmar
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/42—Means for obtaining improved distribution of voltage; Protection against arc discharges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/26—Lead-in insulators; Lead-through insulators

Definitions

  • the invention is in the field of high-voltage devices and is to be used in the structural design of a conductor bushing through an insulating housing part.
  • housing parts are used, for example, to accommodate an electrical contact arrangement.
  • a housing part can be, for example, the cup-shaped or box-shaped housing part of a vacuum relay consisting of glass or ceramic.
  • a conductor for example a metal contact lead, is usually passed through an insulating housing wall in such a way that either an annular metallization is applied around the leadthrough opening, a cap is soldered to this metallization and the conductor is soldered into an opening in the contact base (US -Z "Electronics Industry, May 1986, page 39) or in such a way that the housing bore is metallized and the contact lead designed as a thin-walled tube is soldered into the bore (DE-Z" Siemens Components (1986), number 4, page 1431144).
  • the invention has for its object to improve the high voltage strength or flashover resistance of such bushings and thus to create the possibility of reducing the dimensions of such housing parts or increasing the nominal voltage level.
  • the invention provides that the outer surface of the housing part is lowered around the respective lead-through opening and is provided with an electrically conductive coating in this lowered area.
  • the measure provided according to the invention reduces field strength concentrations in the area of the surface of the ceramic housing part), which results in a higher flashover or high voltage resistance in the area of the conductor leadthrough.
  • Conductive lacquers and metallizations are particularly suitable as the electrically conductive coating.
  • the conductor is expediently not fixed directly in the leadthrough opening but by means of a holding element soldered onto the lowered surface, a metallization being provided as the electrically conductive coating.
  • a holding element is particularly suitable, which consists of a conical tube piece with an annular base part resting on the lowered surface and a sleeve-like neck part resting against the conductor.
  • the lowered surface should be provided with a circumferential groove at its edge.
  • the surface of the respective lead-through opening can also be provided with an electrically conductive coating.
  • the invention is particularly applicable to pot-like housing parts made of ceramic, which form the switching chamber of a vacuum relay.
  • Figure 1 shows a pot-like, ceramic housing part 1, which is provided at the bottom with a soldered mounting ring 2.
  • the housing part protrude radially as three conductors 37 4 and 5, which are formed at their inner ends as fixed relay contacts and are prepared at their outer ends for fastening a voltage and / or current supply.
  • the outer surface of the ceramic housing is lowered in the area of the through-hole of the housing part 1, which is not described in any more detail, which results in a lowered area 6.
  • This is provided with a groove 7 on its edge, which creates a platform-like area.
  • the entire lowered surface is provided with a metallization 8 according to FIG.
  • a holding element 9 is provided in each case, which has a sleeve-like neck part which bears against the contact lead, a conical tube piece and an annular base part.
  • the ring-shaped foot part is soldered to the metallization 8 and the sleeve-like neck part to the contact feed 3 or 4 or 5.
  • the feedthrough opening can also be provided with a metallization 8.
  • a metallization 8 There is also the possibility of providing a chamfer on the upper edge of the lowered area that is not metallized. This ensures that the live outer edge of the metallization 8 lies below the actual surface of the ceramic housing part, whereby field strength concentrations in the surrounding medium, in particular air, are avoided at this critical point.

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  • Power Engineering (AREA)
  • Insulating Bodies (AREA)
  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Insulators (AREA)

Abstract

Zur Verbesserung der Hochspannungsfestigkeit von Leiterdurchführungen an einem isolierenden Gehäuseteil (1) ist um die Durchführungsöffnung herum die äußere Oberfläche des Gehäuseteiles abgesenkt und in diesem abgesenkten Bereich (6) mit einer Metallisierung (8) versehen; der hindurchgeführte Leiter (3) ist vorzugsweise mit einem Halteelement (9) fixiert) das aus einem konischen Rohrstück mit einem auf der abgesenkten Oberfläche aufsitzenden ringförmigen Fußteil und einem an der Kontaktzuführung anliegenden manschettenartigen Halsteil besteht.

Description

  • Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Hochspannungsgeräte und ist bei der konstruktiven Ausgestaltung einer Leiterdurchführung durch ein isolierendes Gehäuseteil anzuwenden. Solche Gehäusetei­le dienen beispielsweise zur Aufnahme einer elektrischen Kontakt­anordnung. Bei einem solchen Gehäuseteil kann es sich beispiels­weise um das becher- oder kastenförmige, aus Glas oder Keramik bestehende Gehäuseteil eines Vakuumrelais handeln.
  • Die Durchführung eines Leiters, beispielsweise einer metallenen Kontaktzuführung, durch eine isolierende Gehäusewand erfolgt in aller Regel derart, daß entweder um die Durchführungsöffnung herum eine kreisringförmige Metallisierung aufgebracht, an diese Metallisierung eine Kappe stumpf angelötet und der Leiter in eine Öffnung im Kontaktboden eingelötet wird (US-Z "Elec­tronics Industry, May 1986, Seite 39) oder derart, daß die Gehäusebohrung metallisiert und die als dünnwandiges Rohr ausgebildete Kontaktzuführung in die Bohrung eingelötet wird (DE-Z "Siemens Components (1986), Heft 4, Seite 1431144).
  • Ausgehend von einem isolierenden Gehäuseteil mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Hochspannungsfestigkeit bzw. die Überschlagsfestigkeit solcher Durchführungen zu verbessern und damit die Möglichkeit zu schaffen, die Abmessungen solcher Gehäuseteile zu verkleinern bzw. die Nennspannungsebene zu er­höhen.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß um die jeweilige Durchführungsöffnung herum die äußere Ober­fläche des Gehäuseteiles abgesenkt und in diesem abgesenkten Be­reich mit einer elektrisch leitenden Beschichtung versehen ist.
  • Durch die gemäß der Erfindung vorgesehene Maßnahme werden Feld­stärkekonzentrationen im Bereich der Oberfläche des keramischen Gehäuseteiles vermindert) was eine höhere Überschlags- bzw. Hochspannungsfestigkeit im Bereich der Leiterdurchführung zur Folge hat. Als elektrisch leitende Beschichtung kommen vor allem Leitlacke sowie Metallisierungen in Betracht.
  • Um Grenzkanteneffekte zwischen der leitfähigen Beschichtung im Bereich der abgesenkten Oberfläche des isolierenden Gehäusetei­les und der äußeren Oberfläche des Gehäuseteiles zu vermeiden und damit die Hochspannungsfestigkeit noch weiter zu erhöhen, ist es vorteilhaft, die Seitenwand des abgesenkten Bereiches an der oberen Kante mit einer unbeschichteten Fase zu versehen. ­Um die Fertigungssicherheit einer solchen Leiterdurchführung zu verbessern, wird der Leiter zweckmäßig nicht direkt in der Durchführungsöffnung sondern mittels eines auf die abgesenkte Oberfläche aufgelöteten Halteelementes fixiert, wobei als elek­trisch leitende Beschichtung eine Metallisierung vorzusehen ist. Hierzu eignet sich besonders ein Halteelement, das aus einem konischen Rohrstück mit einem auf der abgesenkten Ober­fläche aufsitzenden ringförmigen Fußteil und einem an dem Leiter anliegenden manschettenartigen Halsteil besteht. Dabei sollte zur geometrischen Abgrenzung der Lötfläche gegen die Wand des abgesenkten Oberflächenbereiches die abgesenkte Oberfläche an ihrem Rand mit einer umlaufenden Rinne versehen sein. - Im übri­gen kann auch die Oberfläche der jeweiligen Durchführungsöffnung mit einer elektrisch leitenden Beschichtung versehen sein.
  • Die Erfindung ist insbesondere bei topfartigen Gehäuseteilen aus Keramik anzuwenden, die die Schaltkammer eines Vakuum­relais bilden.
  • Zwei Ausführungsbeispiele des neuen isolierenden Gehäuseteiles sind in den Figuren 1 bis 3 dargestellt. Dabei zeigt
    • Figur 1 ein keramisches Gehäuseteil mit drei Kontaktzuführungen und Halterung dieser Kontaktzuführungen auf abgesenkten, mit einer umlaufenden Rinne versehenen Oberflächenteilen,
    • Figur 2 eine vergrößerte Darstellung des Durchführungsbereiches und
    • Figur 3 eine Variante des Durchführungsbereiches gemäß Figur 2.
  • Figur 1 zeigt ein topfartiges, keramisches Gehäuseteil 1, das am unteren Rand mit einem angelöteten Befestigungsring 2 ver­sehen ist. In das Innere des Gehäuseteiles ragen als Leiter radial drei Kontaktzuführungen 37 4 und 5 hinein, die an ihren inneren Enden als feststehende Relaiskontakte ausgebildet sind und an ihren äußeren Enden zur Befestigung einer Spannungs- und/oder Stromzuführung vorbereitet sind. Im Bereich der nicht näher bezeichneten Durchführungsbohrung des Gehäuseteiles 1 ist die äußere Oberfläche des Keramikgehäuses abgesenkt, wodurch sich ein abgesenkter Bereich 6 ergibt. Dieser ist an seinem Rand mit einer Rille 7 versehen, wodurch ein podestartiger Bereich entsteht. Die gesamte abgesenkte Oberfläche ist gemäß Figur 2 mit einer Metallisierung 8 versehen.
  • Zur Fixierung der Kontaktzuführungen ist jeweils ein Halteele­ment 9 vorgesehen, das ein manschettenartiges, an der Kontakt­zuführung anliegendes Halsteil, ein konisches Rohrstück und ein ringförmiges Fußteil aufweist. Das ringförmige Fußteil ist mit der Metallisierung 8 und das manschettenartige Halsteil mit der Kontaktzuführung 3 bzw. 4 bzw. 5 verlötet.
  • Gemäß Figur 3 kann auch die Durchführungsöffnung mit einer Metallisierung 8 versehen sein. Weiterhin besteht die Möglich­keit, an der oberen Kante des abgesenkten Bereiches eine Fase vorzusehen, die nicht metallisiert ist. Dadurch wird er­reicht, daß die spannungsführende äußere Kante der Metallisie­rung 8 unterhalb der eigentlichen Oberfläche des keramischen Gehäuseteiles liegt, wodurch Feldstärkekonzentrationen im umgebenden Medium, insbesondere Luft, an dieser kritischen Stelle vermieden werden.

Claims (6)

1. Isolierendes Gehäuseteil mit wenigstens einem durch die Ge­häusewand hindurchgeführten Leiter, wobei der Leiter im Bereich der jeweiligen Durchführungsöffnung mittels einer Metallisie­rung unter Anwendung einer Lötverbindung fixiert ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß um die jeweilige Durchführungsöffnung herum die äußere Ober­fläche des Gehäuseteiles (1) abgesenkt und in diesem abgesenkten Bereich (6) mit einer elektrisch leitenden Beschichtung (8) versehen ist.
2. Isolierendes Gehäuseteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand des abge­senkten Bereiches an der oberen Kante mit einer nichtbeschich­teten Fase (10) versehen ist.
3. Isolierendes Gehäuseteil nach Anspruch 1 oder 2 mit einem Halteelement zur Fixierung des Leiters und einer Metallisierung als elektrisch leitender Beschichtung,
dadurch gekennzeichnet, daß das Halte­element (9) aus einem konischen Rohrstück mit einem auf der ab­gesenkten Oberfläche (6) aufliegenden ringförmigen Fußteil und einem an der Kontaktzuführung (3) anliegenden manschettenarti­gen Halsteil besteht.
4. Isolierendes Gehäuseteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die abgesenkte Oberfläche (6)an ihrem Rand mit einer umlaufenden Rinne (7) versehen ist.
5. Isolierendes Gehäuseteil nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß auch die Durchführungsöffnung mit einer elektrisch leitenden Beschich­tung (81) versehen ist.
6. Verwendung eines Gehäuseteiles nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in Form eines Keramiktopfes als Schaltkammer eines Vakuum­relais.
EP90250153A 1989-06-19 1990-06-12 Isolierendes Gehäuseteil mit einer Leiterdurchführung Expired - Lifetime EP0404285B1 (de)

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