EP0871267B1 - Hochspannungselektroden-Anordnung - Google Patents

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EP0871267B1
EP0871267B1 EP19980810298 EP98810298A EP0871267B1 EP 0871267 B1 EP0871267 B1 EP 0871267B1 EP 19980810298 EP19980810298 EP 19980810298 EP 98810298 A EP98810298 A EP 98810298A EP 0871267 B1 EP0871267 B1 EP 0871267B1
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EP
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voltage electrode
noteworthy
high voltage
electrode array
ceramic substrate
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Klaus Domschat
Georg Köhler
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T19/00—Devices providing for corona discharge
    • H01T19/04—Devices providing for corona discharge having pointed electrodes

Definitions

  • the present invention is in the field of manufacturing high voltage electrode assemblies, which as discharge or charging electrodes in various Applications.
  • Such high-voltage electrodes come in a variety of different designs and arrangements known. All versions include the installation of various electrically conductively connected, preferably soldered, in one Components introduced into the insulating material, together.
  • the production of the high-voltage electrode arrangements known from the prior art is comparatively complex because the individual components like High voltage resistors, emission peaks, printed circuits and connectors by hand either built directly into an insulating body or be assembled into a semifinished product outside, and then in the insulating body to be installed.
  • the connection between the individual Components, an electrode assembly built according to the prior art takes place in crimp screw or preferably in soldering technology.
  • the so created by hand Connections of the individual components to each other, or the manufacture the semi-finished products and their installation in an insulating body represent the most expensive Share in the high-voltage electrode arrangements known from the prior art represents.
  • the invention has for its object to make a generic high-voltage electrode arrangement less expensive. This object is achieved in the generic high-voltage electrode arrangement according to the preamble of the main claim according to the invention by its characterizing features.
  • a contact spring made of electrically conductive material is introduced so that a large number of individual or groups of preferably rectangular Ceramic substrate resistances, perpendicular to the longitudinal extension of the insulating body can be inserted.
  • the encapsulation holds the one produced according to the invention High-voltage electrode arrangement permanently in form and contact closure.
  • such a Potting e.g.
  • a high-voltage electrode arrangement according to the invention is thus in the range of Contact spring and contact surface of the resistor capable of bending and / or Pressure loads on the insulating body without changing the contact quality maintain evenly.
  • Individuals or groups of preferably serve as high-voltage resistance predominantly rectangular ceramic substrate resistors based on at least one Side of the ceramic substrate one or more surface-mountable emission peaks, connected to a thick-film resistance meander, connected to a contact area exhibit.
  • the ceramic substrates are on both sides assembled and through a through hole in the area of the contact surface Front and back electrically connected. Instead of the ceramic substrate.
  • a correspondingly high-voltage-resistant ceramic chip capacitor can also provide resistance used for pure AC operation of the high voltage electrode assembly become.
  • the ceramic substrate points in the area between resistance meanders and surface-mountable emission tip a predetermined breaking point in the ceramic substrate which is broken off after the fixation in the insulating body and the Emission tip protrudes as a free tip over the surface of the potting compound.
  • a major advantage of the high-voltage electrode arrangement according to the invention consists in the fact that all connection techniques, or the elaborate manufacture of semi-finished products can be eliminated.
  • FIGS. 1 to 3 an embodiment of the high-voltage electrode arrangement according to the invention in its various stages of manufacture is shown in FIGS. 1 to 3.
  • Fig. 1 shows the high-voltage electrode arrangement (1) according to the invention in section.
  • Fig. 2 shows a ceramic substrate resistor (20) according to the invention in plan view and section, with one-sided and two-sided assembly.
  • the invention relates to a high-voltage electrode arrangement with a plurality of ceramic substrate resistors arranged in parallel to one another in a groove of an insulating body are introduced, and with each other by an electrically conductive Contact spring mechanically fixed and electrically connected.
  • the insulating material body (2) has a groove (3) in which the ceramic substrate resistors (20, 25) are introduced and mechanically fixed and electrically contacted by a contact spring (4) so that such a high-voltage electrode arrangement (1) can be produced as inexpensively as possible .
  • the ceramic substrate resistors (20, 25) have a printed thick-film resistance meander (22) on at least one side, which is electrically connected, preferably soldered, to the surface-mountable emission tip (21) on the one hand and to the contact surface (23) on the other hand.
  • the ceramic substrate resistor (20, 25) has a predetermined breaking point (24) in the area behind the emission tip (21) , which can break off after fixing the emission tip as a free tip protruding over the upper edge of the ceramic substrate resistor and the potting.
  • the ceramic substrate resistors (20, 25) and the contact spring (4) are held in the insulating body (2) by the potting compound (5) permanently in positive and contact.

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Description

Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der Herstellung von Hochspannungselektrodenanordnungen, die als Entlade- oder Aufladeelektroden in verschiedensten Anwendungen Verwendung finden.
Solche Hochspannungselektroden sind in einer Vielzahl verschiedener Ausführungen und Anordnungen bekannt. Allen Ausführungen ist dabei der Einbau von verschiedenen, miteinander elektrisch leitend verbundenen, vorzugsweise verlöteten, in einem lsolierstoffkörper eingebrachten Komponenten, gemeinsam.
So ist aus DE 27 13 334 bekannt, daß einzelne Hochspannungswiderstände versehen mit Emissionsspitzen in ein lsolierstoffkörper so eingebaut werden, daß über die freistehenden lonisationsspitzen mittels Koronaentladung, Ladung übertragen werden kann.
Die Herstellung der, nach dem Stand der Technik bekannten Hochspannungselektrodenanordnungen ist vergleichsweise aufwendig, da die einzelnen Komponenten wie Hochspannungswiderstände, Emissionsspitzen, gedruckte Schaltungen und Verbindungselemente in Handarbeit entweder direkt in einen lsolierstoffkörper eingebaut werden, oder außerhalb zu einem Halbfabrikat zusammengebaut werden, um dann in den lsolierstoffkörper eingebaut zu werden. Die Verbindung zwischen den einzelnen Komponenten, einer nach dem Stand der Technik gebauten Elektrodenanordnung, erfolgt in Krimp- Schraub oder vorzugsweise in Löttechnik. Die so durch Handarbeit erstellten Verbindungen der einzelnen Komponenten untereinander, bzw. das Herstellen der Halbfabrikate und deren Einbau in ein lsolierstoffkörper, stellen den kostenintensivsten Anteil bei den nach dem Stand der Technik bekannten Hochspannungselektrodenanordnungen dar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine gattungsgemässe Hochspannungselektrodenanordnung weniger aufwendig zu gestalten.
Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemässen Hochspannungselektrodenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs erfindungsgemäss durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.
Erfindungsgemäß ergibt sich also ein lsolierstoffkörper in beliebiger Form mit integrierter Nut, in den eine Kontaktfeder aus elektrisch leitfähigem Material so eingebracht ist, daß eine Vielzahl von einzelnen bzw. Gruppen von vorzugsweise rechteckförmigen Keramiksubstratwiderständen, senkrecht zur Längsstreckung des Isolierstoffkörpers eingeschoben werden können. Dadurch werden die Keramiksubstratwiderstände durch die Kontaktfeder, mit gleichmäßigen Flächenanpressdruck auf die Kontaktfläche, in der Nut mechanisch fixiert, senkrecht ausgerichtet und gleichzeitig elektrisch miteinander verbunden. Der Verguss hält nach dem Aushärten die erfindungsgemäß hergestellte Hochspannungselektrodenanordnung dauerhaft in Form- und Kontaktschluss. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung wird ein derartiger Verguss z.B. aus Polyuhrethan (PU) im Bereich der Kontaktfeder als weich bis mittelweich, un im Bereich des Widerstands und der Emissionsspitzen als hart bis mittelhart ausgebildet. Eine erfindungsgemäße Hochspannungselektrodenanordnung ist somit im Bereich der Kontaktfeder und Kontaktfläche des Widerstandes in der Lage Biege- und/oder Druckbeanspruchungen auf den Isolierstoffkörper ohne Veränderung der Kontaktgüte gleichmäßig aufrechtzuerhalten.
Als Hochspannungswiderstand dienen vorzugsweise einzelne oder Gruppen von vorwiegend rechteckförmigen Keramiksubstratwiderständen, die auf zumindest der einen Seite des Keramiksubstrats eine oder mehrere oberflächenmontierbare Emissionsspitzen, verbunden mit einem Dickschichtwiderstandsmäander, verbunden mit einer Kontaktfläche aufweisen. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden die Keramiksubstrate beidseitig bestückt und durch eine Durchkontaktierung im Bereich der Kontaktfläche werden Vorder- und Rückseite miteinander elektrisch verbunden. Anstelle der Keramiksubstrat-. widerstände kann auch ein entsprechend hochspannungsfester Keramik Chipkondensator für den reinen Wechselspannungsbetrieb der Hochspannungselektrodenanordnung verwendet werden.
Ferner weist das Keramiksubstrat erfindungsgemäss, im Bereich zwischen Widerstandsmeander und oberflächenmontierbarer Emissionsspitze eine Sollbruchstelle im Keramiksubstrat auf, die nach der Fixierung im lsolierstoffkörpers abgebrochen wird und die Emissionsspitze als freie Spitze über die Oberfläche der Vergussmasse ragen läßt.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Hochspannungselektrodenanordnung besteht darin, daß sämtliche durch Handarbeit hergestellten Verbindungstechniken, bzw. das aufwendige herstellen von Halbfabrikaten entfallen kann.
Mit diesem Grundprinzip der Erfindung ist es möglich, eine Hochspannungselektrodenanordnung, mit frei wählbarem Emissionsspitzen- und Widerstandsrastermass, nahezu endlos in verschiedene Formen von lsolierstoffkörpern halb- bzw. vollautomatisch zu bestücken, wodurch gesamthaft die Gestehungskosten erheblich verringert werden.
Hierzu 1 Seite Zeichnungen.
Zur Erläuterung der Erfindung ist in Fig. 1 bis 3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Hochspannungselektrodenanordnung in Ihren verschiedenen Stadien der Herstellung wiedergegeben.
Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Hochspannungselektrodenanordnung (1) im Schnitt.
Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Keramiksubstratwiderstand (20) in Draufsicht und Schnitt, mit einseitiger und beidseitiger Bestückung.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Gruppe von Keramiksubstratwiderständen (25)
Zusammenfassung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Hochspannugselektrodenanordnung mit einer Vielzahl von zueinander parallel angeordneten Keramiksubstratwiderständen die in einer Nut eines Isolierstoffkörpers eingebracht sind, und miteinander durch eine elektrisch leitfähige Kontaktfeder mechanisch fixiert und elektrisch verbunden werden.
Um eine solche Hochspannugselektrodenanordnung (1) möglichst kostengünstig herstellen zu können, weist erfindungsgemäss der Isolierstoffkörper (2) eine Nut (3) auf, in welche die Keramiksubstratwiderstände (20, 25) eingebracht und durch eine Kontaktfeder (4) mechanisch fixiert und elektrisch kontaktiert werden. Die Keramiksubstratwiderstände (20, 25) weisen auf zumindest einer Seite einen aufgedruckten Dickschichtwiderstadsmeander (22) auf, der mit der oberflächenmontierbaren Emissionsspitze (21) einerseits und mit der Kontaktfläche (23) andererseits elektrisch verbunden, vorzugsweise verlötet ist. Der Keramiksubstratwiderstand (20, 25) weist im Bereich hinter der Emissionsspitze (21) eine Sollbruchstelle (24) auf, die durch abbrechen nach dem fixieren die Emmissionsspitze als freie Spitze über die Oberkante des Keramiksubstratwiderstands und des Vergußes ragen läßt. Die Keramiksubstratwiderstände (20, 25) und die Kontaktfeder (4) werden im Isolierstoffkörper (2) durch die Vergußmasse (5) dauerhaft in Form- und Kontaktschluß gehalten.

Claims (8)

  1. Hochspannugselektrodenanordnung (1) mit einer Vielzahl von zueinander parallel angeordneten Keramiksubstratwiderständen (20, 25) die in einer Nut (3) eines Isolierstoffkörpers (2) durch eine elektrisch leitfähige Kontaktfeder (4) senkrecht zur Längsstreckung des lsolierstoffkörpers mechanisch fixiert und elektrisch kontaktiert werden, wobei die Emmissionsspitzen (21) bündig mit der Oberkante des Keramiksubstrats (20) abschließen, dadurch gekennzeichnet, daß
    die Kontaktfeder (4) eine Ringfeder mit ovalen, schrägliegenden Windungen ist.
    die Kontaktfeder (4) Federkräfte in axialer sowie in radialer Richtung ausübt und die der Emissionsspitze (21) gegenüberliegende Kontaktfläche (23) durch die Kontaktfeder (4) in gleichmäßiger Flächenpressung gegen die Innenwand der Nut (3) gepreßt wird.
    die Keramiksubstratwiderstände (20,25) einzeln, gruppenweise oder alle miteinander durch die Kontaktfeder (4) verbunden sind.
    daß zwischen der Kontaktfeder (4) und der Emissionsspitze (21) ein ohmscher Widerstand oder ein Kondensator angeordnet ist.
  2. Hochspannugselektrodenanordnung nach Anspruch 1
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die in Kontaktfeder (4) eine Lamellenfeder, oder eine Blattfeder, oder eine rundgewickelte Blattfeder, oder eine Ringfeder ist.
  3. Hochspannugselektrodenanordnung nach Ansprüche 1 bis 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Keramiksubstratwiderstand (20,25) einen in Dickschichttechnik aufgebrachten Widerstandsmeander (22) besitzt, der an seiner einen Seite mit einer oberflächen-montierbaren Emissionsspitze (21), und an seiner anderen Seite mit einer elektrisch leitfähigen Kontaktfläche (23) verbunden ist.
  4. Hochspannugselektrodenanordnung nach Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Keramiksubstratwiderstand (20,25) im Substrat eine Sollbruchstelle (24) enthält, die nach dem Abbrechen die Emissionsspitze (21) als freie Spitze über die Substratkannte und den Verguß (5) ragen läßt.
  5. Hochspannugselektrodenanordnung nach Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    der Keramiksubstratwiderstand (20) auf seiner Vorder- und Rückseite einen in Dickschichttechnik aufgebrachten Widerstandsmeander (22) besitzt, der an seiner einen Seite mit einer oberflächenmontierbaren Emissionsspitze (21) und an seiner anderen Seite mit einer elektrisch leitfähigen Kontaktfläche (23) verbunden ist und die Kontakt flächen eine Durchkontaktierung besitzen.
  6. Hochspannugselektrodenanordnung nach Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    das Keramiksubstrat ein- oder beidseitig, anstelle des Widerstandsmeanders (22) ein Keramikscheiben- oder Chipkondensator mit hoher Spannungsfestigkeit aufgebracht ist.
  7. Hochspannugselektrodenanordnung nach Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Vergußmasse, zumindest im Bereich der Kontaktfeder (4) und der Kontaktfläche (23) nach dem Aushärten eine Restkompressibilität von 30 bis 100 Shore beibehält.
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