DE1032831B

DE1032831B - Elektrisches Stromkreiselement

Info

Publication number: DE1032831B
Application number: DEST8321A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Giovanni Canegallo
Original assignee: Steatit Magnesia AG
Current assignee: Steatit Magnesia AG
Priority date: 1954-06-16
Filing date: 1954-06-16
Publication date: 1958-06-26

Description

Elektrisches Stromkreiselement Die Erfindung betrifft ein elektrisches Stromkreiselement mit einer Umhüllung aus elektrischem Isolierstoff, welche nach dem Abkühlen oder nach dem Aushärten oder nach beiden Vorgängen Schrumpfkräfte auf den eingehüllten Körper ausübt, solange die für das Stromkreiselement zulässige Betriebstemperatur nicht überschritten wird. Derartige Stromkreiselemente sind z. B. Widerstände, Kondensatoren, Spulen und Gleichrichter. Bei ihnen sind zur Befestigung und Kontaktierung der Zuführungsdrähte zuweilen Kappen oder Schellen vorgesehen, oder in anderen Fällen sind die Drähte in den Körper des Stromkreiselementes eingekittet, eingelötet oder eingestaucht. Oft dient eine völlige Umhüllung des fertig kontaktierten Elementes mit einer Lackschicht oder mit einer Schicht aus Natur- oder Kunstharz dazu, Witterungseinflüsse fernzuhalten und die Kontaktierungsstellen zusätzlich gegen von außen kommende mechanische Beanspruchungen zu schützen.
Alle bekanntgewordenen Befestigungsarten erbrachten jedoch den Nachteil einer erheblichen-Verteuerung oder Beeinträchtigung der Fließfabrikation, da viele einzelne Arbeitsgänge aufeinanderfolgen müssen.
Demgegenüber wird bei einem erfindungsgemäßen Stromkreiselement eine Einsparung eines oder mehrerer dieser Arbeitsgänge erreicht.
Die Erfindung besteht darin, daß der elektrische Kontakt zwischen dem vom Isolierstoff eingehüllten Körper und den ihn berührenden Stromzuführungselementen ausschließlich durch die Schrumpfkräfte der Umhüllung als Kontaktdruck hergestellt ist. Hierdurch wird ein gesondertes Kontaktieren durch Löten, Kitten, Einstauchen od. dgl. der Zuführungsdrähte überflüssig. Der Anpreßdruck, der durch die Schrumpfung bewirkt wird, sichert eine gleichbleibende gute elektrische Verbindung zwischen den genannten Teilen, und die feuchtigkeits- und luftdichte Umhüllung schließt die Kontaktierungsstelle zugleich gegen Witterungseinflüsse ab.
Auf Grund der Vereinfachung in der Herstellung eignet sich das Stromkreiselement besonders gut für eine Massenfertigung und kann daher billig hergestellt werden.
Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung sind unter Zugrundelegung eines Widerstandes als Stromkreiselement in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Abb. 1 ein fertiges Stromkreiselement gemäß der Erfindung, Abb. 2, 3 und 4 Stromkreiselemente gemäß der Erfindung in der Preßform.
Das Stromkreiselement ist in Abb. 1 als Widerstand 1 dargestellt, der mit einer Umhüllung 2 aus Isolierstoff umgeben ist. Die Anschlußelemente 3 und 4 sind durch die Umhüllung 2 mit den Stirnflächen des Widerstandes 1 in mechanische Berührung und zugleich in elektrische Verbindung gebracht. Zur Vergrößerung der Kontaktfläche der Anschlußelemente 3 und 4 sind ihre dem Widerstand 1 zugewandten Enden durch Stauchung vergrößert. Dies hat den Vorteil, daß die Befestigung zugentlastet ist und eine bessere Kontaktierung zwischen Widerstand und Anschlußelement erreicht wird. Bei dieser Anordnung kann der Widerstand 1, der nach Art der Schichtwiderstände aus einem keramischen Tragkörper und der aufgebrachten Widerstandsschicht besteht, zum Schutz dieser Widerstandsschicht mit einem Lack od. dgl. versehen sein. Die Widerstandsschicht' ist nach Aufbringen in bekannter Weise durch Einschleifen schraubenförmig verlaufender Rillen auf den gewünschten Wert gebracht.
Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, die Stauchung der dem Widerstand zugewandten Enden der Anschlußelemente durch Anbringen von Kontaktelementen oder von mechanischen Verformungen, z. B. Abwinkelungen oder Abbiegungen, zu ersetzen.
Gemäß Abb. 2 ist der Widerstand 1 in ein Isolierstoff rohr 5 eingeführt. Dieses Isolierstoffrohr besteht aus Kunstharz, das in granulierter Form unter Anwendung von Druck und geringer Wärme bis zu etwa 50° C in einer Preßform zu einem Rohr vorgeformt worden ist, dessen Innendurchmesser etwas größer als der Außendurchmesser des Widerstandes 1 ist.
Das Kunstharz befindet sich somit im sogenannten B-Zustand, einem Zustand, der infolge der geringen Wärmezuführung durch ein Aneinanderbacken der Isolierstoffteilchen des A-Zustandes (loser Zustand) entsteht. Erst die Zuführung der zur Aushärtung erforderlichen Wärme führt das Kunstharz aus dem B-Zustand in den'endgültigen, irreversiblen C-Zustand über. Das Isolierstoffrohr 5 überragt etwas die Enden des Widerstandskörpers, damit Material für die Formung der Stirnflächen der Hülle zur Verfügung steht. Widerstand und Isolierrohr im B-Zustand sind in den Preßzylinder einer heizbaren Preßform 6 eingeführt. Die gegeneinander wirkenden Preßstempe17 und 8 tragen in ihrer Mittelbohrung die Stromzuführungselemente 9 bzw. 10. Durch Erwärmung der Preßform 6 wird das Isolierstoffrohr 5 in einen verformbaren Zustand gebracht, in dem es dann mittels der Preßstempe17 und 8, welche sich gegeneinander bewegen, in die endgültige Form gepreßt wird, wobei die Stirnflächen des Widerstandes ebenfalls von Isoliermaterial umhüllt sind. Dabei drückt das Isoliermaterial der Stirnflächen die Anschlußelemente 9 und 10 fest gegen die Kontaktfläche des Widerstandes. Nach Aushärtung (C-Zustand) des Kunststoffes wird durch einseitig wirkenden Druck das fertige Schaltelement aus der Preßform 6 ausgestoßen. Beim Erkalten des Kunststoffes schrumpft die Umhüllung zusammen, umschließt den Widerstand feuchtigkeitsdicht und preßt dabei unter ständig gleichbleibendem Andruck die Anschlußelemente gegen die Kontaktfläche des Widerstandes, wodurch ein sauberer, gleichbleibender Kontakt zwischen Anschlußelement und Widerstand gewährleistet ist.
Die bei der Schrumpfung der Kunststoffhülle entstehenden Andruckkräfte sind nicht nur vom Maß der Schwindung, sondern auch von der Art und von der Menge des dem Kunstharz zugefügten Füllstoffes abhängig. Daher kann die auf die Anschlußelemente wirkende Schrumpfkraft durch Art und Menge des Füllstoffes eingestellt werden. Ein Füllstoff mit Eigenplastizität bewirkt Verringerung der äußeren Kräfte, während der Zusatz von unplastischen Füllstoffen eine Verkleinerung des Schwindmaßes ergibt. Daher kann die Schrumpfkraft durch geeignete Wahl des Füllstoffes in weiten Grenzen geregelt werden.
Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, den Füllstoff durch gut wärmeleitendes- Material zu ersetzen. Dadurch wird die Grenze der durch Erwärmung bewirkten Zerstörung des Widerstandes erheblich heraufgesetzt, da die in der Mitte der Widerstandsschicht auftretende Erwärmung sofort auf die gesamte Umhüllung weitergeleitet wird. Auch kann der Füllstoff durch ein spannungsabhängig leitendes Material, z. B. Si C, ersetzt werden, wodurch die gesamte Umhüllung bei Überlastung des Schaltelementes als überspannungsableiter wirksam wird.
In Abb. 3 ist ein weiteres Herstellungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Stromkreiselement veranschaulicht. Das Isolierstoffrohr 11 im B-Zustand enthält den mit einer Isolierschicht 12 versehenen Widerstand 1. Diese Anordnung ist in eine heizbare Preßform 13 eingeführt. Die Anschlußelemente 14 und 15 stecken in Isolierstoffperlen 16 und 17. Diese Perlen bestehen aus dem gleichen Werkstoff wie das Isolierrohr und befinden sich ebenfalls im B-Zustand. Infolge der Erwärmung der Preßform 13 erreicht der Werkstoff der Teile 11, 16 und 17 einen verformbaren Zustand. Die gegeneinander wirkenden Stempel 18 und 19 formen sodann aus den Perlen und dem überstehenden Isolierrohr die Stirnflächen der Umhüllung. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß das Isoliermaterial die angestauchten Anschlußelemente 14 und 15 fest umschließt, ohne den elektrischen Kontakt zwischen Anschlußelement und Widerstand durch Eindringen von Isolierstoff zwischen diese Teile zu beeinträchtigen. Nach Abb. 4 sind zwei Kappen 20 und 21 aus Isolierstoff im B-Zustand über den Widerstand 1 geschoben. Diese Kappen werden mittels der gegeneinander wirkenden Preßstempel22 und 23 zusammengepreßt und nach Erwärmung der Preßform 13 zu einer vollständigen, einteiligen Hülle geformt, die mit ihren Stirnflächen die Anschlußelemente 25 und 26 nach erfolgter Abkühlung infolge der Schrumpfung fest und gleichmäßig an den Widerstand 1 preßt.
Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, zwischen Anschlußelement und Widerstand eine Schicht gut leitenden Materials, wie z. B. Graphit, Ruß oder durch metallische Teilchen leitend gemachten Kitt, einzufügen.
Gemäß der Erfindung kann das Stromkreiselement nicht nur aus einem Widerstand, einem Kondensator oder einer Indüktivität bestehen, sondern auch aus einer Kombination mehrerer Elemente. So kann z. B. eine Parallel- oder Reihenschaltung von mehreren Widerständen oder Kondensatoren sowie eine Verbindung von Widerstand und Kondensator in eihe' gemeinsame Umhüllung eingebracht werden. Als Isolierstoff kann dabei Naturharz sowie Gießharz Anwendung finden.
Unter Gießharzen versteht man solche Harze, die aus einer Harzkomponente und einem Härter gemischt sind und nach einer bestimmten Zeit bei mehr oder weniger hohen Temperaturen aushärten. Zum Beispiel kann der- handelsübliche Araldit als Gießharz verwendet werden. Zu seiner Aushärtung ist eine Temperatur von 140° C erforderlich. Werden jedoch die Komponenten bei niedriger Temperatur, z. B. 120° C, geschmolzen, gemischt und mit so viel Füllstoff vereinigt, daß eine Formung zu Röhrchen erfolgen kann, so können diese nach dem Erkalten wie Kunstharze im B-Zustand verarbeitet werden.

Claims

PATENTANSPRüCHE: 1. Elektrisches Stromkreiselement mit einer Umhüllung aus elektrischem Isolierstoff, welche nach dem Abkühlen oder nach dem Aushärten oder nach beiden Vorgängen Schrumpfkräfte auf den eingehüllten Körper ausübt, solange die für das Stromkreiselement zulässige Betriebstemperatur nicht überschritten wird, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Kontakt zwischen dem eingehüllten Körper (1) und den ihn berührenden Stromzuführungselementen (3 und 4) ausschließlich durch die Schrumpfkräfte der Umhüllung (2) als Kontaktdruck hergestellt ist.
2. Element nach Anspruch 1, dadurch Bekennzeichnet, daß die Schrumpfkraft durch Art und Menge eines Füllstoffes, der dem Werkstoff der Isolierhülle hinzugefügt ist, einstellbar ist.
3. Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein ganz oder teilweise aus gut wärmeleitendem Material bestehender Füllstoff verwendet ist.
4. Element nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein spannungsabhängig elektrisch leitender Füllstoff verwendet ist.
5. Element nach einem der vorigen Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierhülle aus einem Naturharz besteht.
6. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierhülle aus einem Kunstharz besteht.
7. Element nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz im B-Zustand verarbeitet ist. B.
Element nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz durch Druck und Wärme in den C-Zustand gebracht ist.
9. Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4 sowie 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierhülle aus einem Gießharz besteht.
10. Element nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine rohrförmige Isolierhülle das Stromkreiselement umgibt, wobei die Stirnflächen durch Verformung der Rohrenden gebildet sind.
11. Element nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine rohrförmige Isolierhülle das Stromkreiselementumgibt, wobei die Stirnflächen im wesentlichen durch Verformung von über die Stromzuführungen gestreiften Perlen gleichen Werkstoffes gebildet sind.
12. Element nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierhülle in Form von zwei Kappen, in die die Anschlußelemente eingeführt sind, das Stromkreiselement umschließt.
13. Element nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Anschlußelementen und Stromkreiselement ein Kontaktierungsmittel eingefügt ist.
14. Element nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche der Anschlußelemente durch mechanische Verformung oder Aufbringen von Kontaktelementen vergrößert ist.
15. Element nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es durch Umhüllung einer beliebigen Kombination mehrerer Einzelstromkreiselemente gebildet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 471592.