Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
HOUSING FOR ELECTRICAL COMPONENTS, IN PARTICULAR FOR CAPACITORS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/019591
Kind Code:
A2
Abstract:
A housing (1) for electrical components, in particular for capacitors is disclosed, comprising a can (5), with a wall (10) and a floor (15). An electrically insulating coating (20) is provided on the floor (15) and those regions (10a) of the wall (10) bordering the floor, which is overlapped by an electrically insulating sleeve (25) which covers the wall of the housing but not the floor thereof.

Inventors:
SCHWEIKERT WILHELM (DE)
Application Number:
PCT/DE2002/002906
Publication Date:
March 06, 2003
Filing Date:
August 07, 2002
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
EPCOS AG (DE)
SCHWEIKERT WILHELM (DE)
International Classes:
H01G2/04; H01G2/08; H01G2/10; H01G4/00; H01G9/08; H01L21/00; H01L23/06; H05K7/20; H01G; (IPC1-7): H01G/
Foreign References:
FR2294526A11976-07-09
DE29804892U11998-07-09
DE19642462A11998-04-16
GB2052157A1981-01-21
Attorney, Agent or Firm:
Epping, Hermann Fischer Patentanwaltsgesellschaft Mbh (München, DE)
Download PDF:
Claims:
Patentansprüche
1. Gehäuse (1) für elektrische Bauelemente, insbesondere Kon densatoren, mit einem elektrisch leitfähigen Becher (5), der eine Wand (10) und einen Boden (15) und einen Deckel mit elektri schen Anschlüssen umfaßt, mit einer durch Beschichtung auf die Außenseite des Bodens (15) und daran angrenzende Bereiche (10A) der Wand (10) des Bechers (5) aufgebrachten elektrisch isolierenden Be schichtung (20), mit einer elektrisch isolierenden Umhüllung (25), die die Wand (10) des Bechers (5) bedeckt und die die elektrisch isolierende Beschichtung (20) überlappt und formschlüssig an dieser anliegt, wobei die Umhüllung nicht den Boden des Bechers bedeckt und wobei der Becher (5) mit dem Boden (15) auf einer Montage platte (30) angeordnet ist.
2. Gehäuse nach dem vorherigen Anspruch, bei dem zwischen der Montageplatte (30) und der elektrisch isolierenden Beschichtung (20) am Boden (15) des Bechers eine Schicht eines wärmeleitfähigen Materials (35) ange ordnet ist.
3. Gehäuse nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die elektrisch isolierende Beschichtung (20) aus Kunststoff besteht.
4. Gehäuse nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die elektrisch isolierende Beschichtung (20) aus thermoplastischem oder duroplastischem Kunststoff besteht.
5. Gehäuse nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die elektrisch isolierende Beschichtung (20) aus Polypropylen (PP), Polyamid (PA) oder Epoxidharz umfaßt.
6. Gehäuse nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die elektrisch isolierende Umhüllung (25) einen aufgeschrumpften Schrumpfschlauch umfaßt.
7. Gehäuse nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die elektrisch isolierende Umhüllung (25) einen Schrumpf schlauch aus Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylen (PE) oder Polyethylenterephthalat (PET) umfaßt.
8. Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses nach einem der vorherigen Ansprüche, mit den Verfahrensschritten, A) der Boden (15) und daran angrenzende Bereiche (10A) der Wand (10) des elektrisch leitfähigen Bechers (5) werden mit einer elektrisch isolierenden Schicht (20) beschich tet, B) eine elektrisch isolierende Umhüllung (25) wird auf die Wand (10) des Bechers (5) so aufgebracht, daß sie die elektrisch isolierende Schicht (20) teilweise überlappt, und anschließend an der Wand (10) befestigt.
9. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem im Verfahrenschritt A) das elektrisch isolierende Material durch Wirbelsintern aufgebracht und anschließend aufgeschmolzen wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8) bei dem im Verfahrensschritt A) das elektrisch isolieren des Material durch elektrostatische Beschichtung aufge bracht und anschließend durch Erhitzen aufgeschmolzen wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem im Verfahrensschritt A) nach dem Aufschmelzen die so erzeugte elektrisch isolierende Beschichtung (20) im heißen Zustand geglättet wird.
12. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, bei dem die elektrisch isolierende Beschichtung (20) da durch geglättet wird, daß der Becher (5) auf einer glatten und ebenen Fläche aufgestellt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem im Verfahrensschritt B) als elektrisch isolierende Umhüllung (25) ein Schrumpfschlauch aufgebracht und da durch befestigt wird, daß er durch Erhitzen auf dem Becher aufgeschrumpft wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem die elektrisch isolierende Beschichtung aufgeheizt wird, bei dem das Gehäuses anschließend so auf eine Montageplat te (30) montiert wird, daß durch den Anpreßdruck während der Montage die elektrisch isolierende Beschichtung ge glättet wird.
Description:
Beschreibung Gehäuse für elektrische Bauelemente, insbesondere Kondensato- ren Diese Art von Gehäusen sind zum Beispiel für Aluminiumelek- trolytkondensatoren üblicherweise aus Aluminium gefertigt.

Solche Kondensatoren werden einzeln oder auch in Batterien auf Platinen befestigt. Da das Aluminiumgehäuse der Kondensa- toren üblicherweise mit dem Potential der Anode oder der Ka- thode beaufschlagt ist, müssen die Gehäuse nach außen hin elektrisch isoliert sein. Insbesondere müssen becherartige Gehäuse, deren Becherboden flächig auf eine Montageplatte be- festigt wird, gegenüber dieser elektrisch isoliert sein.

Bei Belastung von Aluminiumelektrolytkondensatoren mit hohen Strömen wird Wärme erzeugt, die nach außen abgeführt werden muß. Die Montageplatten für die Kondensatoren sind im allge- meinen aus Metall und dienen dann als sogenannte Wärmesenke der Ableitung der Verlustwärme. Mit einer verbesserten Wär- meabfuhr aus dem Kondensator verbessert sich die maximale Strombelastbarkeit des Kondensators. Dann kann zum Beispiel in Kondensatorbatterien bei gleicher Strombelastbarkeit die Anzahl der Kondensatoren verringert werden.

Die Gehäuse der Kondensatoren müssen also einerseits elek- trisch gegenüber den Montageplatten aus Metall isoliert sein, andererseits muß aber eine gute Wärmeleitung zwischen dem Kondensatorgehäuse und den Montageplatten möglich sein. Aus diesem Grunde sind zwischen dem Boden des Gehäuses und der Montageplatte Luftspalte zu vermeiden, da sie nur sehr schlechte Wärmeleiter sind.

Gehäuse für Elektrolytkondensatoren werden häufig dadurch elektrisch isoliert, daß die Wand des Gehäuses mit einer elektrisch isolierenden Umhüllung, beispielsweise einem Schrumpfschlauch aus Kunststoff umhüllt wird. Auf dem Boden

des Gehäuses wird eine Kunststoffkappe angeordnet, die in dem Schrumpfschlauch eingeschrumpft wird. Bei Montage eines sol- chen Gehäuses auf einer Montageplatte ergibt sich am Boden des Bechers ein flächiger Luftspalt, so daß die Wärmeablei- tung vom Gehäuse über die Platine beeinträchtigt ist.

Aus der Patentschrift DE 198 11 862 Cl ist ein Gehäuse für elektrochemische Kondensatoren bekannt, bei dem der Boden des Gehäuses und daran angrenzende Bereiche der Wand des Gehäuses von einem Kunststoffbecher umgeben sind, der von einem Schrumpfschlauch umhüllt wird. Dieses Gehäuse hat den Nach- teil, daß die Wandstärken des Kunststoffbechers aus spritz- gußtechnischen Gründen relativ dick sind, so daß nur eine schlechte Wärmeleitung zwischen der Montageplatte und dem Ge- häuse durch den Kunststoffbecher gewährleistet werden kann.

Desweiteren ist die Montage dieses Gehäuses relativ kompli- ziert, da unter anderem der Schrumpfschlauch über dem Kunst- stoffbecher gezogen werden muß, was aufgrund der Wandstärke des Kunststoffbechers mit Schwierigkeiten behaftet ist. Dar- überhinaus müssen die Kunststoffbecher jeweils individuell der Bauform jedes Kondensators angepasst werden, was die Pro- duktion verschiedener Kondensatortypen mit diesem Gehäuseauf- bau erschwert. Aufgrund der separaten Formgebung für den Kunststoffbecher und das Gehäuse sind darüberhinaus sehr enge Fertigungstoleranzen einzuhalten, um eine enges Anliegen des Kunststoffbechers am Gehäuse ohne Luftspalte zu gewährlei- sten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das zuletzt ge- nannte Gehäuse derart weiterzubilden, daß die oben genannten Schwierigkeiten vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Gehäuse nach An- spruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gehäuses, sowie Verfahren zur Herstellung des Gehäuses sind Gegenstand weiterer Ansprüche.

Es wird ein Gehäuse für elektrische Bauelemente, insbesondere Kondensatoren beschrieben, das einen elektrisch leitfähigen Becher mit einer Wand und einen Boden und einen Deckel mit elektrischen Anschlüssen aufweist. Der Becher ist mit dem Bo- den auf einer Montageplatte angeordnet. Auf die Außenseite des Bodens und daran angrenzende Bereiche der Wand des Be- chers ist eine elektrisch isolierende Schicht aufgebracht, die von einer elektrisch isolierenden Umhüllung überlappt wird, die die Wand des Bechers, aber nicht dessen Boden be- deckt. Diese elektrisch isolierende Schicht wird erfindungs- gemäß durch Beschichtung direkt auf dem Gehäuse erzeugt und nicht, wie beim dem als Stand der Technik genannten Gehäuse, als Kunststoffbecher aufgesteckt.

Dies hat den Vorteil, daß eine erfindungsgemäße Beschichtung wesentlich dünner ausgeführt werden kann als ein Kunststoff- becher, so daß eine bessere Wärmeleitung von dem Boden des Gehäuses über die erfindungsgemäße Beschichtung zur Montage- platte gewährleistet werden kann. Weiterhin ist die Montage des erfindungsgemäßen Gehäuses einfacher, da die elektrisch isolierende Schicht auf den an den Boden des Gehäuses angren- zenden Bereichen der Wand einen durch durch das Beschich- tungsverfahren bedingten sanften Auslauf aufweist, und nicht wie im Falle des Kunststoffbechers eine scharfe Stufe auf- weist. Aus diesem Grunde ist es besonders einfach, die elek- trisch isolierende Umhüllung von oben über den Auslauf aufzu- schieben, da keine störende Stufe dies behindert. Auch ist damit keine besondere Anforderung an den Auslauf der elek- trisch isolierenden Beschichtung zu stellen, da dieser Aus- lauf von der elektrisch isolierenden Umhüllung überdeckt wird. Da die Beschichtung direkt auf dem Gehäuse erzeugt wird, kann auch eine feste, enganliegende Haftung am Gehäuse ohne Luftspalte gewährleistet werden.

Das erfindungsgemäße Gehäuse kombiniert somit die Vorteile einer elektrisch isolierenden Umhüllung, die besonders ein- fach aufzubringen ist und besonders zuverlässig auch den Dek-

kelbereich des Gehäuses und einen Großteil der Gehäusewand isoliert, mit den Vorteilen der elektrisch isolierenden Be- schichtung am Boden, die eine besonders gute Wärmeableitung ermöglicht.

Zur Befestigung der Gehäuse auf Montageplatten mittels Ringschellen oder Spannbratzen sind häufig sogenannte Boden- sicken im Gehäuse der Kondensatoren vorgesehen. Im Falle des erfindungsgemäßen Gehäuses wird eine optimale Ummantelung der Bodensicke mit der elektrisch isolierenden Beschichtung er- zielt, ohne daß eventuell störende Luftspalte auftreten, und ohne daß es beim Befestigen des Gehäuses durch zu hohe Deh- nung zu einer Beschädigung der elektrisch isolierenden Be- schichtung kommt. Da die elektrisch isolierende Beschichtung nicht in Form eines Kunststoffbechers ausgebildet ist, son- dern auf den Becher des Gehäuses aufgebracht wird, können verschiedenste Bauformen in einfacher Weise mit der Beschich- tung versehen werden, ohne das individuelle Anpassungen an den jeweiligen Kondensatortyp erfolgen müssen.

Die elektrisch isolierende Beschichtung kann durch herkömmli- che Beschichtungsverfahren wie beispielsweise Pulverbeschich- tungen aufgebracht werden.

So bietet sich beispielweise Wirbelsintern an, wobei das Ge- häuse aufgeheizt und die zu beschichtenden Bereiche des Ge- häuses (Boden und daran angrenzende Bereiche der Wand) in ein Pulverbad eines elektrisch isolierenden Materials eingebracht werden, das von unten von Gasen so durchströmt wird, das sich eine Wirbelschicht bildet. Das elektrisch isolierende Materi- al wird dann aufgrund der hohen Temperatur des aufgeheizten Gehäuses aufgeschmolzen, so daß die erfindungsgemäße elek- trisch isolierende Beschichtung resultiert. Vorteilhafterwei- se wird diese Beschichtung im heißen Zustand noch geglättet, indem man das Gehäuse beispielsweise auf eine glatte und ebe- ne Fläche aufstellt, so daß beim späteren Montieren des Ge- häuses auf der Montageplatte ein besonders enganliegender,

von Luftspalten freier Kontakt zwischen der Montageplatte und der Beschichtung gewährleistet werden kann.

Anschließend wird die elektrisch isolierende Umhüllung über die Wand des Gehäuses gezogen und befestigt, wobei sie die elektrisch isolierende Beschichtung überlappt. Die elektrisch isolierende Umhüllung besteht vorteilhafterweise aus einem Schrumpfschlauch, beispielsweise auf der Basis von Po- lyvinylchlorid, Polyethylen oder Polyethylenterephthalat. Der Schrumpfschlauch kann vorteilhafterweise durch Erhitzen ein- geschrumpft und damit an dem Gehäuse befestigt werden.

Danach kann das Gehäuse auf die Montageplatte montiert wer- den, wobei sich günstigerweise eine zusätzliche Glättung der elektrisch isolierenden Beschichtung durch einen erhöhten An- preßdruck erzielen läßt. Möglich ist auch, die elektrisch isolierende Beschichtung vor der Montage noch einmal aufzu- heizen, um eine bessere Verformbarkeit des Materials zu er- zielen. Für die Montage des Gehäuses ist beispielsweise die oben genannte Bodensicke im Gehäuse angeordnet oder ein Ge- windezapfen am Boden des Gehäuses vorgesehen, so daß das Ge- häuse mit der Montageplatte verschraubt werden kann.

Möglich ist auch, die erfindungsgemäße elektrisch isolierende Beschichtung durch elektrostatische Beschichtung aufzubrin- gen. Dabei kann das Gehäuse elektrostatisch aufgeladen und anschließend mit dem feinkörnigen elektrisch isolierenden Ma- terial so in Kontakt gebracht werden, daß sich eine feinkör- nige Schicht auf den zu beschichtenden Bereichen des Gehäuses bildet. Diese kann anschließend durch Erhitzen auf das Gehäu- se aufgeschmolzen werden, so daß die erfindungsgemäße elek- trisch isolierende Beschichtung entsteht. Ähnlich wie beim Wirbelsintern läßt sich auch hier eine zusätzliche Glättung der Beschichtung im warmen Zustand durch Anpressen an eine ebene und glatte Oberfläche erzielen. Die weitere Herstellung und Montage des Gehäuses erfolgt dann wie bereits oben be- schrieben.

Die elektrisch isolierende Beschichtung besteht vorteilhaf- terweise aus Kunststoff, beispielsweise thermoplastischen oder duroplastischen Kunststoffen, wie Polypropylen, Polyamid oder Epoxidharz.

Um eine optimale Wärmeleitung zwischen dem Boden des Gehäuse- bechers und der Wärmesenke zu erreichen, lassen sich bei- spielsweise auch zusätzlich Wärmeleitfolien oder Wärmeleit- kleber verwenden, die zwischen der elektrisch isolierenden Beschichtung und der Motageplatte angeordnet werden.

Prinzipiell ist es möglich, den Boden des Gehäusebechers be- reits vor der Montage zu beschichten oder erst den fertigge- stellten Kondensator zu beschichten.

Im folgenden soll das erfindungsgemäße Gehäuse anhand von zwei Figuren und Anwendungsbeispielen näher erläutert werden.

Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch ein erfindungsgemäßes Gehäuse.

Figur 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Gehäuse, das auf einer Montageplatte montiert ist.

In Figur 1 ist ein Gehäuse 1 für Kondensatoren zu sehen, des- sen Becher 5 die Wand 10 des Bechers und den Boden 15 des Be- chers umfaßt. Ein Deckel 5A, an dem elektrische Anschlüsse 40 angeordnet sind, schließt den Becher 5 nach oben hin ab. Zwi- schen Deckel und Gehäuse ist ein Gummiring 50 zur Abdichtung angeordnet.

Am Boden 15 des Bechers sowie an den am Boden angrenzenden Bereichen 10A der Wand 10 des Bechers ist eine elektrisch isolierende Beschichtung 20 aufgebracht. Diese Beschichtung bedeckt auch eine Bodensicke 45, die zum Befestigen des Ge- häuses auf der Montageplatte mittels Ringschellen oder Spann- bratzen dient. Vorteilhafterweise läuft die Bodensicke um das

ganze Gehäuse, so daß keine vorgegebene Positionierung des Gehäuses bei der Montage auf der Montageplatte nötig ist. Al- ternativ kann das Gehäuse auch über einen Gewindezapfen 55 auf der Montageplatte befestigt werden. Aus Gründen der Ver- einfachung sind beide alternativen Befestigungsvorrichtungen in Fig. 1 dargestellt.

Die Wand 10 des Bechers 5 ist von einer elektrisch isolieren- den Umhüllung 25 umgeben, die die elektrisch isolierende Be- schichtung 20 überlappt, aber nicht den Boden des Bechers be- deckt. In diesem Fall besteht die elektrisch isolierende Um- hüllung aus einem aufgeschrumpften Schrumpfschlauch auf der Basis eines thermoplastischen Kunststoffs.

In Figur 2 ist das erfindungsgemäße Gehäuse zu sehen, das in diesem Fall mittels eines Gewindezapfens 55 und einer Mutter 65 auf der Montageplatte 30 montiert ist. Zwischen dem Gewin- dezapfen und der Montageplatte befindet sich eine Isolier- scheibe 60, die auch die Mutter von der Montageplatte elek- trisch isoliert. Um eine besonders gute Wärmeleitung zu ge- währleisten, kann auch ein wärmeleitfähiges Material 35 zwi- schen der elektrisch isolierenden Beschichtung 20 am Boden 15 des Bechers und der Montageplatte 30 angeordnet sein. Als wärmeleitfähiges Material lassen sich beispielsweise ein Wär- meleitkleber oder Wärmeleitfolien verwenden.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele. Variationen sind vor allem bezüglich des verwendeten Materials für die elektrisch isolierende Um- hüllung und die elektrisch isolierende Beschichtung, als auch bezüglich des Materials des Gehäuses sowie seiner Form mög- lich. Denkbar ist beispielsweise auch ein Beschichtungsver- fahren, bei dem flüssiges elektrisch isolierendes Material auf das Gehäuse aufgebracht wird.