Verfahren zur Herstellung eines Kondensators mit kleiner Eigeninduktivität

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines in ein Gehäuse eingebauten elektrischen Kondensators mit kleiner Eigeninduktivität, bei dem die Verschaltung zwischen Konden- satoranschlußelementen und Durchführungen mittels Litzen vor¬ genommen wird.

Kondensatoren, insbesondere Leistungselektronikkondensatoren mit extrem reduzierter Eigeninduktivität sind seit längere Zeit allgemein bekannt. So ist zum Beispiel aus der

EP 05 98 256 AI ein radialer GTO-Beschaltungskondensator be¬ kannt, der aus einem niederinduktivem Kondensatorwickel be¬ steht, der mit möglichst kleinem Leitungsabstand zu den An¬ schlußelementen (Durchführungen) in ein Gehäuse eingebaut ist.

Im Zuge der Halbleiterentwicklung wird eine weitere Reduzie¬ rung der Eigeninduktivitätswerte, insbesondere von Großkon¬ densatoren im Rechteckgehäuse (zum Beispiel für den Einsatz in Zwischenkreisbatterien) auf Werte <50 nH gefordert. Diese extrem geringen Werte lassen sich unter anderem nur durch ei¬ nen minimierten Leitungsabstand vom fertiggeschaltetem Wickelstapel zum Anschlußelement (Durchführung) und durch eine Steigerung der Teilkapazitätsanzahl pro Kondensatorge- häuse mit der damit verknüpften Durchführungsanzahl erreichen.

Zur Zeit werden Kondensatoren mit vier bis sechs Durchführun¬ gen (das heißt zwei bis drei parallel geschaltete Teilkonden- satoren) hergestellt. Dieser Lösungsansatz zur Reduzierung der Kondensatoreigeninduktivität fordert aber eine sehr hohe

Maßhaltigkeit der einzelnen Konstruktionselemente im An¬ schlußbereich des Kondensators.

Verschärft wird die Situation durch die fallweise Notwendig¬ keit, zum Beispiel den Kondensatordeckel mit den Duxrchführun- gen als vorkomplettiertes Teil in Einsatz zu bringen und den Kondensatoreinbau, bestehend aus fertigverschalteten und iso¬ lierten Wickelstapeln in der Regel vom Gehäuseboden her „über Kopf" in das Gehäuse einzuschieben, da der Kondensatordeckel aus prozeßtechnischen Gründen im allgemeinen bei diesen Kon- struktionsvarianten bereits fertig eingeschweißt bei der Endmontage vorliegen muß.

Aus den angeführten Gründen entsteht zwingend die Forderung, die einzelnen Anschlußbolzen des Kondensatorpakets sehr prä- zise einfädeln zu müssen. Dieses Verfahren ist naturgemäß aufwendig und bringt Gefahren im Zusammenhang mit der mecha¬ nischen Stabilität der einzelnen Konstruktionselemente (zum Beispiel Anschlußbolzen und Durchführungen) mit sich.

Die Möglichkeit, Kondensatorpakete in Einzelstapel aufzutren¬ nen, um so „nur" zwei Anschlußbolzen vom Boden her in die deckelseitigen Durchführungsbohrungen einführen zu müssen, entspannt die Maß- und Montageprobleme nur bedingt.

Es ist daher versucht worden, mit flexiblen Anschlußleitungen (Litzen) die Verbindung vom Kondensatoreinbau zu den Durch¬ führungen herzustellen. Bei dieser konstruktiven Ausgestal¬ tung eines niederinduktiven Leistungskondensators werden die Wickelstapel über Litzen kontaktiert, die anschließend über die Bohrung der Durchführung eingefädelt und dicht gelötet werden. Die Schwierigkeiten bei dieser Ausführungs orm beste¬ hen darin, daß die Eigeninduktivität im Bereich des Wickel- stapelendes bedeutend größer ist als bei einer Verschaltung gemäß dem weiter oben angeführten Stand der Technik. Die ge- schilderte Ausführungsform mit Litzenverbindung ist. auch auf¬ wendiger (und damit teurer) in der Herstellung, da zum Einfä¬ deln in den Deckelbereich fallweise eine große Litzenmenge

benötigt wird, die vor oder nach dem Dichtlöten der Durchfüh¬ rungen entfernt werden muß und somit nur noch als Abfall ent¬ sorgt werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein kostengünsti¬ ges Verfahren anzugeben, das eine sehr kurze und damit extrem niederinduktive Anbindung zwischen einem oder mehreren Kon¬ densatorwickelstapeln und entsprechend einer oder mehrerer Durchführungen unter Verwendung von Litzen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Litzen mit im wesentlichen kreisförmigem Querschnitt verwendet wer¬ den, und daß die Litzen vor der Einführung in die Durchfüh¬ rungen zumindest in einem in den Durchführungen anzuordnenden Ende zentrisch verdichtet werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind in den Unteransprüchen angeführt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei spielen erläutert.

In der dazugehörenden Zeichnung zeigen: Fig.l eine in einer Durchführung angeordnete Litze, Fig.2 eine in ein Kondensatoranschlußteil eingenietete Litze und Fig.3 ein flanschförmig ausgebildetes Teil.

In der Fig. 1 ist ein Kondensatoranschlußelement 1 darge- stellt, in das eine Litze 2 eingesetzt ist. Die Litze 2 ist analog zu einer Kabelschuhmontage (zum Beispiel mit Sechs- kantquetschung) mittels eines entsprechend geformten An¬ schlußteils 3 in das Anschlußelement 1 eingepreßt. Anschlie¬ ßend kann eine Verlötung zwischen Litze 2 und Kondensatoran- schlußelement 1 erfolgen. Nach Endmontage beziehungsweise Kompletteinbau des Wickelstapeis 4 stehen zwei flexible,

kurze Litzenstücke zur Verfügung, die bodenseitig bereits fertig mit dem Kondensatoranschlußelement l verbunden sind.

Der endmontierte Wickelstapel 4 wird nun bodenseitig an das Gehäuse mit dem bereits eingeschweißten und vorbereiteten Ge¬ häusedeckel 5 mit den darin angeordneten Durchführungen 6 plaziert. Dabei wird die Litze 2 mit einem zentrisch verdich¬ teten oberen Ende 7 in die Bohrungen der Durchführungen ein¬ gefädelt und anschließend der Wickelstapel 4 (beziehungsweise der Kompletteinbau) in das Gehäuse eingeschoben. Zur besseren Handhabung kann in dem zentrisch verdichteten Ende 7 ein Ein- fädelungsdraht angeordnet sein, wodurch das Einführen und Nachziehen der Litze 2 verbessert werden kann. Im nächsten Arbeitsschritt wird dann das verdichtete Ende 7 der Litze 2 in der Durchführung 6 dichtgelötet, wobei gegebenenfalls auch noch eine Verquetschung vorgenommen werden kann.

In der Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform dargestellt, bei der die Litze 2 mittels eines flanschartig ausgebildeten Teils 8 einseitig mit der am gegenüberliegenden Ende 7 ver¬ dichteten Litze 2 bestückt und verquetscht wird. Das derart vorkonfektionierte Litzenstück wird in das Kondensatoran¬ schlußelement 1 eigenietet, wobei eine in Fig. 3 dargeteilte Stufe 9 dafür sorgt, daß trotz Nietung an der Oberseite des Kondensatoranschlußelements 1 ein ausreichend bemessener Lötspalt für die Verlötung des Teils 8 beziehungsweise der Litze 2 verbleibt.

Den oben angeführten Ausführungsbeispielen ist zu entnehmen, daß eine in einem Endbereich 7 vorverdichtete Litze 2 im Ein- fädelungsbereich der Durchführung 6 derart formstabilisiert ist, daß mit beziehungsweise gegebenenfalls ohne Eiπfäde- lungsdraht eine Montage mit vorkomplettierten Gehäu&edeckeln 5 ohne nennenswerte Maßprobleme ermöglicht wird. Hierdurch wird eine kostengünstige Herstellung eines Kondensator mit niedriger Eigeninduktivität ermöglicht.

Die unverdichtete Zone der Litze 2 ist zwar verhältnismäßig kurz, kann aber trotzdem sozusagen eine

„Kardangelenkfunktion" übernehmen, wodurch gewährleistet wird, daß deutlich geringere Anforderungen an die Maßhaltig- keit der Konstruktionselemente des Kondensators möglich wer¬ den. Zusätzlich wird ein größerer Litzendurchmesser bezie¬ hungsweise -querschnitt realisiert als dies ohne Verdichtung der Fall wäre. Dies bedeutet, daß relativ höhere Stromstärken als bei einer Ausführung ohne Verdichtung möglich werden. Dieser Effekt ist bei den pro Bauteil tendenziell steigenden Stromstärken wesentlich.

Insbesondere gestattet der Gegenstand der Erfindung auch die schwierige Variante der „Überkopfmontage" des Wickelεtapels 4 bei eingeschweißtem Deckel 5 mit mehreren Durchführungen 6 auch ohne Einfädelungsdraht zu beherrschen.

Besonders vorteilhaft ist die vorgeschlagene Lösung im An- schlußbereich eines Kondensators bei hochfrequenten Stroman- teilen, weil sich hierbei eine thermische Entlastung der Durchführungen ergibt.