DE102013005327A1 - Overvoltage protection arrangement with disk-shaped varistor - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzanordnung mit scheibenförmigem Varistor, welcher innerhalb eines, einen Hohlraum einschließenden Gehäuses angeordnet und elektrisch kontaktiert ist. Erfindungsgemäß ist das Gehäuse als Vieleckkörper, insbesondere mehrseitiges Prisma, Würfel, Quader oder Tetraeder ausgebildet und weist eine Öffnung zum Einbringen mehrerer scheibenförmiger Varistoren auf, welche jeweils mit einem Abschnitt oder einem Teil der Gehäuseseiteninnenwandung in mechanischer Verbindung stehen und in Anlage kommen.The invention relates to an overvoltage protection arrangement with disc-shaped varistor, which is arranged within a, a cavity enclosing housing and electrically contacted. According to the invention, the housing is formed as a polygonal body, in particular multi-sided prism, cube, cuboid or tetrahedron and has an opening for introducing a plurality of disk-shaped varistors, which are in mechanical connection with a portion or a part of the Gehäuseiteninneninnenung in mechanical connection and come into abutment.
Description
Die Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzanordnung mit scheibenförmigem Varistor, welcher innerhalb eines, einen Hohlraum einschließenden Gehäuses angeordnet und elektrisch kontaktiert ist, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an overvoltage protection arrangement with disc-shaped varistor, which is arranged inside a housing enclosing a cavity and is electrically contacted, according to the preamble of
Aus der
Die dortige Vorrichtung geht von einem Gehäuse aus, das einen Hohlraum mit Öffnung besitzt. Im Gehäuse sind eine Seitenwand sowie eine Bodenwand mit einer Kontaktfläche vorhanden, wobei diese Kontaktfläche eine erhöhte Plattform bildet. Weiterhin ist ein Elektrodenglied mit einer weiteren Kontaktfläche vorhanden, die der erstgenannten Kontaktfläche gegenüberliegt und welches im Hohlraum angeordnet ist. Das Gehäuse und das Elektrodenglied sind so zueinander angeordnet und konfiguriert, dass der waferartige, scheibenförmige Varistor im Hohlraum aufgenommen werden kann und eine elektrische Kontaktierung möglich ist.The local device is based on a housing having a cavity with an opening. In the housing, a side wall and a bottom wall with a contact surface are present, said contact surface forms an elevated platform. Furthermore, an electrode member with a further contact surface is present, which is opposite to the first-mentioned contact surface and which is arranged in the cavity. The housing and the electrode member are arranged and configured with respect to one another such that the wafer-like disc-shaped varistor can be accommodated in the cavity and electrical contacting is possible.
Bei der Überspannungsschutzeinrichtung mit einer Varistormaterialscheibe nach
Die Gehäusewandung wirkt nach
Den vorgestellten technischen Lösungen ist gemeinsam, dass zwar prinzipiell in den zylindrisch ausgeführten Gehäusen auch mehrere Varistorscheiben quasi als Stapelanordnung eingebracht werden können, jedoch bildet dann eine derartige Stapelanordnung elektrisch gesehen lediglich eine Reihenschaltung. Eine Parallelschaltung der einzelnen Wafer bzw. Varistorschelben ist ohne aufwendige technische Maßnahmen der Zwischenisolation und der Verbindungsleitungsführung nicht möglich, was zum einen den konstruktiven Aufwand erhöht sowie zum anderen zu thermischen Nachteilen führt.The presented technical solutions have in common that, although in principle in the cylindrically designed housings, a plurality of varistor disks can be introduced as a quasi stack arrangement, however, such a stack arrangement then forms, in electrical terms, only a series connection. A parallel connection of the individual wafers or Varistorschelben is not possible without complex technical measures of the intermediate insulation and the connecting line guide, which on the one hand increases the design effort and on the other leads to thermal disadvantages.
Aus dem Vorgenannten ist es daher Aufgabe der Erfindung, eine weiterentwickelte Überspannungsschutzanordnung auf der Basis von scheibenförmigen Varistoren anzugeben, wobei mindestens ein, vorzugsweise mehrere Varistoren innerhalb eines, einen Hohlraum einschließenden Gehäuses angeordnet und elektrisch kontaktiert sind, wobei die Kontaktierung in besonders einfacher Weise eine Parallelschaltung der Varistorscheiben ermöglichen soll.From the foregoing, it is therefore an object of the invention to provide a further developed overvoltage protection arrangement on the basis of disc-shaped varistors, wherein at least one, preferably a plurality of varistors are arranged within a, a cavity enclosing housing and electrically contacted, the contacting in a particularly simple manner a parallel connection to allow the Varistorscheiben.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung erfolgt durch die Überspannungsschutzanordnung gemäß Merkmalskombination nach Anspruch 1, wobei die Unteransprüche mindestens zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen umfassen.The object of the invention is achieved by the overvoltage protection arrangement according to feature combination according to
Es wird demnach von einer Überspannungsschutzanordnung mit scheibenförmigem Varistor ausgegangen, welcher innerhalb eines, einen Hohlraum einschließenden Gehäuses angeordnet und elektrisch kontaktiert ist.It is therefore assumed that an overvoltage protection arrangement with disk-shaped varistor, which is disposed within a, a cavity enclosing housing and electrically contacted.
Erfindungsgemäß ist das Gehäuse als Vieleckkörper, insbesondere mehrseitiges Prisma, Würfel, Quader oder Tetraeder ausgebildet und weist eine Öffnung zum Einbringen mehrerer scheibenförmiger Varistoren auf. Die Varistoren kommen jeweils mit einem Abschnitt oder einem Teil der Gehäuseseiteninnenwandung in mechanischen Kontakt bzw. kommen mit der Gehäuseseiteninnenwandung in Anlage.According to the invention, the housing is designed as a polygonal body, in particular multi-sided prism, cube, cuboid or tetrahedron and has an opening for introducing a plurality of disc-shaped varistors. The varistors each come into mechanical contact with a portion or part of the housing side inner wall or come into abutment with the housing side inner wall.
Durch diese üblicherweise großflächige Anlage an den entsprechenden ebenen Teil des Gehäuseseiteninnenwandungsabschnitts ist bei einem leitfähigen Gehäuse oder einer leitfähigen Gehäuseinnenseitenbeschichtung eine einfache elektrische Kontaktierung zur gewünschten Parallelschaltung möglich. Weiterhin schaffen die großflächige Verbindung und das diesbezügliche Inkontaktkommen der Varistorscheibe mit der Gehäuseseitenwand einen guten thermischen Übergang zum Zweck des Ableitens von Verlustwärme.By this usually large-scale contact with the corresponding planar part of the Gehäuseiteninnenwandungsabschnitts a simple electrical contact with the desired parallel connection is possible with a conductive housing or a conductive housing inner side coating. Furthermore, the large-area connection and the related contacting of the varistor disc with the side wall of the housing provide a good thermal transition for the purpose of dissipating heat loss.
Zwischen den einzusetzenden Varistoren und der Gehäusewandung besteht die Möglichkeit, Mittel zur Verbesserung der elektrischen Kontaktierung einzusetzen. Dies können z. B. leitfähige Pasten sein oder aber auch federnde Kontaktelektroden oder dergleichen.Between the used varistors and the housing wall it is possible to use means for improving the electrical contact. This can z. B. conductive pastes or else resilient contact electrodes or the like.
Eine weitere Möglichkeit der besseren Kontaktierung zwischen Varistor und Gehäusewandung besteht in einer definierten Oberflächengestaltung des Gehäuses am Kontaktort zwischen Gehäuse und Varistor. Hier können kreisförmige Vertiefungen oder Erhöhungen an der Gehäusewand vorhanden sein, die die Kontaktierung optimieren, aber auch Gleitüberschläge bezüglich der Stirnseiten der entsprechenden Varistorscheibe verhindern.Another way of better contact between the varistor and the housing consists in a defined surface design of the housing at the contact point between the housing and Varistor. Here, circular depressions or elevations may be present on the housing wall, which optimize the contact, but also prevent sliding over the front sides of the corresponding Varistorscheibe.
Durch die Zugänglichkeit des Gehäuses über die erwähnte Öffnung und die Form des Gehäuses als Vieleckkörper können bei einer Ausführungsform der Erfindung einzelne Varistorscheiben im Bedarfsfall ausgetauscht und gewechselt werden, was bei einer üblicherweise verschraubten Stapelanordnung ohne weiteres nicht möglich ist.Due to the accessibility of the housing via the mentioned opening and the shape of the housing as polygonal body, in one embodiment of the invention, individual varistor disks can be exchanged and exchanged if necessary, which is not readily possible with a conventionally bolted stack arrangement.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Gehäuse ein, z. B. rahmenförmiger oder gestellartiger Isolierstoffeinsatz befindlich, welcher die scheibenförmigen Varistoren in einem Abstand zueinander fixiert.In a preferred embodiment of the invention is in the housing, z. B. frame-shaped or frame-like Isolierstoffeinsatz located, which fixes the disc-shaped varistors at a distance from each other.
Der Isolierstoffeinsatz wird bei einer bevorzugten Ausführungsform dem Vieleckkörpergerüst nachempfunden und nutzt demnach den zur Verfügung stehenden Hohlraum maximal aus.The Isolierstoffeinsatz is modeled in a preferred embodiment of the polygonal body framework and thus uses the available maximum cavity.
Montageseitig besteht die Möglichkeit, zunächst den Vieleckkörper zu fertigen, anschließend den Isolierstoffeinsatz in den Hohlraum des Vieleckkörpers einzubringen, um hiernach die Varistorscheiben zu fixieren.On the mounting side, it is possible to first manufacture the polygonal body, then introduce the Isolierstoffeinsatz into the cavity of the polygon body to fix hereafter the Varistorscheiben.
Alternativ können aber auch die Varistorscheiben bereits am Isolierstoffeinsatz, z. B. klemmend fixiert werden, wobei dann das so gefertigte Modul aus Isolierstoffeinsatz und Varistorscheiben in den Vieleckkörper eingebracht wird.Alternatively, however, the Varistorscheiben already on Isolierstoffeinsatz, z. B. are fixed by clamping, in which case the module made of insulating material and Varistorscheiben so produced is introduced into the polygonal body.
Im nach dem Einsetzen der Varistoren verbleibenden Hohlraum des Gehäuses wird ein Kontaktierungskörper eingebracht, welcher mit den freien Seitenflächen der Varistorscheiben und dort befindlichen Kontaktelementen in Wirkverbindung gelangt.In the remaining after insertion of the varistors cavity of the housing, a contacting body is introduced, which comes into operative connection with the free side surfaces of the varistor disks and contact elements located there.
Dieser Kontaktierungskörper kann z. B. ein kreuzförmiger, sternförmiger oder ähnlich gearteter Körper sein, der entsprechend der Anzahl der freien zu kontaktierenden Seitenflächen der Varistoren Kontaktfortsätze oder Kontaktflächen besitzt.This contacting body can, for. Example, be a cross-shaped, star-shaped or similar kind of body having corresponding to the number of free to be contacted side surfaces of the varistors contact extensions or contact surfaces.
Mit Hilfe eines Verschwenkens oder Verdrehens des Kontaktierungskörpers besteht die Möglichkeit, für eine sichere elektrische und mechanische Verbindung der Konstruktion, umfassend Varistorscheiben, Isolierstoffeinsatz und Gehäuse Sorge zu tragen.By means of pivoting or twisting of the contacting body, it is possible to provide for a secure electrical and mechanical connection of the construction, comprising varistor disks, insulating material insert and housing.
Es werden also mittels des Kontaktierungskörpers die Varistorscheiben mechanisch innerhalb des Gehäuses verspannt und dadurch befestigt und gleichzeitig elektrisch kontaktiert.Thus, by means of the contacting body, the varistor disks are mechanically clamped within the housing and thus fastened and simultaneously electrically contacted.
Ausgestaltend kann am oder im Gehäuse mindestens ein Gewindebolzen ausgebildet sein, welcher zur Befestigung der Anordnung und/oder der elektrischen Außenkontaktierung dient.Ausgestaltend may be formed on or in the housing at least one threaded bolt, which serves for fastening the arrangement and / or the electrical Außenkontaktierung.
Der Bolzen kann auch als Durchgangsbolzen realisiert werden.The bolt can also be realized as a passage bolt.
Wenn das Gehäuse aus einem elektrisch leitfähigen Material besteht, ist bevorzugt ein solches Material zu wählen, was auch gleichzeitig eine optimale Wärmesenke bildet.If the housing consists of an electrically conductive material, it is preferable to choose such a material, which at the same time forms an optimum heat sink.
Die Öffnung des Gehäuses bzw. der Abschnitt um den Gewindebolzen kann mit Hilfe eines Deckels oder einer Kappe verschlossen werden, wobei entsprechend dem jeweiligen Einsatzzweck oder Schutzgrad Deckel oder Kappe noch über Dichtmittel verfügen.The opening of the housing or the portion around the threaded bolt can be closed by means of a lid or a cap, which still have sealing means according to the respective purpose or degree of protection lid or cap.
Die scheibenförmigen Varistoren sind primär kraftschlüssig im Gehäuse befestigt, was sowohl für die Montage als auch eine denkbare Demontage Vorteile bringt, da Lötverbindungen entfallen können.The disk-shaped varistors are primarily positively locked in the housing, which brings advantages for both mounting as well as a conceivable disassembly, since solder joints can be omitted.
In einer Ausgestaltung der Erfindung kann der Isolierstoffeinsatz Führungsabschnitte, Führungsnuten oder Führungskanäle zur Aufnahme der scheibenförmigen Varistoren besitzen, mit der Folge einer weiteren Montageerleichterung und einer verbesserten Kurzschlusssicherheit sowie der Realisierung eines erhöhten Trennungsabstands.In one embodiment of the invention, the Isolierstoffeinsatz guide sections, guide grooves or guide channels for receiving the disc-shaped varistors have, with the result of further ease of assembly and improved short circuit safety and the realization of an increased separation distance.
Alternativ oder in Ergänzung zum bereits erwähnten rahmenförmigen Isolierstoffeinsatz, der die Varistoren in einem Abstand zueinander fixiert, besteht die Möglichkeit, die notwendige Isolierung der Varistoren gegeneinander während des Herstellungsprozesses dadurch auszubilden, indem zunächst eine zähflüssige oder flüssige Isolierstoffkomponente, z. B. als Harz-Härter-Gemisch eingebracht wird. Die Varistorscheiben können dann eingesetzt werden und es ergibt sich eine definierte Lage der Varistoren zueinander nach Abschluss des Aushärtungsvorgangs. In diesem Sinne besteht die Möglichkeit, zunächst die vorerwähnte zähflüssige Harz-Härter-Komponente, einen Rahmen bildend, in das Gehäuse einzuspritzen und bei einem nächsten Schritt die Varistoren in das Gehäuse einzusetzen und zu fixieren.Alternatively or in addition to the already mentioned frame-shaped insulating insert, which fixes the varistors at a distance from each other, it is possible to form the necessary isolation of the varistors against each other during the manufacturing process by first a viscous or liquid insulating component, eg. B. is introduced as a resin-hardener mixture. The varistor disks can then be used and it results in a defined position of the varistors to each other after completion of the curing process. In this sense, it is possible, first the aforementioned viscous resin-hardener component, forming a frame, injecting into the housing and insert the varistors in the housing at a next step and fix.
Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.The invention will be explained below with reference to an embodiment and with the aid of figures.
Hierbei zeigen:Hereby show:
Die
Die Abfolge gemäß
Dieser Körper ist oben offen (
Über diese offene Seite kann, wie in
Nach dem Einsetzen des Isolierkörpers
Im nächsten Schritt (
Der Kontaktkörper
Mit den Pfeildarstellungen gemäß
Die
Der in den
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 69932170 T2 [0004, 0005] DE 69932170 T2 [0004, 0005]
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