Verfahren zum Ableiten eines elektrischen Überspannungspotentials

Abstract

 Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ableiten eines elektrischen Überspannungspotentials von einem elektrischen Leiter einer elektrischen/elektronischen Schaltung oder dergleichen zu einem Ausgleichspotential. Es ist vorgesehen, dass der Leiter mit einer stets oder temporär elektrisch leitfähigen Substanz beschichtet oder in Verbindung gebracht wird, die bis zu dem Ausgleichspotential führt und/oder dass ein an den Leiter angrenzendes elektrisch nicht leitendes Bauteil durch ein Bauteil ersetzt wird, das aus der Substanz besteht oder diese aufweist und sich bis zum Ausgleichspotential erstreckt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ableiten eines elektrischen Überspannungspotentials von einem elektrischen Leiter einer elektrischen/elektronischen Schaltung oder dergleichen zu einem Ausgleichspotential.

Stand der Technik

[0002] Verfahren der eingangs genannten Art sind bekannt. So sind im Stand der Technik eine Vielzahl von Möglichkeiten zu finden, eine elektrische/elektronische Schaltung mit Ableitpfaden zum Ableiten des Überspannungspotentials zu versehen. So werden üblicherweise konstruktiv zusätzliche Ableitpfade in die Schaltung oder dergleichen integriert. Das bedeutet zum Einen, dass bei der Konstruktion der Schaltung der Aufwand steigt und zum Anderen, dass bereits bei der Entwicklung die Ableitpfade berücksichtigt werden müssen und nachträglich nur unter hohem Aufwand in die Schaltung eingebracht werden können.

Offenbarung der Erfindung

[0003] Die Erfindung sieht vor, das der Leiter mit einer stets oder temporär elektrisch leitfähigen Substanz beschichtet oder in Verbindung gebracht wird, die bis zu dem Ausgleichspotential führt und/oder dass ein an den Leiter angrenzendes elektrisch nicht leitendes Bauteil durch ein Bauteil ersetzt wird, das aus der Substanz besteht oder diese aufweist und sich bis zum Ausgleichspotential erstreckt. Es ist also vorgesehen, dass der Leiter mit einer stets oder temporär elektrisch leitfähigen Substanz beschichtet oder in Verbindung gebracht wird. Wobei die Substanz von dem Leiter zu dem Ausgangspotential führt, wo die Substanz in Kontakt mit dem Ausgleichspotential steht. Ist die Substanz als stets leitfähige Substanz ausgebildet, so wird ein stetiger Stromfluss gewährleistet, wodurch das Überspannungspotential stetig abgebaut wird beziehungsweise ein Aufbauen des Überspannungspotentials verhindert wird. Die temporär elektrisch leitfähige Substanz führt nur in bestimmten Situationen zu einem Ableiten des Überspannungspotentials, insbesondere wenn das Überspannungspotential ein bestimmtes Potential, das Schwellpotential, überschreitet. Dadurch wird eine Verlustleistung der Schaltung gering gehalten, da Strom nur temporär über die Substanz zu dem Ausgleichspotential fließt. Alternativ und/oder zusätzlich ist vorgesehen, dass ein an den Leiter angrenzendes elektrisch nicht leitendes Bauteil, wie zum Beispiel ein Kunststoffteil, durch ein Bauteil ersetzt wird, das aus der Substanz besteht oder diese aufweist und sich bis zum Ausgleichspotential erstreckt, sodass von dem Leiter das Überspannungspotential zu dem Ausgleichspotential abgeleitet werden kann. Das Bauteil, das aus der Substanz besteht oder diese aufweist ist stets oder temporär elektrisch leitfähig, wie oben beschrieben, und weist bevorzugt die gleiche geometrische Formgebung wie das elektrisch nicht leitende Bauteil auf, sodass das elektrisch nicht leitende Bauteil auf einfache Art und Weise durch das stets oder temporär elektrisch leitfähige Bauteil ersetzt werden kann. Bei der Montage der elektrischen/elektronischen Schaltung (oder dergleichen) wird vorteilhafterweise anstelle des elektrisch nicht leitenden Bauteils das stets oder temporär elektrisch leitfähige Bauteil eingebaut. Da es sich im Wesentlichen geometrisch nicht von dem elektrisch nicht leitenden Bauteil unterscheidet, können die bisher vorgesehenen Montageschritte zur Montage der Schaltung beibehalten werden, sodass das Einbringen des vorteilhaften Bauteils zu keinen zusätzlichen Schritten und/oder Kosten bei der Montage führt. Die Substanz kann bei der Montage auf einfache Art und Weise auf die bestehenden Elemente der Schaltung, insbesondere Leiter und Ausgleichspotential, aufgebracht werden. Die Montage der Schaltung wird dadurch nur unwesentlich beeinflusst beziehungsweise verhindert. Insgesamt muss die elektrische/elektronische Schaltung aufgrund des vorteilhaften Verfahrens konstruktiv nicht verändert werden, um ein elektrisches Überspannungspotential von dem elektrischen Leiter zu dem Ausgleichspotential abzuleiten.

[0004] Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird als Substanz eine varistive und/oder resistive Substanz verwendet. Die varistive Substanz weist Varistor-Eigenschaften auf, die die Substanz temporär elektrisch leitfähig machen. Die varistive Substanz weist einen spannungsabhängigen Widerstand auf. Oberhalb einer bestimmten Schwellspannung wird der Widerstand abrupt kleiner, wobei die Kennlinie symmetrisch zur Spannung ist, sodass die Polarität keine Rolle spielt. Dadurch wird das Überspannungspotential, sobald es die Schwellspannung übersteigt, über die Substanz abgeleitet, da ihr Widerstand abrupt temporär kleiner wird. Die resistive Substanz weist einen Widerstand auf, der stets einen Stromfluss zulässt, sodass das Überspannungspotential abgeleitet wird, in dem stets Strom abgeführt wird. Das Verfahren bietet insbesondere einen Schutz vor elektrostatischen Entladungen (ESD-Schutz/ESD = Electro Static Discharge), sodass empfindliche elektrische/elektronische Elemente der Schaltung nicht durch eine Entladung eines Überpotentials beschädigt oder zerstört werden.

[0005] Weiterhin ist vorgesehen, dass als Substanz ein Material verwendet wird, dem Varistor-Elemente und/oder elektrisch leitfähige Elemente beigemengt sind. Das Material als solches ist elektrisch nicht leitfähig und wird durch das Beimengen der Varistor-Elemente und/oder elektrisch leitfähiger Elemente elektrisch leitfähig, zumindest temporär, gemacht.

[0006] Vorteilhafterweise werden dem Material Varistor-Kügelchen beigemengt. Diese lassen sich besonders gut in dem Material verteilen, sodass die varistiven Eigenschaften der Substanz an jeder Stelle der Substanz gewährleistet werden.

[0007] In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Substanz in pastöser, aushärtender Form aufgebracht. Bei der Montage wird also der Leiter mittels der pastösen Substanz beschichtet, die bis zum Ausgleichspotential führt. Durch die pastöse Form passt sich die Substanz vorteilhaft an den Leiter, das Ausgleichspotential und eventuell dazwischen liegende Elemente der Schaltung an. Dadurch ist die Substanz besonders einfach auftragbar und die Ableitung erstellbar. Anschließend härtet die Substanz aus und bildet ein festes Ableitungselement, das mit dem Leiter und dem Ausgleichspotential verbunden ist. Dadurch wird ein Lösen der Substanz im Betrieb dauerhaft verhindert. Insbesondere wenn die Substanz in Hintergriffausbildungen an Leiter und/oder Ausgleichspotential eindringt.

[0008] Schließlich ist vorgesehen, dass als Substanz ein Kleber verwendet wird. Diese Substanz kann dabei zusätzlich oder anstatt eines elektrisch nicht leitenden Klebers aufgetragen werden. Die Substanz haftet somit an Leiter und Ausgleichspotential, wodurch ein dauerhafter Kontakt sicher gewährleistet ist. Wie oben beschrieben, wird dadurch die Montage der Schaltung nicht oder nur äußerst gering beeinflusst.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0009] Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden. Dazu zeigen

Figur 1

ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Figur 2

ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Figur 3

ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Figur 4

ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Figur 5

ein fünftes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ausführungsform(en) der Erfindung

[0010] Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ableiten eines elektrischen Überspannungspotentials. Die Figur 1 zeigt eine Spulengruppe 1 eines Hydro-Aggregats eines Bremssystems. Die Spulengruppe 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in dem eine Spule 3, bestehend aus einem Spulenträger 4 um den Windungen 5 der Spule 3 herum gewickelt sind. An einem Ende liegt der Spulenträger 5 mit einer Endplatte 6 an dem Gehäuse 2 an, an dem anderen Ende weist der Spulenträger 4 eine Endplatte 7 auf, von der Anschlussvorsprünge 8 durch Öffnungen des Gehäuses 2 nach außen ragen. Durch die Anschlussvorsprünge 8 sind elektrisch leitfähige Leiter 10 und 11 von der Spule 3 nach außen geführt, sodass die Spule 3 elektrisch über die Leiter 10 oder 11 kontaktiert werden kann. Das Gehäuse 2 ist elektrisch leitfähig und stellt ein Ausgleichspotential 12, insbesondere Massepotential 13 dar. Um ein Überspannungspotential von der Spule 3 abzuleiten, sodass an die spule 3 angeschlossene, empfindliche Elektronik-Elemente nicht gefährdet werden, wird auf den Leiter 11, den Anschlussvorsprung 9 sowie das Gehäuse 2 im Bereich des Anschlussvorsprungs 9 eine Substanz 14 aufgetragen, die temporär elektrisch leitfähig ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird eine varistive Substanz 15 als Substanz 14 verwendet. Die varistiven Eigenschaften der Substanz 14 führen dazu, dass bei Erreichen eines Schwellpotentials das Überspannungspotential von dem Leiter 11 zu dem Ausgleichspotential 12 beziehungsweise Massepotential 13 angeleitet wird, sodass die empfindliche Elektronik vor einer Entladung eines Überpotentials geschützt ist. Die Substanz 14 kann auf einfache Art und Weise in pastöser Form aufgetragen werden, wobei sie sich vorteilhaft an die geometrischen Gegebenheiten anpasst. Beim anschließenden Aushärten bildet die Substanz eine feste, temporär elektrisch leitfähige Verbindung von dem Leiter 11 zu dem Ausgleichspotential 12. Als Substanz 14 beziehungsweise als varistive Substanz 15 wird ein Material 16 verwendet, dem Varistor-Elemente, insbesondere Varistor-Kügelchen, beigemengt sind, die der Substanz 15 ihre varistive Eigenschaft verleiht.

[0011] Die Figur 2 zeigt in einem zweiten Ausführungsbeispiel die Spulengruppe 1, die bereits aus der Figur 1 bekannt ist, sodass hier lediglich auf die Unterschiede eingegangen werden soll. Anstelle des Auftragens der Substanz 14 wird in dem zweiten Ausführungsbeispiel der elektrisch nicht leitende Spulenträger 4 durch einen Spulenträger 17 ersetzt, der aus dem gleichen Material wie die varistive Substanz 15 besteht, sodass der Spulenträger 17 varistive Eigenschaften aufweist. Hierbei wird das Überspannungspotential über die Endplatten 6 und 7 direkt auf das Gehäuse 2 und somit auf das Ausgleichspotential 12 beziehungsweise Massepotential 13 abgeleitet. Bei der Fertigung beziehungsweise Montage der Spulengruppe 1 können die Arbeitsschritte/Montageschritte beibehalten werden, es wird lediglich der Spulenträge 17, der aus dem Material 16 besteht, eingebaut. Da der Spulenträger 17 dem Spulenträger 4 -geometrisch gesehen- im Wesentlichen entspricht, bleiben die Montageschritte gleich, sodass auch bei einer automatischen Montage kein erhöhter Aufwand erforderlich ist, um die Spulengruppe 1 zu montieren. Es müssen lediglich der ein elektrisch nicht leitendes Bauteil 18 darstellende Spulenträger 4 durch den ein temporär elektrisch leitfähiges Bauteil bildenden Spulenträger 17 ersetzt werden. Anstelle der varistiven Substanz 15 kann auch eine resistive Substanz verwendet werden, die stets elektrisch leitfähig ist und den Leiter 11 mit dem Ausgleichspotential 12 verbindet. Als resistive Substanz wird dazu vorteilhafterweise ein Material verwendet, dem elektrisch leitfähige Elemente, wie zum Beispiel elektrisch leitfähige Fäden und/oder Fasern beigemengt sind. Die resistive Substanz weist einen Widerstand auf, der stets einen Stromfluss vom Leiter 11 zum Ausgleichspotential 12 zulässt, sodass das Überspannungspotential nicht einen kritischen Wert erreicht. Die Leiter 10 und 11 können beispielsweise als Schneidklemmverbindungen zum einfachen Verbinden beispielsweise mit einem Steuergerät, ausgebildet sein. Natürlich kann auch der Leiter 11 mit der Substanz versehen werden.

[0012] Die Figuren 3 und 4 zeigen ein drittes und ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dargestellt ist schematisch ein Elektromotor 20, der an einer elektrisch leitfähigen Gehäuseplatte 21 anliegt, wobei durch eine Öffnung 22 ein Motorkontakte-Dom 23 führt, durch den zwei Leiter 24, 25 des Motors 20 führen. Um ein elektrisches Überspannungspotential von dem Motor 20 auf die elektrisch leitfähige Gehäuseplatte 21, welche das Ausgleichspotential 12 beziehungsweise Massepotential 13 bildet, abzuleiten, wird auf die Leiter 24 und 25, den Motorkontakte-Dom 23 sowie die Gehäuseplatte 21 im Bereich des Motorkontakte-Doms 23 die varistive Substanz 15 aufgebracht, wie in Figur 3 dargestellt. Alternativ wird statt des den Motorkontakte-Dom 23 bildenden, elektrisch nicht leitfähigen Bauteils 26 ein Bauteil 27 verwendet, das aus dem Material 16 besteht, wie in der Figur 4 dargestellt. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise ein Überspannungspotential auf das Ausgleichspotential 12 abgeleitet werden.

[0013] Die Figur 5 zeigt in einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung die Unterseite eines Steuergeräts 28, in dem ein Stanzgitter 29 einliegt, welches mehrere Stanzgitteranschlüsse 30, von denen hier nur einige mit Bezugszeichen versehen sind, in einer Reihe angeordnet sind. Um das Stanzgitter 29 in einem Gehäuseteil 31 des Steuergeräts 28 zu arretieren, ist ein Kleber 32 auf dem Gehäuseteil 31 aufgetragen, wobei die Stanzgitteranschlüsse 30 auf den Kleber 32 bei der Montage aufgedrückt werden. Um ein Überspannungspotential von dem Stanzgitter 29 auf das elektrisch leitfähige Gehäuseteil 31 abzuleiten, wird vorteilhafterweise anstelle des elektrisch nicht leitfähigen Klebers 32 eine Substanz 33 verwendet, die ein Kleber 34 ist und gleichzeitig varistive und/oder resistive Eigenschaften aufweist. In dem fünften Ausführungsbeispiel wird also anstelle des elektrisch nicht leitenden Klebers 32 der Kleber 34 verwendet, der varistive und/oder resistive Eigenschaften aufweist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine Ableitung für ein elektrisches Überspannungspotential von dem Stanzgitter 29 auf das von dem Gehäuseteil 31 gebildeten Ausgleichspotential 35 geboten.

Ansprüche

1. Verfahren zum Ableiten eines elektrischen Überspannungspotentials von einem elektrischen Leiter einer elektrischen/elektronischen Schaltung oder dergleichen zu einem Ausgleichspotential, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiter mit einer stets oder temporär elektrisch leitfähigen Substanz beschichtet oder in Verbindung gebracht wird, die bis zu dem Ausgleichspotential führt und/oder dass ein an den Leiter angrenzendes elektrisch nicht leitendes Bauteil durch ein Bauteil ersetzt wird, das aus der Substanz besteht oder diese aufweist und sich bis zum Ausgleichspotential erstreckt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Substanz eine varistive und/oder resistive Substanz verwendet wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Substanz ein Material verwendet wird, dem Varistor-Elemente und/oder elektrisch leitfähige Elemente beigemengt sind.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass dem Material Varistor-Kügelchen beigemengt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass dem Material elektrisch leitfähige Fäden oder Fasern beigemengt werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanz in pastöser, aushärtender Form aufgebracht wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass als Substanz ein Kleber verwendet wird.

Zeichnung