DE3523812A1

DE3523812A1 - Endabdeckung fuer einen roehrenartigen kondensator eines filters und verfahren zur herstellung

Info

Publication number: DE3523812A1
Application number: DE19853523812
Authority: DE
Inventors: Michael F. Carrying Blace Ontario Blamire; Peter F. Carrying Place Ontario Briscoe; A. Grant Madoc Ontario Bronson; B. Kingsley Trenton Ontario Doolittle
Original assignee: Murata Erie North America Ltd
Current assignee: Murata Erie North America Ltd
Priority date: 1984-08-14
Filing date: 1985-07-03
Publication date: 1986-03-06
Also published as: KR860002122A; JPS6177317A; GB8512923D0; US4700156A; CA1223930A; GB2163601B; FR2569300A1; IT1185818B; GB2163601A; IT8567591A0

Description

Murata Erie North America, Ltd., 5 Fräser Avenue, Trenton Ontario K8V 5S1, Kanada

Endabdeckung für einen röhrenartigen Kondensator eines Filters und Verfahren zur Herstellung

Die Erfindung betrifft Filter einer Art, wie sie in elektronischen Schaltungen verwendet werden, und die ein röhrenartiges Dielektrikum besitzen, das innere und äußere Kondensatorplatten führt, und insbesondere elektromagnetische Interferenzfilter, die einen solchen Kondensator aufweisen und desgleichen ein induktives Element und ein ohm'sches Element enthalten.

Die Erfindung wird beschrieben mit besonderem Bezug zu elektromagnetischen Interferenz-(EMI) oder Tiefpaßfiltern. Es wird aber deutlich, daß die Erfindung auch ähnlich aufgebaute Elemente betrifft, bei denen Ab-

1019

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änderungen in den Toleranzen der Komponenten ein besonderes Problem ist.

Röhrenartige oder sogenannte "Durchführungs-"Filter besitzen im wesentlichen einen röhrenartigen Kondensator, eine Leitung, die sich koaxial durch den röhrenartigen Kondensator erstreckt, einen irgendwie gestalteten Endverschluß, der die Enden des Elementes abdichtet und die Leitung mit einer Innenplatte des Kondensators verbindet, und ein Ferrit-Büchsenteil, um die Leitung und innerhalb des Kondensators. Die Endverschlüsse sind mit den Enden des Kondensators verlötet, dort wo die Innenplatte des Kondensators endet.

Da der Kondensator aus einem keramischen röhrenartigen Dielektrikum hergestellt ist, müssen erhebliche Maßschwankungen zugestanden werden. Es ändert sich nicht nur die Länge, sondern die Enden sind auch nicht immer quer verlaufend zu der Röhrenachse und die Röhre selbst ist meist unrund und ihre Enden können kleinere Fehler aufweisen. In der Folge ist es nicht möglich, die Enden abzudichten durch Einführung eines Toleranzen aufweisenden Stopfens, wegen der Variierungen in der Rundung und in den Abmessungen, die es nötig machen wurden, eine Einpreßkraft aufzuwenden, bei der die spröde Keramik springen oder brechen könnte. Im Ergebnis werden Verschlüsse verwendet, die lose im Inneren des Keramikteils angeordnet sind und Flanschbereiche aufweisen, die an dem Ende des Kondensators anliegen, und bei denen zur Abdichtung eine Lötverbindung verwendet wird.

Während der Herstellung ist eine sehr große Sorgfalt erforderlich, um unschöne Lotverbindungen und ein Eindringen von Flußmittel und Lot zu vermeiden, was auftreten könnte, wegen der Ungleichförmigkexten der keramischen Kondensatoren. Des weiteren sind Aussortierungs- und Bearbeitungsvorgänge, die erforderlich sind, um diese Kondensatorungleichförmigkeiten auszuschließen, sehr kostenintensiv, da sie arbeitsintensiv sind und selbst nicht automatisierbar sind.

Es ist desgleichen deutlich, daß aus dem Grund, daß die Filter sehr klein sind (typischerweise etwa eine Länge von 11 mm aufweisen, ohne die Leitungen) ein Zusammenbau sehr arbeitsintensiv ist. Eine mit dem Zusammenbau beschäftigte Person muß die Endverschlüsse handhaben, diese eingepaßt anlöten und dann die Leitung, die an die Endverschlüsse angrenzt, biegen oder in anderer Weise umformen, um sie axial in dem Filter zu halten.

Im Hinblick auf den vorbeschriebenen Stand der Technik stellt sich der nachstehend beschriebenen Erfindung die Aufgabe, die erwähnten Unzulänglichkeiten zu überwinden, und insbesondere eine Verbesserung hinsichtlich der Zusammenbaubarkeit oder der Verarbeitbarkeit zu erbringen.

Eines der Ziele der hier beschriebenen Erfindung ist es, einen verbesserten Kondensatorfilter anzugeben, der leicht zusammenzubauen ist und der von sich aus einer mehr automatisierten Herstellbarkeit zugänglich ist. Es ist desgleichen ein Ziel, Verluste zu

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minimieren, die durch ein nicht annehmbares oder nicht verwendbares Erzeugnis entstehen, und ein zuverlässiges Produkt zu erbringen.

Demgemäß ist ein Durchgangsfilter oder ein röhrenartiger Filter angegeben, der Endverschlüsse aufweist, die sich bei einer Einfügung in den röhrenartigen Keramikkondensator umformen, um eng in den Kondensator ein- und um die zentrale Leitung herumzupassen, um eine Abstützung zu ergeben für die Lotstopfen, die in die Enden der Filter eingeschmolzen werden.

Nachstehend wird die Erfindung noch anhand der beigefügten Zeichnung zum besseren Verständnis erläutert, auf der zeigt:

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht eines

im wesentlichen zylindrischen EMI-Filters, der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung aufweist;

Fig. 2 eine Ansicht ähnlich der von Fig. 1, die einen der Schritte bei der Herstellung des Filters darstellt; und

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich der in Fig. 2, die einen nachfolgenden Herstellungsschritt zeigt.

Zunächst ist auf Fig. 1 bezuggenommen, die einen vollständigen Filter darstellt, der im wesentlichen aus einem röhrenartigen Kondensator 20 besteht, der eine zentrale Leitung 22 enthält, und eine induktive und eine ohm'sche Buchse 24. Die Buchse und die Leitung sind in dem Kondensator 20 über ein Paar von gleichen

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Enäeinschüben 26, 28 positioniert, die in Reibkontakt mit der Leitung 22 und der Innenseite des Kondensators 20 stehen. Stopfen 30, 32 (typischerweise "Hochtemperatur"· Lot, d.h. typischerweise 10% Zinn, 88% Blei und 2% Silber) werden in die Enden des Kondensators und in Zusammenwirkung mit der Buchse eingeschmolzen. Der Filter weist desgleichen eine Augenführung 34 auf, die einen radialen Flansch 36 besitzt, für eine mechanische und elektrische Anbringung an einer Halterung.

Der röhrenartige Kondensator 20 besitzt ein röhrenartiges Dielektrikum 38, das typischerweise aus einem keramischen Material auf der Basis von Bariumtitanat besteht. Ohne zusätzliche Bearbeitungsvorgänge neigen Materialien dieser Art nicht von selbst zu einer genauen Maßeinhaltung und in der Folge ist es nicht ungewöhnlich, daß die röhrenartigen Dielektrika in Länge und Kreisförmigkeit sich unterscheiden und insbesondere Endbereiche haben, die nicht rechtwinklig sind und kleinere Fehler aufweisen. Solche Eigenschaften machen Schwierigkeiten im Hinblick auf Toleranzen von Teilen, die an den Enden eingebaut werden müssen, um den Filter abzuschließen. Die hier beschriebene Erfindung überwindet diese Schwierigkeiten, wie dies aus der nachstehenden Beschreibung deutlich wird.

Das Dielektrikum 38 ist an seiner inneren Oberfläche an beiden Enden mit jeweiligen inneren Kondensatorhüllen 40, 42 beschichtet, die eine gemeinsame äußere Hülle 44 besitzen. Die Hüllen bestehen aus einer

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Glasmasse auf Silbergrundlage und sind mit dem keramischen Dielektrikum feuerverbunden. Wie aus Fig. 1 entnommen werden kann, schließen die Hüllen 40, 42 an den jeweiligen Enden des Dielektrikums ab, um eine Verbindung mit der Leitung 22 über den Stopfen 30 zu ergeben. Die Anordnung ist so getroffen, daß die Lotstopfen eben mit den Enden des Filters abschließen können, wodurch ein sauberes Erscheinen gegeben ist.

Die ohm'sche und induktive Buchse 24 besteht aus Ferrit, das desgleichen nicht dazu neigt von selbst sehr genaue Maße zu besitzen. Diese Buchse ist kürzer ausgeführt als der Kondensator, um einen Raum für die Einschübe 26, 28 zu erhalten und die Struktur ist so getroffen, daß die Länge der Buchse sich innerhalb eines Bereiches von Toleranzen bewegt, ohne das fertiggestellte Produkt zu beeinträchtigen. Dies daher, weil die Einschübe in Kontakt mit der Buchse positioniert sind, ungeachtet dessen, ob sie ihre maximale oder minimale Länge hat, wie zu beschreiben ist.

Die Einschübe 26, 28 sind in Reibkontakt mit der Leitung 22 und befinden sich desgleichen innerhalb des Kondensators 20. Wie mit Bezug zu den Fig. 2 und 3 beschrieben wird, werden diese Einschübe an ihren Ort gedrückt und umgeformt, wenn sie in den Kondensator eintreten. Eine solche Umformung erlaubt es, signifikante Variationen in den inneren Durchmesser des Kondensators und desgleichen in der Rundheit der öffnung aufzufangen. Des weiteren ist der Einschub nicht abhängig davon, daß die Enden des Kondensators relativ zu seiner Achse rechtwinklig sind, so daß Toleranzen in diesem Bezug

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unerheblich sind. Dieses hebt sich ab von dem Stand der Technik, bei dem die Verschlüsse über die Enden des Kondensators angeordnet werden und jegliche Variationen in der Rechtwinkligkeit den Sitz des Verschlusses und eine evtl. Abdichtung beeinträchtigen kann. Für ein besseres Verständnis bezüglich der Weise, in der die Einschübe 26, 28 positioniert werden, wird Bezug genommen auf die Fig. 2 und 3. Wie in Fig. 2 zu erkennen ist, besteht der Einschub im wesentlichen aus einer mit Lot bedeckten weichen Kupferscheibe mit einer Dicke in der Bandbreite von 0,001 - 0,003 und vorzugsweise 0,0015 Inches (0,00254 cm bis 0,00762 cm und vorzugsweise 0,00381 cm) und die eine zentrale Öffnung haben, die in den Abmessungen so gehalten ist, daß die Scheibe einen Preßsitz auf der Leitung 22 besitzt. In Fig. 2 ist die Scheibe dann auf die Leitung aufgepreßt worden und eine gewisse Umformung um die öffnung herum wird bei 46 deutlich.

Fig. 3 zeigt die Scheibe, die entlang der Leitung und innerhalb des Kondensators 20 gedrückt worden ist, so daß ein äußerer Bereich 50 des Umfangs der Scheibe im wesentlichen zylindrisch wird und sich in einer festen Zusammenwirkung mit der Hülse 40 des Kondensators befindet. In dieser Stellung kommen dem Einschub verschiedene Funktionen zu. Zunächst ist es eine mechanische Abdichtung, die ausreichend ist, um die Möglichkeit zu minimieren, daß geschmolzenes Lot und Flußmittel in Kontakt mit der Büchse 24 gerät; zweitens ist die Leitung 22 auf natürliche Weise durch den Einschub zentriert; drittens führt der Reibsitz

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der Leitung in dem Einschub im Ergebnis dazu, daß die Leitung positiv angeordnet ist und die Notwendigkeit entfällt, die Leitung für sich umzuformen, um sie an ihrem Platz zu halten; und viertens ist die Büchse 24 zwischen einem Paar von Einschüben 26, 28 (vgl. Fig. 1) angeordnet, da die Einschübe einfach nur gedrückt werden, bis sie mit der Büchse zusammentreffen.

Fig. 3 verdeutlicht in angedeuteter Zeichnung eine Lot-Vcrform 52, die auf der Scheibe angeordnet werden kann, bevor diese in eine Zusammenwirkungsposition gemäß Fig. 3 gebracht word ein ist, so daß das Werkzeug, das verwendet wird, um die Scheibe zu pressen, einfach auf die Vorform drücken kann, um die Kraft auf die Scheibe zu übertragen. Der sich ergebende Zwischenzustand weist die Vorform auf, wie in Fig. gezeigt und diese Vorform kann dann, wenn eine geeignete Erhitzung aufgebracht wird, geschmolzen werden an ihrem Platz, um den Aufbau zu vollenden, wie in ^;

Fig. 1 gezeigt. Es ist bevorzugt, ein Hochtemperaturlot zu verwenden, wie schon beschrieben, so daß dann, ; wenn der Filter vervollständigt ist, die Enden '■ einer Schädigung widerstehen, die durch die Auf- \ bringung von Hitze entsteht, um ein Niedertemperaturlot ir. der Nähe des Elementes zu schmelzen.

Das Filter kann innerhalb des Gegenstandes der Erfindung geändert werden. Im allgemeinen kann ein röhrenartiger Kondensator abgedichtet werden und

seine Leitung zentriert werden und angebracht werden, [

unter Verwendung der Erfindung. Es ist hervorzuheben, !

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daß Abänderungen in den Größen der Komponenten normalerweise den Zusammenbau nicht beeinträchtigen und daß der sich ergebende Filter dazu neigt, frei von Defekten zu sein, die andererweise von Abänderungen in der Größe des Dielektrikums und einer genauen Gestaltung herrühren könnten.

Insbesondere können die Einschübe vorgeformt sein, vorzugsweise aus leitfähigem Material. Aber auch andore Materialien, die den Löttemperaturen widerstehen können, können verwendet werden, solange sie mit dem Lot kompatibel sind.

Diese und andere Abänderungen, die den Gegenstand der Erfindung nicht verlassen, sind beschrieben und beansprucht .

Anstelle eines Lotes kann genauso ein synthetisches Kunststoffmaterial verwendet werden, das mit einem Leiter durchsetzt ist. Solche Materialien sollen eingeschlossen werden, wenn der Ausdruck "Lot" in dieser Beschreibung verwendet ist.

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- Leerseite

Claims

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MXM 1836

Ansprüche

Λ/ Kondensatorfilter für eine Verwendung in einer elektronischen Schaltung, wobei der Filter aufweist:

Eine Röhre aus dielektrischem Werkstoff, die Enden besitzt und innere und äußere Oberflächen;

innere und äußere Kondensatorhüllen, die jeweils an den inneren und äußeren Oberflächen der Röhre geführt sind;

eine Leitung, die sich mittig durch die Röhre erstreckt

und an den Enden der Röhre übersteht, für eine elek- J-

trische Verbindung; \<

ein Paar von Einschüben, die in die Röhre in Reibkontakt :

eingepaßt sind, angrenzend an erste und zweite Enden der Röhre und in Kontakt mit der inneren Kondensatorhülse, wobei die Einschübe sich radial erstrecken, um die Röhre abzuschließen, angrenzend an die Enden der \

Röhre, zwischen der Röhre und der Leitung; und

ein Paar von Lotstopfen, die an ihrer Position eingeschmolzen sind, und die jeweiligen Einschübe an den Enden der Röhre abdecken und in elektrischer und abdichtender Zusammenwirkung mit der inneren Hülse und mit der Leitung stehen.
2. Elektromagnetisches Interferenzfilter für eine Verwendung in einer elektronischen Schaltung, wobei das Filter aufweist:

Eine Röhre aus dielektrischem Werkstoff, die Enden aufweist und innere und äußere Oberflächen;

innere und äußere Kondensatorhülsen, die jeweils an
der inneren und äußeren Oberfläche der Röhre geführt sind;

eine Leitung, die sich zentral durch die Röhre erstreckt und über die Enden der Röhre hinausragt,
für eine elektrische Verbindung;

eine Büchse aus einem Werkstoff, der induktive Eigenschaften und ohm'sche Eigenschaften bei höheren Frequenzen besitzt, wobei die Büchse die Leitung umhüllt und
axial kürzer ist als die Röhre.

ein Paar von Einschüben, die in Reibkontakt in die
Röhre eingepaßt sind, angrenzend an erste und zweite Enden der Röhre, und die in Kontakt mit der inneren
Kondensatorhülse sind, wobei die Einschübe sich radial erstrecken, um die Röhre angrenzend an die Enden der Röhre zwischen der Röhre und der Leitung abzuschließen; und

ein Paar von Lotstopfen, die in ihre Position eingeschmolzen sind und die jeweiligen Einschübe an den
Enden der Röhre abdecken und in elektrischer und abdichtender Zusammenwirkung mit der inneren Hülse und

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der Leitung stehen.
3. Filter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Röhre aus keramischem Material besteht.
4. Filter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei der die Einschübe aus elektrisch leitendem Werkstoff bestehen.
5. Filter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, weiter aufweisend elektrische Verbindungsmittel, die an die äußere Hülse des Kondensators gekuppelt sind.
6. Kondersatorfilter, der einen röhrenartigen Kondensator besitzt, um die Leitung herum innerhalb des röhrenartigen Kondensators, wobei die Verbesserung aufweist:

Ein Paar von Einschüben, die in den Kondensator in Reibkontakt eingepaßt sind, angrenzend an die jeweiligen ersten urd zweiten Enden des Kondensators und in Reibkontakt stehen mit der Leitung, um die Leitung in ihrer Position zu halten, relativ zu dem Kondensator.
7. Verbesserung in einem elektromagnetischen Interferenzfilter, der einen röhrenartigen Kondensator und eine induktive und ohm'sche Büchse um die Leitung herum im Inneren des röhrenartigen Kondensators besitzt, wobei die Verbesserung aufweist:

Ein Paar von Einschüben, die in einem Reibkontakt mit dem Kondensator stehen, angrenzend an erste und zweite Enden des Kondensators und in Reibzusammenwirkung mit der Leitung, um die Leitung in ihrer Position zu halten,

relativ zu dem Kondensator, wobei die Einschübe desgleichen mit der Büchse in Kontakt sind, um eine axiale Bewegung der Büchse zu verhindern.
8. Gerät nach einem der Ansprüche 6 oder 7, weiter aufweisend Lotstopfen, die geschmolzen sind, in Kontakt mit den Einschüben und einer inneren Oberfläche des röhrenartigen Kondensators.
9. Verfahren zur Herstellung eines Kondensatorfilters einer Art, der einen röhrenartigen Kondensator besitzt und eine zentrale Leitung, die mit dem Kondensator koaxial ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

(a) Einführen einer Scheibe, die eine zentrale Öffnung aufweist, über ein Ende der Leitung, wobei die Öffnung so proportioniert ist, daß sich ein Zusammenwirkungssitz auf der Leitung ergibt;

(b) Bewegen der Scheibe entlang der Leitung, zu einem Zusammenwirken hin mit einem Ende des Kondensators, wobei der Außendurchmesser der Scheibe dem des Kondensators angepaßt ist;

(c) Eindrücken der Scheibe in den Kondensator und entlang der Leitung, um den Umfang der Scheibe in eine im wesentlichen zylindrische Gestalt umzuformen, welche Gestalt eng zusammenwirkt mit der inneren Oberfläche des röhrenartigen Kondensators; und

(d) Wiederholung der Schritte (a), (b) und (c) mit einer zweiten Scheibe an dem anderen Ende des Kondensators,

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so daß die Scheiben dann die Leitung im Hinblick auf ihre Längs- und Querposition halten, mit der Leitung zentriert in dem röhrenartigen Kondensator.
10. Verfahren zur Herstellung eines elektromagnetischen Interferenzfilters einer Art, der einen röhrenartigen Kondensator besitzt, eine zentrale Leitung, die mit dem Kondensator koaxial ist, und eine Büchse mit induktiven und ohm¹sehen Eigenschaften, die sich radial zwischen der Leitung und dem Kondensator erstreckt, wobei das Ver fahren die Schritte aufweist:

(a) Einführen einer Scheibe mit einer zentralen öffnung über ein Ende der Leitung, wobei die Öffnung so proportioniert ist, daß sich ein Zusammenwirkungssitz auf der Leitung ergibt;

(b) Bewegen der Scheibe entlang der Leitung in Zusammenwirkung mit einem Ende des Kondensators, wobei der Außendurchmesser der Scheibe mit dem des Kondensators in etwa übereinstimmt;

(c) Eindrücken der Scheibe in den Kondensator und entlang der Leitung, um den Umfang der Scheibe in eine im wesentlichen zylindrische Gestalt umzuformen, welche Gestalt in enger Zusammenwirkung mit der inneren Oberfläche des röhrenartigen Kondensators ist; und

(d) Wiederholung der Schritte (a), (b) und (c) mit einer zweiten Scheibe an dem anderen Ende des Kondensators, wobei die zweite Scheibe in den Kondensator eingedrückt wird, bis beide Scheiben in enger Zusammenwirkung mit den jeweiligen Enden der Büchse sind, um

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die Büchse in ihrer Längsposition zu halten, und so, daß die Scheiben dann die Leitung in ihrer Längs- und Querposition halten, mit der Leitung zentriert innerhalb des röhrenartigen Kondensators.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, weiter aufweisend die Schritte, Lotstopfen in die Enden des Kondensators einzuschmelzen, in Zusammenwirkung mit den Einschüben, um die Enden des Filters abzudichten.
12. Kondensatorfilter für eine Verwendung in einer elektronischen Schaltung, wobei der Filter aufweist:

einen röhrenartigen Kondensator;

eine Leitung, die sich mittig durch den Kondensator erstreckt und über die Enden des Kondensators hinausragt, für eine elektrische Verbindung;

ein Paar von Einschüben, die in Reibkontakt mit dem Kondensator stehen, angrenzend an jeweilige erste und zweite Enden des Kondensators und in Kontakt mit der inneren Oberfläche des Kondensators, wobei die Einschübe sich radial erstrecken um mit dem Kondensator abzuschließen, angrenzend an die Enden des Kondensators zwischen dem Kondensator und der Leitung; und

ein Paar von Lotstopfen, die an ihrer Position eingeschmolzen sind und die jeweiligen Einschübe an den Enden des Kondensators abdecken und in elektrischer und abdichtender Zusammenwirkung mit dem Kondensator stehen.

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13. Elektromagnetisches Interferenzfilter für eine Verwendung in einer elektronischen Schaltung, wobei das Filter aufweist:

Einen Kondensator aus dielektrischem Material, der Enden besitzt und innere und äußere Oberflächen;

innere und äußere Oberflächen des Kondensators, die jeweils an inneren und äußeren Oberflächen des Kondensators geführt sind;

eine Leitung, die sich zentral durch den Kondensator erstreckt und sich über die Enden des Kondensators hinaus erstreckt, für eine elektrische Verbindung;

eine Buchse aus einem Werkstoff, der zugleich induktive und ohm'sche Eigenschaften besitzt, bei höheren Frequenzen, wobei die Buchse die Leitung umhüllt und axial kürzer ist als der Kondensator;

ein Paar von Einschüben, die in Reibkontakt stehen mit dem Kondensator, angrenzend an jeweilige erste und zweite Enden des Kondensators und den Kontakt mit der inneren Oberfläche des Kondensators, wobei weiter die Einschübe sich radial erstrecken, um den Kondensator abzuschließen, angrenzend an die Enden des Kondensators, zwischen dem Kondensator und der Leitung; und

ein Paar von Lotstopfen, die an ihrer Position eingeschmolzen sind und die jeweiligen Einschübe an den Enden des Kondensators abdecken und in elektrischer und abdichtender Zusammenwirkung mit dem Kondensator stehen.
14. Filter nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei

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der Kondensator einen keramischen Werkstoff aufweist.
15. Filter nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die Einschübe aus elektrisch leitfähigem Werkstoff bestehen.
16. Filter nach einem der Ansprüche 12 oder 13, weiter aufweisend elektrische Verbindungsmittel, die an die äußere Kondensatorhülse gekuppelt sind.