DE10039436A1 - Kondensatorwickel und Kondensator mit dem Kondensatorwickel - Google Patents
Kondensatorwickel und Kondensator mit dem KondensatorwickelInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft Kondensatorwickel (9) mit einem Schichtstapel (1), der in einer Längsrichtung von zwei Stirnflächen (2) und quer zur Längsrichtung von einer oder mehreren Seitenflächen (3) begrenzt ist, in Längsrichtung verlaufende Elektroden (4)- und Trennschichten (5) aufweist, und mit einer einlagigen Hülle (6) aus elektrisch isolierendem Material, die die Seitenflächen (3) des Schichtstapels (1) lückenlos bedeckt und die an einer Stirnfläche (2) einen überstehenden Abschnitt (7) aufweist. Ferner betrifft die Erfindung einen Kondensator mit dem Kondensatorwickel (9). Die Hülle (6) kann besonders vorteilhaft als Schrumpfschlauch ausgeführt sein, der den Kondensatorwickel (9) beim Einschieben in ein Gehäuse (10) vor Beschädigungen schützt.
Description
Die Erfindung betrifft einen Kondensatorwickel mit einem
Schichtstapel, der in einer Längsrichtung von zwei Stirnflä
chen und quer zur Längsrichtung von einer oder mehreren Sei
tenflächen begrenzt ist und der in Längsrichtung verlaufende
Elektrodenschichten und Trennschichten aufweist. Ferner be
trifft die Erfindung einen Kondensator mit dem Kondensator
wickel.
Es sind Kondensatorwickel der eingangs genannten Art bekannt,
die die Form eines Quaders aufweisen und bei denen die Trenn
schichten mit einer Flüssigkeit getränkt sind. Diese Konden
satorwickel werden üblicherweise in Aluminiumgehäuse einge
baut. Zur elektrischen Isolierung des Kondensatorwickels ge
genüber dem Gehäuse und um das Auslaufen der Flüssigkeit aus
dem Kondensatorwickel zu verhindern, sind die bekannten Kon
densatorwickel an jeder Seitenfläche mit plattenförmigen Iso
lierelementen abgedeckt. Diese plattenförmigen Isolierelemen
te sind zusätzlich mit einer mehrlagigen Bandage umwickelt.
Die bekannten Kondensatorwickel haben den Nachteil, daß an
den Stoßkanten der Isolierplatten keine ausreichende Dichtig
keit besteht, so daß Flüssigkeit aus dem Kondensatorwickel
austreten kann. Die bandagenförmige Umwicklung der Isolier
platten sorgt zwar dafür, daß aus dem Schichtstapel und den
Isolierplatten ein kompaktes Paket entsteht, können jedoch
nicht das Auftreten von Kriechströmen zwischen mehreren ne
beneinander in ein Gehäuse eingebauten Kondensatorwickeln
verhindern.
Da die Kondensatorwickel üblicherweise durch Schieben in ein
becherförmiges Gehäuse eingebaut werden, haben sie ferner den
Nachteil, daß die Schichten des Schichtstapels an dessen
Stirnflächen nur unzureichend gegenüber Beschädigung während
des Einschiebens geschützt sind. Daher können die einzelnen
Schichten des Schichtstapels beim Einbauen in das Gehäuse
leicht beschädigt werden.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kondensa
torwickel anzugeben, der vor Beschädigungen beim Einschieben
in ein Gehäuse geschützt ist.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch einen Kondensatorwic
kel nach Patentanspruch 1 erreicht. Weitere Ausgestaltungen
der Erfindung sowie ein Kondensator mit dem erfindungsgemäßen
Kondensatorwickel sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung gibt einen Kondensatorwickel an, der einen
Schichtstapel aufweist. Der Schichtstapel ist in einer Längs
richtung von zwei Stirnflächen und quer zur Längsrichtung von
einer oder mehrerer Seitenflächen begrenzt. Ferner weist der
Schichtstapel in Längsrichtung verlaufende Elektrodenschich
ten und Trennschichten auf. Der Kondensatorwickel ist ferner
mit einer einlagigen Hülle aus elektrisch isolierendem Mate
rial versehen, die die Seitenflächen des Schichtstapels lüc
kenlos bedeckt und die an einer Stirnfläche einen überstehen
den Abschnitt aufweist.
Der erfindungsgemäße Kondensatorwickel hat den Vorteil, daß
durch den an einer Stirnfläche überstehenden Abschnitt der
Hülle ein wirksamer Schutz der Kanten des Schichtstapels beim
Einschieben in ein becherförmiges Gehäuse realisiert wird.
Dabei ist allerdings zu beachten, daß der Schichtstapel mit
der den überstehenden Abschnitt der Hülle aufweisenden Stirn
fläche voran in das Gehäuse eingeschoben wird.
Ferner hat der Kondensatorwickel den Vorteil, daß der
Schichtstapel durch die einlagige Hülle besonders platzspa
rend abgedichtet ist. Die lückenlose Bedeckung der Seitenflä
chen des Schichtstapels sorgt für eine besonders gute elek
trische Isolierung des Schichtstapels.
Der überstehende Abschnitt der Hülle kann beispielsweise kra
genförmig ausgebildet sein und sich dabei in Längsrichtung
des Schichtstapels erstrecken. Aus einem solchen überstehen
den Abschnitt kann ein Trichter geformt werden, mit dem voran
der Schichtstapel ein becherförmiges Gehäuse eingeschoben
wird, um die Seitenkanten der entsprechenden Stirnfläche vor
einer Beschädigung durch die Kanten des Gehäuses zu schützen.
Des weiteren ist es besonders vorteilhaft, wenn der überste
hende Abschnitt der Hülle nach innen umgeschlagen ist und da
durch ein Randgebiet der Stirnfläche bedeckt. In diesem Fall
können die Kanten des Schichtstapels ohne zusätzliche Maßnah
men vor Beschädigung beim Einschieben in das Kondensatorge
häuse geschützt werden.
Besonders platzsparend kann die Hülle ausgebildet sein, indem
sie so unter Zugspannung steht, daß sie eng an der Oberfläche
des Schichtstapels anliegt. Dadurch bekommt man einen beson
ders kompakten Kondensatorwickel, der entsprechend einfach zu
handhaben ist.
Eine unter Zugspannung stehende, eng an der Oberfläche des
Schichtstapels anliegende Hülle kann beispielsweise in Form
eines Schrumpfschlauchs realisiert sein. Dabei gestaltet sich
das Anbringen der Hülle am Schichtstapel besonders einfach,
da der Schrumpfschlauch über den Schichtstapel gezogen und
anschließend durch Aufheizen aufgeschrumpft wird. Als Materi
al für eine solchen Schrumpfschlauch kommt beispielsweise PVC
oder Polyester in Betracht. Diese Materialien können durch
Aufheizen des Schichtstapels in einem Durchlaufofen auf 220 Grad
Celsius aufgeschrumpft werden.
Des weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Hülle eine Dicke
von 30 bis 80 Mikrometern aufweist. Eine solche Hülle hat ei
nerseits eine ausreichende mechanische Stabilität, so daß sie
beim Einschieben des Kondensatorwickels in ein becherförmiges
Gehäuse nicht so leicht beschädigt wird. Andererseits ist sie
hinreichend dünn, um eine gute Volumenausnutzung und damit
Platzeinsparung für den Kondensatorwickel zu realisieren.
Es ist darüber hinaus ein Kondensatorwickel besonders vor
teilhaft, bei dem die Elektrodenschichten mit einer ionenhal
tigen Flüssigkeit getränkte Kohlenstofftücher und die Trenn
schichten für die Ionen der Flüssigkeit durchlässige, elek
trisch isolierende Zwischenschichten sind. Ferner ist eine
Elektrodenschicht auf einer Seite mit einer elektrisch lei
tenden Kontaktierungsschicht bedeckt und auf der anderen Sei
te durch eine Trennschicht von einer weiteren Elektroden
schicht getrennt.
Durch eine als Schrumpfschlauch ausgebildete Hülle kann ein
solcher Doppelschicht-Kondensator besonders wirksam gegen das
Auslaufen der Flüssigkeit geschützt werden. Zudem ist es bei
dem eben beschriebenen Kondensator notwendig, daß ein Kon
taktdruck zwischen den Elektrodenschichten und den Kontaktie
rungsschichten besteht. Dieser Kontaktdruck wird üblicherwei
se durch das Einpressen des Schichtstapels in ein Gehäuse mit
entsprechenden Abmessungen erreicht. Gerade in diesem Fall
erhöht sich das Risiko einer Beschädigung des Schichtstapels
an den Stirnflächen während des Einschiebens in das Gehäuse.
Deshalb ist die erfindungsgemäße Hülle in diesem Fall beson
ders vorteilhaft einzusetzen.
Die Erfindung gibt ferner einen Kondensator an mit einem Kon
densatorwickel, der in ein zu einer Stirnseite des Kondensa
torwickels hin offenes Gehäuse eingeschoben ist. Dabei sind
die Abmessungen des Gehäuses so gewählt, daß die Schichten
des Kondensatorwickels an einer Wand des Gehäuses flachge
drückt sind. Da die Wände des Gehäuses üblicherweise ferti
gungsbedingt scharfe Kanten aufweisen und da der Kondensator
wickel in das offene Gehäuse unter Druck eingeschoben werden
muß (andernfalls wären die Schichten des Kondensatorwickels
nicht an einer Wand flach gedrückt), ist in diesem Fall die
erfindungsgemäße Hülle, die die Kanten der Stirnfläche des
Kondensatorwickels schützt, besonders vorteilhaft.
Des weiteren ist ein Kondensator besonders vorteilhaft, bei
dem mehrere Kondensatorwickel so nebeneinander in das Gehäuse
eingeschoben sind, daß ihre Schichten an einer Wand des Ge
häuses flachgedrückt sind.
In diesem Fall ist insbesondere auch die Isolierung der Kon
densatorwickel untereinander von Bedeutung. Eine solche Iso
lierung, insbesondere die Verhinderung von Kriechströmen zwi
schen den Kondensatorwickeln, kann durch die erfindungsgemä
ße, die Seitenflächen des Schichtstapels lückenlos abdeckende
Hülle besonders gut realisiert werden.
Um den Kondensator vor äußeren Umwelteinflüssen zu schützen,
kann das Gehäuse durch ein oder mehrere Abschlußelemente ver
schlossen sein.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei
spielen und den dazu gehörigen Figuren näher erläutert.
Fig. 1 zeigt beispielhaft einen erfindungsgemäßen Kondensa
torwickel im schematischen Querschnitt.
Fig. 2 zeigt als Detail von Fig. 1 beispielhaft einen
Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Kondensatorwickels.
Fig. 3 zeigt beispielhaft einen Kondensator mit einem erfin
dungsgemäßen Kondensatorwickel im schematischen Querschnitt.
Fig. 4 zeigt beispielhaft einen Kondensator mit mehreren in
ein Gehäuse eingebauten erfindungsgemäßen Kondensatorwickeln
im schematischen Querschnitt.
Fig. 1 zeigt einen Kondensatorwickel 9 mit einem Schichtsta
pel 1, der die Form eines Quaders mit zwei Stirnflächen 2 und
vier Seitenflächen 3 aufweist. Der Schichtstapel 1 umfaßt
übereinander gestapelte Elektrodenschichten 4 und Trenn
schichten 5. Der Schichtstapel 1 ist von einer Hülle 6 umge
ben, die an beiden Stirnflächen 2 des Schichtstapels 1 einen
überstehenden Abschnitt 7 aufweist. Der Schichtstapel 1 bil
det zusammen mit der Hülle 6 den Kondensatorwickel 9. Die
Hülle 6 ist als Schrumpfschlauch ausgebildet, mit der der
Schichtstapel 1 umschrumpft ist.
Fig. 2 zeigt einen möglichen Schichtaufbau für den Schicht
stapel aus Fig. 1. Es sind zwei Elektrodenschichten 4 darge
stellt, die in Form von Kohlenstofftüchern mit großer Ober
fläche an den einander zugewandten Seiten ausgebildet sind.
Diese Kohlenstofftücher sind mit einer ionenhaltigen Flüssig
keit getränkt. Die Elektrodenschichten 4 sind durch eine
Trennschicht 5 voneinander getrennt. Diese Trennschicht 5 ist
eine für die Ionen der Flüssigkeit durchlässige, jedoch elek
trisch isolierende Schicht. Diese Trennschicht 5 kann bei
spielsweise ein Papier oder auch eine Polypropylenfolie sein.
Die beiden Elektrodenschichten 4 sind an den voneinander ab
gewandten Seiten durch eine Kontaktierungsschicht 8 kontak
tiert. Diese Kontaktierungsschicht 8 kann beispielsweise aus
Aluminium bestehen. Um einen guten elektrischen Kontakt zwi
schen der Kontaktierungsschicht 8 und der Elektrodenschicht 4
zu gewährleisten, ist es erforderlich, daß die Kontaktie
rungsschicht 8 auf die Elektrodenschicht 4 gedrückt wird.
Ein solcher Druck wird erreicht durch eine Kondensator gemäß
Fig. 3, bei dem ein Kondensatorwickel mit den in Fig. 2 be
schriebenen Schichten, insbesondere einer Elektrodenschicht 4
und einer Kontaktierungsschicht 8 in ein becherförmiges Ge
häuse 10 eingebaut ist. Die Abmessungen des Gehäuses 10, ins
besondere der Abstand der Wände 11 voneinander ist so ge
wählt, daß die in dem Kondensatorwickel 9 befindlichen
Schichten 8, 4 durch eine Kraft F aufeinander gedrückt wer
den.
Zur Kontaktierung des Kondensatorwickels 9 sind Anschlußele
mente 13 aus dem Gehäuse 10 herausgeführt. Durch die erfin
dungsgemäße Hülle (nicht in Fig. 3 dargestellt) kann der
Schichtstapel auch unter Druck in Richtung der Kraft F in das
Gehäuse 10 eingeschoben werden, ohne daß die Kanten der
Stirnseiten des Kondensatorwickels 9 beschädigt werden.
Fig. 4 zeigt einen Kondensator, bei dem mehrere Schichtsta
pel 1 so in ein Gehäuse 10 eingebaut sind, daß die einzelnen
Schichten durch einen entsprechenden Abstand der Wände 11 des
Gehäuses 10 aufeinander gedrückt werden. In diesem Fall hat
die erfindungsgemäße Hülle 6 den zusätzlichen Vorteil, daß
Kriechströme zwischen den einzelnen Schichtstapeln 1 wirksam
vermindert werden können.
Die Schichtstapel 1 sind mit Anschlußelementen 13 versehen,
die jeweils mit Anschlußelementen 13 der benachbarten
Schichtstapel 1 mittels Verbindungselementen 14 so verbunden
sind, daß eine elektrische Reihenschaltung der Schichtstapel
1 entsteht. Jeweils das äußerste Anschlußelement 13 ist mit
einem Außenanschluß 15 verbunden, der durch ein das Gehäuse
10 verschießendes Abschlußelement 12 geführt ist. Die Verbin
dungselemente 14 können beispielsweise Lötstellen sein. Durch
die Wahl der Abmessungen des Gehäuses 10 wird erreicht, daß
die einzelnen Schichte der Schichtstapel 1 durch eine Kraft F
aufeinander gedrückt werden.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten
Ausführungsbeispiele, sondern wird in ihrer allgemeinsten
Form durch Patentanspruch 1 definiert.
1
Schichtstapel
2
Stirnfläche
3
Seitenfläche
4
Elektrodenschicht
5
Trennschicht
6
Hülle
7
überstehender Abschnitt
8
Kontaktierungsschicht
9
Kondensatorwickel
10
Gehäuse
11
Wand
12
Abschlußelement
13
Anschlußelement
14
Verbindungselement
15
Außenanschluß
Claims (10)
1. Kondensatorwickel mit einem Schichtstapel (1), der
in einer Längsrichtung von zwei Stirnflächen (2) und quer zur Längsrichtung von einer oder mehreren Seitenflä chen (3) begrenzt ist,
in Längsrichtung verlaufende Elektroden (4)- und Trenn schichten (5) aufweist,
und mit einer einlagigen Hülle (6) aus elektrisch isolie rendem Material, die die Seitenflächen (3) des Schicht stapels (1) lückenlos bedeckt und die an einer Stirnflä che (2) einen überstehenden Abschnitt (7) aufweist.
in einer Längsrichtung von zwei Stirnflächen (2) und quer zur Längsrichtung von einer oder mehreren Seitenflä chen (3) begrenzt ist,
in Längsrichtung verlaufende Elektroden (4)- und Trenn schichten (5) aufweist,
und mit einer einlagigen Hülle (6) aus elektrisch isolie rendem Material, die die Seitenflächen (3) des Schicht stapels (1) lückenlos bedeckt und die an einer Stirnflä che (2) einen überstehenden Abschnitt (7) aufweist.
2. Kondensatorwickel nach Anspruch 1,
bei dem der überstehende Abschnitt (7) der Hülle (6) kra
genförmig ist und sich in Längsrichtung erstreckt.
3. Kondensatorwickel nach Anspruch 1,
bei dem der überstehende Abschnitt (7) der Hülle (6) nach
innen umgeschlagen ist und ein Randgebiet der Stirnfläche
(2) bedeckt.
4. Kondensatorwickel nach Anspruch 1 bis 3,
bei dem die Hülle (6) so unter Zugspannung steht, daß sie
eng an der Oberfläche des Schichtstapels (1) anliegt.
5. Kondensatorwickel nach Anspruch 4,
bei dem die Hülle (6) ein Schrumpfschlauch ist.
6. Kondensatorwickel nach Anspruch 1 bis 5,
bei dem die Hülle (6) eine Dicke von 30 bis 80 µm auf
weist.
7. Kondensatorwickel nach Anspruch 1 bis 6,
bei dem die Elektrodenschichten (4) mit einer ionenhalti
gen Flüssigkeit getränkte Kohlenstofftücher und die
Trennschichten (5) für die Ionen der Flüssigkeit durch
lässige, elektrisch isolierende Zwischenschichten sind,
und bei dem eine Elektrodenschicht (4) auf einer Seite
mit einer elektrisch leitenden Kontaktierungsschicht (8)
bedeckt und auf der anderen Seite durch eine Trennschicht
(5) von einer weiteren Elektrodenschicht (4) getrennt
ist.
8. Kondensator mit einem Kondensatorwickel (9) nach Anspruch
1 bis 7, der in ein zu einer Stirnseite des Kondensator
wickels (9) hin offenes Gehäuse (10) eingeschoben ist,
dessen Abmessungen so gewählt sind, daß die Schichten (4,
5, 8) des Kondensatorwickels (9) an einer Wand (11) des
Gehäuses (10) flachgedrückt sind.
9. Kondensator nach Anspruch 8,
bei dem mehrere Kondensatorwickel (9) so nebeneinander in
das Gehäuse (10) eingeschoben sind, daß ihre Schichten
(4, 5, 8) an einer Wand (11) des Gehäuses (10) flachge
drückt sind.
10. Kondensator nach Anspruch 8 oder 9,
bei dem das Gehäuse (10) durch ein oder mehrere Ab
schlußelemente (12) verschlossen ist.
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