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Die
Erfindung betrifft einen Kondensator mit einer elektrischen Sicherung.
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Bei
elektrischen Vielschichtkondensatoren, insbesondere Doppelschichtkondensatoren,
kann infolge von Alterungseffekte eine Gasbildung im Kondensator
auftreten. Diese kann bis zu einem explosionsartigen Bersten des
Kondensators und damit zur Gefährdung
von Personen führen.
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Aus
DD241661 A1 ist
eine Auslöse-
und Anzeigeeinheit für
eine innere Kondensatorschutzeinrichtung bekannt, bei der der Kondensatorinnendruck auf
ein in das Kondensatorgehäuse
eingesetztes verformbares Gehäuseteil
wirkt, an dessen Deckel ein Betätigungsorgan
für die
innere Kondensatorschutzeinrichtung befestigt ist und dessen äußere Wandung in
bestimmten Bereichen unterschiedlich farblich gestaltet ist.
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Aus
DE2825377-A ist ein Kondensator bekannt, dessen Kondensatorwickel
eine querschnittliche Sollbruchfläche aufweist, welche durch
abgetragenem Kondensatorwickelmaterial gebildet ist.
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Es
liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kondensator
anzugeben, der bei erhöhtem
Innendruck durch eine elektrische Sicherung gesichert ist.
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Die
Aufgabe wird durch Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich neben der nachfolgenden
Beschreibung auch aus den Unteransprüchen.
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Es
wird ein Kondensator vorgeschlagen, umfassend:
- – ein Gehäuse mit
einer Membran,
- – mindestens
einen Kondensatorwickel, welcher im Gehäuse angeordnet ist und mittels
mindestens einem elektrisch leitenden Kontakt mit der Membran verbunden
ist, wobei in einem nach Außen
gewölbten
Zustand der Membran der Kontakt zum Kondensatorwickel unterbrochen
ist.
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Eine
elektrische Sicherung ist insbesondere in der Anordnung des Kontakts,
des Kondensatorwickels und der Membran zueinander zu sehen, welche ermöglicht,
dass die Kontakte bei einer nach Außen gerichteten Wölbung der
Membran unter einer entsprechenden Zugspannung stehen, welche ab
einem bestimmten Wert zu einem Sollbruch der Kontakte führt und
damit die elektrische Zufuhr zum Kondensatorwickel abgebrochen wird.
Der nach Außen
gewölbte
Zustand der Membran entsteht dabei durch einen erhöhten Innendruck
des Kondensators.
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Es
wird bevorzugt, dass das Gehäuse
becherförmig
ausgeformt und die Membran als Deckel, insbesondere als Gehäusedeckel
realisiert ist. Die Membran ist vorzugsweise im unausgewölbten Zustand
nach Innen gezogen bzw. gewölbt.
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Es
ist günstig,
wenn der Kondensator mit mindestens einem Haltemittel versehen ist,
welches einer Bewegung des Kondensatorwickels in Richtung der Membran
entgegenwirkt und damit die in den Kontakten entstehende Zugspannung
erhöht.
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Unter
dem Begriff „Halteelement" wird ein Element
verstanden, welches zur Abstützung
oder zum Halten eines Kondensatorwi ckels geeignet ist. Das Halteelement
kann also als Verjüngung
bzw. Vorsprung der Gehäuseinnenwand
realisiert sein, oder alternativ als mit dem Gehäuse verbundenen Draht, Querbalken
oder Abstützungsscheibe.
Der Querbalken oder die Abstützungsscheibe
kann mit ihrer der Membran abgewandten Seite großflächig mit der der Membran zugewandten
Stirnseite des Kondensatorwickels kontaktiert werden. Hierzu weist die
Abstützungsscheibe
vorzugsweise Aussparungen oder Löcher
auf, damit das Gas bzw. der Innendruck zur Membran gelangen kann.
Alternativ ist die Abstützungsscheibe
mit der der Membran abgewandten Stirnseite des Kondensatorwickels
kontaktiert.
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Ein
mit einem Halteelement ausgebildeter Kondensator hat den Vorteil,
dass der Kondensatorwickel bei der Bildung eines Innendrucks von
dem Auswölben
des Membranendeckels nicht mitgezogen werden kann, so dass ein Bruch
der Kontakte immer erreichbar ist. Das Halteelement kann also auch als
Entkopplungselement verstanden werden, welches die Bewegung der
Membran von der Bewegung des Kondensatorwickels entkoppelt.
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Mittels
insbesondere der Abstützungsscheiben
ist es möglich,
eine großflächige, stirnseitige Kontaktierung
der Kondensatorwickel von beispielsweise Doppelschichtkondensatoren
zu erreichen, und trotz dieser großflächigen Kontaktierung ein sicheres
Abschalten der elektrischen Stromzufuhr zum Kondensatorwickel erreichbar
ist.
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Das
Halteelement, ob in der Form einer Abstützungsscheibe oder einer anderen
Variante, ist vorzugsweise elektrisch isolierend ausgebildet oder ist
zumindest gegenüber
dem Gehäuse
elektrisch isoliert. Im Falle dass das Halteelement eine Abstützungsscheibe
zwischen Membran und Kondensatorwickel ist, wird bevorzugt, dass
die Abstützungsscheibe
Löcher
aufweist, mittels derer die Membran direkt zum Kondensatorwickel
durchkontaktierbar ist.
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Alternativ
ist das Haltemittel elektrisch leitend und bildet einen Teil einer
elektrischen Verbindung der einen Stirnseite des Kondensatorwickels
zu einer Spannungsquelle- oder senke. Dies kann dann über die
Membran oder über
das Gehäuse
geschehen. Das Halteelement wird dann beispielsweise mit einer ersten
Elektrode des Kondensators elektrisch verbunden, wobei diese mit
einem ersten elektromagnetischen Potential beaufschlagbar ist.
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Es
ist besonders günstig,
wenn die Membran mittels Verschweißung direkt mit der einen Stirnseite des
Kondensatorwickels verbunden ist. Alternativ kann die Membran mittels
Verschweißungen
mit dem Haltemittel verbunden sein, vorzugsweise mit der Abstützungsscheibe.
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Es
wird bevorzugt, dass die Stirnseiten des Kondensatorwickels und
das Halteelement, insbesondere die Abstützungsscheibe, mit in radialer
Richtung langgestreckte Einbuchtungen versehen sind, welche formschlüssig miteinander
verbunden werden können
bzw. ineinander passen. Mittels dieser Einbuchtungen ist eine besonders
gute Kontaktierung des Halteelements, besonders im Falle dass das
Halteelement eine Abstützungsscheibe
ist, mit den einzelnen Schichten des Kondensatorwickels möglich.
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Es
wird zudem bevorzugt, dass die in radialer Richtung langgestreckte
Einbuchtungen rippenförmig
ausgebildet sind.
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Ebenfalls
wird bevorzugt, dass die Membran eine sich in radialer Richtung
erstreckende Einbuchtung aufweist, welche form schlüssig in
eine Einbuchtungen des Halteelements bzw. direkt in eine Einbuchtung
des Kondensatorwickels passt.
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Für eine besonders
gute Verschweißung
der Membran mit dem Abstützungselement
und/oder der der Membran zugewandten Stirnseite des Kondensatorwickels
wird bevorzugt, dass die Einbuchtungen abgerundete Verjüngungen
aufweisen, damit beispielsweise eine erste Elektrodenschicht des
Kondensatorwickels zur Verschweißung mit einem Laserstrahl
gut erreicht werden kann.
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Obwohl
die Verschweißung
der Membran mit dem Halteelement bevorzugt wird, sind andere Kontakte
wie beispielsweise Kontaktdrähte
denkbar, solange das Abreißen
des Kontakts zwischen dem Kondensatorwickel und der Membran bei
einer Auswölbung
der Membran erreichbar ist.
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Die
der Membran abgewandte Stirnseite des Kondensatorwickels wird vorzugsweise
mit einem nach Außen
führenden
elektrischen Anschluss versehen. Der Anschluss wird vorzugsweise
mit einer zweiten Elektrodenschicht des Kondensatorwickels verbunden,
welche mit einem zweiten elektromagnetischen Potential beaufschlagbar
ist. Dabei ist es besonders günstig,
wenn der elektrische Anschluss als Scheibe mit einem nach Außen führenden
elektrisch leitenden Anschlussbolzen realisiert ist, mit dem der Kondensator
an eine Spannungsquelle- oder senke oder beispielsweise mit einem
weiteren Kondensator verbunden werden kann. Es wird ferner bevorzugt, dass
die Scheibe Einbuchtungen der genannten Art aufweist. Der elektrische
Anschluss ist vorzugsweise von der der Membran zugewandten Stirnseite
des Kondensatorwickels sowie ggf. von dessen Halteelement mittels
Isolierungen elektrisch entkoppelt.
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Die
Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele und Figuren
näher erläutert. Dabei
zeigt
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1 einen
Kondensator, bei dem bei einer Auswölbung einer Membran eine Kontaktierung
unterbrochen wird,
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2 einen
Kondensator, bei dem die Stirnseiten des Kondensatorwickels mit
verschiedenartigen Einbuchtungen versehen sind,
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3 einen Kondensator mit einer Membran,
welche mit einem Halteelement verbunden ist,
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4 eine
schematische Darstellung der Auswölbung der Membran und der Zerstörung einer Kontaktierung
zum Kondensatorwickel,
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5 eine
Membran, welcher als Gehäuseboden
realisiert ist,
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6 eine
Abbildung eines mit rippenförmigen
Einbuchtungen versehenen Kondensatorwickels,
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7 einen
mit einem Anschlussbolzen versehene elektrischen Anschluss in der
Form einer Scheibe, welche mit einer Stirnseite des Kondensatorwickels
verbunden ist,
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8 mehrere,
bevorzugte Isolierteile sowie ein Halteelement,
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9 eine
Abbildung eines Gehäuses,
welches auf die Anordnung nach 7 geschoben
werden kann,
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10 ein
becherförmiges
Gehäuse,
in dessen Inneren der mit der Abstützungsscheibe verbundene Kondensatorwickel
aufgenommen ist,
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11 zwei
Abbildungen der einen Seite eines fertig hergestellten Kondensators,
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12 die
mit dem Membranendeckel versehene andere Seite des fertig hergestellten
Kondensators.
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In
einem Kondensator kann ein Überdruck
im Kondensatorinnenraum durch eine partielle Schwächung des
Kondensatorgehäuses,
wie z. B. mittels einer Sollbruchstelle im Gehäuse oder eines Überdruckventils
im Gehäusedeckel,
welches bei internem Druckanstieg sich öffnet, mehr oder weniger ausgeglichen
werden. Dies geschieht durch die Entweichung des Überdruck
erzeugenden Gases. Insbesondere kann bei Leistungskondensatoren
eine partiell mechanisch geschwächte
Leitungsführung, welche
zwischen dem Kondensatordeckel und dem Kondensatorwickel verspannt
ist, bei Druckanstieg- und der daraus resultierender Aufwölbung des
Kondensatordeckels- abreißen.
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In 1 wird
gezeigt, wie ein Kondensator K mit einer Membran bzw. mit einem
Membranendeckel 2 ausgebildet ist, dessen Auswölbung zu
einem Bruch 6* der elektrischen Kontaktierung 6 führt. Der Bereich
B der Zeichnung zeigt diesen Vorgang, der Bereich A den heilen Zustand
der Kontaktierung. Die Isolierung 10 sorgt dafür, dass
das Gehäuse
von der Kontaktierung 6 getrennt ist. Weiterhin werden
Sicken 5 gezeigt, welche zur Abstützung des Kondensatorwickels 3 dienen
und verhindern, dass der Kondensatorwickel bei einem erhöhten Innendruck
des Kondensatorinnenraums 1 nach oben in Richtung des Membranendeckels 2 geschoben
wird. Der Kondensatorwickel 4 umgibt ein Loch 8 und
wird von einer weiteren Isolierung 10' umhüllt, damit er von dem Gehäuse elektrisch
entkoppelt ist.
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2 zeigt
einen Kondensator K mit einem Gehäusedeckel 2' und einem Gehäuseboden 3 welche
jeweils nach innen gerichtete, im Querschnitt rechteckige Einbuchtungen 7 aufweisen,
die überstehende
Bereiche 4' jeweils
einer ersten und einer zweiten gewickelten Elektrode des Kondensatorwickels
kontaktieren, wobei die Elektroden um die Wand 4a des Kernrohrs 11 gewickelt
sind. Die gewickelten Elektroden können im Querschnitt als sich
alternierende Elektrodenschichten betrachtet werden. Der Gehäusedeckel 2' ist also mit
dem Potential der ersten Elektrode und beispielsweise der Gehäuseboden 10 mit
dem Potential der zweiten Elektroden beaufschlagt. Durch den Gehäuseboden 3 ist
also der Gehäusebecher 1 (Gehäuse G ohne
Gehäusedeckel 2') mit dem Potential
der zweiten Elektrode 4b beaufschlagt. Zur elektrischen
Isolierung befindet sich zwischen dem Gehäusebecher 1 und dem
Gehäusedeckel 2' eine elektrische
Isolierung 10. Die Einbuchtungen 7 können anstatt
rechteckig auch mit einem abgerundeten und nach Innen sich verjüngenden Querschnitt
ausgeformt werden. Mittels eines sich nach Innen verjüngenden
Querschnitts der Einbuchtungen 7 können besonders große Kontaktflächen zwischen
den Einbuchtungen und den überragenden Bereichen 4' der Elektroden
resultieren. Die Einbuchtungen 7 werden vorzugsweise radial
langgestreckt und rippenförmig
ausgeformt, wie in 7 sichtbar.
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In 2 ist
rechts deutlich zu erkennen, dass ein kegelförmiger Strahl LS nicht durch
die Kanten der rechteckigen Einbuchtungen (wie sie links in der
Figur dargestellt sind) geschwächt
wird, so dass ein besonders guter Energieeintrag des Laserstrahls LS
möglich
ist und damit eine besonders gute Verschweißung zwischen der Einbuchtung 7 und
den Kontaktstellen 6b des Gehäusebodens 3 mit den überhängenden
Bereichen 4' der
Elektroden möglich ist.
Dabei können
an der Kontaktstelle 6b die überragenden Bereiche 4' einer Elektrodenschicht
so umgelegt sein, dass eventuell zwei oder mehrere Elektrodenschichten
(welche zur einen und selben Elektrode gehören) übereinander liegen und komprimiert werden,
so dass ein besonders guter Kontakt zwischen der Einbuchtungen und
den Elektrodenschichten resultiert. Die Elektrodenschichten einer
Elektrode des Kondensatorwickels sind jeweils an einer ihrer Oberflächen vorzugsweise
gegenüber
der Einbuchtung um 90° versetzt,
da anderenfalls die Verschweißungen
an den Kontaktstellen 6b auf die Kanten bzw. Ränder der
Elektrodenschichten treffen würde
und damit eine stabile Kontaktierung erschwert wird. Des weiteren
ist sichtbar, wie der Gehäusedeckel 2' mit einem Anschlussbolzen 8 versehen
ist, welcher sowohl als Befestigungsmittel als auch als elektrischer Leiter
dient. Ein solcher Kondensator wird vorzugsweise dort angewendet,
wo relativ hohe Stromstärken
verwendet werden, sodass der Kondensatorwickel großflächig kontaktiert
werden sollte. Durch diese großflächige Anbindung
ist es allerdings nicht einfach, eine Leitungsunterbrechung in gleicher
Weise wie zu 1 beschrieben zu realisieren.
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3a zeigt
daher einen Kondensator, bei dem eine Membran 2 direkt
mit einer Stirnseite eines Kondensatorwickels 4 mittels
Kontakte 6a, hier als Verschweißungen dargestellt, verbunden
ist. Die Membran bzw. der Membranendeckel 2 des Kondensators
ist mittels an den Enden des Gehäuses 1 angeordneten
Verschweißungen 12 mit
dem Gehäuse 1 verbunden.
Der Kondensatorwickel 4 ist auf seiner der Membran abgewandten Stirnseite
mit einem elektrischen Anschluss in der Form einer Abstützungsscheibe 5b kontaktiert,
welche vom Gehäuse 1 mittels
Isolierungen 10 elektrisch entkoppelt ist und mit einem
nach Außen
führenden,
elektrischen Anschluss 8' versehen
ist. Das Gehäuse
weist ferner ein Befestigungsmittel 8 auf, welches vorzugsweise
als Gewinde realisiert und mit dem Gehäuse elektrisch leitend verbunden
ist. Der elektrische Anschluss 5b bzw. 8' kann durch
das Befestigungsmittel 8 geführt werden. Der Anschluss 8' ist dabei noch
mal mittels einer weiteren Isolierung 10 vom Gehäuse elektrisch entkoppelt.
Die Abstützungsscheibe 5b dient
in diesem Ausführungsbeispiel
sowohl als elektrischer Anschluss als auch als Haltemittel.
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Bei
einer Auswölbung
der Membran 2 wird der Kondensator von der Abstützungsscheibe
gehalten, so dass er nicht von der Membran mitgezogen wird- statt
dessen werden in dieser Phase die Verschweißungen 6a bzw. Kontakte
auseinandergerissen. Das Halteelement ist hier zwar als Abstützungsscheibe 5b dargestellt;
andere Formen von Haltemittel, wie z.B. Kleber oder Drähte, können aber
auch verwendet werden.
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Es
sollte grundsätzlich
darauf geachtet werden, dass die elektromagnetischen Potentiale
der Elektroden des Kondensatorwickels elektrisch voneinander getrennt
sind. Zu diesem Zweck kann also das Haltemittel elektrisch isoliert
ausgeführt
sein damit keine elektrische Leitung zum Gehäuse 1 entsteht.
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3b zeigt
einen Kondensator K, bei dem die Membran 2 mit einem Kondensatorwickel 4 mittels
Kontakte 6a kontaktiert ist, wobei die Kontakte durch die
Löcher 1 eines
Halteelements 5a geführt sind.
Die Kontakte 6a sind dabei vorzugsweise Verschweißungen;
sie können
aber auch als Kontaktdrähte realisiert
sein. Das Halteelement ist vorzugsweise wieder eine Abstützungsscheibe 5a.
Mittels der Löcher 1 der
Abstützungsscheibe
wird erreicht, dass einerseits eine besonders direkte elektrische Kontaktierung
des Kondensatorwickels zur Membran möglich ist, welche bei ausreichender
Zugspannung dennoch unterbrochen werden kann. Andererseits dient
die Abstützungsscheibe 5a als
ein Halteelement, um die Bewegung des Kondensatorwickels in Richtung
der Membran zu verhindern oder zu blockieren. Damit kann der Kondensator,
der bei hohen Stromstärken
verwendet wird und wie zu 2 erläutert großflächige Kontaktierungen
aufweist, auch bei erhöhtem
Innendruck zum sicheren Abschalten gebracht werden.
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Nach
einer (nicht gezeigten) Weiterbildung der Erfindung wird die Abstützungsscheibe
mit weiteren Löchern
oder mit am Rand der Abstützungsscheibe
angeordneten Aussparungen versehen, damit das im Kondensatorinnenraum
gebildete Gas bis zur Membran vordringen bzw. diffundieren kann,
um im Falle eines erhöhten
Innendrucks des Kondensators eine Auswölbung der Membran zu ermöglichen.
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Das
Halteelement kann anstelle der hier gezeigten Abstützungsscheibe
auch als ringförmige Verjüngung der
Gehäuseinnenwand,
als nach innen eingedrückter
Bereich des Gehäuses
oder als Sicke realisiert werden.
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Zwischen
der Membran und dem Gehäuse kann
eine Isolierung vorgesehen werden, so dass die Membran mit einem
vom Gehäuse 1 entkoppelten Potential
beaufschlagbar ist. An der Stelle der in dieser Figur gezeigten
Verschweißungen 12 kann
also beispielsweise ein Isolationsring oder eine Isolationsschicht
vorgesehen werden. In diesem Falle ist das Haltemittel zwischen
der Membran 2 und der der Membran zugewandten Stirnsei te
des Kondensatorwickels elektrisch isolierend aufgebaut, so dass
kein elektrischer Kontakt zwischen dem Gehäuse der Membran entstehen kann.
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Der
Kondensatorwickel 4 ist auf seiner der Membran abgewandten
Stirnseite vorzugsweise mit einem elektrischen Anschluss beispielsweise
in der Form einer Scheibe 5b versehen. Die Scheibe ist
vorzugsweise mittels Kontakte 6b mit der unteren Stirnseite
des Kondensatorwickels verbunden. Die Art der Kontaktierung der
Scheibe zum Kondensatorwickel kann nach dem zu 2 beschriebenen
Schema ausgeführt
sein. Die Scheibe 5b ist mit einem nach Außen führenden,
elektrischen Anschluss 8' verbunden,
welche durch die Isolierung 10 durch den Gehäuseboden 3 geführt ist.
Der Gehäuseboden 3 ist mit
einem vorzugsweise elektrisch leitenden Befestigungsmittel 8 bzw.
mit einem elektrisch und mechanischen Anschlussbolzen 8 versehen,
der vorzugsweise ein Gewinde aufweist. Dabei tragen der Gehäuseboden 10 mit
dem Befestigungsmittel 8 und die Kontaktierung 8' jeweils gegenteilige
Pole, solange sie elektrisch voneinander entkoppelt sind.
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3c zeigt
wie eine Kontaktierung der Membran 2 mit einer Abstützungsscheibe 5a mittels eines
Kontakts 6c vorgesehen ist. Dabei wird die Abstützungsscheibe 5a elektrisch
leitend ausgebildet und mit einer Elektrode des Kondensatorwickels über weitere
Kontakte 6b kontaktiert. Bei einem erhöhten Innendruck des Kondensators
würden
die Kontakte 6c zwischen Membran und Halteelement brechen,
so dass gleichzeitig der elektrische Strom über die Abstützungsscheibe
zum Kondensatorwickel abgebrochen wird. Dabei wird bevorzugt, dass
die Abstützungsscheibe
Löcher 1 aufweist,
damit das Gas des Kondensatorinnenraums zur Membran vordringen kann.
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Grundsätzlich muss
das Halteelement nicht zwingend zwischen der Membran und dem Kondensatorwickel
angeordnet sein. Das Halteelement könnte beispielsweise als Feder,
Kleber, Verschweißung
oder eine weitere Verbindungsmöglichkeit
realisiert sein, welches den Kondensatorwickel mit der Gehäuseinnenwand
verbindet damit der Kondensatorwickel sich schlecht in die Richtung
der Membran bewegen kann. Das Haltemittel könnte also in der Form eines
der genannten Mittel zwischen dem Kondensatorwickel und dem Gehäuseboden 3 angeordnet
sein. Alternativ könnte
ein die Gehäuseinnenwand
und die Mantelfläche
des Kondensatorwickels verbindendes Haltemittel vorgesehen werden.
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In 4 ist
gezeigt, wie die Kontakte 6a bei ausreichendem Innendruck
P durch die Auswölbung des
Membranendeckels 2 auseinandergerissen werden, sodass der
elektrische Strom von bzw. zum Kondensatorwickel abgebrochen wird.
Eine Unterbindung der bisherigen maximalen Bauteilgrößen bei einer
Auswölbung
der Membran wird mit einer Ausbildung einer Membran 2 gemäß 3 und 4 erreicht,
indem die Membran im nicht ausgewölbten Zustand schalenförmig ausgebildet
ist, d. h. eine in den Innenraum des Kondensators gerichtete Form aufweist
und heruntergezogen ist. Bei der Auswölbung der Membran 2 liegt
dann die maximale Bauteilgröße H also
auf einem Niveau H = L, das die diesseitige Enden des Gehäuses 1 nicht
oder nur unwesentlich überschreitet.
Ein so ausgebildeter Kondensator kann also sowohl stirnseitig als
auch bodenseitig befestigt werden, da die Membran im voll ausgewölbten Zustand
nicht mehr über
das Niveau L bzw. über
einer möglichen
Befestigungslinie L (mit einem weiteren Bauteil) hinausragt.
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5 zeigt,
wie eine Membran 2 als Gehäuseboden, und nicht als Deckel,
fließgepresst
oder fließgezogen
als kontinuierli ches Teil des Gehäuses 1 realisiert
ist. Dies hat den Vorteil, dass keine Verschweißungen 12 (siehe 3) zur Verbindung der Membran mit dem
Gehäuse
mehr nötig
sind. Mit der Ausnahme eines im wesentlichen starren Gehäusedeckels 3a ist
das Gehäuse
also einteilig aufgebaut. Bei dieser Konstruktion ist es günstig, wenn
der Gehäusedeckel 3a,
welcher vorzugsweise mit einem nach außen führenden Befestigungsmittel 8 versehen
ist, auf die offene Stirnseite des Gehäuses bzw. Gehäusebechers
montiert und mit dem Kondensatorwickel über die Verschweißungen 6b verbunden wird.
Der Gehäusedeckel 3a ist
vorzugsweise isoliert eingebördelt,
d.h. mit einer Isolierung 10c versehen und im bzw. auf
dem offenen Ende des Gehäuses montiert.
Mittels der Isolierung 10c wird erreicht, dass das Gehäuse 1 vom
Gehäusedeckel 3a elektrisch
zu entkoppelt ist.
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6 zeigt
einen Kondensatorwickel 4, welcher auf einer Stirnseite
rippenförmige
Einbuchtungen 7a aufweist. Die Abbildung zeigt auch ein
axial durchgeführtes
Loch 11, um das die Elektroden des Kondensatorwickels bzw.
der Kondensatorwickel 4 gewickelt sind. Die Einbuchtungen
können
allerdings wie zu 2 beschrieben im Querschnitt
rechteckig ausgebildet sein oder gar eine andere Form aufweisen,
welche eine günstige
Kontaktierung des Kondensatorwickels 4 an einen elektrischen
Leiter ermöglicht.
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7 zeigt
einen Kondensatorwickel 4, auf dem ein Teil eines elektrischen
Anschlusses in der Form einer Scheibe 5b (siehe auch 3b)
montiert ist. Anstelle einer Scheibe wäre beispielsweise auch ein
Querbalken denkbar. Die Scheibe ist mit rippenförmigen Einbuchtungen 7b versehen,
welche formschlüssig
in die rippenförmigen
Einbuchtungen 7a des in 6 gezeigten
Kondensatorwickels passen. Die Scheibe 5b und der Kondensatorwickel 4 sind vorzugsweise über Verschwei ßungen 6b miteinander verbunden,
welche in den Tiefen der rippenförmigen Einbuchtungen
der Scheibe angeordnet sind und an diesen Stellen auch mit den Tiefen
der rippenförmigen
Einbuchtungen 7a des Kondensatorwickels mechanisch und
elektrisch verbunden sind. Die Scheibe 5b ist ferner mit
einem Imprägnierungsloch 13 versehen,
durch das eine elektrolytische Lösung
zur Benetzung bzw. Durchtränkung
des Kondensatorwickels eingegeben werden kann. Die Scheibe ist ferner
mit einem nach außen
gerichteten Anschlussbolzen 8a mit einem Gewinde versehen,
um eine elektrische und mechanische Kontaktierungs- bzw. Befestigungsmöglichkeit
nach außen
zu ermöglichen.
Der Anschlussbolzen ist folglich auch elektrisch leitend und bildet
somit einen weiteren Teil des genannten elektrischen Anschlusses.
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In 8 sind
mehrere unterschiedliche Isolierteile 10a, 10b und 10c sowie
ein Halteelement 5c abgebildet. Dabei kann der Isolierring 10c zwischen dem
elektrischen Anschluss (Scheibe) 5b und dem Gehäuse 1 oder
zwischen der Membran 2 und dem Gehäuse angeordnet werden. Die
Isolierringe 10b und 10a werden derart über den
Anschlussbolzen 8a (siehe dazu 9, 10)
geschoben, dass die Scheibe 5b und der Anschlussbolzen 8a jeweils
vom Gehäuse 1 elektrisch
getrennt sind. Damit wird erreicht, dass beispielsweise ein zweiter
elektrischer und mechanischer Anschluss in der Form eines Anschlussbolzens 8b des
Gehäuses 1 einen
gegenüber der
Scheibe 5b und dem Anschlussbolzen 8a der Scheibe 5b gegenteiligen
Pol aufweist.
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Das
Halteelement 5c ist als Abstützungselement in der Form eines
Rings mit nach Innen gerichteten Aussparungen ausgebildet, welche
in einer Konfiguration nach den 3b bis 5 eine
vereinfachte Kontaktierung der Membran 2 mit der der Membran
zugewandten Stirnseite des Kondensatorwickels 4 im Bereich
der Einbuchtungen 7c der Membran und des Kondensatorwickels 7a ermöglichen. Dort
wo das Halteelement 5c mit den Aussparungen ausgebildet
ist, ist nämlich
weniger Material zwischen der Membran 2 und dem Kondensatorwickel 4 vorhanden,
so dass vorteilhafterweise ein Herunterziehen der Membran, insbesondere
im Bereich der Einbuchtungen, leichter realisierbar ist. Die Aussparungen
dienen auch dazu, dass genügend
Gas zur Membran vordringen kann. Das Halteelement 5c weist
jedoch insgesamt eine ausreichende Fläche auf, um den Kondensatorwickel
abzufangen bzw. gegen einer Bewegung in Richtung des Membranendeckels
abzustützen.
Die Abstützungsscheibe
ist hier als elektrisch isolierend dargestellt.
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9 zeigt
die beiden Anschlussbolzen 8a und 8b, wobei das
Gehäuse 1 derart über den
mit der Scheibe 5b versehenen Kondensatorwickel geschoben
wird, dass der Anschlussbolzen 8a durch das Loch 9 geführt wird
und die Anschlussbolzen 8a und 8b auf einer Seite
des Kondensators nebeneinander stehen.
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10 zeigt
die Anordnung der Scheibe 5b, des Gehäuses 1 und des Anschlussbolzens 8a zueinander.
Eine bevorzugte Position des Isolierrings 10a wird im auf
den Anschlussbolzen 8a geschobenen Zustand gezeigt. Es
werden Kontakte 6b gezeigt, welche eine sichere elektrische
Verbindung zu der Membran abgewandten Stirnseite des Kondensatorwickels
herstellen. In diesem Bild fehlt noch der Gehäuseboden 3, welcher
im montierten Zustand die Scheibe 5b und den Isolierring 10a abdecken
würde. Der
Gehäuseboden
kann, muss aber nicht, mit einem Anschlussbolzen 8b, wie
bei 9 gezeigt, versehen werden.
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11 zeigt
eine Seite eines fertig hergestellten Kondensators, bei dem der
Anschlussbolzen 8a aus dem Gehäuseboden 3 hinausragt
und der Gehäuseboden
mit einem zweiten Anschlussbolzen 8b versehen ist. Der
Anschlussbolzen 8a ist mit einem zweiten Isolierring 10b zur
elektrischen Entkopplung vom Gehäuseboden 3 versehen.
Die rechte Abbildung zeigt eine alternative, von der zentralen Achse des
Kondensators abseits angeordnete Position des zweiten Anschlussbolzens 8b des
Gehäuses 1.
Der Gehäuseboden
weist zudem ein zweites Imprägnierungsloch 13a auf,
welches über
dem Imprägnierungsloch
der Scheibe 5b angeordnet ist. Damit kann der Kondensatorwickel
auch in diesem Bauzustand des Kondensators mit einer elektrolytischen
Lösung durchtränkt werden.
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12 zeigt
die andere Stirnseite des Kondensators mit der auswölbbaren
Membran 2. Die Membran 2 weist rippenförmige Einbuchtungen 7c auf
welche bis zu einer Stirnseite des Kondensatorwickels oder bis zum
Halteelement heruntergezogen sind (nicht sichtbar) und welche formschlüssig in
die rippenförmigen
Einbuchungen 7b der Stirnseite des Kondensatorwickels oder
des Halteelements passen. Die Membran 2 wird mit dem Kondensator
oder mit dem Halteelement insbesondere in den Tiefen der Einbuchtungen
mittels Laserschweißen
und der dadurch erzeugten Verschweißungen 6a bzw. 6b verbunden.
Es wird ein Isolierring 10c zwischen der Membran 2 und
dem Gehäuse 1 gezeigt,
so dass die Membran vom Gehäuse
elektrisch entkoppelt ist.
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- 1
- Gehäuse
- 2
- Membran
- 3
- Gehäuseboden
- 3a
- alternativer
Gehäuseboden
als Deckel
- 4
- Kondensatorwickel
- 4a
- erste
Elektrodenschicht
- 4b
- zweite
Elektrodenschicht
- 5
- Haltemittel
- 5a
- Haltemittel
in der Form einer Scheibe
- 5b
- elektrischer
Anschluss in der Form einer Scheibe
- 5c
- Haltemittel
in der Form eines Rings mit Aussparungen
- 6
- Kontakt
allgemein
- 6*
- gebrochener
Kontakt
- 6a
- Kontakt
allgemein zwischen Halteelement und Kondensator
-
- wickel
- 6b
- Kontakt
zwischen elektrischem Anschluss und Kondensator
-
- wickel
- 6c
- Kontakt
zwischen Membran und Halteelement
- 7
- Einbuchtung
allgemein
- 7a
- Einbuchtung
einer Stirnseite eines Kondensatorwickels
- 7b
- Einbuchtung
eines elektrischen Anschlusses
- 7c
- Einbuchtung
einer Membran
- 8
- Elektrischer
und mechanischer Anschluss in der Form ei
-
- nes
Anschlussbolzens
- 8'
- Elektrischer
Anschluss
- 8a
- elektrischer
und mechanischer Anschluss in der Form ei
-
- nes
Anschlussbolzens
- 8b
- elektrischer
und mechanischer Anschluss in der Form ei
-
- nes
Anschlussbolzens des Gehäuses
- 9
- Loch
zur Aufnahme eines Anschlussbolzens
- 10
- Isolierung
- 10a
- erster
Isolierring
- 10b
- zweiter
Isolierring
- 10c
- dritter
Isolierring
- 11
- Loch
des Kondensatorwickels
- 12
- Verschweißung zwischen
Membran und Gehäuse
- 13
- Imprägnierungsloch
- 13a
- Imprägnierungsloch
des Gehäusebodens
- H
- Bauteilgröße
- L
- maximale
Bauteilgröße
- K
- Kondensator
- P
- Innendruck
des Kondensators
- l
- Loch
eines Halteelements