DE102014202067B4

DE102014202067B4 - film capacitor

Info

Publication number: DE102014202067B4
Application number: DE102014202067.0A
Authority: DE
Inventors: Winfried Glück; Rüdiger Hetz; Silvio Höhne; Karlheinz Hölzlein; Günter Rochholz; Bernd Kürten
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Valeo eAutomotive Germany GmbH
Priority date: 2014-02-05
Filing date: 2014-02-05
Publication date: 2016-11-24
Anticipated expiration: 2034-02-06
Also published as: CN204760235U; DE102014202067A1

Abstract

Die Erfindung nennt einen Folienkondensator (1), umfassend eine Mehrzahl von Lagen (2) von Dielektrikumsfolien (4a–4c), wobei auf jede Dielektrikumsfolie (4a, 4c) auf jeder Seite eine Metallisierungsschicht (8a, 8b) aufgebracht ist, wobei die Metallisierungsschichten (8a, 8b) der selben Dielektrikumsfolie (4a, 4c) mit jeweils unterschiedlichen Kontaktschichten (10a, 10b) kontaktiert sind, und wobei die einander zugewandten Metallisierungsschichten (8a, 8b) aufeinander folgender Dielektrikumsfolien (4a, 4c) jeweils mit derselben Kontaktschicht (10a, 10b) kontaktiert sind.The invention relates to a film capacitor (1) comprising a plurality of layers (2) of dielectric films (4a-4c), wherein on each dielectric film (4a, 4c) on each side a metallization layer (8a, 8b) is applied, wherein the metallization layers (8a, 8b) of the same dielectric foil (4a, 4c) are each contacted with different contact layers (10a, 10b), and wherein the mutually facing metallization layers (8a, 8b) of successive dielectric foils (4a, 4c) each with the same contact layer (10a , 10b) are contacted.

Description

Die Erfindung betrifft einen Folienkondensator, umfassend eine Mehrzahl von Lagen von Dielektrikumsfolien, eine mit einem ersten Anschluss kontaktierte erste Kontaktschicht an einer ersten Stirnseite der Lagen, und eine mit einem zweiten Anschluss kontaktierte zweite Kontaktschicht an einer zweiten Stirnseite der Lagen, wobei auf mindestens jede zweite Dielektrikumsfolie mindestens einseitig eine Metallisierungsschicht aufgebracht ist, und wobei jede Metallisierungsschicht entweder mit der ersten Kontaktschicht oder mit der zweiten Kontaktschicht kontaktiert ist.The invention relates to a film capacitor comprising a plurality of layers of dielectric films, a first contact layer contacted with a first terminal at a first end side of the layers, and a second contact layer contacted to a second terminal at a second end side of the layers, wherein at least every second one Dielectric film on at least one side of a metallization layer is applied, and wherein each metallization layer is contacted with either the first contact layer or with the second contact layer.

Für viele Anwendungen der Leistungselektronik werden Kondensatoren eingesetzt, beispielsweise zur kurzzeitigen Speicherung von Energie oder zur Stabilisierung von Wechselspannungen. Insbesondere in der Stromversorgung einer Industrieanlage, welche mit einer möglichst konstanten Spannung zu betreiben ist, werden deshalb häufig Kondensatoren verwendet, um Schwankungen in der Netzspannung abzuschwächen bzw. ausgleichen zu können.Capacitors are used for many applications of power electronics, for example for the temporary storage of energy or for the stabilization of alternating voltages. In particular, in the power supply of an industrial plant, which is to be operated with a voltage as constant as possible, capacitors are therefore often used to mitigate or compensate for fluctuations in the mains voltage.

Eine mögliche Bauart für einen Kondensator ist hierbei der Folienkondensator. In einem Folienkondensator sind mehrere Lagen von Dielektrikumsfolien übereinander geschichtet, wobei auf einzelne Dielektrikumsfolien je nach Ausgestaltung ein- oder beidseitig eine Metallisierungsschicht aufgebracht ist. An zwei gegenüberliegenden Stirnseiten der meist rechteckförmigen Lagen sind jeweils Kontaktschichten aufgebracht, wobei eine Metallisierungsschicht immer entweder mit der einen oder der anderen Kontaktschicht kontaktiert ist. Die Kontaktschichten können dabei beispielsweise als ein verflüssigtes Metall mittels Pressluft flächig auf die Stirnfläche der Lagen aufgesprüht werden. Oftmals werden die Lagen um eine zu den Kontaktschichten senkrechte Achse aufgewickelt, und gegebenenfalls zum Schutz vor Umwelteinflüssen, insbesondere vor Feuchtigkeit, von einer Kunststoffhülle umgeben, wobei aus der Kunststoffhülle nur die beiden jeweils mit einer der Kontaktschichten kontaktierten Anschlüsse hervortreten.One possible type of capacitor is the film capacitor. In a film capacitor, several layers of dielectric films are stacked on top of each other, wherein a metallization layer is applied to individual dielectric films, depending on the configuration, on one or both sides. In each case contact layers are applied to two opposite end sides of the generally rectangular layers, wherein a metallization layer is always contacted either with one or the other contact layer. The contact layers can be sprayed flat on the end face of the layers, for example, as a liquefied metal by means of compressed air. Often, the layers are wound around an axis perpendicular to the contact layers, and optionally for protection against environmental influences, in particular from moisture, surrounded by a plastic shell, wherein emerge from the plastic shell only the two in each case contacted with one of the contact layers terminals.

In den Luftspalten zwischen einer Dielektrikumsfolie und einer Metallisierungsschicht kommt es im Spannungsfall aufgrund der dielektrischen Polarisation der Dielektrikumsfolie durch eine auf ihrer Gegenseite angebrachte, gegenpolig kontaktierte Metallisierungsschicht, zu hohen Feldstärken. Dies führt zu Spannungsüberschlägen, welche vorrangig an den Stellen stattfinden, an denen auf Grund von Unebenheiten der beiden Oberflächen der Abstand leicht reduziert ist. Bei einer anliegenden Wechselspannung finden derartige Spannungsüberschläge periodisch statt. Ein Spannungsüberschlag kann zudem durch eine Spannungsspitze in der Netzspannung, beispielsweise bei einem Blitzeinschlag, verursacht werden.Due to the dielectric polarization of the dielectric film in the air gaps between a dielectric film and a metallization layer, due to the dielectricization of the dielectric film, a metallization layer which is attached to its opposite side and contacts opposite poles leads to high field strengths. This leads to voltage flashovers, which take place primarily at the places where due to unevenness of the two surfaces, the distance is slightly reduced. At an applied AC voltage such voltage flashovers take place periodically. A flashover can also be caused by a voltage spike in the mains voltage, such as a lightning strike.

Durch eine nicht vermeidbare Restfeuchtigkeit im Folienkondensator wird eine Metallisierungsschicht oberflächlich oxidiert, was normalerweise zu einer Passivierung ihrer Oberfläche führt, und sie somit vor tief eindringender Korrosion schützt. Durch einen Spannungsüberschlag wird diese Passivierung jedoch überwunden, die Oxidierung wird entfernt, und eine tiefere Ebene der Metallisierungsschicht wird nun oxidiert. Im Bereich der Spannungsüberschläge wird so nach und nach die gesamte Metallisierungsschicht oxidiert, und somit steigt der Widerstand in dieser Flächenzone an.Due to an unavoidable residual moisture in the film capacitor, a metallization layer is superficially oxidized, which normally leads to a passivation of its surface, thus protecting it from deep penetrating corrosion. However, by a flashover, this passivation is overcome, the oxidation is removed, and a deeper level of the metallization layer is now oxidized. In the area of the flashovers, the entire metallization layer is gradually oxidized, and thus the resistance in this surface zone increases.

Geschieht eine derartige Oxidation in der Nähe zur Kontaktierung mit einer Kontaktschicht, wird die Anbindung der Metallisierungsschicht an die Kontaktschicht mit zunehmender Betriebsdauer hochohmiger, was bei einer gleich bleibenden Wechselstromstärke zu einer Zunahme der Leistungsverluste in Verbindung mit einer fortschreitenden Erwärmung des Folienkondensators durch die Verlustleistung führt. Diese Erwärmung kann nicht nur zur vollständigen Zerstörung des Folienkondensators führen, sondern durch ein Schmelzen der Dielektrikumsfolien diesen auch in Brand setzen, was erhebliche Betriebsrisiken auch für die übergeordnete Anwendung zur Folge haben kann.If such an oxidation takes place in the vicinity for contacting with a contact layer, the connection of the metallization layer to the contact layer becomes more highly resistive as the operating time increases, which leads to an increase in power losses in conjunction with a progressive heating of the film capacitor due to the power loss while the alternating current strength remains constant. This heating can not only lead to the complete destruction of the film capacitor, but also set it on fire by melting the dielectric films, which can result in significant operational risks for the parent application as well.

Das Problem einer fortschreitenden Oxidation einzelner Flächenstücke der Metallisierungsschichten und einer damit einhergehenden Erhöhung des Widerstandes zur jeweiligen Kontaktschicht ist hierbei stark von der Feuchtigkeit abhängig. Ein Folienkondensator, welcher in Europa einen sicheren Dauerbetrieb über weit mehr als zehn Jahre garantiert, kann beim Betrieb in einem tropischen Klima bereits nach zwei Jahren kritisch oxidiert sein. Insbesondere vor dem Hintergrund der aufstrebenden Märkte in tropischen Regionen wie Südostasien, Indien, Lateinamerika und Teilen Afrikas stellt dies die Konzeption von Stromversorgungen für verschiedenste Industrieanwendungen vor eine neue Herausforderung.The problem of a progressive oxidation of individual patches of the metallization layers and a concomitant increase in the resistance to the respective contact layer is strongly dependent on the moisture. A film capacitor, which guarantees safe continuous operation for more than ten years in Europe, can be critically oxidized after only two years when operating in a tropical climate. In particular, against the background of emerging markets in tropical regions such as Southeast Asia, India, Latin America and parts of Africa, this poses a new challenge to the design of power supplies for a wide variety of industrial applications.

Die DE 10 2004 038 863 B3 offenbart einen Kunststoff-Folienkondensator mit zwei beidseitig metallisierten Kunststofffolien, wobei die beiden Kunststoff-Folien unterschiedliche Metallisierungen aufweisen und diese Metallisierungen derart ausgebildet sind, dass im Luftspalt zwischen den Kunststoff-Folien die elektrische Feldstärke im Wesentlichen Null ist. Dabei kann die Kunststoff-Folie am Rand eine Verstärkung aufweisen.The DE 10 2004 038 863 B3 discloses a plastic film capacitor with two plastic films metallized on both sides, wherein the two plastic films have different metallizations and these metallizations are formed such that in the air gap between the plastic films, the electric field strength is substantially zero. The plastic film may have a reinforcement at the edge.

Die EP 1 400 992 B1 weist ebenfalls einen Metallschichtkondensator auf mit einer Kunststofffolie und aufgedampften Metallelektroden. Diese Metallelektroden sind an den Rändern verdickt. Eine zweite Kunststofffolie wird parallel zur ersten angeordnet, wobei die zweite Kunststofffolie gegenüber der ersten geschrumpft ist.The EP 1 400 992 B1 also has a metal film capacitor with a plastic film and vapor deposited metal electrodes. These Metal electrodes are thickened at the edges. A second plastic film is placed parallel to the first with the second plastic film shrunk from the first one.

Die US 6,407,905 B1 zeigt einen Folienkondensator mit einer Metallschicht die keilförmig zuläuft und segmentiert ist.The US 6,407,905 B1 shows a film capacitor with a metal layer which tapers in a wedge shape and is segmented.

Die DE 28 26 481 A1 zeigt einen Folienkondensator, bei welchen die Folien einseitig beschichtete Metallbeläge aufweisen. Diese Metallbeläge verdicken sich an den Rändern.The DE 28 26 481 A1 shows a film capacitor in which the films have metal coatings coated on one side. These metal coverings thicken at the edges.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Folienkondensator zu nennen, welcher bei einer möglichst hohen Kapazität und Belastbarkeit einen möglichst hohen Schutz vor einer kritischen Erhöhung des Widerstandes in Folge von Umwelteinflüssen bietet.It is an object of the invention to provide a film capacitor, which offers the highest possible protection against a critical increase in resistance as a result of environmental influences with the highest possible capacity and resilience.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Folienkondensator, umfassend eine Mehrzahl von Lagen von Dielektrikumsfolien, eine mit einem ersten Anschluss kontaktierte erste Kontaktschicht an einer ersten Stirnseite der Lagen, und eine mit einem zweiten Anschluss kontaktierte zweite Kontaktschicht an einer zweiten Stirnseite der Lagen, wobei auf mindestens jede zweite Dielektrikumsfolie mindestens einseitig eine Metallisierungsschicht aufgebracht ist, und wobei jede Metallisierungsschicht entweder mit der ersten Kontaktschicht oder mit der zweiten Kontaktschicht kontaktiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dicke wenigstens einer Metallisierungsschicht von der mit ihr kontaktierten Kontaktschicht weg entlang ihrer Auftragungslänge verjüngt, wobei entlang einer Strecke, welche senkrecht zur Kontaktschicht bis zum der Kontaktschicht abgewandten Rand der Metallisierungsschicht führt, die durchschnittliche Dicke der Metallisierungsschicht über die der Kontaktschicht angrenzenden Hälfte der Strecke mindestens 50% mehr beträgt als die durchschnittliche Dicke der Metallisierungsschicht über die der Kontaktschicht abgewandten Hälfte der Strecke.This object is achieved according to the invention by a film capacitor comprising a plurality of layers of dielectric films, a first contact layer contacted with a first terminal on a first end side of the layers, and a second contact layer contacted with a second terminal on a second end side of the layers at least one metallization layer is deposited on at least one second dielectric foil at least on one side, and wherein each metallization layer is in contact with either the first contact layer or the second contact layer, characterized in that the thickness of at least one metallization layer tapers away from the contacted contact layer along its application length , Wherein along a distance which leads perpendicular to the contact layer to the contact layer remote from the edge of the metallization, the average thickness of the metallization over the Kontak tschicht adjacent half of the distance is at least 50% more than the average thickness of the metallization over the contact layer remote half of the distance.

Unter der mit der Kontaktschicht kontaktierten Flächenhälfte ist hierbei ein Flächenanteil der Metallisierungsschicht zu verstehen, welcher an einer Seite durch die Kontaktschicht selbst begrenzt wird, und an der anderen Seite durch die kürzest mögliche Linie begrenzt wird, welche eine monotone Abstandsbeziehung sowohl zur Kontaktschicht als auch zum dieser gegenüberliegenden Ende der Metallisierungsschicht aufweist, und dabei die Hälfte der Fläche der Metallisierungsschicht mit umschließt.The surface half contacted by the contact layer is to be understood here as an area portion of the metallization layer which is bounded on one side by the contact layer itself and bounded on the other side by the shortest possible line, which has a monotonic distance relationship both to the contact layer and to the contact layer has this opposite end of the metallization layer, while enclosing half of the surface of the metallization layer.

Insbesondere kann dabei die Metallisierungsschicht in mehreren Sub-Lagen aufgetragen sein, welche jeweils mit der Kontaktschicht kontaktiert sind und mit zunehmendem Sub-Lagenabstand von der Dieleketrikumsfolie eine kürzere Auftragungslänge von der Kontaktschicht weg über die Dielektrikumsfolie derart aufweisen, dass die Abnahme im Wesentlichen gleichmäßig verläuft.In particular, the metallization layer can be applied in a plurality of sub-layers, which are each contacted with the contact layer and with increasing sub-layer distance from the Dieleketrikumsfolie a shorter application length away from the contact layer on the dielectric film such that the decrease is substantially uniform.

Insbesondere kann dabei die Anordnung der Lagen von Dielektrikumsfolien so erfolgen, dass die Oberfläche einer sich in der Dicke verjüngenden Metallisierungsschicht von der Oberfläche einer gegenüberliegenden Dielektrikumsfolie oder Metallisierungsschicht einen im Wesentlichen konstanten Abstand hat. Unter gegenüberliegend ist hierbei (und im Folgenden) zu verstehen, dass die Oberflächen der gegenüberliegenden Folien oder Schichten durch einen Luftspalt voneinander getrennt sind.In particular, the arrangement of the layers of dielectric films can take place in such a way that the surface of a metallization layer, which tapers in thickness, has a substantially constant distance from the surface of an opposing dielectric film or metallization layer. By opposite is meant here (and in the following) that the surfaces of the opposing films or layers are separated by an air gap.

Der Erfindung liegen dabei folgende Überlegungen zugrunde: An einer Stelle, an welcher aufgrund von Materialunebenheiten eine Dielektrikumsfolie einen geringeren Abstand zu einer gegenüberliegenden Metallisierungsschicht aufweist, findet bei Anlegen einer hinreichend hohen Wechselspannung ein sich periodisch widerholender Spannungsüberschlag statt, welcher an der Stelle des Spannungsüberschlages die feine Oxidationsschicht auf der Metallisierungsschicht entfernt. Somit dringt an dieser Stelle die Oxidation nach und nach tiefer in die Metallisierungsschicht ein, was zudem zu einem leichten Abtragen derselben an dieser Stelle führt. Der Abstand zur Dielektrikumsfolie vergrößert sich und hierdurch wird ein Spannungsüberschlag an einer anderen Stelle der Metallisierungsschicht energetisch günstiger. Die Metallisierungsschichten im Folienkondensator werden hierdurch nach und nach unregelmäßig, jedoch flächig abgetragen und somit der Flächenwiderstand der Folie erhöht.The invention is based on the following considerations: At a point at which a dielectric film has a smaller distance from an opposing metallization layer due to material unevenness, a periodically recurring voltage flashover occurs when a sufficiently high alternating voltage is applied, which at the point of the voltage overshoot is fine Oxidation layer on the metallization removed. Thus, at this point, the oxidation gradually penetrates deeper into the metallization, which also leads to a slight removal of the same at this point. The distance to the dielectric film increases, and thereby a voltage flashover at another point of the metallization is energetically cheaper. As a result, the metallization layers in the film capacitor are gradually removed irregularly but flatly, thus increasing the sheet resistance of the film.

Im Bereich der Kontaktierung mit der Kontaktschicht, wo der Fluss der Ladungsträger am größten ist, führt die Erhöhung des Flächenwiderstands zu einer deutlich stärkeren Erhöhung des parasitären Gesamtwiderstands des Kondensators (ESR) als auf der gegenüberliegenden Metallisierungsseite, auf welcher der Ladungsträgerfluss gering ist. Diese Erhöhung ist in erster Näherung umgekehrt proportional zur Abnahme der Schichtdicke der Metallisierungsschicht.In the area of contacting with the contact layer, where the flow of the charge carriers is greatest, increasing the surface resistance leads to a significantly greater increase in the parasitic total resistance of the capacitor (ESR) than on the opposite metallization side, on which the charge carrier flow is low. In a first approximation, this increase is inversely proportional to the decrease in the layer thickness of the metallization layer.

Bei gleichbleibendem Strom I nimmt entsprechend die Verlustleistung P = RI² zu, welche in Wärme umgesetzt wird. Verjüngt sich nun die Dicke der Metallisierungsschicht über die Dielektrikumsfolie hin, so hat die flächige Abtragung bzw. Oxidation der freien Oberfläche der Metallisierungsschicht zur Folge, dass die kapazitiv aktive Fläche der Metallisierungsschicht auf der Dielektrikumsfolie von der Gegenseite (gegenüber der kontaktierten Kontaktschicht) beginnend sukzessiv abnimmt. Die freie Kante der Metallisierungsschicht wird sozusagen durch die Oxidation zur Kontaktschicht hin zurückgezogen. Zudem kann stellenweise die Metallisierung vollständig oxidiert werden, wobei dies infolge der Verjüngung zuerst fernab der Kontaktschicht stattfindet. Durch die Abnahme der kapazitiv aktiven Fläche wird die Kapazität C des Folienkondensators reduziert, und somit nach I = C·dU/dt auch der Strom I durch den Folienkondensator. Durch eine Verjüngung des Profils der Metallisierungsschicht kann die Verlustleistung P = RI² daher während des oxidationsbedingten Degradationsprozesses der Metallisierungsschicht beschränkt werden, wodurch ein unkontrolliertes Erhitzen der Dielektrikumsfolie durch eine kritisch erhöhte Verlustleistung verhindert werden kann. Durch eine Verjüngung derart, dass entlang einer Strecke senkrecht zur Kontaktschicht bis zum Rand der Metallisierungsschicht die durchschnittliche Dicke der Metallisierungsschicht über die erste (der Kontaktschicht angrenzenden) Hälfte der Strecke mindestens 50% mehr beträgt als die durchschnittliche Dicke der Metallisierungsschicht über die zweite (der Kontaktschicht abgewandten) Hälfte der Strecke, ist im Langzeitbetrieb des Folienkondensators trotz einer Reduzierung der Dicke der Metallisierungsschicht aufgrund der sich durch Abnahme der Fläche der Metallisierungsschicht verringernden Kapazität die Verlustleistung stabil. Der Folienkondensator kann somit dauerhaft ohne Brandgefahr der Dielektrikumsfolie in Betreib bleiben.With a constant current I, the power loss P = RI ² correspondingly increases, which is converted into heat. If the thickness of the metallization layer now narrows over the dielectric film, the areal removal or oxidation of the free surface of the metallization layer results in the capacitively active area of the metallization layer on the dielectric film gradually decreasing from the opposite side (relative to the contacted contact layer) , The free edge of the metallization layer becomes, as it were, due to the oxidation to the contact layer withdrawn. In addition, in places, the metallization can be completely oxidized, which takes place as a result of the rejuvenation first far away from the contact layer. As a result of the decrease in the capacitively active area, the capacitance C of the film capacitor is reduced, and thus, according to I = C · dU / dt, also the current I through the film capacitor. By a tapering of the profile of the metallization layer, the power loss P = RI ² can therefore be limited during the oxidation-related degradation process of the metallization layer, whereby uncontrolled heating of the dielectric film can be prevented by a critically increased power loss. By tapering such that along a distance perpendicular to the contact layer to the edge of the metallization layer, the average thickness of the metallization layer over the first (contact layer adjacent) half of the path is at least 50% greater than the average thickness of the metallization layer over the second (the contact layer remote) half of the distance, in the long-term operation of the film capacitor, despite a reduction in the thickness of the metallization due to the decreasing capacity by decreasing the surface of the metallization capacity, the power loss is stable. The film capacitor can thus remain permanently in operation without risk of fire of the dielectric film.

Infolge der Degradation der Metallisierungsschicht nimmt auch die Kapazität C des Folienkondensators über einen langen Zeitraum hin nach und nach ab. Daher kann es erforderlich sein, den Folienkondensator auszutauschen, wenn dieser die für die übergeordnete Anwendung notwendige Mindestkapazität nicht mehr bereitzustellen vermag. Die Abnahme der Kapazität ist jedoch kontrollierbar, und stellt zudem für eine große Mehrzahl von Anwendungen, anders als die nun gebannte Brandgefahr des Folienkondensators, kein wesentliches Risiko dar. Eine Anzahl von Dielektrikumsfolien weist zudem erfindungsgemäß jeweils auf einer Seite eine mit der ersten Kontaktschicht kontaktierte Metallisierungsschicht und auf der anderen Seite eine mit der zweiten Kontaktschicht kontaktierte Metallisierungsschicht auf. Die beidseitige Metallisierung einer Dielektrikumsfolie ist eine häufig angewandte Bauweise von Folienkondensatoren.As a result of the degradation of the metallization layer, the capacitance C of the film capacitor gradually decreases over a long period of time. Therefore, it may be necessary to replace the film capacitor, if this is no longer able to provide the necessary for the parent application minimum capacity. However, the decrease in capacitance is controllable and, moreover, does not represent a substantial risk for a large number of applications, in contrast to the now-endangered fire hazard of the film capacitor. A number of dielectric films according to the invention also have a metallization layer contacted with the first contact layer on one side and on the other side, a metallization layer contacted with the second contact layer. The double-sided metallization of a dielectric film is a frequently used design of film capacitors.

Auf den einander zugewandten Seiten wenigstens eines Paares von aufeinanderfolgenden Dielektrikumsfolien ist jeweils eine jeweils mit derselben Kontaktschicht kontaktierte Metallisierungsschicht aufgebracht. Insbesondere können sich diese Metallisierungsschichten in ihrer Dicke entlang ihrer Auftragungslänge verjüngen. Durch die direkt gegenüberliegende Anordnung zweier Metallisierungsschichten, welche aufgrund der Kontaktierung mit derselben Kontaktschicht auf gleichem elektrischen Potential liegen, sind zumindest in diesem Metallisierungsschichten trennenden Luftspalt Spannungsüberschläge de facto ausgeschlossen.On the mutually facing sides of at least one pair of successive dielectric films, in each case a metallization layer contacted in each case with the same contact layer is applied. In particular, these metallization layers can be tapered in their thickness along their application length. Due to the directly opposite arrangement of two metallization layers, which are at the same electrical potential due to the contacting with the same contact layer, at least in this metallization layers separating air gap voltage flashovers are de facto excluded.

Eine Verjüngung ihrer Dicken hat zudem den Vorteil, dass produktionsbedingte Uneinheitlichkeiten ihrer Auftragungslängen, welche an den entsprechenden Stellen Spannungsüberschläge begünstigen, bei der Inbetriebnahme des Folienkondensators ausgeglichen werden können: Sind die Auftragungslängen der gegenüberliegenden Metallisierungsschichten nicht gleich, was produktionsbedingt leicht vorkommen kann, so ist an den entsprechenden Stellen im Luftspalt ein Übergang einer Metallisierungsschicht zu einer gegenüberliegenden Dielektrikumsfolie. Dies begünstigt dort einen Spannungsüberschlag. Durch ein verjüngendes Profil der Metallisierungsschichten können diese Spannungsüberschläge die Überstände einer Metallisierungsschicht durch Oxidation bis zur Kante der gegenüberliegenden Metallisierungsschicht zurückdrängen. Dies kann im Produktionsprozess vor Auslieferung auch als systematischer Bestandteil der ersten Inbetriebnahme implementiert werden. Durch die Verringerung der Spannungsüberschläge infolge der besser aufeinander abgestimmten Auftragungslängen der Metallisierungsschichten ist der dauerhafte Betrieb des Folienkondensators insgesamt stabiler.A rejuvenation of their thicknesses also has the advantage that production-related inconsistencies of their application lengths, which favor voltage flashovers in the appropriate places, can be compensated for the commissioning of the film capacitor: If the application lengths of the opposite metallization layers are not the same, which can easily occur due to production, so is the passage of a metallization layer to an opposite dielectric film at the corresponding locations in the air gap. This favors a flashover there. By means of a tapering profile of the metallization layers, these voltage flashovers can push back the supernatants of a metallization layer by oxidation up to the edge of the opposite metallization layer. This can also be implemented in the production process before delivery as a systematic component of the first commissioning. By reducing the voltage flashovers as a result of the better coordinated application lengths of the metallization layers, the permanent operation of the film capacitor is more stable overall.

Erfindungsgemäß ist weiterhin auf jede Dielektrikumsfolie auf jeder Seite eine Metallisierungsschicht aufgebracht, wobei die Metallisierungsschichten der selben Dielektrikumsfolie mit jeweils unterschiedlichen Kontaktschichten kontaktiert sind, und wobei die einander zugewandten Metallisierungsschichten aufeinander folgender Dielektrikumsfolien jeweils mit derselben Kontaktschicht kontaktiert sind. Diese Bauweise kombiniert die oben genannten Vorteile in besonders kompakter und somit kostengünstiger Weise.According to the invention, a metallization layer is further applied to each dielectric film on each side, wherein the metallization layers of the same dielectric film are each contacted with different contact layers, and the mutually facing metallization layers of successive dielectric films are each contacted with the same contact layer. This design combines the advantages mentioned above in a particularly compact and thus cost-effective manner.

Bevorzugt verjüngt sich die Dicke wenigstens einer Metallisierungsschicht von der mit ihr kontaktierten Kontaktschicht weg entlang ihrer Auftragungslänge keilförmig. Unter einer keilförmigen Verjüngung entlang der Auftragungslänge ist hierbei zu verstehen, dass die Dicke der Metallisierungsschicht von der Kontaktschicht weg bis zu ihrer freien Kante auf der Dielektrikumsfolie im Wesentlichen gleichmäßig abnimmt. Die obengenannte numerische Bedingung wird in einem keilförmigen Profil automatisch erfüllt.Preferably, the thickness of at least one metallization layer tapers away from the contacted contact layer along its application length in a wedge shape. A wedge-shaped taper along the application length is to be understood here as meaning that the thickness of the metallization layer decreases substantially uniformly from the contact layer to its free edge on the dielectric film. The above-mentioned numerical condition is automatically satisfied in a wedge-shaped profile.

Durch ein keilförmiges Profil der Metallisierungsschicht sind die durch die Oxidation und damit einhergehende Abtragung bedingten Abnahme der Schichtdicke, welche den Widerstand R erhöht, und die Abnahme der kapazitiv aktiven Fläche, welche den Strom I verringert, in erster Näherung proportional. Einer linearen Erhöhung des Widerstandes R um einen Faktor infolge der Oxidation steht somit eine lineare Abnahme des Stromes I um einen Faktor einer vergleichbaren Größenordnung gegenüber. Hierdurch kann die in Wärme umgesetzte Verlustleistung P = RI² über die Lebensdauer des Folienkondensators besonders gut kontrolliert werden.Due to a wedge-shaped profile of the metallization, the decrease in the layer thickness, which increases the resistance R, and the decrease in the capacitively active area, which reduces the current I, are proportional to a first approximation due to the oxidation and concomitant removal. A linear increase of the resistance R by a factor due to the oxidation is thus a linear decrease of the current I by a factor of a comparable order of magnitude. As a result, the heat dissipated power dissipation P = RI ² can be controlled particularly well over the life of the film capacitor.

Erfindungsgemäß umfasst der Folienkondensator eine Mehrzahl von Lagen von Dielektrikumsfolien, eine mit einem ersten Anschluss kontaktierte erste Kontaktschicht an einer ersten Stirnseite der Lagen, und eine mit einem zweiten Anschluss kontaktierte zweite Kontaktschicht an einer zweiten Stirnseite der Lagen, wobei auf mindestens jede zweite Dielektrikumsfolie mindestens einseitig eine Metallisierungsschicht aufgebracht ist, und wobei jede Metallisierungsschicht entweder mit der ersten Kontaktschicht oder mit der zweiten Kontaktschicht kontaktiert ist. Hierbei ist vorgesehen, dass bei wenigstens einem Paar von zwei aufeinander folgenden Dielektrikumsfolien jeweils eine jeweils mit derselben Kontaktschicht kontaktierte Metallisierungsschicht aufgebracht ist. Insbesondere können sich diese Metallisierungsschichten in ihrer Dicke entlang ihrer Auftragungslänge keilförmig verjüngen. Durch die direkt gegenüberliegende Anordnung zweier Metallisierungsschichten, welche aufgrund der Kontaktierung mit derselben Kontaktschicht auf gleichem elektrischen Potential liegen, sind zumindest im diese Metallisierungsschichten trennenden Luftspalt Spannungsüberschläge de facto ausgeschlossen.According to the invention, the film capacitor comprises a plurality of layers of dielectric films, a first contact layer contacted to a first terminal on a first end side of the layers, and a second contact layer contacted to a second terminal on a second end side of the layers, wherein at least one second dielectric film is at least one side a metallization layer is deposited, and wherein each metallization layer is contacted with either the first contact layer or the second contact layer. In this case, provision is made for at least one pair of two successive dielectric films to have a respective metallization layer contacted with the same contact layer. In particular, these metallization layers can taper in their thickness along their application length in a wedge shape. As a result of the directly opposing arrangement of two metallization layers, which are at the same electrical potential due to the contacting with the same contact layer, at least in the air gap separating these metallization layers, voltage flashovers are de facto excluded.

Eine keilförmige Verjüngung ihrer Dicken hat zudem den Vorteil, dass produktionsbedingte Uneinheitlichkeiten ihrer Auftragungslängen, welche an den entsprechenden Stellen Spannungsüberschläge begünstigen, bei der Inbetriebnahme des Folienkondensators ausgeglichen werden können: Sind die Auftragungslängen der gegenüberliegenden Metallisierungsschichten nicht gleich, was produktionsbedingt leicht vorkommen kann, so ist an den entsprechenden Stellen im Luftspalt ein Übergang einer Metallisierungsschicht zu einer gegenüberliegenden Dielektrikumsfolie. Dies begünstigt dort einen Spannungsüberschlag. Durch ein keilförmiges Profil der Metallisierungsschichten können diese Spannungsüberschläge die Überstände einer Metallisierungsschicht durch Oxidation bis zur Kante der gegenüberliegenden Metallisierungsschicht zurückdrängen. Dies kann im Produktionsprozess vor Auslieferung auch als systematischer Bestandteil der ersten Inbetriebnahme implementiert werden. Durch die Verringerung der Spannungsüberschläge infolge der besser aufeinander abgestimmten Auftragungslängen der Metallisierungsschichten ist der dauerhafte Betrieb des Folienkondensators insgesamt stabiler.A wedge-shaped taper of their thicknesses also has the advantage that production-related inconsistencies of their application lengths, which favor voltage flashovers in the appropriate places, can be compensated during the commissioning of the film capacitor: If the application lengths of the opposite metallization layers are not the same, which can easily occur due to production, so is at the corresponding locations in the air gap, a transition of a metallization layer to an opposite dielectric film. This favors a flashover there. By means of a wedge-shaped profile of the metallization layers, these voltage flashovers can push back the supernatants of a metallization layer by oxidation up to the edge of the opposite metallization layer. This can also be implemented in the production process before delivery as a systematic component of the first commissioning. By reducing the voltage flashovers as a result of the better coordinated application lengths of the metallization layers, the permanent operation of the film capacitor is more stable overall.

Erfindungsgemäß ist auf jede Dielektrikumsfolie auf jeder Seite eine Metallisierungsschicht aufgebracht, wobei die Metallisierungsschichten der selben Dielektrikumsfolie mit jeweils unterschiedlichen Kontaktschichten kontaktiert sind, und wobei die einander zugewandten Metallisierungsschichten aufeinander folgender Dielektrikumsfolien jeweils mit derselben Kontaktschicht kontaktiert sind. Diese Bauweise kombiniert die oben genannten Vorteile in besonders kompakter und somit kostengünstiger Weise.According to the invention, a metallization layer is applied to each dielectric film on each side, wherein the metallization layers of the same dielectric film are each contacted with different contact layers, and wherein the mutually facing metallization layers of successive dielectric films are each contacted with the same contact layer. This design combines the advantages mentioned above in a particularly compact and thus cost-effective manner.

Erfindungsgemäß umfasst der Folienkondensator eine Mehrzahl von Lagen von Dielektrikumsfolien, eine mit einem ersten Anschluss kontaktierte erste Kontaktschicht an einer ersten Stirnseite der Lagen, und eine mit einem zweiten Anschluss kontaktierte zweite Kontaktschicht an einer zweiten Stirnseite der Lagen, wobei auf mindestens jede zweite Dielektrikumsfolie mindestens einseitig eine Metallisierungsschicht aufgebracht ist, und wobei jede Metallisierungsschicht entweder mit der ersten Kontaktschicht oder mit der zweiten Kontaktschicht kontaktiert ist. Hierbei ist vorgesehen, dass bei wenigstens einem Paar von zwei aufeinander folgenden Dielektrikumsfolien, auf die an den einander zugewandten Seiten jeweils eine mit der jeweils selben Kontaktschicht kontaktierte Metallisierungsschicht aufgebracht ist, eine Dielektrikumsfolie an dem dieser Kontaktschicht zugewandten Rand eine durch eine Anzahl von Aussparungen gebildete Kontur aufweist.According to the invention, the film capacitor comprises a plurality of layers of dielectric films, a first contact layer contacted to a first terminal on a first end side of the layers, and a second contact layer contacted to a second terminal on a second end side of the layers, wherein at least one second dielectric film is at least one side a metallization layer is deposited, and wherein each metallization layer is contacted with either the first contact layer or the second contact layer. In this case, it is provided that, in the case of at least one pair of two successive dielectric films, to which a metallization layer contacted with the respective same contact layer is applied on the sides facing one another, a dielectric film on the edge facing this contact layer forms a contour formed by a number of recesses having.

Bevorzugt ist die oder jede Aussparung in einer Dielektrikumsfolie hierbei so zu dimensionieren, dass eine Metallisierungsschicht einer Dielektrikumsfolie, welche an einer Kontaktschicht kontaktiert ist, durch eine Aussparung in der gegenüberliegenden Kontur einer nachfolgenden Dielektrikumsfolie nicht zur gegenüberliegenden Kontaktschicht freigelegt bzw. kontaktierbar wird, da dies sonst einen Kurzschluss des Folienkondensators ermöglichen könnte.In this case, the or each recess in a dielectric film is preferably dimensioned such that a metallization layer of a dielectric film which is contacted on a contact layer is not exposed or contacted by a recess in the opposite contour of a subsequent dielectric film to the opposite contact layer, as otherwise could allow a short circuit of the film capacitor.

Bei einem Paar von Dielektrikumsfolien, welche auf den einander zugewandten Seiten jeweils eine Metallisierungsschicht aufweisen, ist bei gleicher Kontaktierung dieser Metallisierungsschichten auch die jeweilige Kontaktfläche zur Kontaktschicht für den Widerstand des Kondensators und somit für die Verlustleistung relevant. Durch die Anordnung in Lagen kann eine von außen aufgetragene Kontaktschicht oft nur schwer in den die Dielektrikumsfolien (und somit die Metallisierungsschichten) trennenden Luftspalt eindringen. Die Kontaktfläche einer Metallisierungsschicht zur Kontaktschicht ist somit durch diese geringe Eindringtiefe beschränkt, da die stirnseitige Schichtdicke der Metallisierungsschicht selbst praktisch vernachlässigbar ist. Durch eine Aussparung im Rand einer Dielektrikumsfolie kann die kontaktierbare Fläche der gegenüberliegenden Metallisierungsschicht mit der Kontaktschicht erheblich erhöht und somit der Widerstand verringert werden.In the case of a pair of dielectric films which each have a metallization layer on the mutually facing sides, the respective contact surface with the contact layer for the resistance of the capacitor and thus the power loss is relevant for the same contacting of these metallization layers. As a result of the arrangement in layers, an externally applied contact layer is often difficult to penetrate into the air gap separating the dielectric films (and thus the metallization layers). The contact surface of a metallization layer to the contact layer is thus limited by this small penetration depth, since the frontal layer thickness of the metallization layer itself is practically negligible. By a recess in the edge of a dielectric film, the contactable surface of the opposite metallization layer can be significantly increased with the contact layer and thus the resistance can be reduced.

Erfindungsgemäß weist wenigstens ein Paar von zwei aufeinander folgenden Dielektrikumsfolien, auf die an den einander zugewandten Seiten jeweils eine mit der jeweils selben Kontaktschicht kontaktierte Metallisierungsschicht aufgebracht ist, an dem dieser Kontaktschicht zugewandten Rand jeweils eine durch eine Anzahl von Aussparungen gebildete Kontur auf, wobei die Aussparungen der Kontur einer der beiden Dielektrikumsfolien von der anderen Dielektrikumsfolie zumindest abschnittsweise überdeckt werden. Somit kann jeweils eine Metallisierungsschicht, welche innerhalb des Paares von Dielektrikumsfolien angeordnet ist, über eine oder mehrere Aussparungen in der jeweils anderen Dielektrikumsfolie mit der Kontaktschicht kontaktiert werden, was sich günstig auf den Widerstand auswirkt.According to the invention, at least one pair of two successive dielectric films, on the sides facing one another in each case a metallization layer contacted with the respective same contact layer is applied, on the edge facing this contact layer in each case a contour formed by a number of recesses, the recesses of the contour of one of the two dielectric films at least from the other dielectric film be covered in sections. Thus, in each case a metallization layer, which is arranged within the pair of dielectric films, can be contacted via one or more recesses in the respective other dielectric film with the contact layer, which has a favorable effect on the resistance.

Insbesondere sind hierbei entlang dieses Randes paarweise Konturen dergestalt umfasst, dass jede Aussparung im Rand einer Dielektrikumsfolie von der jeweils anderen Dielektrikumsfolie vollständig überdeckt wird, oder dass die Aussparungen der beiden Dielektrikumsfolien zueinander komplementär sind, und somit eine Aussparung von der jeweils anderen Dielektrikumsfolie ohne einen Überstand bedeckt wird.In particular, in this case, contours are formed in pairs along this edge such that each recess in the edge of a dielectric film is completely covered by the respective other dielectric film, or that the recesses of the two dielectric films are complementary to one another, and thus a recess of the respective other dielectric film without a projection is covered.

Bevorzugt sind wenigstens zwei aufeinander folgende Dielektrikumsfolien, von denen wenigstens eine an mindestens einem einer Kontaktschicht zugewandten Rand eine durch eine Anzahl von Aussparungen gebildete Kontur aufweist, bezüglich dieser Kontaktschicht zueinander verschoben. Insbesondere, falls nur eine der Dielektrikumsfolien hier Aussparungen aufweist, ist hierbei bevorzugt diese zur Kontaktschicht hin verschoben. Dies ermöglicht ein einfacheres Kontaktieren beider Metallisierungsschichten zwischen den beiden Dielektrikumsfolien.At least two successive dielectric films, of which at least one edge facing at least one contact layer has a contour formed by a number of recesses, are preferably displaced relative to one another with respect to this contact layer. In particular, if only one of the dielectric films has recesses here, this is preferably displaced toward the contact layer. This allows for easier contacting of both metallization layers between the two dielectric films.

Günstigerweise weist die oder jede Aussparung einen abgerundeten Rand auf. Dies ist produktionstechnisch besonders einfach zu realisieren. Verglichen mit einer eckigen Kontur verringert eine Abrundung im Rand einer Aussparung zudem die Gefahr eines Einreißens der Folie an dieser Stelle.Conveniently, the or each recess has a rounded edge. This is particularly easy to implement in terms of production technology. Compared with a square contour, a rounding in the edge of a recess also reduces the risk of tearing the film at this point.

Erfindungsgemäß ist auf jede Dielektrikumsfolie auf jeder Seite eine Metallisierungsschicht aufgebracht, wobei die Metallisierungsschichten der selben Dielektrikumsfolie mit jeweils unterschiedlichen Kontaktschichten kontaktiert sind, wobei die einander zugewandten Metallisierungsschichten aufeinander folgender Dielektrikumsfolien jeweils mit derselben Kontaktschicht kontaktiert sind, und wobei jede Dielektrikumsfolie an einem einer Kontaktschicht zugewandten Rand eine durch eine Anzahl von Aussparungen gebildete Kontur aufweist. Dies erlaubt eine bei einer besonders kompakten und somit kostengünstigen Bauweise des Folienkondensators eine vergleichsweise einfache Kontaktierung der jeweiligen Metallisierungsschichten, was sich günstig auf den Widerstand und somit auf die in Wärme umgesetzte Verlustleistung auswirkt.According to the invention, a metallization layer is applied to each dielectric film on each side, wherein the metallization layers of the same dielectric film are each contacted with different contact layers, wherein the facing metallization layers of successive dielectric films are each contacted with the same contact layer, and wherein each dielectric film on a contact layer facing edge having a contour formed by a number of recesses. This allows for a particularly compact and thus cost-effective design of the film capacitor a comparatively simple contacting of the respective metallization layers, which has a favorable effect on the resistance and thus on the heat dissipated power loss.

In einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Folienkondensator eine Mehrzahl von Lagen von Dielektrikumsfolien, eine mit einem ersten Anschluss kontaktierte erste Kontaktschicht an einer ersten Stirnseite der Lagen, und eine mit einem zweiten Anschluss kontaktierte zweite Kontaktschicht an einer zweiten Stirnseite der Lagen, wobei auf mindestens jede zweite Dielektrikumsfolie mindestens einseitig eine Metallisierungsschicht aufgebracht ist, wobei jede Metallisierungsschicht entweder mit der ersten Kontaktschicht oder mit der zweiten Kontaktschicht kontaktiert ist. Hierbei ist vorgesehen, dass die erste Kontaktschicht und die zweite Kontaktschicht jeweils von einer Metallplatte bedeckt sind.In a further advantageous embodiment of the invention, the film capacitor comprises a plurality of layers of dielectric films, a contacted with a first terminal first contact layer on a first end side of the layers, and contacted with a second terminal second contact layer on a second end side of the layers, wherein At least every second dielectric film has a metallization layer applied to it on at least one side, wherein each metallization layer is contacted either with the first contact layer or with the second contact layer. It is provided that the first contact layer and the second contact layer are each covered by a metal plate.

Die Metallplatten schützen die Kontaktschichten vor dem Eindringen von Feuchtigkeit. Dies erschwert die Oxidation der Metallisierungsschichten, und erhöht somit die Haltbarkeit des Folienkondensators. Insbesondere kann hierbei eine Metallplatte einen umlaufenden Bund am Rand aufweisen, welcher die jeweilige Kontaktschicht seitlich mit umschließt.The metal plates protect the contact layers from the ingress of moisture. This complicates the oxidation of the metallization layers, and thus increases the durability of the film capacitor. In particular, in this case, a metal plate having a circumferential collar on the edge, which encloses the respective contact layer laterally.

Als weiter vorteilhat erweist es sich, wenn hierbei die Lagen von Dielektrikumsfolien im Wesentlichen eine Rechteckform aufweisen, und die erste Kontaktschicht und die zweite Kontaktschicht an jeweils einander gegenüberliegenden Stirnseiten der Lagen angeordnet sind. Dies erlaubt eine besonders einfache und kompakte Bauweise des Folienkondensators und insbesondere eine einfache Konstruktion der die Kontaktschichten bedeckenden Metallplatten.It proves to be further advantageous if in this case the layers of dielectric films have a substantially rectangular shape, and the first contact layer and the second contact layer are arranged on opposite end sides of the layers. This allows a particularly simple and compact design of the film capacitor and in particular a simple construction of the contact plates covering metal plates.

Zweckmäßigerweise sind dabei die Lagen von Dielektrikumsfolien um eine Achse senkrecht zu Kontaktschichten aufgewickelt. Das Eindringen von Feuchtigkeit in die Lagen von Dielektrikumsfolien erfolgt vornehmlich durch Diffusion durch die Dielektrikumsfolien selbst und die Kontaktschichten. Durch eine Wicklung der Lagen in Kombination mit dem Abdecken der beiden Kontaktschichten durch jeweils eine Metallplatte ist das Eindringen von Feuchtigkeit an den Kontaktschichten erheblich unterdrückt, während nur noch die oberste Lage der Wicklung diffundierender Feuchtigkeit ausgesetzt ist. Durch das deutlich erschwerte Eindringen von Feuchtigkeit wird die Haltbarkeit der Metallisierungsschichten erhöht.Conveniently, the layers of dielectric films are wound around an axis perpendicular to contact layers. The penetration of moisture into the layers of dielectric films takes place primarily by diffusion through the dielectric films themselves and the contact layers. By a winding of the layers in combination with the covering of the two contact layers by a respective metal plate, the penetration of moisture at the contact layers is significantly suppressed, while only the uppermost layer of the winding is exposed to diffusing moisture. The much more difficult penetration of moisture increases the durability of the metallization layers.

Bevorzugt werden die Dielektrikumsfolien jeweils mit einer Parylenschicht überzogen. Insbesondere kann dabei die Parylenschicht eine auf einer Dielektrikumsfolie aufgebrachte Metallisierungsschicht mit umschließen. Aufgrund der hohen Spannungsfestigkeiten und der niedrigen Dielektrizitätskonstanten von Parylenen können somit für den Betrieb ungewünschte Spannungsüberschläge weiter erschwert werden.Preferably, the dielectric films are each coated with a parylene layer. In particular, the parylene layer may enclose a metallization layer applied to a dielectric film. Due to the high dielectric strength and the low dielectric constant of parylenes can thus for the Operation unwanted voltage flashovers can be further complicated.

Vorteilhafterweise ist der Folienkondensator von einem Kunststoffgehäuse umschlossen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass aus dem Kunststoffgehäuse nur der erste Anschluss und der zweite Anschluss hervortreten, und alle anderen Komponenten des Folienkondensators vom Kunststoff des Gehäuses vollständig versiegelt werden. Hierdurch kann Feuchtigkeit im Wesentlichen nur durch Diffusion durch den Kunststoff ins Innere des Folienkondensators eindringen, was seine Spannungsfestigkeit und seine Haltbarkeit weiter verbessert.Advantageously, the film capacitor is enclosed by a plastic housing. In particular, it can be provided that only the first connection and the second connection emerge from the plastic housing, and all other components of the film capacitor are completely sealed by the plastic of the housing. As a result, moisture can penetrate substantially only by diffusion through the plastic into the interior of the film capacitor, which further improves its dielectric strength and its durability.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen jeweils schematisch:An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. Here are shown schematically in each case:

1 eine Querschnittdarstellung durch Lagen von Dielektrikumsfolien eines Folienkondensators mit Isolationsfolien, 1 a cross-sectional view through layers of dielectric films of a film capacitor with insulation films,

2 eine Querschnittdarstellung durch eine weitere Anordnung von Lagen der Dielektrikumsfolien eines Folienkondensators, 2 a cross-sectional view through a further arrangement of layers of the dielectric films of a film capacitor,

3 in einer Draufsicht zwei aufeinanderfolgende Dielektrikumsfolien mit jeweils einseitiger Kontur und versetzter Anordnung, 3 in a plan view, two successive dielectric films, each having a one-sided contour and staggered arrangement,

4 in einer Draufsicht zwei aufeinanderfolgende Dielektrikumsfolien mit beidseitiger, jeweils überstehend überdeckender Kontur, und 4 in a plan view of two successive dielectric films with double-sided, each overlapping overlapping contour, and

5 einen Querschnitt durch einen Folienkondensator in Schrägansicht. 5 a cross section through a film capacitor in an oblique view.

Einander entsprechende Teile und Größen sind in allen Figuren jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding parts and sizes are provided in all figures with the same reference numerals.

In 1 ist für einen Folienkondensator 1 schematisch ein Querschnitt durch die Lagen 2 von Dielektrikumsfolien 4a, 4b dargestellt. Je zwei der Dielektrikumsfolien 4a weisen auf beiden Seiten jeweils eine Metallisierungsschicht 8a, 8b auf, wobei jeweils eine Metallisierungsschicht 8a einer Dielektrikumsfolie 4a mit einer ersten Kontaktschicht 10a und die andere Metallisierungsschicht 8b derselben Dielektrikumsfolie 4a mit einer zweiten Kontaktschicht 10b kontaktiert ist. An der ersten Kontaktschicht 10a ist ein erster Anschluss 12a, an der zweiten Kontaktschicht 10b ein zweiter Anschluss 12b kontaktiert, so dass über den ersten Anschluss 12a und den zweiten Anschluss 12b eine Spannung an den Folienkondensator 1 angelegt werden kann. Die Anordnung der Lagen 2 ist hierbei derart, dass eine Metallisierungsschicht 8a, welche mit der ersten Kontaktschicht 10a kontaktiert ist, zunächst durch einen Luftspalt 14, dann durch eine unbeschichtete Dielektrikumsfolie 4b, welche als Isolationsfolie dient, und durch einen weiteren Luftspalt 14 von einer Metallisierungsschicht 8b getrennt ist, welche mit der zweiten Kontaktschicht 10b kontaktiert ist.In 1 is for a film capacitor 1 schematically a cross section through the layers 2 of dielectric films 4a . 4b shown. Two of each of the dielectric films 4a each have a metallization layer on both sides 8a . 8b on, wherein in each case a metallization layer 8a a dielectric foil 4a with a first contact layer 10a and the other metallization layer 8b the same dielectric film 4a with a second contact layer 10b is contacted. At the first contact layer 10a is a first connection 12a at the second contact layer 10b a second connection 12b contacted, so over the first port 12a and the second port 12b a voltage to the film capacitor 1 can be created. The arrangement of the layers 2 here is such that a metallization layer 8a , which with the first contact layer 10a contacted, first through an air gap 14 , then through an uncoated dielectric foil 4b , which serves as an insulating film, and through another air gap 14 from a metallization layer 8b is separated, which with the second contact layer 10b is contacted.

Kommt es nun im Betrieb zu Spannungsüberschlägen, beispielsweise von einer durch das elektrische Feld der Metallisierungsschicht 8a polarisierten Dielektrikumsfolie 4b zur Metallisierungsschicht 8b hin, dringt an der Stelle der Spannungsüberschläge eine dünne Oxidschicht, welche die Oberflächen der Metallisierungsschichten 8a, 8b bedeckt, tiefer ein, wodurch an dieser Stelle nach und nach der Abstand der Metallisierungsschicht 8b zur Dielektrikumsfolie 4b zunimmt, weswegen der Spannungsüberschlag dann vorzugsweise an einer anderen Stelle stattfindet. So nimmt nach und nach die Dicke der Metallisierungsschicht 8b ab. Hierdurch verringert sich auch die Dicke ihrer Anbindung an die zweite Kontaktschicht 10b, wodurch sich auch der Widerstand und somit die Verlustleistung erhöhen.If, in operation, voltage flashovers occur, for example from one through the electric field of the metallization layer 8a polarized dielectric foil 4b to the metallization layer 8b At the point of the flashovers, a thin oxide layer penetrates the surfaces of the metallization layers 8a . 8b covered, deeper, causing at this point gradually the distance of the metallization layer 8b to the dielectric film 4b increases, which is why the flashover then takes place preferably at another location. So gradually takes the thickness of the metallization layer 8b from. This also reduces the thickness of their connection to the second contact layer 10b , which also increases the resistance and thus the power loss.

Durch die schleichende Abnahme der Dicke der Metallisierungsschicht 8b durch Oxidation verringert sich jedoch auch ihre kapazitiv aktive Fläche, was den Stromdurchfluss durch den Folienkondensator 1 verringert. Dies verringert wiederrum die Verlustleistung, welche somit im Ganzen während des Degradationsprozesses durch die Oxidation als stabil betrachtet werden kann. Die Abnahme der Kapazität kann es erforderlich machen, den Folienkondensator 1 in der übergeordneten Anwendung auszutauschen, jedoch wird wirksam einem unkontrollierten Erhitzen durch eine erhöhte Verlustleistung bis hin zum Brand der Dielektrikumsfolien 4a, 4b vorgebeugt.By the creeping decrease in the thickness of the metallization layer 8b However, oxidation also reduces their capacitively active area, which reduces the current flow through the film capacitor 1 reduced. This, in turn, reduces the power dissipation, which thus can be considered to be stable overall as a result of oxidation during the degradation process. The decrease in capacity may require the film capacitor 1 in the higher-level application, however, is effective uncontrolled heating by increased power loss to the fire of the dielectric films 4a . 4b prevented.

In 2 ist für einen Folienkondensator 1 schematisch ein Querschnitt durch eine andere Anordnung der Lagen 2 von Dielektrikumsfolien 4a dargestellt. Alle Dielektrikumsfolien 4a sind beidseitig beschichtet. Je zwei durch einen Luftspalt 14 getrennte, gegenüberliegende Metallisierungsschichten 8a bzw. 8b sind jeweils mit derselben Kontaktschicht 10a bzw. 10b kontaktiert, liegen also jeweils auf demselben Potential. Spannungsüberschläge finden hier hauptsächlich nur an den Rändern der Metallisierungsschichten 8a, 8b statt.In 2 is for a film capacitor 1 schematically a cross section through another arrangement of the layers 2 of dielectric films 4a shown. All dielectric films 4a are coated on both sides. Two each through an air gap 14 separate, opposite metallization layers 8a respectively. 8b are each with the same contact layer 10a respectively. 10b contacted, so are each at the same potential. Voltage flashovers are mainly found only at the edges of the metallization layers 8a . 8b instead of.

Aufgrund von möglichen Ungenauigkeiten in der Fertigung kann eine erste von zwei gegenüberliegenden Metallisierungsschichten, z. B. 8a, länger über die entsprechende Dielektrikumsfolie 4a aufgetragen sein. Somit liegt dieser Metallisierungsschicht 8a an ihrer abschließenden Kante ein freies Flächenstück der Dielektrikumsfolie 4a gegenüber, welche ihrerseits durch die darauf aufgebrachten Metallisierungsschichten 8a, 8b polarisiert ist. Es kann somit an dieser Stelle zu Spannungsüberschlägen kommen, welche die überstehende erste Metallisierungsschicht 8a so weit oxidieren, bis nach und nach der Überstand aufgebraucht ist, und die beiden gegenüberliegenden Metallisierungsschichten 8a eine weitgehend gleiche Auftragungslänge über ihre jeweilige Dielektrikumsfolie 4a aufweisen.Due to possible manufacturing inaccuracies, a first of two opposing metallization layers, e.g. B. 8a , longer over the corresponding dielectric foil 4a be applied. Thus, this metallization layer is located 8a at its final edge a free surface of the dielectric film 4a which, in turn, through the metallization layers deposited thereon 8a . 8b is polarized. It can thus come at this point to flashovers, which the protruding first metallization 8a oxidize until the supernatant is exhausted gradually, and the two opposite metallization layers 8a a substantially equal application length over their respective dielectric film 4a exhibit.

3 zeigt schematisch in der Draufsicht zwei aufeinanderfolgende Dielektrikumsfolien 4a, 4c, jeweils einzeln und in Lagenanordnung. An den einander zugewandten Seiten der beiden Dielektrikumsfolien 4a, 4c ist jeweils eine Metallisierungsschicht 8a aufgebracht, die mit derselben Kontaktschicht 10a zu kontaktieren ist. Auf die Dielektrikumsfolie 4a ist, der Dielektrikumsfolie 4c abgewandt, eine weitere Metallisierungsschicht 8b aufgebracht, welche mit der Kontaktschicht 10b zu kontaktieren ist. Die Dielektrikumsfolie 4c weist am der Kontaktschicht 10a zugewandten Rand eine Kontur 20a aus rechteckförmigen Aussparungen 22a auf. Die Dielektrikumsfolie 4a weist ihrerseits am der Kontaktschicht 10b zugewandten Rand eine Kontur 20b aus rechteckförmigen Aussparungen 22b auf. In der Überdeckung ist die Dielektrikumsfolie 4c bezüglich der Dielektrikumsfolie 4a leicht zur Kontaktschicht 10a hin versetzt angeordnet. 3 schematically shows in plan view two successive dielectric films 4a . 4c , each individually and in layer arrangement. On the facing sides of the two dielectric films 4a . 4c each is a metallization layer 8a applied with the same contact layer 10a to contact. On the dielectric foil 4a is, the dielectric film 4c turned away, another metallization layer 8b applied, which with the contact layer 10b to contact. The dielectric foil 4c points at the contact layer 10a facing edge of a contour 20a from rectangular recesses 22a on. The dielectric foil 4a in turn points to the contact layer 10b facing edge of a contour 20b from rectangular recesses 22b on. In the overlap is the dielectric film 4c with respect to the dielectric film 4a easy to contact layer 10a arranged offset.

Die zwischen den Dielektrikumsfolien 4a und 4c angeordneten Metallisierungsschichten 8a sind jeweils beide mit der ersten Kontaktschicht 10a kontaktiert. Hierbei ist die auf die Dielektrikumsfolie 4c aufgebrachte Metallisierungsschicht 8a über die durch die versetzte Anordnung erzeugten Überstände 24a, die auf die Dielektrikumsfolie 4a aufgebrachte Metallisierungsschicht 8a über die durch die Aussparungen 22a freigelegten Flächenstücke 26a mit der ersten Kontaktschicht 10a kontaktiert. Die Aussparungen 22b in der Kontur 20b der Dielektrikumsfolie 4a können dazu dienen, eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte Metallisierungsschicht, welche der Metallisierungsschicht 8b der Dielektrikumsfolie 4a zugewandt ist, mit der zweiten Kontaktschicht 10b zu kontaktieren. Die auf den Dielektrikumsfolien 4a, 4c angeordneten Metallisierungsschichten 8a reichen nicht bis zur Kontaktschicht 10b, insbesondere nicht bis zu den durch die Aussparungen 22b freigelegten Flächenstücken 26b.The between the dielectric films 4a and 4c arranged metallization layers 8a each are both with the first contact layer 10a contacted. Here is the on the dielectric foil 4c applied metallization layer 8a over the protrusions generated by the staggered arrangement 24a on the dielectric foil 4a applied metallization layer 8a over through the recesses 22a exposed patches 26a with the first contact layer 10a contacted. The recesses 22b in the contour 20b the dielectric film 4a can serve a metallization, not shown in the drawing, which of the metallization 8b the dielectric film 4a facing, with the second contact layer 10b to contact. The on the dielectric films 4a . 4c arranged metallization layers 8a do not reach the contact layer 10b , especially not to the through the recesses 22b exposed patches 26b ,

In 4 sind einer Draufsicht schematisch zwei aufeinanderfolgende Dielektrikumsfolien 4a, 4c, jeweils einzeln und in Lagenanordnung dargestellt. Die beiden Dielektrikumsfolien 4a, 4c weisen an beiden Rändern jeweils eine Kontur 20a, 20b auf, wobei die Aussparungen 22a der Dielektrikumsfolie 4c gegen die Aussparungen 28a der Dielektrikumsfolie 4a derart verschoben sind, dass sie von den Flächenstücken 29a, welche auf der Dielektrikumsfolie 4a durch die Aussparungen 28a voneinander getrennt sind, mit einem Überstand (entlang der Kontur 20a) überdeckt werden. Somit kann eine auf die Dielektrikumsfolie 4c aufgebrachte, der Dielektrikumsfolie 4a zugewandte Metallisierungsschicht 8a mit der ersten Kontaktschicht 10a über die durch die Aussparungen 28a freigelegten Flächenstücke 26c kontaktiert werden, und eine auf die Dielektrikumsfolie 4a aufgebrachte, der Dielektrikumsfolie 4c zugewandte Metallisierungsschicht 8a mit der Kontaktschicht 10a über die durch die Aussparungen 22a freigelegten Flächenstücke 26a. Vergleichbares gilt für eine mögliche Kontaktierung von Metallisierungsschichten an den Konturen 20b. Die hier dargestellten Konturen 20a, 20b der Dielektrikumsfolien 4a, 4c sind insbesondere für die in 2 genannte Anordnung der Metallisierungsschichten 8a, 8b auf den Dielektrikumsfolien 4a, 4c vorteilhaft.In 4 Fig. 2 is a schematic plan view of two successive dielectric sheets 4a . 4c , each shown individually and in layer arrangement. The two dielectric films 4a . 4c each have a contour on both edges 20a . 20b on, with the recesses 22a the dielectric film 4c against the recesses 28a the dielectric film 4a are shifted so that they from the pieces of space 29a , which on the dielectric foil 4a through the recesses 28a are separated from each other, with a supernatant (along the contour 20a ) are covered. Thus, one on the dielectric film 4c applied, the dielectric film 4a facing metallization layer 8a with the first contact layer 10a over through the recesses 28a exposed patches 26c be contacted, and one on the dielectric film 4a applied, the dielectric film 4c facing metallization layer 8a with the contact layer 10a over through the recesses 22a exposed patches 26a , The same applies to a possible contacting of metallization layers on the contours 20b , The contours shown here 20a . 20b the dielectric films 4a . 4c are particular for the in 2 said arrangement of the metallization layers 8a . 8b on the dielectric films 4a . 4c advantageous.

5 zeigt in Schrägansicht einen Querschnitt durch einen schematisch dargestellten Folienkondensator 1. Die Lagen 2 der Dielektrikumsfolien, welche in der Zeichnung nicht in ihren Einzelheiten dargestellt sind, sind um eine Achse 30 spiralförmig aufgewickelt. Diese Achse steht senkrecht zur Ebene, welche durch die aufgewickelte erste Kontaktschicht 10a beschrieben wird. Zum besseren Schutz vor Feuchtigkeit ist die erste Kontaktschicht 10a von einer Metallplatte 32 bedeckt. Vergleichbares gilt für die in der Zeichnung nicht dargestellte zweite Kontaktschicht des Folienkondensators 1. Somit sind die Lagen 2 nur noch an der Wicklungskante 34 gegen das Eindringen von Feuchtigkeit zu versiegeln. 5 shows an oblique view of a cross section through a schematically illustrated film capacitor 1 , The layers 2 The dielectric films, which are not shown in detail in the drawing, are about an axis 30 wound up in a spiral. This axis is perpendicular to the plane through which the wound first contact layer 10a is described. For better protection against moisture, the first contact layer 10a from a metal plate 32 covered. The same applies to the second contact layer of the film capacitor, not shown in the drawing 1 , Thus, the layers are 2 only at the winding edge 34 to seal against the ingress of moisture.

Claims

Film capacitor ( 1 ) comprising a plurality of layers ( 2 ) of dielectric films ( 4a - 4c ), one with a first connection ( 12a ) contacted first contact layer ( 10a ) at a first end side of the layers ( 2 ), and one with a second port ( 12b ) contacted second contact layer ( 10b ) on a second end face of the layers ( 2 ), wherein at least every second dielectric film ( 4a . 4c ) at least one side of a metallization layer ( 8a . 8b ), and wherein each metallization layer ( 8a . 8b ) either with the first contact layer ( 10a ) or with the second contact layer ( 10b ), the thickness of at least one metallization layer ( 8a . 8b ) of the contacted with her contact layer ( 10a . 10b ) is tapered away along its application length, along a path which is perpendicular to the contact layer (FIG. 10a . 10b ) to the contact layer ( 10a . 10b ) facing away from the edge of the metallization layer ( 10a . 10b ), the average thickness of the metallization layer ( 8a . 8b ) over the contact layer ( 10a . 10b ) adjacent half of the distance is at least 50% more than the average thickness of the metallization layer ( 8a . 8b ) over the contact layer ( 10a . 10b ) facing away from half of the route, and where at least one pair of two successive dielectric films ( 4a . 4c ), on each of the mutually facing sides one with the same contact layer ( 10a . 10b ) contacted metallization layer ( 8a . 8b ), a dielectric foil ( 4a . 4c ) at which this contact layer ( 10a . 10b ) facing edge by a number of recesses ( 22a . 22b . 28a ) formed contour ( 20a . 20b ) and wherein a number of dielectric films ( 4a . 4c ) one on each side with the first contact layer ( 10a ) contacted metallization layer ( 8a ) and on the other side one with the second contact layer ( 10b ) contacted metallization layer ( 8b ), and wherein on the mutually facing sides of at least one pair of successive dielectric films ( 4a . 4c ) one each with the same contact layer ( 10a . 10b ) contacted metallization layer ( 8a . 8b ) and wherein on the mutually facing sides of at least one pair of successive dielectric films ( 4a . 4c ) one each with the same contact layer ( 10a . 10b ) contacted metallization layer ( 8a . 8b ) is characterized in that on each dielectric foil ( 4a . 4c ) on each side a metallization layer ( 8a . 8b ), wherein the metallization layers ( 8a . 8b ) of the same dielectric foil ( 4a . 4c ) each having different contact layers ( 10a . 10b ) are contacted, and wherein the mutually facing metallization layers ( 8a . 8b ) successive dielectric films ( 4a . 4c ) each with the same contact layer ( 10a . 10b ) are contacted.

Film capacitor ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the thickness of at least one metallization layer ( 8a . 8b ) of the contacted with her contact layer ( 10a . 10b ) tapers away along its length of application wedge-shaped.

Film capacitor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one pair of two successive dielectric films ( 4a . 4c ), on each of the mutually facing sides one with the same contact layer ( 10a . 10b ) contacted metallization layer ( 8a . 8b ) is applied, on which this contact layer ( 10a . 10b ) facing one each by a number of recesses ( 22a . 22b . 28a ) formed contour ( 20a . 20b ), wherein the recesses ( 22a . 22b . 28a ) of the contour ( 20a . 20b ) one of the two dielectric films ( 4a . 4c ) from the other dielectric foil ( 4a . 4c ) are at least partially covered.

Film capacitor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least two successive dielectric films ( 4a . 4c ), of which at least one on at least one of a contact layer ( 10a . 10b ) facing edge by a number of recesses ( 22a . 22b . 28a ) formed contour ( 20a . 20b ), with respect to this contact layer ( 10a . 10b ) are shifted from each other.

Film capacitor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the or each recess ( 22a . 22b . 28a ) has a rounded edge.

Film capacitor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that on each dielectric foil ( 4a . 4c ) on each side a metallization layer ( 8a . 8b ), wherein the metallization layers ( 8a . 8b ) of the same dielectric foil ( 4a . 4c ) each having different contact layers ( 10a . 10b ) are contacted, wherein the mutually facing metallization layers ( 8a . 8b ) successive dielectric films ( 4a . 4c ) each with the same contact layer ( 10a . 10b ), and wherein each dielectric foil ( 4a . 4c ) on one of a contact layer ( 10a . 10b ) facing edge by a number of recesses ( 22a . 22b . 28a ) formed contour ( 20a . 20b ) having.

Film capacitor ( 1 ) according to one of the preceding claims, comprising a plurality of layers ( 2 ) of dielectric films ( 4a - 4c ), one with a first connection ( 12a ) contacted first contact layer ( 10a ) at a first end side of the layers ( 2 ), and one with a second port ( 12b ) contacted second contact layer ( 10a ) on a second end face of the layers ( 2 ), wherein at least every second dielectric film ( 4a . 4c ) at least one side of a metallization layer ( 8a . 8b ), and wherein each metallization layer ( 8a . 8b ) either with the first contact layer ( 10a ) or with the second contact layer ( 10b ), characterized in that the first contact layer ( 10a ) and the second contact layer ( 10b ) each of a metal plate ( 32 ) are covered.

Film capacitor ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the layers ( 2 ) from Dielectric films ( 4a - 4c ) have a substantially rectangular shape, and the first contact layer ( 10a ) and the second contact layer ( 10b ) at each opposite end sides of the layers ( 2 ) are arranged.

Film capacitor ( 1 ) according to claim 8, characterized in that the layers ( 2 ) of dielectric films ( 4a - 4c ) about an axis ( 30 ) perpendicular to contact layers ( 10a . 10b ) are wound up.

Film capacitor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the dielectric films ( 4a - 4c ) are each coated with a parylene layer.

Film capacitor ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the film capacitor ( 1 ) is enclosed by a plastic housing.