DE1950667C2 - Elektrischer Wickelkondensator - Google Patents

Description

⁵⁰

55

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Wickelkondensator nach dem Oberbegriff des Patent- ^b0 anspruchs 1.

Hin derartiger Wickelkondensator ist aus dem DE-GM 17 69 499 bekannt.

Ein Belag eines Wickelkondensators kann jeweils aus einer dünnen Schicht aus Metall, wie beispielsweise ^b5 Aluminium, bestehen, die auf einen dielektrischen Streifen aufgetragen ist, der z. B. aus Papier besteht. Derartige Beläge bildende Metallschichten sind für die Verwendung in verschiedenen Kondensatoren geeignet, insbesondere in Lastkondensaioren, wegen ihrer bekannten, elektrischen, selbsiheilenden Eigenschaften und da sie das Gesamtvolumen des Kondensators verringern. Diese Metallschichten können durch verschiedene Verfahren einschließlich Metallaufdampfung erzeugt sein, die derart gesteuert sein können, daß bestimmte Permeabilitätseigenschaften in bezug auf ein dielektrisches, flüssiges Imprägnierungsmittel erreicht werden. Bei einem straff aufgerollten Wickelkondensatorkörper ist es schwierig, eine volle, vollständige oder nahezu vollständige Imprägnierung im Innern oder in zentralen Teilen des Wickels zu erreichen, wenn als einzige Dielektrika nicht poröse Kunststoffe verwendet werden.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Wickelkondensator der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der, ohne metallfreie Randbereiche vorzusehen, eine verbesserte Isolierung zwischen den Belägen besitzt und bei dem alle Anschlüsse an einer der beiden Stirnseiten des Wickels liegen.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß die dielektrischen Streifen breiter als die bandförmige Metallfolie sind und mit ihren Rändern über die beiden Ränder der Metallfolie überstehen und daß die bandförmige Metallfolie mit mindestens einem metallischen, strsifenförmigen Anschluß verbunden ist, der an der die Stirnkontaktschicht des aus der aufgebrachten Metallschicht gebildeten Belags aufweisenden Stirnseite isoliert aus dem Wickel herausragt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Wickelkondensators ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine Ansicht einer bevorzugten Ausführung des Wickelkondensators;

Fig. 2 einen Teilquerschnitt aus Fig. 1, wobei die einzelnen sich selbst tragenden Streifen zum Zwecke der deutlichen Darstellung getrennt angeordnet sind;

F i g. 3 einen Teilquerschnitt ähnlich dem von F i g. 2;

Fig.4 einen zusammengerollten Kondensatorwickel mit Anschlüssen und

Fig. 5 einen zusammengebauten und in einem Gehäuse befindlichen Kondensator.

Eine bevorzugte Ausführung eine> mit einem eine Metallfolie und mit einem eine aufgebrachte Metallschicht aufweisenden Belag versehenen Kondensators ist in Fig. 1 dargestellt. Dort umfaßt der Wickel 10 einen ersten dielektrischen Streifen 11, der aus einem an sich bekannten dielektrischen Material besteht, das Papier und solche Kunststoffe wie Polyäthylen. Terephthylat, Polysulfon und vorzugsweise die Polyolefine, insbesondere Polypropylen, umfaßt. Der Streifen 11 ist auf einer Oberfläche mit einer Metallschicht 12 aus einem geeigneten Material wie Kupfer, Zink oder Aluminium bedeckt. Die Metallschicht 12 besteht vorzugsweise aus Aluminium und kann mittels eines der an sich bekannten Metallaufdampfverfahren hergestellt sein.

Bei dieser Ausführung stimmt die Breite der Metallschicht 12 mit der Breite des dielektrischen Streifens 11 übercin.

Der nicht-metallisicrtcn Oberfläche des dielektrischen Streifens 11 nächst benachbart ist cmc freie selbsttragende Aluminiumfolie 13, die den Gegenbelag zu dem durch die Aluminiumschicht 12 gebildeten Belag darstellt, angeordnet. Die Aluminiumfolie 13 ist

schmaler als der dielektrische Streifen 11.

Auf der anderen Seite der Aluminiumfolie 13 ist ihr nächst benachbart ein dielektrischer Streifen 14, der aus einem Kunststoff oder für einen imprägnierten Kondensator aus einem porösen Materia!, wie beispielsweise Kraftpapier oder irgendwelchen anderen ähnlichen Materialien, bestehen kann, welche höhere Absorptionseigenschaften in bezug auf das allgemein übliche dielektrische flüssige Imprägnierungsmittel, wie Mineralöl, Silikonöl, Baumwollsamenöl und die chlorierten Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Trichlordiphenyl aufweisen. Bei dieser Ausführung ist die Breite des dielektrischen Streifens 14 aus praktischen Gründen mindestens gleich derjenigen des dielektrischen Streifens 11.

Beim Wickel 10 können ein oder mehrere dielektrische Streifen 14 ebenso wie ein oder mehrere dielektrische Streifen 11 vorgesehen sein, wobei nur der äußerste der Streifen 11 eine Metallschicht 12 darauf besitzt. Bei der Aufwicklung des Wickels 10 mit dem dielektrischen Streifen 14 als Zentrum der Umdrehung ergibt sich ein Querschnitt des Wickels, der der F i g. 2 entspricht, wobei zur besseren Darstellung die sich selbsttragenden Streifen in auseinander gezogener Anordnung dargestellt sind. Bezüglich F i g. 2 wird besonders bemerkt, daß zwischen einem Belagpaar, wie dem von der Metallschicht 12 gebildeten Belag und dem von der Metallfolie 13 gebildeten Belag, nur einer der dielektrischen Streifen 11 oder 14 angeordnet ist und daß der andere dielektrische Streifen sich zwischen der Metallfolie 13' und der nächsten Windung der gegenüberliegenden Metallschicht 12. die mit 12' bezeichnet ist, befindet. Wenn jedoch der dielektrische Streifen 14 aus einem zu dem des Streifens 11 unterschiedlichen Material, wie beispielsweise Papier, besteht, dann besitzt die Metallfolie 13 innerhalb des Wickels auf einer Seite einen leichter imprägnierten Papierstreifen ;4, während sich auf der anderen Seite davon der schwer zu imprägnierende Kunststoffstreifen 11 befindet. Der dielektrische Streifen 11 ist mit einer Metallschicht 12 bedeckt. In F i g. 2 ist der dielektrische Papierstreifen 14 aus praktischen Gründen zum die Metallschicht 12 tragenden dielektrischen Streifen 11 versetzt dargestellt. Durch diese Anordnung wird an einem Ende des Wickels zum Zwecke der Kontaktierung der Metallschicht 12 mittels einer Metallbeschichtung eine überstehende metallbeschichtete Kante erzeugt und ein Überstehen des Papiers am anderen Ende des Wickels zum Zwecke der Isolation gegen ein Metallgehäuse vorgesehen, wenn der Wickelabschnitt für die Imprägnierung in ein Metallgehäuse gebracht wird.

Ein derartiger Kondensator mit einer sich selbsttragenden Metallfolie als Belag hat den Vorteil, daß diese Folie wirtschaftlicher ist als eine aufgebrachte Metallschicht, eine höhere Wärmeleitfähigkeit besitzt, leicht mit einem Anschlußstreifen zu versehen ist und sich für eine vielfach Aufteilung leicht trennen läßt. Ein Beispiel eines aus vielen Abschnitten bestehenden Kondensators ist in dem US-Patent 33 65 632 ausgeführt.

Wie in F i g. 2 dargestellt ist, ist die Metallschicht 12 von der Metallfolie 13 durch einen dazwischen befindlichen dielektrischen Streifen 14 getrennt. Die Metallschicht 12 reicht in Verbindung mit dem dielektrischen Streifen 11 über den Streifen 14 an dem rechten Teil des Wickels hinaus, so daß die Metallschicht 12 an dieser Wickclstirnseite freiliegt und in herkömmlicher Weise mit einem Metall nach dem Schoopverfahren beschichtet werden kann, um daran eine Zuleitung zu befestigen. Die Metallschicht 12 ist von der Metallfolie 13 durch den dielektrischen Streifen 11 auf einer Seite und durch den dielektrischen Streifen 14 auf der anderen Seite getrennt. Da der Belag 13 schmaler als der Streifen 14 ist, wird die Möglichkeit nahezu beseitigt, daß bei dem Aufsprüh- bzw. Schoopverfahren ein Metallkontakt zwischen der auf ίο der Stirnseite aufgebrachten Metallschicht 23 und der Metallfolie 13 eintritt

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Anschlüsse eines Wickelkondenstors an einer der Wickelstirnseiten vorgesehen sind, was besonders bei Lastkondensatoren wichtig ist Wegen der metallfreien Ränder jedoch und der Zweckmäßigkeit der gegenüberliegenden Ränder an den Stirnseiten besitzen bekannte Kondensatoren mit Metallschichten jeweils einen Anschluß an jeder Stirnseite. Normalerweise wird ein geeignetes Metall auf jede Stirnseite des Kondensators aufgebracht, und es wird ein Anschluß mit diesem aufgebrachten Metall verbunden. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus dem US-Patent 32 56 472 ersichtlich. Wie jedoch schon gesagt wurde, ist es bei Lastkondensatoren und besonders bei Kondensatoren, die aus mehreren Abschnitten bestehen, wie sie beispielsweise aus dem US-Patent 33 65 632 zu entnehmen sind, besonders vorteilhaft, wenn alle Anschlüsse an einer Stirnseite aus dem Wickel geführt sind.

Wie z. B. in F i g. 1 dargestellt, ist bei dem aufgezeigten Kondensator ein geeigneter Anschlußstreifen oder Anschlußdraht 16 mit einem kleinen Viereck einer Aluminiumfolie 17 befestigt, die im folgenden als »Flagge« bezeichnet wird. Während des ^!> Aufrollens des Wickels wird der »Flaggenstreifen« (16 und 17) in den Wickel in der gewünschten Lage eingesetzt. Er dient als Anschluß für die Metallfolie 13. Der Anschluß für die Aluminiumschicht 12 kann in der allgemein üblichen Weise hergestellt werden, wie in dem US-Patent 32 56 472 beschrieben ist, oder er kann durch andere geeignete Verbindungsverfahren für Zuleitungen hergestellt werden, die für metallische Filme verwendbar sind.

Der besondere Aufbau und die Anordnung von drei ⁴~> Zuführungen, die z.B. aus dem gleichen Ende des Kondensators, der aus vielen Abschnitten besteht, herausragt, ist in den F i g. 3 und 4 deutlicher dargestellt. In Fig. 3 ist ein Kondensatorabschnitt 18 mit verschiedenen selbsttragenden Streifen in einer zum ^>0 Zwecke einer deutlichen Darstellung getrennten Anordnung aufgezeigt. Der dielektrische Streifen 14 und die Metallfolie 13 sind untereinander versetzt in bezug auf den Kunststoffstreifen 11 und die darauf befindliche Aluminiumschicht 12. Der Metallfolie 13 nächst "''' benachbart ist ein Streifen 16, wie in F i g. 1 dargestellt, angeordnet. Der Streifen 16 kann direkt mit der Aluminiumfolie 13 durch Schweißen, Festklammern oder dergleichen befestigt sein oder kann in Verbindung mit einem »Flaggenstreifen« 17 zur Reibungshaftung in dem Wickel verwendet werden. Um für geeignete elektrische Verbindungen zur Aluminiumschicht 12 ebenso wie zur Metallfolie 13 zu sorgen, wenn der Ab^fhnitt 18 in eine Wickelform aufgerollt wird, kann eine Isolierung 19 auf einem Abschnitt des Anschluß^b:i Streifens 16 vorgesehen sein, um den Streifen 16 von der überstehenden Aluminiumschicht 12 zu isolieren.

Fig. 4 zeigt die Anschlüsse eines Wickels 21, dessen Lagen entsprechend dem Abschnitt 18 der F i g. 3

aufgebaut sind. An der gezeigten Stirnseite des Wickels 21 gemäß Fig. 4 ist ein Anschluß 22 zur Aluminiumschicht 12 über eine stirnscitig aufgebrachte Metallschicht 23 hergestellt. Die nach dem Schoopverfahrcn aufgetragene Metallschicht 23 ist über einen halben Teil der Stirnfläche des Wickels vorgesehen, und der Anschluß 22 ist damit durch Schweißen, Löten oder durch andere geeignete Befestigungsverfahren verbunden. Wie in F i g. 2 dargestellt ist, reicht die aufgebrachte Metallschicht 12 ein wenig über den Papierstreifen 14 an einer Stirnseite des Wickels heraus, so daß sie hier durch eine stirnseitig aufgebrachte Metallschicht 23 kontaktierbar frei liegt. Der dielektrische Streifen 14 reicht über die durch den dielektrischen Streifen 11 bestimmte Wickeikante an der anderen Stirnfläche des Wickels zum Zwecke der Isolierung etwas weiter hinaus. Außer der aufgsbrachten Stirnkontaktschicht 23 können an der anschlußseitigen Stirnfläche ein oder mehrere von der Metallschicht 23 isolierte Anschlußstreifen 16 aus dem Wickel geführt sein, wie in F i g. 3 gezeigt wird.

Polyppropylen und Polysulfon können beispielsweise als Kunststoffe für jeden der dielektrischen Streifen 11 und 14 gewählt werden.

Bei der in der F i g. 2 aufgezeigten Ausführung kann auch die Metallfolie 13 durch einen dielektrischen Streifen ersetzt werden, der porös oder nicht porös ist, der aus Papier oder Kunststoff besteht, der auf beiden Seiten metallisiert ist (Doppelmetallisierung) und der so eine Struktur erhält, die selbsttragend ist. Der doppelmetallisierte, dielektrische Streifen besteht vorzugsweise aus Papier. Der dielektrische Streifen 14 kann aus einem zusammengesetzten Streifen mit einer Sandwich-Struktur bestehen, beispielsweise ?us einem Paar Papierstreifen und einem dazwischenliegenden Kunststoffstreifen. Auch der dielektrische Streifen 11 kann aus einem zusammengesetzten Streifen, beispielsweise aus einem Paar Kunststoffstreifen und einem

■"> dazwischen befindlichen Papierstreifen, bestehen.

Bei allen Ausführungsformen des gezeigten Kondensators können einer oder mehrere der Streifen 11 und 14 durch eine integrale Sandwich-Struktur, wie sie z. B. in dem US-Patent 33 63 156 beschrieben ist, ersetzt werden.

Die aufgezeigte Ausführung des Wickels kann vorzugsweise bei einem nicht imprägnierten Kondensator vorgesehen werden, aber auch bei einem imprägnierten Kondensator, der solche dielektrischen flüssigen

'<'· imprägineruMgsffiiiiei wie Mineralöl, Baurriwoüsarrien öl, Silikonöl und halogeniert Kohlenwasserstoffe, insbesondere Trichlordiphenyl, aufweist.

Die Ausführung des Wickels gemäß F i g. 4 z. B. kann in vorteilhafter Weise bei einem imprägnierten

-° Kondensator vorgesehen werden, wenn ein geeignetes Gehäuse vorgesehen wird, wie in F i g. 5 ersichtlich ist.

Der in F i g. 5 dargestellte Kondensator 24 umfaßt ein

Gehäuse 25, das einen Kondensatorwickel, wie den Wickel 10 und 21 gemäß F i g. 1 und 4, beherbergt. Beim Zusammenbau des Kondensators 24 wird ein Wickel, wie der Wickel 10 gemäß Fig. 1, zuerst in eine ovale Form abgeflacht. Danach wird die Schoopschicht 23 und der Anschluß 22 angebracht und die Anordnung in das Gehäuse 25 eingepaßt. Beide Anschlüsse 16 und 22

M werden intern mit den Anschlußfahnen 26,27 und 28 auf dem Gehäuse 25 verbunden. Das Gehäuse 25 enthält die dielektrische Flüssigkeit und ist daher für diese Zwecke abgedichtet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektrischer Wickelkondensator mit mindestens einer bandförmigen Metallfolie (13) eines Belags mit einem dielektrischen Streifen (14), der mit einer seiner beiden Oberflächen an einer Oberfläche der bandförmigen Metallfolie (13) anliegt, mit einem weiteren Belag, der aus einer auf die der Metallfolie (13) abgewandten Oberfläche des vorgenannten, dielektrischen Streifens (14) aufgebrachten Metallschicht besteht, deren Breite im wesentlichen der des dielektrischen Streifens (14) entspricht und deren einer Rand an einer Wickelstirnseite freiliegt, mit einem metallfreien, zweiten, dielektrischen Streifen (11), der zwischen der anderen Oberfläche der bandförmigen Metallfolie (t3) und der freien Oberfläche der aufgebrachten Metallschicht (12) liegt und dessen Breite im wesentlichen der des ersten dielektrischen Streifens (14) entspricht, und mit einer als Stirnkontaktschicht dienenden Metallschicht (23), die auf wenigstens einem Teilabschnitt der den freiliegenden Rand der Metallschicht (23) aufweisenden Wickelstirnseite aufgebracht ist, d a durch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Streifen (11, 14) breiter als die bandförmige Metallfolie (13) sind und mit ihren Rändern über die beiden Ränder der Metallfolie (13) überstehen und daß die bandförmige Metallfolie (13) mit mindestens einem metallischen, streifenförmigen Anschluß (16, 17) verbunden ist, der an der die Stirnkontaktschicht (23) des aus der aufgebrachten Metallschicht (12) gebildeten Belags aufweisenden Stirnseite isoliert aus dem Wickel herausragt.

2. Wickelkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der metallfreie, zweite dielektrische Streifen (14) aus Polypropylen besteht.

3. Wickelkondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Metallschicht (12) des weiteren Belags tragende dielektrische Streifen (14) aus Papier besteht.

4. Wickelkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Stirnkontaktschicht dienende Metallschicht (23) nur einen Teil der einen Wickelstirnfläche bedeckt und daß der streifenförmige Anschluß (16), welcher mit der bandförmigen Metallfolie (13) in Verbindung steht, aus dem Teil dieser Stirnfläche des Wickels austritt, der nicht von der Metallschicht (23) bedeckt ist.

5. Wickelkondensator nach einem der Ansprüehe 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bandförmige Metallfolie (13) in Längsrichtung unterteilt ist und so ein aus mehreren Teilkondensatoren bestehender Kondensator gebildet ist.

2°