DE2151438B2

DE2151438B2 - Regenerierfaehiger wickelkondensator

Info

Publication number: DE2151438B2
Application number: DE19712151438
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Westermann, Wilhelm, 68O0 Mannheim
Priority date: 1971-10-12
Filing date: 1971-10-12
Publication date: 1977-11-24
Also published as: IT950734B; ATA216272A; AT359173B; JPS4845853A; FR2156525A1; GB1390134A; NL7204790A; DD96118A5; ES401538A1; BE782112A; CH544396A; FR2156525B1; DE2151438A1; HU165001B

Description

Die Erfindung betrifft einen regenerierfähigen Wikkelkondensator mit nichtmetallisierten Dielektrikumsbändern aus Kunststoffolien und mit im feldfreien Raum is liegenden, doppelseitig metallisierten Belagträgern aus Kunststoff.

Metallisierte Kunststoffolien-Kondensatoren mit auf den Dielektrikumsbändern aufgedampften leitenden Schichten der Beläge sind im allgemeinen für Stoßspan- 4U nungen und Wechselspannungsimpulse, die eine hohe spezifische Strombelastung sowohl der aufmetallisierten Schichten der Beläge als auch der Kontaktverbindungen zur Folge haben, nicht geeignet. Bei der Verwendung solcher Kondensatoren für steile Wechsel- v> Spannungsimpulse entsteht zumeist ein Abbrand der aufmetallisierten Schichten, vorzugsweise entlang der stirnseitig aufgespritzten Metall-Kontaktschicht. Infolge der Erhöhung der spezifischen Stromdichte an den noch nicht zerstörten Konlaktverbindungen brennen auch diese nach und nach ab, so daß nach einiger Zeit ein solcher Kondensator überhaupt ktine Kapazität mehr aufweist. Um diesem Nachteil abzuhelfen, wurden bereits verschiedene Vorschläge gemacht, so beispielsweise eine Verstärkung der aufmetallisierten Schicht an « den Rändern, die mit dem Spritzmetall verbunden sind.

Desweiteren wurde vorgeschlagen, die metallisierten Bänder quer zu ihrer Laufrichtung zu unterteilen, um entweder den inneren Widerstand für den Stroniweg von einer abgebrannten Kontaktfläche zu dem benach- t>o barten Bereich zu erhöhen oder ganz zu unterbrechen. Hierdurch entsteht entweder ein Tcilverlust der Kapazität oder eine Erhöhung des Verlustwinkels. Die vorgeschlagenen Maßnahmen blieben bis heute ohne überzeugenden Erfolg. h^r>

Um kontaktsichcrc, vcrlustarmc und stoßspannungs feste Kondensatoren herzustellen, werden Metallfolien als Beläge verwendet, die einen geringeren spezifischen 438

Flächenwiderstand besitzen und die sich einwandfrei und sicher gegen Strombelastungen kontaktieren lassen. Die Verwendung von Metallfolien für die Beläge ist jedoch vorzugsweise bei Papierkondensatoren üblich. Diese werden mehrlagig gewickelt und anschließend imprägniert. Dadurch lassen sich größere Kapazitäten durch Aufwickeln längerer Kondensatorenbänder herstellen, ohne daß Kurzschlüsse entstehen. Bei der Herstellung von Kunststoffolien-Kondensatoren werden dagegen dünne einlagige Dielektrikumsbänder verwendet, die von Schwachstellen und Löchern nicht frei sind. Bei längeren Bändern und größeren Kapazitäten entstehen untragbare Kondensatorausfälle infolge von Spannungsdurchschlägen. Deshalb werden Kunststoffolien-Kondensatoren mit Metallfolien für die Beläge hauptsächlich in kleineren Kapazitätswerten gefertigt, weil sich hierbei die Ausfälle in Grenzen halten. Größere Kapazitätswerte von Kunststoffolien-Kondensatoren werden in der selbstheilenden, metallisierten Ausführung hergestellt, die jedoch mit den vorerwähnten Nachteilen bei hoher spezifischer Strombelastung behaftet ist.

Die Erfindung geht von einem seit langem bekannten Prinzip eines Kondensators aus, bei dem jeweils ausheilfähige Metallschichten eines Belags beidseitig auf einen bandförmigen Isolierstoffträger aufgebracht und gleichpolig verbunden sind, so daß der Träger im feldfreien Raum liegt. Die elektrische Verbindung der beidseitig aufmetallisierten Schichten des Trägers wird zugleich mit dem Kontaktieren des Kondensatorwickels durch Aufspritzen von Metall auf die Stirnseite des Wickels bewirkt. Bei den bekannten Ausführungen solcher Kondensatoren wird jedoch ausschließlich Papier als Träger verwendet, vgl. hierzu DT-PS 8 32 640; DT-PS 8 76 274; DT-OS 20 01 738 und DT-OS 20 23 193.

Er ermöglicht vor allem die Imprägnierung des Kondensators besonders bei Verwendung von Kunststoffolien als Dielektrikum. Derartige Kondensatoren erfordern jedoch einen höheren Aufwand für den dichten Hinbau des Kondensatorwickels. Eine Verringerung der Abmessungen von Kondensatoren durch Verwendung von Belagträgern aus Papier ergibt sich unmittelbar nicht, weil Kondensatorpapier und Aluminiumfolien in dünnster Ausführung etwa gleich stark sind (6μπι).

Bekannt sind Träger aus Kunststoff in Form von porösem faserigem »Polypropylen-Papier« (DT-OS 20 35 595), das genauso wie Zellulose-Papier imprägniert wird. Dieses »Polypropylen-Papier« wird mit einer geringsten Stärke von etwa 25μιτι hergestellt und ist auch deshalb wenig geeignet, kleine und damit raumsparende Kondensatoren herzustellen. Die Erfindung benutzt nicht derartige poröse Kunststoffolien aus Polypropylen, sondern sie geht von Kunststoffolien aus, die für die Herstellung von Kunststoffolien-Kondensatoren nach dem Stand der Technik durch Extrudieren oder Gießen homogen hergestellt werden.

Weiterhin wurden Kondensatoren beschrieben, die aus Lackschichten bestehen. Dabei liegen beidseitig metallisierte Lackichten mit guten Ausbrenneigenschaften im feldfreien Raum und Lackschichten mit guten Dielektrikumseigenschaften im elektrischen Feld des Kondensators. Derartige Lackschicht-Kondensatoren sind jedoch für Impulsbeanspruchungen und für hohe spezifische Strombclastungcn nach der Aufgabe der Erfindung nicht geeignet.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen

Kondensator der eingangs genannten Art unter Verwendung selbsttragender Kunststoffolien als Belagträger derart weiterzubilden, daß er Miniaturbauform aufweist, kontakt- und impulssicher ist und hohe spezifische Strombelastungen aushält.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Belagträger unporöse Kunststoffolien aus Polyterephthalsäureester oder Polycarbonat, vorzugsweise dünner als 6μπι, sind, die nicht hygroskopisch und nicht imprägniert s'nd.

Die Haftung metallisierter Schichten und ihr Ausbrennverhalten mit derartigen Belagtrügern ist gut und sie können mit nichtmetallisierten Kunststoffolien guter dielektrischer Eigenschaften, z. B. aus Polypropylen, die nicht die zuerst genannten Eigenschaften besitzen, mit Vorteil kombiniert werden.

Kondensatoren mit Belagträgern und Dielektriken aus Kunststoffolien, die nicht imprägniert werden und unhygroskopisch sind, können außerdem mit geringem Aufwand, d. h. ohne Metallteile umhüllt werden.

Die nach der Erfindung hergestellten Kondensatoren haben hinsichtlich Gleichmäßigkeit und Unveränderlichkeit des Verlustwinkels unter Impulsbelastungen Eigenschaften wie Kondensatoren mit Metallfolien für die Beläge. Sie verbinden diese Eigenschaften jedoch mit den Vorteilen der Selbstheilung der bekannten metallisierte Kunststoffolien aufweisenden Kondensatoren. Im Vergleich zu diesen wird bei der Metallbedampfung das Dielektrikum thermisch aber nicht geschädigt, was sich als Vorteil bei der Bemessung der Dielektrikumsstärke auswirkt. Auch der Ausbrennvorgang auf dem Belagträger schont das Dielektrikum und vermindert die Gefahr leitender Stellen im Kondensator. Die beidseitige Kontaktierung des metallisierten Belagträgers wird erleichtert durch die im Vergleich zum einfach metallisierten Kondensator mindestens dreifach -,ergroBerten Spalten an den Stirnseiten des Wickels, in die das Spritzmetall gut eindringen kann, um ■> eine zuverlässige und zusammenhängende Kontaktierung zu bewirken. (Beim einfachen metallisierten Kondensator aus Dünnfolien verhindern die schmalen Spalten ein ausreichendes Eindringen des grobkörnigen Spritzmetalls.).

in Die Abbildung erläutert anhand eines stark vergrößert dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Die im feldfreien Raum liegenden und abwechselnd an einer der beiden Stirnseiten vorstehenden Belagträger α aus selbsttragender dünner Kunststoffolie sind

ι' beidseitig mit aufmetallisierten Schichten b verschen, die jeweils an einer Stirnseite durch die Kontaktschicht c aus Spritzmetall leitend verbunden sind. Die Spritzmetallschichl c stellt auch zugleich jeweils die Verbindung zu allen anderen Schichten eines Belags her.

Zwischen den beidseitig metallisierten Belagträgern befinden sich die nichtmetaiiisierten Dielektrikumsbänder d

Als Dielektrikumsfolien werden den jeweiligen technischen Zwecken angepaßte Kunststoffolien verwendet. Bevorzugte Verwendungen sind: für Niederohmige Hochfrequenzpässe, für frequenzbestimmende Kreise (u. a. Miniaturausführungen), für die Leistungselektronik (Impulstechnik besonders in Verbindung mit Halbleitern).

Die Kondensatoren können auch mit mindestens einem Belag aus einer doppelseitig metallisierten Kunststoffolie in Kombination mit weiteren Belägen aus Metallfolien aufgebaut sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

21 Patentansprüche:

1. Regenerierfähiger Wickelkondensator mit nichtmetallisierten Dielektrikumsbändcrn aus ' Kunststoffolien und mit im feldfreien Ram .genden, doppelseitig metallisierten, selbsttragenden Belagträgern aus Kunststoff, dadurch gekennzeichnet, daß die Belagträger unporöse Kunststoffolien aus Polytherephthalsäureester oder Poly- "· carbonat sind, die nicht hygroskopisch und nicht imprägniert sind.

2. Wickelkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belagträger aus Kunststofffolien dünner als 6μΐτ> sind. '⁵

i. Wickelkondensator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtmetallisierten Dielektrikumsfolien aus Polypropylen bestehen.

4. Wickelkondensator nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß außer mindestens einem Belag aus einer doppelseitig metallisierten Kunststoffolie weitere Beläge aus Metallfolien vorhanden sind.

5. Wickelkondensator nach den Ansprüchen 1 bis

4, gekennzeichnet durch eine metallfreie Kunststoff- -'5 umhüllung.