DE2430291B2

DE2430291B2 - Wickelkondensator

Info

Publication number: DE2430291B2
Application number: DE19742430291
Authority: DE
Inventors: Katsumi Ikeda Nishigaki; Kazushige Kawanishi Takashima; Terumasa Kobe Yamashita
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1974-06-24
Filing date: 1974-06-24
Publication date: 1979-12-20
Also published as: DE2430291A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Wickelkondensator aus einer beidseitig metallbeschichteten Polyäthylenterephthalatfolie und einer gemeinsam mit dieser übereinanderliegend aufgewickelten Polypropylenfolie.

Ein Kondensator dieser Art ist aus der US-PS 35 53 543 bekannt. Zumindest die Wickel von Kondensatoren dieser Art werden bereits vollautomatisch hergestellt. Die Kosten dieser Wickel und der aus ihnen hergestellten Kondensatoren werden daher entscheidend vom Materialverbrauch beeinflußt. Versuche zeigen, daß der bekannte Kondensator ein ungünstiges Verhältnis des Materialverbrauchs zur Leistung des Kondensators liefert.

Zur Optimierung dieses Leistungsverhältnisses von Kondensatoren mit Mischdielektrikum ist aus der DE-OS 19 58 362 bekannt, die Feldstärken in den beiden Dielektrikumswerkstoffen unabhängig voneinander zu machen, indem sie nur durch die angelegte Spannung und die Schichtdicke bestimmt werden. Dadurch sei eine optimale Bemessung beider Dielektrika unabhängig voneinander gewährleistet. Diese Lehre ist zwar im Hinblick auf die einzelnen Dielektrikumsschichten zutreffend, führt jedoch, wie Versuche zeigen, nicht auch zu einer Optimierung des gesamten Kondensators, insbesondere zu keiner Optimierung des zuvor genannten Verhältnisses zwischen Materialpreis und elektrischer Leistung des Kondensators. Ein Hinweis darauf findet sich auch nicht in den DE-OS 21 51 438 und 22 56 268, die ebenfalls Wickelkondensatoren mit Mischdielektrikum zeigen.

Angesichts dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kondensator der eingangs genannten Art zu schaffen, der verbesserte Leistungskenndaten aufweist, und zwar bei gleicher elektrischer Leistung durch Materialersparnis billiger herstellbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Wickelkondensator der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Dicke der Polypropylenfolie 70 bis 90% der Dicke der Polyäthylenterephthalatfolie beträgt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Breite der Polypropylenfolie vorzugsweise um mindestens 1 mm schmaler als die Brei;eder Polyäthylenterephthalatfolie.

Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Schichten eines Polyäthylenterephthalatfolien und Polypropylenfolien aufweisenden Kondensators im nicht aufgewickelten Zustand,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der relativen Feldstärke vor dem Durchschlag bei einem Kondensator mit dem in F i g. 1 aufgezeigten Aufbau als Funktion der relativen Dicke der Polyäthylenterephthalatfolie bezogen auf die Dicke der konstant gehaltenen Polypropylenfolie und

Fig.3 eine graphische Darstellung der relativen Feldstärke vor dem Durchschlag bei einem Kondensator mit dem in F i g. 1 aufgezeigien Aufbau als Funktion der relativen Dicke der Polypropylenfolie bezogen auf die Dicke der konstant gehaltenen Polyäthylenterephthalatfolie.
In F i g. 1 sind Kondensatorfolien eines Kondensators im nicht aufgewickelten Zustand dargestellt. Eine Polyäthylenterephthalatfolie 1 ist auf beiden Seiten metallisch beschichtet Vorzugsweise ist die Breite einer Polypropylenfolie 2 geringer als die Breite der Polyäthylenterephthalaifolie, und zwar insbesondere vorzugsweise um 1 mm oder mehr.

In dem in Fig. t gezeigten Kondensator ist der Polyäthylenterephthalatfilm beidseitig mit den Metallschichten der Beläge versehen. Diese Beschichtung wird vorzugsweise durch Aufsprühen von feinverteiltem geschmolzenem Metall erzeugt. Durch die relativ gute Wärmebeständigkeit der Polyäthylenterephthalatfolie kann diese Beschichtung vergleichsweise einfach und mit relativ hohem Wirkungsgrad durchgeführt werden. Durch das gemeinsame Aufwickeln mit einer unbeschichteten Polypropylenfolie wird ein Wickelkondensator erhalten, der in einfacher und wirtschaftlicher Weise wie ein Polyäthylenterephthalatkondensator hergestellt werden kann und die elektrischen Kenndaten eines Polypropylenkondensators aufweist. Die Anzahl der zur Herstellung derartiger Kondensatoren erforderlichen Verfahrensschritte kann gegenüber dem bekannten Polypropylenkondensator wesentlich verringert werden.
Als Charakteristikum der dielektrischen Festigkeit der Folien wurde die Feldstärke vor dem Durchschlag gewählt (Grenzfeldstärke). Die Grenzfeldstärke ist jene Feldstärk", bei der auch nach sehr langer Zeit gerade noch kein Durchschlag eintritt. Für die Polyäthylenterephthalatfolie allein beträgt die Grenzfeldstärke 42 V/μιη, während sie für die Polypropylenfolie 76 ν/μπι beträgt.

In der Fig. 2 ist für Kondensatoren des in Fig. 1 gezeigten Aufbaus die Feldstärke der Polypropylenfolie, bis zu der der Kondensator noch durchschlagfest ist, relativ zur Grenzfeldstärke einer Polypropylenfolie allein als Funktion der relativen Dicke der Polyäthylenterephthalatfolie, bezogen auf die Dicke der konstant gehaltenen Polypropylenfolie, dargestellt. Die auf der Abszisse aufgetragene Dicke der Polyäthylenterephthalatfolie ist in Prozent der konstant gehaltenen Dicke der Polypropylenfolie angegeben. Die Figur zeigt, daß mit zunehmender Dicke der Polyäthylenterephthalatfolie die vorgenannte relative Feldstärke vor einem Durchschlag bis zu einem Grenzwert stetig zunimmt und dann angenähert konstant bleibt. Der Sättigungswert liegt bei einer Schichtdicke der Polyäthylenlerephthalatfolie von etwa 120% der Schichtdicke der Polypropylenfolie.

In der Fig.3 ist die entsprechende Funktion mit vertauschtem Parameter aufgetragen. Auf der Ordinate ist für Kondensatoren des in Fig. I gezeigten Aufbaus die Feldstärke der Polyäthylenterephthalatfolie, bis zu der der Kondensator noch durchschlagfest ist, relativ zur Grenzfeldstärke einer Polyäthylenterephthalatfolie

allein aufgetragen, während auf der Abszisse die prozentuale Dicke der Polypropylenfolie, bezogen auf die Dicke der konstant gehaltenen Polyäthylenterephthalatfolie aufgetragen ist Ab einer Schichtdicke der Polypropylenfolie von etwa 70% der Dicke der Polyäthylenterephthalatfolie wird die zunächst angenähert lineare Zunahme der relativen Feldstärke vor einem Durchschlag zunehmend sublinear. Die relative Feldstärke der Polyäthylenterephthalatfolie bleibt bei einer Schichtdicke der Polypropylenfolie von über 90% der Schichtdicke der Polyäthylenterephthala'JoIie praktisch konstant und unabhängig von der Schichtdicke der Polypropylenfolie.

Der angenähert linear ansteigende Ast der relativen Feldstärke der in F i g. 2 gezeigten Kurve kann durch den in der Polyäthyienterephthalatfolie erfolgenden Durchschlag erklärt werden. Der waagrecht verlaufende Kurvenabschnitt der in Fig. 2 gezeigten relativen Feldstärke liegt im Bereich des Durchschlags in der Polypropylenfolie.

Entsprechend ist bei der in F i g. 3 gezeigten Kurve der lineare Anstieg offensichtlich auf den in der Polypropylenfolie erfolgenden Durchschlag und der horizontale Kurvenverlauf auf den in der Polyäthylenterephthalatfolie zurückzuführen.

Aufgrund dieser Verhältnisse wird daher vorgeschlagen, die Schichtdicken der Polyäthylenterephthalatfolie und der Polypropylenfolie relativ zueinander so zu wählen, daß das prozentuale Verhältnis der Schi 'htdikken im Übergangsbereich vom linearen i, den jo horizontalen Ast der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Funktionen liegt. In diesem Bereich wird eine optimale Abstimmung der dielektrischen Eigenschaften beider Folien des Kondensators aufeinander erzielt.

Weiter oben sind die Grenzfeldstärken der Polyäthy- ss lenterephihalatfolie und der Polypropylenfolie angegeben. Nach diesen Daien beträgt also die Grenzfeldstärke der Polyäthylenterephthaialfolif: lediglich 55% der Grenzfeldstärke der Polypropylenfolie. Der in Fig. 3 dargestellten Kurve ist jedoch zu entnehmen, daß im Kondensatorverbund dieser Wert über dem für die Einzelfolien gemessenen Verhältnis von 55% liegt. Diese Erscheinung kann wie folgt erklärt werden: Aufgrund des relativ hohen dielektrischen Verlustfaktors tan ό der Polyäthylenterephthalatfolie erwärmt sich der Kondensator unter Last. Dabei wird die Durchschlagfestigkeit der Polypropylenfolie stärker erniedrigt als die Durchschlagfestigkeit der Polyäthylenterephthalatfolie.

Aus den genannten Gründen beträgt die Dicke der Polypropylenfolie im Kondensator 70—90% der Dicke der Polyäthylenterephthalatfolie. Dadurch wird nicht nur eine optimale dielektrische Abstimmung im Kondensator erzielt, sondern ist auch ein Kriterim für die besonders wirtschaftliche Herstellung solcher Kondensatoren gegeben.

Als besonders einfache und wirtschaftliche bevorzugte Ausführungsform des Kondensators wird die in Fig. 1 im Querschnitt quer zur Folienlängsrichtung dargestellte Bauweise bevorzugt. Die Polypropylenfolie 2 ist hier um mindestens 1 mm schmaler als die beschichtete Polyäthylenterephthaiatfolie 1. Die metallischen Beschichtungen auf den Oberflächen der Polyäthylenterephthalatfolie 1 lassen parallel zu je einer Kante der Folie einen Randstreifen der Folie frei. Die freien Randstreifen der Oberfolie und der Unterfolie verlaufen an gegeneinander gegenüberliegenden Kanten. Beim Aufwickeln gemeinsam mit der schmaleren Polypropylenfolie steht daher zu jeder Seite der Polypropylenfolie je eine der Beschichtungen der Polyäthylenterephthalatfolie über.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wickelkondensator aus einer beidseitig metallbeschichteten Polyäthylenterephthalatfolie und einer gemeinsam mit dieser übereinanderliegend aufgewickelten Polypropylenfolie, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Polypropylenfolie 70 bis 90% der Dicke der Polyäthylenterephthalatfolie beträgt

2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Polypropylenfolie um mindestens 1 mm schmaler als die Breite der Polyäthylenterephthalatfolie ist.