DE3135911A1 - "wickelkondensator" - Google Patents

Description

US-Ser.No. 187,086 10.September 1981

AT: 15. September 1980 ' 11038/MVB/Ro.

AEROVOX INCORPORATED 740 Belleville Avenue, New Bedford, Mass. (V.St.A.)

Wickelkondensator 10

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wickelkondensator, der aufgewickelte Elektroden- und Dielektrikum-Streifen enthält.

Im allgemeinen enthalten Wickelkondensatoren Elektroden oder Beläge aus Metallfolienstreifen und/oder metallisierten dielektrischen Streifen, zwischen denen sich dielektrische Schichten befinden; So ist z.B. aus der ÜS-PS 3 705 336 (Kaistein), auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird, ein Wickelkondensator mit zwei dielektrischen Schichten und zwei Elektroden beschrieben, bei dem die eine Elektrode eine Metallfolie und die andere eine· Metallschicht ist, die im Vakuum auf einer der dielektrischen Schichten niedergeschlagen wurde.

Aus der US-PS 3 522 496 (Grahame) ist ein Wickelkondensator bekannt, der ebenfalls einen Metallstreifen und einen'auf einer Seite metallisierten Streifen enthält, zwischen diesen Elektroden sind dielektrische Schichten aus porösem Papier eingefügt.·

Durch die vorliegende Erfindung wird ein neuartiger Kondensator mit besonders vorteilhaften Eigenschaften angegeben, der sich insbesondere durch eine hohe Belastbarkeit auszeichnet.

• ** · ^eu » ·» w» few wvw O I J J Ö I

Ein Wickelkondensator gemäß einer Ausführungsform'der Erfindung enthält zwei dielektrische· Schichten, die mit einer Metallfolienelektrode ineinander geschichtet sind und einen dielektrischen Streifen, der auf beiden. Seiten metallisiert ist und als zweite Elektrode oder Belag dient. Die Metallisierungsschicht bedeckt beide Fläche des dielektrischen Streifens bis zu mindestens einem seitlichen Rand. Diese Ränder sind durch aufgesprühtes oder aufgespritztes Metall elektrisch verbunden. Vom entgegengesetzten Ende des Kondensators stehen ein oder mehrere Verlängerungs- oder Anschlußstreifen vor, die an der Metallfolienelektrode angebracht sind.

Bei den bevorzugten Ausführungsformen des vorliegenden Kondensators ist das metallisierte Dielektrikum ein poröser, mit einem flüssigen dielektrischen Material imprägnierter Werkstoff, wie Papier; der Kondensator ist so gewickelt, daß ein gewickelter seitlicher Rand des metallisierten Dielektrikums über die anderen gewickelten Elemente am einen Ende des Kondensators vorsteht; die Metallfolienelektrode ist schmäler als die anderen gewickelten Streifen; und der Kondensator enthält einen wärmeableitenden ■ Kern. · -. « ·

Die Kapazität wird zwischen jeder Oberfläche des metallisierten Dielektrikums und der von diesen durch einen dielektrischen Streifen getrennten Metallfolie gebildet, nicht jedoch zwischen den beiden metallisierten Flächen, die durch die ihre Ränder elektrisch verbindenden Metallüberzug kurzgeschlossen sind.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

:::·::**:·::: ο λ q cn «ι ι

Fig. 1 eine etwas schematische perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform des vorliegenden Kondensators, der teilweise aufgewickelt dargestellt ist, und

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt dieses Kondensators entlang einer Schnittlinie 2-2 in Fig. 1.

Fig. 1 zeigt als bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Kondensator 8, welcher zwei dielektrisehe Streifen 14 aus Polypropylen enthält, die sich zwischen einem Elektrodenstreifen 10 aus Aluminiumfolie und einem porösen dielektrischen Streifen 12 aus Papier, dessen beide Seiten vollständig mit einer dünnen Aluminiumschicht überzogen sind, befinden bzw. zusammengeschichtet sind.

. ; Wie Fig. 2 zeigt ist der Metallfolienstreifen 10 schmaler als die anderen Komponenten des Wickels und überlappt diese an ihren Enden, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist. Der aus metallisiertem Papier bestehende Streifen 12 ist ebenso breit wie die Polypropylenstreifen, er ist jedoch so angeordnet und gewickelt, daß sich der eine seitliche Rand am einen Ende des Kondensators über die anderen Elemente des Wickels hinaus erstreckt. Dieser herausstehende metallisierte Rand ist mit aufgesprühtem bzw. aufgespritztem Zink .überzogen um einen Anschluß 17 zu bilden.

Am entgegengesetzten Ende des Kondensators stehen Kupferansätze oder -streifen 16 heraus, die auf Verlängerungen oder Ansätze 18 aus Aluminium aufgelegt sind. Für jeweils etwa 25 m (1000 Zoll) Folienelektrode ist jeweils ein solches Streifen-Ansatz-Paar 16, 18 vorgesehen. Die Streifen 16 sind alle miteinander verbunden und bilden den zweiten Anschluß des Kondensators (nicht dargestellt).

Der Kondensator enthält vorteilhafterweise einen Kern 19, der mit dem Rest des Kondensators gewickelt ist und einen Einsatz -20 aus Wellpapier enthält, um den ein Streifen aus Papier-Folien-Laminat 19 gewickelt ist. 5

' Um die Korona-Einsatzspannung zu erhöhen, ist der Kondensator mit einem dielektrischen Fluid, insbesondere einer isolierenden Flüssigkeit imprägniert. Dies kann durch ein übliches Verfahren geschehen, bei dem zuerst die Feuchtig-' keit in einem Vakuumkessel entfernt und dann der Kessel mit dielektrischem Fluid gefüllt wird, während der Druck im Kessel variiert wird. Das dielektrische Fluid tritt in den Kondensator durch das poröse metallisierte Papier ein, das als Docht wirkt und dessen Aluminiumüberzug dünn genug ist um selbst etwas porös zu sein.

Die Kapazität des Kondensators wird zwischen den beiden metallisierten Flächen des Papierstreifens 12 und den von diesen durch die eine hohe dielektrische Festigkeit aufweisenden Polypropylenstreifen 14 getrennten Windungen des Folienstreifens 10 gebildet. Die beiden metallisierten

' ■ Flächen, die durch das eine geringe dielektrische Festigkeit aufweisende Papier getrennt sind," bilden keine Kapazität zwischen sich, da sie durch den Zinküberzug 17 ausgeschaltet sind. So waren die positiven Eigenschaften des Papiers, seine Porosität (Dochteigenschaft), Dünnheit und geringes Gewicht ausgenutzt während der Hauptanteil des Papiers, nämlich sein schlechtes Isolationsvermögen, neutralisiert wird.

.

Die Verläiigerungs- oder Anschlußstreifen 18 aus Aluminium tragen einerseits zur Befestigung der Kupferstreifen 16 an der Folie 10 bei und verbessern andererseits die elektrischen Eigenschaften des Kondensators durch ihre zusätzliche Fläche und ihren geringen spezifischen Widerstand.

Die extreme Hitze, die bei einem Betrieb des Kondensators mit Hochspannung entstehen kann, wird zum Teil einerseits von den Windungen des Kerns 19 und andererseits durch den gewellten Kerneinsatz 20, dessen offene Zwischenräume vorteilhaft sind, abgeleitet.

Der Erfindungsgedanke läßt sich selbstverständlich auch auf andere Weise als durch das oben beschriebene Ausführungsbeispiel realisieren. Beispielsweise können anstelle der erwähnten bevorzugten Materialien auch irgendwelche anderen beidseitig metallisierten dielektrischen Materialien verwendet werden und die Trennung oder Isolation der Metallisierungsschichten von der Folienelektrode kann durch Streifen aus irgendeinem anderen üblichen Isoliermaterial erfolgen. Die Folie kann aus irgendeinem geeigneten leitenden Werkstoff bestehen und muß nicht unbedingt schmaler als die anderen Kondensatorkomponenten sein.

Eine Ausführungsförm, bei der eine Folie verwendet werden kann, die ebenso breit oder breiter ist als die anderen Elemente des Wickels ist ein Kondensator, der ebenso wieder jenige gemäß Fig. 1 aufgebaut ist, mit der Ausnahme, daß der Folienstreifen so gewickelt ist, daß sein gewickelter Rand an derjenigen Seite des Kondensators, die dem herausstehenden Rand des metallisierten Papiers entgegengesetzt ist, sich über die Ränder der anderen Elemente des Wickels hinaus erstreckt, wodurch die Wärmeableitung erleichtert wird. Bei wieder einer anderen Ausführungsform ist dieser herausstehende Rand der Folienwicklung mit einem aufgespritzten überzug, aus Zink versehen, so daß die Anschlußstreifen nicht benötigt werden.

Obwohl ein kern bevorzugt wird, insbesondere wenn die Wicklung viele Windungen enthält und die Betriebsspannungen hoch sind, kann der Kondensator auch ohne Kern aufgebaut sein. Der Kern kann aus irgendeinem Material bestehen, das Wärme

- ΙΟΙ aufnimmt oder ableitet, er braucht nicht unbedingt gewickelt zu sein und braucht auch keine gewellte Einlage zu enthalten.

■ 5 Die leitenden herausgeführten Leiterstreifen erfordern keine eigenen Anschlußstreifen oder -flecke 18 auf der Folie und können an dieser durch die verschiedensten bekannten Verfahren, wie durch Löten angebracht werden. Wenn man die Oberfläche zu vergrößern wünscht, kann man die Anschlußstreifen an dem Ende, an dem sie an der Folie angebracht sind, verbreitern.

Claims (1)

1. DR, DIETER V. BEZOLD

   DIPL. ING. PETER SCHÜTZ

   DIPL, ING.WOLFGANG HEUSLER

   MARrA-THERESlA-STRASSE 22 POSTFACH 86 02 60

   D-8OGO MUENCHEN 86

   3 1359M

   ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT

   EUROPEAN PATENT ATTORNEYS MANDATAIRES EN BREVETS EURpPfiENS

   TELEFON 089/4 70 60 06 TELEX 522 638 TELEGRAMM SOMBEZ

   US-Ser.No. 187,086 AT: 15. September 1980

   10. September 1981 11038/MVB/Ro.■

   AEROVOX INCORPORATED
   Belleville Avenue, New Bedford, Mass. (V.St.Ä.)

   Wickelkondensator

   Patentansprüche

   1y) Wickelkondensator gekennzeichnet
   durch
   a) einen länglichen Metallfolien-Elektrodenstreifen (10);

   b) eine diesem zugeordnete erste Schicht (14) aus dielektrischem Material;

   c) einen der ersten Schicht (14) aus dielektrischem Material benachbarten dielektrischen Streifen (12) „ auf

   dessen beide Seiten eine Metallisierungsschicht aufgebracht ist, welche die beiden Seiten dieses Streifens

   ···■·· *· · · »* ■«* j I ν) J j I I

   bis zu mindestens einem Rand dieses länglichen dielektrischen Streifens bedeckt;

   d) eine dem metallisierten dielektrischen Streifen zugeordnete zweite Schicht (14) aus dielektrischem Material; e) eine elektrische Anschlußvorrichtung (16, 18), die mit dem Metallfolien-Elektrodenstreifen (10) am einen Ende des Kondensators verbunden ist, und

   f) einen die Ränder des metallisierten dielektrischen Streifens verbindenden Metallüberzug (17) am entgegengesetzten Ende des Kondensators.

   2.) Wickelkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , .daß der metallisierte dielektrische Streifen (12) ein poröses Material enthält, welches mit einem dielektrischen Fluid imprägniert ist.

   ' 3.) Wickelkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß sich die Metallisierungs- · schichten am einen Seitenrand des dielektrischen- Streifens

   (12) über die Ränder des Metallfolien-Elektrbdenstreifens (10) und der ersten sowie zweiten Schicht aus dielektrischem Material derart hinaus erstrecken, daß ein gewickelter Teil des metallisierten Streifens am einen Ende des Kondensators frei liegt.

   4.) Wickelkondensator nach einem der vorhergehenden An-• Sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er einen wärmeableitenden Kern (19) enthält.

   5.) Wickelkondensator nach Anspruch 4, d a d u r c h g e -. kennzeichnet, daß der Kern einen Streifen aus einem Wärme nicht oder schlecht leitenden Material enthält, welches in der gleichen Richtung gewickelt ist, wie der Rest des Kondensators.

   6.) Wickelkondensator nach Anspruch 5, gekenn-zeichnet durch einen Wärme gut leitenden Streifen, welcher dem Wärme nicht oder schlecht leitenden Kernstreifen zugeordnet und in der gleichen Richtung wie dieser gewickelt ist.

   7.) Wickelkondensator nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kern ein gewelltes Stück (20) aus einem Wärme nicht oder schlecht leitenden Material eingesetzt ist.

   8.) Wickelkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Metallfolien-Elektrodenstreifen (10) verbundene■elektrische Anschlußvorrichtung· mindestens einen Leiterstreifen (16) aus elektrisch leitfähigem Material ■enthält, der am einen Ende an dem Metallfolien-Elektrodenstreifen (10) angebracht ist und von einem Ende des Kondensators vorspringt.

   9.) Wickelkondensator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Leiterstreifen (16) an einem Stück (18) aus elektrisch leitfähigem Material befestigt ist, welches an dem Metallfolien-Elektrodenstrei-

   25· fen angebracht ist und einen Teil des Leiterstreifens überlappt .

   10.) Wickelkondensator nach Anspruch T, dadurch gekennzeichnet , daß sich der seitliche Rand der Metallfolie an dem Ende des Kondensators, der die mit der Metallfolie verbundene elektrische Anschlußvorrichtung aufweist, über die Ränder der ersten und zweiten Schicht aus dielektrischem Material sowie des metallisierten dielektrischen Streifens derart hinaus erstreckt, daß ein gewickelter Teil der Metallfolie frei liegt.

   t m- .· «. »β α ψ * ψ- S · »ο

   11.) Wickelkondensator nach Anspruch 10/ dadurch gekennzeichnet , daß der freiliegende gewickelte. Teil des Metallfolienstreifens mit einem leitfähigen Metallüberzug versehen ist, der die mit der Metallfolie verbundene elektrische Anschlußvorrichtung bildet.