DE4214121A1 - Elektrischer wickelkondensator - Google Patents

Elektrischer wickelkondensator

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Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Wickelkondensa­ tor, insbesondere Leistungskondensator, aus zumindest einem auf einem Kernrohr angeordneten Kondensatorwickel, bei dem die Wickelstirnseiten mit Schoopschichten versehen sind und der bis auf den Durchführungsbereich für äußere Anschlüsse mit einer Kunststoffumhüllung versehen ist.
Ein derartiger Kondensator ist aus der EP 0 388 689 A2 be­ kannt. Die Umhüllung besteht hierbei aus durch Faserroving verstärktem Kunststoff, z. B. Epoxidharz, der nach der Herstellung der Umhüllung ausgehärtet wird. Es ist auch möglich, die bekannte voll isolierte Bauweise durch einen Kunststoffverguß herzustellen. Beide Ausführungen erfor­ dern einen hohen Verfahrens- und Investmentaufwand.
Es ist weiterhin bekannt, Leistungskondensatoren in Me­ tallgehäuse einzubauen, wobei aber neben dem hohen Teil­ aufwand auch eine notwendige zusätzliche Außenisolierung des Kondensators wie auch die Innenisolierung des Wickels gegen das Gehäuse weitere beträchtliche Zusatzkosten ver­ ursachen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen elektrischen Wickelkondensator der eingangs genannten Art, insbesondere Leistungskondensator, mit einer vollisolierten Umhüllung anzugeben, die mit wenigen, kostengünstig vorgefertigten Teilen in einfachen Verfahrens- und Montageschritten zu­ sammengefügt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Umhüllung aus zumindest zwei Kunststoffteilen besteht, die durch eine Verschweißung miteinander verbunden sind.
Die Kunststoffumhüllung kann insbesondere entweder aus einem Becher mit Abschlußscheibe, zwei gleichen Becher­ hälften (Halbschalen) oder einem Kunststoffrohr mit zwei Abschlußscheiben bestehen.
Als Schweißverfahren können die an sich bekannten Ultra­ schall- Schweißverfahren, Induktionsschweißverfahren oder thermische Schweißverfahren (z. B. mit beheizten Schweiß­ backen oder Drähten oder mit Heizstrahler fokussiertem Licht- oder Laserstrahl) Anwendung finden.
Es ist vorteilhaft, bei der Anwendung des Induktions- Schweißverfahrens im Verbindungsbereich der Kunststoff­ teile an den Fügeflächen einen Metallring einzubetten (indirektes Hf-Schweißen).
Bei der Anwendung der Ultraschall-Schweißung ist es vor­ teilhaft, an einer der zu verschweißenden Flächen (Füge­ flächen) z. B. eine dachförmige Naht (Energierichtungs­ geber) anzuformen oder die Fügeflächen mit einer Quetsch­ naht auszuführen.
Beim thermischen Schweißverfahren werden die Kunststoff­ teile im Bereiche der Fügeflächen entweder mit beheizten Backen bzw. Drähten oder mit Strahlern (mit oder ohne zu­ sätzliche Druckbeaufschlagung) aufgeschmolzen bzw. ver­ schweißt.
Beim (indirektem) Induktions(Hf)-Schweißverfahren wird der zwischen den beiden zu verschweißenden Kunststoffteilen (Fügeflächen) liegende Metallring induktiv erwärmt, so daß um diesen der Kunststoff schmilzt und die Fügeflächen, ggf. unter leichtem Fügedruck, miteinander verschweißt werden. Die durch die Kunststoffabschlußscheibe bzw. den Becherboden durchgeführten Anschlußelemente (Durchführung) können entweder mittels O-Ringen abgedichtet werden, oder die Anschlußelemente werden mit Kunststoff zu einer Ab­ schlußscheibe umspritzt. Hierbei können zur besseren Ab­ dichtung an der Flächenpaarung Kunststoff/Metall die Me­ tallflächen mit Haftvermittlersystemen (z. B. Heißschmelz­ kleber etc.) beschichtet werden, oder es wird ein einge­ legter O-Ring mit umspritzt.
Die Kunststoffgehäuse können aus den bekannten Kunststof­ fen wie PPS (Polyphenylensulfid), PP (Polypropylen), PA (Polyamid) und anderen geeigneten Kunststoffen bestehen.
Der Erfindungsgegenstand wird anhand der folgenden Aus­ führungsbeispiele erläutert.
In der dazugehörenden Zeichnung zeigen
Fig. 1 ein Schnittbild durch einen in einen Becher mit Ab­ schlußscheibe eingebauten Kondensator;
Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Anschlußelement;
Fig. 3 einen Teilschnitt eines Kondensators, der in zwei gleiche Becherhälften (Halbschalen) eingebaut ist;
Fig. 4 eine Fügefläche mit dachförmiger Naht;
Fig. 5 eine Fügefläche mit Quetschnaht und
Fig. 6 einen Teilschnitt eines Kondensators mit zusätz­ licher Abdichtung.
In Fig. 1 ist in geschnittener Darstellung ein Kondensator­ wickel 1 gezeigt, der auf einem Kernrohr 2 angeordnet ist. Jeweils auf einer Seite des Kernrohrs 2 befinden sich Kon­ taktdurchführungselemente 3, 4 die mit den Schoopschichten 5, 6 elektrische leitend verbunden sind. Diese Kontakt­ durchführungselemente 3, 4 werden in die Kernrohre 2 ein­ gesteckt, bevor die Umhüllung fertiggestellt wird.
Die Umhüllung besteht aus einem Kunststoffbecher 7, der mit einer Abschlußscheibe 8 verschlossen ist. Im Verbin­ dungsbereich zwischen Becher 7 und Abschlußscheibe 8 ist ein Metallring 9 eingefügt, so daß die beiden Kunststoff­ teile 7, 8 mittels des Induktions-Schweißverfahrens mit­ einander verbunden werden können. Durch die induktive Er­ wärmung des Metallrings 9 schmilzt im Bereich 10 um den Metallring 9 herum das Kunststoffmaterial von Becher 7 und Abschlußscheibe 8, so daß eine dichte Verbindung zwischen Becher 7 und Abschlußscheibe 8 gewährleistet wird. Falls es erwünscht wird, kann im Randbereich 11 zwischen Ab­ schlußscheibe 8 und Becher 7 eine zusätzliche Versiegelung vorgenommen werden.
Zur Abdichtung zwischen Becher 7 bzw. Abschlußscheibe 8 gegenüber den Kontaktdurchführungselementen 3, 4 sind im Verbindungsbereich O-Ringe 12, 13 angeordnet.
In der Fig. 2, die eine Draufsicht auf das Kontakt-Durch­ führungselement 3 darstellt, ist gezeigt, daß am Durch­ führungselement 3 eine Drehsicherungsfläche 14 angeordnet ist, so daß eine Relativbewegung zwischen Durchführungs­ element 3 und Abschlußscheibe 8 bzw. Kontaktelement 4 und Becher 7 ausgeschlossen wird.
In der Fig. 3 ist in geschnittener Darstellung eine Teilan­ sicht eines Kondensatorwickels 1 gezeigt, der in ein Ge­ häuse eingebaut ist, das aus zwei gleichen Becherhälften (Halbschalen 15, 16) besteht.
In der Fig. 4 ist in teilgeschnittener Ansicht ein Konden­ satorgehäuse, bestehend aus Becher 7 und Abschlußscheibe 8 gezeigt, bei dem an der Abschlußscheibe 8 im Bereich der Fügeflächen 17 eine dachförmige Naht 18 angeordnet ist. Diese dachförmige Naht 18 dient als Energierichtungsgeber bei der Ultraschall- Verschweißung zwischen Becher 7 und Abschlußscheibe 8.
In der Fig. 5 ist ein Kunststoffbecher 7 mit Abschlußschei­ be 8 in teilgeschnittener Ansicht dargestellt, wobei die Abschlußscheibe 8 im Bereich der Fügeflächen 17 eine Quetschnaht 19 aufweist. Diese Quetschnaht 19 dient in ähnlicher Weise wie die dachförmige Naht 18 nach Fig. 4 als Energierichtungsgeber bei der Ultraschall-Verschweißung des Bechers 7 mit der Abschlußscheibe 8.
In der Fig. 6 ist ein Kondensatorwickel 1 dargestellt, der in einen Kunststoffbecher 7 eingebaut ist. Der Kunststoff­ becher 7 ist mit der Abschlußscheibe 8 verschlossen indem im Bereich 20 eine Aufschmelzung durch thermische Energie, z. B. durch Heizelemente oder IR-Strahler erfolgt ist. Zusätzlich zur Abdichtung durch einen Elastomer-O-Ring 12 zwischen Kontaktdurchführungselement 3 und Abschlußscheibe 8 ist eine weitere Elastomer-O-Ring-Dichtung 20 zwischen Abschlußscheibe 8 und Kunststoffbecher 7 angeordnet.
Bei den in den Fig. dargestellten Ausführungsbeispielen sind Kondensatoren mit axial angeordneten Anschlußele­ menten dargestellt. Der Erfindungsgedanke ist aber genauso bei Kondensatoren mit anders geformten, z. B. auch bei radial (einseitig) angeordneten Anschlußelementen anwend­ bar.
Der Gegenstand der Erfindung eignet sich insbesondere für Leistungskondensatoren (z. B. IGBT- oder GTO-Kondensato­ ren).

Claims (5)

1. Elektrischer Wickelkondensator, insbesondere Leistungs­ kondensator, aus zumindest einem auf einem Kernrohr ange­ ordneten Kondensatorwickel, bei dem die Wickelstirnseiten mit Schoopschichten versehen sind und der bis auf den Durchführungsbereich für äußere Anschlüsse mit einer Kunst­ stoffumhüllung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung aus zumindest zwei Kunststoffteilen (7, 8, 15, 16) besteht, die durch eine Verschweißung miteinan­ der verbunden sind.
2. Elektrischer Wickelkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kontaktdurchführungselementen (3, 4) und Abschlußscheibe (8) eine Elastomer-Ringdichtung (O-Ring) (12) angeordnet ist.
3. Elektrischer Wickelkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Abschlußscheibe (8) und Kunststoffbecher (7) eine Elastomer-Ringdichtung (O-Ring) (20) angeordnet ist.
4. Elektrischer Wickelkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Verbindungsbereich der Kunststoffteile an den Fügeflächen ein Metallring (9) angeordnet ist.
5. Elektrischer Wickelkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Verbindungsbereich der Kunststoffteile an den Füge­ flächen (17) eine dachförmige (18) oder eine Quetschnaht (19) angeordnet ist.
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