DE838634C

DE838634C - Electric capacitor

Info

Publication number: DE838634C
Application number: DEM2444A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Albert Liechti
Original assignee: Micafil AG
Current assignee: Micafil AG
Priority date: 1949-04-04
Filing date: 1950-03-21
Publication date: 1952-05-12

Description

Elektrischer Kondensator Die Urfinclting bezieht sich auf einen Konden- sator, dessen z-%#ischen die metallischen Belegungen eingeschlossenes Dielektrikum aus mehreren mit einem Isoliermittel imprägnierten Isolierstoff- schichten aufgebaut ist. Es ist 1>eka.nnt, daß der Belastbarkeit solcher Kondensatoren dadurch eine Grenze gesetzt ist, daß zufolge IonisYui@@nscrschcinungen im Imprägnier- mittel der Isolierstoflschichten Durchschläge zwi- schen den metallischen Belegungen auftreten. Er- fahrungsgc#mäl., gehen derartige Zerstörungen in erster Linie von den innerhalb des Dielektrikums liegenden Rändern der metallischen Belegungen aus. Eine bedeutende Erhöhung des für die Zer- störung des Kondensators kritischen Spannung läßt sich, wie Versuche gezeigt haben, dadurch ,erzielen, daß die an den kritischen Stellen aus den metallischen Belegungen austretenden Feldlinien gezwungen werden, vorerst unmittelbar eine Isolierstoffschicht zu durchsetzen, um erst anschließend nach Austritt aus dieser Isolierstoffschicht in das Imprägniermittel zu gelangen. Diese Isolierstoffschicht ist in der Folge stets als Isolierstoffhülle bezeichnet, zur Unterscheidung von den übrigen Isolierstoffschichten, welche das Dielektrikum zwischen den metallischen Belegungen bilden.Electric capacitor The urfinclting refers to a condensation sator, whose z -% # is the metallic coverings enclosed dielectric composed of several with an insulating material impregnated layers is built up. It is 1> eka.nnt that the resilience of such Capacitors are limited by the fact that according to IonisYui @@ nscrschcinungen in the impregnation by means of the insulating material layers, breakthroughs between between the metallic coverings occur. He- experience, such destructions go into primarily from those within the dielectric lying edges of the metallic coverings the end. A significant increase in the failure of the capacitor leaves critical voltage As experiments have shown, achieve by that the field lines emerging from the metallic coverings at the critical points are forced to immediately pass through a layer of insulating material in order to get into the impregnating agent only after exiting this layer of insulating material. This insulating material layer is always referred to in the following as an insulating material sheath, to distinguish it from the other insulating material layers, which form the dielectric between the metallic coverings.

Die Erfindung kennzeichnet sich daher dadurch, daß um oder wenigstens an die innerhalb des Dielektrikums sich befindenden Ränder der metallischen Belegungen eine diese umfassende oder an diesen anliegende, U-förmig gefaltete Isolierstoffhülle, deren innere, gegen die metallische Belegung gerichtete Oberfläche mit einem unmittelbar anliegenden leitenden Belag versehen ist, der in leitender Berührung mit derjenigen metallischen Belegung steht, an deren Rand er anliegt, angeordnet ist.The invention is therefore characterized in that around or at least to the edges of the metallic coverings located within the dielectric an insulating sheath that surrounds or adjoins it and is folded in a U-shape, their inner, against the metallic coating directed surface is provided with a directly adjacent conductive coating, which is in conductive Is in contact with the metallic coating on the edge of which it is in contact, is arranged.

Die Erfindung sei mit Hilfe von Ausführungsbeispielen an Hand der Figuren näher erläutert. Fig. i zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel mit beidseitig im Dielektrikum endenden Belegungen, und Fig. a und 3 stellen Varianten dieses ersten Ausführungsbeispieles dar, mit einseitig aus dem Dielektrikum austretenden Belegungen; Fig. ¢ zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einseitig aus dem Dielektrikum austretenden Belegungen, und Fig. 5a bis 5c stellen Varianten dieses Ausführungsbeispieles dar; Fig.6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel mit beidseitig im Dielektrikum endenden Belegungen; Fig.7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel mit einseitig aus dem Dielektrikum austretenden Belegungen.The invention is with the help of exemplary embodiments on the basis of Figures explained in more detail. Fig. I shows a first embodiment with both sides assignments ending in the dielectric, and FIGS. a and 3 represent variants of this first Exemplary embodiment, with deposits emerging from the dielectric on one side; Fig. ¢ shows a further embodiment with one side from the dielectric emerging assignments, and Fig. 5a to 5c represent variants of this embodiment dar; FIG. 6 shows a third exemplary embodiment with a dielectric on both sides ending assignments; Fig. 7 shows a fourth embodiment with one side from the dielectric leaking assignments.

Ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß Fig. i zeigt sämtliche aufeinanderliegenden Schichten, wie sie in einer Wickelmaschine, in bekannter Weise, zu einem Kondensatorwickel verarbeitet werden. Die Schichten, deren Dicke zwischen einigen ,u und etwa i oo ,u variiert, sind zur Verdeutlichung der Zeichnung stark vergrößert dargestellt.A first exemplary embodiment according to FIG. I shows all of them lying on top of one another Layers, as they are in a winding machine, in a known manner, to form a capacitor winding are processed. The layers, the thickness of which is between a few, u and about i oo , u varies, are shown greatly enlarged to clarify the drawing.

Mit Bi und B2 sind die beiden verschiedenpoligen metallischen Belegungen bezeichnet. Die durchgehenden, mit einem Isoliermittel (nicht gezeichnet) imprägnierten IsolierstoffschichtenDbilden das Dielektrikum zwischen den Belegungen. Die Ränder der Belegungen sind in einer Isolierstoffhülle l eingebettet, deren eine Oberfläche, welche gegen die metallische Belegung gerichtet ist, mit einem leitenden Belag S versehen ist. Dieser schraffiert dargestellte Belag S ist unmittelbar auf der Isolierstoffhülle l aufgebracht, unter Vermeidung von Hohlräumen oder Zwischenschichten des Imprägniermittels. Der Belag'S ist beispielsweise auf die Isolierstoffhülle l aufgespritzt, wodurch die nötige innige Verbindung sichergestellt wird. Der Belag S wird im fertiggewickelten Kondensator durch die umgebenden Schichten D genügend fest gegen die metallische Belegung B gepreßt, so daß Belag S und Belegung B dasselbe Potential besitzen und der HohlraumH feldfrei wird. Die aus dem BelagS austretenden elektrischen Feldlinien E (strichpunktiert dargestellt an einem Rand der Belegung Bi) gelangen somit unmittelbar in die Isolierstoffhülle l und erst von dort in das Imprägniermittel, welches sich überall zwischen den Isolierstoffschichten D, also auch im Raum F, befindet.Bi and B2 are the two different-pole metallic assignments designated. The continuous, impregnated with an insulating agent (not shown) Insulating material layers form the dielectric between the coverings. The edges of the assignments are embedded in an insulating sleeve l, one surface of which which is directed against the metallic covering, with a conductive covering S is provided. This covering S, shown hatched, is directly on the insulating material envelope l applied, avoiding voids or intermediate layers of the impregnating agent. The covering'S is sprayed, for example, onto the insulating material sleeve l, as a result of which the necessary intimate connection is ensured. The covering S is fully wound Capacitor by the surrounding layers D sufficiently firmly against the metallic Occupancy B pressed so that facing S and occupancy B have the same potential and the cavity H becomes field-free. The electric field lines emerging from the coveringS E (shown in dash-dotted lines on an edge of the assignment Bi) thus arrive immediately into the insulating material l and only from there into the impregnating agent, which is everywhere between the insulating material layers D, so also in space F, is located.

Fig. a zeigt eine erste Variante des ersten Ausführungsbeispielesmit der Annahme, daß die Belegungen B1 und B2 auf einer Seite aus dem Dielektrikum austreten und in bekannter Weise nach der Pressung des Kondensatorwickels zu den Kondensatorklemmen geführt werden. Die Isolierstoffhüllen l und die leitenden > Beläge S sind an den innerhalb des Dielektrikums liegenden Rändern der metallischen Belegungen B1 und B2 genau so angebracht, wie in Fig. i beschrieben. Die Bezugzeichen haben in dieser, wie in allen folgenden Figuren die gleiche Bedeutung wie in Fig. i.Fig. A shows a first variant of the first embodiment with the assumption that the assignments B1 and B2 emerge from the dielectric on one side and in a known manner after pressing the capacitor winding to the capacitor terminals be guided. The insulating material l and the conductive> coverings S are on the edges of the metallic coverings B1 and B1 lying within the dielectric B2 attached exactly as described in Fig. I. The reference symbols have in this, As in all the following figures, the same meaning as in Fig. i.

Eine weitere Variante zeigt Fig.3. Sie besteht darin, daß die Isolierstoffhülle auf der einen Oberfläche der Belegungen samt Belag S bis zum Rande der durchgehenden Isölierstoffschichten verlängert ist, was speziell dann vorteilhaft ist, wenn zufolge sehr dünner metallischer Belegungen Löcher in diesen nicht ausgeschlossen sind. An solchen Löchern würden sich nämlich ähnliche Ionisationseffekte einstellen, wie an den innerhalb des Dielektrikums liegenden Rändern der Belegungen B1 und B2.Another variant is shown in Fig.3. It consists in the fact that the insulating material on one surface of the coverings including covering S to the edge of the continuous Isölierstoffschichten is extended, which is especially advantageous if according to very thin metallic coverings holes in these cannot be ruled out. Ionization effects similar to those of at the edges of the coverings B1 and B2 lying within the dielectric.

Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel mit seitlich austretenden Belegungen zeigt Fig, ¢. Die Isolierstoffhülle l samt leitendem Belag S erstreckt sich hier über die ganze Belegung B1 bzw. B2 bis zum Rand des Dielektrikums, gebildet durch die Schichten D. Mit dieser Anordnung läßt sich eine durchwegs gleiche Dicke des Kondensatorwickels erzielen.A particularly advantageous embodiment with laterally exiting Allocations are shown in FIG. The insulating material l including the conductive coating S extends is formed here over the entire occupancy B1 or B2 up to the edge of the dielectric through the layers D. With this arrangement, a consistently equal thickness can be achieved of the capacitor winding.

Die Fig.5a bis 5c zeigen Varianten des Ausführungsbeispieles von Fig. 4, bei welchen sich die Isolierstoffhüllen l auch über die ganze Belegung B1 bzw. B2 erstrecken, der leitende Belag S aber kürzer gehalten ist. Die Fig. 5a bis 5c unterscheiden sich gegenseitig lediglich durch die verschiedene Lage der Enden der Schenkel S1 und S2, wobei alle diese Varianten den Vorteil durchwegs gleicher Wickeldicke aufweisen, wie er dem Ausführungsbeispiel von Fig.4 zu eigen ist, unter gleichzeitiger Einsparung an Material für die Belegung S.FIGS. 5a to 5c show variants of the exemplary embodiment from FIG. 4, in which the insulating material covers l also cover the entire assignment B1 or B2 extend, but the conductive covering S is kept shorter. Figures 5a to 5c only differ from each other in the different position of the ends of the Leg S1 and S2, with all of these variants having the advantage of consistently having the same winding thickness have, as it is the embodiment of Figure 4 peculiar to, with simultaneous Saving of material for the occupancy p.

Falls eine durchwegs gleiche Schichtdicke der Dielektrika erwünscht ist, ohne daß wie in den Fig.4 und 5.a bis 5c die Isolierstoff hülle bis zum Rand der aus dem Dielektrikum austretenden Belegungen geführt ist, läßt sich eine Anordnung der Isolierstoffhülle l verwenden, die an Hand von Fig.3 erläutert sei. Der Schenkel!, der Belegung B1 bzw. B2 reicht in diesem Fall nur bis zum Ende des Schenkels 1, der Belegung B2 bzw. B1 (Linie b -b bzw. c-c). Diese Grenzlinien b-b und c-c lassen sich natürlich gegeneinander verschieben und können auch örtlich zusammenfallen. Der Belag S erstreckt sich dabei mindestens tim die im Dielektrikum liegenden Ränder der Belegungen B1 und B2.If a consistently equal layer thickness of the dielectrics is desired, without the insulating sheath being guided to the edge of the coverings emerging from the dielectric, as in FIGS Hand of Fig.3 is explained. The leg! Of occupancy B1 or B2 extends in this case only to the end of leg 1, occupancy B2 or B1 (line b -b or cc). These boundary lines bb and cc can of course be shifted relative to one another and can also coincide locally. The coating S extends at least along the edges of the coatings B1 and B2 that are in the dielectric.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Kondensator mit beidseitig im Dielektrikum endenden Belegungen zeigt Fig.6. Zur Vermeidung von Dickeschwankungen läuft die Isolierstoffhülle l auf einer Seite der Belegung Bi bzw. B2 vollständig derselben entlang, und auf der Gegenseite stoßen die beiden Schenkel l, und 1, in einer Fuge F zusammen. Selbstverständlich lassen sich die Schenkel !l und 12 verkürzen, wenn auf eine gleichmäßige Dicke des Kondensatorwickels kein Wert gelegt wird, hingegen die beiden Randpartien der Isolierstoffschicht l aus wickeltechnischen Gründen wenigstens einseitig zusammenhängen sollen. In diesem Fall enden die Schenkel J1 und J= z. B. an den Stellen A. Der Belag S kann sich, wie in Fig. 6 gezeigt, über die ganze Isolierstoffschicht J erstrecken, es genügt aber auch ein Belag Si, der nur die Ränder der Belegungen umfaßt, also nur bis zur Linie a-a reicht. Aus technischen Gründen kann es vorteil- haft sein, den BelagS auf der einen Oberfläche der Belegung Bi bzw. B., durchgehend zu machen und auf der anderen Seite nur bis zur Linie a-a zu führen. rin viertes Ausführungsbeispiel für einen Kon- densator mit einseitig aus dem Dielektrikum aus- tretenden Rändern ist in Fig.7 dargestellt, wobei nur der eine Kondensatorrand gezeichnet ist. Dem Rand der metallischen Belegung B.,, welcher innerhalb des Dielektrikums liegt, ist die Isolierstoffhülle J nur mit dem einen Schenkel 1, an- gefügt, und der Schenkel J= ist auf den Schenkel J, gepreßt, ohne daß er die Belegung B2 berührt. Die für die Ionisationserscheinungen kritische Stelle liegt nun bei K. wobei, wie verlangt, an dieser Stelle die Feldlinien unmittelbar in die Isollerstoff- hülle J austreten. Die Stelle L dagegen verliert ihre kritische Bedeutung, denn die Unterbrechung zwischen dem Belag B_> und dem Schenkel S2 des leitenden Belages S ist durch den Schenkel S, über- brückt, so daß die Stelle L nicht dieselbe schäd- liche Wirkung wie etwa ein Loch in der Bele- gung B hat. Der kritische Rand ist somit durch die Anordnung gemäß Fig. 7 von der Stelle L zur Stelle K verschoben worden. Der Schenkel J, läßt sich natürlich mit oder ohne Belag sl beliebig über die Belegung B_ in Dichtung des Pfeiles I' ausdehnen und kann sogar reit einer entsprechenden Isolicrstoffhülle am an- dern, nicht gezeichneten Rand der Belegung B,> zu- sammenhängend ausgeführt sein. Auf diese Weise kann eine über die ganze Breite des Kondensator- wickels annähernd konstante Wickeldicke erzielt werden, ähnlich den Varianten gemäß Fig. 5a bis 5c. Der BelagS läßt sich auf der IsolierstoffhülleJ, außer durch die bereits erwähnte Methode, auch chemisch aufbringen oder aufdrucken. Selbstverständlich läßt sich der BelagS auch auf die Isolierstoffhülle J aufkleben. Bedingung ist lediglich, daß die elektrische Festigkeit des er- starrten Klebstoffes diejenige.des Imprägniermittels Übertrifft. Die unmittelbare Vereinigung des leitenden Be- lages S mit der Isolierstoffhülle J läßt sich auch dadurch erzielen, daß als Belag S eine Metallfolie dient, auf welche eine Isolierstoffhülle in flüssiger Form aufgetragen wird, welche nach der Auftra- gung erstarrt. Die Erfindung läßt sich außer für Wickel- kondensatoren jeder Art auch für Stapelkonden- satoren verwenden. Es lassen sich natürlich noch weitere Kombina- tionen in der Anordnung der Isolierstoffhülle l und des Belages S zusammenstellen, ohne aber der Grundidee der Erfindung etwas Wesentliches bei- zufügen. Insbesondere ist die Anzahl der durchgehenden Isolierstoffschichten für die Erfindung unwesentlich.Another embodiment of a capacitor with coatings ending in the dielectric on both sides is shown in FIG. In order to avoid fluctuations in thickness, the insulating material sleeve 1 runs completely along the same on one side of the covering Bi or B2, and the two legs 1 and 1 meet in a joint F on the opposite side. The legs 1 and 12 can of course be shortened if no importance is attached to a uniform thickness of the capacitor winding, whereas the two edge parts of the insulating material layer 1 should be connected at least on one side for reasons of winding technology. In in this case the legs J1 and J = z. B. at the positions A. The covering S can, as shown in Fig. 6, extend over the entire insulating layer J, it however, a covering Si that only covers the edges is also sufficient the occupancy includes, so only up to line aa enough. For technical reasons it can be advantageous be adherent, the covering on one surface the assignment Bi or B. to make continuously and on the other hand only up to line aa to to lead. rin fourth embodiment for a consortium capacitor with one side out of the dielectric stepping edges is shown in Fig.7, wherein only one condenser edge is drawn. The edge of the metallic covering B. ,, which is inside the dielectric is the Insulating sleeve J only with one leg 1, joined, and the leg J = is on the leg J, pressed without touching assignment B2. the critical point for the ionization phenomena is now with K. where, as requested, on this one Place the field lines directly in the Isollstoff- cover J exit. The position L on the other hand loses their critical importance because the interruption between the covering B_> and the leg S2 of the conductive covering S is through the leg S, over- bridges, so that the point L does not have the same damaging effect such as a hole in the gung B has. The critical edge is through the arrangement according to FIG. 7 from the point L. has been moved to position K. The leg J, of course, can be with or without covering sl any over the assignment B_ in I 'arrow seal stretch and even can with a corresponding insulating cover on the the edge of assignment B, not shown,> to- be carried out coherently. In this way can cover the entire width of the capacitor winding almost constant winding thickness achieved are, similar to the variants according to FIG. 5a to 5c. The covering S can be placed on the insulating material except by the method already mentioned, too apply or print chemically. Of course, the BelagS can also be used Glue it onto the insulating sleeve J. condition is only that the electrical strength of the stiff adhesive that of the impregnating agent Exceeds. The direct union of the leading lages S with the insulating sleeve J can also achieve that as a covering S a metal foil serves on which an insulating sleeve in liquid Form is applied, which after the application solidification. The invention can be used except for winding all types of capacitors, also for stacked condensers use sators. Of course, other combinations can be functions in the arrangement of the insulating sleeve l and the covering S, but without the Basic idea of the invention something essential add. In particular, the number of continuous layers of insulating material is insignificant for the invention.

Falls die Belegungen B äußerst dünn sind, so daß die Möglichkeit von Löchern in denselben nicht unwahrscheinlich ist, empfiehlt es sich, die Anordnung zu verwenden, bei welcher die metallischen Belegungen wenigstens einseitig vollständig mit der Isolierstoffhülle und dem Belag S überzogen sind.If the assignments B are extremely thin, so that the possibility of Holes in the same is not unlikely, it is recommended that the arrangement to use, in which the metallic coverings at least on one side completely are covered with the insulating material and the covering S.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Electrical capacitor, the dielectric of which is built up between the metallic coverings from several layers of insulating material impregnated with an insulating agent, characterized in that around or at least on the edges of the metallic coverings located within the dielectric 1.-ums one encompassing them or on them adjacent, U-shaped folded insulating material, the inner surface facing the metallic coating is provided with a directly adjacent conductive coating, which is in conductive contact with that metallic coating on the edge of which it rests, is arranged. z. Capacitor according to Claim i, characterized in that the edges of the metallic coverings lying within the dielectric are embedded in a coherent insulating material envelope, the inner surface of which, facing the metallic cover, is provided with a directly adjacent conductive layer. Capacitor according to Claim i, characterized in that the metallic coatings which emerge from the dielectric on one side are completely surrounded within the dielectric by a cohesive insulating material envelope, the surface of which is directed against the metallic coating at least in the edge area of the coating lying within the dielectric is provided with a directly adjacent conductive coating. , l. Capacitor according to claim i, characterized in that the metallic coverings, the edges of which are inside the dielectric, are surrounded at the edges and along one surface by a coherent insulating sleeve, while the other surface of the metallic coating is at least partially covered by this insulating sleeve is, whose surface facing the metallic coating is provided with a directly adjacent conductive coating. 5. Capacitor according to Anspyuch i, characterized in that the metallic coatings which emerge from the dielectric on one side, except for the edges lying in the dielectric, also along one surface up to the edge of the dielectric are surrounded by an insulating sleeve, which against the metallic coating-facing surface is provided with a directly adjacent conductive coating. 6. Capacitor according to claim i, characterized in that the insulating shell serves as a carrier of the conductive coating. 7. Capacitor according to claim t, characterized in that the conductive coating in the form of a metal foil serves as a carrier of the insulating material.