DE9312241U1

DE9312241U1 - Electrical power capacitor with reduced self-inductance

Info

Publication number: DE9312241U1
Application number: DE9312241U
Authority: DE
Original assignee: Siemens Matsushita Components GmbH and Co KG
Current assignee: TDK Electronics AG
Priority date: 1993-08-16
Filing date: 1993-08-16
Publication date: 1993-11-25
Anticipated expiration: 2003-08-17

Description

1 5 2 8 OE1 5 2 8 OE

Siemens Matsushita Components GmbH & Co. KGSiemens AG, Munich, is a German company based in Munich.

Elektrischer Leistungskondensator mit verringerter Eigeninduktivität Electrical power capacitor with reduced self-inductance

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Leistungskondensator mit verringerter Eigeninduktivität, der aus mindestens zwei Teilkapazitäten besteht, die als Wickelkondensator auf einem Kernrohr angeordnet sind, dessen Elektroden durch regenerierfähig dünne Metallschichten gebildet werden, die auf den dielektrisch wirksamen Kunststoffolien angeordnet sind, wobei die Elektroden zu unterschiedlichen Wickelstirnseiten herausgeführt und dort durch Schoopschichten kontaktiert sind.The invention relates to an electrical power capacitor with reduced self-inductance, which consists of at least two partial capacitances arranged as a wound capacitor on a core tube, the electrodes of which are formed by regenerable thin metal layers arranged on the dielectrically effective plastic films, wherein the electrodes are led out to different winding end faces and are contacted there by Schoop layers.

Ein derartiger Kondensator ist aus der EP 0517936 Al bekannt. Dort wird zur Verringerung der Eigeninduktivität vorgeschlagen, daß die Kondensatorwickel auf ihrer äußeren Wickelmantelfläche angeordnete Metallfolien besitzen, die als koaxialer Rückleiter des einen Wickelanschlusses dienen und daß an diesen Metallfolien symmetrisch angeordnete Bandleitungen befestigt sind.Such a capacitor is known from EP 0517936 Al. There, in order to reduce the self-inductance, it is proposed that the capacitor windings have metal foils arranged on their outer winding surface, which serve as a coaxial return conductor of one winding connection, and that symmetrically arranged strip conductors are attached to these metal foils.

Mit derartigen Konstruktionen lassen sich zwar erheblich verringerte Eigeninduktivitätswerte erreichen, jedoch ist die Herstellung derartiger Bauformen recht aufwendig.Although such designs can achieve significantly reduced self-inductance values, the production of such designs is quite complex.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Kondensator der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem mit einfachen Mitteln eine erhebliche Verringerung der Eigeninduktivität erreicht werden kann.The object of the invention is therefore to provide a capacitor of the type mentioned at the outset in which a significant reduction in the self-inductance can be achieved using simple means.

1 5 2 8 OE1 5 2 8 OE

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Teilkapazitäten auf jeder Wickelstirnseite durch die Schoopschichten elektrisch leitend miteinander verbunden sind. 5This object is achieved according to the invention in that the partial capacitances on each winding face are electrically connected to one another by the Schoop layers. 5

Vorteilhafterweise bestehen die Teilkapazitäten entweder aus konzentrisch übereinander angeordneten Teilwickeln oder sie werden durch voneinander getrennte, übereinanderliegende metallisierte Flächen gebildet, deren Länge mit zunehmendem Wickeldurchmesser ansteigt.Advantageously, the partial capacitances either consist of partial windings arranged concentrically one above the other or they are formed by separate, superimposed metallized surfaces whose length increases with increasing winding diameter.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung erhält man Kondensatoren, deren Einzelkapazitäten durch eine innere Parallelschaltung miteinander verbunden sind.The design according to the invention produces capacitors whose individual capacitances are connected to one another by an internal parallel circuit.

Aus der DE 25 44 225 Al sind zwar Wickelkondensatoren mit konzentrisch übereinander angeordneten Teilwickeln bekannt, jedoch sind dort die Teilwickel zumindest auf einer Wickelstirnseite durch elektrisch isolierte Trennfolien voneinander getrennt, so daß zwei separat verschaltbare Einzelkapazitäten resultieren.Although wound capacitors with concentrically arranged partial windings are known from DE 25 44 225 A1, the partial windings are separated from one another at least on one winding face by electrically insulated separating foils, so that two separately connectable individual capacitors result.

Ferner sind aus der DE 11 18 885 B Wickelkondensatoren bekannt, die zwei Teilkapazitäten aufweisen, die durch voneinander getrennte übereinanderliegende metallisierte Flächen gebildet werden, deren Länge mit zunehmendem Wickeldurchmesser ansteigt. Auch bei diesem Stand der Technik werden zwei separat verschaltbare Einzelkapazitäten erhalten.Furthermore, wound capacitors are known from DE 11 18 885 B which have two partial capacitances formed by separate, superimposed metallized surfaces whose length increases with increasing winding diameter. This state of the art also produces two separately interconnectable individual capacitances.

Eine Verringerung der Eigeninduktivität sowie eine innere Parallelschaltung durch elektrisch leitende Verbindung derA reduction of the self-inductance as well as an internal parallel connection through electrically conductive connection of the

.83 G 15 28 OE.83 G 15 28 OE

Teilkapazitäten durch die Schoopschichten sind im genannten Stand der Technik nicht angeführt.Partial capacitances due to the Schoop layers are not mentioned in the cited state of the art.

Die Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungsbeispiele erläutert.The invention is explained using the following embodiments.

In der dazugehörenden Figur zeigenIn the accompanying figure,

FIG 1 einen Kondensator mit zwei konzentrisch übereinander angeordneten Teilkapazitäten in Seitenansicht und FIG 2 einen Kondensator mit drei Teilkapazitäten, die durch voneinander getrennte, übereinanderliegende metallisierte Flächen gebildet sind, in Draufsicht.FIG 1 shows a capacitor with two partial capacitances arranged concentrically one above the other in a side view and FIG 2 shows a capacitor with three partial capacitances formed by separate, superimposed metallized surfaces in a top view.

In der FIG 1 ist ein Kondensator dargestellt, der aus zwei, konzentrisch übereinander angeordneten Teilkapazitäten C^, C 2 besteht, die auf einem Kernrohr 1 angeordnet sind. Die Teilkondensatoren werden durch Kunststoffolien 2 gebildet, auf denen regenerierfähig dünne Metallschichten 4 angeordnet sind, die als Elektroden dienen. Die Metallschichten 4 sind abwechselnd nach unterschiedlichen Wickelstirnseiten herausgeführt und dort durch Schoopschichten 5 elektrisch leitend miteinander verbunden. Zwischen den Teilkapazitäten C]_, C2 ist ein elektrisch isolierender Bereich 3 angeordnet, der beispielsweise dadurch gebildet wird, daß über eine Demetallisierungseinrichtung die elektrisch leitfähigen Schichten 4 für zumindest eine Wickelumdrehung abgetragen sind und somit die Einzelkapazitäten C\, C 2 elektrisch voneinander isoliert sind. Die Parallelschaltung erfolgt über die Schoopschichten 5, die den demetallisierten Bereich 3 elektrisch leitfähig überdecken.FIG. 1 shows a capacitor which consists of two partial capacitors C^, C2 arranged concentrically one above the other and arranged on a core tube 1. The partial capacitors are formed by plastic films 2 on which regenerable thin metal layers 4 are arranged, which serve as electrodes. The metal layers 4 are alternately led out to different winding ends and are electrically connected to one another there by Schoop layers 5. An electrically insulating region 3 is arranged between the partial capacitors C]_, C2, which is formed, for example, by the electrically conductive layers 4 being removed for at least one winding revolution via a demetallization device, thus electrically isolating the individual capacitors C\, C2 from one another. The parallel connection is made via the Schoop layers 5, which cover the demetallized region 3 in an electrically conductive manner.

6 1 5 2 8 OE6 1 5 2 8 OE

Selbstverständlich können auch weitere Teilkapazitäten konzentrisch auf das Kernrohr 1 aufgetragen werden. Die notwen dige elektrische Trennung der Teilkapazitäten kann auch
durch Abtrennen des Belagträgers mit anschließendem Neuanwickeln der nächsten Teilkapazität erfolgen.Of course, additional partial capacitances can also be applied concentrically to the core tube 1. The necessary electrical separation of the partial capacitances can also
by cutting off the lining carrier and then rewinding the next partial capacity.

Man erhält somit einen Einzelwickel mit bestimmter Breite
und einer vorgegebenen Anzahl parallel geschalteter Teilkapazitäten, wobei die Eigeninduktivität L^ des Einzelwickels sich aus der Induktivität der Teilkapazitäten LtwI/ Ltw2 ' · · nach folgender Formel errechnen läßt:This gives you a single roll with a specific width
and a predetermined number of partial capacitances connected in parallel, whereby the self-inductance L^ of the individual winding can be calculated from the inductance of the partial capacitances LtwI/ Ltw2 ' · · according to the following formula:

Wenn die Induktivität der Teilwickel Ltw_x (x Anzahl derIf the inductance of the partial winding Ltw _x (x number of

Teilkapazitäten) annähernd gleichgesetzt wird, folgt somit:partial capacities) is approximately equal, it follows that:

^Lk = ^LW/x'
wobei Lw die Teilinduktivität der Einzelwickel ist. ^L k = ^L W/x'
where Lw is the partial inductance of the individual windings.

Bei vorgegebener Wickelbreite ergibt sich somit bei innerer Parallelschaltung von &khgr; Einzelkapazitäten eine Induktivität, die gegenüber einem Einzelwickel gleicher Breite um den
Faktor 1/x verringert ist.For a given winding width, an internal parallel connection of x individual capacitances results in an inductance which, compared to a single winding of the same width, is
Factor 1/x is reduced.

Die Eigeninduktivität des Kondensators ist somit näherungsweise auf 1/x kostengünstig reduziert worden.The self-inductance of the capacitor has thus been reduced to approximately 1/x at low cost.

In der FIG 2 ist Draufsicht ein Einzelkondensator gezeigt,In FIG 2 a top view of a single capacitor is shown,

der aus drei Einzelkapazitäten C₁, C2, C3 besteht. Die Teilkapazitäten werden dadurch gebildet, daß dielektrischewhich consists of three individual capacitances C ₁ , C2, C3. The partial capacitances are formed by dielectric

6 1 5 2 8 OE6 1 5 2 8 OE

Kunststoffolien 2 mit darauf angeordneten regenerierfähig dünnen Metallschichten 4 als Elektroden verwickelt werden, bei denen die durch die Metallschichten 4 gebildeten metallisierten Flächen übereinander liegen und für jede Einzelkapazität voneinander getrennt sind. Mit zunehmendem Wickeldurchmesser nimmt dabei die Länge der metallisierten Bereiche proportional zu, so daß sich im Ausführungsbeispiel nach FIG 2 drei Teilkapazitäten Cl, C2, C3 ergeben, die durch nichtmetallisierte Bereiche 3 voneinander getrennt sind. Die Schoopschicht 5, die sämtliche Teilkapazitäten Cl, C2, C3 miteinander verbindet, ist in FIG 2 nur teilweise dargestellt, um den Aufbau des Kondensators zu verdeutlichen.Plastic films 2 with thin, regenerable metal layers 4 arranged thereon are wound as electrodes, in which the metallized areas formed by the metal layers 4 lie one above the other and are separated from each other for each individual capacitance. As the winding diameter increases, the length of the metallized areas increases proportionally, so that in the embodiment according to FIG. 2 there are three partial capacitances C1, C2, C3, which are separated from each other by non-metallized areas 3. The Schoop layer 5, which connects all partial capacitances C1, C2, C3 to each other, is only partially shown in FIG. 2 in order to clarify the structure of the capacitor.

Der Kondensator nach der Erfindung eignet sich insbesondere zur Beschaltung von Transistoren und GTO-Thyristoren, bei der Kondensatoren mit niedrigen Eigeninduktivitätswerten erforderlich sind.The capacitor according to the invention is particularly suitable for the wiring of transistors and GTO thyristors, where capacitors with low self-inductance values are required.

Claims

6 1 5 2 8 OE Protection claims

1. Electrical power capacitor with reduced self-inductance, which consists of at least two partial capacitances arranged as a wound capacitor on a core tube, the electrodes of which are formed by regenerable thin metal layers arranged on the dielectrically effective plastic films, the electrodes being led out to different winding end faces and being contacted there by Schoop layers, characterized in that the partial capacitances (C]_, C2, C3...) on each winding end face are electrically connected to one another by the Schoop layers (5).

2. Electrical power capacitor according to claim 1, characterized in

that the partial capacitances are formed by partial windings arranged concentrically one above the other (FIG 1). 20

3. Electrical power capacitor according to claim 1, characterized in that the partial capacitances are formed by separate, superimposed metallized surfaces whose length increases with increasing diameter (FIG 2).