DD278219A1 - Regenerierfaehiger elektrischer kondensator fuer erhoehte impulsbelastungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen regenerierfaehigen elektrischen Wickelkondensator mit metallisierten Belaegen fuer Anwendungen mit hohen Betriebsspannungen und zugleich erhoehten Impulbelastungen, wie sie insbesondere auf dem Gebiet der Energieelektronik zu verzeichnen sind. Aufgabe der Erfindung ist es, bei metallisierten Kondensatoren mit einem mehrlagigen Dielektrikum fuer hoehere Betriebsspannungen eine erhoehte Impulsbelastbarkeit bei praktisch gleichbleibendem spezifischen Volumen des Kondensators und unter Minimierung zusaetzlicher Kosten zu seiner Herstellung zu gewaehrleisten. Erfindungsgemaess wird das dadurch erreicht, dass jeder der beiden Kondensatorbelaege durch zwei Metallschichten gebildet wird, von denen jede auf eines der Dielektrikumsbaender einseitig aufgebracht und diese einseitig metallisierten Baender derart im Kondensatorwickel angeordnet sind, dass sich eine funktionelle Parallelschaltung der Metallschichten jedes Belages ergibt.

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen regenerierfähigen elektrischen Wickelkondensator mit metallisierten Belägen, der für den Betrieb mit hohen Spannungen und zugleich für erhöhte Belastungen mit impulsförmigen Strömen, hervorgerufen durch schnelle Spannungsänderungen, geeignet ist.

Solche Kondensatoren werden insbesondere auf dem Gebiet der Energieelektronik für vielfältige Funktionen benötigt und eingesetzt.

Charakteristik dus bekannten Standes der Technik

Es ist bekannt, elektrische Wickelkondensatoren, bei denen beide Beläge metallisiert sind, im einfachsten Fall dadurch herzustellen, daß jeweils ein Belag direkt auf eine Seite des aus einem geeigneten Isolierstoffband bestehenden Dielektrikums aufgebracht wird. Durch Zusammenfassen zweier metallisierter Bänder zu einem Doppelband entsteht ein sogenannter einlagiger metallisierter Wickelkondensator, der jedoch die hier zugrunde gelegten Anforderungen nicht hinreichend erfüllt. Kondensatoren für höhere Betriebsspannungen werden daher entweder durch eine innere Reihenschaltung von Teilkapazitäten oder durch die Verwendung eines mehrlagigen Dielektrikums, bestehend aus zusätzlich angeordneten, nicht metallisierten Isolierstoffbändern realisiert.

Bei metallisierten Kondensatoren für erhöhte Impulsstrombeanspruchungen sind spezifische konstruktive Maßnahmen erforderlich, die hauptsächlich die Steigerung der elektrischen Leitfähigkeit der Beläge sowie des unmittelbaren Bereiches ihrer Kontaktierung, welche üblicherweise durch stirnseitig auf den Kondensatorwickel aufgebrachte Metallschichten gebildet wird, zum Inhalt haben. Derartige technische Lösungen liegen bereits den in der DE-A5 2151438 und DD-PS 212609 sowie in der Fachliteratur beschriebenen Optimierungen des Kondensatoraufbaues zugrunde.

Neben Maßnahmen, die die Geometrie des Kondensatorwickels betreffen und neben der Anwendung von Belägen, die eine verdickte Randzone im Bereich der Kontaktierung aufweisen, besteht das gebräuchlichste Verfahren darin, die einseitig auf das Dielektrikumsband aufgebrachte Metallisierung durch je ein eigenständiges Belagträgerband mit einer doppelseitigen Metallisierung zu ersetzen. Die metallischen Schichten des Trägerbandes werden polgleich kontaktiert und somit funktionell parallelgeschaltet. Dieses Verfahren führt zu einer deutlichen Steigerung der Impulsbelastbarkeit des Kondensators, besitzt jedoch den Nachteil einer erheblichen Volumenvergrößerung desselben, die aus den als kapazitiv unwirksame Blindlagen eingebrachten Belagträgern resultiert. Nachteilig sind außerdem die mit dem erhöhten Materialeinsatz verbundenen zusätzlichen Kosten.

Ziel der Erfindung

Es ist Ziel der Erfindung, eine Steigerung der Impulsbelastbarkeit des Kondensators bei praktisch vernachlässigbaren Auswirkungen auf dessen Volumen zu erreichen und gleichzeitig den Aufwand an Kosten zu minimieren.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, bei metallisierten Kondensatoren mit einem mehrlagigen, mindestens zweiiagigen Dielektrikum, von dem in bezug auf applikativ charakteristische Betriebsspannungen ausgegangen wird, die Beläge des Kondensators unter Verzicht auf zusätzliche Belagträger so zu gestalten und anzuordnen, daß die Kondensatoren verbesserte Eigenschaften der Impulsbelastbarkeit aufweisen.

Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, daß jeder der beiden Kondensatorbeläge durch zwei metallische Schichten gebildet wird, von denen jede direkt auf jeweils eines der Dielektrikumsbänder aufgebracht ist und diese danach im

Kondensatorwickel so angeordnet sind, daß sich eine funktioneile Parallelschaltung beider Schichten ergibt. Es werden dazu jeweils zwei Bänder des mehrlagigen Dielektrikums in üblicher Weise einseitig metallisiert. Die beiden Bänder können die gleiche oder eine unterschiedliche Breite aufweisen, dies gilt gleichzeitig für die Breite der Metallisierung. Bei der Herstellung des Kondensatorwickels weiden alle Einzelbänder derart zusammengefaßt, daß die zu einem Belag gehörigen Metallschichten gegeneinanderliegen, mit ihrer Anschlußseite jeweils einer Stirnseite des Wickels zugeordnet sind und dort polgleich kontaktiert und somit funktionell parallelgeschaltet werden können.

Die auf di.^se Weise gegenüber einer herkömmlichen Anordnung Verdoppeltd Anzahl eingebrachter metallischer Schichten hat entsprechend ihrer geringen geometrischen Abmessungen praktisch keine Auswirkungen auf das Volumen des Kondensators. Zur Verbesserung der Kontaktierungsbedingungen wird ein seitlicher Bandversatz hergestellt, der bei Verwendung von metallisierten Bändern gleicher Breite durch paarweises oder auch differenziertes Versetzen der Bänder gleicher Belagpolung erfolgt, während er sich bei metallisierten Bändern unterschiedlicher Breite aus der Breitendifferenz ergibt. Für die Spannungsstabilisierung typischer Lokalbereiche des Kondensatorwickels, wie Bandquerkanten oder Wickelaußenmantel, sind die bekannten Verfahren, z. B. Demetallisierung oder separate Decklagen, anwendbar. Die stirnseitige Kontaktierung der so hergestellten Kondensatorenwickel erfolgt ebenfalls in bekannter Weise.

Ausführungsbeispiele

In Ausführungsbeispielen soll die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert werden. In der Zeichnungen stellen im einzelnen dar:

Fig. 1: schematischer Ausschnitt eines Kondensatorwickels mit mehrlagigem metallisiertem Dielektrikum und gleicher

Bandbreite der metallisierten Bänder Fig. 2: schematischer Ausschnitt eines Kondensatorwickols mit mehrlagigem metallisiertem Dielektrikum und unterschiedlicher Bandbreite der metallisierten Bänder.

Die einseitig mit den metallischen Schichten 1 und den nichtmetallisierten Freirändern 2 versehenen Bänder 3,4,5 und 6 werden so angeordnet, daß die zu einem Belag gehörigen Metallschichten mit ihren Schichtinnenkanten vorzugsweise annähernd deckungsgleich gegeneinanderliegen und die Schichtaußenkanten jeweils einer Wickelstirnseite 7 zugeordnet sind.

Besitzen die Bänder 3 bis 6 die gleiche Bandbreite, so wird gemäß Fig. 1 ein seitlicher Bandversatz durch paarweises Vorsetzen der Bänder gleicl. jr Belagpolung 3 und 4 gegen die Bänder 5 und 6 vorgenommen und dadurch die Voraussetzung für eine Spaltbildung zwischen den Schichtaußenkanten geschaffen.

Es ist jedoch auch möglich, zusätzlich dazu einen differenzierten Seitenversatz der Bänder gleicher Belagpolung untereinander einzustellen.

In einer weiteren Lösung nach Fig. 2 wird ein seitlicher Bandversatz dadurch erreicht, daß die metallisierten Bänder gleicher Belagpolung 3 und 4 bzw. 5 und 6 jeweils eine unterschiedliche Bandbreite aufweisen.

Die in der Zoichnung angegebenen weiteren Bänder 8 und 9 verkörpern die Anordnung zusätzlicher Lagen für ein Dielektrikum mit der Lagenzahl größer 2. Sie bestehen aus nichtmetallisierten Bändern, die von der erfindungsgemäßen Lösung nicht berührt werden. Die Kontaktierung der Kondensatorwickel erfolgt nach den üblichen bekannten Verfahren.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein metallisierter Kondensator für hohe Betriebsspannungen geschaffen, der eine erhöhte Impulsbelastung bei praktisch gleichbleibendem spezifischen Volumen des Bauelementes und unter Minimierung zusätzlich aufzuwendender Kosten zu seiner Herstellung zuläßt.

Claims (3)

1. Regenerierfähiger elektrischer Kondensator für erhöhte Impulsbelastungen mit metallisierten Belägen und einem mehrlagigen, mindestens zweilagigen Dielektrikum sowie mit einer durch stirnseitig auf den Kondensatorwickel aufgebrachte elektrisch leitende Schichten gebildeten Kontaktierung der Beläge, gekennzeichnet dadurch, daß jeder der beiden Kondensalorbeläge aus zwei Metallschichten besteht, von denen jede auf eines der Dielektrikumsbänder einseitig aufgebracht und diese einseitig metallisierten Bänder derart im Kondensatorwickel angeordnet sind, daß die zu einem Belag gehörigen Metallschichten gegeneinanderliegen und eine polgleiche Kontaktierung erhalten.

2. Regenerierfähiger elektrischer Kondensator nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die metallisierten Bänder des Kondensatorwickels die gleiche Breite aufweisen.

3. Regenerierfähiger elektrischer Kondensator nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die metallisierten Bänder des Kondensatorwickels zur Erreichung versetzter Bandkanten unterschiedliche Breite aufweisen.