DE2641182A1

DE2641182A1 - Regenerierfaehiger, in mehrere teilkapazitaeten unterteilter, elektrischer wickelkondensator

Info

Publication number: DE2641182A1
Application number: DE19762641182
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl Phys Behn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-09-13
Filing date: 1976-09-13
Publication date: 1978-03-16
Also published as: BR7706057A; GB1558285A; ES462322A1; DE2641182C2; FR2364535B3; FR2364535A1; US4161774A

Description

Regenerierfähiger, in mehrere Teilkapazitäten unterteilter, elektrischer Wickelkondensator

Die vorliegende Erfindung betrifft einen regenerierfähigen, in mehrere Teilkapazitäten unterteilten, elektrischen Wickelkondensator, insbesondere für den Einsatz in Spannungsvervielfacherkaskaden, welcher eine Reihenschaltung von Belägen und mehr als zwei Anschlußdrähte enthält, wobei die Beläge zwischen Dielektrikumsfolien angeordnet sind und wenigstens ein Belag zumindest zwei nebeneinanderliegende, durch eine Dielektrikumsfolie von ihm getrennte Beläge überlappt und wobei zumindest einer der Anschlußdrähte zwischen den Stirnseiten des Kondensators an seinem Umfang aus dem Wickel herausragt.

Ein derartiger Kondensator ist aus dem DT-GM 7 403 572 bekannt. Dort sind Beläge durch eingelegte Anschlußdrähte kontaktiert, wobei die Anschlußdrähte durch Deckfolien hindurchgestochen sind und durch den Wickeldruck an die Beläge angedrückt werden. Die Herstellung solcher Kondensatoren ist kompliziert und führt zu einer stellenweisen Schwächung des Dielektrikums. Eine sichere Kontaktierung ist nicht ohne weiteres herstellbar, da nur wenige Lagen zur Halterung der Drähte eingesetzt werden können, wenn der Wickel nicht übermäßig dick werden soll.

Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, einen einfach aufgebauten, regenerierfähigen Kondensator anzugeben, welcher sich für den Einsatz in Spannungsvervielfacherkaskaden eignet, mehrere Teilkapazitäten enthält und trotzdem einfach zu kontaktieren ist.

Mhs 12 Mi / 7.9.1976

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Diese Aufgabe wird bei einem Kondensator der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Teil der Beläge aus regenerierfähig dünnen Metallisierungen besteht, daß die Metallisierungen durch Isolierstreifen voneinander getrennt und mit zumindest einer Isolierstoffolie stoffschlüssig verbunden sind, daß diese dünnen Metallisierungen nicht mit äußeren Anschlußdrähten elektrisch leitend verbunden sind, daß sie jeweils zwei nebeneinanderliegende Beläge überlappen, die in Achsrichtung durch Isolierstreifen getrennt angeordnet sind und zumindest im Bereich ihrer äußersten Windung eine hohe Flächenleitfähigkeit aufweisen, daß zumindest zwischen den beiden äußersten Windungen, die von den Belägen hoher Flächenleitfähigkeit und von Dielektrikumsfolien aus schmelzbarem Kunststoff gebildet werden, keine regenerierfähig dünnen Beläge angeordnet sind und daß in diese außerhalb des kapazitiv wirksamen Bereiches liegenden Dielektrikumsfolien und Beläge zumindest ein Anschlußdraht eingeschmolzen und mit einem Belag hoher Flächenleitfähigkeit elektrisch leitend verbunden ist.

Der erfindungsgemäße Kondensatoraufbau bietet den Vorteil, daß durch die Anschlußdrähte und das Einschmelzen derselben der kapazitiv wirksame Bereich des Kondensators nicht belastet wird und daß die Anschlußdrähte auf einfache Weise angebracht werden können, z.B. durch Anschweißen mittels zweier auf dem Anschlußdraht aufgesetzter Elektroden. Dieser Aufbau ergibt einen geringen Raumbedarf bei einwandfreier Hochspannungsisolation. Diese Vorteile gelten auch gegenüber dem US-Patent 3 040 415, in welchem ein Anschlußdraht in einen Wickel eingeschmolzen und durch eine Reihe von Belägen hindurchgedrückt wird, in welchem aus diesem Grund der Draht in einem Bereich eingeschmolzen wird, in dem nur ein Belag vorhanden ist. Diese US-Patentschrift ermöglicht deshalb keine Reihenschaltung von Belägen, welche einfach aufgebaut und für den Einsatz in Spannungsvervielfacherkaskaden geeignet ist. Soll ein Kondensator gemäß der US-PS für Hochspannung ausgelegt werden, so sind breite Freirandzonen erforderlich, da trotz lokaler Zerstörung des Dielektrikums und der Beläge die Isolation gewährleistet sein muß.

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Der erfindungsgemäße Kondensator weist vorteilhaft keine Stirnkontaktschichten auf und besitzt zumindest drei aus dem Wickelumfang herausragende Anschlußdrähte. Dadurch kann der Aufwand für die Stirnkontaktschichten entfallen, der Raumbedarf wird geringer.

Um ein zu tiefes Eindringen der Anschlußdrähte in den Kondensator zu verhindern, ist vorteilhaft über der letzten kapazitiv wirksamen Windung eine besonders wärmebeständige Einlegfolie miteingewickelt und über dieser Einlegfolie zumindest eine Windung der Beläge mit hoher Flächenleitfähigkeit angeordnet. In diesem Fall kann die außenliegende Windung einwandfrei kontaktiert werden, ohne daß der Draht zu weit in den Kondensator einschmilzt. Die Dielektrikumsfolie aus schmelzbarem Kunststoff besteht vorteilhaft aus Polyethylenterephthalat. Dieser Kunststoff verbindet sich besonders fest mit dem einschmelzenden Anschlußdraht und wirkt als Flußmittel, so daß sich eine Legierung zwischen dem Anschlußdraht und dem Belag bildet, die den Kontakt besonders sicher gestaltet.

Eine in der Praxis bewährte Ausführungsform ist gegeben, indem der Kondensator eine 20/um starke Dielektrikumsfolie aus Polyäthylenterephthalat enthält, die mit Metallstreifen mit einer Flächenleitfähigkeit von 15 S beschichtet ist, indem die Metallstreifen eine Breite von 10 mm aufweisen, indem zwischen den Metallstreifen Isolierstreifen von einer Breite von 4 mm liegen, indem der Wickelkondensator eine weitere 20/um starke Dielektrikumsfolie aus PoIyäthylenterephthalat enthält, die mit Metallstreifen gleicher Breite, aber einer Flächenleitfähigkeit von nur 0,3 S besdichtet ist und indem über den kapazitiv wirksamen Bereich eine wärmebeständige Folie aus Polyimid eingewickelt ist. Alle Beläge bestehen vorteilhaft aus Aluminium, da hierbei die Kontaktierung und die mechanische Verankerung einwandfrei herstellbar sind, auch wenn alle Beläge durch Metallbedampfung hergestellte Schichten sind.

Ein zweckmäßiger Aufbau des erfindungsgemäßen Kondensators enthält drei in Reihe geschaltete Kondensatoren, die jeweils aus vier

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in Reihe liegenden Kapazitäten bestehen. Bei diesem Aufbau wird jeder zweite Belag von der Mantelfläche des Kondensatorwickels her kontaktiert. Er ist für den Einsatz in einer dreistufigen Kaskade, wie sie in Fernsehgeräten benötigt wird, geeignet.

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Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel weist eine Isolierstreifenbreite zwischen den Belägen von 4 mm auf, die Überdeckungsbreite der sich überlappenden Beläge beträgt 3 mm, die Folie aus Polyäthylenterephthalat ist 30/um dick, der Kondensator ist in vier in Serie liegende Teilkondensatoren unterteilt.

Die Beläge mit hoher Flächenleitfähigkeit können vorteilhaft aus Metallfolien bestehen. Dies empfiehlt sich für kleine Kapazitätswerte. Für größere Kapazitätswerte ist es vorteilhaft, wenn die vom Umfang her zugänglichen Beläge dünne Metallisierungen sind, welche im Bereich des Umfangs des Wickels durch daran anliegende Metallfolien verstärkt sind. Diese Ausführungsform ist auch für relativ dünne Dielektrikumsfolien vorteilhaft, wohingegen bei dickeren Dielektrikumsfolien, die auch thermisch höher belastbar

20' sind, aufgedampfte Beläge mit hoher Flächenleitfähigkeit vorteilhafter sind. Zum Schutz des Wickels ist es vorteilhaft, wenn zumindest dessen äußerste Windungen aus einer unmetallisierten schmelzbaren Kunststoffolie bestehen. Diese erhöht auch die Festigkeit des Wickels und verbessert die Halterung der Anschlußdrähte.

Erfindungsgemäße Kondensatoren sind vorteilhaft zu einer elektrischen Spannungsvervielfacherkaskade zusammengebaut, welche neben den Kondensatoren noch Dioden tind ggf. weitere Bauelemente enthält, indem die Anschlußdrähte der Dioden und der weiteren Bauelemente und ggf. zur Verschaltung dienende Drähte unmittelbar in die Kondensatoren bis zu den entsprechenden außenliegenden Belägen eingeschmolzen und mit diesen durch Legierungsbildung verbunden sind.

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Ein erfindungsgemäßer Kondensator kann alle unmittelbar in Serie liegenden Kondensatoren einer Kaskade enthalten. Er kann aber auch nur einen Teil dieser Kondensatoren enthalten, wenn beispielsweise der Wickel relativ kurz sein soll. In diesem Fall wird der entsprechende Block von Kondensatoren durch eine äußere Verdrahtung zusammengeschaltet.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert. Sie ist nicht auf die in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Dabei zeigt

Fig. 1 die zu verwickelnden Kunststoffolien und Metallbeläge, Fig. 2 den fertigen Wickel mit einem Anschlußdraht in teilweise geschnittener und gebrochener Ansicht und Fig. 3 eine aus erfindungsgemäßen Kondensatoren hergestellte Hochspannungskaskade .

Auf einer Isolierstoffolie 1 sind regenerierfähig dünne Metallisierungen 2 aufgebracht. Auf einer weiteren Isolierstoffolie 3 aus einem schmelzbaren Kunststoff sind Beläge 4 hoher Flächenleitfähigkeit aufgebracht. Diese sind versetzt zu den regenerierfähigen Belägen 2 angeordnet und voneinander, wie auch die regenerierfähig dünnen Metallisierungen 2, durch Isolierstreifen 5 getrennt. Diese Schichtenfolge ^st„gemäß Fig. 2 zu einem Kondenstor gewickelt. Die Isolierfolie 1 mit den regenerierfähigen Belägen 2 (gestrichelt dargestellt) ist früher abgeschnitten als die Isolierstoffolie 3 mit den Belägen 4 mit hoher Flächenleitfähigkeit. Über dem kapazitiv wirksamen Bereich, d.h. nach dem Ende der Isolierstoffolie 1 mit den regenerierfähigen Belägen 2, ist eine Einlegfolie 6 aus einem hochschmelzenden und wärmebeständigen Kunststoff eingewickelt. Über dieser Einlegfolie 6 befindet sich noch mindestens eine Windung aus der Isolierstoffolie 3 mit den Belägen 4 hoher Flächenleitfähigkeit. Der Kondensator ist durch eine unmetallisierte Deckfolie 14 aus schmelzbarem Kunststoff, vorzugsv/eise Polyäthylenterephthalat, geschützt. Durch die Deck-

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folie 14 hindurch und in die Isolierstoffolie 3 hinein ist ein Anschlußdraht 7 eingeschmolzen, welcher mit den Belägen 4 elektrisch leitend verbunden ist. Der Anschlußdraht 7 kann den entsprechenden Belag 4 stellenweise durchdringen, wodurch sich insbesondere bei Verwendung von Polyäthylenterephthalatfolien als Isolierstoffolien 3 eine besonders sichere Kontaktierung und feste Verankerung des Anschlußdrahtes ergibt. Der Kunststoff der Isolierstof folie 3 hat den Belag 4 durchbrochen, umgibt den Anschlußdraht teilweise und bewirkt dadurch die feste Verankerung (in der Fig.

nicht dargestellt).

In Fig. 3 sind ein in drei Teilkapazitäten unterteilter Kondensator 8 und ein in zwei Teilkapazitäten unterteilter Kondensator mit sechs Dioden 10 zu einer dreistufigen Spannungsvervielfacherkaskade verschaltet. Die Anschlußdrähte 11 und 12 der Dioden und die äußeren Anschlüsse 13 der Kaskade sind unmittelbar in die Wickelkondensatoren eingeschmolzen und mit den entsprechenden Belägen elektrisch leitend verbunden. Die Anschlußdrähte 11 und der Dioden 10 können in verschiedener Richtung in die Kondensatorblöcke 9 bzw. S eingeschmolzen werden, solange sie nur mit dem entsprechenden Metallbelag 4 mit hoher Leitfähigkeit, nicht aber mit benachbarten Metallbelägen 4 in eine elektrisch leitende Verbindung kommen. Wegen der im Betrieb anliegenden Hochspannung dürfen die Drähte auch nicht im Bereich der Isolierstreifen 5 zwisehen den Belägen 4 hoher Leitfähigkeit in die Kondensatoren eingeschmolzen sein, wohl aber im Bereich der Isolierstreifen 5 zwischen den regenerierfähig dünnen Belägen 2. Bei einer Breite der Beläge 4 von 10 mm ist demgemäß genügend Spielraum für eine automatische Bestückung mit wenig aufwendigen Automaten.

9 Patentansprüche
3 Figuren

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Claims

Patentansprüche

.) Regenerierfähiger, in mehrere Teilkapazitäten unterteilter, elektrischer Wickelkondensator, insbesondere für den Einsatz in Spannungsvervielfacherkaskaden, welcher eine Reihenschaltung von Belägen und mehr als zwei Anschlußdrähte enthält, wobei die Beläge zwischen Dielektrikumsfolien angeordnet sind und wenigstens ein Belag zumindest zwei nebeneinanderliegende, durch eine Dielektrikumsfolie von ihm getrennte Beläge überlappt und wobei zumindest einer der Anschlußdrähte zwischen den Stirnseiten des Kondensators an seinem Umfang aus dem Wickel herausragt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der Beläge aus regenerierfähig dünnen Metallisierungen (2) besteht, daß die Metallisierungen (2) durch Isolierstreifen (5) voneinander getrennt und mit zumindest einer Isolierstoffolie (1) stoffschlüssig verbunden sind, daß diese dünnen Metallisierungen (2) nicht mit äußeren Anschlußdrähten elektrisch leitend verbunden sind, daß sie jeweils zwei nebeneinanderliegende Beläge (4) überlappen, die in Achsrichtung durch Isolierstreifen (5) getrennt angeordnet sind und zumindest im Bereich ihrer äußersten Windung eine hohe Flächenleitfähigkeit aufweisen, daß zumindest zwischen den beiden äußersten Windungen, die von den Belägen (4) hoher Flächenleitfähigkeit und von Dielektrikumsfolien (3) aus schmelzbarem Kunststoff gebildet werden, keine regenerierfähig dünnen Beläge (2) angeordnet sind und daß in diese außerhalb des kapazitiv wirksamen Bereiches liegenden Dielektrikumsfolien (3) und Beläge (4) zumindest ein Anschlußdraht (7) eingeschmolzen und mit einem Belag (4) hoher Flächenleitfähigkeit elektrisch leitend verbunden ist.
2. Wickelkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß er keine Stirnkontaktschichten aufweist und daß zumindest drei Anschlußdrähte aus dem Wickel an seinem Umfang herausragen.

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ORiGlNAL INSPECTED
3. Wickelkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß über der letzten kapazitiv wirksamen Windung eine besonders wärmebeständige Einlegfolie (6) miteingewickelt ist und daß über dieser Einlegfolie (6) zumindest eine Windung der Beläge (4) mit hoher Flächenleitfähigkeit angeordnet ist.
4. Wickelkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3» d a d u r ch gekennzeichnet , daß die Dielektrikumsfolie (3) aus schmelzbarem Kunststoff aus Polyäthylenterephthalat besteht.
5. Wickelkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er eine 20/um starke Dielektrikumsfolie (3) aus Polyäthylenterephthalat enthält, die mit Metallstreifen (4) mit einer Flächenleitfähigkeit von 15 S beschichtet ist, daß die Metallstreifen (4) eine Breite von 10 mm aufweisen, daß zwischen den Metallstreifen (4) Isolierstreifen (5) mit einer Breite von 4 mm liegen, daß der Wickelkondensator eine weitere 20/um starke Dielektrikumsfolie (1) aus Polyäthylenterephthalat enthält, die mit Metallstreifen (2) gleicher Breite, aber einer Flächenleitfähigkeit von nur 0,3 S beschichtet sind, und daß über den kapazitiv wirksamen Bereich eine wärmebeständige Folie (6) aus Polyimid eingewickelt ist.
6. Wickelkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Beläge (4) hoher Flächenleitfähigkeit aus Metallfolien bestehen.
7. Wickelkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Umfang her zugänglichen Beläge (4) dünne Metallisierungen sind, welche im Bereich des Umfangs des Wickels durch daran anliegende Metallfolien verstärkt sind.

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8. Wickelkondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest dessen äußerste Windung aus einer unmetallisierten schmelzbaren Kunststoffolie (14) besteht.
9. Aus zumindest zwei Wickelkondensatoren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 aufgebaute Spannungsvervielfacherkaskade, welche neben den Kondensatoren noch Dioden und ggf. weitere Bauelemente enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußdrähte (11, 12) der Dioden (10) und der weiteren Bauelemente und zur Verschaltung dienende Drähte bzw. Anschlußdrähte (13) unmittelbar in die Kondensatoren (8, 9) bis zu den entsprechenden außenliegenden Belägen (4) eingeschmolzen und mit diesen durch Legierungsbildung verbunden sind.

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