DE2759519C2 - Regenerierfähiger elektrischer Kondensator - Google Patents
Regenerierfähiger elektrischer KondensatorInfo
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Classifications
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Description
- Die Erfindung betrifft einen regenerierfähigen elektrischen Kondensator, insbesondere für Wechselspannungsanwendungen hoher Energiedichte, welcher aus in einem Wickel aufgewickelten Lagen von mit leitenden Belägen versehenen Kunststoffolien besteht, bei dem metallfreie Randstreifen auf den Längsseiten der Folien angeordnet sind und bei dem im Wickel jeweils zwei einen Belag bildende Metallschichten aufeinanderliegen, von denen die eine erste Metallschicht aus Aluminim und die andere zweite Metallschicht aus einem anderen Metall bestehen.
- Ein derartiger Kondensator ist aus der DE-OS 23 59 432 mit einer zweiten Metallschicht aus Chrom, Silber bzw. Titan bekannt.
- Bei regenerierfähigen Wechselspannungskondensatoren hoher Energiedichte, welche aus Kunststoffolien mit Aluminiummetallisierung bestehen, darf die Belagdichte höchstens 50 nm betragen, damit die Regenerierfähigkeit gewährleistet ist. Bei derart niedrigen Schichtdicken wird das Aluminium bei hohen elektrischen Feldstärken (größer als 30 V=µm) und bei Anwesenheit von Feuchte und/oder Sauerstoff von den Kanten des Schichtrandes und der Poren in der Belagfläche ausgehend zu hochisolierendem Aluminiumoxid umgewandelt. Dieser Vorgang kann bis zum vollständigen Verlust der Kapazität fortschreiten.
- Bei dem aus der DE-OS 23 59 432 bekannten Kondensator wird zwar der Abbau der Aluminiummetallisierung durch die zweite Metallschicht verhindert, jedoch besteht die Gefahr, daß die Dielektrikumsfolien zerstört werden, da bekanntlich Silber zu einer Zersetzung von Polypropylen beiträgt.
- Aus der GB 7 68 366 ist ein elektrischer Kondensator bekannt, bei dem auf einem Dielektrium aus Polytetrafluorethylen eine erste Metallschicht aus Kupfer und darauf eine weitere Metallschicht aus Zink, Cadmium, Aluminium oder Magnesium aufgebracht sind. Auch bei diesem Kondensator besteht die Gefahr, daß durch die Kupferschicht eine katalytische Zersetzung des Dielektrikums einsetzen kann.
- Aufgabe der Erfindung ist es, einen regenerierfähigen Kondensator der eingangs genannten Art anzugeben, der weitere geeignete Metalle für die zweite Metallschicht besitzt.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zweite Metallschicht aus Nickel oder Kobalt oder Wolfram besteht.
- Vorteilhaft ist es, wenn die Dicke der zweiten Metallschicht geringer als die Dicke der ersten Metallschicht aus Aluminium ist, wobei das Dickenverhältnis ungefähr 1 : 2 bis 1 : 5, vorzugsweise ungefähr 1 : 3 beträgt.
- Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß in der aus der DE-OS 23 59 432 bekannten Weise die zweite Metallschicht breiter als die erste Metallschicht ist, so daß die zweite Metallschicht an der Seite des metallfreien Randstreifens über die erste Metallschicht hinausragt.
- Die Kunststoffolien bestehen vorzugsweise aus Polypropylen, können aber auch aus einem anderen geeigneten Material, wie z. B. Polystyrol, Polyethylen, Polyethylenterephthalat oder Polyamid, bestehen.
- Weitere Vorteile des Kondensators nach der Erfindung werden anhand der Ausführungsbeispiele aufgezeigt.
- In der Zeichnunge zeigt
- Fig. 1 den Prinzipaufbau eines Ausführungsbeispieles und
- Fig. 2 den Prinzipaufbau eines weiteren Ausführungsbeispieles.
- In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau eines Kondensators aus Polypropylenfolien 1 dargestellt. Auf den Folien 1 ist zuerst eine dünne Metallschicht 2 aus Kobalt, Nickel oder Wolfram und auf dieser eine dickere Metallschicht 3 aus Aluminium aufgebracht. Die Metallschicht 2 ist höchstens 15 nm und die Aluminiumschicht 3 höchstens 30 nm dick, wobei das Dickenverhältnis ungefähr 1 : 2 bis ungefähr 1 : 5 (vorzugsweise ungefähr 1 : 3) beträgt. Die Metallschichten 2, 3 werden durch in der Figur nicht dargestellte Schoopschichten kontaktiert. An den nicht zu kontaktierenden Seiten befinden sich metallfreie Randstrteifen 4. Die Metallschicht 2 ist etwas breiter als die Aluminiumschicht 3, so daß die Schicht 2 im Bereich der metallfreien Randstreifen 4 etwas über die Aluminiumschicht 3 hinausragt. Die Breite der Metallschicht 2 beträgt dabei bis zu 1 mm mehr als die Breite der Aluminiumschicht 3.
- Die Aluminiumschicht 3 gewährleistet bei hoher Regeneriersicherheit eine gute Leitfähigkeit, während die dünnere Metallschicht 2 ein Fortschreiten der Korrosion an den Kanten und Poren verhindert. Dies wird darauf zurückgeführt, daß im überhöhten elektrischen Feld an den Schichtkanten und Poren eine durch Teilentladung verursachte Oxidation der Metallschicht 2 stattfindet. Die Oxide von Co, Ni oder W besitzen nun eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit, um überhöhte Kantenfeldstärke auf ein ungefährliches Maß zu reduzieren. Dadurch wird die Korrosion des Belags zum Stillstand gebracht.
- Für die Wirkungsweise ist es dabei unerheblich, ob - wie in der Fig. 1 dargestellt - die Aluminiumschicht 3 auf der Metallschicht 2 angeordnet ist; es kann auch umgekehrt zuerst die Aluminiumschicht und dann die andere Metallschicht aufgebracht werden.
- In der Fig. 2 ist der prinzipielle Aufbau eines weiteren Kondensators dargestellt, wobei die Metallschicht 2 aus Co, Ni oder W und die Aluminiumschicht 3 auf unterschiedlichen Seiten der Polypropylenfolien 1 mit metallfreien Randstreifen 5 bzw. 6 angeordnet sind. Die Breite der metallfreien Randstreifen 5 und 6 ist dabei so bemessen, daß unter Berücksichtigung der Wickelversetzung x die Metallschicht 2 auf der Seite der metallfreien Randstreifen 5, 6 bis zu 1 mm über die Aluminiumschicht 3 übersteht. Auch diese Ausführungsform hat hinsichtlich der Spannungsfestigkeit die gleichen Vorteile wie der in der Fig. 1 dargestellte Aufbau. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, daß das Aufbringen der Metallschicht 2 und der Aluminiumschicht 3 auf getrennten Seiten der Folie 1 eine genaue Kontrolle der Schichtdicken ermöglicht. Vorteilhaft ist es weiterhin, daß Poren in einer Metallschicht mit höchster Wahrscheinlichkeit durch eine einwandfreie Schichtfläche der zweiten Folie abgedeckt werden, womit sich von vornherein keine unzulässig hohen Feldstärken durch Poren in den Metallschichten ergeben.
Claims (10)
1. Regenerierfähiger elektrischer Kondensator, insbesondere für Wechselspannungsanwendungen hoher Energiedichte, welcher aus in einem Wickel aufgewickelten Lagen von mit leitenden Belägen versehenen Kunststoffolien besteht, bei dem metallfreie Randstreifen auf den Längsseiten der Folien angeordnet sind und bei dem im Wickel jeweils zwei einen Belag bildende Metallschichten aufeinanderliegen, von denen die eine erste Metallschicht aus Aluminium und die andere zweite Metallschicht aus einem anderen Metall bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Metallschicht (2) aus Nickel oder Kobalt oder Wolfram besteht.
2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in bekannter Weise die Dicke der zweiten Metallschicht (2) geringer als die Dicke der ersten Metallschicht (3) aus Aluminium ist.
3. Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Dickenverhältnis der zweiten Metallschicht (2) zur ersten Metallschicht (3) ungefähr 1 : 2 bis 1 : 5 beträgt.
4. Kondensator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dickenverhältnis der zweiten Metallschicht (2) zur ersten Metallschicht (3) ungefähr 1 : 3 beträgt.
5. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichent, daß die zweite Metallschicht (2) breiter als die erste Metallschicht (3) ist und an der Seite des metallfreien Randstreifens (4, 5, 6) über die erste Metallschicht (3) hinausragt.
6. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Metallschicht (2) und die erste Metallschicht (3) auf einer Seite der Folie (1) aufgebracht sind.
7. Kondensator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Metallschicht (2) direkt auf der Folienoberfläche aufgebracht ist.
8. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Metallschicht (2) und die erste Metallschicht (3) auf unterschiedlichen Seiten der Folie (1) aufgebracht sind.
9. Kondensator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Folien (1) derart verwickelt sind, daß die zweiten Metallschichten (2) und die ersten Metallschichten (3) aneinander liegen.
10. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolien (1) aus Polypropylen bestehen.
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| DE2359432A1 (de) * | 1973-11-29 | 1975-06-12 | Licentia Gmbh | Verfahren zur herstellung von mit aluminium beschichteten folien fuer kondensatoren |
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- 1977-01-03 DE DE19772759519 patent/DE2759519C2/de not_active Expired
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