DE3733410A1 - Wickel-kondensator, insbesondere kunststoffolien-kondensator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wickel-Kondensator, insbe­ sondere metallisierten Kunststoffolien-Kondensator, aus wenigstens zwei Metallschichten mit dazwischenliegender Isolierschicht, wobei die Metallschichten einander gegen­ überliegende Kondensator-Flächenbereiche aufweisen sowie Verbindungsflächenbereiche zur Verbindung von Kondensator­ flächenbereichen mit Anschlußkontakten, und ggf. zur Ver­ bindung von Kondensator-Flächenbereichen einer Metallschicht miteinander.

Wenn an Kondensatoren Spannungen angelegt werden, die die maximal erlaubte Spannung überschreiten, beispielsweise als Folge eines Blitzschlages oder bei Schaltvorgängen im angeschlossenen Netz, kann es zu einem Durchschlag des entsprechenden Kondensators kommen mit der Folge, daß durch den beschädigten Kondensator ein entsprechend hoher Strom fließt, je nachdem, ob ein Feinschluß oder ein Kurz­ schluß im Kondensator vorliegt. Dieser Stromfluß kann zu Folgeschäden in der Schaltung führen, in welche der Konden­ stor eingesetzt ist. Um derartige Schäden zu vermeiden, hat man daran gedacht, einen gesonderten Sicherungs-Widerstand in Reihe zum Kondensator zu schalten, welcher nach Art einer Schmelzsicherung sich selbst zerstört und damit die Leitung unterbricht, wenn durch ihn ein Spitzenstrom fließt. Diese Lösung hat sich jedoch nicht durchsetzen können. Um bei derartig gesonderten Widerständen eine zu­ verlässige Leitungstrennung zu erreichen, muß der ohmsche Widerstandswert relativ hoch gewählt werden mit der Folge daß sich der Verlustfaktor des Schaltelements aus dem ge­ sonderten Widerstand und dem Kondensator entsprechend erhöht. Auch erhöht der gesonderte Widerstand den Montageaufwand sowie den erforderlichen Einbauraum.

Die Aufgabe der Erfindung liegt darin, einen Wickel- Kondensator der eingangs genannten Art mit integrierter Sicherung gegen Stromfluß bei Kondensator-Durchschlag bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß wenigstens einer der Verbindungsflächenbereiche mit einer bei Kondensator- Durchschlag verdampfenden Leitungsquerschnitt-Verengung versehen ist. Diese Leitungsquerschnitt-Verengung befindet sich erfindungsgemäß in unmittelbarer Nachbarschaft zur eventuellen Durchschlagsstelle, so daß der momentan auf­ tretende Spitzen-Durchschlagsstrom voll auf die Siche­ rung einwirkt, wohingegen bei weiter entfernt liegenden Sicherungen der jeweilige Spitzenstrom-Impuls, insbesondere aufgrund von unvermeidlichen Leitungs-Induktivitäten, in abgeschwächter Form die Sicherung erreicht. Aufgrund des speziellen Aufbaus von Wickel-Kondensatoren, mit äußerst dünner Metallschicht zwischen sowohl elektrisch als auch thermisch isolierenden Isolierschichten, wird nur relativ wenig Leistung benötigt, um die Leitungsquerschnitts- Verengung zur Selbstzerstörung, insbesondere zum Verdampfen zu bringen. Dementsprechend kann bei vorgegebenem Stromwert für das Durchbrennen der Sicherung ein relativ niedriger Widerstandswert für die Leitungsquerschnitts- Verengung gewählt werden. Der Verlustfaktor des Kondensa­ tors erhöht sich aufgrund des Einbaus der Leitungsquer­ schnitt-Verengung nur geringfügig.

Die Erfindung läßt sich bei Wickel-Kondensatoren der üblichen Bauarten einsetzen, z.B. bei Papierwickel-Kondensatoren, bei Metallpapier-Kondensatoren und Kunststoffolien-Konden­ satoren (s. z.B. "Taschenbuch der Elektrotechnik und Elek­ tronik" von Helmut Lindner, Harry Brauer und Constans Lehmann, Verlag Harri Deutsch, Thun und Frankfurt/Main, 1985 Seiten 254-256). Die Metallschicht kann demzufolge von einer gesonderten Metallfolie, insbesondere Aluminiumfolie, gebildet sein oder auch von einer Metall-Bedampfungs­ schicht auf Papier oder auf Kunststoffolie. Besonders bevorzugt ist die Anwendung der Erfindung jedoch bei metallisierten Kunststoffolien-Kondensatoren (MK-Konden­ satoren), insbesondere deshalb, weil bei diesen die Ver­ lustfaktor-Erhöhung besonders gering ist. Ein bevorzugter Einsatzbereich des erfindungsgemäß ausgebildeten Konden­ sators ist die Funkentstörung bei Wechselstrombetrieb, insbesondere bei Verwendung in Verbindung mit Leuchtstoff­ lampen.

Die Leitungsquerschnitts-Verengung kann auf verschiedene Weise, beispielsweise durch örtliche Reduzierung der Metallschichtdicke erreicht werden. Besonders einfache Her­ stellbarkeit dank gleichbleibender Schichtdicke ist er­ findungsgemäß dann gewährleistet, wenn die Leitungsquer­ schnitts-Verengung wenigstens einen zwischen Aussparungen der jeweiligen Metallschicht gebildeten, sich in Richtung der Wickelachse erstreckenden Leitungsstreifen umfaßt, dessen Breite klein ist im Vergleich zur Breite in Um­ fangsrichtung des Wickel-Kondensators eines Kondensator- Flächenbereichs. Bei einem metallisierten Kunststoffolien- Kondensator brauchen daher beim Bedampfen der Trägerfolie lediglich die Aussparungsbereiche momentan abgedeckt werden.

Die Leitungsstreifen können nach Art von Leitersprossen parallel zur Wickelachse verlaufen mit gegenseitigem Ab­ stand in Umfangsrichtung.

Zur Erhöhung des Widerstands und damit zur Absenkung des ein Durchbrennen der Sicherung auslösenden unteren Grenz­ wertes des Durchschlagstroms, kann bei vorgegebener Leitungsstreifenbreite dessen Länge dadurch vergrößert werden, daß dieser einen in Umfangsrichtung verlaufenden Abschnitt aufweist.

Um in besonders einfacher Weise, auch in diesem Falle, entsprechend der bereits angesprochenen Leitersprossen- Lösung die entsprechende Wickel-Kondensatorfolie am laufenden Meter fertigen zu können, ohne Rücksicht auf die jeweilige Wickelgröße, wird vorgeschlagen, daß zur Bildung von Leitungsstreifen im entsprechenden Verbindungsflächen­ bereich in Umfangsrichtung miteinander fluchtend ver­ laufende, in Abstand voneinander endende erste Ausnehmungs­ streifen vorgesehen sind, denen in Achsrichtung beab­ standet zweite, in Umfangsrichtung miteinander fluchtend verlaufende, in Abstand voneinander endende Ausnehmungs­ streifen gegenüberliegen, deren Enden gegenüber den Enden der ersten Ausnehmungsstreifen in Umfangsrichtung versetzt angeordnet sind. Aufgrund dieser Versetzung ergeben sich dementsprechend verzweigte Strom­ pfade mit in Umfangsrichtung verlaufenden Leitungsstreifen zwischen den ersten und den zweiten Ausnehmungsstreifen. Bevorzugt ist der Abstand zwischen den Enden der ersten Ausnehmungsstreifen etwa gleich dem Abstand zwischen den Enden der zweiten Ausnehmungsstreifen und etwa gleich dem Doppelten des Abstands in Achsrichtung zwischen den ersten und zweiten Ausnehmungsstreifen. Es ergeben sich dann Leitungsstreifen mit einer dem Abstand zwischen den ersten und zweiten Ausnehmungsstreifen entsprechender Streifenbreite.

Ferner wird vorgeschlagen, daß bei einem Kondensator mit innerer Kondensator-Reihenschaltung der Verbindungsflächen­ bereich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Teilkonden­ satoren der Reihenschaltung mit der Leitungsquerschnitts- Verengung versehen ist. Bei Durchschlag in einem der beiden Teilkondensatoren ergibt sich eine Verdoppelung der Gesamtkapazität des Wickel-Kondensators und demzufolge eine Verdoppelung des durch die einen Reihenwiderstand bildende Leitungsquerschnitt-Verengung fließenden Stroms. Dies hat einen vierfach höheren Leistungsabfall am Reihenwiderstand zur Folge mit dem Ergebnis, daß die Leitungsquerschnitt- Verengung (Sicherungsstrecke) verdampft und die Strom­ strecke durch den Kondensator unterbrochen wird. Gibt es bei beiden Teilkondensatoren einen Durchschlag, so ergibt sich ein Kurzschlußstrom durch den Kondensator, dessen Höhe von der angeschlossenen Schaltung, insbesondere vom inneren Widerstand einer angeschlossenen Spannungsquelle abhängt und welcher im allgemeinen noch wesentlich höher ist, so daß die Sicherungsstrecke bzw. die vorgesehenen Sicherungsstrecken schnell und zuverlässig verdampfen und den Stromfluß unterbrechen. Entsprechendes gilt bei einem Kondensator ohne innere Aufteilung in mehrere Teil­ kondensatoren.

Zur Erhöhung der Auslöse-Sicherheit wird vorgeschlagen, daß bei beiden Verbindungsflächenbereichen zwischen den beiden Anschlußkontakten und dem jeweiligen Kondensator- Flächenbereich eine Leitungsquerschnitts-Verengung vorge­ sehen ist.

Die Axiallänge des Wickel-Kondensators braucht nicht ver­ größert zu werden, wenn die Leitungsquerschnitts-Verengung im Kontakt-Randbereich einer Metallschicht angeordnet ist. Dieser Kontaktrandbereich, welcher nach dem Aufwickeln mit dem Stirnkontakt, insbesondere mit der Schoopierung, ver­ sehen wird, ist von vorneherein vorhanden und muß lediglich mit den entsprechenden Aussparungen versehen werden.

Hierbei münden die Leitungsstreifen anschlußkontaktseitig in einen in Umfangsrichtung verlaufenden leitenden Rand­ streifen. Dieser Randstreifen stellt zuverlässig den Kontakt mit dem Anschlußkontakt her, insbesondere im Falle einer anzubringenden Kontaktscheibe. Im Falle einer Anschlußkontakt- Schoopierung ist in aller Regel ein ausreichender Kontakt mit den Metallschichten über die Leitungsstreifen auch dann gewährleistet, wenn lediglich die Leitungsstreifen unmit­ telbare Verbindung mit dem Anschlußkontakt haben, also in diesen einmünden. Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, daß die leitenden Randstreifen entfallen können und somit, bei vorgegebener Axiallänge des Kondensatorwickels, die Metallschichten näher an die Anschlußkontakte herangeführt werden können mit entsprechender Kapazitätsvergrößerung.

Im letztgenannten Ausführungsbeispiel wird also die ent­ sprechende Stirnfläche des Kondensatorwickels in der übli­ chen Weise vollflächig kontaktiert (insbesondere durch Schoopierung). Die "schmelzsicherungsartige" Leitungsquer­ schnittsverengung erfolgt unmittelbar auf diesen Anschluß­ kontakt in Form der Leitungsstreifen. In einer hierzu al­ ternativen Ausführungsform der Erfindung kann man jedoch auch derart vorgehen, daß die Leitungsquerschnitts-Verengung durch nur teilweise Anschlußkontaktierung des Kondensator­ wickels zumindest an einem der beiden Stirnenden gebildet ist. Hierbei kann der Anschlußkontakt von einer oder von mehreren, vorzugsweise zwei, metallisierten Teilflächenbe­ reichen der Stirnfläche des Kondensatorwickels gebildet sein, wobei die restliche Teilfläche bzw. die restlichen Teilflächen nicht metallisiert sind. Die Metallschichten der Wickelkondensatorlagen sind hierbei entgegen den vorstehenden Ausführungsbeispielen durchgehend bis an den stirnseitigen in Umfangsrichtung verlaufenden Rand der Kondensatorlage, insbesondere der jeweiligen Kunststoffolie vorgezogen, so daß die üblichen Kondensatorfolien verwendet werden können. Auf­ grund der Reduzierung der Anschlußkontaktierung auf metalli­ sche Teilflächenbereiche der Stirnfläche ergibt sich not­ wendigerweise eine Reduzierung des Leitungsquerschnitts zwi­ schen dem metallisierten Teilflächenbereich einerseits und der zugeordneten Metallschicht andererseits auf den Metall­ schichtbereich unmittelbar anschließend an den metallisier­ ten Teilflächenbereich, also auf den Randabschnitt der Me­ tallschicht, die diese Metallschicht gemeinsam mit dem je­ weiligen metallisierten Teilflächenbereich hat. Bei entspre­ chender Dimensionierung wird bei einem Durchschlags-Strom der genannte Randstreifen verdampfen und zuverlässig den Wickelkondensator abschalten.

Im Falle mehrerer Teilflächenbereiche wird vorgeschlagen, diese mit einem Anschlußkontakt-Draht zu verbinden, wobei dann dieser Draht gleichzeitig als Anschlußfahne zum Ein­ löten des Kondensators in die entsprechende Schaltung dienen kann.

Die metallisierten Teilflächenbereiche können von einer Schoopierung gebildet sein.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Wickelkondensators mit dem zuletzt beschriebenen Auf­ bau. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man die Stirnfläche des Wickelkondensators unter Abdeckung der nicht­ metallisierten Teilflächenbereiche schoopiert.

Die Erfindung wird im folgenden an bevorzugten Ausführungs­ beispielen anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 zwei metallisierte Kunststoffolien einer ersten Ausführungsform der Erfindung, welche aufeinander­ gelegt und aufgewickelt einen Wickel-Kondensator ergeben;

Fig. 2 ein Prinzip-Schaltbild für die unter Verwendung der Folien gemäß Fig. 1, 4 und 5 erhaltenen Wickel-Kondensatoren;

Fig. 3 eine explosionsdiagrammartige Prinzipdarstellung eines Wickel-Kondensators aus Kunststoffolien gemäß Fig. 1 im Schnitt entlang der Kondensator­ achse (entsprechend Schnittlinie III-III in Fig. 1);

Fig. 4 zwei metallisierte Kunststoffolien, ähnlich Fig. 1, einer zweiten Ausführungsform;

Fig. 5 zwei metallisierte Kunststoffolien einer weiteren Ausführungsform;

Fig. 6 und Fig. 7 jeweils zwei Kunststoffolien zweier weiterer Aus­ führungsformen mit Prinzip-Schaltbild gemäß Fig. 8,

Fig. 9 und Fig. 10 metallisierte Kunststoffolien zweier weiterer Aus­ führungsformen mit Prinzip Schaltbild gemäß Fig. 11;

Fig. 13 und Fig. 14 metallisierte Kunststoffolien zweier weiterer Aus­ führungsformen mit Prinzip-Schaltbild gemäß Fig. 12 bzw. 15a;

Fig. 16a bis Fig. 19b Stirn- bzw. Seitenansichten von vier weiteren Ausführungsformen erfindungsgemäßer Wickelkonden­ satoren mit Prinzip-Schaltbild gemäß Fig. 15a bzw. 15b.

Der prinzipielle Aufbau eines metallisierten Kunststoff­ folien-Kondensators geht aus den Fig. 1-3 hervor. Die beiden in Fig. 1 erkennbaren Kunststoffolien 10 und 12 werden sich gegenseitig deckend übereinandergelegt und auf einen zylindrischen Kern 14, beispielsweise aus Kunst­ stoff, gleichzeitig gewickelt. Man erkennt in Fig. 3 insge­ samt vier Wicklungen, die zur Verdeutlichung der Dar­ stellung auseinandergezogen sind. In Wirklichkeit liegen die Lagen aneinander an mit einer im allgemeinen wesent­ lich höheren Windungszahl, entsprechend der gewünschten Kapazität. Dementsprechend sind auch die beiden Kunststoff­ folien 10, 12 in Umfangsrichtung (in Fig. 1 von unten nach oben) wesentlich länger als dargestellt ausgebildet. Im übrigen sind die Figuren nicht maßstabsgerecht.

Beide Folien 10 und 12 sind metallisierte Kunststoff­ folien, wobei die metallisierten Bereiche in Fig. 1 durch Punktierung kenntlich gemacht sind. Die Folie 10 ist an der in Fig. 1 erkennbaren Seite mit zwei metallisierten Bereichen 14 versehen, die bis an die zur Umfangsrichtung (Doppelpfeil A) parallelen Seitenränder 16 reichen und die durch eine in Umfangsrichtung A verlaufende streifen­ förmige Aussparung (nichtmetallisierter Flächenbereich) 18 voneinander getrennt sind. Dieser Bereich 18 hat gleichen Abstand zu beiden Längsrändern 16.

Die geringfügig schmälere Folie 12 ist an beiden Längs­ rändern 20 mit einem als Isolierrand dienenden schmalen, nicht metallisierten Randstreifen 22 versehen. Ferner ist im Bereich der Breitenmitte der Folie 12 eine in Umfangs­ richtung A sich erstreckende Reihe aufeinanderfolgender rechteckiger Aussparungen 24 vorgesehen, d.h. also wiederum Flächenbereiche der Folie ohne Metallisierung. Zwischen aufeinanderfolgenden Aussparungen 24 werden auf diese Weise als Leitungsstreifen 26 bezeichnete Flächenbereiche mit Metallisierung gebildet (s. hierzu auch Fig. 3). Diese Leitungsstreifen 26 bilden zusammen einen in Fig. 2 mit R bezeichneten ohmschen Widerstand, welcher derart dimensio­ niert ist, daß die Leitungsstreifen 26 verdampfen, sofern durch diese Strom mit überhöhter Stromstärke fließt (Durch­ schlagsstrom).

Der in Fig. 2 mit C 1 bezeichnete Kondensator, links vom Widerstand R, wird von den Überlappungsbereichen der metallisierten Flächenbereiche der Folien 10 und 12, links von der Aussparung 18 bzw. von den Aussparungen 24, gebildet, die demzufolge als Kondensator-Flächenbereiche 28 bzw. 30 bezeichnet werden. Die linke Grenze des Konden­ sator-Flächenbereichs 28 der Folie 10 ist mit einer Strich- Punkt-Linie 32 gekennzeichnet sowie der rechte Rand des Kondensator-Flächenbereichs 30 der Folie 12 mit einer Strich- Punkt-Linie 34. Der dem Isolier-Randstreifen 22 der Folie 12 gegenüberliegende, sich an die Linie 32 nach links an­ schließende metallisierte Flächenbereich der Folie 10 wird als Verbindungsflächenbereich 38 bezeichnet, da er nach stirnseitiger Kontaktierung des Wickel-Kondensators die Verbindung zwischen dem entsprechenden Anschlußkontakt und dem Kondensator C 1 herstellt. In Fig. 3 ist der linke Anschlußkontakt symbolisch mit einer kreisförmigen Kontakt­ platte 40 angedeutet mit abgebrochen dargestellter Kontakt­ leitung 42. Die Kontaktierung wird in üblicher Weise vor­ genommen, beispielsweise durch Schoopierung.

Die beiden Folien 10 und 12 sind spiegelsymmetrisch zur Längsmittellinie 40 ausgebildet, so daß dementsprechend auch rechts von der Aussparung 18 bzw. den Aussparungen 24 Kondensatorflächenbereiche 30′ bzw. 28′ ausgebildet sind, mit einem sich an den Kondensatorflächenbereich 28′ an­ schließenden Verbindungsflächenbereich 38′. Die Strich- Punkt-Linie 32′ bildet die Grenzlinie zwischen den beiden genannten Bereichen. Zwischen der bereits angesprochenen rechten Grenzlinie 34 des Kondensatorflächenbereichs 30 und der dieser Linie entsprechenden Grenzlinie 34, als linke Begrenzung des Kondensatorflächenbereichs 30′, be­ findet sich der die Leitungsstreifen 26 umfassende, den Widerstand R bildende Verbindungsflächenbereich 42, der die Kondensatorflächenbereiche 30 und 30′ miteinander verbindet.

Die Anzahl sowie die Länge (in Richtung der Kondensator­ achse B) als auch die Breite (in Umfangsrichtung A) der Leitungsstreifen 26 ist nun derart festgelegt, daß bei einem Durchschlag durch einen der Kondensatoren C 1 und C 2 aufgrund einer Überspannung an den Kondensatoren (Blitz­ schlag mit daraus resultierender Netz-Überspannung oder Spannungsspitzen aufgrund von Umschaltungs-Vorgängen in der die Kondensatoren C 1 und C 2 aufweisenden Schaltung) die Leitungsstreifen 26 augenblicklich verdampfen und auf diese Weise die Verbindung zwischen den beiden Kondensatoren C 1 und C 2 unterbrechen. Trotz Durchschlag bei einem oder beiden Kondensatoren C 1 und C 2 kann dann kein Strom mehr vom Anschlagskontakt 40 zum stirnseitig gegenüber­ liegenden Anschlußkontakt 40′ des Folienkondensators fließen.

Bei Durchschlag eines der beiden Kondensatoren C 1 und C 2 ergibt sich eine Verdoppelung der Gesamtkapazität des Folienkondensators mit dementsprechender Verdoppelung des beim Laden bzw. Entladen fließenden Stroms. Hieraus resultiert ein vierfacher Leistungsabfall am Reihen­ widerstand R mit der Folge, daß die thermisch gut isolierten, äußerst dünnen Leitungsstreifen 26 die entstehende Wärme nicht mehr in ausreichender Weise abgeben können und somit verdampfen.

Bei einem Durchschlag durch beide Kondensatoren C 1 und C 2 ergibt sich ein momentaner Kurzschluß zwischen den An­ schlußkontakten 40 und 40′ mit wesentlich erhöhter momen­ taner Stromstärke, die sogleich zur Zerstörung der Leitungs­ streifen 26 führt, so daß der Stromfluß augenblicklich unterbrochen wird.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung mit unveränderter Kontaktierung mit den Anschlußkontakten 40 und 40′ dienender Folie 10, jedoch abgewandelter, nunmehr mit 112 bezeichneter zweiter Folie. Die Abwandlung betrifft den Verbindungsflächenbereich 142 dieser Folie 112 zwischen den Grenzlinien 34 und 34′. Zur Bildung von Leitungsstreifen in diesem Flächenbereich 142 sind symmet­ risch zur Längsmittellinie 40 zwei Reihen von in Umfangs­ richtung A miteinander fluchtend verlaufenden ersten Ausnehmungsstreifen 150 und zweiten Ausnehmungsstreifen 152 vorgesehen. Aufeinanderfolgende Streifen 150 bzw. 152 enden jeweils in gleichem Abstand a voneinander. Dieser Abstand a ist angenähert doppelt so groß wie der (lichte) Ab­ stand b zwischen den beiden Reihen, gemessen in Achs­ richtung B. Entsprechend Fig. 1 hat man sich auch in Fig. 4 die jeweilige Folie 10 bzw. 112 in Umfangsrichtung A wesentlich verlängert vorzustellen.

Die Ausnehmungsstreifen der einen Reihe sind um die halbe Periode gegenüber den Ausnehmungsstreifen der anderen Reihe versetzt, mit anderen Worten, der Abstandsbereich mit Länge a zwischen aufeinanderfolgenden ersten Ausnehmungs­ streifen 150 liegt der Längenmitte eines Ausnehmungsstrei­ fens 152 der anderen Reihe gegenüber. Vom genannten Ab­ standsbereich gehen daher zwei gleich lange Strompfade in Fig. 4 nach unten bzw. nach oben aus, die dann in die entsprechenden Abstandsbereiche zwischen den Ausnehmungs­ streifen 152 einmünden (Strompfeile c in Fig. 4). Auf diese Weise werden zwischen den Ausnehmungsstreifen 150 und 152 Leitungsstreifen 154 festgelegt, die in Fig. 4 nach oben bzw. nach unten in Umfangsrichtung A verlaufen, mit einer dem Abstand b der Ausnehmungsstreifen-Reihen entsprechen­ der Streifenbreite. Auf diese Weise kann die Länge und somit auch der ohmsche Widerstand der Leitungsstreifen wahlweise vergrößert werden.

Die Prinzipschaltung des aus den Folien 10 und 112 her­ gestellten Folienkondensators entspricht der Fig. 2. Dies gilt auch für die Folien 10 und 212 der Ausführungsform gemäß Fig. 5. Die Folie 10 ist wiederum unverändert. Die Folie 212 ist mit einem Leitungsstreifen 254 im Verbindungsflächenbereich 242 versehen, welcher einen angenähert Z-förmigen Verlauf hat. An einen in Umfangsrichtung A verlaufenden Mittelschenkel 256 der Z-Form schließen sich an beiden Enden recht­ winklig abstehende Endabschnitte 258 an, zur Verbindung mit den in Fig. 5 linken bzw. rechten Kondensator­ flächenbereich 230 bzw. 230′. Durch entsprechende Dimen­ sionierung von Breite und Länge, insbesondere des Mittel­ abschnitts 256, läßt sich ein gewünschter ohmscher Widerstand des Leitungsstreifens 254 einstellen, welchem ein unterer Grenzwert für eine das Verdampfen des Lei­ tungsstreifens auslösende Stromstärke entspricht.

Bei den Ausführungsformen der Erfindung gemäß den Fig. 6 und 7 sind die als Sicherungsstrecke dienenden Leitungs­ streifen nicht im Verbindungsflächenbereich zwischen den Kondensatoren C 1 und C 2 vorgesehen sondern, unter Bei­ behaltung der Reihenschaltung zweier Kondensatoren C 1 und C 2 gemäß Fig. 8, in den beiden Verbindungsflächen­ bereichen 338 und 338′ der Folie 310 (Fig. 6) bzw. in den Verbindungsflächenbereichen 438 und 438′ der Folie 410 (Fig. 7). Entsprechend den Verbindungsflächenbereichen 38 und 38′ in Fig. 1 stellen die besagten Verbindungsflächen­ bereiche 338, 338′ bzw. 438 und 438′ die Verbindung zwischen dem jeweiligen Anschlußkontakt und dem zugeordneten Konden­ satorflächenbereich 28 bzw. 28′ her. Zwischen den Konden­ satorflächenbereichen 28 und 28′ befindet sich wiederum die Aussparung 18 zur Isolierung beider Kondensator­ flächenbereiche 28 und 28′ auf der Folie 310 bzw. 410. Die zweite mit 12′ bezeichnete Folie entspricht der Folie 12, unter Weglassung der Aussparungen 24. Sie ist demzufolge, bis auf die isolierenden Randstreifen 22, durchgehend auf einer Seite metallisiert.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 6 sind die beiden je­ weils als Sicherungsstrecke dienenden und in Fig. 8 mit R 1 bzw. R 2 bezeichneten Verbindungsflächenbereiche 338 und 338′ mit rechteckigen, in Umfangsrichtung A mit Abstand voneinander angeordneten Ausnehmungen 324 versehen, zur Bildung von sprossenartigen, parallel zur Achsrichtung A verlaufenden Leitungsstreifen 326 zwischen aufeinander­ folgenden Aussparungen 324. Bevorzugt ist die Ausbildung beider Verbindungsflächenbereiche 338 und 338′ mit diesen bei Durchschlag verdampfenden Leitungsstreifen 326, wenn auch bereits die Ausbildung lediglich einer der beiden Flächenbereiche 338, 338′ mit diesen Leitungsstreifen 326 genügt.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 7 sind die beiden Ver­ bindungsflächenbereiche 438 und 438′ entsprechend dem Verbindungsflächenbereich 142 in Fig. 4 ausgebildet, also mit jeweils zwei in Achsrichtung voneinander beabstandeten Reihen erster Ausnehmungsstreifen 450 und zweiter Aus­ nehmungsstreifen 452, mit Versetzung der beiden Reihen in Umfangsrichtung relativ zueinander.

Die gemäß Fig. 3 aufgewickelten Folien der Ausführungs­ formen gemäß Fig. 9 und 10 ergeben eine Schaltung des Wickel-Kondensators gemäß Fig. 11. Die beiden Über­ lappungsbereiche der beiden Folien 510 und 512 der Aus­ führungsform gemäß Fig. 9 bilden jeweils einen Konden­ satorflächenbereich 514 bzw. 516. Die in Fig. 9 obere Folie wird mit ihrem linken Rand im aufgewickelten Zu­ stand mit dem Anschlußkontakt 40 gemäß Fig. 3 versehen. Zwischen diesem linken Rand 516 und dem Kondensator­ flächenbereich 514 ist daher wiederum ein Verbindungs­ flächenbereich 538 vorgesehen, der gemäß der Folie 310 in Fig. 6 mit Aussparungen 524 versehen ist, zur Bildung einer von den dazwischenliegenden Leitungsstreifen 526 gebildeten Durchschlag-Sicherungsstrecke. Der Fig. 9 rechte Längs­ rand der Folie 510 ist als Isolierrand 570 ausgebildet.

Die andere Folie 512 ist dagegen an ihrem in Fig. 9 linken Längsrand mit einem Isolierrand 570′ ausgebildet und an ihrem rechten Längsrand mit einem Verbindungsflächenbereich 538′ in gleicher Form wie der Verbindungsflächenbereich 538 der Folie 510. Die Folie 512 entspricht da­ her einer um 180° um eine zur Folienebene senkrechte Achse gedrehten Folie entsprechend der Folie 510. Der Widerstand R 1 in Fig. 11 entspricht folglich der durch den Verbindungsflächenbereich 538 gebildeten Durchschlag- Sicherungsstrecke und der Widerstand R 2 der vom Ver­ bindungsflächenbereich 538′gebildeten Durchschlag-Sicherungs­ strecke. Bei Durchschlag durch den durch die Kondensator­ flächenbereiche 514 und 516 gebildeten einzigen Kondensator C führt die auftretende Durchschlag-Stromstärke sogleich zum Verdampfen der einen und/oder anderen Sicherungsstrecke. Der Kurzschluß wird sofort wieder aufgehoben.

Sicherheitshalber sind beide Folien 510 und 512 mit der Sicherungsstrecke versehen mit dem zusätzlichen Vorteil, daß beide Folien 510 und 512 gleiches Bedampfungsmuster aufweisen und daher lediglich eine Folienart hergestellt werden muß. Zur Funktion genügt jedoch an sich bereits eine einzige Sicherungsstrecke.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 schließlich sind beide Verbindungsrandbereiche 638 bzw. 638′ der beiden Folien 610 und 612 mit jeweils zwei Reihen erster und zweiter Ausnehmungsstreifen 650 und 652 versehen, ent­ sprechend den Verbindungsabschnitten 438, 438′ in Fig. 7. bzw. 142 in Fig. 4.

Zur Fig. 3 sei nachzutragen, daß die Folien 10 und 12 so aufeinander gewickelt sind, daß die metallisierte, in Fig. 1 erkennbare Vorderseite einer Folie an der nicht­ metallisierten Rückseite der nächstfolgenden Folie anliegt, so daß die metallisierten Flächenbereiche dieser Folien stets durch den dazwischenliegenden, nicht elektrisch leitenden Folienkörper voneinander elektrisch isoliert sind.

Die Folien 710, 712 entsprechen den Folien 310 und 12′ ge­ mäß Fig. 6 mit dem einzigen Unterschied, daß die Leitungs­ streifen 726 der Folie 710 unmittelbar in den in Bezug auf den Kondensatorwickel stirnseitigen Rand 701 der Folie 710 münden, um hier unmittelbar mit dem entsprechenden Anschluß­ kontakt (Schoopierung) versehen zu werden. Bei der Ausfüh­ rungsform gemäß Fig. 6 dagegen münden die Leitungsstreifen 326 in einen schmalen leitenden Randstreifen 303, welcher entlang des stirnseitigen Randes 301 verläuft. Die Kontak­ tierung erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 also mit diesem sich über die gesamte Umfangslänge der Folie 310 erstreckenden Randstreifen 303.

Die Folie 712 ist entsprechend der Folie 12′ in Fig. 6 mit zwei isolierenden Randstreifen 722 ausgebildet. Man erhält auf diese Weise eine Schaltung gemäß Fig. 2 bzw. Fig. 12.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 14 entspricht wiederum der Ausführungsform gemäß Fig. 9 mit dem vorstehend beschrie­ benen Unterschied. Es sind also an beiden Metallfolien 810 und 812 jeweils an einer Seite Leitungsstreifen 827 vorge­ sehen, die bis zum jeweiligen Umfangsrand 801 vorgezogen sind. In der Ausführungsform gemäß Fig. 9 dagegen münden die Leitungsstreifen 526 wiederum jeweils in einen schmalen metallisch leitenden Randstreifen 503. Entsprechend den Folien 510 und 512 sind auch die Folien 810, 812 in gleicher Weise bedampft, wenn auch jeweils gegeneinander um 180° um eine zur Folienebene senkrechte Achse verdreht.

In den Fig. 16a bis 19b sind vier weitere Ausführungsformen der Erfindung schematisch dargestellt und zwar in Stirnan­ sicht (mit a bezeichnete Figur) und in Seitenansicht (mit b bezeichnete Figur).

Man erkennt beispielsweise in den Fig. 16a und 16b einen Wickelkörper 1002, der herkömmlichen Aufbau haben kann, also beispielsweise aus zwei jeweils einer der beiden Kondensator­ platten bildenden metallisierten Kunststoffolien besteht, die zu dem Wickel mit Wickelachse 1004 aufgerollt sind. Einer der beiden Kunststoffolien ist an einem Stirnende 1006 mit einem allgemein mit 1008 Anschlußkontakt versehen und dement­ sprechend die andere Kunststoffolie am anderen Stirnende mit einem entsprechenden Anschlußkontakt 1008. Der Kondensator­ wickel 1002 hat kreiszylindrische Form.

Die beiden Anschlußkontakte 1008 haben gleiche Form. Sie be­ stehen aus zwei metallischen Teilflächenbereichen 1010 und 1012, die durch einen nichtmetallischen Teilflächenbereich 1014 voneinander getrennt bzw. isoliert sind. Der Teilflächen­ bereich 1014 wird von einem zur Achse 1004 zentrischen Strei­ fen mit parallelen Längsrändern 1016 gebildet, dessen Strei­ fenbreite g etwa dem halben Zylinderradius des Kondensator­ wickels 1002 entspricht. Demgemäß bilden die beiden metalli­ schen Teilflächenbereiche 1010 und 1012 einander diametral gegenüberliegende Kreissegmente gleicher Form. Diese Teil­ flächenbereiche können dadurch erhalten werden, daß man beim Schoopieren den Streifen 1014 dementsprechend momentan ab­ deckt. Die Dicke der den jeweiligen metallisierten Teil­ flächenbereich 1010 bzw. 1012 bildenden Schoopierschicht ist in Fig. 16b stark vergrößert dargestellt - sie liegt in Wirklichkeit im Bereich von 0,5 mm.

Ein Anschlußkontaktdraht 1018 zur Verlötung des Kondensators innerhalb der vorgesehenen Schaltung ist mit seinem oberen Ende gemäß Fig. 16a und 16b mit beiden metallisierten Teil­ flächenbereichen 1010 und 1012 verlötet (Lötpunkte 1020 und 1022). Da gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung die jeweilige Stirnfläche 1024, 1026 des Kondensatorwickels 1002 nicht mehr über die gesamte Stirnfläche kontaktiert (hier schoopiert) ist, also auch nicht mehr der jeweilige Umfangs­ rand der metallisierten Kunststoffolie über seine gesamte Länge kontaktiert ist, konzentriert sich der auftretende Stromfluß zwangsläufig auf die kontaktierten Teillängenab­ schnitte des jeweiligen in Umfangsrichtung verlaufenden Ran­ des der metallisierten Kunststoffolie. In jeder Wickel-Lage der Kunststoffolie ergeben sich der Reihe nach ein dem metallisierten Flächenbereich 1012 entsprechender kontaktier­ ter Teillängenabschnitt, ein dem nichtmetallisierten Teil­ flächenbereich 1014 entsprechender nichtkontaktierter Teil­ längenbereich, ein dem metallisierten Teilflächenbereich 1010 entsprechender kontaktierter Teillängenabschnitt und schließlich wiederum ein dem Teilflächenbereich 1014 ent­ sprechender nichtkontaktierter Teillängenabschnitt der Folie. Die kontaktierten Teillängenabschnitte unmittelbar anschließend an die Schoopierung verdampfen, wenn aufgrund eines momentanen Durchschlags zwischen den metallisierten Kunststoffolien momentan stark erhöhter Stromfluß auftritt. Diese Leitungsverengungen bilden parallelgeschaltete Teil­ widerstände, die in Fig. 15a insgesamt mit R 1 bzw. R 2 symbolisiert sind. Die Ausführungsform gemäß den Fig. 17a und 17b zeigt wie­ derum einen Kondensatorwickel 1102, welcher entsprechend dem Wickel 1002 an seinen Stirnseiten 1121, 1126 mit zwei einander diametral in Bezug auf die Wickelachse 1104 gegenüberlie­ genden metallischen (bzw. durch Schoopierung metallisierten) Teilflächenbereichen 1110 und 1112 versehen ist mit da­ zwischenliegendem nichtmetallisiertem Teilflächenbereich 1114. Im Unterschied zum Wickel 1002 ist der Wickel 1102 jedoch nicht kreiszylindrisch sondern im Querschnitt läng­ lich mit Abrundung an beiden Längsenden ausgebildet. Der Umriß des Teilflächenbereichs 1114 ist im wesentlichen quadratisch mit Quadratseitenlänge g. An zwei einander gegenüberliegenden Quadratseiten schließen sich die beiden im wesentlichen halbkreisförmigen metallisierten Teilflächen­ bereiche 1110 und 1112 an mit einem der Quadratseitenlänge g entsprechenden Durchmesser. Die elektrische Funktion der metallisierten Teilflächenbereiche 1110 und 1112 ist die gleiche wie die der metallisierten Teilflächenbereiche 1010 und 1012 der vorstehend beschriebenen Ausführungsform. Die­ se Funktion ist also unabhängig von der jeweils gewählten Querschnittsform des Wickels. Die Form des Wickels 1102 baut vergleichsweise flach und ist daher bevorzugt in Schaltungen mit entsprechenden Einbauraumbeschränkungen ein­ zusetzen.

In den Fig. 18a und 18b ist ein Kondensatorwickel 1202 schema­ tisch dargestellt, dessen beide Stirnseiten 1224, 1226 ebenfalls in Teil­ flächenbereiche 1210, 1212 und 1214 unterteilt sind in prinzipiell gleicher geometrischer Form. Die elektrische Funktion der Teilflächenbereiche wurde jedoch umgekehrt. Dies ist unmittelbar aus den Zeichnungen ersichtlich, da die metallisierten Flächenbereiche in allen Zeichnungen durch eine feine Punktierung gekennzeichnet sind, wohingegen die nichtmetallisierten Flächenbereiche von dieser Punktie­ rung frei sind. Die kreissektorförmigen Teilflächenbereiche 1210 und 1212 sind also nichtmetallisch bzw. nichtmetalli­ siert, im Gegensatz zum Teilflächenbereich 1214. Der An­ schlußkontaktdraht 1218 ist in einem einzigen Lötpunkt 1221 mit dem schoopierten Teilflächenbereich 1214 verlötet. Am Funktionsprinzip ändert dies nichts. Bei einer einzelnen Wickellage wechseln auch hier zwei kontaktierte Teillängen­ abschnitte des entsprechenden Umfangsrands der metallisier­ ten Kunststoffolie ab mit zwei nichtmetallisierten Längen­ abschnitten. Entsprechend der Anzahl der Wicklungen ergeben sich eine doppelte Anzahl von Leitungsquerschnittsverengun­ gen, die parallelgeschaltete Teilwiderstände des Widerstands R 1 bzw. R 2 in Fig. 15a oder Fig. 15b bilden.

In ihrem inneren Aufbau können die Kondensatorwickel 1002, 1102, 1202 und 1302 der Schaltung gemäß Fig. 15a entspre­ chen, also mit lediglich einem einzigen inneren Kondensator C, oder, gemäß Fig. 15b, mit innerer Reihenschaltung aus zwei Kondensatoren C 1 und C 2 oder weiteren Kondensatoren.

In den Fig. 19a und 19b schließlich ist ein Kondensator­ wickel 1302 schematisch dargestellt, der in Querschnitt und Flächenaufteilung der jeweiligen Stirnfläche 1324 und 1326 der Ausführungsform gemäß Fig. 17a und 17b entspricht, jedoch wiederum mit komplementärer Metallisierung der Flächenbereiche. Der innere quadratische Flächenbereich 1314 ist demnach metallisiert und über einen Lötpunkt 1321 mit dem Anschlußkontaktdraht 1318 verbunden. Die halbkreis­ förmigen einander diametral gegenüberliegenden Teilflächen­ bereiche 1310 und 1312 sind dagegen nichtmetallisiert. Auch hier sind pro Wicklungslage zwei kontaktierte und zwei nicht­ kontaktierte Teillängenabschnitte des entsprechenden Umfang­ rands der jeweiligen Kunststoffolie vorgesehen.

Claims (16)

1. Wickel-Kondensator, insbesondere metallisierten Kunst­ stoffolien-Kondensator, aus wenigstens zwei Metall­ schichten mit dazwischenliegender Isolierschicht, wo­ bei die Metallschichten einander gegenüberliegende Kondensator-Flächenbereiche aufweisen sowie Verbindungs­ flächenbereiche zur Verbindung von Kondensator-Flächen­ bereichen mit Anschlußkontakten und ggf. zur Verbindung von Kondensator-Flächenbereichen einer Metallschicht miteinander, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Verbindungsflächenbereiche (42; 142; 242) mit einer bei Kondensator-Durchschlag ver­ dampfenden Leitungsquerschnitt-Verengung versehen ist.

2. Wickel-Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsquerschnitt-Verengung wenigstens einen zwischen Aussparungen (24; 150; 154; 324; 524) der je­ weiligen Metallschicht gebildeten, sich in Richtung der Wickelachse (B) erstreckenden Leitungsstreifen (26) umfaßt, dessen Breite (a, b) klein ist im Vergleich zur Breite in Umfangsrichtung (A) des Wickel-Kondensators eines Kondensator-Flächenbereichs (28, 30).

3. Wickel-Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere parallel zur Wickelachse (B) verlaufende, in Umfangsrichtung (A) in gegenseitigem Abstand neben­ einanderliegende Leitungsstreifen (26; 326; 526) vorge­ sehen sind (Fig. 1, 6, 9).

4. Wickel-Kondensator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Leitungsstreifen (154; 254) einen in Umfangsrichtung (A) verlaufenden Abschnitt (256) auf­ weist (Fig. 4, 5).

5. Wickel-Kondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung von Leitungsstreifen im entsprechenden Verbindungsflächenbereich in Umfangsrichtung (A) miteinander fluchtend verlaufende, in Abstand (a) von­ einander endende erste Ausnehmungsstreifen (150; 450; 650) vorgesehen sind, denen in Achsrichtung (B) beabstandet zweite, in Umfangsrichtung miteinander fluchtend ver­ laufende, in Abstand voneinander endende Ausnehmungs­ streifen (152; 452; 652) gegenüberliegen, deren Enden gegen­ über den Enden der ersten Ausnehmungsstreifen in Umfangs­ richtung (A) versetzt sind (Fig. 4, 7, 10).

6. Wickel-Kondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (a) zwischen den Enden der ersten Aus­ nehmungsstreifen (150) etwa dem Abstand zwischen den Enden der zweiten Ausnehmungsstreifen (152) und etwa dem doppelten Abstand (b) zwischen den ersten und zweiten Ausnehmungsstreifen (150, 152) entspricht.

7. Wickel-Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Kondensator mit innerer Kondensator-Reihen­ schaltung der Verbindungsflächenbereich (42; 142; 242) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Teilkondensatoren (C 1, C 2) der Reihenschaltung mit der Leistungsquer­ schnitt-Verengung versehen ist (Fig. 1, 4, 5).

8. Wickel-Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei beiden Verbindungsflächenbereichen (338, 358′; 438, 438′; 538, 538′; 638, 638′) zwischen den beiden Anschlußkontakten (40, 40′) und dem jeweiligen Kondensator-Flächenbereich (28, 28′) eine Leitungsquerschnitt-Verengung vorge­ sehen ist, und zwar vorzugsweise bei einem Kondensator ohne innere Kondensator-Reihenschaltung (Fig. 3, 6, 7, 9, 10).

9. Wickel-Kondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsquerschnitt-Verengung im Kontakt-Randbe­ bereich einer Metallschicht angeordnet ist.

10. Wickel-Kondensator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungs­ streifen (326; 526) anschlußkontaktseitig in einen in Umfangsrichtung verlaufenden leitenden Randstreifen (303; 503) einmünden.

11. Wickel-Kondensator nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungs­ streifen (726, 827) unmittelbar in den Anschlußkontakt einmünden.

12. Wickel-Kondensator nach Anspruch 1 mit Anschlußkontakten (1008) an beiden Stirnenden des Kondensatorwickels (1002, 1102, 1202, 1302), dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungs­ querschnittsverengung durch nur teilweise Anschluß­ kontaktierung des Kondensatorwickels (1002, 1102, 1202, 1302) zumindest an einem der beiden Stirnenden gebildet ist.

13. Wickel-Kondensator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der teilweise kontaktierte Anschlußkontakt von einer oder mehreren, vorzugsweise zwei metallischen Teilflächenbereichen (1010, 1012; 1110, 1112; 1214; 1314) der Stirnfläche (1024, 1026; 1124, 1126; 1224, 1226; 1324, 1326) des Kondensatorwickels (1002; 1102; 1202; 1302) gebildet ist, wobei die restliche Teilfläche bzw. Teilflächen (1014; 1114; 1210, 1212; 1310, 1312) nichtmetallisch sind.

14. Wickel-Kondensator nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilflächen­ bereiche (1010, 1012; 1110, 1112) durch einen Anschluß­ kontaktdraht (1018, 1118) miteinander verbunden sind.

15. Wickel-Kondensator nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Teilflächenbereiche (1010, 1012; 1110, 1112; 1214; 1314) jeweils von einer Schoopierung gebildet sind.

16. Verfahren zur Herstellung eines Wickelkondensators nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stirn­ flächen (1024, 1026) des Kondensatorwickels (1002; 1102; 1202; 1302) unter Abdeckung der nichtmetallisierten Teilflächenbereiche (1014; 1114; 1210, 1212; 1310, 1312) schoopiert.