DE838634C

DE838634C - Elektrischer Kondensator

Info

Publication number: DE838634C
Application number: DEM2444A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Albert Liechti
Original assignee: Micafil AG
Current assignee: Micafil AG
Priority date: 1949-04-04
Filing date: 1950-03-21
Publication date: 1952-05-12

Description

Elektrischer Kondensator

Die Urfinclting bezieht sich auf einen Konden-

sator, dessen z-%#ischen die metallischen Belegungen

eingeschlossenes Dielektrikum aus mehreren mit

einem Isoliermittel imprägnierten Isolierstoff-

schichten aufgebaut ist.

Es ist 1>eka.nnt, daß der Belastbarkeit solcher

Kondensatoren dadurch eine Grenze gesetzt ist, daß

zufolge IonisYui@@nscrschcinungen im Imprägnier-

mittel der Isolierstoflschichten Durchschläge zwi-

schen den metallischen Belegungen auftreten. Er-

fahrungsgc#mäl., gehen derartige Zerstörungen in

erster Linie von den innerhalb des Dielektrikums

liegenden Rändern der metallischen Belegungen

aus. Eine bedeutende Erhöhung des für die Zer-

störung des Kondensators kritischen Spannung läßt

sich, wie Versuche gezeigt haben, dadurch ,erzielen,

daß die an den kritischen Stellen aus den metallischen Belegungen austretenden Feldlinien gezwungen werden, vorerst unmittelbar eine Isolierstoffschicht zu durchsetzen, um erst anschließend nach Austritt aus dieser Isolierstoffschicht in das Imprägniermittel zu gelangen. Diese Isolierstoffschicht ist in der Folge stets als Isolierstoffhülle bezeichnet, zur Unterscheidung von den übrigen Isolierstoffschichten, welche das Dielektrikum zwischen den metallischen Belegungen bilden.

Die Erfindung kennzeichnet sich daher dadurch, daß um oder wenigstens an die innerhalb des Dielektrikums sich befindenden Ränder der metallischen Belegungen eine diese umfassende oder an diesen anliegende, U-förmig gefaltete Isolierstoffhülle, deren innere, gegen die metallische Belegung gerichtete Oberfläche mit einem unmittelbar anliegenden leitenden Belag versehen ist, der in leitender Berührung mit derjenigen metallischen Belegung steht, an deren Rand er anliegt, angeordnet ist.
Die Erfindung sei mit Hilfe von Ausführungsbeispielen an Hand der Figuren näher erläutert. Fig. i zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel mit beidseitig im Dielektrikum endenden Belegungen, und Fig. a und 3 stellen Varianten dieses ersten Ausführungsbeispieles dar, mit einseitig aus dem Dielektrikum austretenden Belegungen; Fig. ¢ zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einseitig aus dem Dielektrikum austretenden Belegungen, und Fig. 5a bis 5c stellen Varianten dieses Ausführungsbeispieles dar; Fig.6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel mit beidseitig im Dielektrikum endenden Belegungen; Fig.7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel mit einseitig aus dem Dielektrikum austretenden Belegungen.
Ein erstes Ausführungsbeispiel gemäß Fig. i zeigt sämtliche aufeinanderliegenden Schichten, wie sie in einer Wickelmaschine, in bekannter Weise, zu einem Kondensatorwickel verarbeitet werden. Die Schichten, deren Dicke zwischen einigen ,u und etwa i oo ,u variiert, sind zur Verdeutlichung der Zeichnung stark vergrößert dargestellt.
Mit Bi und B2 sind die beiden verschiedenpoligen metallischen Belegungen bezeichnet. Die durchgehenden, mit einem Isoliermittel (nicht gezeichnet) imprägnierten IsolierstoffschichtenDbilden das Dielektrikum zwischen den Belegungen. Die Ränder der Belegungen sind in einer Isolierstoffhülle l eingebettet, deren eine Oberfläche, welche gegen die metallische Belegung gerichtet ist, mit einem leitenden Belag S versehen ist. Dieser schraffiert dargestellte Belag S ist unmittelbar auf der Isolierstoffhülle l aufgebracht, unter Vermeidung von Hohlräumen oder Zwischenschichten des Imprägniermittels. Der Belag'S ist beispielsweise auf die Isolierstoffhülle l aufgespritzt, wodurch die nötige innige Verbindung sichergestellt wird. Der Belag S wird im fertiggewickelten Kondensator durch die umgebenden Schichten D genügend fest gegen die metallische Belegung B gepreßt, so daß Belag S und Belegung B dasselbe Potential besitzen und der HohlraumH feldfrei wird. Die aus dem BelagS austretenden elektrischen Feldlinien E (strichpunktiert dargestellt an einem Rand der Belegung Bi) gelangen somit unmittelbar in die Isolierstoffhülle l und erst von dort in das Imprägniermittel, welches sich überall zwischen den Isolierstoffschichten D, also auch im Raum F, befindet.
Fig. a zeigt eine erste Variante des ersten Ausführungsbeispielesmit der Annahme, daß die Belegungen B1 und B2 auf einer Seite aus dem Dielektrikum austreten und in bekannter Weise nach der Pressung des Kondensatorwickels zu den Kondensatorklemmen geführt werden. Die Isolierstoffhüllen l und die leitenden > Beläge S sind an den innerhalb des Dielektrikums liegenden Rändern der metallischen Belegungen B1 und B2 genau so angebracht, wie in Fig. i beschrieben. Die Bezugzeichen haben in dieser, wie in allen folgenden Figuren die gleiche Bedeutung wie in Fig. i.
Eine weitere Variante zeigt Fig.3. Sie besteht darin, daß die Isolierstoffhülle auf der einen Oberfläche der Belegungen samt Belag S bis zum Rande der durchgehenden Isölierstoffschichten verlängert ist, was speziell dann vorteilhaft ist, wenn zufolge sehr dünner metallischer Belegungen Löcher in diesen nicht ausgeschlossen sind. An solchen Löchern würden sich nämlich ähnliche Ionisationseffekte einstellen, wie an den innerhalb des Dielektrikums liegenden Rändern der Belegungen B1 und B2.
Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel mit seitlich austretenden Belegungen zeigt Fig, ¢. Die Isolierstoffhülle l samt leitendem Belag S erstreckt sich hier über die ganze Belegung B1 bzw. B2 bis zum Rand des Dielektrikums, gebildet durch die Schichten D. Mit dieser Anordnung läßt sich eine durchwegs gleiche Dicke des Kondensatorwickels erzielen.
Die Fig.5a bis 5c zeigen Varianten des Ausführungsbeispieles von Fig. 4, bei welchen sich die Isolierstoffhüllen l auch über die ganze Belegung B1 bzw. B2 erstrecken, der leitende Belag S aber kürzer gehalten ist. Die Fig. 5a bis 5c unterscheiden sich gegenseitig lediglich durch die verschiedene Lage der Enden der Schenkel S1 und S2, wobei alle diese Varianten den Vorteil durchwegs gleicher Wickeldicke aufweisen, wie er dem Ausführungsbeispiel von Fig.4 zu eigen ist, unter gleichzeitiger Einsparung an Material für die Belegung S.
Falls eine durchwegs gleiche Schichtdicke der Dielektrika erwünscht ist, ohne daß wie in den Fig.4 und 5.a bis 5c die Isolierstoff hülle bis zum Rand der aus dem Dielektrikum austretenden Belegungen geführt ist, läßt sich eine Anordnung der Isolierstoffhülle l verwenden, die an Hand von Fig.3 erläutert sei. Der Schenkel!, der Belegung B1 bzw. B2 reicht in diesem Fall nur bis zum Ende des Schenkels 1, der Belegung B2 bzw. B1 (Linie b -b bzw. c-c). Diese Grenzlinien b-b und c-c lassen sich natürlich gegeneinander verschieben und können auch örtlich zusammenfallen. Der Belag S erstreckt sich dabei mindestens tim die im Dielektrikum liegenden Ränder der Belegungen B1 und B2.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Kondensator mit beidseitig im Dielektrikum endenden Belegungen zeigt Fig.6. Zur Vermeidung von Dickeschwankungen läuft die Isolierstoffhülle l auf einer Seite der Belegung Bi bzw. B2 vollständig derselben entlang, und auf der Gegenseite stoßen die beiden Schenkel l, und 1, in einer Fuge F zusammen. Selbstverständlich lassen sich die Schenkel !l und 12 verkürzen, wenn auf eine gleichmäßige Dicke des Kondensatorwickels kein Wert gelegt wird, hingegen die beiden Randpartien der Isolierstoffschicht l aus wickeltechnischen Gründen wenigstens einseitig zusammenhängen sollen. In

diesem Fall enden die Schenkel J1 und J= z. B. an

den Stellen A.

Der Belag S kann sich, wie in Fig. 6 gezeigt,

über die ganze Isolierstoffschicht J erstrecken, es

genügt aber auch ein Belag Si, der nur die Ränder

der Belegungen umfaßt, also nur bis zur Linie a-a

reicht. Aus technischen Gründen kann es vorteil-

haft sein, den BelagS auf der einen Oberfläche

der Belegung Bi bzw. B., durchgehend zu machen

und auf der anderen Seite nur bis zur Linie a-a zu

führen.

rin viertes Ausführungsbeispiel für einen Kon-

densator mit einseitig aus dem Dielektrikum aus-

tretenden Rändern ist in Fig.7 dargestellt, wobei

nur der eine Kondensatorrand gezeichnet ist.

Dem Rand der metallischen Belegung B.,,

welcher innerhalb des Dielektrikums liegt, ist die

Isolierstoffhülle J nur mit dem einen Schenkel 1, an-

gefügt, und der Schenkel J= ist auf den Schenkel J,

gepreßt, ohne daß er die Belegung B2 berührt. Die

für die Ionisationserscheinungen kritische Stelle

liegt nun bei K. wobei, wie verlangt, an dieser

Stelle die Feldlinien unmittelbar in die Isollerstoff-

hülle J austreten. Die Stelle L dagegen verliert

ihre kritische Bedeutung, denn die Unterbrechung

zwischen dem Belag B_> und dem Schenkel S2 des

leitenden Belages S ist durch den Schenkel S, über-

brückt, so daß die Stelle L nicht dieselbe schäd-

liche Wirkung wie etwa ein Loch in der Bele-

gung B hat. Der kritische Rand ist somit durch

die Anordnung gemäß Fig. 7 von der Stelle L

zur Stelle K verschoben worden.

Der Schenkel J, läßt sich natürlich mit oder

ohne Belag sl beliebig über die Belegung B_ in

Dichtung des Pfeiles I' ausdehnen und kann sogar

reit einer entsprechenden Isolicrstoffhülle am an-

dern, nicht gezeichneten Rand der Belegung B,> zu-

sammenhängend ausgeführt sein. Auf diese Weise

kann eine über die ganze Breite des Kondensator-

wickels annähernd konstante Wickeldicke erzielt

werden, ähnlich den Varianten gemäß Fig. 5a

bis 5c.

Der BelagS läßt sich auf der IsolierstoffhülleJ,

außer durch die bereits erwähnte Methode, auch

chemisch aufbringen oder aufdrucken.

Selbstverständlich läßt sich der BelagS auch

auf die Isolierstoffhülle J aufkleben. Bedingung ist

lediglich, daß die elektrische Festigkeit des er-

starrten Klebstoffes diejenige.des Imprägniermittels

Übertrifft.

Die unmittelbare Vereinigung des leitenden Be-

lages S mit der Isolierstoffhülle J läßt sich auch

dadurch erzielen, daß als Belag S eine Metallfolie

dient, auf welche eine Isolierstoffhülle in flüssiger

Form aufgetragen wird, welche nach der Auftra-

gung erstarrt.

Die Erfindung läßt sich außer für Wickel-

kondensatoren jeder Art auch für Stapelkonden-

satoren verwenden.

Es lassen sich natürlich noch weitere Kombina-

tionen in der Anordnung der Isolierstoffhülle l

und des Belages S zusammenstellen, ohne aber der

Grundidee der Erfindung etwas Wesentliches bei-

zufügen. Insbesondere ist die Anzahl der durchgehenden Isolierstoffschichten für die Erfindung unwesentlich.

Falls die Belegungen B äußerst dünn sind, so daß die Möglichkeit von Löchern in denselben nicht unwahrscheinlich ist, empfiehlt es sich, die Anordnung zu verwenden, bei welcher die metallischen Belegungen wenigstens einseitig vollständig mit der Isolierstoffhülle und dem Belag S überzogen sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrischer Kondensator, dessen zwischen die metallischen Belegungen eingeschobenes Dielektrikum aus mehreren, mit einem Isoliermittel imprägnierten Isolierstoffschichten aufgebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß um oder wenigstens an die innerhalb des Dielektri-1.-ums sich befindenden Ränder der metallischen Belegungen eine diese umfassende oder an diesen anliegende, U-förmig gefaltete Isolierstoffhülle, deren innere, gegen die metallische Belegung gerichtete Oberfläche mit einem unmittelbar anliegenden leitenden Belag versehen ist, der in leitender Berührung mit derjenigen metallischen Belegung steht, an deren Rand er anliegt, angeordnet ist. z. Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die innerhalb des Dielektrikums liegenden Ränder der metallischen Belegungen in' eine zusammenhängende Isolierstoffhülle eingebettet sind, deren innere, gegen die metallische Belegung gerichtete Oberfläche mit einem unmittelbar anliegenden leitenden Belag versehen ist. Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Belegungen, welche auf einer Seite aus dem Dielektrikum austreten, innerhalb des Dielektrikums vollständig von einer zusammenhängenden Isolierstoffhülle umgeben sind, deren gegen die metallische Belegung gerichtete Oberfläche wenigstens im innerhalb des Dielektrikums liegenden Randgebiet der Belegung mit einem unmittelbar anliegenden leitenden Belag versehen ist. ,l. Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Belegungen, deren Ränder innerhalb des Dielektrikums liegen, .an den Rändern und entlang der einen Oberfläche von einer zusammenhängenden Isolierstoffhülle umgeben sind, während die andere Oberfläche der metallischen Belegung mindestens noch teilweise von dieser Isolierstoffhülle bedeckt ist, deren gegen die metallische Belegung gerichtete Oberfläche mit einem unmittelbar anliegenden leitenden Belag versehen ist. 5. Kondensator nach Anspyuch i, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Belegungen, welche auf einer Seite aus dem Dielektrikum austreten, außer an den im Dielektrikum liegenden Rändern auch entlang der einen Oberfläche bis zum Rand des Dielektrikums mit einer Isolierstoffhülle umgeben sind, deren gegen die metallische Belegung gerichtete Oberfläche mit einem unmittelbar anliegenden leitenden Belag versehen ist. 6. Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, da.ß die Isolierstofihülle als Träger des leitenden Belages dient. 7. Kondensator nach Anspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß der leitende Belag in Form einer Metallfolie als Träger der Isolierstoffhülle dient.