DE897741C - Elektrischer Wickelkondensator mit beidseitig metallisierten dielektrischen Streifen - Google Patents

Description

• Elektrischer Wickelkondensator mit beidseitig metallisierten dielektrischen Streifen Es ist bekannt, daß der Temperaturgang der Kapazität des Kondensators und die zeitliche Kapazitätskonstanz sehr stark von der Konstanz der Geometrie und damit u. a. auch von der zwischen Belegung und Dielektrikum eingeschlossenen Luftmenge abhängen. Man hat sich daher bemüht, da durch Imprägnierung nicht immer ein zufriedenstellendes Ergebnis zu erzielen war und in manchen Anwendungsgebieten eine Imprägnierung auch unerwünscht ist, die Belegungen möglichst einschlußfrei und fest haftend in Form von Metallniederschlägen auf das Dielektrikum aufzubringen. Bei einem derart hergestellten Kondensator hängt die Durchbruchspannung in erster Linie von der Stärke und der Eigenschaft des festen bandförmigen- Dielektrikums ab. Reicht nun in einem besonderen Falle die Durchschlagspannung eines vorliegenden Dielektrikums nicht aus, so kann man nicht, wie es sonst bei Kondensatoren üblich ist, durch Vorsehung mehrerer dielektrischer Zwischenlagen eine erhöhte Durchbruchspannung schaffen, weil dann Lufteinschlüsse innerhalb des Kondensatorfeldes entstehen.
• Man kann sich dann zwar so helfen, daß man jede einzelne dielektrische Zwischenlage beidseitig metallisiert, so daß bei der Aufeinanderschichtung der verschiedenen dielektrischen Lagen die dazwischenliegenden Luftschichten durch die einander berührenden metallischen Belegungen kurzgeschlossen werden.
• Die zwischen den einzelnen dielektrischen Lagen vorgesehenen Belegungsschichten sind dann sogenannte Blindbelegungen, die keinen Strömanschluß erhalten und lediglich für eine gute Spannungsverteilung längs der dielektrischen Strecke sorgen. Aus einer solchen Aufbauanordnung elektrische Wickelkondensatoren herzustellen, ist jedoch verhältnismäßig umständlich, da sehr viele übereinandergelegteLagen gleichzeitig miteinander aufgewickelt werden müssen und die @Stromzuführung zu den beiden wirksamen Belegungen des Kondensators schwierig wird, insbesondere dann, wenn die Belegungen aufgedampft oder sonstwie in nur geringer Schichtstärke aufgebracht sind, die einen hohen Ohmschen Widerstand besitzen und nicht durch Einlegen von Stromzuführungsstreifen kontaktiert werden können.
• Ein anderer Weg, bei Kondensatoren mit einschlußfrei aufliegenden Belegungen die Spannungsfestigkeit zu vergrößern, besteht darin, die dielektrische Schicht durch Vergrößerung ihrer Dicke zu verändern. Diese Maßnahme hat jedoch den großen Nachteil, daß die vorteilhaften Eigenschaften des sogenannten Mehrlagendielektrikums verlorengehen und Fehlerstellen, mit deren Auftreten im Dielektrikum immer gerechnet werden muß, dann von einem Belag zum anderen reichen und eine Spannungserhöhung entsprechend der Verstärkung des Dielektrikums nicht zulassen.
• Aus diesem Grunde muß der Aufbau tunlichst so vorgenommen werden, daß bei der Spannungsfestigkeitserhöhung-des Kondensators die Anwendung des Mehrschichtendielektrikums gewährleistet ist. Obwohl diese Forderung zunächst unerfüllbar erscheint, gibt die Erfindung trotzdem eine Lösung an, die sämtliche Forderungen, d. h. Erhöhung der Spannungsfestigkeit durch mehrere dielektrische Schichten, Ausschluß von Lufteinschlüssen, Aufbau des Kondensators aus zwei bandförmigen Organen, einfache und beliebige Anbringung der Stromzuführungen, erfüllt.
• Erfindungsgemäß besteht der Wickelkondensator aus zwei in gleicher Weise aufgebauten dielektrischen Streifen, bei welchen die aufmetallisierten Belegungen auf einer oder beiden Seiten jedes Streifens durch eine oder mehrere in Bandrichtung verlaufende Isolierstrecken unterteilt sind, wobei jede Isolierstrecke etwa in der Mitte eines auf der Gegenseite des Streifens liegenden Belagstreifens verläuft. Diese beiden dielektrischen Streifen sind in spiegelbildlicher Anordnung aufeinandergelegt und so zusammen aufgewickelt. Die schmalen Belegungsstreifen an einem Rand des Dielektrikums stellen einen Anschlußpol und die schmalen Blelegungsstreifen am anderen Rand den anderen Anschlüßpol des Kondensators dar.
• Zum besseren Verständnis der Erfindung sei auf die Zeichnung verwiesen. Dort ist in Fig. i ein dielektrischer Streifen mit a bezeichnet dargestellt, der auf beiden Seiten metallisiert ist. Laut Anweisung der Erfindung sind diese aufmetallisierten Belegungen auf einer oder auf beiden Seiten des dielektrischen Streifens a durch in Wicklungsrichtung verlaufende Isolierstrecken unterteilt, wobei die Isolierstrecken ihrerseits in der Mitte eines auf der Gegenseite verlaufenden Belagstreifens angeordnet sind. Im Falle der Fig. i ist der auf der Oberseite angebrachte Metallbelag durch einen Isolierstreifen b unterbrochen, so daß die Belegung aus zwei Belegungsstreifen c und d besteht.
• Da der Isolierstreifen b in der Mitte des auf der Gegenseite verlaufenden Belagstreifens verlaufen soll, muß dieser nicht sichtbare Belag die Breite von c + b -I- d besitzen. Entsprechend dem Schnittbild nach A. . . B in der Fig. z liegen auf der einen Seite des dielektrischen Streifens ca die Belegungen c -l- d und auf der anderen Seite der Gegenbelag e. Der Isolierstreifen b verläuft in der Mitte des Gegenbelages e. Zur Erzielung des erfindungsgemäßen Wickelkondensators sollen nun zwei solcher dielektrischer Streifen, wie sie in Fig. i und a gezeigt sind, in spiegelbildlicher Anordnung zusammen aufgewickelt sein. Dies ist in der Fig. 3 schematisch dargestellt, worin mit a, c, d und e die Aufbauelemente des einen dielektrischen Streifens und mit ei, cl, dl, ei die Aufbauelemente des zweiten, spiegelbildlich dazu angeordneten dielektrischen Streifens bezeichnet sind.
• Die so aufeinandergelegten Streifen a und a1 werden ohne Vorsehung etwaiger Zwischenlagen aufeinandergewickelt, wobei e1 in metallische Berührung mit e gerät. Die mit den Stromzuführungen zu versehenden Belegungen des Kondensators sind dann c, dl und d, cl, nämlich die beiden aufeinanderliegenden schmalen Belegungsstreifen an jedem Rand. Hierdurch wird eine Hintereinanderschaltung zweier Kapazitäten erzielt und die Spannungsfestigkeit des Kondensators auf das Doppelte erhöht. e und e1 wirken lediglich als Blindbelegungen.
• In gleicher Weise kann nun eine beliebige Spannungsfestigkeitserhöhung durch mehrfache Aufteilung der Belegungsflächen quer zur Wickelrichtung erfolgen. So ist z. B. in der Fig. q. ebenfalls wieder im Querschnitt ein Kondensatoraufbau gezeigt, der eine dreifache Spannungssicherheit gegenüber dem einfachen Dielektrikum besitzt. In diesem Falle sind beide Metallaufträge auf jeder Seite eines dielektrischen Streifens durch je eine Isolierstrecke unterbrochen. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß jede Isolierstrecke in der Mitte des auf der Gegenseite verlaufenden Metallbelages liegt, d. h. f liegt in der Mitte von g, und h liegt in der Mitte von i. Zwei in gleicher Weise aufgebaute dielektrische Streifen k und L sind in spiegelbildlicher Anordnung zusammengewickelt. Die am Rande liegenden schmalen Belegungsstreifen m, n und o, p stellen die beiden mit der Stromzuführung in Verbindung zu bringenden Belegungen dar.
• In Fig. 5 und 6 sind weitere Beispiele für Kondensatoren mit noch größerer Spannungssicherheit gezeigt. Gemäß Fig. 5 ist beispielsweise eine vierfache Spannungserhöhung und gemäß Fig.6 eine fünffache Spannungserhöhung möglich.
• Bestehen die Belegungen aus sehr gut leitfähigen Aufträgen, so kann die Einfügung von Stromzuführungsstreifen für die Stromzuführung ausreichend sein. In den Fällen jedoch, in denen die Belegungen beispielsweise durch Aufdampfen erzeugt sind, ist ihre Stärke so gering, daß sie einen erheblichen Ohmschen Widerstand besitzen. Dann muß zu den an sich bekannten Kontaktierungsmaßnahmen gegriffen werden, bei welchen der gesamte Rand der Belegungen Stromzuführung erhält. Dies ist bei den Kondensatoren nach der Erfindung ohne weiteres durchführbar, wenn man die mit den Stromzuführungen zu versehenden Belegungen in gleicher Weise ausbildet, wie es an sich bei derartigen Belegungen bekannt ist, indem man sie, wie die Fig. 7 zeigt, beispielsweise bis zum Rand des dielektrischen Streifens anbringt, so daß man auf die Stirnseiten des Wickelkörpers eine Metallschicht als Kontaktschicht niederschlagen kann, oder daß man die Bemessung so vornimmt, daß man den Rand des dielektrischen Streifens samt der Metallschicht um iSö°! umlegt, wie es die Fig. 8 zeigt.
• Wenn man den dielektrischen Stoff der beiden miteinander aufgewickelten dielektrischen Streifen verschieden wählt, dann kann man erreichen, daß entweder eine vorher bestimmbare Temperaturabhängigkeit des Kondensators erzielt wird oder daß Alterungserscheinungen, die dem einen dielektrischen Stoff eigen sind, durch die Alterungserscheinungen des anderen dielektrischen Stoffes mindestens zum Teil kompensiert werden, so daß Kapazitätskonstanz auf längste Zeiten gewährleistet werden kann. Insbesondere ergab sich eine Zusammenstellung als günstig, bei welcher ein Streifen aus Papier und der zweite Streifen aus einem Polystyrolband oder Podyäthylenbund bestand.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrischer Wickelkondensator mit beidseitig metallisierten dielektrischen Streifen, bei welchen zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit Teilkapazitäten hintereinandergeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in gleicher Weise aufgebaute dielektrische Streifen, bei welchen die Belegungen auf einer oder ailf beiden Seiten jedes Streifens durch eine oder mehrere in Bandrichtung verlaufende Isolierstrecken unterteilt sind, wobei jede Isolierstrecke etwa in der Mitte eines auf der Gegenseite des Streifens gegenüberliegenden Belagstreifens verläuft, in spiegelbildlicher Anordnung zusammen aufgewickelt sind und daß die schmalen Belegungsstreifen an einem Rand des Dielektrikums einen Anschlußpol und die schmalen Belegungsstreifen am anderen Rand den anderen Anschlußpol des Kondensators darstellen.
2. 2. Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführung zu den Belegungen durch eingelegte Stromzuführungsstreifen oder durch eine auf jeder Stirnseite des Wickelkörpers aufgebrachte Metallschicht, die mit dem zugehörigen Belegungsstreifen durch entsprechende Ausbildung dieses Streifens in Kontakt steht, erfolgt.
3. 3. Kondensator nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Wahl verschiedener dielektrischer Stoffe für die beiden ,dielektrischen Bänder eine vorher bestimmbare Temperaturabhängigkeit bzw. eine Kompensation der Alterungserscheinungen erzielt ist.
4. 4. Kondensator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein dielektrischer Streifen aus Papier und der andere aus Polystyrol oder aus Polyäthylen besteht.
5. 5. Kondensator nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallbelegungen aufgedampft, aufgestäubt, aufgespritzt oder aufgestrichen sind mit oder ohne nachfolgende Wärmebehandlung.