DE2151438A1

DE2151438A1 - Ausheilfaehige kunstfolien-kondensatoren

Info

Publication number: DE2151438A1
Application number: DE19712151438
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Westermann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-10-12
Filing date: 1971-10-12
Publication date: 1973-04-19
Also published as: ES401538A1; JPS4845853A; HU165001B; NL7204790A; CH544396A; IT950734B; DD96118A5; GB1390134A; DE2151438B2; ATA216272A; FR2156525A1; AT359173B; BE782112A; FR2156525B1

Description

^{PATENTANWÄLTE} 215U38

DIPL. ING. WALTER MEISSNER DIPL. ING. HERBERT TISCHER

DIPL. ING. PETER E. MEISSNER München

DIPL. ING. H.-JOACHIM PRESTING

BERLIN

1 BERLIN 33 (GRUNEWALD), den

HERBERTSTRASSE 22 _Λ,, ,,, . , ₁ -,-,

1t. Oktober 1j/ H/Z L

Schellingstrasse Wilhelm Westermann, 68 Mannheim 1, a-t-iilao -5

"Ausheilfähige Kunstfolien-Kondensatoren"

Metallisierte Kunstfolien-Kondensatoren mit auf den Dielektrikumsbändern aufgedampften leitenden Belägen sind im allgemeinen für Stoßspannungen und Wechselspannungsimpulse, die eine hohe spezifische Strombelastung sowohl der aufmetallisierten Beläge als auch der Kontaktverbindungen zur Folge haben, nicht geeignet. Bei der Verwendung solcher Kondensatoren für steile Wechselspannungsimpulse entsteht zumeist ein Abbrand der aufmetallisierten Beläge vorzugsweise entlang der aufgespritzten Metall-Kontaktschicht. Infolge der Erhöhung der spezifischen Stromdichte an den noch nicht zerstörten Kontaktverbindungen brennen auch diese nach und nach ab, so daß nach einiger Zeit ein solcher Kondensator überhaupt keine Kapazität mehr aufweist. Um diesem Nachteij. abzuhelfen, wurden bereits verschiedene Vorschläge gemacht, so beispielsweise eine Verstärkung der aufmetallisierten Schichx an den bändern, die mit dem Spritzmetall verbunden sind.

Desweiteren wurde vorgeschlagen, die metallisierten Bänder quer zu ihr-;~ Laufrichtung su unterteilen, "im entweder den inneren Widerstand für den Stromweg von einer abgebrannten

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Kontaktfläche zu dem benachbarten Bereich zu erhöhen oder ganz zu unterbrechen. Hierdurch entsteht entweder ein Teilverlust der Kapazität oder eine Erhöhung des Verlustwinkels. Die vorgeschlagenen Kainahmen blieben bis heute ohne überzeugenden Erfolg.

Um kontaktsichere, verlustarme und stoßspannungsfeste Kondensatoren herzustellen, werden Metallfolien als Beläge verwendet, die einen geringeren spezifischen Flächenwiderstand besitzen und die sich einwandfrei und sicher gegen Strombelastungen kontaktieren lassen. Die Verwendung von Metallfolienbelägen ist jedoch vorzugsweise bei Papierkondensatoren üblich. Diese werden mehrlagig gewickelt und anschließend imprägniert. Dadurch lassen sich

P größere Kapazitäten durch Aufwickeln längerer Kondensatorenbänder herstellen, ohne daß Kurzschlüsse entstehen. Bei der Herstellung von Kunstfolien-Kondensatoren v/erden dagegen dünne einlagige Dielektrikumsbänder verwendet, die von Schwachstellen und Löchern nicht frei sind. Bei längeren Bändern und größeren Kapazitäten entstehen untragbare Kondensatorenausfälle infolge von Spannungsdurchschlägen. Deshalb v/erden Kunstfolien-Kondensatoren mit Hetallfolienbelägen hauptsächlich in kleineren Kapazitätswerten gefertigt, weil sich hierbei die Ausfälle in Grenzen halten. Größere Kapazitätswerte von Kunstfolien-Kondensatoren werden in der selbstheilenden, metallisierten Ausführung hergestellt, die jedoch mit den vorerwähnten Nachteilen bei hoher

t spezifischer Strombelastung behaftet ist.

Die Erfindung geht von einem seit langem bekannten Prinzip eines Kondensators aus, bei dem ausheilfähige metallisierte Beläge beidseitig auf einen bandförmigen Isolierstoffträger aufgebracht und gleichpolig verbunden sind, so daß der Belagträger im feldfreien Raum liegt. Die elektrische Verbindung der beidseitig aufmetallisierten Schichten des Belagträgers wird zugleich mit dem Kontaktieren des Kondensacorwickels durch Aufspritzen von Metall bewirkt. Bei din bekannten Ausführungen solcher Kondensatoren wird jedoch ausschließlich Papier als Belagträger

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verwendet. Es ermöglicht vor allem die Imprägnierung des Kondensators besonders bei Verwendung von Kunststoffolien als Dielektrikum. Derartige Kondensatoren erfordern jedoch einen höheren Aufwand für den dichten Einbau des Kondensatorwickels. Eine Verringerung der Abmessungen von Kondensatoren durch Verwendung von Belagträgern aus Papier ergibt sich unmittelbar nicht, weil ILondensatorenpapier und Aluminiumfolien in dünnster Ausführung etwa gleich stark sind ( 6 /um).

Weiterhin wurden Kondensatoren beschrieben, die aus Lackschichten bestehen. Dabei liegen beidseitig metallisierte Lackschichten mit guten Ausbrenneigenschaften im feldfreien Raum und Lackschichten mit guten Dielektrikumseigenschaften im elektrischen Feld des Kondensators. Derartige Lackschicht-Kondensatoren sind jedoch für Impulsbeanspruchungen und für hohe spezifische Strombelastungen nach der Aufgabe der Erfindung nicht geeignet.

Die Erfindung benutzt für die im feldfreien Raum liegenden Belagträger selbsttragende dünne Kunststoffolien, vorzugsweise dünner als 6/um. Kunststoffolien, insbesondere aus Polyterephthalsäureester oder Polycarbonat, sind handelsüblich in Stärken ab 2 /um. Unter Verwendung derartiger Belagträger und entsprechend dünner Dielektrikumsfolien lassen sich Miniaturbauformen kontakt- und impulssicherer Kondensatoren herstellen. Die Haftung metallisierter Schichten und ihr Ausbrennverhalten auf derartigen Belagträgern ist gut und sie können mit nichtmetallisierten Kunststofffolien guter dielektrischer Eigenschaften (z.B. Polypropylen), die nicht die zuerst genannten Eigenschaften besitzen, mit Vorteil zu den erfindungsgemäßen Kondensatoren kombiniert werden.

Kunstfolien und Kondensatoren mit Belagträgern aus Kunststofffolien brauchen nicht imprägniert zu werden; außerdem können sie mit geringem Aufwand, d.h. ohne Metallteile umhüllt werden, weil sie nicht hygroskopisch sind. Die nach der Erfindung hergestellten Kondensatoren haben hinsichtlich Gleichmäßigkeit und Unveränder-

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lichkeit des Verlustwinkels unter stärksten Impulsbelastungen die gleichen Eigenschaften, wie Kondensatoren mit Metallfolienbelägen. Sie verbinden diese Vorteile und Eigenschaften mit den bekannten Vorteilen selbstheilender metallisierter Kunstfolienkondensatoren. Diesen gegenüber wird bei der Metallbedampfung das Dielektrikum thermisch nicht geschädigt, was sich als Vorteil bei der Bemessung der Dielektrikumsstärke auswirkt. Auch der Ausbrennvorgang auf dem Belagträger schont das Dielektrikum und vermindert die Gefahr leitender Stellen im Kondensator. Die beidseitige Kontaktierung des metallisierten Belagträgers wird erleichtert durch die im Vergleich zum einfachen metallisierten Kondensator mindestens dreifach vergrößerten Spalte an den Stirnseiten des Wickels, in die das Spritzmetall gut eindringen " kann, um eine zuverlässige und zusammenhängende Kontaktierung zu bewirken. (Beim einfachen metallisierten Kondensator aus Dünnfolien verhindern die schmalen Spalte ein ausreichendes Eindringen des grobkörnigen Spritzmetalls.)

Die Abbildung zeigt, stark vergrößert, einige Wickellagen des erfindungsgemäßen Kondensators. Die im feldfreien Raum liegenden Belagträger a) aus selbsttragender dünner Kunststoffolie sind beidseitig mit auf metallisierten Schichten b) versehen, die durch die Kontaktschicht c) aus Spritzmetall gleichpolig verbunden sind. Die Spritzmetallschicht c) stellt auch zugleich jeweils die Verbindung zu allen anderen gleichpoligen Belägen her. Zwischen den beidseitig metallisierten Belagträgern befinden ' sich die nichtmetallisierten Dielektrikumsbänder d).

Als Dielektrikumsfolien werden den jeweiligen technischen Zwecken angepaßte Kunststoffolien verwendet. Bevorzugte Verwendungen sind: für niederohmige Hochfrequenzpässe, für frequenzbestimmende Kreise (u.a. Miniaturausführungen), für die Leistungselektronik (Impulstechnik besonders in Verbindung mit Halbleitern).

Die erfindungsgemäßen Kondensatoren können auch mit mindestens einem doppelseitig metallisierten Belagträger aus Kunststoffolien in Kombination mit Metallfolienbelägen oder metallisierten Dielektrikumsbändern aufgebaut sein.

- Patentansprüche 309616/0601 - 5 -

Claims

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Patentansprüche:

-M.)Wickelkondensator mit Dielektrikumsbändern aus Kunststofffolien, deren Beläge aus Metallschichten bestehen, die auf im feldfreien Raum liegende Belagträger beidseitig auf metallisiert und gleichpolig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Belagträger aus selbsttragenden Kunststoffolien bestehen.
2. Wickelkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Belagträger aus Kunststoffolien dünner als 6/um sind.
3. Wickelkondensator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Belagträger aus Kunststoffolien eingewickelt ist.
4. Wickelkondensator nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Belagträger (a) aus Polytherephthalsäureester oder Polycarbonat und die im Feld des Kondensators liegenden Dielektrikumsfolien (d) aus Polypropylen bestehen.
5. Wickelkondensator nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine metallfreie Kunststoffumhüllung.
6. Verwendung von Wickelkondensatoren nach den Ansprüchen 1 bis 5 für niederohmige Hochfrequenzdurchlässe.
7. Verwendung von Wickelkondensatoren nach den Ansprüchen 1 bis 5 für frequenzbestimmende Kreise_o
8. Verwendung von Kondensatoren nach den Ansprüchen 1 bis 5 für Impulsbeanspruchungen und Stoßspannungen.

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