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Title:
CAPACITOR WINDING AND CAPACITOR PROVIDED WITH SAID CAPACITOR WINDING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/015207
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a capacitor winding (9) comprising a laminar stack (1) that is defined in the longitudinal direction by two front faces (2) and in the direction transverse to the longitudinal direction by one or more lateral faces (3). The laminar stack is further provided with electrode layers (4) and separating layers (5) that extend in the longitudinal direction, and with a single-layer sleeve (6) of electrically insulating material that completely covers the lateral faces (3) of the laminar stack (1) and that has a projecting section (7) on one front face (2). The invention further relates to a capacitor that comprises said capacitor winding (9). The sleeve (6) can be advantageously configured as a heat-shrinkable sleeve that protects the capacitor winding (9) from being damaged during insertion into a housing (10).

Inventors:
Erhardt, Werner (Langestrasse 26 Ballendorf, 89177, DE)
Staib, Bernd (Hirschstrasse 12 Syrgenstein, 89428, DE)
Application Number:
PCT/DE2001/002810
Publication Date:
February 21, 2002
Filing Date:
July 25, 2001
Export Citation:
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Assignee:
EPCOS AG (St.-Martin-Strsse 53 München, 81541, DE)
Erhardt, Werner (Langestrasse 26 Ballendorf, 89177, DE)
Staib, Bernd (Hirschstrasse 12 Syrgenstein, 89428, DE)
International Classes:
H01G2/02; H01G2/10; H01G4/224; H01G4/32; H01G9/008; H01G9/04; H01G9/08; H01G9/155; (IPC1-7): H01G2/02
Foreign References:
US4691266A1987-09-01
US4896249A1990-01-23
US5403454A1995-04-04
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 018, no. 507 (E-1609), 22. September 1994 (1994-09-22) & JP 06 176972 A (MATSUSHITA ELECTRIC IND CO LTD), 24. Juni 1994 (1994-06-24)
Attorney, Agent or Firm:
EPPING HERMANN & FISCHER (Ridlerstrasse 55 München, 80339, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Kondensatorwickel mit einem Schichtstapel (1), der in einer Längsrichtung von zwei Stirnflächen (2) und quer zur Längsrichtung von einer oder mehreren Seitenflä chen (3) begrenzt ist, in Längsrichtung verlaufende Elektroden (4)und Trenn schichten (5) aufweist, und mit einer einlagigen Hülle (6) aus elektrisch isolie rendem Material, die die Seitenflächen (3) des Schicht stapels (1) lückenlos bedeckt und die an einer Stirnflä che (2) einen überstehenden Abschnitt (7) aufweist.
2. Kondensatorwickel nach Anspruch 1, bei dem der überstehende Abschnitt (7) der Hülle (6) kra genförmig ist und sich in Längsrichtung erstreckt.
3. Kondensatorwickel nach Anspruch 1, bei dem der überstehende Abschnitt (7) der Hülle (6) nach innen umgeschlagen ist und ein Randgebiet der Stirnfläche (2) bedeckt.
4. Kondensatorwickel nach Anspruch 1 bis 3, bei dem die Hülle (6) so unter Zugspannung steht, daß sie eng an der Oberfläche des Schichtstapels (1) anliegt.
5. Kondensatorwickel nach Anspruch 4, bei dem die Hülle (6) ein Schrumpfschlauch ist.
6. Kondensatorwickel nach Anspruch 1 bis 5, bei dem die Hülle (6) eine Dicke von 30 bis 80 Am auf weist.
7. Kondensatorwickel nach Anspruch 1 bis 6, bei dem die Elektrodenschichten (4) mit einer ionenhalti gen Flüssigkeit getränkte Kohlenstofftücher und die Trennschichten (5) für die Ionen der Flüssigkeit durch lässige, elektrisch isolierende Zwischenschichten sind, und bei dem eine Elektrodenschicht (4) auf einer Seite mit einer elektrisch leitenden Kontaktierungsschicht (8) bedeckt und auf der anderen Seite durch eine Trennschicht (5) von einer weiteren Elektrodenschicht (4) getrennt ist.
8. Kondensator mit einem Kondensatorwickel (9) nach Anspruch 1 bis 7, der in ein zu einer Stirnseite des Kondensator wickels (9) hin offenes Gehäuse (10) eingeschoben ist, dessen Abmessungen so gewählt sind, daß die Schichten (4, 5,8) des Kondensatorwickels (9) an einer Wand (11) des Gehäuses (10) flachgedrückt sind.
9. Kondensator nach Anspruch 8, bei dem mehrere Kondensatorwickel (9) so nebeneinander in das Gehäuse (10) eingeschoben sind, daß ihre Schichten (4,5,8) an einer Wand (11) des Gehäuses (10) flachge drückt sind.
10. Kondensator nach Anspruch 8 oder 9, bei dem das Gehäuse (10) durch ein oder mehrere Ab schlußelemente (12) verschlossen ist.
Description:
Beschreibung Kondensatorwickel und Kondensator mit dem Kondensatorwickel Die Erfindung betrifft einen Kondensatorwickel mit einem Schichtstapel, der in einer Längsrichtung von zwei Stirnflä- chen und quer zur Längsrichtung von einer oder mehreren Sei- tenflächen begrenzt ist und der in Längsrichtung verlaufende Elektrodenschichten und Trennschichten aufweist. Ferner be- trifft die Erfindung einen Kondensator mit dem Kondensator- wickel.

Es sind Kondensatorwickel der eingangs genannten Art bekannt, die die Form eines Quaders aufweisen und bei denen die Trenn- schichten mit einer Flüssigkeit getränkt sind. Diese Konden- satorwickel werden üblicherweise in Aluminiumgehäuse einge- baut. Zur elektrischen Isolierung des Kondensatorwickels ge- genüber dem Gehäuse und um das Auslaufen der Flüssigkeit aus dem Kondensatorwickel zu verhindern, sind die bekannten Kon- densatorwickel an jeder Seitenfläche mit plattenförmigen Iso- lierelementen abgedeckt. Diese plattenförmigen Isolierelemen- te sind zusätzlich mit einer mehrlagigen Bandage umwickelt.

Die bekannten Kondensatorwickel haben den Nachteil, daß an den Stoßkanten der Isolierplatten keine ausreichende Dichtig- keit besteht, so daß Flüssigkeit aus dem Kondensatorwickel austreten kann. Die bandagenförmige Umwicklung der Isolier- platten sorgt zwar dafür, daß aus dem Schichtstapel und den Isolierplatten ein kompaktes Paket entsteht, können jedoch nicht das Auftreten von Kriechströmen zwischen mehreren ne- beneinander in ein Gehäuse eingebauten Kondensatorwickeln verhindern.

Da die Kondensatorwickel üblicherweise durch Schieben in ein becherförmiges Gehäuse eingebaut werden, haben sie ferner den Nachteil, daß die Schichten des Schichtstapels an dessen Stirnflächen nur unzureichend gegenüber Beschädigung während

des Einschiebens geschützt sind. Daher können die einzelnen Schichten des Schichtstapels beim Einbauen in das Gehäuse leicht beschädigt werden.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Kondensa- torwickel anzugeben, der vor Beschädigungen beim Einschieben in ein Gehäuse geschützt ist.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß durch einen Kondensatorwik- kel nach Patentanspruch 1 erreicht. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sowie ein Kondensator mit dem erfindungsgemäßen Kondensatorwickel sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung gibt einen Kondensatorwickel an, der einen Schichtstapel aufweist. Der Schichtstapel ist in einer Längs- richtung von zwei Stirnflächen und quer zur Längsrichtung von einer oder mehrerer Seitenflächen begrenzt. Ferner weist der Schichtstapel in Längsrichtung verlaufende Elektrodenschich- ten und Trennschichten auf. Der Kondensatorwickel ist ferner mit einer einlagigen Hülle aus elektrisch isolierendem Mate- rial versehen, die die Seitenflächen des Schichtstapels lük- kenlos bedeckt und die an einer Stirnfläche einen überstehen- den Abschnitt aufweist.

Der erfindungsgemäße Kondensatorwickel hat den Vorteil, daß durch den an einer Stirnfläche überstehenden Abschnitt der Hülle ein wirksamer Schutz der Kanten des Schichtstapels beim Einschieben in ein becherförmiges Gehäuse realisiert wird.

Dabei ist allerdings zu beachten, daß der Schichtstapel mit der den überstehenden Abschnitt der Hülle aufweisenden Stirn- fläche voran in das Gehäuse eingeschoben wird.

Ferner hat der Kondensatorwickel den Vorteil, daß der Schichtstapel durch die einlagige Hülle besonders platzspa- rend abgedichtet ist. Die lückenlose Bedeckung der Seitenflä- chen des Schichtstapels sorgt für eine besonders gute elek- trische Isolierung des Schichtstapels.

Der überstehende Abschnitt der Hülle kann beispielsweise kra- genförmig ausgebildet sein und sich dabei in Längsrichtung des Schichtstapels erstrecken. Aus einem solchen überstehen- den Abschnitt kann ein Trichter geformt werden, mit dem voran der Schichtstapel ein becherförmiges Gehäuse eingeschoben wird, um die Seitenkanten der entsprechenden Stirnfläche vor einer Beschädigung durch die Kanten des Gehäuses zu schützen.

Des weiteren ist es besonders vorteilhaft, wenn der überste- hende Abschnitt der Hülle nach innen umgeschlagen ist und da- durch ein Randgebiet der Stirnfläche bedeckt. In diesem Fall können die Kanten des Schichtstapels ohne zusätzliche Maßnah- men vor Beschädigung beim Einschieben in das Kondensatorge- häuse geschützt werden.

Besonders platzsparend kann die Hülle ausgebildet sein, indem sie so unter Zugspannung steht, daß sie eng an der Oberfläche des Schichtstapels anliegt. Dadurch bekommt man einen beson- ders kompakten Kondensatorwickel, der entsprechend einfach zu handhaben ist.

Eine unter Zugspannung stehende, eng an der Oberfläche des Schichtstapels anliegende Hülle kann beispielsweise in Form eines Schrumpfschlauchs realisiert sein. Dabei gestaltet sich das Anbringen der Hülle am Schichtstapel besonders einfach, da der Schrumpfschlauch über den Schichtstapel gezogen und anschließend durch Aufheizen aufgeschrumpft wird. Als Materi- al für eine solchen Schrumpfschlauch kommt beispielsweise PVC oder Polyester in Betracht. Diese Materialien können durch Aufheizen des Schichtstapels in einem Durchlaufofen auf 220 Grad Celsius aufgeschrumpft werden.

Des weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Hülle eine Dicke von 30 bis 80 Mikrometern aufweist. Eine solche Hülle hat ei- nerseits eine ausreichende mechanische Stabilität, so daß sie beim Einschieben des Kondensatorwickels in ein becherförmiges

Gehäuse nicht so leicht beschädigt wird. Andererseits ist sie hinreichend dünn, um eine gute Volumenausnutzung und damit Platzeinsparung für den Kondensatorwickel zu realisieren.

Es ist darüber hinaus ein Kondensatorwickel besonders vor- teilhaft, bei dem die Elektrodenschichten mit einer ionenhal- tigen Flüssigkeit getränkte Kohlenstofftücher und die Trenn- schichten für die Ionen der Flüssigkeit durchlässige, elek- trisch isolierende Zwischenschichten sind. Ferner ist eine Elektrodenschicht auf einer Seite mit einer elektrisch lei- tenden Kontaktierungsschicht bedeckt und auf der anderen Sei- te durch eine Trennschicht von einer weiteren Elektroden- schicht getrennt.

Durch eine als Schrumpfschlauch ausgebildete Hülle kann ein solcher Doppelschicht-Kondensator besonders wirksam gegen das Auslaufen der Flüssigkeit geschützt werden. Zudem ist es bei dem eben beschriebenen Kondensator notwendig, daß ein Kon- taktdruck zwischen den Elektrodenschichten und den Kontaktie- rungsschichten besteht. Dieser Kontaktdruck wird üblicherwei- se durch das Einpressen des Schichtstapels in ein Gehäuse mit entsprechenden Abmessungen erreicht. Gerade in diesem Fall erhöht sich das Risiko einer Beschädigung des Schichtstapels an den Stirnflächen während des Einschiebens in das Gehäuse.

Deshalb ist die erfindungsgemäße Hülle in diesem Fall beson- ders vorteilhaft einzusetzen.

Die Erfindung gibt ferner einen Kondensator an mit einem Kon- densatorwickel, der in ein zu einer Stirnseite des Kondensa- torwickels hin offenes Gehäuse eingeschoben ist. Dabei sind die Abmessungen des Gehäuses so gewählt, daß die Schichten des Kondensatorwickels an einer Wand des Gehäuses flachge- drückt sind. Da die Wände des Gehäuses üblicherweise ferti- gungsbedingt scharfe Kanten aufweisen und da der Kondensator- wickel in das offene Gehäuse unter Druck eingeschoben werden muß (andernfalls wären die Schichten des Kondensatorwickels nicht an einer Wand flach gedrückt), ist in diesem Fall die

erfindungsgemäße Hülle, die die Kanten der Stirnfläche des Kondensatorwickels schützt, besonders vorteilhaft.

Des weiteren ist ein Kondensator besonders vorteilhaft, bei dem mehrere Kondensatorwickel so nebeneinander in das Gehäuse eingeschoben sind, daß ihre Schichten an einer Wand des Ge- häuses flachgedrückt sind.

In diesem Fall ist insbesondere auch die Isolierung der Kon- densatorwickel untereinander von Bedeutung. Eine solche Iso- lierung, insbesondere die Verhinderung von Kriechströmen zwi- schen den Kondensatorwickeln, kann durch die erfindungsgemä- ße, die Seitenflächen des Schichtstapels lückenlos abdeckende Hülle besonders gut realisiert werden.

Um den Kondensator vor äußeren Umwelteinflüssen zu schützen, kann das Gehäuse durch ein oder mehrere Abschlußelemente ver- schlossen sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei- spielen und den dazu gehörigen Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt beispielhaft einen erfindungsgemäßen Kondensa- torwickel im schematischen Querschnitt.

Figur 2 zeigt als Detail von Figur 1 beispielhaft einen Schichtaufbau eines erfindungsgemäßen Kondensatorwickels.

Figur 3 zeigt beispielhaft einen Kondensator mit einem erfin- dungsgemäßen Kondensatorwickel im schematischen Querschnitt.

Figur 4 zeigt beispielhaft einen Kondensator mit mehreren in ein Gehäuse eingebauten erfindungsgemäßen Kondensatorwickeln im schematischen Querschnitt.

Figur 1 zeigt einen Kondensatorwickel 9 mit einem Schichtsta- pel 1, der die Form eines Quaders mit zwei Stirnflächen 2 und

vier Seitenflächen 3 aufweist. Der Schichtstapel 1 umfaßt übereinander gestapelte Elektrodenschichten 4 und Trenn- schichten 5. Der Schichtstapel 1 ist von einer Hülle 6 umge- ben, die an beiden Stirnflächen 2 des Schichtstapels 1 einen überstehenden Abschnitt 7 aufweist. Der Schichtstapel 1 bil- det zusammen mit der Hülle 6 den Kondensatorwickel 9. Die Hülle 6 ist als Schrumpfschlauch ausgebildet, mit der der Schichtstapel 1 umschrumpft ist.

Figur 2 zeigt einen möglichen Schichtaufbau für den Schicht- stapel aus Figur 1. Es sind zwei Elektrodenschichten 4 darge- stellt, die in Form von Kohlenstofftüchern mit großer Ober- fläche an den einander zugewandten Seiten ausgebildet sind.

Diese Kohlenstofftücher sind mit einer ionenhaltigen Flüssig- keit getränkt. Die Elektrodenschichten 4 sind durch eine Trennschicht 5 voneinander getrennt. Diese Trennschicht 5 ist eine für die Ionen der Flüssigkeit durchlässige, jedoch elek- trisch isolierende Schicht. Diese Trennschicht 5 kann bei- spielsweise ein Papier oder auch eine Polypropylenfolie sein.

Die beiden Elektrodenschichten 4 sind an den voneinander ab- gewandten Seiten durch eine Kontaktierungsschicht 8 kontak- tiert. Diese Kontaktierungsschicht 8 kann beispielsweise aus Aluminium bestehen. Um einen guten elektrischen Kontakt zwi- schen der Kontaktierungsschicht 8 und der Elektrodenschicht 4 zu gewährleisten, ist es erforderlich, daß die Kontaktie- rungsschicht 8 auf die Elektrodenschicht 4 gedrückt wird.

Ein solcher Druck wird erreicht durch eine Kondensator gemäß Figur 3, bei dem ein Kondensatorwickel mit den in Figur 2 be- schriebenen Schichten, insbesondere einer Elektrodenschicht 4 und einer Kontaktierungsschicht 8 in ein becherförmiges Ge- häuse 10 eingebaut ist. Die Abmessungen des Gehäuses 10, ins- besondere der Abstand der Wände 11 voneinander ist so ge- wählt, daß die in dem Kondensatorwickel 9 befindlichen Schichten 8,4 durch eine Kraft F aufeinander gedrückt wer- den.

Zur Kontaktierung des Kondensatorwickels 9 sind Anschlußele- mente 13 aus dem Gehäuse 10 herausgeführt. Durch die erfin- dungsgemäße Hülle (nicht in Figur 3 dargestellt) kann der Schichtstapel auch unter Druck in Richtung der Kraft F in das Gehäuse 10 eingeschoben werden, ohne daß die Kanten der Stirnseiten des Kondensatorwickels 9 beschädigt werden.

Figur 4 zeigt einen Kondensator, bei dem mehrere Schichtsta- pel 1 so in ein Gehäuse 10 eingebaut sind, daß die einzelnen Schichten durch einen entsprechenden Abstand der Wände 11 des Gehäuses 10 aufeinander gedrückt werden. In diesem Fall hat die erfindungsgemäße Hülle 6 den zusätzlichen Vorteil, daß Kriechströme zwischen den einzelnen Schichtstapeln 1 wirksam vermindert werden können.

Die Schichtstapel 1 sind mit Anschlußelementen 13 versehen, die jeweils mit Anschlußelementen 13 der benachbarten Schichtstapel 1 mittels Verbindungselementen 14 so verbunden sind, daß eine elektrische Reihenschaltung der Schichtstapel 1 entsteht. Jeweils das äußerste Anschlußelement 13 ist mit einem Außenanschluß 15 verbunden, der durch ein das Gehäuse 10 verschießendes Abschlußelement 12 geführt ist. Die Verbin- dungselemente 14 können beispielsweise Lötstellen sein. Durch die Wahl der Abmessungen des Gehäuses 10 wird erreicht, daß die einzelnen Schichte der Schichtstapel 1 durch eine Kraft F aufeinander gedrückt werden.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele, sondern wird in ihrer allgemeinsten Form durch Patentanspruch 1 definiert.