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Elektrischer Kondensator
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Kondensator mit übereinander angeordneten, durch Dielektrikumschichten getrennten Belegungen, bei dem die zwischen Belegungen entgegengesetzter Polarität liegenden Dielektrikumschichten unterschiedliche Schichtstärke aufweisen, u. zw. in der Weise, dass jeweils eine stärkere und eine schwächere dielektrische Schicht einander abwechseln, und wobei auch einem Teil der Dielektrikumschichten unter Freilassung von Randstreifen metallische Belegungen in regenerierfähig dünner Stärke aufgedampft sind.
Um elektrische Kondensatoren mit besonders hoher Volumenkapazität herstellen zu können, ist es bereits bekannt, an Stelle von selbsttragenden Dielektrikumschichten wie Papierbändern oder Kunststoffbändern Lackschichten zu verwenden, deren Stärke wesentlich unter dem Mass liegt, das eine selbsttragende Verarbeitung dieser Dielektrikumschichten gestattet. Um die Verarbeitung dieser dünnen Lackschichten zu ermöglichen, hat man einerseits Metallfolien, die gleichzeitig als Belegungen dienen, als Träger verwendet und darauf die Lackschichten sowie, gegebenenfalls durch Aufdampfen einer Metallschicht, die Gegenbelegungen aufgebracht. Hiebei erfordern lediglich die metallischen Trägerfolien einen
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versieht und beim Wickeln der Kondensatoren die Lackschichten von den Hilfsträgern löst.
Es lassen sich auf diese Weise bereits Kondensatoren sehr hoher Raumkapazität herstellen. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass die auf diese Weise hergestellten Dünnfolien immer noch Dielektrikumstärken ergeben, deren Durchschlagfestigkeit für viele Verwendungszwecke relativ hoch ist, so dass es vom Standpunkt der Spannungsfestigkeit durchaus zweckmässig wäre, noch geringere Stärken der Dielektrikumschich- ten zu verwenden. Dem steht jedoch entgegen, dass die mechanische Verarbeitbarkeit solcher Dünnfolien, wenn sie eine gewisse Stärke unterschreiten, auch bei Verwendung von Hilfsträgerfolien mit grossen Schwierigkeiten verbunden ist.
Es besteht zwar die Möglichkeit, dadurch zu dünneren Dielektrikumschichten zu gelangen, dass mehrere aufeinanderfolgende Belegungen und Dielektrikumschichten mechanisch miteinander verbunden werden, etwa in der Weise, dass auf die erste Lackschicht abwechselnd mehrere weitere Metall-und Lackschichten aufgebracht werden. Ein solcher Aufbau hat jedoch auch verschiedene Nachteile.
Vor allem wird die Produktion dadurch erschwert und verteuert, dass etwa bei einer grossen Anzahl aufeinanderfolgender Schichten bereits ein Fehler bei der Herstellung einer der Schichten das gesamte Gebilde wertlos macht.
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Dünnfolien einer Stärke unter 6 li aufgebaut ist, und dass die Kondensatorbelegungen auf die jeweils dickere Dielektrikumschicht aufgedampft sind, während die dünnere Dielektrikumschicht auf die aufgedampfte Kondensatorbelegung aufgebracht ist und selbst nicht mit Metall bedampft ist.
Bei der Herstellung elektrischer Wickelkondensatoren ist es üblich, zwei oder mehrere Bänder, die
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zusammen die beiden entgegengesetzt gepolten Belegungen und zwei Dielektrikumschichten enthalten, aufeinander aufzuwickeln. DieSchichtstärke jedes einzelnen Bandes darf eine gewisse untere Grenze nicht unterschreiten, da sie sonst nicht mehr genügend mechanische Festigkeit besitzen, um verarbeitbar zu sein. Infolgedessen ist auch die Gesamtstärke des durch die beiden Belegungen und die beiden Dielektrikumschichten gebildeten Schichtaufbaues, etwa unter der Annahme, dass dieser aus zwei mechanisch selbständigen Bändern gebildet wird, auf eine gewisse Mindeststärke festgelegt. Bei Verwendung sehr dünner aufgedampfter metallischer Belegungen ist diese Mindeststärke gleich der Summe der Stärken der beiden Dielektrikumschichten.
Es ist bei der Herstellung elektrischer Kondensatoren ganz allgemein üb- lich, die Stärke der beiden Dielektrikumschichten gleich zu bemessen. Dies hat vor allem den Vorteil, dass dadurch die Spannungsfestigkeit der beiden Schichten gleich ist. Anderseits beträgt die Gesamtkapazität Cges eines Kondensators in Abhängigkeit von den Stärken d und d2 der beiden Dielektrikumschichten
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schichtstärken dl zu d2 aufgetragen, wobei vorausgesetzt ist, dass die Summe der beiden Dielektri- kumschichtstärken d.+d konstant gehalten ist. Wie man sieht, hat diese Funktion ein Minimum an der Stelle, an der die beiden Dielektrikumstärken gleich sind. Es ergibt sich daraus, dass bei Ungleichheit der beiden Dielektrikumstärken eine höhere Kapazität erreicht werden kann.
Die Ungleichheit der Dielektrikumstärken hat zwar im allgemeinen zur Folge, dass die beiden Dielektrikumschichten verschiedene Durchschlagfestigkeiten aufweisen und dass eine relativ ungünstige Spannungsfestigkeit erzielt wird. In vielen Fällen ist das jedoch ohne Bedeutung, da die Kondensatoren nur für relativ niedrige Betriebsspannungen verwendet werden sollen.
Durch Ausnutzung der Tatsache, dass metallbedampfte Dielektrikumschichten eine geringere Spannungsfestigkeit aufweisen als unbedampfte Dielektrikumschichten, lässt sich sogar erreichen, dass durch entsprechende Bemessung der Stärke der metallbedampften dickeren Dielektrikumschichten im Verhältnis zur Stärke der unbedampften dünneren Dielektrikumschichten beide Dielektrikumschichten die gleiche Spannungsfestigkeit erhalten.
Zu einer besonders einfachen Realisierung der Erfindung gelangt man dadurch, dass in an sich bekannter Weise auf eine geeignete Hilfsträgerfolie, beispielsweise auf ein mit hochschmelzendem Kohlenwasserstoff Imprägniertes Papierband, eine erste Lackschicht aufgetragen wird, auf diese erste Lackschicht unter Freilassung eines Randstreifens eine regenerierfähig dünne Belegung aus Aluminium aufgedampft wird und darauf eine zweite Lackschicht auflackiert wird. Diese Dreischichtfolie wird beim Wickeln von der Trägerfolie entfernt und zusammen mit einer in ähnlicher Weise hergestellten Dünnschichtfolie, die jedoch keine zweite Lackschicht über dem Metallbelag aufweist, aufgewickelt.
Die beiden Bänder werden hiebei so angeordnet, dass die zweite über dem Metallbelag befindliche Lackschicht, die vorzugsweise dünner, soweit möglich wesentlich dünner als die erste Lackschicht ist, die eine, u. zw. die dünnere Dielektrikumschicht bildet, während die unter dem Metallbelag liegende erste Lackschicht des gleichen Bandes und die Lackschicht des zweiten Bandes zusammen die zweite, u. zw.. stärkere Dielektrikumschicht des Kondensators bilden. Die über dem Metallbelag liegende Lackschicht ist frei von Metallspitzen und hat daher eine höhere Durchschlagfestigkeit als die unter denMetallbelägen liegenden Lackschichten.
Es lässt sich dadurch erreichen, dass die von ihr gebildete insgesamt betrachtet dünnere Dielektrikumschicht die gleiche Durchschlagfestigkeit aufweist wie die aus den beiden andern Lackschichten gebildete dickere Dielektrikumschicht.
Ein gegenüber dem eben geschilderten Aufbau etwas abgeänderter Aufbau entsteht dann, wenn an Stelle des zweiten Bandes, das im oben beschriebenen Beispiel aus einer Lackschicht und einer darauf aufgedampften Belegung besteht, ein anderes Band verwendet wird, bei dem auf die Belagschicht eine zweite Lackschicht und darauf eine zweiteMetallschicht aufgetragen ist, wobei die beiden Metallschichten leitend miteinander verbunden sind. Da hiebei die beiden Lackschichten zusammen eine grössere mechanische Festigkeit besitzen als eine allein, kann die erste Lackschicht in geringerer Stärke ausgebildet werden, so dass hiedurch eine weitere Erhöhung der Volumenkapazität erzielt werden kann.
Die im feldfreien Raum liegende zweite Lackschicht, die dielektrisch unwirksam ist, kann durch Auswahl eines geeigneten Stoffes so ausgebildet werden, dass sie beispielsweise eine besondere mechanische Festigkeit
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Variationsmöglichkeiten zu. Beispielsweise kann an Stelle von zwei Kondensatorbändern ein einziges zum Wickelaufbau verwendet werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrischer Kondensator mit übereinander angeordneten, durch Dielektrikumschichten getrennten Belegungen, bei dem die zwischen Belegungen entgegengesetzter Polarität liegenden Dielektrikumschichten unterschiedliche Schichtstärke aufweisen, u. zw. in der Weise, dass jeweils eine stärkere und eine schwächere dielektrische Schicht einander abwechseln, und wobei auch einem Teil der Dielektrikumschichten unter Freilassung von Randstreifen metallischer Belegungen in regenerierfähig dünner Stärke aufgedampft sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator aus Dünnfolien einer Stärke
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kumschicht (7 Fig. 5 und 6) auf die aufgedampfte Kondensatorbelegung (6, 9 Fig. 5 : 6, 1-1, 13 Fig. 6) auf- gebracht ist und selbst nicht mit Metall bedampft ist.