Elektrischer Kondensator, der aus mit Netallbelägen bedecktem Isoliermaterial aufgebaut ist: Die vorliegende Erfindung bezieht \-sich auf einen elektrischen Kondensator, der aus mit Metallbelägen, bedecktem-Isoliermaterial aufgebaut ist. Die Erfindung soll 'insbeson dere ermöglichen., einen Kondensator mit sehr niedrigen Verlusten und grosser mechanischer Festigkeit zu bauen.
Es besteht ein grosser Bedarf an Konden satoren mit ausgezeichneten mechanischen und elektrischen Eigenschaften.. Die, verhält nismässig guten Eigenschaften von kerami schen Werkstoffen haben zu einer grossen Anzahl von Kondensatorbauarten geführt, in denen keramisches Material als Dielektrikum oder als Konstruktionsmaterial _ verwendet wird. Es gibt keramische Materialien mit sehr .guten elektrischen Eigenschaften,
welche mit weniger guten mechanischen Eigenschaf ten verbunden sind. Auch das Umgekehrte ist der Fall. DaS; Problem, welches darin besteht, einen Kondensator sowohl mit ausgezeichne ten elektrischen als auch mechanischen Eigen- schaffen zu bauen, ist daher nicht ohne wei- tereS durch die Wahl eines bestimmten Werk stoffes lösbar.
Es wurde denn auch nachBau- arten gesucht, die trotz der erwähnten Nach- teile Kondensatoren mit den gewünschten Eigenschaften ergeben.
So ist es bekannt, Kondensatoren aus mit Belägen befleckten keramischen Plätten, auf zubauen.
Die. Beläge zu beiden Seiten jeder Platte sind, dabei miteinander verbunden. Aufeinan- derfolgeüde Platten sind-ungleichpolig, so dass ausschliesslich Luft als Dielektrikum dient. Hierdurch werden die Verluste sehr niedrig gehalten.
Die mechanischen Eigenschaften; namentlich die die Unveränderlichkeit der die Grösse der Kapazität bedingenden Abmessun gen, lassen aber zu wünschen übrig, was auf den: Aufbau aus "einzelnen Teilen zurück zuführen ist. Höhe Anforderungen werden an die Bearbeitung der Flächen gestellt, längs welchen die Teile-aneinänder anliegen; und ah die Vorrichtung, welche die Teile an ihrem Platz hält.
Ausserdem ist die Verwendung von Einzelteilen auch schon aus dem Grunde ver werflich, dass immer kleine Materialunter schiede auftreten, welche zu unerwünschten Spannungen Anlass geben. Sie treten dadurch auf, dass die verschiedenen Teile nie genau derselben Behandlung unterworfen gewesen sind.
Bei dem erfindungsgemässen Kondensator sind die erwähnten Nachteile ausgeschaltet. Derselbe zeichnet sich dadurch aus, dass er ein einziges, mit Schlitzen versehenes Isoliermate- rialstück aufweist,
wobei die-die Schlitze tren nenden Rippen auf beiden Seiten mit einem Belag versehen und die Beläge einer jeden Rippe miteinander elektrisch verbunden sind. Durch Verwendung eines einzigen Isolier- materialstückes wird ein. mechanisch festes Gebilde erhalten.
Die Befestigungsmittel, wie Schraubbolzen usw., für die Befestigung der verschiedenen Einzelteile aneinander kommen in Fortfall. -Die Abwesenheit von Flächen, die sehr gut aufeinanderpassen müssen, macht die Bauart billiger.
Die Schlitze können eine beliebige Form aufweisen. Es gibt aber ein paar Formen, die besonders wirtschaftlich sind. Parallele Schlitze-von .gleichbleibender Tiefe können in einem. Isoliermaterialblock leicht angebracht werden, z. B. durch Sägen mittels Schleif- blättern. oder mittels einer rotierenden Schleif scheibe,,die in bezug auf den Block, vorzugs weise nachdem Vorbrennen bewegt wird.
Die auf diese Weise erhaltenen Rippen hängen nur noch an' einer Seite, nämlich in der Nähe des Schlitzbodens, mit dem nicht mit Schlit zen versehenen Teil des Isoliermaterialstückes zusammen.
Eine widerstandsfähige- Bauart ist die jenige, bei der in einem-Isoliermaterialblock eine Anzahl- paralleler Schlitze angebracht sind, deren Seitenflächen je die Gestalt eines Kreissegmentes besitzen. Die Rippen hängen dann nur an einer- Seite @ nicht mit-Zem nicht mit Schlitzen versehenen Teil zusammen.
Die Schlitze -lassen sich nach einem der dazu bekannten Verfahren anbringen. Sie kön- nen auch bei der ersten Formgebung des Iso- liermaterials angebracht und später nachgear beitet werden. Die Schlitze werden vorzugs weise durch Schleifen hergestellt. Dieses Be arbeitungsverfahren bietet den Vorteil, dass es mit grosser Genauigkeit durchgeführt werden kann, billig ist und keine Nachbearbeitung bedingt.
Die Beläge können aus den für diesen Zweck üblichen leitenden Werkstoffen be stehen. Um den Widerstand niedrig zu halten und die Unveränderlichkeit zu gewährleisten, bestehen sie vorzugsweise aus einem Edel metall. Es ist aber auch möglich, sehr gute Ergebnisse mit einem Belag zu erreichen, der aus einem beliebigen Leiter besteht, welcher mit einer Schutzschicht, wie Quarz, Firnis, Emaille usw. bedeckt ist.
Die Beläge können nach an sich bekanntenVerfahren aufgebracht werden. Besteht der Kondensator aus einem Isoliermaterialstück, in dem Schlitze von gleichbleibender Tiefe angebracht sind, so können die Beläge durch Eintauchung des Kondensators mit nach unten gekehrten Rippen in. ein Metallbad von .geeigneter Zu sammensetzung, z. B. ein Silberbad, ange bracht werden. Der Kondensator wird dann so weit eingetaucht, - dass die Böden der Schlitze noch nicht mit der Flüssigkeit in Berührung kommen, um Kurzschlüss zwi schen den Belägen zu vermeiden.
Die Beläge einer Rippe werden zweck mässig mit den Belägen der auf eine, benach barte Rippe folgenden Rippe elektrisch ver bunden. Die ,ganzen Beläge zweier aufein- anderfolgender Rippen -sind dann. ungleich polig. Auf diese :Weise ist nur die Luft Di- elektrikum. Die Verbindungsdrähte können in bekannter Weise befestigt werden, z. B. dadurch, dass sie an -den Belägen angelötet werden.
Die Verbindungen zwischen den Be lägen können auch aus sich über den nicht mit Schlitzen versehenen Teil des Isolier materialstückes erstreckenden Belagteilen bestehen, was eine zusammengedrängte, wenig verletzbare Bauart ergibt. Der Kondensator kann. aus jedem geeig neten Isoliermaterial angefertigt werden. Die dielektrischen Verluste haben wenig Einfluss, da durch das Isoliermaterial praktisch keine Kraftlinien hindurchlaufen.
Der Kondensator wird vorzugsweise aber aus Quarz oder aus keramischem Material wegen .der guten me chanischen Eigenschaften angefertigt. Es ist insbesondere vorteilhaft, ein. keramisches Ma- terial mit einem sehr kleinen Temperatur koeffizienten von weniger als 3 X 10--6 zu: verwenden, z. B. 1,5 X 1".
In der beiliegenden Zeichnung sind. bei spielsweise drei Ausführungsformen des Er findungsgegenstandes .dargestellt.
In Fig. 1 ist das zylindrische Isolier materialstück 1 mit Schlitzen 2 versehen. Letztere haben hier eine gleichbleibende Tiefe und können sich über einen Teil des Zylinderumfanges oder über den ganzen Zy linderumfang erstrecken. Die. auf diese Weise gebildeten Rippen 3 sind mit Belägen 8 be deckt. Die Beläge auf den beiden Seiten flächen einer jeden Rippe sind mittels eines sich über die Aussenfläche des ursprünglichen Zylinders erstreckenden Belagteils 5 mitein ander verbunden.
Dadurch, dass der untere Teil der Seitenwände der Rippen 3 und die Böden 4 der Schlitze 2 metallfrei gehalten oder gemacht werden, vermeidet man Kurz schlüsse zwischen den Belägen aufeinander- folgend-er Rippen.
Die Beläge verschiedener Rippen sind je weils unter Auslassung der Beläge benach barter Rippen miteinander verbunden durch zwei Leiter 6 und 7; die gleichzeitig als Stromzuführungen. dienen. Letztere können z.
B. durch Löten oder Punktschweissen be festigt werden. PWenn dies erwünscht ist, können auch Beläge der Oberfläche und der Untenfläche des zylindrischen Isoliermate- rialstückes 1 als Stromzuführungen dienen. Aus der Figur lässt sieh erkennen, dass die Beläge von aufeinanderfolgenden Rippen un- gleichpolig sind, so dass nur die Luft als Delektrikum dient.
Die Beläge können nach bekannten Verfahren aufgebracht weiden, vor zugsweise aber durch Eintauchen. Zu diesem Zweck wird der Zylinder mit seiner Achse waagrecht in ein Metallbad eingetaucht, und zwar so weit, .dass gerade noch die Flächen 4 metallfrei bleiben, und. in dieser Lage uni seine Achse gedreht. Auch ist es möglich, den Zylinder völlig unterzutauchen und die Flächen 4 metallfrei zu machen, z. B. auf .
chemische Weise oder durch Schleifen.
Fig. 2 stellt eine andere Ausführungsform des Kondensators nach der Erfindung dar. Bier sind im rechtwinkligen Parallelepipedon 11 aus Isoliermaterial Schlitze 12 von gleich bleibender Tiefe angebracht, woraus sich Rippen 13 ergeben haben, welche auf beiden Seiten mit einem Belag bedeckt sind.
Wie sich aus der Figur erkennen lässt, hängen .die auf die beiden Seiten einer Rippe aufgebrach ten Beläge längs drei Seitenflächen dieser Rippe miteinander zusammen. Mittels Leiter 14- und 15, welche gleichzeitig als Zuführun- gen: dienen können, sind die Beläge in der Meise verbunden, dass aufeinanderfolgende Beläge ungleichpolig sind und daher die Luft als Dielektrikum dient.
Statt der Leiter 14 und 15 können auch Belagteile verwendet werden, die sich über den nicht mit Schlitzen versehenen Teil 16 und den mit letzterem symmetrisch (in der Figür nicht sichtbar) liegenden Teil erstrecken. In.der Figur ist mit grober Schraffierung angegeben., welcher Teil von 16 zu diesem Zweck bekleidet wer den muss.
Der Belag auf dem mit 16 symme- trisch liegenden Teil verbindet gerade alle nicht mit dem Belag von 16 leitend verbun denen Rippen.
In Fig. 3 ist eine Ausführungsform des Kondensators nach der Erfindung dargestellt, bei der. in einem Isoliermaterialblock 21 eine Anzahl Schlitze 22 angebracht ist, deren Seitenflächen je die= Gestalt eines Kreis- segmentes aufweisen.
Die senkrechte Projek tion 24 der Schlitze 22 auf die Seitenfläche 23 des Parallelepipedöns hat daher auch die Gestalteines Kreissegmentes. Solche Schlitze werden auf eine billige und einfache Weise mittels einer Schleifscheibe angebracht, welche während des Schleifens eine Antriebs bewegung senkrecht zur Oberfläche des in Fig. 3 dargestellten 1soliermaterialblocks 21 erhält.
Darauf werden Beläge auf die Seiten- flachen der Schlitze 22 und-'auf die Ober- Fläche =26 mit Ausnahme der in- der Figur sichtbaren Flächen 25 aufgehracht. Die Be läge auf beiden Seiten einer Rippe sind mit tels der Belagteile 27 leitend verbunden.
Die Beläge äüfei:#ander±älgender - Rippen. sind durch die geschliffenen Zylinderwände - :der Schlitze 22 und durch die metallfreien Flä chen 25 voneinander isoliert. Die Belagteile 28 und 29 verbinden die gleichpoligen Beläge der- Rippen miteinander. Zu diesem Zweck lassen sich aber auch Drähte verwenden. Die Besagteile 28 und 29 dienen als Strömzufüh- rungen. Nötigenfalls werden an =den Belag teilen 28 und 29 noch Drähte 30 und 31 z. B. durch Löten befestigt.
Es ist auch mög lich; die ganze Oberfläche 26 und .die Innen oberfläche der Schlitze leitend zu machen und dann auf den Zylinderwänden der Schlitze und auf den -Teilen 25 die Leitung wieder zu beseitigen. Die Rippen sind ' bei dieser Bauart nur an ihrer Obenseite nicht. mit dem übrigen Teil des Isolierstückes - 21 verbunden. Infolge des grössere ZusamMien- hanges zwischen den Rippen und dem übri gen Teil ist ein. sehr festes mechanisches Ge bilde erhalten.
Die Rippen sind bei dieser Bauart sehr gut gegen Beschädigungen oder andere äussere schädliche Einflüsse geschützt. Der beschriebene Kondensator eignet sich daher besonders zur Verwendung als Normal kapazität.
Die beschriebenen Kondensatoren - zeich- neu sich durch Einfachheit, mechanische Fe stigkeit, gute elektrische Eigenschaften und niedrige Gestehungskosten aus.
Electrical Capacitor Constructed of Insulating Material Covered with Metallic Plates: The present invention relates to an electrical capacitor constructed from insulating material covered with metal plating. The invention should 'in particular enable. To build a capacitor with very low losses and great mechanical strength.
There is a great need for capacitors with excellent mechanical and electrical properties. The relatively good properties of ceramic materials have led to a large number of capacitor designs in which ceramic material is used as a dielectric or as a construction material. There are ceramic materials with very good electrical properties,
which are associated with less good mechanical properties. The reverse is also the case. The; The problem, which consists in building a capacitor with excellent electrical and mechanical properties, cannot therefore be solved simply by choosing a certain material.
The search was on for types which, in spite of the disadvantages mentioned, produce capacitors with the desired properties.
So it is known to build capacitors from ceramic plates stained with deposits.
The. Coverings on both sides of each plate are connected to one another. Successive plates are not polar, so that only air serves as the dielectric. This keeps the losses very low.
The mechanical properties; namely the unchangeability of the dimensions that determine the size of the capacity, but leave something to be desired, which is due to the: construction of "individual parts. High demands are placed on the processing of the surfaces along which the parts lie against each other; and ah, the device that holds the parts in place.
In addition, the use of individual parts is also condemnable for the reason that small differences in material always occur, which give rise to undesirable stresses. They occur because the different parts have never been subjected to exactly the same treatment.
In the capacitor according to the invention, the disadvantages mentioned are eliminated. It is characterized by the fact that it has a single piece of insulating material provided with slots,
wherein the ribs separating the slots are provided with a covering on both sides and the coverings of each rib are electrically connected to one another. By using a single piece of insulating material, a. mechanically strong structure obtained.
The fastening means, such as screw bolts, etc., for fastening the various items to one another are no longer necessary. -The absence of surfaces that have to fit together very well makes the construction cheaper.
The slots can have any shape. But there are a few forms that are particularly economical. Parallel slots of constant depth can be made in one. Block of insulating material can be easily attached, e.g. B. by sawing with sanding sheets. or by means of a rotating grinding wheel, which is moved with respect to the block, preferably after pre-burning.
The ribs obtained in this way hang only on one side, namely in the vicinity of the slot bottom, with the part of the piece of insulating material which is not provided with slots.
A resistant design is the one in which a number of parallel slots are made in a block of insulating material, the side surfaces of which each have the shape of a segment of a circle. The ribs are then only connected on one side that is not provided with-Zem not provided with slits.
The slots can be made using one of the known methods. They can also be attached when the insulating material is first shaped and then reworked later. The slots are preferably made by grinding. This processing method offers the advantage that it can be carried out with great accuracy, is cheap and does not require any post-processing.
The coverings can be made of the conductive materials customary for this purpose. In order to keep the resistance low and to ensure the immutability, they are preferably made of a noble metal. However, it is also possible to achieve very good results with a covering that consists of any conductor that is covered with a protective layer such as quartz, varnish, enamel, etc.
The coverings can be applied by methods known per se. If the capacitor consists of a piece of insulating material in which slots of constant depth are made, the coverings can be made by immersing the capacitor with the fins facing down in. A metal bath of .geeigneter To composition, z. B. a silver bath, be introduced. The capacitor is then immersed so far - that the bottoms of the slots do not yet come into contact with the liquid in order to avoid short circuits between the coverings.
The coverings of a rib are expediently connected electrically to the coverings of the rib following a neighboring rib. The whole coverings of two consecutive ribs are then. unequal pole. In this way: only the air is dielectric. The connecting wires can be attached in a known manner, e.g. B. in that they are soldered to the coverings.
The connections between the Be layings can also consist of covering parts extending over the non-slotted part of the insulating piece of material, which results in a crowded, less vulnerable design. The capacitor can. can be made from any suitable insulating material. The dielectric losses have little influence, since practically no lines of force run through the insulating material.
The capacitor is preferably made of quartz or ceramic material because of the good mechanical properties. It is particularly beneficial to have a. Ceramic material with a very small temperature coefficient of less than 3 X 10--6 to: use, e.g. B. 1.5 X 1 ".
In the accompanying drawing are. For example, three embodiments of the subject of the invention are represented.
In Fig. 1, the cylindrical piece of insulating material 1 is provided with slots 2. The latter have a constant depth and can extend over part of the cylinder circumference or over the entire cylinder circumference Zy. The. ribs 3 formed in this way are covered with coverings 8 be. The pads on the two sides of each rib are connected to each other by means of a pad part 5 extending over the outer surface of the original cylinder.
Because the lower part of the side walls of the ribs 3 and the bases 4 of the slots 2 are kept or made free of metal, short circuits between the coverings of successive ribs are avoided.
The coverings of different ribs are connected to each other by two conductors 6 and 7, with omission of the coverings neigh bored ribs; which also act as power supplies. serve. The latter can e.g.
B. be strengthened by soldering or spot welding be. If this is desired, coverings on the surface and the lower surface of the cylindrical insulating material piece 1 can also serve as power supply lines. It can be seen from the figure that the coatings of successive ribs are not of the same polarity, so that only the air serves as a dielectric.
The coverings can be applied by known methods, but preferably by immersion. For this purpose, the cylinder is immersed with its axis horizontally in a metal bath, to the extent that the surfaces 4 just remain free of metal, and. in this position its axis rotated. It is also possible to completely submerge the cylinder and to make the surfaces 4 free of metal, e.g. B. on.
chemical way or by grinding.
Fig. 2 shows another embodiment of the capacitor according to the invention. Beers are made in the right-angled parallelepiped 11 made of insulating material slots 12 of constant depth, resulting in ribs 13 which are covered on both sides with a coating.
As can be seen from the figure, the coverings applied to the two sides of a rib are connected to one another along three side surfaces of this rib. By means of conductors 14 and 15, which can serve as feeds at the same time, the coverings are connected in the tit so that successive coverings are not polar and therefore the air serves as a dielectric.
Instead of the conductors 14 and 15, it is also possible to use covering parts which extend over the part 16 which is not provided with slits and the part lying symmetrically with the latter (not visible in the figure). In the figure it is indicated with rough hatching which part of 16 must be clothed for this purpose.
The covering on the part symmetrically with 16 connects all of the ribs that are not conductively connected to the covering with 16.
In Fig. 3, an embodiment of the capacitor according to the invention is shown in which. A number of slots 22 are made in an insulating material block 21, the side surfaces of which each have the shape of a segment of a circle.
The perpendicular projection 24 of the slots 22 onto the side surface 23 of the parallelepipedon therefore also has the shape of a segment of a circle. Such slots are made in a cheap and simple way by means of a grinding wheel, which receives a drive movement perpendicular to the surface of the 1soliermaterialblocks 21 shown in Fig. 3 during grinding.
Thereupon, coverings are applied to the side flats of the slots 22 and - 'on the upper surface = 26 with the exception of the surfaces 25 visible in the figure. The Be lay on both sides of a rib are connected to means of the covering parts 27 conductively.
The coverings on: # other ± älgender - ribs. are by the ground cylinder walls -: the slots 22 and by the metal-free surfaces 25 isolated from each other. The lining parts 28 and 29 connect the homopolar linings of the ribs to one another. However, wires can also be used for this purpose. Said parts 28 and 29 serve as flow feeds. If necessary, at = share the covering 28 and 29 or wires 30 and 31 z. B. fixed by soldering.
It is also possible; the entire surface 26 and .the inner surface of the slots to make conductive and then to remove the line on the cylinder walls of the slots and on the parts 25 again. The ribs are only not on their upper side in this design. connected to the remaining part of the insulating piece - 21. As a result of the greater connection between the ribs and the rest of the part, there is a. very strong mechanical structure obtained.
In this design, the ribs are very well protected against damage or other external harmful influences. The capacitor described is therefore particularly suitable for use as a normal capacity.
The capacitors described - are characterized by their simplicity, mechanical strength, good electrical properties and low production costs.