Verfahren zur Herstellung von elektrischen Kondensatoren. Bei der bisherigen Art der Kondensator herstellung wird jeder einzelne Kondensator für sich hergestellt. Bei der Herstellung von Wickelkondensatoren wird z. B. jeder ein zelne Wickel als Einzelbauteil aus seinen Grundelementen gewickelt, so dass der fertige Wickel lediglich noch in ein Gehäuse einge baut, getränkt und vergossen werden muss. Ebenso baut man Stapelkondensatoren in der Weise auf, dass man die zu einem Einzelstapel zusammenzusetzenden Kondensatorelemente vor ihrem Zusammenbau in die richtige Grösse schneidet und dann immer abwechselnd zuge- schnittene Einzelelemente aus dielektrischemn Stoff und Metall aufeinanderlegt.
Auch der so hergestellte Kondensator wird dann nicht mehr weiter bearbeitet, sondern in ein Ge häuse eingesetzt und weiterbehandelt wie der obenerwähnte Wickel.
Insbesondere im Falle des Stapelkonden- sators ist dies insofern von grossem Nachteil, als das Legen der zurechtgeschnittenen Ein zelelemente umständlich und zeitraubend und vor allem infolge der notwendigen Legevor richtungen für die Einzelelemente sehr teuer ist. Um eine grosse Anzahl von solchen Kon densatoren in der Zeiteinheit herstellen zu können, braucht man auch eine grosse Anzahl dieser nicht einfachen Legevorrichtungen. Der Stapel- oder Blockkondensator konnte sich daher gegenüber dem Wickelkondensator als Gebrauchskondensator auch nicht behaup ten.
Vielmehr hat ihn dieser in den letzten Jahren mehr und mehr verdrängt und ihm als Sondergebiet allenfalls noch das der mit erhöhter Genauigkeit herzustellenden Mess- kapazitäten übrig gelassen.
Die Erfindung besteht darin, dass nicht mehr ein Einzelkondensator hergestellt, son dern zunächst ein Ausgangskondensator aus die Belegungen für mehrere Kondensatoren als getrennte, nebeneinander aufmetallisierte Metallflächen tragenden dielektrischen Ele menten aufgebaut wird und danach die ein zelnen Kondensatoren an den Trennstellen von dem Ausgangskondensator abgeschnitten werden. Hierdurch kann eine sehr grosse Ver einfachung und Verbilligung der Kondensa- torherstellung erzielt werden.
Die Aufbauvor richtungen für den Kondensator, also z. B. die Legevorrichtungen oder die Wickelmaschinen können hierbei wesentlich grösser ausgeführt werden und in der Zeiteinheit daher auch wesentlich grössere Kapazitätsmengen erzeu gen, während die Herstellung der Einzelkon densatoren dann einfach durch Abschneiden cies Einzelkondensators von diesem Ausgangs kondensator erfolgen kann. Die Leistungs fähigkeit des Verfahrens geht aus der folgen den kleinen Berechnung deutlich hervor Nimmt man die Breite der den Ausgangskon densator zusammensetzenden Einzelblätter z.
B. aus Papier zu 100 mm, ihre Länge zu <B>1000</B> mm an, so erhält man bei einer Dicke von 8 @c für das Dielektrikum beim Zulegen eines einzigen Einzelblattes einen Kapazitäts- zuwachs von rund 0,5 Mikrofarad, womit auch bei verhältnismässig einfachen Aufbauvorrich tungen für den Blockkondensator die Lei stungsfähigkeit von Wickelmaschinen bisher üblicher Bauart für die Herstellung kleinerer und mittlerer Wickelkondensatoren weit über troffen wird.
Es ist bereits bekannt, Kleinstkondensa- toren für die Hochfrequenztechnik dadurch, herzustellen, dass ein fortlaufender Streifen eines dielektrischen Stoffes auf beiden Seiten mit einem leitenden Metallüberzug versehen wird und flache Stücke solcher Grösse, dass ihr Kapazitätswert gleich dem gewünschten Kapazitätswert ist, von dem Streifen abge schnitten werden (siehe deutsche Patentschrift Nr.514902). Es ist weiterhin bekannt, dass man den Metallüberzug nicht als fortlaufen den Streifen, sondern in einzelne quer zur Streifenrichtung sich erstreckende Teilflächen aufgeteilt auf das Dielektrikum aufbringt und das Abschneiden dann innerhalb der zwischen den einzelnen Teilflächen liegenden metall freien Aussparungen erfolgt.
Alles dies war jedoch auf Kleinstkondensatoren beschränkt, die lediglich aus einer einzigen dielektrischen Lage mit auf beiden Seiten aufgebrachten Be legungen bestanden. Der Gedanke, mehrlagige Kondensatoren mittlerer oder gar grösserer Kapazitätswerte auf diese Weise herzustellen, ist dadurch noch nicht bekannt geworden. Ins besondere fürchtete man wohl, dass durch das Schneiden des Ausgangskondensators das Me tall der zerschnittenen Belegungen an den Stirnflächen Kurzschlüsse zwischen den ein zelnen Lagen des Kondensators hervorrufen könnte.
Es ist auch schon vorgeschlagen worden, mehrlagige Kondensatoren dadurch herzustel len, dass man zunächst einen grossen Aus gangskondensator aufbaut und von diesem Einzelkondensatoren abschneidet, worauf dann durch besondere Massnahmen die Metallbele gungen, soweit sie an die Schnittflächen an stiessen oder gar über sie miteinander in Ver bindung standen, zerstört werden mussten, bis den Betrieb des Kondensators störende Leit- fähigkeiten an den Schnittflächen nicht mehr vorhanden waren. Demgegenüber soll das er findungsgemässe Verfahren so ausgeführt werden, dass die einzelnen Metallbelegungen derart aufgebracht sind, dass beim Zerschnei den des Ausgangskondensators überhaupt keine störende Leitfähigkeit auf den Schnitt flächen entstehen kann.
Die Herstellung des Ausgangskondensa- tors kann nach einem beliebigen, an sich bekannten Kondensatorherstellungsverfahren erfolgen. Er kann z. B. durch Wickeln von Bändern von geeigneten Abmessungen auf einer Wickelmaschine, durch Aufeinanderle- gen von Blättern grossen Ausmasses in der -oben beschriebenen Weise oder auch durch das weniger gebräuchliche, aber schon häufig vorgeschlagene Falten mehrerer metallisierter Dielektrikumsbänder in Zickzackform herge stellt werden.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wählt man als Ausgangsmaterial zweckmässigerweise einseitig mit, einer Metal- lisierung versehene dielektrische Bänder, Platten oder dergleichen, auf denen der Me tallbelag durch genügend breite Trennfugen in Stücke geteilt ist, die der Grösse der später von dem Ausgangskondensator abzuschnei denden Kondensatoren entsprechen. Im allge meinen wird man gleich grosse Kondensatoren herstellen wollen und deswegen diese Unter teilung gleichmässig machen.
Man kann aber auch auf diese Weise Kondensatorkombina- tionen aus Kondensatoren verschiedener Grösse in einem einzigen Block herstellen, indem man die metallisierten Flächen ver schieden gross macht Lind dann beim Zer schneiden immer mehrere der auf diese Weise entstehenden ungleich grossen Kondensatoren als zusammenhängenden Block vom Aus gangskondensator abschneidet.
Die Metallisierung auf den Dielektrikums- bändern stellt man zweckmässigerweise nach einem an sich bekannten Verfahren her, am besten indem man sie im Vakuum aufdampft. Dieses Verfahren erlaubt auch eine ausser ordentlich einfache und saubere Herstellung der unterteilten Metallisierung, indem man in ebenfalls bekannter Weise auf die Stellen der Dielektrikumsbänder, die von Metall frei bleiben sollen, durch ein Druck- oder Auf dampfverfahren ganz geringe Spuren von metallniederschlaghindernden Stoffen auf bringt.
An all den Stellen, an denen diese Stoffe auf der zu metallisierenden Unterlage vorhanden sind, wird die Metallisierung beim Bedampfen unterbrochen, so dass - auf diese Weise die Trennung zwischen den einzelnen Metallflächen ohne weiteres erreicht werden kann.
Beim Legen oder Wickeln des Ausgangs- kondensators muss man darauf achten, dass die metallfreien Stellen, an denen später die Schnitte durch den Ausgangskondensator ge legt werden sollen, in allen Lagen genau über einander zu liegen kommen. Beim Legen von einzelnen Blättern zu Blockkondensatoren kann dies beispielsweise durch mechanische Führungen erreicht werden, die in Schlitze der dielektrischen Lagen eingreifen.
Diese Schlitze werden dabei vorteilhafterweise von der gleichen Walze in das Dielektrikum ein geschnitten, die auch den metallniederschlag hindernden Stoff aufdruckt, so dass unbe- dingter Gleichlauf zwischen diesen marken und den metallfreien Stellen gesichert ist. Auch durch an sich bekannte lichtelektri sche Legeverfahren könnte man erreichen, dass die einzelnen Lagen im Ausgangskonden sator genau übereinander zu liegen kommen. Dies geht insbesondere dann, wenn es sich um verhältnismässig dünne elektrische Schichten, also z. B. Papier oder dergleichen oder gar um lichtdurchlässige Dielektrika, also z. B.
Polystyrolfolien oder dergleichen handelt. Dann sind lediglich die metallfreien Stellen lichtdurchlässig, während an den Stellen, an denen sich Metallbelag befindet, die Licht durchlässigkeit zum mindesten sehr stark herabgesetzt ist. Bei lichtundurchlässigen Bänder könnte man Legeverfahren mit Hilfe lichtelektrischer Zellen darauf aufbauen, dass das Reflexionsvermögen der metallisierten Flächenteile grösser ist als das der metallfrei gebliebenen Stellen. Schwieriger ist die Herstellung von Aus gangskondensatoren in Form von Wickelkon densatoren.
Es ist zwar möglich, einfach da durch zu solchen Ausgangskondensatoren zu kommen, dass man auf ausserordentlich langen Wickelkernen Kondensatoren geringen Durch messers, gewissermassen Kondensatorstan gen , wickelt und diese dann in geeigneten Abständen radial durchschneidet. Auf diese Art und Weise lassen sich jedoch nur ver hältnismässig kleine Ausgangskondensatoren wickeln, denn die axiale Länge des Wickels ist durch die Breite der praktisch verarbeit baren Papierbänder bestimmt, so dass also von einer solchen Kondensatorstange lediglich eine beschränkte Anzahl Kondensatoren abge schnitten werden kann, die alle Wickelkon densatoren vom gleichen Durchmesser sind, den auch der Ausgangskondensator selbst hat.
Zu wesentlich grösseren Ausgangskondensa toren und daher zu noch wirtschaftlicheren Herstellungsmöglichkeiten kommt mau, wenn man die erwähnten breiten Dielektrikumsbän- der auf Trommeln grossen. Durchmessers auf wickelt und nach,
dem Aufwickeln die Kon densatoren als Blöcke aus dem so entstande nen hohlzylinderförmigen Ausgangskonden sator -her ausschneidet. Aus einem solchen Aus gangskondensator lassen sich also- nicht nur wie beim oben erwähnten so viele Einzelkon densatoren abschneiden, wie der Länge nach nebeneinandergelegt in ihm enthalten sind, sondern ausserdem eine grosse Anzahl von in Umfangsrichtung des Ausgangskondensators nebeneinanderliegenden Kondensatoren,
so dass mit einem einzigen Wickelvorgang eine wesentlich grössere Anzahl von Einzelkonden satoren vorbereitet werden kann, die selbst Blockkondensatoren darstellen. Der Ausgangs kondensator kann in diesem Fall aber nicht aus Bändern mit konstantem Trennfugenab- stand hergestellt werden,
denn infolge des mit dem zunehmenden Wickeldurchmesser grösser werdenden Umfanges des Wickels würden bei konstantem Trennfugenabstand auf dem Wickelband die Trennfugen nicht mehr rich tig aufeinanderliegen. Es wären dann unter Umständen schräge Schnitte notwendig, die schwierig auszuführen sind und die die prak tische Verwendbarkeit der Einzelkondensato ren stark beeinträchtigen würden.
Ein grosser Vorzug der durch Abschnei den aus einem Ausgangskondensator herge stellten Einzelkondensatoren ist ja gerade der, den auch die einzeln aufgebauten Block kondensatoren haben: ihre würfel- oder qua- derförmige Form, die es erlaubt, sie im Ge gensatz zu den runden Wickelkondensatoren in die üblichen quaderförmigen Kondensator becher einzubauen, ohne dass unausgenutzte zwickelförmige Räume entstehen. Durch schräge Schnitte würde aber gerade der Vor zug der Rechtwinkligkeit, den diese Konden satoren aufweisen, wieder verloren gehen.
Macht man den Trommeldurchmesser sehr gross Lind wählt die Anzahl der aufeinander zuwickelnden Lagen des Ausgangskondensa- tors verhältnismässig klein, so wird unter Umständen auch ohne besondere Massnahmen zu erreichen sein, dass trotz konstanten Ab standes der Trennfugen auf dem Dielektri- k umsband im entstehenden hohlzylindrischen Ausgangskondensator etwa radial geführte Teilungsschnitte ermöglicht werden.
Für den Fall, dass dies nicht genügt, kann man genau radial übereinanderliegende Trennstellen in den einzelnen Lagen dadurch erhalten, dass man sie erst beim Aufwickeln auf die Trom mel durch in Abhängigkeit von der Stellung der Trommel gesteuerte Hilfsvorrichtungen entstehen lässt. Wenn die Metallschicht z. B. so dünn ausgeführt wird, dass sie unter dem Einfluss zu ihr übergehender oder von ihr weggehender Funken wegbrennt, so lässt sich diese Eigenschaft mit Vorteil zu dem eben er wähnten Zweck benutzen.
Man wird dann völlig durchlaufend metallisierte Metallbänder aufwickeln und die Trennfugen dadurch er zeugen, dass man an einer bestimmten Stelle über der Aufwickeltrommel eine Elektrode anordnet, die bei bestimmten Stellungen der Aufwiekeltrommel unter Hochspannung ge setzt wird. Man kann so erreichen, dass z. B. immer nach einem Drehwinkel von 10 für die Trommel eine Entladung von dieser Elek trode zur Trommel übergeht und dort einen parallel zur Trommelachse laufenden Streifen von Metall befreit. Auf diese Weise erhält man auf dem Trommelumfang 36 voneinander getrennte Metallflächen, das heisst also 36 Kondensatoren, die nun noch durch Schnitte quer zur Trommelachse weiter in Einzelkon densatoren unterteilt werden können.
Man kann aber das Entstehen von Metall niederschlägen auch in der oben geschilderten Weise durch Aufbringen von Fett oder der gleichen an den gewünschten Stellen verhin dern, wenn man nur das Aufbringen der me- tallniedersehlaghindernden Schicht, also z. B. des Fettes oder Öls, von der Trommelstellung abhängig macht. Dampft man das Fett auf das Dielektrikumsband auf, so kann dies da durch geschehen, dass jeweils nach dem Wei terdrehen der Aufwickeltrommel um 10 eine sonst geschlossene Verdampferdüse kurzzeitig geöffnet wird, so dass der Öl- oder Fettdampf austreten kann.
In diesem Falle inüsste dann also das Aufbringen des metallniederschlag- hindernden Stoffes, das Bedampfen mit Me tall und das Aufwickeln zu einem grossen Ausgangskondensator in einem einzigen Ar beitsgang erfolgen. Anstatt der Öffnung einer Ölverdampferdüse kann man auch -umgekehrt vorgehen und die kurzzeitige Schliessung einer Metallverdampferdüse in Abhängigkeit vom Drehwinkel der Aufwickeltrommel vor nehmen lassen.
Schliesslich kann man die Herstellung der Trennfugen auch durch das bekannte Öl druckverfahren erzeugen. Es kann hierbei nämlich mit einem sehr grossen Schlupf zwi schen druckender Walze und bedruckter Un terlage gearbeitet werden, so dass die ge druckten Figuren in ihrer Längsrichtung aus einandergezogen werden, ohne dass sie sich dabei merklich verschmieren. Die das Öl auf bringende Druckwalze muss dann nur mit der Wickeltrommel durch Zahnräder fest gekop pelt sein, so dass sie die Trennfugen immer bei festen Winkelgraden druckt.
Es ist im übrigen nicht. nötig, zur Herstel lung von solchen Ausgangskondensatoren von dielektrischen Bändern auszugehen, die eine Metallisierung tragen. Es ist ein Verfahren bekanntgeworden, nach dem auf einer grossen W ickeltrommel abwechselnd Schichten aus Isolierstoffen und Metall niedergeschlagen werden, worauf dann nach Beendigung des Niederschlagens der so entstandene hohlzylin drische, geschichtete Körper von der Wickel trommel abgezogen, längs einer Erzeugenden aufgeschnitten, flach gedrückt und als Kon densator verwendet werden kann.
Dieses Ver fahren lässt sich für die Herstellung von Aus gangskondensatoren ebenfalls mit Vorteil ver wenden, indem auch die Dielektrikumsschich ten vor dem in Form von voneinander getrenn ten Metallflächen erfolgenden Aufmetallisie ren der Belegungen fortlaufend auf einer Un terlage erzeugt werden, wobei auch hier wie der darauf zu achten ist, dass die Trennfugen in den einzelnen Lagen nach Möglichkeit radial übereinander liegen.
Um die Belegungen der durch Abschnei den vom Ausgangskondensator hergestellten Einzelkondensatoren mit Anschlüssen ver sehen zu können, ist es erforderlich, die Schnitte durch den Ausgangskondensator so zu legen, dass bei jedem der entstehenden Einzelkondensatoren an eine Schnittfläche die Belegungen der geradzahligen Lagen, an eine andere Schnittfläche die Belegungen der un- ger adzahligen Lagen anstossen. Man erreicht dies am besten dadurch, dass die aufmetalli sierten Flächen auf den Dielektrikumsschich ten 1, 3, 5, 7 usw. wenigstens in einer Rich tung um eine halbe Teilung gegenüber den aufmetallisierten Flächen auf den Dielektri kumsschichten 2, 4, 6, 8 usw. versetzt sind.
Schneidet man bei einem solchen Ausgangs kondensator durch zwei nebeneinanderliegende Trennfugenebenen hindurch, so erhält mnan am abgeschnittenen Kondensator an der einen Schnittfläche die geraden, an der andern Schnittfläche die ungeraden Belegungen zum Anschluss. Dieses zuletzt erwähnte Verfahren lässt sich ausserdem vorteilhaft zur Herstel lung von Hochspannungskondensatoren ver wenden, indem man anstatt an jeder Trenn fugenebene durchzuschneiden den Ausgangs kondensator nur an jeder zweiten oder dritten Trennfugenebene durchschneidet.
Auf diese Weise erhält man eine Hintereinancderschal- tung von mehreren Kondensatorbelegungen, so dass also einderartiger Kondensator an eine höhere Spannung gelegt werden kann als ein Kondensator, der keine hintereinanderge schalteten Belegungen hat.
In der Zeichnung sind einige Ausfüh rungsbeispiele eines mit dem erfindungsge mässen Verfahren hergestellten Kondensators gezeigt, und zwar zeigt Fig. 1 schematisch den Aufbau eines Aus gangskondensators, Fig. 2 einen Querschnitt durch einen sol chen Ausgangskondensator, Fig. 3 ein Schaltschema zu Fig. 2, Fig. 4 einen gefalteten und Fig. 5 und 6 Längs- und Querschnitt durch einen gewickelten Ausgangskondensa tor.
In Fug. 1 sind die Dicken der einzelnen Schichten ausserordentlich stark übertrieben und auch das Verhältnis der Dicke der Metallschichten zur Dicke der dielgktrischen Schichten nicht in der normalerweise, üblichen Grösse wiedergegeben. Die Dielektrikumslage 1 trägt eine Metallschicht,. die in verschiedene Einzelflächen 2, 3; 4, _ 5, 6 und 7 unterteilt ist, während die sich auf der Dielektrikums- schicht 8 befindliche Metallschicht in eine Reihe von Einzelflächen 9, 10, 11, 12 -und 13 unterteilt ist.
Unterhalb der D_ielektrikums- lage 8 folgt eine Metallschicht,- deren Unter teilung genau der Unterteilung der von der Dielektrikumslage 1 getragenen Metallschicht entspricht, während die nächste, weiter nach = unten liegende Metallschicht -wieder= genau der von der Dielektrikumslage 8 getragenen entspricht. Die Trennfugen 14 und 15 der obersten Metallschicht liegen genau über den Trennfugen 16 und 17 der nächsten Metall schicht.
Dagegen sind die quer dazu verlau fenden Trennfugen in den einzelnen Schich ten gegeneinander versetzt, derart, däss die Trennfuge 18 der von der Dielektmikumslage B getragenen Metallschicht unter der Mitte der Flächen 5, 6 und 7 liegt, das heisst also zwischen der Trennfuge 19 und dem Rand 20 der von der Dielektrikumslage 1 getragenen Metallschicht. Längs der Trennfugen 14 und 15 kann man nun also diesen Ausgangskon densator in einzelne Kondensatorstreifen zerlegen, die den in Fig. 2 dargestellten Längsschnitt haben.
Schneidet man nunmehr die so erhaltenen Kondensatorstreifen auch noch in den Trennfugen, die quer zu ihrer Längserstreckung laufen, auseinander, etwa durch die in Fig. 2 angedeuteten Schnitte 21 und 22, so erhält man an der Schnittfläche 21 für den zwischen diesen beiden Schnitten lie genden Kondensator Anschlussmöglichkeiten für die Belegungen 23, 24 und 25, an der Schnittfläche 22 Anschlussmöglichkeiten für die Belegungen 26, 27 und 28. Man kann also auf die Schnittfläche 21 die Zuführungen für die eine Polarität, auf die Schnittfläche 22 die Stromzuführungen für die andere Polarität in bekannter Weise aufbringen.
Zwischen den Schnittflächen 22 und 29 da gegen erhält man einen Kondensator mit drei hintereinandergeschalteten Belegungen, also einen Hochspannungskondensator. Die Bele gung 30 liegt der Belegung 31 gegenüber und diese wiederum der Belegung 32. Die Bele gung 31 selbst wird weder durch den Schnitt 22 noch durch den Schnitt 29 getroffen. An der Schnittfläche 22 kann man dagegen bei diesem Kondensator Anschluss an die Bele gung 32 und die ihr entsprechenden Belegun gen, an der Schnittfläche 29 Anschluss an die Belegung 30 und die ihr entsprechenden Bele gungen finden. Es entsteht also ein Konden sator, dessen Schaltung in Fig. 3 schematisch gezeigt ist.
In Fig. 4 stellt 35 ein breites, auf beiden Seiten metallisiertes Dielektrikumsband dar, das in Zickzackform zusammengefaltet ist. Es trägt auf der einen Seite die Metallbelegun gen 36, 3 7 und 38, die durch die metallfreien Streifen 39 und 40 voneinander getrennt sind.
Schneidet man den Kondensator parallel zu der dem Beschauer zugekehrten Stirn fläche in den Trennfugen 39 lund 40 durch, so erhält man drei schmälere Kondensatoren, die nun ihrerseits noch durch Auseinander brechen des Kondensators in einer beliebigen Lage parallel zu der Schichtung unterteilt werden können. Unterteilt man beispielsweise in der Ebene 41, 42, so muss lediglich das Dielektrikzmsband an der Stelle 43 mit der Schere auseinandergeschnitten werden, um eine vollkommene Trennung in zwei Konden satoren zu erzielen.
In den Fig. 5 und 6 ist. ein Ausgangskon densator dargestellt, der auf einem hohlzylin drischen Kern 45 mehrere konzentrische Lagen aus Metall und dielektrischen Stoffen besitzt. Der Einfachheit halber sind die ein zelnen Lagen konzentrisch dargestellt. In Wirklichkeit werden die einzelnen Windun gen meist spiralig aufeinanderliegen. Am Prinzip ändert dies jedoch gar nichts.
Durch eines der obenbeschriebenen Verfahren ist er reicht, dass die Trennfugen zwischen den Teil flächen der einzelnen Schichten im Quer schnitt radial übereinanderliegen. Nach der Fertiglug des Ausgangskondensators kann also beispielsweise mittels der Schnitte 46 und 47 ein Teil des Ausgangskondensators gewon nen werden, der kreissektorförmigen Quer schnitt hat.
In der dargestellten Anordnung lassen sich -also acht kreissektorförmige Kon- densatoren gewinnen, die nun, wie sich aus dem Längsschnitt der Fig. 6 ergibt, durch weitere Schnitte 48, 49, 50 usw. in weitere Einzelkondeüsatoren zerlegt werden können.
Insbesondere für die Darstellung in Fig. 5 ist zu betonen, dass es sich hier um sehr sche matisierte Abbildungen handelt; in Wirklich keit' wird man den Durchmesser der hohlen Trommel 45 im Verhältnis zur Dicke des darauf aufgewickelten Ausgangskondensators sehr viel grösser machen, so dass der' Winkel zwischen den einzelnen radial geführten Schnitten verhältnismässig klein ist. Man ge winnt auf diese Weise sehr angenähert recht eckige Kondensatoren.
Process for the production of electrical capacitors. In the previous type of capacitor manufacture, each individual capacitor is manufactured individually. In the manufacture of wound capacitors z. B. each wound a single winding as an individual component from its basic elements, so that the finished winding only builds into a housing, soaked and must be potted. Stack capacitors are also built in such a way that the capacitor elements to be assembled into a single stack are cut to the correct size before they are assembled and then individually cut individual elements made of dielectric material and metal are placed on top of each other.
The capacitor produced in this way is then no longer processed, but inserted into a housing and treated further like the winding mentioned above.
In the case of the stacked capacitor in particular, this is a major disadvantage in that laying the individual elements cut to size is cumbersome and time-consuming and, above all, very expensive due to the necessary laying devices for the individual elements. In order to be able to produce a large number of such capacitors in the unit of time, you also need a large number of these not simple laying devices. The stack or block capacitor could therefore not assert itself as a service capacitor compared to the wound capacitor.
Rather, it has displaced it more and more over the past few years, leaving it as a special area at most that of the measurement capacities that can be produced with increased accuracy.
The invention consists in no longer producing a single capacitor, but first building an output capacitor from the assignments for several capacitors as separate dielectric elements bearing metal surfaces next to each other and then cutting off the individual capacitors at the separating points from the output capacitor. This makes it possible to achieve a very great simplification and reduction in the cost of capacitor manufacture.
The Aufbauvor directions for the capacitor, so z. B. the laying devices or the winding machines can be made much larger and in the unit of time therefore also generate much larger amounts of capacitance, while the production of the single capacitors can then be done simply by cutting off this single capacitor from this output capacitor. The performance of the process is evident from the following small calculation. If you take the width of the individual sheets composing the output capacitor z.
If, for example, paper is 100 mm long and its length is <B> 1000 </B> mm, with a thickness of 8 @c for the dielectric, when a single sheet is added, a capacity increase of around 0.5 microfarads is obtained , which means that even with relatively simple Aufbauvorrich lines for the block capacitor, the performance capability of winding machines of conventional design for the production of small and medium-sized wound capacitors is far exceeded.
It is already known to manufacture miniature capacitors for high-frequency technology by providing a continuous strip of dielectric material with a conductive metal coating on both sides and removing flat pieces of such a size that their capacitance value is equal to the desired capacitance value cut (see German Patent No. 514902). It is also known that the metal coating is not applied to the dielectric as a continuous strip, but divided into individual partial areas extending transversely to the direction of the strip, and the cutting then takes place within the metal-free recesses located between the individual partial areas.
However, all of this was limited to miniature capacitors, which consisted of only a single dielectric layer with coatings applied to both sides. The idea of producing multi-layer capacitors with medium or even larger capacitance values in this way has not yet become known. In particular, it was feared that by cutting the output capacitor, the metal of the cut coverings on the end faces could cause short circuits between the individual layers of the capacitor.
It has also already been proposed that multi-layer capacitors be produced by first building a large output capacitor and cutting off individual capacitors from this, whereupon the metal coverings, as far as they abut the cut surfaces or even over them in ver bond, had to be destroyed until the operation of the capacitor was no longer conductive at the cut surfaces. In contrast, the method according to the invention should be carried out in such a way that the individual metal coatings are applied in such a way that when the output capacitor is cut, no disruptive conductivity at all can arise on the cut surfaces.
The output capacitor can be produced by any desired capacitor production method known per se. He can z. B. by winding tapes of suitable dimensions on a winding machine, by laying sheets of large size on top of each other in the manner described above or by the less common, but often proposed folding of several metallized dielectric strips in zigzag form.
To carry out the process according to the invention, the starting material is expediently chosen as the starting material with dielectric strips, plates or the like provided on one side with a metallization, on which the metal covering is divided into pieces by sufficiently wide joints that correspond to the size of the capacitors to be later cut off from the output capacitor correspond. In general, one will want to manufacture capacitors of the same size and therefore make this division evenly.
But you can also produce capacitor combinations in this way from capacitors of different sizes in a single block by making the metallized surfaces of different sizes and then cutting several of the capacitors of different sizes as a coherent block from the output capacitor cuts off.
The metallization on the dielectric strips is expediently produced according to a method known per se, ideally by vapor deposition in a vacuum. This method also allows an extremely simple and clean production of the subdivided metallization by applying very small traces of metal deposition inhibiting substances to the points of the dielectric strips that are to remain free of metal in a known manner by means of a pressure or vapor deposition process.
At all the places where these substances are present on the substrate to be metallized, the metallization is interrupted during vapor deposition, so that the separation between the individual metal surfaces can easily be achieved in this way.
When laying or winding the output capacitor, make sure that the metal-free areas where the cuts through the output capacitor are to be made later come to lie exactly on top of each other in all layers. When laying individual sheets to form block capacitors, this can be achieved, for example, by mechanical guides that engage in slots in the dielectric layers.
These slots are advantageously cut into the dielectric by the same roller that also prints the material that prevents metal deposition, so that unconditional synchronization between these marks and the metal-free areas is ensured. By means of light-electrical laying processes known per se, it could be achieved that the individual layers in the output capacitor come to lie exactly one above the other. This is especially true when it comes to relatively thin electrical layers, e.g. B. paper or the like or even translucent dielectrics, so z. B.
Polystyrene films or the like is. Then only the metal-free areas are translucent, while at the areas where there is a metal coating, the light permeability is at least very greatly reduced. In the case of opaque tapes, laying processes with the help of photoelectric cells could be based on the fact that the reflectivity of the metallized surface parts is greater than that of the areas that have remained metal-free. The production of output capacitors in the form of Wickelkon capacitors is more difficult.
It is possible to get to such output capacitors simply by winding capacitors with a small diameter, to a certain extent capacitor rods, on extremely long winding cores and then cutting them radially at suitable intervals. In this way, however, only relatively small output capacitors can be wound, because the axial length of the winding is determined by the width of the practically processable paper tapes, so that only a limited number of capacitors can be cut from such a capacitor rod all Wickelkon capacitors are of the same diameter as the output capacitor itself.
Significantly larger output capacitors and therefore even more economical manufacturing options can only be achieved if the aforementioned broad dielectric strips on drums are large. Diameter up and down,
the winding up of the capacitors as blocks from the resulting NEN hollow cylindrical output capacitor -her cut out. From such an output capacitor, not only as many individual capacitors can be cut off, as in the case of the above-mentioned, as are contained in it, laid side by side lengthwise, but also a large number of capacitors lying next to each other in the circumferential direction of the output capacitor,
so that a much larger number of individual capacitors can be prepared with a single winding process, which are themselves block capacitors. In this case, however, the output capacitor cannot be made from strips with a constant joint spacing,
because as a result of the circumference of the winding increasing with the increasing winding diameter, the separating seams would no longer lie correctly on top of one another with a constant separation joint spacing on the winding tape. Under certain circumstances, oblique cuts would then be necessary, which are difficult to carry out and which would severely impair the practical usability of the individual capacitors.
A major advantage of the individual capacitors made by cutting from an output capacitor is precisely that which the individually constructed block capacitors also have: their cube or rectangular shape, which, in contrast to the round wound capacitors, allows them to be inserted into the conventional cuboid condenser cups without creating unused gusset-shaped spaces. Oblique cuts would, however, just lose the advantage of perpendicularity that these capacitors have.
If the drum diameter is made very large and if the number of layers of the output capacitor to be wound on one another is relatively small, it may be possible to achieve, even without special measures, that despite the constant spacing of the separating joints on the dielectric band in the resulting hollow cylindrical output capacitor approximately radially guided dividing cuts are made possible.
In the event that this is not sufficient, you can get exactly radially superimposed separation points in the individual layers by only allowing them to arise when being wound onto the drum by auxiliary devices controlled depending on the position of the drum. If the metal layer z. B. is made so thin that it burns away under the influence of sparks passing over or going away from it, this property can be used with advantage for the purpose just mentioned.
You will then wind up completely continuously metallized metal strips and the parting lines will be created by placing an electrode at a certain point above the winding drum, which is placed under high voltage at certain positions of the winding drum. One can achieve that z. B. always after an angle of rotation of 10 for the drum a discharge from this elec trode passes to the drum and there freed a strip of metal running parallel to the drum axis. In this way, on the drum circumference 36 separate metal surfaces are obtained, that is to say 36 capacitors, which can now be further subdivided into single capacitors by cuts across the drum axis.
But you can prevent the formation of metal precipitates in the manner described above by applying fat or the like to the desired places, if you only apply the metal low-leveling layer, ie z. B. the fat or oil, makes dependent on the drum position. If the grease is steamed onto the dielectric tape, this can be done by opening an otherwise closed evaporator nozzle for a short time after the winding drum is turned further by 10 so that the oil or grease vapor can escape.
In this case, the application of the material preventing metal precipitation, the vapor deposition with metal and the winding up to form a large output capacitor would have to be carried out in a single work step. Instead of opening an oil vaporizer nozzle, you can also proceed in reverse and let a metal vaporizer nozzle close for a short time, depending on the angle of rotation of the winding drum.
Finally, the joints can also be produced using the well-known oil printing process. It is possible to work with a very large amount of slippage between the printing roller and the printed substrate, so that the printed figures are pulled apart in their longitudinal direction without being noticeably smeared. The pressure roller that applies the oil then only has to be firmly coupled with the winding drum by means of gears so that it always prints the separating lines at fixed angles.
Incidentally, it is not. necessary, for the production of such output capacitors from dielectric tapes that carry a metallization. A process has become known according to which layers of insulating materials and metal are deposited alternately on a large winding drum, whereupon the resulting hollow cylindrical, layered body is pulled off the winding drum after the precipitation has ended, cut open along a generatrix, pressed flat and can be used as a capacitor.
This process can also be used to advantage for the production of output capacitors, in that the dielectric layers are continuously generated on a substrate before the layers are deposited in the form of separated metal surfaces, and here as well It is important to ensure that the joints in the individual layers lie radially one above the other if possible.
In order to be able to see the assignments of the individual capacitors produced by cutting off the output capacitor with connections, it is necessary to place the cuts through the output capacitor in such a way that for each of the individual capacitors that are created, the assignments of the even-numbered layers to another cut area initiate the occupancy of the odd-numbered layers. This is best achieved in that the metallized surfaces on the dielectric layers 1, 3, 5, 7, etc., at least in one direction by half a pitch compared to the metallized surfaces on the dielectric layers 2, 4, 6, 8, etc. . are offset.
If you cut through two adjacent planes of the separating joint in such an output capacitor, you get the even connections on the cut capacitor on the one cut surface and the uneven connections on the other cut surface. This last-mentioned method can also be used advantageously for the manufacture of high-voltage capacitors by cutting the output capacitor only at every second or third separating line instead of cutting through at every joint level.
In this way, a series connection of several capacitor assignments is obtained, so that a capacitor of this type can be connected to a higher voltage than a capacitor that has no assignments connected in series.
In the drawing, some exemplary embodiments of a capacitor manufactured with the method according to the invention are shown, namely FIG. 1 shows schematically the structure of an output capacitor, FIG. 2 shows a cross section through such an output capacitor, FIG. 3 shows a circuit diagram for FIG , Fig. 4 is a folded and Fig. 5 and 6 longitudinal and cross-section through a wound output capacitor.
In fug. 1, the thicknesses of the individual layers are extremely exaggerated and the ratio of the thickness of the metal layers to the thickness of the dielectric layers is not shown in the normal, customary size. The dielectric layer 1 carries a metal layer. which in different individual areas 2, 3; 4, _ 5, 6 and 7, while the metal layer located on the dielectric layer 8 is divided into a number of individual areas 9, 10, 11, 12 and 13.
Below the dielectric layer 8 follows a metal layer - the subdivision of which corresponds exactly to the subdivision of the metal layer carried by the dielectric layer 1, while the next, further down = lying metal layer - again corresponds exactly to that carried by the dielectric layer 8. The parting lines 14 and 15 of the top metal layer are exactly above the parting lines 16 and 17 of the next metal layer.
In contrast, the transverse separating lines in the individual layers are offset from one another in such a way that the separating line 18 of the metal layer supported by the dielectric layer B lies below the center of the surfaces 5, 6 and 7, i.e. between the separating line 19 and the Edge 20 of the metal layer carried by the dielectric layer 1. Along the parting lines 14 and 15 you can now split this output capacitor into individual capacitor strips that have the longitudinal section shown in FIG.
If you now cut the capacitor strips obtained in this way also in the parting lines running transversely to their longitudinal extension, for example by the cuts 21 and 22 indicated in Fig. 2, you get at the cut surface 21 for the lying between these two cuts lowing Capacitor connection options for the assignments 23, 24 and 25, connection options for the assignments 26, 27 and 28 on the cut surface 22. Thus, the feeds for one polarity can be connected to the cut surface 21 and the power feeds for the other polarity on the cut surface 22 apply in a known manner.
Between the cut surfaces 22 and 29, on the other hand, there is a capacitor with three assignments connected in series, that is to say a high-voltage capacitor. The occupancy 30 is opposite the occupancy 31 and this in turn lies opposite the occupancy 32. The occupancy 31 itself is not affected by either the cut 22 or the cut 29. On the other hand, in this capacitor connection to the occupancy 32 and the corresponding occupancies can be found at the cut surface 22, and on the cut surface 29 connection to the occupancy 30 and the corresponding occupancies can be found. So there is a capacitor, the circuit of which is shown in Fig. 3 schematically.
In FIG. 4, 35 represents a wide dielectric strip which is metallized on both sides and which is folded together in a zigzag shape. On one side it carries the metal layers 36, 37 and 38, which are separated from one another by the metal-free strips 39 and 40.
If you cut the capacitor parallel to the front face facing the viewer in the parting lines 39 and 40, you get three narrower capacitors, which in turn can be divided by breaking the capacitor in any position parallel to the stratification. If one subdivides, for example, in the plane 41, 42, then only the dielectric tape has to be cut apart at the point 43 with scissors in order to achieve a complete separation into two capacitors.
In Figs. 5 and 6 is. an output capacitor shown, which has several concentric layers of metal and dielectric materials on a hollow cylindrical core 45. For the sake of simplicity, the individual layers are shown concentrically. In reality, the individual turns will usually lie on top of one another in a spiral. However, this does not change anything in principle.
By one of the methods described above, it is sufficient that the parting lines between the partial surfaces of the individual layers in cross-section lie radially one above the other. After the completion of the output capacitor, for example, by means of the cuts 46 and 47, a part of the output capacitor can be won which has a sector-shaped cross section.
In the arrangement shown, eight capacitors in the shape of a sector of a circle can be obtained which, as can be seen from the longitudinal section in FIG.
It should be emphasized, in particular for the representation in FIG. 5, that these are very schematic images; In reality, the diameter of the hollow drum 45 will be made much larger in relation to the thickness of the output capacitor wound on it, so that the angle between the individual radially guided cuts is relatively small. In this way, capacitors that are very approximately rectangular are obtained.