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Kondensator mit ausbrennfähigen Belegungen Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf elektrische Kondensatoren mit ausbrennfähigen Belegungen, insbesondere
auf Verringerung der Größe des Kondensatorwickels.
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Bekanntlich werden elektrische Kondensatoren mit ausbrennfähigen Belegungen
aus einzelnen Die;lelctrikumsbändern aufgebaut, welche teilweise mit dünnen Metallschichten
versehen sind, die so dünn sind, daß sie bei einem Durchschlag um die Durchschlagstelle
herum wegbrennen. Derartige metallisierte Folien erhält man, wenn man das Elektrodenmetall
mit einem geeigneten Verfahren, beispielsweise durch Aufdampfen im Vakuum, auf die
Isolierstoffolie, die aus Papier, Kunststoff oder anderem geeigneten Material besteht,
aufbringt. Die Metallisierung wird im allgemeinen so vorgenommen, daß ein Randstreifen
der Folie metallfrei bleibt. Die Anschlußkontakte werden am fertigen Wickel vorzugsweise
durch an den Stirnseiten aufgespritzte Metallschichten gebildet, die mit je einem
Metallbelag in elektrischem Kontakt stehen.
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Man kann nun so vorgehen, daß man beim Wickeln zwischen je zwei metallisierten
Folien als Dielektrikum eine nicht metallisierte Folie einschaltet. Bekanntlich
werden derartige Kondensatoren als zweilagig bezeichnet, da zwischen den beiden
die Belegung bildenden Metallschichten zwei Lagen Dielektrikum zu liegen kommen.
Es sind auch bereits Kondensatoren mit ausbrennfähigen Belegungen bekannt, bei denen
nur eine Lage Dielektrikum sich zwischen den beiden Elektrodenschichten befindet.
Derartige Kondensatoren bestehen aus zwei metallisierten Dielektrikumsbändern ohne
Zwischenlage eines metallfreien Dielektrikumsbandes. Bei diesen sogenannten einlagigen
Kondensatoren sind aber besondere Maßnahmen erforderlich, die es verhindern, daß
zwischen den beiden Metallbelegungen ein Kurzschluß auftritt. Da die Dielektrikumsbänder,
die meist durch Aufdampfen im Vakuum mit einer dünnen Metallschicht versehen werden,
nicht vollkommen frei von feinen Poren und schwachen Stellen sind, geschieht es
häufig; daß beim Bedampfen der Metalldampf in diese Poren eindringt oder sogar hindurchdringt,
so daß mit der im fertigen Kondensator auf der gegenüberliegenden Seite anliegenden
Elektrodenschicht ein elektrischer Kontakt hergestellt wird. Man hat daher versucht,
diese Schwierigkeiten dadurch zu umgehen, daß man die zu bedampfende Isolierstoffolie,
insbesondere bei Papier, vor dem Aufdampfen des Metalls mit einer dünnen Lackschicht
versieht. Diese Lackschicht kann auf der zu metallisierenden Seite oder auch auf
der entgegengesetzten Seite aufgebracht werden und soll dazu dienen, die im Papier
vorhandenen Poren zu verschließen und ein Durchdampfen des Metalls durch das Papier
hindurch zu verhindern. Abgesehen davon, daß das Lackieren einen weiteren Arbeitsvorgang
bei der Herstellung derartiger Kondensatoren bedeutet, treten auch Schwierigkeiten
beim Bedampfen auf, da die Lackschicht leicht Gase abgibt, die eine gleichmäßige
Bedampfung des Papiers verhindern oder die dünne Metallschicht chemisch angreifen.
Bei mehrlagigen Kondensatoren sind die im Dielektrikum statistisch verteilten Fehlstellen
jeweils durch die zweite Lage überdeckt. Da man aber mit der Papierstärke, die einige
#t beträgt, nicht beliebig weit heruntergehen kann, ist auch bei Kondensatoren,
die nur mit geringer Spannung beansprucht werden, ein bestimmter Wickeldurchmesser
für eine bestimmte Kapazität gegeben, der nicht unterschritten werden kann..
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Gemäß der Erfindung wird ein elektrischer Kondensator mit ausbrennfähigen
Belegungen vorgeschlagen, der die aufgezeigten Schwierigkeiten überwindet und bei
dem trotz Verwendung von zwei Dielektrikumsschichten zwischen den beiden Metallbelegungen
eine erhebliche Verkleinerung des Wickels gegenüber zweilagigen Kondensatoren erreicht
wird. Es werden somit die Vorteile der ein- und zweilagigen Kondensatoren vereinigt,
ohne daß die Nachteile in Kauf genommen werden müssen.
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Es sind zwar elektrische Kondensatoren bekannt, die aus zwei metallisierten
Dielektrikumsfolien und einer unmetallisierten Folie bestehen. Bei den bekannten
Kondensatoren sind jedoch nicht die Dielektrikumsseiten der metallisierten Bänder
einander zugewandt, so daß der bekannte Kondensator nur die Durchschlagsfestigkeit
eines einlagigen Kondensators erreicht.
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Der erfindungsgemäße Kondensator wird folgendermaßen aufgebaut: Zwei
einseitig metallisierte Isolierstoffbänder werden so aufeinandergelegt, daß die
nicht metallisierten
Seiten aufeinanderliegen. Auf diese beiden
Folien wird eine weitere Isolierstoffolie gelegt und diese drei Folien in der angegebenen
Schichtenfolge zu einem Wickel vereinigt. Zwischen den beiden Metallbelegungen sind
nun zwei Dielektrikumsschichten vorhanden, deren Fehlstellen gegenseitig versetzt
sind, so daß, wie bei den üblichen zweilagigen Kondensatoren, eine hohe Durchschlagsicherheit
gegeben ist. Die beiden metallisierten Folien brauchen daher vor der Metallisierung
nicht lackiert zu werden. Die zusätzliche Isolierstoffolie wird vorzugsweise- derart
ausgeführt, daß sie einer höheren Spannung widersteht als eine einzelne metallisierte
Isolierstoffolie. Man kann dies beispielsweise dadurch erreichen, daß man die Dicke
der zusätzlichen Isolierstoffolie etwas größer wählt oder auch indem man als zusätzliche
Folie ein lackiertes Papier oder eine lackierte Isolierstoffolie verwendet. Wenn
man die Spannungsfestigkeit der metallisierten Isolierstoffolien voll ausnutzen
will, müß die zusätzliche Isolierstoffolie die doppelte Spannung einer einzelnen
metallisierten Folie aushalten. Wenn man für die zusätzliche Isolierstoffolie lackiertes
Papier verwendet, so kann das Papier entweder einseitig oder beidseitig lackiert
sein, oder das Papier wird direkt mit Lack getränkt. Da diese Folie nicht mit einer
Metallschicht versehen wird, treten die bei einlagigen Kondensatoren beobachteten
Schwierigkeiten hier nicht auf. Es kann auch ein anderes Isolierstoffmaterial für
die dritte Folie verwendet werden, das eine höhere DK aufweist. Beispielsweise kann
eine Kunststoffolie verwendet werden oder ein Papier, das Stoffe hoher DK enthält.
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Bei Kondensatoren, bei denen die geringste Papierstärke hinsichtlich
ihrer Durchschlagfestigkeit ausreicht, kann diese dritte Folie dieselbe Stärke wie
die bedampften Folien haben. In diesem Falle wird man aber zur Verdeckung von Poren
die Folie stets lackieren.
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Zur näheren Erläuterung ist in der Zeichnung der Aufbau der üblichen
Kondensatorentypen mit metallisierten Isolierstoffolien dem erfindungsgemäß aufgebauten
Kondensator gegenübergestellt. In den Fig. 1 a und 1 b ist der Aufbau der bekannten
Kondensatorentypen dargestellt, während Fig.2 den Aufbau eines erfindungsgemäßen
Kondensators veranschaulicht.
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In der Zeichnung sind die den Kondensator aufbauenden Folien im Querschnitt
dargestellt. Bei Fig. 1 a handelt es sich um einen zweilagigen Kondensator, d. h.,
zwischen den beiden die Elektroden bildenden Metallbelegungen liegen zwei Isolierstoffschichten.
Auf die metallisierte Isolierstoffolie 1 folgt eine nicht metallisierte Folie 2,
darauf wieder eine metallisierte Folie 1 und eine nicht metallisierte Folie 2.-
Mit 1 a ist in jedem Falle die Metallisierung bezeichnet, die jeweils abwechselnd
bis zum Rande des Wickels reicht. Die Dicke des Kondensatorwickels ergibt sich aus
der Papierstärke der vier Folien, da die Stärke der Metallisierung vernachlässigt
werden kann. Wird beispielsweise ein Papier von 7 #t Stärke für alle vier Folien
verwendet, so hat eine Kondensatorlage eine Stärke von 28 [.. Der Durchmesser des
Wickels richtet sich natürlich nach der Anzahl der Windungen und diese nach der
Kapazität des Wickels. In Fig. 1 b ist ein sogenannter einlagiger Kondensator dargestellt.
Dieser besteht aus zwei metallisierten Isolierstoffolien 1 mit der darauf befindlichen
Metallschicht 1 a. Wie aus der Figur zu ersehen ist, befindet sich in diesem Falle
zwischen den beiden Metallbelegungen nur eine Lage Isolierstoff. Wie bereits erwähnt
wurde, muß in diesem Falle der Isolierstoff vor dem Bedampfen lackiert werden. Dies
bedingt zusätzliche Arbeitsgänge und daher eine Verteuerung des Wickels sowie Schwierigkeiten
bei der Bedampfung.
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In Fig. 2 ist der Aufbau eines erfindungsgemäßen Kondensators dargestellt.
Dieser besteht aus zwei aufeinanderfolgenden metallisierten Isolierstoffolien 1,
bei denen Dielektrikum auf Dielektrikum gelegt ist. Alsdann folgt eine nicht metallisierte
Folie 3. Wenn beispielsweise für die metallisierten Folien wieder eine Papierstärke
von 7 #t zugrunde gelegt wird und die zusätzliche Isolierstoffolie 3 aus einem Isolierstoff
hoher Durchschlagfestigkeit und derselben Stärke von 7 #t besteht, so ergibt sich
für die Stärke einer Lage 21 u. Dabei ist der Vorteil des zweilagigen Kondensators
mit dem niedrigen Wickeldurchmesser beim einlagigen Kondensator vereinigt.
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Die erfindungsgemäßen Kondensatoren haben gegenüber den üblichen mehrlagigen
Kondensatoren den Vorteil geringeren Wickeldurchmessers und gegenüber den einlagigen
Kondensatoren den Vorteil einer höheren Durchschlagfestigkeit. Es hat sich, nämlich
bei den letzteren gezeigt, daß die Durchschlagfestigkeit trotz der Lackierung bei
Massenfertigung sehr unterschiedlich ist und manche Kondensatoren nach einigen Durchschlägen
sehr schlechte Isolationswerte aufweisen. Außerdem werden die Schwierigkeiten beim
Metallisieren von lackiertem Papier vermieden.