Elektrischer Lackfolien-Kondensator und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Kondensator, dessen eine Belegung
aus einer metallischen Trägerfolie mit einer glänzenden und einer matten Seite besteht,
die beide mit einer das Kondensatordielektrikum bildenden dünnen Kunststoff- bzw.
Lackschicht versehen sind, und der als Gegenbelegung auf den Außenseiten der beiden
Dielektrikumschichten unmittelbar festhaftend aufgebrachte, selbstheilende Metallschichten
hat.Electrical lacquer film capacitor and process for its manufacture
The invention relates to an electrical capacitor, one of which is assigned
consists of a metallic carrier film with a glossy and a matt side,
both of which are covered with a thin plastic or
Coating of lacquer are provided, and the opposite layer on the outside of the two
Dielectric layers directly adhering, self-healing metal layers
Has.
Bei derartigen Kondensatoren geben die beiden auf die in der Regel
aus Aluminium bestehende Trägerfolie aufgebrachten Kunststoffschichten zu Störungen
Anlaß. Es hat sich nämlich gezeigt, daß bei Verwendung derartiger Schichten als
Kondensatordielektrikum selbst dann, wenn sie unter genau gleichen Bedingungen und
mit gleicher Dicke aufgebracht wurden, starke Schwankungen der Spannungsfestigkeit
auftraten, welche auf Unterschiede in der Oberflächenbeschaffenheit der gewalzten
Aluminiumträgerfolien zurückgeführt werden konnten. Derartige Folien haben nämlich
eine glänzende und eine matte Oberfläche, und überraschenderweise stellt sich beim
überziehen gerade der glänzenden Seite der Aluminiumfolie mit einer dielektrischen
Kunststoff- oder Lackschicht eine größere Anzahl von Fehlerstellen ein als beim
überziehen der matten Seite der Aluminiumfolie. Die Qualitätsunterschiede der beiden
Lackschichten treten besonders deutlich in Erscheinung, wenn auf beide Lackschichten
Belegungen üblicher Dicke aufgedampft werden. Dabei ergeben sich nämlich auf der
Seite der schlechteren Lackschicht besonders viele Stellen, an denen der Abstand
zwischen der aufgedampften Belegung und der Aluminiumfolie so klein ist, daß selbst
bei niedrigen Spannungen überschläge an diesen Stellen stattfinden. Da andererseits
die Spannungsfestigkeit des fertigen Kondensators durch die schlechtere Lackschicht
bestimmt ist, müßte man unter Berücksichtigung dieser Tatsache bei der Herstellung
von Kondensatoren höchster Spannungsfestigkeit auf die Metallisierung der schlechteren
Lackschicht verzichten. Dies ist aber deshalb unerwünscht, weil die an sich bekannte
doppelseitige Metallisierung von dielektrischen Lagen in Kondensatoren den Vorteil
mit sich bringt, daß dadurch die Luftzwischenräume zwischen den einzelnen Lagen
oder Windungen der Kondensatoren in einen feldfreien Raum verlegt sind, wodurch
die Imprägnierung derartiger Kondensatoren eingespart und außerdem die Kapazitätskonstanz
bedeutend erhöht werden kann.With such capacitors, the two usually give up
made of aluminum carrier foil applied plastic layers to disturbances
Reason. It has been shown that when using such layers as
Capacitor dielectric even when under exactly the same conditions and
were applied with the same thickness, strong fluctuations in the dielectric strength
occurred, which was due to differences in the surface finish of the rolled
Aluminum carrier foils could be recycled. Such films have namely
a glossy and a matte surface, and surprisingly turns out to be the case
just coat the shiny side of the aluminum foil with a dielectric
Plastic or lacquer layer has a greater number of defects than with
cover the matt side of the aluminum foil. The differences in quality between the two
Lacquer layers are particularly evident when on both lacquer layers
Deposits of the usual thickness are vapor-deposited. This results namely on the
On the side of the poorer paint layer, there are particularly many places where the distance
between the vapor-deposited coating and the aluminum foil is so small that even
at low voltages flashovers take place at these points. There on the other hand
the dielectric strength of the finished capacitor due to the poorer paint layer
is determined, one would have to take this fact into account during manufacture
from capacitors with the highest dielectric strength to the metallization of the poorer ones
Do without a coat of paint. However, this is undesirable because the known per se
double-sided metallization of dielectric layers in capacitors has the advantage
brings with it that thereby the air gaps between the individual layers
or turns of the capacitors are laid in a field-free space, whereby
the impregnation of such capacitors is saved and also the constant capacitance
can be increased significantly.
Dieser Vorteil kann auch bei den im vorstehenden beschriebenen Lackfolien-Kondensatoren
ausgenutzt werden, wenn gemäß der Erfindung die selbstheilende Metallschicht auf
der die glänzende Seite der Trägerfolie bedeckenden Lackschicht dünner ist als auf
der die matte Seite der Trägerfolie bedeckenden Lackschicht. Es hat sich dabei als
vorteilhaft erwiesen, die dünnere Metallschicht höchstens halb so dick zu machen
wie die andere.This advantage can also be used with the lacquer film capacitors described above
be exploited when, according to the invention, the self-healing metal layer
the lacquer layer covering the glossy side of the carrier film is thinner than on
the lacquer layer covering the matt side of the carrier film. It turned out to be
proved advantageous to make the thinner metal layer at most half as thick
like the other.
Es ist bekannt, selbsttragende Isohersto$bänder, die zu selbstheilenden
Kondensatoren gewickelt oder gestapelt werden, auf beiden Seiten zu metallisieren,
den auf der Rückseite der Bänder aufgebrachten Metallbelag nur halb so dick zu machen
wie den Metallbelag auf der Vorderseite der Bänder und ihn elektrisch an die Stirnkontakte
der Kondensatoren nicht anzuschließen. Bei einem aus zwei derartigen doppelseitig
metallisierten Isolierstoffbändern hergestellten Kondensator steht jeder der beiden
Kondensatorbelegungen in inniger Berührung mit der ebenfalls metallisierten Rückseite
des Isolierstoffbandes der Gegenbelegung, so daß Lufteinschlüsse zwischen den beiden
Metallschichten in einem feldfreien Raum liegen. Bei auf eine Aluminiumfolie lufteinschlußfrei
aufgebrachten Lackschichten als Kondensatordielektrikum sind keine Luftzwischenräume
vorhanden, so daß dabei auch keine besonderen Maßnahmen zur Gewinnung feldfreier
Räume zu treffen sind.It is known that self-supporting insulating tapes are self-healing
Capacitors are wound or stacked, to be metallized on both sides,
to make the metal coating on the back of the tapes only half as thick
like the metal coating on the front of the belts and it electrically to the front contacts
of the capacitors not to be connected. With one of two such double-sided
Each of the two capacitors is made of metallized insulating strips
Capacitor assignments in close contact with the likewise metallized rear
of the insulating tape of the opposing occupancy, so that air pockets between the two
Metal layers lie in a field-free space. When on an aluminum foil free of air inclusions
The lacquer layers applied as capacitor dielectric are not air gaps
present, so that there are no special measures for obtaining field-free
Spaces are to be met.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
eine zur Herstellung eines Lackfolien-Kondensators bestimmte lackierte und metallisierte
Aluminiumfolie im Schnitt und in gegenüber der Wirklichkeit verzerrten Größenverhältnissen
dargestellt. Ein in Wirklichkeit 0,006 bis 0,008 mm starkes Aluminiumband ist dabei
mit 10 bezeichnet. Auf beide Seiten des Bandes 10 ist je eine 0,003 mm
dicke
Schicht 11 und 12 aus einem Polyurethanlack aufgebracht, und zwar die Lackschicht
11 auf die matte und die Lackschicht 12 auf die glänzende Seite des Aluminiumbandes.
Die Lackschicht 11 trägt einen 0,00004 mm dicken Zinkbelag 13, der sich nur auf
einer Seite bis zum äußersten Rand des hier über die Aluminiumfolie 10 überstehenden
Lackrandes erstreckt und hier auf eine Dicke von etwa 0,0001 mm in an sich bekannter
Weise verstärkt ist. Auf die gegenüberliegende Lackschicht 12 ist ein Zinkbelag
14
aufgedampft in einer Dicke von 0,00001 mm, der demnach nicht einmal halb
so dick ist wie der Metallbelag 13 und sich nicht bis zum äußersten Rand der Lackschicht
12 erstreckt. Der Metallbelag 14 wird also bei einem aus dem gezeichneten Band gewickelten
Kondensator durch auf die eine Stirnseite aufgespritztes Brückenmetall nicht unmittelbar
kontaktiert, sondern lediglich durch die beim Wickeln des Kondensators erfolgende
Berührung mit dem Metallbelag 13. Dadurch wird die Gefahr von überschlägen von den
Metallbelägen 13, 14 zu der Aluminiumfolie unter der später aufgespritzten
Kontaktbrücke erheblich herabgesetzt.In the drawing, as an exemplary embodiment of the subject matter of the invention, a lacquered and metallized aluminum foil intended for the production of a lacquer foil capacitor is shown in section and in proportions that are distorted in relation to reality. An aluminum strip that is actually 0.006 to 0.008 mm thick is denoted by 10. A 0.003 mm thick layer 11 and 12 of a polyurethane lacquer is applied to both sides of the strip 10, namely the lacquer layer 11 on the matt and the lacquer layer 12 on the shiny side of the aluminum strip. The lacquer layer 11 carries a 0.00004 mm thick zinc coating 13, which extends only on one side to the outermost edge of the lacquer edge protruding here over the aluminum foil 10 and is reinforced here to a thickness of about 0.0001 mm in a manner known per se . A zinc coating 14 is vapor-deposited onto the opposite lacquer layer 12 to a thickness of 0.00001 mm, which is therefore not even half as thick as the metal coating 13 and does not extend to the outermost edge of the lacquer layer 12. In the case of a capacitor wound from the strip shown, the metal coating 14 is not directly contacted by bridge metal sprayed onto one end face, but only by contact with the metal coating 13 when the capacitor is being wound . 14 to the aluminum foil under the contact bridge that is sprayed on later is considerably reduced.
Die Wirkung der auf die Lackschicht 12 aufgedampften, gegenüber
der Metallschicht 13 wesentlich dünneren Metallschicht 14 beruht darauf,
daß durch den dünneren Metallbelag auf der im Vergleich zu der Lackschicht 11 schlechteren
Lackschicht 12 sich an einer wesentlich geringeren Zahl von Fehlerstellen so kleine
Abstände zwischen den Belegungen einstellen, die zu Durchschlägen führen, wie dies
bei einem dickeren Metallbelag der Fall wäre. Dies kann darauf zurückzuführen sein,
daß die zum Aufdampfen dünnerer Schichten erforderliche kleinere Metallmenge weniger
tief in die auf der Lackschicht vorhandenen Vertiefungen eindringt, oder darauf,
daß die dünnen Stellen der Lackschicht durch eine kleinere Metallmenge thermisch
weniger beansprucht werden als durch eine größere Metallmenge, wie sie zur Herstellung
einer mehrfach dickeren Metallschicht benötigt wird. Aber selbst eine trotzdem noch
vorhandene größere Anzahl von Fehlerstellen könnte über den dünneren Metallbelag
14 ohne Beeinträchtigung des Isolierwiderstandes ausgebrannt werden, wenn das Ausbrennen
der schwachen Stellen der Wickelbänder vor ihrer Weiterverarbeitung zu Kondensatorwickeln
vorgenommen wird, weil dabei das Ausbrennen der Fehlerstellen mit geringer Ausbrennenergie
vorzugsweise nur auf der Seite des dünneren Metallbelags 14
erfolgt. Aber
auch beim Ausbrennen der Fehlerstellen am fertigen Kondensator muß bei jedem Ausbrand
insgesamt eine geringere Metallmenge verdampft werden, wenn wenigstens einer der
Beläge wesentlich dünner ist als der andere. The effect of the metal layer 14, which is vapor-deposited onto the lacquer layer 12 and is much thinner than the metal layer 13, is based on the fact that the thinner metal coating on the lacquer layer 12, which is poorer than the lacquer layer 11, results in so small gaps between the coatings at a significantly lower number of defects set, which lead to breakdowns, as would be the case with a thicker metal covering. This can be due to the fact that the smaller amount of metal required for the vapor deposition of thinner layers penetrates less deeply into the depressions present on the lacquer layer, or because the thin areas of the lacquer layer are less thermally stressed by a smaller amount of metal than by a larger amount of metal, such as it is required to produce a metal layer that is several times thicker. But even a larger number of flaws that still exist could be burned out over the thinner metal coating 14 without impairing the insulation resistance if the weak points of the winding tapes are burned out before they are further processed into capacitor windings, because the flaws are preferably only burned out with low burnout energy takes place on the side of the thinner metal coating 14 . But even when the flaws on the finished capacitor are burned out, a smaller total amount of metal must be evaporated with each burnout if at least one of the coatings is significantly thinner than the other.
Bei einem erfindungsgemäß aufgebauten Kondensator wird demnach nicht
nur die überschlagsfestigkeit unter der Kontaktbrücke auf der kontaktierten Seite
der aufgedampften selbstheilenden Beläge, sondern auch die Spannungsfestigkeit des
Lackdielektrikum wesentlich erhöht.In the case of a capacitor constructed according to the invention, therefore, no
only the flashover strength under the contact bridge on the contacted side
the vapor-deposited self-healing coverings, but also the dielectric strength of the
Paint dielectric increased significantly.