DE1117218B - Electric stack capacitors with glass foils as dielectric and process for their production - Google Patents
Electric stack capacitors with glass foils as dielectric and process for their productionInfo
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Description
Elektrische Stapelkondensatoren mit Glasfolien als Dielektrikum und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Stapelkondensatoren mit Glasfolien als Dielektrikum und auf Verfahren zu ihrer Herstellung.Electric stack capacitors with glass foils as dielectric and Process for their manufacture The invention relates to stacked electrical capacitors with glass foils as dielectric and on processes for their production.
Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Gruppen derartiger Kondensatoren beschrieben, bei dem man eine Anzahl von mit seitlichen Abständen aufgebauten Stapeln von Metallfolien oder -scheiben abwechselnd einem Stapel von Glasfolienbändern einverleibte, dann die auf diese Weise gebildete Anordnung durch einen Ofen führte, in dem das Glas erweicht und das Ganze zu einem Stück gepreßt wurde, das anschließend in Querrichtung in einzelne Kondensatoreinheiten zerteilt wurde. Bei derartigen Kondensatoren ragen die Metallfolien oder -scheiben abwechselnd aus zwei einander gegenüberliegenden Seitenrändern der Glasstreifen heraus; sie werden einfach zusammengefaßt und dienen dann als Polklemmen.It is already a method of making groups of such Capacitors described in which one has a number of with lateral spacings built-up stacks of metal foils or discs alternately a stack of Glass film tapes incorporated, then through the assembly formed in this way led an oven in which the glass softened and the whole pressed into one piece which was then divided in the transverse direction into individual condenser units became. In capacitors of this type, the metal foils or disks protrude alternately from two opposite side edges of the glass strips; she are simply combined and then serve as pole terminals.
Nach einem anderen Vorschlag werden bei ähnlich zusammengesetzten Kondensatoren an Stelle der über die Ränder der Glasfolien hinausragenden Metallfolienteile biegsame elektrisch leitende Verlängerungen an jeder Metallfolie vorgesehen. Diese biegsamen Verlängerungen reichen von der oberen bis zur unteren Glasdeckscheibe und bilden die Polklemmen des Kondensators.According to another suggestion, similarly composed Capacitors instead of the metal foil parts protruding over the edges of the glass foils flexible electrically conductive extensions are provided on each metal foil. These flexible extensions extend from the upper to the lower glass cover pane and form the pole terminals of the capacitor.
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Stapelkondensator, der aus einem senkrechten Stapel abwechselnder, aneinanderhaftender Metall- und Glasfolien besteht, wobei jede Metallfolie an zwei Glasfolien haftet und die Metallfolien jeweils abwechselnd auf entgegengesetzten Seiten über die Glasfolien herausragen, wobei der Kondensator noch Deckgläser enthält, die oben und unten an dem Stapel haften. Die Erfindung liegt dabei darin, daß Klemmstücke mit Anschlußstreifen lagenweise zwischen den Deckgläsern und den benachbarten äußersten Glasfolien des Stapels von jeder der beiden Seiten her eingeschoben sind und mit den zugehörigen herausragenden Teilen der obengenannten Metallfolien in elektrisch leitender Berührung stehen, indem die herausragenden Teile der Metallfolien um Anschlußstreifen der Klemmenstücke herumgebogen sind.The invention relates to an electrical stack capacitor from a vertical stack of alternating, mutually adhering metal and glass foils consists, with each metal foil adhering to two glass foils and the metal foils each alternately protrude over the glass films on opposite sides, whereby the condenser still contains cover slips stuck to the top and bottom of the stack. The invention lies in the fact that clamping pieces with connecting strips in layers between the cover slips and the adjacent outermost glass sheets of the stack of each of the two sides are pushed in and with the associated protruding Parts of the above-mentioned metal foils are in electrically conductive contact, by placing the protruding parts of the metal foils around connecting strips of the terminal pieces are bent around.
Die elektrisch leitende Berührung zwischen den Klemmenstücken und den zugehörigen herausragenden Teilen der Metallfolien kann auch dadurch hergestellt sein, daß die letzteren jeweils zwischen den angrenzenden Klemmenstücken lagenweise zusammengefügt sind, während zwischen jedem der Deckgläser und den benachbarten Glasfolien des Stapels gesonderte Metallfolien um die Anschlußstreifen der Klemmenstücke herumgebogen sind. Die Anschlußgtreifen jedes der Klemmenstücke und die zugehörigen Metallfolien können zweckmäßig Durchlässe zur Aufnahme von Glas haben, daß in diese Durchlässe von dem benachbarten Deckglas aus eingepreßt ist. Ferner können die in dem lagenweisen Aufbau liegenden Anschlußstreifen der Klemmenstücke in an sich bekannter Weise Verdickungen oder ähnliche Bereiche mit verstärktem Querschnitt haben, die in die entsprechenden benachbarten Glasfolien eingepreßt sind. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß man, statt Glas aus der Deckplatte für die »Vernietung« zu verwenden, vor dem Auflegen der Glasdeckplatte Glasperlen in die Zwischenräume und Durchlässe einlegt. Diese Perlen verformen sich dann während des Verschmelzens und Zusammenpressens des Stapels unter Bildung von Glasnieten, die sich mit den beiden benachbarten Glasscheiben vereinigen.The electrically conductive contact between the terminal pieces and the associated protruding parts of the metal foils can also be produced thereby be that the latter between the adjacent terminal pieces in layers are joined together while between each of the coverslips and the adjacent ones Glass foils of the stack of separate metal foils around the connecting strips of the terminal pieces are bent around. The terminal strips of each of the terminal pieces and their associated Metal foils can expediently have openings for receiving glass into them Passages is pressed in from the adjacent cover glass. Furthermore, the in the layered structure lying connection strips of the terminal pieces in per se known Way have thickenings or similar areas with a reinforced cross-section that are pressed into the corresponding adjacent glass films. Another possibility is that instead of using glass from the cover plate for the "riveting", Before placing the glass cover plate, place glass beads in the spaces and passages inserts. These beads then deform as they fuse and compress of the stack forming glass rivets that join the two adjacent glass panes unite.
Zur Herstellung von Stapelkondensatoren nach der Erfindung mit hoher Kapazitätsgenauigkeit kann man so vorgehen, daß man zunächst Glasfolien in solcher Anzahl, wie zur Erreichung etwa der Hälfte des gewünschten Kapazitätswertes erforderlich ist, abwechselnd stapelt, das Ganze mit zwei Klemmenstücken und darüber mit einem Deckglas versieht und dann den Stapel in bekannter Weise durch Heizen und Pressen zu einer Einheit verschmilzt. Hierauf wählt man die so entstandenen Teilkondensatoren nach ihren Kapazitätswerten aus und fügt sie paarweise zu dem fertigen Gesamtkondensator von der gewünschten Kapazität zusammen, indem man die abgepaßten und aufeinander abgestimmten Hälften mit ihren freiliegenden dielektrischen Glasflächen aufeinanderlegt und dann beide Teilkondensatoren durch Zementieren und/oder durch Verbindung ihrer jeweiligenKlemmenstücke miteinander verbindet.For the production of stack capacitors according to the invention with high Accuracy of capacity one can proceed so that one first glass foils in such Number as required to achieve approximately half of the desired capacity value is, alternately stacked, the whole thing with two clamp pieces and above with one Cover glass provides and then the stack in a known manner by heating and pressing merges into one unit. The partial capacitors created in this way are then selected according to their capacitance values and adds them in pairs to the finished overall capacitor of the desired Capacity together by putting the matched and matched halves with their exposed dielectric glass surfaces placed on top of each other and then both partial capacitors by cementing and / or by Connecting their respective terminal pieces together.
Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, Klemmenstücke bei elektrischen Stapelkondensatoren zum Einklemmen der metallischen Kondensatorfolien zu benutzen. Bei dieser bekannten Art ist jedoch die Einklemmung von anderer Art. Der bekannte Kondensator muß in ein Gehäuse eingebettet werden, was bei demjenigen nach vorliegender Erfindung nicht nötig ist. Bei der bekannten Einklemmungsart hat jeweils ein Ende eines jeden Paares von Metallfolien Berührung mit einem gebogenen oder gefalteten Metallstreifen, der seinerseits durch eine Metallklemme festgehalten wird. Die Metallfolie und der gebogene Metallstreifen werden jedoch dabei nicht fest gegeneinandergedrückt, und deshalb besteht bei unvorsichtiger Behandlung des Kondensators die Gefahr von Störungen, da durch Erschütterungen die Metallfolie von dem Metallstreifen abspringen kann. Der Kondensator nach der Erfindung ist demgegenüber unbedingt betriebssicher, da die Anschlußklemme von der Metallfolie zweiseitig umgeben wird und nach dem Zusammenbau durch das Verschmelzen der Glasteile absolut sicher festgehalten wird.Although it has already been proposed, terminal pieces in electrical To use stacked capacitors to clamp the metallic capacitor foils. In this known type, however, the entrapment is of a different type. The known Capacitor must be embedded in a housing, as is the case with the one in question Invention is not necessary. In the known type of entrapment, each has an end of each pair of metal foils touching a bent or folded one Metal strip, which in turn is held in place by a metal clamp. The metal foil and the bent metal strip are not pressed firmly against each other, and therefore, if the capacitor is handled carelessly, there is a risk of Faults, since the metal foil pops off the metal strip due to vibrations can. In contrast, the capacitor according to the invention is absolutely reliable, because the terminal is surrounded on both sides by the metal foil and after assembly is held absolutely securely by the melting of the glass parts.
In der Zeichnung sind zur klareren Darstellung der jeweiligen Kondensatorteile deren tatsächliche Dicken nicht berücksichtigt worden. Typische für die Praxis in Frage kommende Stärken von Glasfolien liegen zwischen 0,025 und 0,13 mm. Typische Dicken der Klemmenstücke oder Streifen liegen zwischen 0,13 und 1,0 mm. Die Metallfolien, die gewöhnlich aus Aluminium bestehen, sind üblicherweise etwa 0,076 mm stark. Die Stärke der Deckgläser ist beliebig, gewöhnlich zwischen 0,25 und 1,3 mm.For a clearer illustration of the respective capacitor parts are shown in the drawing their actual thicknesses have not been taken into account. Typical for practice in The thicknesses of glass films in question are between 0.025 and 0.13 mm. Typical Thicknesses of the clamp pieces or strips are between 0.13 and 1.0 mm. The metal foils, which are usually made of aluminum, are usually about 0.076 mm thick. the The thickness of the coverslips is arbitrary, usually between 0.25 and 1.3 mm.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäß aufgebauten Stapelkondensators in auseinandergenommenem Zustand. Der Kondensator ruht auf einer starren Unterlage und trägt oben Abdeckplatten zum Schutz gegen Verunreinigungen und mechanische Beschädigungen, die bei seinem Durchgang durch den Ofen, in dem der Kondensator bis auf die Erweichungstemperatur des Glases erwärmt und in bekannter Weise in seine endgültige Gestalt gepreßt wird, auftreten; Fig. 1 a ist eine Draufsicht auf eine einzelne Kondensatoreinheit nach der Erfindung; Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang der Linie 2-2 der Fig. 1 a, wobei eine weitere ähnlich, aber umgekehrt angeordnete Kondensatoreinheit gezeigt wird; Fig. 3 ist eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung; Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines einzelnen Klemmenstücks einer Kondensatoreinheit mit umgebogenen Ecken, die zur besseren Verankerung zwischen Metall und Deckglas dienen; Fig. 5 ist ein Schnitt durch einen Teil eines Zusammenbaus entlang der Linie 5-5 der Fig. 1 a und zeigt die Lage und Wirkung einer zwischen dem Deckglas und der obersten Glasfolie gebildeten Glasniete.Fig. 1 shows a perspective view of a constructed according to the invention Stacked capacitor in a disassembled state. The capacitor rests on one rigid base and has cover plates on top to protect against contamination and mechanical damage caused by its passage through the furnace in which the condenser is heated up to the softening temperature of the glass and in known Way is pressed into its final shape, occur; Fig. 1a is a plan view to a single condenser unit according to the invention; Fig. 2 is a cross section along the line 2-2 of FIG. 1a, with another similar but reversed Condenser unit is shown; FIG. 3 is a view similar to FIG. 2 another embodiment of the invention; Fig. 4 is a perspective view of a single terminal piece of a capacitor unit with bent corners, which for serve better anchoring between metal and cover glass; Fig. 5 is a section through part of an assembly along line 5-5 of Fig. 1a and shows the position and effect of a formed between the cover glass and the top glass film Glass rivets.
In Fig. 1 bildet ein starrer Blechstreifen 11 mit einer darauf befindlichen, mit Kreide behandelten Asbestschicht 12 in bekannter Weise eine Unterlage für den Zusammenbau eines Kondensatorstreifens. Die erste Schicht des Zusammenbaus besteht dabei aus einem Streifen 13 aus Glasfolie. Einzelne Kondensatorelemente oder Scheiben 14 aus Metallfolie werden dann mit seitlichen Abständen voneinander so auf dem untersten Glasstreifen 13 angeordnet, daß ihre gabelförmig geteilten Enden 34 ein gutes Stück über den einen Längsrand des Streifens ragen, so daß sie mit den ähnlich über den Stapelrand herausragenden Klemmenstücken 18 verbunden werden können. Ein zweiter Streifen aus Glasfolie 15 wird dann genau mit dem Glasstreifen 13 fluchtend über die Scheiben 14 gelegt. Die nächste Schicht besteht aus mit seitlichen Abständen voneinander angeordneten Metallfolien 16, deren gabelförmig geteilte Enden 36 über die entgegengesetzten Längsränder der Streifen 13 und 15 herausragen, so daß sie mit den ähnlich herausragenden Klemmenstücken 19 verbunden werden können. Hierauf folgt eine dritte Glasfolie 17 über den Scheiben 16, die wieder mit den Glasstreifen 13 und 15 fluchtet. Die Anzahl der übereinanderliegenden abwechselnden Schichten aus Metallfolien und Glasfolienstreifen richtet sich selbstverständlich nach der gewünschten Kapazität des Kondensators. Der Einfachheit halber ist in Fig. 1 ein Kondensatorstreifen mit nur insgesamt zwei Metallfolienschichten 14 und 16 gezeigt. Nach dem Auflegen des Streifens 17 auf die Scheiben 16 geht man gewöhnlich nach einem der folgenden zwei Verfahren vor: Es sei zuerst angenommen, daß der Stapelkondensator nach Fig. 2 zusammengefaßt sein soll. In diesem Falle faltet man die herausragenden Enden 34 und 36 (Fig. 2) der Metallscheiben 14 und 16 über die oberste Glasfolie 17 um und legt dann die Zähne 28 und 29 der Klemmenstreifen 18 bzw. 19 über die umgebogenen Enden 34 und 36 der Folien 14 bzw.16. Die äußersten Enden der Zähne 34 und 36 dieser Folien faltet man dann über die Klemmenteile 28 und 29 zurück. Den Zwischenraum zwischen den beiden von den Folienenden umgebenen Klemmenstückteilen 28 und 29 füllt man schließlich mit einem Glasstreifen 20 möglichst eben aus und überbrückt danach alle diese Teile des Ylemmenstücks durch einen Deckstreifen 21 aus Glas, der ebenfalls auf die Glasstreifen 13, 15 und 17 in der Senkrechten ausgerichtet ist. Natürlich können die Streifen 20 und 21 auch aus einem einzigen Stück bestehen.In Fig. 1, a rigid sheet metal strip 11 with a chalk-treated asbestos layer 12 located thereon forms, in a known manner, a base for the assembly of a capacitor strip. The first layer of the assembly consists of a strip 13 made of glass film. Individual capacitor elements or disks 14 made of metal foil are then arranged at lateral distances from one another on the lowermost glass strip 13 so that their fork-shaped split ends 34 protrude a good bit over one longitudinal edge of the strip, so that they are connected to the terminal pieces 18 similarly protruding over the stacking edge can be connected. A second strip of glass film 15 is then placed over the panes 14 exactly in alignment with the glass strip 13. The next layer consists of laterally spaced metal foils 16, the forked ends 36 of which protrude beyond the opposite longitudinal edges of the strips 13 and 15 so that they can be connected to the similarly protruding terminal pieces 19. This is followed by a third glass film 17 over the panes 16, which is again aligned with the glass strips 13 and 15. The number of alternating layers of metal foils and glass foil strips lying one on top of the other depends, of course, on the desired capacitance of the capacitor. For the sake of simplicity, FIG. 1 shows a capacitor strip with only a total of two metal foil layers 14 and 16. After the strip 17 has been placed on the panes 16, one of the following two methods is usually used: It is first assumed that the stacked capacitor according to FIG. 2 is to be combined. In this case, fold the protruding ends 34 and 36 (Fig. 2) of the metal disks 14 and 16 over the top glass sheet 17 and then place the teeth 28 and 29 of the terminal strips 18 and 19 over the bent ends 34 and 36 of the sheets 14 or 16. The outermost ends of the teeth 34 and 36 of these foils are then folded back over the clamping members 28 and 29. The space between the two clamp piece parts 28 and 29 surrounded by the film ends is finally filled with a glass strip 20 as evenly as possible and then all these parts of the clamp piece are bridged by a cover strip 21 made of glass, which also attaches to the glass strips 13, 15 and 17 in the Is aligned perpendicular. Of course, the strips 20 and 21 can also consist of a single piece.
Gegebenenfalls kann man das Deckglas 21 auch durch einen Stapel aus Glas- und Metallfolien ersetzen, die etwa den Folien 13 bis 17 entsprechen. In diesem Fall setzt man einen derartigen Stapel auf eine vorläufige Unterlage und faltet die herausragenden Enden 34 und 36 der Metallfolien 14 bzw. 16 über der oberen Glasfolie um. Den auf diese Weise gebildeten Stapel dreht man dann um und legt ihn so an Stelle der Deckplatte 21 auf den Stapel nach Fig. 1. Ein derartiger Stapelkondensator hat eine höhere Kapazität und daneben auch eine ausreichende Starrheit, um ebensogut wie die Deckplatte 21 die Klemmenstücke 28 und, 29 fest verankert zu halten.If necessary, the cover glass 21 can also be made from a stack Replace glass and metal foils that roughly correspond to foils 13 to 17. In this In this case, such a stack is placed on a temporary base and folded the protruding ends 34 and 36 of the metal foils 14 and 16, respectively, over the upper glass foil around. The stack formed in this way is then turned over and put in place the cover plate 21 on the stack according to FIG. 1. Such a stack capacitor has a higher capacity and also sufficient rigidity to do just as well like the cover plate 21 to keep the clamp pieces 28 and 29 firmly anchored.
Auf der Oberseite des Deckglasstreifens 21 oder über dem ihn ersetzenden zweiten Stapel legt man quer hierzu über den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Metallscheiben, z. B. 16, und entlang den gewünschten Trennungslinien in an sich bekannter Weise Drähte 25, die in bekannter Weise ebenso wie der darunterliegende Stapel mit einer mit Kreide behandelten Asbestschicht 22 und darüber mit einer Schicht 23 aus grobem Glas- oder Asbestgewebe bedeckt werden; darüber legt man eine Preßplatte 24 und führt das Ganze schließlich durch einen Heiz-und Preßofen hindurch.On top of the cover glass strip 21 or over the one replacing it The second stack is placed across the space between the individual pieces Metal disks, e.g. B. 16, and along the desired dividing lines in itself known way wires 25, which in a known manner as well as the underlying Stack with a chalk treated layer of asbestos 22 and on top with a layer 23 covered from coarse glass or asbestos fabric will; lays over it a press plate 24 and finally leads the whole thing through a heating and pressing furnace through.
Wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich ist, wird jeder der aufeinander ausgerichteten Durchlässe, z. B. jene zwischen den Klemmenstückteilen 28 und zwischen den umgefalteten Teilen der Zähne 34 (Fig. 2), durch eine Verbindung oder Niete aus Glas 50 ausgefüllt, die die Deckelplatte 21 und die oberste Glasfolie 17 miteinander verbinden und mit ihnen ein Ganzes bildet. Wie bereits ausgeführt, können diese Niete aus solchem Glas bestehen, das während der Erwärmung und des Pressens aus der Deckplatte nach unten in die Hohlräume gedrückt wird, oder sie können aus dem Glas einer Perle oder eines Stücks eines Glasstabes (nicht gezeigt) bestehen, die vor dem Auflegen des Deckglases 21 oder des zweiten Stapels auf den ersten Stapel in die Hohlräume eingelegt worden sind.As best seen in FIG. 5, each of the aligned passages, e.g. B. those between the clamp piece parts 28 and between the folded over parts of the teeth 34 (Fig. 2), by a connection or rivet Filled out of glass 50, the cover plate 21 and the top glass film 17 together connect and form a whole with them. As already stated, these Rivets are made of such glass that is made of during heating and pressing the cover plate is pressed down into the cavities, or they can be removed from the Glass consists of a bead or a piece of a glass rod (not shown), which before placing the cover glass 21 or the second stack on the first stack have been inserted into the cavities.
Nach dem Ausfahren aus dem Ofen teilt man den Streifen in zwei Stufen in einzelne Kondensatoren oder Kondensatorgruppen. Zur Trennung der Klemmenstückstreifen geht man so vor, daß man sie in bekannter Weise in Richtung der Drähte 25 zerschneidet.After leaving the oven, the strip is divided into two stages into individual capacitors or groups of capacitors. For separating the terminal strips one proceeds in such a way that they are cut in the direction of the wires 25 in a known manner.
Wie bereits ausgeführt, kann man die so hergestellten einzelnen Kondensatoren dann selektiv je nach den gewünschten Kapazitäten zusammensetzen und als Teileinheiten verwenden, wobei ihre entsprechenden Klemmenstücke miteinander verbunden werden. Wie in Fig. 2 erläutert ist, werden z. B. die Klemmenstücke 18 und 19 einer Teileinheit mit entsprechenden Stücken 18' und 19' einer ähnlichen Teileinheit so vereinigt, daß ein Kondensator mit einer zweischichtigen Klemmenanordnung entsteht.As already stated, the individual capacitors produced in this way can be used then selectively put them together according to the desired capacities and as sub-units using their respective terminal pieces connected to each other. As explained in Fig. 2, z. B. the clamp pieces 18 and 19 of a sub-unit combined with corresponding pieces 18 'and 19' of a similar sub-unit in such a way that that a capacitor with a two-layer terminal arrangement is produced.
Will man den Kondensator nach Fig. 3 zusammenbauen, so ändert man das Verfahren derart ab, daß man, anstatt die Enden 34 und 36 der Metallfolien um die Teile 28 und 29 der Klemmenstückstreifen 18 bzw. 19 zu falten, besondere Streifen 30 einer Metallfolie um diese Enden 28 und 29 der Klemmenstückstreifen 18 bzw. 19 herumfaltet. Die herausragenden Enden der Metallfolien 34, 34' und 36, 36' klemmt man anschließend jeweils zwischen die beiden Klemmen 18 und 18' bzw. 19 und 19' der beiden Kondensatorteileinheiten.If one wants to assemble the capacitor according to FIG. 3, one changes the method from such that, instead of the ends 34 and 36 of the metal foils to fold portions 28 and 29 of terminal strip strips 18 and 19, respectively, special strips 30 of a metal foil around these ends 28 and 29 of the terminal strip strips 18 and 19, respectively folds around. The protruding ends of the metal foils 34, 34 'and 36, 36' are jammed then between the two terminals 18 and 18 'or 19 and 19' of the two capacitor subunits.
Anstatt die Klemmenstücke, wie oben beschrieben, auf ihrer der Deckplatte zugekehrten Seite mit Erhöhungen zur besseren Verankerung mit dem Glas zu versehen, z. B. durch Prägen, können die Klemmenstücke, wie in Fig. 1 a und 4 erläutert ist, umgefaltete Ecken 39 haben.Instead of the clamp pieces, as described above, on their the cover plate to provide the facing side with elevations for better anchoring with the glass, z. B. by embossing, the clamp pieces, as explained in Fig. 1 a and 4, have folded corners 39.
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