DE1142662B

DE1142662B - Keramischer Kondensator fuer hohe Betriebsspannungen und Pressform zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1142662B
Application number: DES63885A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Walter He Dipl-Phys; Erich Fenner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1959-07-13
Filing date: 1959-07-13
Publication date: 1963-01-24

Description

Keramischer Kondensator für hohe Betriebsspannungen und Preßform zu seiner Herstellung Insbesondere für Hochspannungszwecke sind bereits keramische Hochspannungskondensatoren mit wulstartig verstärktem Rand bekannt. Dieser Rand dient bekanntlich zur Erhöhung der Sicherheit gegen einen überschlag und zur Vergrößerung des Kriechweges zwischen den auf den beiden Seiten des scheibenförmigen Innenteils des Kondensators aufgebrachten Metallbelägen. Bei den bekannten Kondensatoren dieser Art liegt der Rand 12, wie in Fig. t dargestellt ist, symmetrisch zum scheibenförmigen Innenteil 11 des Kondensators und die Beläge 11', 11" sind im wesentlichen nur auf dem scheibenförmigen Innenteil 11 aufgebracht. Die Kapazität dieser Kondensatoren ist dadurch praktisch durch die Größe dieses scheibenförmigen Innenteils begrenzt.
Derartige Kondensatoren haben Nachteile verschiedener Art: Erstens bleibt der keramische Teil, wie schon gesagt, zu einem verhältnismäßig großen Teil kapazitiv ungenutzt, weil die Beläge im wesentlichen mir auf der scheibenförmigen Innenfläche des Kondensators aufliegen. Außerdem ist die Weglänge auf der Oberfläche der Keramik und damit der Kriechweg zwischen den Kanten der Belegungen durch die symmetrische Lage auf ein Minimum herabgesetzt und schließlich ist auch das Herstellungsverfahren durch die symmetrische Lage der Randverstärkung ungünstig beeinflußt, weil die Verdichtung des Keramikpulvers beim Pressen der Formlinge für das Sintern durch die nach oben gerichteten Teile des Randwulstes nur verhältnismäßig gering im Vergleich zu der Verdichtung des scheibenförmigen Teils des Kondensators ist.
Es sind bereits Kondensatoren bekanntgeworden, die aus einem dünnen, scheibenförmigen keramischen Dielektrikum und darauf einseitig angebrachtem Randwulst bestehen. Dieser Randwulst wurde aber aus Festigkeitsgründen wegen der geringen Dicke des Dielektrikums aus Glas nachträglich auf das keramische Material aufgebracht. Auch bei diesen Kondensatoren ist eine möglichst große kapazitive Ausnützung des Dielektrikums nicht gewährleistet.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, einen Dielektrikumkörper zu schaffen, der in seiner Herstellung einfach ist und eine weitgehende kapazitive Ausnutzung gestattet. Der keramische Kondensator für hohe Betriebsspannung mit wulstartig verdicktem Rand ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Rand mit seiner Verdickung das scheibenförmige Innenteil des Dielektrikums nur auf der einen Seite überragt, daß ferner das scheibenförmige Innenteil und der Rand mit seiner Verdickung aus dem gleichen dielektrischen Material bestehen und nahtlos miteinander verbunden sind und daß die Belegung auf der nicht vom Rand überragten Fläche des Kondensators bis nahe an den Außenrand dieser Fläche reicht.
Die gestellte Aufgabe wird somit durch die Kombination dreier zum Teil an sich bekannter Maßnahmen gelöst, daß der Rand mit seiner Verdickung das scheibenförmige Innenteil des Dielektrikums nur auf der einen Seite überragt, daß ferner das scheibenförmige Innenteil und der Rand mit seiner Verdikkung aus dem gleichen dielektrischen Material bestehen und nahtlos miteinander verbunden sind und daß die Belegung auf der nicht vom Rand überragten Fläche des Kondensators bis nahe an den Außenrand dieser Fläche reicht.
Eine Preßform zur Herstellung des Keramik-Rohkörpers für einen keramischen Kondensator nach der Erfindung ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch einen zylinderförmigen Preßstempel mit ebener Preßfläche und einen nach oben gewölbten, den hervorragenden Rand des Keramikkörpers bildenden Unterstempel.
Ein Ausführungsbeispiel eines Kondensators nach der Erfindung ist in Fig. 2 im Schnitt gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel bedeutet 1 das scheibenförmige Innenteil des Dielektrikums und 2 den Rand, der, wie in der Fig. 2 ersichtlich ist, mit seinen verdickten Teilen 2' das scheibenförmige Innenteil 1 nur auf der einen Seite (in der Fig. 2 unten) überragt. Von den auf das Dielektrikum aufgebrachten Belegungen 1', 1" entspricht die Belegung 1' etwa der Belegung 11' bei den bekannten Kondensatoren. Die Belegung 1" ist jedoch unter Ausnutzung der durch die besondere Form des Kondensators gegebenen Vorteile praktisch bis an den Rand der in Fig. 2 oben dargestellten ebenen Fläche des gesamten Dielektrikums heran aufgebracht, wodurch die kapazitive Ausnutzung der erfinderischen Ausbildung des keramischen Dielektrikums erhöht wird, ohne daß dabei die Gefahr des Überschlags zwischen den Belegungen steigt. Bei gegebener Gesamthöhe h des Randes des Dielektrikums ist somit die Kapazität des erfindungsgemäßen Kondensators erhöht, die Gefahr des Randüberschlags vermindert, der Kriechwegwiderstand erhöht und, wie im folgenden noch näher ausgeführt wird, auch die Herstellung des Kondensators erleichtert und verbessert. Diese Vorteile treten in besonderem Maße bei der Verwendung von hochdielektrischen Massen auf, weil bei ihnen die durch die Erfindung bedingte stärkere Verdichtung und damit die geringere Porosität des Randwulstes 2, 2' einen erheblichen Gewinn an Kapazität bedeutet, die noch weiter dadurch erhöht wird, daß die Belegung 1" praktisch bis an den Außenrand des Wulstes 2 heranreicht.
In der Fig. 3 ist eine Preßform für die Herstellung des erfindungsgemäßen Kondensators dargestellt. In ihr bedeuten wieder 1 das scheibenförmige Innenteil und 2 den verdickten Randteil des Formlings, der nach seiner Herstellung in an sich bekannter Weise gesintert wird. Die unsymmetrische Ausführungsform wird nun gemäß der Erfindung in der Weise ausgenutzt, daß die unsymmetrisch stärker über das scheibenförmige Teil l hervorragenden Randteile 2' nicht vom Preßstempe121, sondern von dem Unterstempel 22 gebildet werden. Hierdurch wird erreicht, daß beim Auffüllen der Preßform 23, also vor der Einführung des Preßstempels 21, der gesamte von dem Unterstempel frei gelassene Rand 2' mit dem zusammenzupressenden Pulver aufgefüllt wird. Würde statt dessen der Unterstempel eben sein und der Preßstempel 21 den Rand 2' frei lassen, so wäre ein Auffüllen dieser frei gelassenen Randteile vor dem Pressen praktisch unmöglich gemacht. In der in Fig. 3 gezeigten Preßform besitzt also der Stempel 21 eine ebene Preßfläche 21', mit der er nunmehr das vorher eingefüllte Keramikpulver, das auch die frei gelassenen Randteile 2' des Unterstempels 22 ausgefüllt hat, zusammenpreßt. Durch die vorherige Auffüllung der frei gelassenen Randteile 2' ist somit die Verdichtung auch am Rande so groß wie möglich und der Verdichtung des scheibenförmigen Innenteils 1 möglichst gleichgemacht worden. Dementsprechend ist auch beim fertig gesinterten Dielektrikum die Porenfreiheit des Randes besonders groß und soweit wie möglich gleich der des scheibenförmigen Innenteils; dies wirkt sich vor allem bei hochdielektrischen Keramikmassen auf der Basis der Perowskite, insbesondere auf der Basis von Titanaten, z. B. des Bariumtitanats, vorteilhaft aus.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Keramischer Kondensator für hohe Betriebsspannungen mit wulstartig verdicktem Rand, da-durch gekennzeichnet, d'aß der Rand (2) mit seiner Verdickung (2') das scheibenförmige Innenteil (1) des Dielektrikums nur auf der einen Seite überragt, daß ferner das scheibenförmige Innenteil (1) und der Rand (2) mit seiner Verdickung (2') aus dem gleichen dielektrischen Material bestehen und nahtlos miteinander verbunden sind und daß die Belegung (1") auf der nicht vom Rand überragten Fläche des Kondensators (Fig. 2) bis nahe an den Außenrand dieser Fläche reicht.
2. Preßform zur Herstellung des Keramik-Rohkörpers für einen keramischen Kondensator nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zylinderförmigen Preßstempel (21) mit ebener Preßfläche (21') und einen nach oben gewölbten, dem hervorragenden Rand des Keramikkörpers bildenden Unterstempel (22) (Fig. 3). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 644 306.