DE1239402B - Elektrischer Kondensator fuer niedrige Betriebsspannungen - Google Patents

Elektrischer Kondensator fuer niedrige Betriebsspannungen

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DE1239402B
DE1239402B DE1961S0075424 DES0075424A DE1239402B DE 1239402 B DE1239402 B DE 1239402B DE 1961S0075424 DE1961S0075424 DE 1961S0075424 DE S0075424 A DES0075424 A DE S0075424A DE 1239402 B DE1239402 B DE 1239402B
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DE
Germany
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layer
lacquer
metal coating
capacitor
dielectric
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DE1961S0075424
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English (en)
Inventor
Dipl-Phys Friedrich Gaenge
Dr Rer Nat Walter Voelkl
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/005Electrodes
    • H01G4/015Special provisions for self-healing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/32Wound capacitors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Fixed Capacitors And Capacitor Manufacturing Machines (AREA)

Description

  • Elektrischer Kondensator für niedrige Betriebsspannungen Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Kondensator für niedrige Betriebsspannungen mit übereinander angeordneten, durch Dielektrikumschichten getrennten Belegungen abwechselnder Polarität. Zwischen den Belegungen unterschiedlicher Polarität liegen Dielektrikumschichten unterschiedlicher Schichtstärke in der Weise, daß jeweils eine stärkere und eine schwächere Dielektrikumschicht einander abwechseln.
  • Um elektrische Kondensatoren mit besonders hoher Volumenkapazität herstellen zu können, ist es bereits bekannt, an Stelle von selbsttragenden Dielektrikumschichten wie Papierbändern oder Kunststoffbändern Lackschichten zu verwenden, deren Stärke wesentlich unter dem Maß liegt, das eine selbsttragende Verarbeitung dieser Dielektrikumsehichten gestattet. Um die Verarbeitung dieser dünnen Lackschichten zu ermöglichen, hat man einerseits Metallfolien, die gleichzeitig als Belegungen dienen, als Träger verwendet und darauf die Lackschichten, sowie, gegebenenfalls durch Aufdampfen einer Metallschicht, die Gegenbelegungen aufgebracht. Hierbei erfordern lediglich die metallischen Trägerfolien einen größeren Raumbedarf. Zu noch höheren Raumkapazitäten gelangt man, wenn man, wie ebenfalls bereits bekannt, auf geeigneten Hilfsträgerfolien Lackschichten aufbringt, diese durch Bedampfen mit Belegungen versieht und beim Wickeln der Kondensatoren die Lackschichten von den Hilfsträgern löst.
  • Es lassen sich auf diese Weise bereits Kondensatoren sehr hoher Raumkapazität herstellen. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß die in dieser Weise hergestellten Dünnfolien immer noch Dielektrikumstärken ergeben, deren Durchschlagsfestigkeit für viele Verwendungszwecke relativ hoch ist, so daß es vom Standpunkt der Spannungsfestigkeit durchaus zweckmäßig wäre, noch geringere Stärken der Dielektrikumschichten zu verwenden. Dem steht jedoch entgegen, daß die mechanische Verarbeitbarkeit solcher Dünnfolien, wenn sie eine gewisse Stärke unterschreiten, auch bei Verwendung von Hilfsträgerfolien mit großen Schwierigkeiten verbunden ist.
  • Es besteht zwar die Möglichkeit, dadurch zu geringeren Dielektrikumschichten zu gelangen, daß mehrere aufeinanderfolgende Belegungen und Dielektrikumschichten mechanisch miteinander verbunden werden, etwa in der Weise, daß auf die erste Lackschicht abwechselnd mehrere weitere Metall- und Lackschichten aufgebracht werden. Ein solcher Aufbau hat jedoch auch verschiedene Nachteile. Vor allem wird die Produktion dadurch erschwert und verteuert, daß etwa bei einer großen Anzahl aufeinanderfolgender Schichten bereits ein Fehler bei der Herstellung einer der Schichten das gesamte Gebilde wertlos macht.
  • Um diese Nachteile zu vermeiden und zu einem Kondensator außerordentlich hoher Raumkapazität zu gelangen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Kondensator aus zwei Kondensatorbändern aufgebaut ist, von denen das eine aus einer ersten Lackschicht, einem darauf aufgedampften Metallbelag und einer darüber angeordneten zweiten Lackschicht, die dünner, vorzugsweise wesentlich dünner ist als die erste Lackschicht, besteht, während das zweite Band aus einer einen Metallbelag tragenden Lackschicht besteht, und daß die beiden Bänder so übereinander angeordnet sind, daß der Metallbelag des zweiten Bandes unmittelbar über der dünneren zweiten Lackschicht des ersten Bandes liegt.
  • Dabei läßt sich sogar trotz der ungleichen Schichtstärken der beiden Dielektrikumschichten gleiche Spannungsfestigkeit dadurch erreichen, daß Dielektrikumschichten unterschiedlicher Durchschlagsfestigkeit verwendet werden. Da durch das Aufdampfen von Metallbelägen eine Herabsetzung der Durchschlagsfestigkeit der als Unterlage dienenden Dielektrikumschicht eintritt, was auf der Bildung metallischer Spitzen in Poren und Löchern der Unterlage beruht, ist es äußerst vorteilhaft, die Belegungen in Form aufgedampfter Metallschichten, vorzugsweise Aluminiumschichten, jeweils auf die dickeren Dielektrikumschichten aufzubringen, während die dünneren Dielektrikumschichten nicht mit Metall bedampft werden.
  • Es ist zwar bei Kondensatoren mit ausbrennfähigen Belegungen und selbsttragenden Isolierstofffolien als Dielektrikum bereits bekannt, zur Erhöhung der Volumenkapazität selbständige Isolierstoffolien unterschiedlicher Stärke als Dielektrikum oder auch Isolierstoffolien gleicher Stärke zu verwenden und dabei im Kondensator zwei metallisierte Isolierstoffolien mit der Dielektrikumseite einander zugewandt anzuordnen und zusätzlich eine dritte, nichtmetallisierte Isolierstoffolie mit aufzuwickeln (deutsche Auslegeschrift 1013 793). Dadurch besitzt das die Belegungen tragende und infolgedessen eine geringere Durchschlagsfestigkeit aufweisende Dielektrikum insgesamt eine größere Stärke als das nichtmetallisierte Dielektrikum. Da bei den bekannten Kondensatoren selbsttragende Folien verwendet werden, spielen die mit der Herstellung von Kondensatoren aus nicht selbsttragenden Dünnfolien zusammenhängenden mechanischen Probleme dabei keine Rolle. Es hat sich nun herausgestellt, daß bei Verwendung dieses bekannten Schichtungsprinzips in der nach der vorliegenden Erfindung abgewandelten Weise bei Dünnfolienkondensatoren sich auch die eingangs geschilderten mechanischen Probleme lösen lassen.
  • Ein etwas abgeänderter Aufbau entsteht dann, wenn an Stelle des zweiten Bandes, das aus einer Lackschicht und einer darauf aufgedampften Belegung besteht, ein anderes Band verwendet wird, bei dem auf die Belagschicht eine zweite Lackschicht und darauf eine zweite Metallschicht aufgetragen ist, wobei die beiden Metallschichten leitend miteinander verbunden sind, und der zweite Metallbelag des zweiten Bandes unmittelbar über der zweiten Lackschicht des ersten Bandes im Kondensator angeordnet ist. Da hierbei die beiden Lackschichten zusammen eine größere mechanische Festigkeit besitzen als eine allein, kann die erste Lackschicht in geringerer Stärke ausgebildet werden, so daß hierdurch eine weitere Erhöhung der Volumenkapazität erzielt werden kann. Die im feldfreien Raum liegende zweite Lackschicht, die dielektrisch unwirksam ist, kann durch Auswahl eines geeigneten Stoffes so ausgebildet werden, daß sie beispielsweise eine besondere mechanische Festigkeit besitzt, bzw. es können in diese zweite Lackschicht Stoffe eingelagert werden bzw. sie kann aus Stoffen gebildet werden, die die Regenerierfähigkeit des Kondensators günstig beeinflussen, wie bereits an anderer Stelle vorgeschlagen wurde.
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung können die Figuren dienen.
  • In F i g. 1 ist die Abhängigkeit der Gesamtkapazität eines aus mehreren Belegungen und Dielektrikumschichten gebildeten Kondensators von dem Verhältnis der Schichtstärke dl : d2 bei konstanter Gesamtdicke dl -- d2 dargestellt.
  • F i g. 2 zeigt im Querschnitt zwei übereinanderliegende Belegungen 3 und 4 entgegengesetzter Polarität, die abwechselnd durch Dielektrikumschichten 1 bzw. 2 der Schichtstärke d1 bzw. d, voneinander getrennt sind.
  • Es ist in der Kondensatortechnik allgemein üblich, in verschiedenen Verfahren, etwa durch Wickeln, Falten, Schichten u. dgl., Kondensatoren aus derartigen aus zwei Dielektrikumschichten 1 und 2 und aus zwei Belegungen 3 und 4 gebildeten Elementen aufzubauen. Ein Beispiel dafür ist in F i g. 3 dargestellt. Die Figur zeigt, daß beim Aufbau solcher Kondensatoren jeweils die gleichen Elemente der in F i g. 2 dargestellten Art übereinanderliegen, so daß die gleichen Dielektrikumschichten und Belegungen in der Reihenfolge periodisch angeordnet sind.
  • Während es bisher häufig üblich war, wie in F i g. 2 und 3 dargestellt, jeweils gleiche Dielektrikumschichtstärken dl und dz zu verwenden, führt eine unsymmetrische Anordnung, wie sie beispielsweise in F i g. 4 dargestellt ist, wobei die Schichtstärke dl größer gewählt ist als die Schichtstärke d2, zu einer Vergrößerung der spezifischen Volumenkapazität. Selbstverständlich ist es genauso möglich, die Schichtstärke dl entsprechend kleiner zu wählen als die Schichtstärke d2, um zu der gleichen spezifischen Volumenkapazität zu gelangen.
  • F i g. 5 zeigt nun ein Ausführungsbeispiel eines Kondensators gemäß der Erfindung, wobei zwei Dünnfolienbänder übereinander angeordnet sind, beispielsweise aufgewickelt sind, von denen das eine aus einer ersten Lackschicht 5, einen Metallbelag 6 und einer zweiten dünneren Lackschicht 7 gebildet ist, während das zweite Band aus einer Lackschicht 8 und einem darauf aufgebrachten Metallbelag 9 besteht. Die Metallbeläge, vorzugsweise regenerierfähig dünn aufgedampfte Aluminiumschichten, sind dabei auf die Lackschicht 5 bzw. 8 aufgedampft und haben hierbei die Poren und Löcher, die in der Oberfläche dieser Lackschichten 5 und 8 vorhanden sind, ausgefüllt und dort Spitzen gebildet, die die Durchschlagsfestigkeit der Lackschichten 5 und 8 herabsetzen. Es ergibt sich daraus, daß die Lackschicht 7, auf die kein Metallbelag aufgebracht ist, eine relativ höhere Durchschlagsfestigkeit besitzt als die beiden Lackschichten 5 und 8; es ist daher möglich, durch geeignete Dimensionierung zu erreichen, daß, obwohl die Stärke der Lackschicht 7 dünner, vorzugsweise wesentlich dünner als die der Lackschicht 5 gemacht wird, die Durchschlagsfestigkeit dieser durch die Lackschicht 7 gebildeten dünneren Dielektrikumschicht nicht kleiner ist als die der durch die Lackschichten 5 und 8 gebildeten dickeren Dielektrikumschicht.
  • F i g. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei wird ein Kondensator ebenfalls aus zwei Kondensatorbändern hergestellt, von denen das eine in gleicher Weise aus den beiden Lackschichten 5 und 7 und dem Metallbelag 6 aufgebaut ist wie in dem Ausführungsbeispiel der F i g. 5, während das zweite Band gebildet ist aus einer ersten Lackschicht 10, einem darauf aufgebrachten Metallbelag 11, einer auf den Metallbelag 11 aufgebrachten Lackschicht 12 und einem mit dem ersten Metallbelag leitend verbundenen Metallbelag 13. Auch hier sind alle Metallbeläge vorzugsweise aufgedampfte Aluminiumbeläge, die in regenerierf'ähig dünner Schichtstärke aufgedampft sind. Die zweite Lackschicht 12, die im feldfreien Raum liegt, dient in erster Linie zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit des zweiten Kondensatorbandes, und es wird dadurch vor allem bezweckt, die erste Lackschicht 10 in geringerer Schichtstärke ausbilden zu können. Das wird besonders einfach dann erreicht, wenn die zweite Lackschicht 12 aus einem Stoff gebildet wird, der eine sehr hohe mechanische Festigkeit aufweist. Es ist aber auch weiterhin möglich, die Lackschicht 12 so auszubilden, daß sie durch ihre Zusammensetzung die Regenerierfähigkeit des Kondensators günstig beeinfiußt. Beispielsweise kann -man dadurch erreichen, daß auch bei wirksamen Dielektrikumschichten 5, 7 und 10 aus Stoffen, die dazu neigen, leitfähige oder korrodierende Spaltprodukte beim Durchschlag zu bilden, regenerierfähige Kondensatoren erzeugt werden können.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Elektrischer Kondensator für niedrige Betriebsspannungen mit übereinander angeordneten, durch Dielektrikumschichten getrennten Belegungen abwechselnder Polarität, bei dem die zwischen Belegungen unterschiedlicher Polarität liegenden Dielektrikumschichten unterschiedliche Schichtstärken aufweisen in der Weise, daß jeweils eine stärkere und eine schwächere Dielektrikumschicht einander abwechseln, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator aus zwei Kondensatorb'ändern aufgebaut ist, von denen das eine aus einer ersten Lackschicht, einem darauf aufgedampften Metallbelag und einer darüber angeordneten zweiten Lackschicht, die dünner, vorzugsweise wesentlich dünner ist als die erste Lackschicht, besteht, während das zweite Band aus einer einen Metallbelag tragenden Lackschicht besteht, und daß die beiden Bänder so übereinander angeordnet sind, daß der Metallbelag des zweiten Bandes unmittelbar über der dünneren zweiten Lackschicht des ersten Bandes liegt.
  2. 2. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über dem Metallbelag des zweiten Bandes eine weitere Lackschicht und darüber ein zweiter Metallbelag angeordnet ist, .der mit dem ersten Metallbelag leitend verbunden ist, und daß der zweite Metallbelag des zweiten Bandes unmittelbar über der zweiten Lackschicht des ersten Bandes im Kondensator angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: DeutscheAuslegeschriftenNr.1013 793,1019 384, 1089 024; britische Patentschrift Nr. 828 434. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr.1166 374.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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GB966538A (en) 1964-08-12

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