DE2506497C3 - Verfahren zur Herstellung eines einstellbaren Miniaturkondensators - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von mit einem dünnen dielektrischen Überzug bedeckten Stator- und/oder Rotorplattengruppen für einstellbare Miniaturkondensatoren, bei denen die Platten einer Plattengruppe mit Hilfe von zwischen benachbarten Platten angeordneten Abstandshaltern in einem besonderen Abstand voneinander fest gehaltert sind und die Platten der Rotorplattengruppe in einem zwischen die Platten der Statorplattengruppe eingreifenden Zustand frei drehbar sind.

Zur Schaffung eines einstellbaren Kondensators mit einer großen maximalen Kapazität kann man die folgenden Möglichkeiten in Betracht ziehen:

(a) Vermindern der Spalte und Abstände zwischen den Rotorplatten und den Statorplatten,

(b) Einfügen von Isoliermaterial mit einer hohen Dielektrizitätskonstanten zwischen die Rotorplatten und die Statorplatten,

(c) Erhöhen der Anzahl der Rotorplatten und Statorplatten, und

(d) Erhöhen der sich gegenüberstehenden Fläche der Rotor- und Statorplatten.

Die Verwirklichung der unter (c) und (d) genannten Möglichkeiten, nämlich die Anzahl der Platten und die einander gegenüberliegenden Flächen der Platten zu erhöhen, führt zu großen Abmessungen des einstellbaren Kondensators. Diese Möglichkeiten kom-

> men daher nicht in Frage, wenn der zu schaffende einstellbare Kondensator klein sein soll. Demzufolge kommen zur Schaffung eines einstellbaren Miniaturkondensators mit großer maximale Kapazität lediglich die unter (a) und (b) genannten Möglichkeiten in Be-

-'" tracht.

Wenn man der Möglichkeit (a) folgt und den Abstand zwischen den Rotor- und Statorplatten vermindert, wächst die Gefahr, daß es zu einer Berührung bzw. einem Kurzschluß zwischen den Rotor- und Sta-

-¹J torplatten kommt. Ein solches Versagen des Kondensators durch Plattenberührung ist vor allem darauf zurückzuführen, daß bei der Herstellung der Kondensatorteile und beim Zusammenbau unvermeidbare Fertigungs- und Toleranzfehler auftreten. Der Her-

ii) absetzung der Abstände zwischen den Platten ist daher eine Grenze gesetzt.

Zur Verwirklichung der unter (b) angegebenen Möglichkeit sind bei einem bekannten einstellbaren Kondensator zwischen den Rotor- und Statorplatten

J5 Folien aus einem dielektrischen Material angeordnet, die von den Platten getrennt sind. Beim Zusammenbau dieses einstellbaren Kondensators ist es erforderlich, die Rotorplatten nacheinander auf die Rotorwelle und die Statorplatten nacheinander auf die

4Ii Statorhalterungszapfen zu schieben, wobei jeweils zwischen benachbarte Platten Abstandshalter und gleichzeitig die dielektrischen Folien gegeben werden. Die Montage eines solchen Kondensators ist daher äußerst mühsam und unwirtschaftlich. Darüber hinaus

4^ri benötigt man eine sehr große Anzahl von Einzelteilen Wenn man sehr dünne dielektrische Folien verwendet und die Abstände zwischen den Platten klein wählt, besteht darüber hinaus die Gefahr, daß beim Drehen des Rotors Reibungskräfte zwischen den Folien und

Ή) den Rotorplatten auftreten und daß infolge dieser Reibungskräfte nach einer gewissen Anzahl von Umdrehungen des Rotors die dielektrischen Folien beschädigt werden und zerbrechen. Dieses führt zu Störungen und Ausfällen der Kondensatoren.

V₁ Weiterhin ist es zur Verwirklichung der Möglichkeit (b) bekannt, dielektrische Filme an den Platten zum Haften zu bringen dadurch, daß die zuvor hergestellten dielektrischen Filme (Folien) durch Schmelzen mit den Oberflächen der Rotorplatten und bzw. Statorplatten verklebt werden. Das Schmelzverkleben der dielektrischen Filme mit einer großen Anzahl von Platten ist jedoch äußerst mühsam und aufwendig. Die Herstellungskosten eines solchen Kondensators sind daher hoch. Wenn der dielektrische Film dünn ist, ge-

M staltet sich das Schmelzverkleben besonders schwierig. Die Folge davon ist, daß die Anzahl der fehlerhaften Teile hoch ist.

Zur Realisierung der Möglichkeit (b) ist es außer-

dem aus dem DE-GM 6 605 431 bekannt, einen isolierenden Belag auf den Kondensatorplatten eines Drehkondensators dadurch aufzubringen, daß die Rotor- und Statorpakete in an sich bekannter Weise aus nicht beschichteten metallischen Platten zusam- ί mengebaut werden und nach dem Zusammenbau derselben zum Rotor- bzw. Statorpaket oder nach dem Zusammenbau derselben zum Drehkondensator ein Kunststoff auf die Platten aufgedampft wird. Dieses bekannte Verfahren ist jedoch für eine preisgünstige i» Massenheistellung von einstellbaren Miniaturkondensatoren nicht geeignet. Der aufgedampfte Kunststoff überzieht nämlich auch die Lager- und Anschlußteile des Rotor- und Statorpaketes bzw. des zusammengebauten Drehkondensators, so daß eine anschließende Reinigung dieser Teile erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von einstellbaren Miniaturkondensatoren zu schaffen, das unter Beibehaltung einer hohen Qualität der gefertigten Kondensatoren zur preisgünstigen Massenherstellung geeignet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs beschriebene Verfahren nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß zum Zusammenfügen einer Vielzahl von Stator- und/oder Rotorplattengruppen 2> zwischen benachbarte Plattengruppen jeweils zwei Gruppen-Abstandshalter gelegt werden, daß der dünne dielektrische Überzug gleichzeitig und ganzheitlich auf der gesamten freiliegenden Oberfläche aller zusammengefügten Platten-Abstandshalter- so Gruppen ausgebildet wird und daß die überzogenen Platten-Abstandshalter-Gruppen durch Trennen der Gruppen-Abstandshalter voneinander getrennt werden.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet den Vor- s^r> teil, daß auf einer Vielzahl von Stator- und/oder Rotorplattengruppen in einem einzigen Arbeitsvorgang ein dünner dielektrischer Überzug gleichzeitig so aufgebracht werden kann, daß mit Ausnahme der elektrischen Anschlußflächen sowie der Lagerflächen die gesamte freiliegende Oberfläche aller Platten-Abstandshalter-Gruppen mit einem dünnen dielektrischen Überzug versehen wird. Auf diese Weise können in einem hohen Maß die Montagezeit und damit die Herstellungskosten von einstellbaren Miniaturkondensatoren herabgesetzt werden, ohne daß dabei Qualitätseinbußen auftreten.

Die Gruppen-Abstandshalter haben vorzugsweise eine solche Gestalt, daß sich im montierten Zustand zwischen ihnen eine V-förmige Ringnut befindet. Es ^r>a besteht dann die Möglichkeit, mit einem Werkzeug sehr leicht in die Ringnut einzugreifen, um die beschichteten Plattengruppen voneinander zu trennen.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung sind die Abstandshalter zwischen den Platten der Plattengruppen v, und auch die Gruppen-Abstandshalter aus einem elastischen Werkstoff hergestellt. Dadurch wird das Ineinandergreifen der Rotor- und Statorplatten beim Zusammenbau des Kondensators erleichtert. Zugleich ist es möglich, durch Verringerung des Abstan- bo des zwischen den Platten rw^; . Michst kleinen Kondensatorabmessungen eine sehr hohe maximale Kapazität zu erzielen.

Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist auf die äußeren Oberflächen der Platten mindestens «,5 einer Plattengruppe ein feines Pulver aufgebracht. Durch dieses Pulver wird vermieden, daß der dielektrische Film durch direktes Reiben des Außenrandes einer Platte auf einer Stelle der Außenoberfläche einer anderen Platte beschädigt wird.

Die Vorteile der Erfindung werden somit in einem äußerst preisgünstigen Verfahren zum Herstellen sehr kleiner einstellbarer Kondensatoren großer Kapazität gesehen, bei denen unerwünschte Eigenschaften wie Pfeifen, Änderung der Kapazität in Abhängigkeit von der Benutzungszeit, Ändeiung der Kapazität in Abhängigkeit von einer mechanischen Belastung, Kapazitätsabweichungen, Drehmomentdifferenzen und elektrostatisches Rauschen minimal sind.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines einstellbaren Miniaturkondensators,

Fig. 2A und 2B Draufsichten auf Ausbildungen einer Rotorplatte und einer Statorplatte,

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Teils des in Fig. 1 dargestellten einstellbaren Kondensators,

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittansicht des in Fig. 3 dargestellten Teilschnitts,

Fig. 5 A und 5 B geschnittene Seitenansichten, die zur Erläuterung der Herstellung einer Ausführungsform einer Statorplattengruppe dienen,

Fig. 6 eine perspektivische Ansicht, die zur Erläuterung der Herstellung einer anderen Ausführungsform einer Statorplattengruppe dient,

Fig. 7 eine vergrößerte Seitenansicht, die zur Erläuterung der Herstellung einer dritten Ausführungsform einer Statorplattengruppe dient,

Fig. 8 eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Ausbilden von dielektrischen Schichten auf Platten,

Fig. 9 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der Heiztemperatur und der Reaktionseffizienz der in Fig. 8 dargestellten Vorrichtung wiedergibt,

Fig. 10 eine vergrößerte geschnittene Seitenansicht eines wesentlichen Bestandteils eines einstellbaren Miniaturkondensators zur Erläuterung der Korrekturwirkung bei einer Plattendurchbiegung für den Fall, daß als Werkstoff für die Unterlegscheiben zwischen den Platten ein elastisches Material verwendet wird,

Fig. 11 A und 11 B eine Seitenansicht einer Ausführungsform, bei der elastische Unterlegscheiben auf einem Halterungszapfen für Statorplatten verwendet werden, und eine perspektivische Ansicht einer elastischen Scheibe,

Fig. 12 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform, bei der von einem elastischen Werkstoff auf dem Halterungszapfen für die Statorplatten Gebrauch gemacht wird,

Fig. 13 eine vergrößerte Schnittansicht durch einen einstellbaren Miniaturkondensator, bei dem ein feines Pulver auf den Oberflächen der Platten niedergeschlagen ist,

Fig. 14 eine grafische Darstellung der Pieifcharakteristik in Abhängigkeit von der Vibrationsfrequenz bei einem einstellbaren Miniaturkondensator,

Fig. 15 eine grafische Darstellung der Kapazitätsänderung in Abhängigkeit von der Anzahl der Drehbewegungen des Rotors bei einem einstellbaren Miniaturkondensator,

Fig. 16 eine grafische Darstellung der Kapazitätsänderung in Abhängigkeit von einer axialen Belastung bei einem einstellbaren Miniaturkondensator und

Fig. 17 eine grafische Darstellung der Kapazitäts-

abvveichungskennlinie in Abhängigkeit vom Drehverhältnis bei einem einstellbaren Miniaturkondensator.

Im folgenden wird an Hand der Fig. 1 bis 4 der grundsätzliche Aufbau eines Ausführungsbeispiels eines einstellbaren Miniaturkondensators erläutert.

Der dargestellte Miniaturkondensator weist eine viereckige Grundplatte 10 aus einem Isoliermaterial auf, die an ihren vier Ecken Statorhalterungszapfen

11 trägt, die mit ihren Fußenden an der Grundplatte befestigt sind und rechtwinklig von der Grundplatte wegragen. Die anderen Enden der Statorhalterungszapfen 11 sind mit einer Brücken- oder Rahmenplatte

12 verbunden, die mit Schrauben 13 an den Enden der Zapfen 11 befestigt ist. Die Statorhalterungszapfen 11 tragen Statorplattengruppen 14« und 14/?, die jeweils eine erforderliche Anzahl von Platten, beispielsweise vier Platten nach Art einer noch zu beschreibenden Plattenstapelanordnung aufweisen. Die einzelnen Statorplatten 15 sind entsprechend der Darstellung nach der Fig. 2B eben ausgebildet und werden von zwei der Statorhalterungszapfen 11 getragen. Die Statorplattengruppen 14a und 14/> sind jeweils mit einer Anschlußfahne 18α bzw. 18/? verbunden, die ebenfalls von den Zapfen 11 getragen werden. Die Zapfen 11 laufen durch Löcher 17, die in vorspringenden Nasen 16 der Statorplatten 15 ausgespart sind. Die Statorplattengruppen 14a und 14/? werden mit Hilfe von Abstandshülsen 19 an ihrem Platz gehalten.

Durch die Mitte der Grundplatte 10 erstreckt sich eine Rotorwelle 20, die an der isolierenden Grund-'platte 10 drehbar befestigt ist. An der Rotorwelle 20 sind Rotorplattengruppen 22« und 22/? fest angebracht. Jede Rotorplattengruppe enthält eine erforderliche Anzahl von Rotorplatten 21, die eine Plattenstapelanordnung bilden. Jede Rotorplatte 21 ist entsprechend der Darstellung nach der Fig 2 A eben ausgebildet. Die Rohrplatten 21 der Rotorplattengruppe 22a und 22b weisen jeweils ein Loch 23 auf, durch das die Rotorwelle 20 gesteckt ist. Die Rotorplattengruppen 22a und 22/? werden von Abstandshaltern 24 in einer genau vorgegebenen Lage gehalten, und zwar derart, daß die Rotorplatten 21 in der gezeigten Weise zwischen die entsprechend ausgerichteten Statorplatten 15 der Statorplattengruppen 14« und 14/j eingreifen. Am Ende der Rotorwelle 20 ist eine Mutter 25 aufgeschraubt, die die Rotorplattengruppen 22a und 22b, die der Einfachheit halber auch nur mit 22 bezeichnet werden, in bezug auf die Rotorwelle 20 fest an ihrem Platz halten soll.

Der Aufbau jeder der Statorplattengruppen 14« und 14/j. die der Einfachheit halber auch nur mit 14 bezeichnet werden, und jede der Rotorplattengruppen 22 wird ausführlich beschrieben. In der Fig. 3 sind die Teile der Statorplattengruppe 14a und der zugeordneten Rotorplattengruppe 22a in einem vergrößerten Maßstab im einzelnen dargestellt. Jeder Statorhalterungszapfen 11 enthält einen Metallkernschaft 30 und eine Isolierhülse 31, die den Schaft 30 umgibt. Auf der Isolierhülse 31 befinden sich aufeinanderfolgend eine Abstandshülse 19, die Statorplattengruppe 14a, die Anschlußfahne 18« und eine weitere Abstandshülse 19.

Der Abstand zwischen den Statorplatten 15 der Statorplattengruppe 14a wird in einer vorgeschriebenen Weise genau eingestellt und durch Unterlegscheiben 32 zwischen benachbarten Statorplatten 15 aufrechterhalten. Ein besonderes Merkmal des einstellbaren Kondensators besteht darin, daß mit Ausnahme derjenigen Oberflächen aller Slatorplatten 15 der Statorplattengruppe 14a, die die Unterlegscheiben

■i 32, die Anschlußfahne 18α und die Abslandshülsen

19 berühren, alle übrigen Oberflächen der Statorplatten 15 und die äußeren Umfangsoberflächen der Unterlegscheiben 32 vollständig mit einem ein Ganzes bildenden dielektrischen Film 33 einer besonderen

κι Dicke überzogen sind. In ähnlicher Weise ist der Abstand zwischen den Rotorplatten 21 der Rotorplattengruppe 22« in einer vorgeschriebenen Weise genau eingesellt und wird durch Unterlegscheiben 34 aufrechterhalten, die zwischen benachbarten Rotorplat-

r> ten angeordnet sind. Mit Ausnahme derjenigen Oberflächen der Rotorplatten 21 der Rotorplattengruppe 22a, die die Unterlegscheiben 34 und die Abstandshalter 24 berühren, sind alle übrigen Oberflächen der Rotorplatten 21 und der äußeren Umfangsflächen der Unterlegscheiben 34 mit einem integralen, d. h. ein Ganzes bildenden, dielektrischen Film 35 einer besonderen Dicke überzogen.

Die Abstandsverhältnisse zwischen den Rotor- und Statorplatten werden an Hand von Fig. 4 erläutert.

2^ri Bei dem beschriebenen Ausführungseispiel hat jede Statorplatte 15 eine Dicke t, von 0,1 mm, jede Rotorplatte 21 eine Dicke I₂ von 0,2 mm und jede der dielektrischen Schichten oder Filme 33 und 35 eine Dicke /, von 15 μπι. Der Luftspalt t_A zwischen den dielektri-

)(i sehen Filmen 33 und 35 beträgt K) μπι, der Abstand /,zwischen den Platten 15 und 21 ist 40 μίτι. In diesem Fall hat jede Unterlegscheibe 32 eine Dicke von 0,28 mm und jede Unterlegscheibe 34 eine Dicke von 0,8 mm.

r> Bei diesem Beispiel liegt der wünschenswerte Bereich der Dicke r, der dielektrischen Filme 33 und 35 größenordnungsmäßig zwischen etwa 5 μπι und

20 μΐη, derjenige des Luftspalts t_A zwischen den dielektrischen Filmen 33 und 35 größenordnungsmäßig

•id etwa zwischen 0 und 20 μίτι und derjenige des Abstands i₅ zwischen den Platten 15 und 21 größenordnungsmäßig zwischen etwa 10 μΐη und 60 μΐη.

Wenn man den dielektrischen Film dünn ausbildet, kann man den einstellbaren Kondensator mit einem

4-, kleinen Abstand zwischen den Elektroden konstruieren, so daß die Pfeifneigung vermindert wird. Pfeifkennlinien in Abhängigkeit von der Frequenz sind in der Fig. 14 dargestellt. Die Kurve I zeigt dabei die Pfeifkennlinie eines bekannten einstellbaren Kon-

-,» densators. Die Kurve II stammt von einem nach der Erfindung ausgebildeten einstellbaren Miniaturkondensator. Aus einem Vergleich zwischen den Kurven I und II geht hervor, daß insbesondere zwischen Frequenzen von 2,5 bis 4 kHz der letztere Kondensator

■-,-, ein geringeres Pfeifen zeigt.

Als nächstes soll ein Verfahren zum Herstellen der Statorplattengruppe 14 beschrieben werden.

Zunächst wird entsprechend der Darstellung nach der Fi g. 5 A eine Montage- oder Einspannvorrichtung

ι ο 40 hergestellt. Die Einspannvorrichtung 40 enthält einen Grundflansch 41, dessen Durchmesser etwas größer als der Durchmesser der Unterlegscheiben 32 ist, und einen mit dem Flansch 41 einstückig ausgebildeten Schaft 43, dessen Durchmesser etwa gleich dem

,,, Durchmesser der Isolierhülse 31 ist. Der Schaft 43 weist einen Endabschnitt 42 mit einem Gewinde auf. Auf den Schaft 43 der Einspannvorrichtung 40 werden nacheinander und in abwechselnder Reihenfolge die Statorplatten 15 und die Unterlegscheiben 32 in

der erforderlichen Anzahl geschoben. Nachdem noch eine Unterlegscheibe 44, deren Durchmesser mit dem Durchmesser des Flansches 41 etwa übereinstimmt, auf den Schaft 43 geschoben ist, wird eine Mutter 45 auf den mit einem Gewinde versehenen Endabschnitt 42 des Schafts 43 aufgeschraubt und angezogen, bis die Platten 15 mit dem vorgeschriebenen Abstand zwischen den Platten richtig angeordnet sind.

Als nächstes wird im Vakuum ein dielektrisches Material, beispielsweise Polyparaxylol, auf der gesamten Montageanordnung als dünner Film mit gleichförmiger besonderer Dicke aufgebracht.

Danach wird die Mutter 45 vom Gewindeendabschnitt 42 des Schaftes 43 abgeschraubt und die gesamte Anordnung bestehend aus den Statorplatten 15 und den Unterlegscheiben 32 wird als Ganzes vom Schaft 43 der Einspannvorrichtung 40 heruntergezogen. Man erhält dann die in der Fig. 5B dargestellte Statorplattengruppe 14. Bei dieser Gruppe sind mit Ausnahme der Berührungsoberflächen zwischen den Statorplatten 15 und den Unterlegscheiben 32 und den Berührungsoberflächen zwischen den Statorplatten 15 und der Unterlegscheibe 44 bzw. dem Flansch 41 alle übrigen Oberflächen der Platten 15 und der Unterlegscheiben 32 mit dem dielektrischen Film 33 überzogen. Infolge dieses anhaftenden, vollständigen dielektrischen Überzugs in Form des Films 33 wird die Dielektrizitätskonstante zwischen den Statorplatten und den Rotorplatten erhöht und darüber hinaus ein Kurzschluß vermieden, falls sich die Platten direkt berühren sollten. Außerdem erfüllt der dielektrische Film 33 die weitere Funktion, daß er alle Platten 15 und Unterlegscheiben 32 zusammenhält, so daß ein einheitliches ganzes Gebilde entsteht. Beim Zusammenbau des einstellbaren Kondensators ist es daher lediglich erforderlich, die Statorplattengruppe 14 als einstückigen Block auf die Statorhalterungszapfen 11 zu schieben. Dieses führt zu einer beachtlichen Erleichterung beim Zusammenbau des Kondensators.

Ein anderes Herstellungsverfahren für die Statorplattengruppe 14 wird an Hand der Fig. 6 erläutert. Bei diesem Verfahren werden zwei Stäbe 50 verwendet, die jeweils an ihrem einen Ende einen Anschlag 51 aufweisen und an ihrem anderen Ende mit einem Gewinde 52 versehen sind. Auf diese Stäbe wird eine große Anzahl von Statorplatten 15 und Unterlegscheiben 32 abwechselnd und aufeinanderfolgend geschoben. Danach werden Unterlegscheiben 44 aufgesetzt und Muttern 53 auf die Gewinde 52 geschraubt und angezogen, so daß die Platten 15 den richtigen Abstand voneinander haben.

Nach Beendigung dieser Montage wird wie bei dem vorsrsgCgSngcncn i^cispiCi ein uiCiCxCLnsCuCr * ΐΐϊτι au* der gesamten Montageanordnung ausgebildet. Nach Fertigstellung dieses Oberzugs werden die Muttern 53 von den Gewinden 52 abgeschraubt und die Stäbe 50 werden aus der Statorplattengruppe gezogen. Auf diese Weise entsteht eine große Statorplattengruppe, die ein einheitliches Gebilde aus einer großen Anzahl von Statorplatten und Unterlegscheiben, die abwechselnd aufeinanderfolgen, darstellt. Dieses Gebilde kann man in mehrere Statorplattengruppen 14 unterteilen, von denen dann jede einen Block mit der erforderlichen Anzahl von Statorplatten und Unterlegscheiben bildet. Dieses Verfahren ist zur Massenproduktion von vielen Statorplattengruppen geeignet.

An Hand der Fig. 7 wird ein Herstellungsverfahren erläutert, das gegenüber dem an Hand der Fig. 6 be-

schriebenen Verfahren modifiziert ist. Bei diesem modifizierten Verfahren wird beim abwechselnden Aufschieben der Statorplatten 15 und der Unterlegscheiben 32 auf die Stäbe 50 jeweils nur die für eine Plattengruppe 14 erforderliche Anzahl von Statorplatten 15 und Unterlegscheiben 32 aufgeschoben und dann werden zwei Unterlegscheiben 6Oe und 60b aufgesteckt, die jeweils zwischen benachbarten Plattengruppen eingefügt werden. Die Unterlegscheiben 60a und 60£> sind in der dargestellten Weise an den Umfangsrändern der sich gegenüberliegenden Flächen abgeschrägt. Im montierten Zustand befindet sich daher zwischen den Unterlegscheiben 60a und 60b eine V-förmige Ringnut 61.

Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 wird eins große Anzahl von Statorplatten 15, Unterlegscheiben 32 und Unterlegscheiben 60a und 60b in geeigneter Reihenfolge auf die Stäbe 50 geschoben und mit Hilfe der Unterlegscheibe 44 und der Mutter 53 festgezogen. Nachdem die gesamte Montageanordnung mit dem dielektrischen Film überzogen ist, werden die Stäbe 50 entfernt. In die zwischen den Unterlegscheiben 60a und 60b ausgebildeten Ringnuten kann man ein Werkzeug stoßen, um die Unterlegscheiben 60a und 60b voneinander zu trennen. Man erhält dann die gewünschten einzelnen Statorplattengruppen 14. Die Nuten 61 erleichtern die Trennung der Unterlegscheiben 60a und 60b voneinander und damit die Trennung der einzelnen Statorplattengruppen.

Bei jedem der beschriebenen Ausführungsbeispiele kann man nicht dargestellte Korrekturplatten, deren Dicke jeweils größer als die Dicke jeder Platte ist, auf den äußeren Seiten der Statorplatten 15 zu beiden Seiten jeder Statorpiattengruppe 14 anbringen. Falls die Statorplatten in bezug auf den Schaft 43 oder die Stäbe 50 nicht rechtwinklig verlaufen, führen diese Korrekturplatten eine Korrektur herbei und stellen damit die Rechtwinkligkeit sicher.

Die Rotorplattengruppen 22 können in ähnlicher Weise wie die Statorplattengruppen 14 hergestellt werden. Eine Erläuterung des Verfahrens zum Herstellen der Rotorplattengruppen kann daher entfallen.

Als nächstes wird an Hand eines Ausführungsbeispiels die Ausbildung der dielektrischen Filme 33 und 35 beschrieben.

Dazu wird eine in der Fig. 8 dargestellte Vorrichtung verwendet, die eine Kammer 70 aufweist. In die Kammer 70 wird Diparaxylylen 71 gegeben und die Kammer 70 wird von einer Heizeinrichtung 72 auf eine Temperatur von 80° C bis 200° C gebracht. Dadurch wird das Diparaxylylen in den gasförmigen Zustand überführt. Durch eine weitere Heizeinrichtung

73 wird das gasförmige Diparaxylylen zur Pyrolyse weiter erhitzt, und zwar etwa bis auf 600° C. Das derart erhitzte Diparaxylylen wird dann in eine Kammer

74 eingeführt. In die Kammer 74 wurde zuvor in einem Zustand normaler Temperatur (unter 50° C) eine mit einem dünnen Film zu überziehende Anordnung 75 gegeben, die die Platten 15 und Unterlegscheiben 32 in Form der beschriebenen Plattenstapelanordnung enthält, die von den Muttern 45 bzw. 53 zusammengehalten wird, wie es an Hand der Fi g. 5 A, 6 und 7 beschrieben ist. Das Innere der Vorrichtung ist mit Hilfe einer Kühlfalle 77 bei etwa -70° C und einer Vakuumpumpe 76 evakuiert.

Das Gas, das zum Durchführen einer chemischen Reaktion von der Heizeinrichtung 73 erhitzt und in

030 247/197

ein Monomer mit einem Paraxylylenradikal umgesetzt worden ist, wird in die Kammer 74 eingeleitet und durch Polymerisationsreaktion auf der äußeren Oberfläche der Anordnung 75 in einen Film überführt, bei dem es sich um einen dünnen Überzug aus Polyparaxylylen handelt, das mit der Oberfläche der Anordnung 75 fest verbunden ist und eine gleichförmige Dicke hat.

Zusätzlich ist zwischen der Kammer 74 und der Kühlfalle 77 eine Heizeinrichtung 78 vorgesehen, um das von der Vakuumpumpe 76 in die Kühlfalle 77 abgezogene Gas von 50" C auf 180° C zu erhitzen. Ein Teil dieses erhitzten Gases strömt nicht zur Kühlfalle 77, sondern kehrt zu der zu beschichtenden Anordnung 75 zurück, und bleibt dort als Film haften. Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung der Heizeinrichtung 78 die Reaktionseffizienz beachtlich verbessert werden kann. Die Beziehung zwischen der Heiztemperatur der Heizeinrichtung 78 und der Reaktionseffizienz ist in der Fig. 9 dargestellt. Die Heizeinrichtung 78 kann in einem Teil der Kammer 74 angeordnet sein.

Anstelle von Diparaxylylen kann man ein Substitutionsprodukt verwenden, wobei man dann auf Grund ähnlicher Vorgänge einen dünnen Film aus dem Substitutionsprodukt erhält. So ist eine synthetische Harzsubstanz als Filmmaterial geeignet, die beispiels- -weise eine Dielektrizitätskonstante ε von etwa 1,0 bis 5,0, einen dielektrischen Verlust tan ό von 1x10 ⁴ bis 5 X H) ^:, einen spezifischen Widerstand von mehr als etwa 10^g Ohm · cm und eine hygroskopische Aufnahmefähigkeit von etwa weniger als 3 % aufweist und die darüber hinaus als Film durch das beschriebene Vakuumverfahren niedergeschlagen werden kann.

Dadurch, daß jede Statorplattengruppe und jede Rotorplattengruppe vollständig in der beschriebenen Weise mit einem dielektrischen Film überzogen wird, besteht praktisch keine Gefahr, daß beim Einbau der Plattengruppen in einen einstellbaren Kondensator eine gegenseitige Berührung zwischen den Rotor- und Statorplatten auftritt, was sonst zu einem Kurzschluß führen würde. Wegen des Überzugs kann man daher den Abstand zwischen den Platten sehr klein machen. Da sich darüber hinaus zwischen den Platten ein dielektrischer Film mt einer hohen spezifischen Dielektrizitätskonstanten befindet, kann der Kondensator in hohem Maß miniaturisiert werden und dabei eine hohe Kapazität aufweisen. Da ferner jede Plattengruppe bereits mit einem dielektrischen Film überzogen ist und daher ein einheitliches ganzes Gebilde darstellt, ist die Montage des Kondensators sehr einfach.

Auf diese Weise wird ein einstellbarer Kondensator in Ultraminiaturtechnik mit einer sehr großen Kapazität geschaffen, bei dem mit der Ultraminiaturisierung verbundene unregelmäßige Abweichungen in den mechanischen Abmessungen der einzelnen Teile nicht mehr vernachlässigbar sind. Da die an Hand der Fig. 4 erläuterten Beiehungen zwischen den Statorplatten 15 und den Rotorplatten 21 idealisiert sind, kann man diese Bedingungen nur schwer verwirklichen, weil bei der tatsächlichen Herstellung der Rotorplattengruppen und der Statorplattengruppen die eine Gruppe gegenüber der anderen versetzt ist.

Das hat zur Folge, daß die Statorplatten 15 und die Rotorplatten 21 nicht mehr parallel zueinander verlaufen, wie es in der Fig. 10 durch die unterbrochenen Linien dargestellt ist. In extremen Fällen kann es sogar vorkommen, daß die Statorplatten 15 an ihrem Fußpunkt stark gebogen werden. Wenn sich die Platten in diesem Zustand befinden, steht der dielektrische Film 33 der Statorplatten 15 längs einer Linie oder an einem Punkt mit dem dielektrischen Film 35 j der Rotorplatten 21 in Berührung. Wenn man die Rotorplatten 21 in diesem Zustand einige Male dreht, kommt es an den Berührungsstellen zu einer Beschädigung der dielektrischen Filme und folglich zu einer Änderung der Dielektrizitätskonstanten des Konden-

K) sators. Ferner besteht dann die Möglichkeit daß es zu einem direkten Kontakt zwischen den Platten und damit zu einem Kurzschluß kommt.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden diese Nachteile vermieden.

Ii Dazu sind bei der Anordnung nach der Fig. 10 zwischen den Statorplatten 15 Unterlegscheiben 8ö vorgesehen, die eine elastische Struktur wie eine Blattfeder haben und die nach Art einer Federscheibe aus einem gummiähnlichen Werkstoff hergestellt sein können. Falls dann unregelmäßige Abweichungen in den Stellungen und Abständen zwischen den Platten 15 der Statorplattengruppe 14 auftreten und falls dabei Kräfte auftreten, die ohne besonderen Ausgleich zu den durch die unterbrochenen Linien dargestellten Deformationen führen würden, dehnen sich die Unterlegscheiben 80 aus oder ziehen sich zusammen, so daß die Statorplatten 15 in Stellungen gelangen, in denen sie über die dazwischenliegenden dielektrischen Filme 33 und 35 in einem Oberflachenkontakt

j» mit den Rotorplatten 21 stehen, wie es in der Fig. 10 durch die ausgezogenen Linien dargestellt ist.

Auf diese Weise wird eine Deformation der Platten verhindert und, da darüber hinaus die dielektrischen Filme nicht an konzentrierten Stellen beansprucht

j5 werden, wird auch eine schnelle Beschädigung der Filme verhindert. Damit werden Veränderungen in der elektrostatischen Kapazität des Kondensators und Kurzschlüsse zwischen den Platten vermieden.

Während bei diesem Ausführungsbeispiel die Unterlegscheiben zwischen den Platten 15 der Statorplattengruppe 14 aus einem elastischen Werkstoff bestehen, kann man auch statt dessen die Unterlegscheiben zwischen den Platten 21 der Rotorplattengruppe 22 aus einem elastischen Werkstoff herstellen oder diese Maßnahme zusätzlich vorsehen.

Anstelle der Ausbildung der Unterlegscheiben zwischen den Platten 15 aus einem elastischen Material oder zusätzlich zu dieser Maßnahme kann man zwischen der Statorplattengruppe 14 und den Abstandshülsen 19, die die Lage der Statorplattengruppe 14 bestimmen, elastische Unterlegscheiben 81 einfügen, wie es in der Fig. ! 1 A dargestellt ist. Entsprechend der Darstellung nach der Fig. 11 B enthalten die elastischen Unterlegscheiben 81 zwei scheibenartige Flansche 83a und 836 sowie ein einstückig mit den Flanschen ausgebildetes Verbindungsstück 82, das die Flansche 83a und 836 in einem Abstand voneinander und in zueinander parallelen, koaxialen Stellungen hält. Diese elastischen Unterlegscheiben 81 befinden sich zu beiden Seiten der Statorplattengruppe 14 auf den Statorhalterungszapfen 11 und trennen, wie bereits erwähnt, die Statorplattengruppe 14 von den Abstandshülsen 19.

Falls die gesamte Statorplattengruppe 14 nicht richtig ausgerichtet ist, sondern gegenüber der gesamten Rotorplattengruppe 22 versetzt ist, werden die elastischen Unterlegscheiben 81 einer elastischen Deformationunterzogen. Dadurch wird die gesamte Sta-

torplattengruppe 14 derart verschoben, daß sie in bezug auf die Rotorplattengruppe 22 in eine passende Stellung gelangt.

Anstelle der elastischen Unterlegscheiben 81 kann man auch Schraubenfedern 84 zwischen der Statorplattengruppe 14 und den Abstandshaltern 19 anordnen, wie es in der Fig. 12 dargestellt ist. Die Funktion dieser Schraubenfedern 84 ist dieselbe wie die der Unterlegscheiben 81.

Wenn man des weiteren elastische Unterlegscheiben zwischen die Statorplattengruppen bei der an Hand der Fig. 6 und 7 beschriebenen Ausführungsform der Statorplattengruppen legt, kann man mit diesen elastischen Unterlegscheiben abweichende Ablenkungen oder Krümmungen während des Herstellungsverfahrens der Statorplanengruppe 14 korrigeren und darüber hinaus, wenn diese Unterlegscheiben in den einstellbaren Kondensator eingebaut werden, die Statorplattengruppe in eine geeignete Korrekturstellung bringen.

Bei einer anderen bevorzugten Weiterbildung werden die mit der Ullraminiaturisierung verbundenen Schwierigkeiten wie folgt vermieden.

Entsprechend der Darstellung nach der Fig. 13 werden auf die Oberflächen des dielektrischen Films 35 der Rotorplatten 21 und auf die Oberflächen des dielektrischen Films 33 der Statorplatten 15 Teilchen aus feinem Pulver 90 aufgebracht.

Bei einem Ausführungsbeispitl haben die Teilchen aus dem feinen Pulver 90 einen Teilchendurchmesser d von etwa 5 μίτι. eine Dielektrizitätskonstante ε von 2,5 (bei K)⁶ Hz), einen dielektrischen Verlust tan ό von 2x10 ⁴, einen spezifischen Widerstand von 10 ⁴ Ohm ■ cm und eine hygroskopische Aufnahmefähigkeit von 0,3%. Der Teilchendurchmesser d muß kleiner als der Luftspalt zwischen den Platten sein, vorzugsweise kleiner als der halbe Luftspalt. Die anderen Grenzbereiche haben vorzugsweise die folgenden Werte: Dielektrizitätskonstante etwa 1,0 bis 5,0 (bei 10" Hz), dielektrischer Verlust tan ό etwa 1 x 10 ⁴ bis 5 χ 1(Γ^:, spezifischer Widerstand etwa K)" bis 10^3S Ohm · cm und hygroskopische Aufnahmefähigkeit etwa 0,1 bis 3%. Beispiele für Substanzen mit solchen Eigenschaften Sind Pulver aus synthetischen Harzen wie Äthylentetrafluorid, Polyäthylene und Polycarbonate. Das verwendet^Pulver wird unter diesen Stoffen ausgewählt.

Das feine Pulver 90 kann auf die Oberflächen aller Platten aufgebracht werden, beispielsweise dadurch, daß die Teilchen des Pulvers von einem Luftstrom aufgenommen und gegen alle Plattengruppen geblasen werden. Auf diese Weise wird das Pulver Qödispergiert und auf allen Oberflächen von allen Platten verteilt.

Wegen dieses feinen Pulvers 90 befinden sich der dielektrische Film 33 jeder Statorplatte 15 und der dielektrische Film 35 der gegenüberliegenden Rotorplatte 21 in einem Zustand, bei dem die Teilchen des feinen Pulvers 90 eine direkte Gleitberührung zwischen den Platten verhindern. Auf diese Weise wird ein Verschleiß der dielektrischen Filme durch gegenseitiges Reiben vermieden. Da die feinen Pulverteilchen wie rollende Kugeln wirken, wird ferner auch das Drehmoment zum Drehen der Rotorplattengruppe herabgesetzt.

Eine weitere vorteilhafte Wirkung, die durch das feine Pulver 90 zwischen den sich gegenüberstehenden dielektrischen Filmen 33 und 35 erzielt wird, be-

steht darin, daß selbst bei einer nicht parallelen Stellung der Stator- und Rotorplatten die dielektrischen Filme 33 und 35 nicht beschädigt werden, da zwischen ihnen ein punktueller, konzentrierter Reibungskontakt vermieden wird. Selbst bei einer großen Anzahl von Rotordrehungen treten daher bei der Verwendung dieses Kondensators keine Kapazitätsänderungen und Kurzschlüsse auf.

Die Verwendung von elastischen Unterlegscheiben und Abstandshaltern und/oder die Verwendung von feinem Pulver bewirken somit eine Verbesserung der verschiedenen Kennwerte des einstellbaren Kondensators. Um die vorteilhaften Wirkungen besser aufzuzeigen, werden im folgenden die Eigenschaften und Kennwerte eines einstellbaren Miniaturkondensators, bei dem sowohl elastische Unterlegscheiben als auch feines Pulver verwendet werden, im Vergleich zu den Kennwerten und Eigenschaften eines Miniaturkondensators beschrieben, bei dem weder von elastischen Unterlegscheiben noch vom Pulver Gebrauch gemacht ist. In den Fig. 15, 16 und 17 ist die Kurve I jeweils einem einstellbaren Kondensator zugeordnet, in dem weder elastische Unterlegscheiben noch das feine Pulver benutzt werden. Die Kurve II ist hingegen

Ώ einem einstellbaren Miniaturkondensators zugeordnet, bei dem von den elastischen Unterlegscheiben und dem feinen Pulver Gebrauch gemacht wird.

Fig. 15 zeigt die Kapazitätsänderung in Abhängigkeit von der Anzahl der Drehungen des Rotors. Bei dieser Darstellung liegt die Kapazitätsänderung innerhalb der Bereiche, die von den Kurven I bzw. II begrenzt werden. Wie man sieht, wird die Kapazitätsänderung bei Verwendung von elastischen Unterlegscheiben und feinem Pulver äußerst gering. Nach einer großen Anzahl von Rotorumdrehungen tritt nahezu überhaupt keine Kapazitätsänderung mehr auf.

Fig. 16 zeigt die Kapazitätsänderung für den Fall, daß die Rotorwelle in axialer Richtung nach Art einer Wechselbelastung mit zunehmenden Belastungsspit-

■«) ;zen belastet wird. Die Kapazitätsänderung liegt innerhalb der Bereiche, die von den Kurven I bzw. II begrenzt werden. Bei der Kurve I ist der absolute Wert der Kapazitätsänderung groß. Wenn die Belastung weggenommen wird, bleibt eine von Null verschiedene Kapazitätsänderung bestehen. Im Gegensatz dazu ist bei der Kurve II der absolute Wert der Kapazitätsänderung klein und es verschwindet die Kapazitätsänderung bei Wegnahme der Belastung. Ein Hystereseeffekt tritt nicht auf.

so Fig. 17 zeigt die Kapazitätsabweichung in Abhängigkeit vom Drehverhältnis (Drehwinkel des Rotors in Prozent, wobei eine Drehung um !80° einem Prozentsatz von 100 entspricht). In bezug auf die Drehstellung weicht die Kapazität um Werte ab, die. innerhalb der Bereiche liegen, die von den Kurven I bzw. Π begrenzt werden. Wie man sieht, ist die Kapazitätsabweichung bei der Verwendung von elastischen Unterlegscheiben und feinem Pulver wesentlich geringer.

bo Das zum Drehen der Rotorwelle erforderliche Drehmoment ist grafisch nicht dargestellt. Aber auch hier tritt ein großer Unterschied auf. Ohne die Verwendung von elastischen Unterlegscheiben und von Pulver liegt das maximale und das minimale Drehmoment bei einem Auführungsbeispiel größenordnungsmäßig zwischen 120 und 170 g · cm. Wenn man hingegen die beiden genannten Maßnahmen anwendet, vermindert sich der Drehmomentbereich auf Werte

zwischen 50 und 80 g · cm.

Die Ausschußziffer infolge übermäßigen elektrostatischen Rauschens beträgt größenordnungsmäßig i5 bei 10000 erzeugten Kondensatoren, wenn diese beiden Maßnahmen nicht verwendet werden. Bei Verwendung der elastischen Unterlegscheiben und des Pulvers geht hingegen die Ausschußziffer nahezu auf Null zurück.

Die beschriebenen Ausführungsformen stellen lediglich bevorzugte Beispiele dar. Dem Fachmann bieten sich zahlreiche Modifikationen an. So kann man beispielsweise den dielektrischen Film lediglich auf den Platten der Rotorplattengruppe und nicht auf den Platten der Statorplattengruppe ausbilden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von mit einem dünnen dielektrischen Oberzug bedeckten Stator- und/oder Rotorplattengruppen für einstellbare Miniaturkondensatoren, bei denen die Platten einer Plattengruppe mit Hilfe von zwischen benachbarten Platten angeordneten Abstandshaltern in einem besonderen Abstand voneinander festgehalten sind und die Platten der kotorplattengruppe in einen zwischen die Platten der Statorplatlengruppe eingreifenden Zustand frei drehbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zum Zusammenfügen einer Vielzahl von Stator- und/oder Rotorplattengruppen zwischen benachbarte Plattengruppen jeweils zwei Gruppen-Abstaudshalter (60a, 60b) gelegt werden, daß der dünne dielektrische Überzug (33) gleichzeitig und ganzheitlich auf der gesamten freiliegenden Oberfläche aller zusammengefügten Platten-Abstandshalter-

Gruppen durch Trennen der Gruppen-Abstandshalter (60a, 60b) voneinander getrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gruppen-Abstandshalter (60a, 60b) eine solche Gestalt haben, daß sich im montierten Zustand zwischen ihnen eine V-förmige Ringnut (61) befindet, in die zum leichten Trennen ein Werkzeug eingreifen kann.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandshalter (80) zwischen den Platten der Plattengruppen aus einem elastischen Werkstoff hergestellt sind.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gruppen-Abstandshalter aus einem elastischen Werkstoff hergestellt sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche des auf den Plattengruppen ausgebildeten dielektrischen Überzugs ein feines Pulver (90) aufgebracht wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Montieren der Stator- und/oder Rotorplaltengruppen auf den Außenseiten der Plattengruppen Korrekturplatten angeordnet werden, deren Dicke größer als die Dicke jeder Stator- bzw. Rotorplatte ist.