DE2644167A1 - Self-healing wound capacitor - made of cellulose acetate layers interleaved with metal coatings and tempered - Google Patents

Self-healing wound capacitor - made of cellulose acetate layers interleaved with metal coatings and tempered

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DE2644167A1
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Joachim Dipl Ing Rauhut
Peter Roedl
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Abstract

A self-healing capacitor includes dielectric layers which have been produced by applying a lacquer to a carrier foil consisting of two metal coatings, interleaved with dielectric layers. The dielectric layers consist of cellulose acetate and the metal coatings have a thickness of 10-18 nm. The wound capacitor is finally tempered and is strengthened thereby. Such a capacitor requires only one 1.2 mu dielectric layer between the metal coatings. It combines a satisfactory self-healing property with a high volumetric capacity. Its mfr. saves much in costs for material and for labour.

Description

Regenerierfähiger elektrischer Kondensator.Regenerative electrical condenser.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen regenerierfähigen elektrischen Kondensator mit Dielektrikumsschichten, die durch ein Lackierverfahren auf einer Trägerfolie hergestellt sind, in welchem zumindest zwei Beläge und zwei durch einen Belag voneinander getrennte Dielektrikumsschichten miteinander stoffschlüssig verbunden sind.The present invention relates to a regenerable electric Capacitor with dielectric layers that are deposited on a Carrier film are made in which at least two coverings and two by one Dielectric layers separated from one another are bonded to one another in a materially bonded manner are.

Ein Kondensatoraufbau der beschriebenen Art ist aus der DT-PS 1.514.498 bekannt. Dieser Kondensatoraufbau ist nach dem bisherigen Stand der Technik jedoch zumindest bei den heutigen Erfordernissen an die Volumenkapazität nicht in regenerierfähiger Form herzustellen; vielmehr verbleiben in den Dielektrikumsschichten Metallspitzen, die beim Metallisieren in Poren entstehen und sich in der herkömmlichen Art nicht beseitigen lassen.A capacitor structure of the type described is from DT-PS 1.514.498 known. However, this capacitor structure is in accordance with the prior art at least with today's volume capacity requirements, it is not regenerable Make shape; rather, metal tips remain in the dielectric layers, which arise in pores during metallization and are not in the conventional way have it eliminated.

Um trotzdem regenerierfähige Kondensatoren der genannten Art herstellen zu können, werden Jeweils zwischen zwei Belägen, z.B. gemäß der DT-OS P 23 03 905 1zwei Dielektrikumsschichten übereinanderlackiert. Dadurch werden durchgehende oder tief eindringende Metall spitzen, die die Isolation unzulässig verschlechtern könnten, vermieden.In order to still produce regenerative capacitors of the type mentioned between two coverings, e.g. according to DT-OS P 23 03 905 1 two layers of dielectric coated one on top of the other. This will result in continuous or deep penetrating metal tips, which could impair the insulation impermissibly, avoided.

Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht in der Angabe eines Kondensators der eingangs beschriebenen Art, welcher zwischen zwei Belägen jeweils nur eine Dielektrikumsschicht aufweist, einwandfrei regeneriert und eine hohe Volumenkapazität besitzt.The object on which the present invention is based exists in the specification of a capacitor of the type described above, which between two coverings each has only one dielectric layer, perfectly regenerated and has a high volume capacity.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Dielektrikumsschichten aus Zelluloseester bestehen, daß die Beläge Belagstärken zwischen etwa 10 nm und 18 nm aufweisen und daß der Kondensatorwickel getempert und dadurch verfestigt ist.This object is achieved according to the invention in that the dielectric layers consist of cellulose esters that the coverings thicknesses between about 10 nm and 18 nm and that the capacitor winding is tempered and thereby solidified.

Derartige Kondensatoren können beispielsweise Dielektrika von 1,2 /um Stärke aufweisen und sind dabei noch ohne besondere Schwierigkeiten herzustellen. Vorteilhaft werden derartige Kondensatoren so ausgestaltet, daß ihre Beläge verstärkte Randzonen aufweisen, deren Flächenleitfähigkeit mindestens 1 S beträgt, und daß diese Randzonen vollständig außerhalb des kapazitiv wirksamen Teils der Beläge liegen und daß die Durchschlagsfeldstärke mindestens 100 V /um beträgt.Such capacitors can, for example, dielectrics of 1.2 / to have strength and can be produced without any particular difficulties. Such capacitors are advantageously designed so that their coatings are reinforced Have edge zones whose surface conductivity is at least 1 S, and that these edge zones lie completely outside of the capacitively effective part of the coverings and that the breakdown field strength is at least 100 V / µm.

Als Durchschlagsfeldstärke wird hier die Feldstärke bezeichnet, bei der im fertigen Kondensator Durchschläge auftreten.The field strength is referred to here as the breakdown field strength, at which breakdowns occur in the finished capacitor.

Eine beträchtliche Einsparung an Material- und Lohnkosten ist bei einem Verfahren zur Herstellung des beschriebenen Kondensators möglich, bei dem auf imprägnierte Hilfsträgerfolien dünne Lackschichten auflackiert und Metallbeläge aufgedampft werden, bei dem die Lackschichten und Metallbeläge von der Hilfsträgerfolie abgelöst, zu Kondensatoren ohne gegenseitige Versetzung gewickelt und stirnkontaktiert werden, welches durch die Merkmale gekennzeichnet ist, daß die Beläge mit Belagstärken von etwa 10 bis 18 nm erzeugt werden, daß die Lackschichten durch Auftragen von Zelluloseesterlösungen gebildet werden, daß der Kondensator nach dem Stirn- kontaktieren getempert und dadurch verfestigt wird, daß erst der verfestigte Kondensator mit einer Aufschließfeldstärke, die nur wenig unter der Durchschlagsfeldstärke des dielektrischen Materials liegt, belastet und dadurch von Metallspitzen im Dielektrikum befreit wird.A considerable saving in material and labor costs is with a method for producing the capacitor described possible in which Thin layers of lacquer and metal coverings applied to impregnated auxiliary carrier foils are vapor-deposited, in which the paint layers and metal coatings from the auxiliary carrier film detached, wound into capacitors without mutual displacement and end-to-end contact be, which is characterized by the fact that the coverings with thicknesses from about 10 to 18 nm that the lacquer layers can be produced by applying Cellulose ester solutions are formed so that the capacitor after the end to contact is tempered and thereby solidified that only the solidified capacitor with an opening field strength that is only slightly below the breakdown field strength of the dielectric Material lies, loaded and thus freed from metal tips in the dielectric will.

Gemäß unserer Erkenntnis läuft das Ausbrennen von Metallspitzen im Dielektrikum ("Aufschließen") wesentlich vollständiger und besser ab, wenn die Kondensatorwindungen sehr fest aufeinanderliegen. Bei der hohen Ausbrennfeldstärke werden die Dielektrikumsschichten elektrostatisch aufeinander gedrückt, die im Langzeitbetrieb evt. schädlichen Metallspitzen im Dielektrikum nähern sich den gegenpoligen Belägen und werden vollständig ausgebrannt. Die Temperung ermöglicht einen Ausgleich unterschiedlicher mechanischer Spannungen im Wickelkörper, so daß ein besonders gleichmäßiges Ausbrennen von Fehlstellen über den ganzen Wickelkörper möglich wird. Außerdem bewirkt die Verkleinerung der Belagstärke, die bei Aluminium als Belagmetall einer Verkleinerung der Flächenleitfähigkeit von dem bei Lackkondensatoren üblichen Wert von 0,5 S auf 0,085 bis 0,25 S entspricht, wiederum eine verbesserte Ausbrennmöglichkeit für Metallspitzen. Die im Vergleich zur Betriebsspannung sehr hohe Ausbrennfeldstärke ist erforderlich, um dem Kondensator auch im Dauerbetrieb seine hohen Isolationswerte zu erhalten. Insbesondere eine Feldstärke von etwa 125 V//um ist hierfür vorteilhaft einsetzbar.As far as we know, metal tips burn out in the Dielectric ("unlocking") is much more complete and better when the capacitor windings lie very tightly on top of each other. At the high burnout field strength, the dielectric layers Electrostatically pressed together, the metal tips that may be harmful in long-term operation in the dielectric approach the opposing poles and are completely burned out. The tempering enables different mechanical stresses to be compensated for in the winding body, so that a particularly even burnout of imperfections over the whole winding body becomes possible. In addition, the reduction in the thickness of the covering in the case of aluminum as a covering metal, a reduction in the surface conductivity of corresponds to the usual value for lacquer capacitors of 0.5 S to 0.085 to 0.25 S, again, an improved burnout option for metal tips. The comparison For operating voltage very high burnout field strength is required to power the capacitor to maintain its high insulation values even in continuous operation. In particular one Field strength of about 125 V / um can be used advantageously for this.

Die Verkleinerung der Belagstärke ermöglicht erst den Einsatz der hohen Feldstärken, da bei den bisher üblichen Belagstärken bereits durch den Aufschließvorgang relativ große Belagsteile ausgebrannt werden, so daß eine unzulässige Kapazitätsabnshme beim Aufschließen erfolgt.The reduction in the thickness of the covering makes it possible to use the high field strengths, since with the previously usual coating thicknesses already through the unlocking process relatively large parts of the covering are burned out, so that an impermissible decrease in capacity when unlocking takes place.

Die Temperung des Wickelkörpers nach dem Stirnkontaktieren wird vorteilhaft bei 1300 C durchgeführt. Diese Temperatur liegt über der Schmelztemperatur des zur Beschichtung der Trägerfolie verwendeten Wachsgemisches, infolgedessen werden im Wickelkörper befindliche spröde Wachsteilchen, die schädliche Inhomogenitäten im Dielektrikum hervorrufen können, flachgedrückt. Durch die Temperung werden einerseits sehr viele Fehlstellen für den Aufschließprozeß erfaßbar, andererseits wird das Dielektrikum thermisch noch nicht geschädigt.The tempering of the wound body after the face contacting is advantageous carried out at 1300 C. This temperature is above the melting temperature of the zur Coating of the carrier film used wax mixture, as a result, in Brittle wax particles located in the wound body, which cause harmful inhomogeneities in the Dielectric can cause, flattened. The tempering on the one hand a lot of flaws can be detected for the unlocking process, on the other hand that becomes Dielectric not yet thermally damaged.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorteilhaft für Dielektrikumsdicken zwischen etwa 0,8 /um und 1,8 /um eingesetzt.The method according to the invention is advantageous for dielectric thicknesses between about 0.8 / µm and 1.8 / µm are used.

Die Erfindung wird nun an Hand einer Figur näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with reference to a figure.

Die Figur zeigt einen erfindungsgemäßen Folienaufbau schematisch in geschnittener Ansicht.The figure shows a film structure according to the invention schematically in sectional view.

Auf eine Trägerfolie 4 sind eine erste Lackschicht 1, eine zweite Lackschicht 5, ein dazwischenliegender Metallbelag 2 und ein über der zweiten Lackschicht 5 liegender zweiter Metallbelag 6 aufgebracht. Die Metallbeläge lassen an gegenüberliegenden Seiten Freirandzonen 3 frei. Im Bereich dieser Freirandzonen 3 sind die benachbarten Beläge jeweils verstärkt. Die Verstärkungen 8 überlappen den kapazitiv wirksamen Bereich der Beläge 2 beziehungsweise 6 nicht. Ausgehend von den Belägen 2 beziehungsweise 6 ragen in Poren Metallspitzen in die Lackschichten 1 beziehungsweise 5. Diese Metallspitzen, die die Lackschichten nicht vollständig durchdringen müssen, werden durch die erfindungsgemäß angelegte hohe Feldstärke ausgebrannt, ohne daß von den Belägen 2 beziehungsweise 6 unzulässig große Teile weggebrannt werden. Der Ausbrennprozeß erfolgt umso sauberer, je dichter die einzelnen Windungen im Kondensator aufeinanderliegen.A first lacquer layer 1 and a second are on a carrier film 4 Lacquer layer 5, an intermediate metal coating 2 and one over the second lacquer layer 5 lying second metal coating 6 applied. The metal coverings leave on opposite sides Free edge zones 3 free. In the area of these free edge zones 3 are the neighboring ones Reinforced coverings. The reinforcements 8 overlap the capacitively effective Area of coverings 2 and 6 not. Starting from the coverings 2 respectively 6, metal tips protrude into the paint layers 1 or 5 in pores. which do not have to completely penetrate the lacquer layers, are provided by the invention applied high field strength burned out without being affected by the coverings 2 respectively 6 unacceptably large parts are burned away. The burnout process is all the cleaner, the closer the individual turns in the capacitor are to one another.

Als Material für die Belage eignet sich insbesondere Aluminium 5 Patentansprüche 1 Figur LeerseiteAluminum is particularly suitable as the material for the covering 1 figure Blank page

Claims (5)

Patentansprüche Regenerierfähiger elektrischer Kondensator mit Dielektrikumsschichten, die durch ein Lackierverfahren auf einer Trägerfolie hergestellt sind, in welchem zumindest zwei Beläge und zwei durch einen Belag voneinander getrennte Dielektrikumsschichten miteinander stoffschlüssig verbunden sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Dielektrikumsschichten aus Zëlluloseester bestehen, daß die Beläge Belagstärken etwa von 10 nm bis 18 nm aufweisen und daß der Kondensatqrwickel getempert und dadurch verfestigt ist. Claims of regenerable electrical capacitor with dielectric layers, which are produced by a painting process on a carrier film in which at least two coverings and two dielectric layers separated from one another by a cover are connected to each other in a materially bonded manner, that is to say e t that the dielectric layers consist of cellulose ester, that the coverings are thicknesses have about 10 nm to 18 nm and that the condensate wrap is tempered and thereby is solidified. 2. Kondensator nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß seine Beläge verstärkte Randzonen aufweisen, deren Flächenleitfähigkeit mindestens 1 S beträgt, und daß diese Randzonen vollständig außerhalb des kapazitiv wirksamen Teils der Beläge liegen und daß die Durchschlagsfeldstärkezwischen gegenpoligen Belägen mindestens 100 V//um beträgt.2. Capacitor according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that its coverings have reinforced edge zones, their surface conductivity is at least 1 S, and that these edge zones are completely outside the capacitive effective part of the linings and that the breakdown field strength between opposite poles Deposits is at least 100 V // µm. 3. Verfahren zur Herstellung eines Kondensators nach Anspruch 1 oder 2, bei dem auf imprägnierte Hilfsträgerfolien dünne Lackschichten auflackiert und Metallbeläge aufgedampft werden, bei dem die Lackschichten und Metallbeläge von der Hilfsträgerfolie abgelöst, zu Kondensatoren ohne gegenseitige Versetzung der einzelnen Windungen gewickelt und stirnkontaktiert werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß Beläge mit einer Belagstärke von etwa 10 nm bis 18 nm erzeugt werden, daß die Lackschichten durch Auftragen von Zelluloseesterlösungen gebildet werden, daß der Kondensator nach dem Stirnkontaktieren getempert und dadurch verfestigt wird und daß erst der verfestigte Kondensator mit einer Aufschließfeldstärke, die nur wenig unter der Durchschlagsfeldstärke des dielektrischen Materials liegt, belastet und dadurch von Metall spitzen im Dielektrikum befreit wird.3. A method for producing a capacitor according to claim 1 or 2, in which thin layers of lacquer are lacquered onto impregnated auxiliary carrier foils and Metal coverings are vapor-deposited, in which the paint layers and metal coverings of the auxiliary carrier film detached, to capacitors without mutual displacement of the individual windings are wound and end-to-end contact is made, that is to say n n z e i c h -n e t that deposits with a thickness of about 10 nm to 18 nm be generated that the paint layers by applying cellulose ester solutions be formed that the capacitor is annealed after the end contact and thereby solidified and that only the solidified condenser with a Breakdown field strength that is only slightly below the breakdown field strength of the dielectric Material lies, loaded and thus freed from metal tips in the dielectric will. 4. Verfahren nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Aufschließfeldstärke auf etwa 125 V//um eingestellt wird.4. The method according to claim 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t that the unlocking field strength is set to about 125 V / um. 5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Temperung bei etwa 1300 C durchgeführt wird.5. The method according to claim 3 or 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h e t that the tempering is carried out at about 1300 C.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3312076A1 (en) * 1983-04-02 1984-10-04 O.D.A.M. - Office de Distribution d'Appareils Médicaux, Wissembourg HIGH ENERGY DENSITY CAPACITOR AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3312076A1 (en) * 1983-04-02 1984-10-04 O.D.A.M. - Office de Distribution d'Appareils Médicaux, Wissembourg HIGH ENERGY DENSITY CAPACITOR AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
US4580191A (en) * 1983-04-02 1986-04-01 O.D.A.M. Office De Distribution D'appareils Medicaux Discharge capacitor of high energy and high direct voltage

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