DE3208940A1

DE3208940A1 - Ceramic tubular capacitor

Info

Publication number: DE3208940A1
Application number: DE19823208940
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. Fink; Hans Dipl.-Chem. Dr. 8672 Selb Hoppert
Original assignee: Draloric Electronic GmbH
Current assignee: Draloric Electronic GmbH
Priority date: 1982-03-12
Filing date: 1982-03-12
Publication date: 1982-10-14

Abstract

The invention relates to a ceramic tubular capacitor, whose extruded body (1), which has an annular-circular cross-section, has a central web (2) which divides the central cavity into two semicircular spaces (4a, 4b). In order in a simple manner to be able to provide an extruded body (1) which can be produced in a simple manner with the metal layers (8, 9) of the two plates, by means of which a relatively high capacitance per unit volume can be achieved, a cavity (3b, 3a) which envelops the opposite space (4b, 4a) originates from each space (4a, 4b). The cavities (3a, 3b) may be constructed in the shape of a semicircular arc or may enclose themselves a number of times in the shape of a spiral. The metal layers (8, 9) of the plates cover the surface of the semicircular spaces (4a, 4b) and continue into the cavities (3b, 3a). Connecting wires (6) are firmly soldered at their flattened ends (7) to the metal layers (8, 9) on the central web (2). The outer outline surface (11) of the tubular part of the extruded body (1) makes no contribution to the capacitance value but is used for mechanical stabilisation of the extruded body and as protection against external influences. <IMAGE>

Description

Keramischer Rohrkondensator Ceramic tube capacitor

Die Erfindung betrifft einen keramischen Rohrkondensator, bei dem das die Metallschichten der Beläge tragende Rohrelement aus einem Abschnitt eines einen kreisringförmigen Querschnitt besitzenden Strangpreßkörpers besteht, der einen durchgehenden Mittelsteg besitzt und bei dem die Anschlußdrähte mit den Metallschichten der Beläge in den Räumen zwischen dem Mittelsteg und der Rohrinnenwand befestigt sind.The invention relates to a ceramic tube capacitor in which the tubular element carrying the metal layers of the coverings from a section of a an extruded body having an annular cross-section, the one has continuous central web and in which the connecting wires with the metal layers of the coverings in the spaces between the central web and the inner wall of the pipe are.

Bei einem derartigen, aus der DE-OS 27 10 259 bekannten keramischen Rohrkondensator sind die beiden durch einen Mittelsteg voneinander getrennten Räume und die Außenmantelfläche des rohrförmigen Strangpreßkörpers mit Metallschichten bedeckt. Ein derartiger Strangpreßkörper ist zwar einfach herstellbar, seine Gesamtkapazität ist jedoch durch die Serienschaltung zweier Teilkapazitäten, bzw. durch den Kurzschluß eines wesentlichen Teiles seiner möglichen Kapazität wesentlich kleiner als die Kapazität eines gleich voluminösen Rohrkondensators. Außerdem ist für den Kurzschluß eines wesentlichen Teiles der Kapazität dort eine zusätzlich Metallisierung eines bestimmten Bereiches einer Stirnfläche des Strangpreßkörpers erforderlich, was bei der relativen Kleinheit derartiger Rohrkondensatoren von 2 mm Außendurchmesser aufwärts nur aufwendig realisierbar ist, was einer billigen Massenproduktion zuwiderläuft.In such a ceramic known from DE-OS 27 10 259 The tube condenser is the two rooms separated from each other by a central bar and the outer circumferential surface of the tubular extruded body with metal layers covered. Such an extruded body is easy to manufacture, its total capacity is, however, due to the series connection of two partial capacitances or due to the short circuit a substantial part of its possible capacity is much smaller than that Capacity of an equally voluminous tubular condenser. Also is for the short circuit a substantial part of the capacity there an additional metallization certain area of an end face of the extruded body required, which in the relative smallness of such tubular capacitors from 2 mm outside diameter upwards can only be realized with great effort, which runs counter to cheap mass production.

Ähnlich aufgebaute Rohrkondensatoren mit einem Mittelsteg und zwei voneinander getrennten Metallschichten auf der Außenmantelfläche des Strangpreßkörpers, die mit den Metallschichten auf der Oberfläche der halbkreisförmigen Innenräume verbunden sind, sind aus der DE-OS 27 15 524 bekannt. Auch hier ist die stirnseitige Metallisierung sehr aufwendig. Hinzu komrnt noch, daß es aufwendig ist, auf der Außenmantelfläche zwei voneinander getrennte Metallschichten aufzubringen.Tubular capacitors of similar construction with one center bar and two separate metal layers on the outer surface of the extruded body, those with the metal layers on the surface of the semicircular interiors 27 15 524 are known from DE-OS. Here, too, is the frontal one Metallization very complex. In addition, it is time consuming to do the Apply two separate metal layers to the outer jacket surface.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen keramischen Rohrkondensator der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, der einfach durch Strangpressen hergestellt werden kann und der in seinem zvJeiteiligen Innenraum einfach mit je einer Metallschicht eines Belages versehen werden kann, wobei die beiden gegenüberliegenden Stirnflächen und die Außenmantelfläche des Strangpreßkörpers unetallisiert bleiben.The invention is therefore based on the object of a ceramic To provide tubular condenser of the type mentioned, which is simple can be produced by extrusion and in its two-part interior simply provided with a metal layer of a covering will can, the two opposite end faces and the outer circumferential surface of the extruded body remain unmetallized.

DieSe Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im einen kreisringförmigen Querschnitt besitzenden Strangpreßkörper von jedem Raum zwischen dem Mittelsteg und (er Rohrinnenwand ein den anderen Raum umgebender Hohlraum ausgeht, daß die Oberfläche des Raumes und des mit ihm eine Einheit bildenden Hohlraumes mit einer Metallschicht und die Oberfläche des gegenüberliegenden Raumes und des mit diesem eine Einheit bildenden Hohlraumes mit einer zweiten Metallschicht bedeckt sind, und daß die beiden Hohlräume im einen kreisringförmigen Querschnitt besitzenden Strangpreßkörper derart verlaufen, daß der Strangpreßkörper mit den beiden Hohlräumen und mit seinem Mittelsteg im Querschnitt zwischen dem Mittelsteg über die die Räume umgebende Rohrinnenwand und die ringförmige Rohraußenwand eine Einheit bildet. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.This object is achieved according to the invention in that in a circular ring-shaped Extrusions having cross-section of each space between the central web and (he pipe inner wall a cavity surrounding the other space emanates that the Surface of the room and the cavity forming a unit with it with a Metal layer and the surface of the opposite room and that with this a unit forming cavity are covered with a second metal layer, and that the two cavities have a circular cross-section Extruded bodies extend in such a way that the extruded body with the two cavities and with its central web in cross section between the central web over which the rooms surrounding pipe inner wall and the annular pipe outer wall forms a unit. Preferred Further developments of the invention are characterized in the subclaims.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der Strangpreßkörper einfach hergestellt werden kann, daß nach dem Sinterbrand die Oberfläche der beiden aus je einen halbkreisförmigen Raum und dem mit diesen verbundenen bogenförmigen Hohlraum bestehenden Innenräume, die durch den Mittelsteg und die Rohrinnenwand voneinander getrennt sind, mit den Metallschichten der Beläge versehen werden können, was durch Fluten und/ oder Imprägnieren der Innenräume geschehen kann und daß der Keramikstrang nach dem Metallisieren in einfacher Weise in einzelne Kondensatorkörper auseinandergeschnitten werden kann. Alle diese einfachen und an sich bekannten Arbeitsgänge erlauben die preisgünstige Massenfabrikation keramischer Rohrkondensatoren. Durch die Ausnutzung der Rohrinnenwand und des Mittelsteges ergibt sich eine wesentlich höhere Kapazität pro Volumeneinheit als bei bekannten Ausführungsformen keramischer Rohrkondensatoren. Insbesondere bei Ausbildung der Hohlräume in Form sich mehrfach spiralförmig umschließender Hohlräume ergibt sich eine relativ sehr hohe Kapazität pro Volumeneinheit.The advantages achieved with the invention are in particular: that the extruded body can be easily produced that after sintering the surface of the two each consists of a semicircular space and the one with these connected arcuate cavity existing interiors through the central web and the pipe inner wall are separated from each other, with the metal layers of the linings can be provided, which is done by flooding and / or impregnating the interior can and that the ceramic strand after metallization in a simple manner in individual Capacitor body can be cut apart. All of these simple and on known operations allow the inexpensive mass production of ceramics Tubular capacitors. By utilizing the inner wall of the pipe and the central web a significantly higher capacity per unit volume than in known embodiments ceramic tube capacitors. Especially when the cavities are formed in shape Multiple spirally enclosing cavities results in a relatively large high capacity per unit volume.

Dadurch, daß die Anschlußdrähte unmittelbar in den beiden durch den Mittelsteg voneinander getrennten halbkreisförmigen Räumen stecken und dort mit den Metallschichten der beiden Beläge verbunden sind, können Anschlußkappen eingespart werden, was sich ebenfalls günstig auf die Preiskalkulation derartiger zylindrischer Rohrkondensatoren auswirkt.The fact that the connecting wires are directly in the two through the Insert the middle bar separated from each other semicircular spaces and there with the metal layers of the two coverings are connected, connection caps can saved be, which is also favorable to the pricing of such cylindrical Tubular capacitors.

ZiJei Ausfahrungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.ZiJei exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing.

Es zeigen Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Kontiensatorkörper entlang der Schnittlinie-A - B gemäß Fig. 2.1 shows a cross section through a conti-generator body along the section line-A-B according to FIG. 2.

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Kondensatorkörper entlang der Schnittlinie C - D gemäß Fig. 1. Fig. 2 shows a longitudinal section through a capacitor body along the Section line C - D according to FIG. 1.

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Kondensatorkörper mit sich mehrfach spiralförmig umschließenden Hohlräumen. Fig. 3 shows a cross section through a capacitor body with multiple spirally enclosing cavities.

Fig. 1 zeigt den Querschnitt eines stranggepreßten Keramikkörpers 1, der aus einem kreisringförmigen Rohrteil und einem Mittelsteg 2 besteht. Im kreisring-örmigen Rohrteil sind zwei halbbogenförmicle Hohlräume 3a, 3b vorhanden, die von einen halbkreisförmigen Raum 4a, 4b über Schlitze 5 der gegenüber:iegenden halbkreisförmigen Raum 4b, 4a umcreifen. Die Oberfläche der halbkreisförmigen Räume 4a, 4b ist mit einer Metallschicht 8, 9 versehen5 die auch die halbbogenförmigen Hohlräume 3b, 3a bedeckt. Auf jeder mit einer Metallschicht 8, 9 bedeckten Seite des Mittelsteges 2 ist ein an seinem Vcrderende abgeplatteter Anschlußdraht 6 befestigt, so daß der Mittelsteg 2 und die beiden in entgegensetzte Richtungen s-förmic verlaufenden Rohrinnenwände 10 das im elektrischen Feld des Kondensator liegende Dielektrikum bilder. Die Rohraußenwand 11 dient nur zur mechanischen Stabilisierung des Stragrpreßkörpers 1 und als zusätzlicher Schutz gegen äußere Einflüsse, der primär durch eine nicht dargestellte, elektrisch isolierende Umhüllung gewährleictet wird, aus welcher nur die Anschlußdrähte 6 herausragen Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Strangpreßkörper 1 in einem stark vergrößeren Maßstab dargestellt. Der Außendurchmesser des Kondensatorkörpers liegt in der Größenordnung von 2 mm und größer; der Mittelsteg 2, die Rohrinnenwand 10 und die halbbogenförmigen Hohlräume 3a, 3b liegen in der Größenordnung von 0,3 mm und größer, wobei aus sintertechnischen Gründen der Mittelsteg 2 unc die Rohrinnenwände 10 vorzugsweise die gleiche Wandstärke besitzen. Die Rohraußenwand 11 kann dünner oder dicker sein, vorzugsweise wird sie Ebenfalls gleich stark sein wie der Mittelsteg 2 und die Rohrinnenand 1C.Fig. 1 shows the cross section of an extruded ceramic body 1, which consists of a circular tubular part and a central web 2. In the circular ring-shaped Pipe part are two semicircular cavities 3a, 3b, which are formed by a semicircular Space 4a, 4b via slots 5 of the opposite semicircular space 4b, 4a encircle. The surface of the semicircular spaces 4a, 4b is covered with a metal layer 8, 9 which also cover the semicircular cavities 3b, 3a. On each with a metal layer 8, 9 covered side of the central web 2 is on his Vcrderende flattened connecting wire 6 attached so that the central web 2 and the two pipe inner walls 10 running in opposite directions in an S-shape pictures the dielectric in the electric field of the capacitor. The pipe outer wall 11 serves only to mechanically stabilize the extruded body 1 and as an additional one Protection against external influences, primarily by a not shown, electrical insulating sheath is guaranteed, from which only the connecting wires 6 protrude To illustrate the invention, the extruded body 1 is greatly enlarged Scale shown. The outer diameter of the capacitor body is in the order of magnitude from 2 mm and larger; the central web 2, the inner pipe wall 10 and the semicircular Cavities 3a, 3b are of the order of 0.3 mm and larger, with sintering establish the central web 2 and the inner pipe walls 10 are preferred have the same wall thickness. The pipe outer wall 11 can be thinner or thicker, preferably it will also be of the same thickness as the central web 2 and the inner edge of the pipe 1C.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen Strangpreßkörper 1, dessen zentraler Hohlraum curch einen Mittelsteg 2 in zwei halbkreisförmige Räume 4a und 4 b geteilt ist. Der Raum 4b bildet durch einen Schlitz 5 mit dem den Raum 4a übergreifenden Hohlraum 3a eine Einheit. Entsprechend bildet der Raum 4a mit dem den Raum 4b übergreifenden Hohlraum 3b eine Einheit.Fig. 2 shows a longitudinal section through an extruded body 1, whose central cavity curch a central web 2 into two semicircular spaces 4a and 4a 4 b is divided. The space 4b is formed by a slot 5 with the space 4a overlapping Cavity 3a one unit. Correspondingly, the space 4a forms with the space 4b overlapping Cavity 3b one unit.

Die Oberfläche des Raumes 4a sowie der mit ihm verbundene Hohlraum 3b sind mit einer Metallschicht 8 bedeckt. Die Oberfläche des Raumes 4b sowie der mit ihn verbundene Fohiraum 3a sind mit einer Metallschicht 9 bedeckt. Die Metallschichten 8 und 9 werden in einem gerneinsamen Arbeitsgang, beispielsweise durch an sich bekanntes Fluten eines langen Stranges im vakuum aufgebracht. Nach dem Aurbringen der Metallschichten 8 und 9, beispielsweise aus Einbrennsilber, wird der lange Keramikstrang in einzelne Konderisatorkörper 1 auseinandergeschnitten. Dabei kann die Länge des Kondensatorörpers 1 in bestimmten Grenzen auch gezielt variiert werden, um einen vorgegebenen Kapazitätswert in relativ engen Toleranzen zu erhalten. In jedem halbkreisförmigen Raum 4a, 4t steckt das Ende 7 eines Anschlußdrahtes 6 Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Enden 7 der axial in entgegengesetzte Richtungen verlaufenden Anschlußdrähte 6 abgeplattet und vDrverzinnt und mit den Metallschichten 8 9 auf dem Mittelsteg 2 verlötet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besitzen die Rohrinnenwand 10, die halbbogenförmigen Hohlräume 3a, 3b und die Rohraußenwand 11 gleiche Abmessungen in der Größenordnung von 0,3 rarn oder größer. Eine nicht dargestellte Umhüllung aus elektrisch isolierendem Material umschließt den Kondensatorkörper 1 derart, daß aus der Umhüllung nur die Anschlußdrähte 6 herausragen.The surface of the space 4a and the cavity connected to it 3b are covered with a metal layer 8. The surface of the space 4b as well as the Fohiraum 3a connected to it are covered with a metal layer 9. The metal layers 8 and 9 are in a common operation, for example by means of what is known per se Flooding a long strand applied in a vacuum. After applying the metal layers 8 and 9, for example made of stoved silver, the long ceramic strand is cut into individual pieces Condenser body 1 cut apart. The length of the capacitor body can be 1 can also be varied in a targeted manner within certain limits in order to achieve a predetermined capacitance value obtainable in relatively tight tolerances. In each semicircular space 4a, 4t is the end 7 of a connecting wire 6 in the illustrated embodiment the ends 7 of the connecting wires extending axially in opposite directions 6 flattened and vDrverzinnt and with the metal layers 8 9 on the middle bar 2 soldered. In the illustrated embodiment, the pipe inner wall 10, the semicircular cavities 3a, 3b and the pipe outer wall 11 have the same dimensions on the order of 0.3 rarn or greater. An envelope, not shown made of electrically insulating material encloses the capacitor body 1 in such a way that that only the connecting wires 6 protrude from the envelope.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführung eines erfindungsgemäßen Kordensators, bei dem von jedem halbkreisförmigen Raum 4a, 4b in der Verlängerung des Mittelsteges 2 während des Strangpreßvorganges des Strangpreßktrpers 1 durch entsprechend alsgebildete Düsen gemeinsam mit dem rolrförmigen Teil des Strangpreßkörpers 1 in diesen eine Paste aus Graphit und dem Keramikmaterial des Strangpreßkörpers 1 derart eingepreßt wird, daß sich mehrfach spiralförmig umschließende Zonen aus dieser Paste ergeben. Nach dem Sinterbrand des so hergestellten und prinzipiell in der DE-PS 22 18 170 beschriebenen Strangpreßkörpers 1 wird ein Sintervorgang durchgeführt, bei dem der Graphit aus der Graphit-Keramik-Paste ausgetrieben wird, so daß sich Hohlräume 3a, 3b ergeben, welche durch Keramikpartikel abgestützt und sehr eng sind. Im nachfolgenden Arbeitsgang werden die halbkreisförmigen Räume 4a und 4b mit einer ablegierfesten Metallschicht 8, 9 bedeckt und werden die Hohlräume 3a, 3b im Vakuum mit einem bei niederer Temperatur schmelzenden Metall 8, 9 - beispielsweise mit Blei - imprägniert. In jedem halbkreisförmigen Raum 4a, 4b steckt das Ende eines Anschlußdrahtes 6, das mit seinem abgeplatteten Ende 7 auf der Metallschicht 8, 9 auf dem Mittelsteg 2 festgelötet ist derart, daß die Anschlußdrähte 6 in axialer Richtung entgegengesetzt vom Strangpreßkörper 1 wegstehen.Fig. 3 shows another embodiment of a cord according to the invention, in the case of each semicircular space 4a, 4b in the extension of the central web 2 during the extrusion process of the extruded body 1 by correspondingly as formed Nozzles together with the roller-shaped part of the extrusion 1 in this a paste of graphite and the ceramic material of the extruded body 1 is pressed in in such a way that multiple spirally enclosing zones are formed this paste result. After the sinter firing of the so produced and in principle in DE-PS 22 18 170 described extruded body 1 is a sintering process carried out in which the graphite is expelled from the graphite-ceramic paste, so that cavities 3a, 3b result, which are supported by ceramic particles and are very tight. In the following process, the semicircular spaces 4a and 4b are covered with a non-sagging metal layer 8, 9 and become the cavities 3a, 3b in a vacuum with a metal 8, 9 that melts at a low temperature - for example with lead - impregnated. In each semicircular space 4a, 4b there is the end of one Connecting wire 6, which with its flattened end 7 on the metal layer 8, 9 on the central web 2 is soldered so that the connecting wires 6 in axial Stand away from the extruded body 1 in the opposite direction.

Der Strangpreßkorper 1 kann bei größeren Querschnittsabmessungen und einer kleinen Anzahl sich spiralförmig umschließender Hohlräume 3a, 3b einfach stranggezogen werden. Bei kleinen Querschnittsabmessungen in der Größenordnung von 2 "1m Außendurchmesser und einer größeren Anzahl sich spiralförmig umschließender Hohlräume wird ein einen größeren Durchmesser besitzender Strang in Längsrichtung nach Art einer Glasfaser gedehnt, wodurch sich sein Durchmesser entsprechend verkleinert. Der Abstand zwischen nebeneinanderliegenden Hohlräumen. kann in der Größenordnung von 0,05 mm liegen oder größer sein.The extruded body 1 can with larger cross-sectional dimensions and a small number of spirally enclosing cavities 3a, 3b simply extruded will. With small cross-sectional dimensions in the order of magnitude of 2 "1m outside diameter and a larger number of spirally enclosing cavities becomes one Larger diameter strand in the longitudinal direction in the manner of a glass fiber stretched, which reduces its diameter accordingly. The distance between adjacent cavities. can be on the order of 0.05 mm or be bigger.

Als keramisches Dielektrikum kommen alle bekannten Keramikmaterialien, wie litandioxydkeramiken, Bariumtitante, Strontiumtitante, Korngrenzensperrschichtkeramiken u. dgl. in Betracht.All known ceramic materials are used as the ceramic dielectric, such as lithium dioxide ceramics, barium titan, strontium titan, grain boundary barrier ceramics and the like.

L e e r s e i t eL e r s e i t e

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: l. Ceramic tube capacitor, at the tubular element carrying the metal layers of the linings from one section consists of an extruded body having a circular cross-section, which has a continuous central web, and in which the connecting wires with the Metal layers of the coverings in the spaces between the central web and the inner wall of the pipe are attached, as you can see that in a circular ring Cross-section having extruded body (1) of each space (4a, 4b) between the Central web (2) and the inner pipe wall (10) surrounding the other space (4b, 4a) Cavity (3b, 3a) assumes that the surface of the space (4a) and the one with it Unit-forming cavity (3b) with a metal layer (8) and the surface of the space (4b) and the cavity (3a) forming a unit with himi with a Metal layer (9) are covered, and that the two cavities (3a, 3b) in a circular ring Cross-section having extruded body (1) extend such that the extruded body (1) with the two Cavities (3a, 3b) and with its central web (2) in cross section between the central web (2) over the spaces (4a, 4b) surrounding Inner tube wall (10) and the annular outer tube wall (11) form a unit.

2. Tube capacitor according to claim 1, characterized in that each Cavity (3a, 3b) connected to the spaces (4b, 4a) by means of a slot (5) is, the slots (5) at diametrically opposite contact points between the inner pipe wall (10) and the central web (2) are arranged.

3. Tube capacitor according to claim 1 or 2, characterized in that that the central web (2) and the inner pipe wall (10) have the same wall thickness.

4. Tube capacitor according to one of claims 1 to 3, characterized in that that each cavity (3a, 3b) is formed in the shape of a semicircle.

5. Tube capacitor according to one of claims 1 or 2, characterized in that that the cavities (3a, 3b) surround one another in a spiral shape several times.

6. Tube capacitor according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the outer circumferential surface of the pipe outer wall (11) has no metal layer.

7. Tube capacitor according to one of claims 1 to 6, characterized in that that from each of the two spaces (4a, 4b) a connecting wire (6) protrudes axially in the opposite direction or laterally offset from one another in the same direction Direction away from the extruded body (1).

8. Tube capacitor according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the ends of the connecting wires (6) attached to their in the spaces (4a, 4b) Front ends (7) are flattened in such a way that the axially extending connecting wires (6) form a common axis or the laterally offset in one direction Connecting wires (6) span a plane with the longitudinal axis of the extruded body (1).

9. Tube capacitor according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the extruded body (1) covered with an electrically insulating sheath is, from which only the connecting wires (6) protrude.