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Elektrischer Kondensator mit ausbrennfähigen Belegungen und verstärkter
Randanschlußschicht, insbesondere Wickelkondensator Die Erfindung bezieht sich auf
elektrische hond@en.satoren mit ausbrennfähigen Belegungen, insbesondere auf die
Ausbildung des Elektrodenanschlusses.
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Es ist bereits bekannt, daß bei elektrischen Kondensatoren mit äußerst
dünnen Metallschichten als Bellegung die Metallschicht um eine Durchschlagsstelle
wegbrennt und der Durchschlag somit von selbst ausheilt. Derartige Kondensatoren
werden aus Isolierstol'iolien aufgebaut, die mit e'-.ner sehr dünnen M@etal.l-schiclit
versehen sind. Als Isolierstoffolie kann man beispielsweise Pap:er oder Kunststoii
vernvend,en, das durch Bedampfen, Kathoden zerstäubung oder auf eine andere Weise
mit einer dünnen Metallschicht, beispielsweise aus Z:nlz, Aluminium, Kadmium oder
anderen geeigneten Metallen, versehen wird.
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Die Kondensatoren werden durch Falten oder Aufrollen der metallisierten
Folien, gegebenenfalls unter Zwischenlage von weiteren Isolierstoffolien, hergestellt.
Es hat sich nun als besonders zweckmäßig erwiesen, die Metallisierung, welche die
dünnen 11Ietallbelegungen bilden, jeweils nur an einer Seite bis zum Rand auszuführen
und den gegenüberliegenden Rand metallfrei zu lassen. Im fertigen Kondensator reichen
dann die Belegungen abwechselnd bis zu .einer Stirnseite. Der Anschluß der Belegungen
erfolgt meist so, daß man ;luf den
Stirnseiten des Kondensators
eine Metallschicht durch Aufspritzen, Aufstäuben oder ein ähnliches Verfahren anbringt.
Diese stirnseitigen Spritzmetallschichten stehen dann jeweils mit einer B:elegungsschicht
in elektrischem Kontakt und dienen als elektrische Zuleitung. Es liegt in der Natur
der Sache, daß der Kontakt zwischen der Metallbelegung und der Spritzm.etallschicht
infolge der geringen Dicke der aufmietallisierten Schichten nicht an allen Stellen
genügend innig ist. Man hat deshalb beobachtet, daß bei einem Durchschlag nicht
nur die Metallschicht um die Durchseblagsstelle wegbrennt, sondern auch am Übergang
von aufmetallisierter Schicht und Spritzmetal'lschicht oft ein Ausbrennen der metallisierten
Schicht stattfindet. Dies führt naturgemäß dazu, daß sich der Kontakt mit der Spritzmetallschicht
weiter verschlechtert und bei weiterer Belastung die Stromdichte an den Anschlußstellen
derart erhöht wird, daß immer neue Teile des Anschlusses ausbrennen. Dies kann so
weit führen, daß die Belegungsschicht schließlich keinen Kontakt mit der stirnseitigen
'Spritzmetallschicht mehr hat, obwohl der Kondensator an und für sich noch brauchbar
wäre.
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Zur Vermeidung dieses Nachteiles ist bereits vorgeschlagen worden,
die aufmetallisierte 'Schicht, welche die Belegung bildet, nicht von gleicher Stärke
herzustellen, sondern die aufmetallisierte Schicht am Anschlußrand stärker zu machen.
Man kann dies so ausführen, daß man die metallisierte Schicht am Randstreifen sprunghaft
verstärkt oder auch daß ein allmählicher Übergang von der dünnen Metallschicht zur
verstärkten Randschicht stattfindet. Naturgemäß wird dadurch die Berührungsfläche
zwischen der dünnen Belegungsschicht und der stirnseitigen Sprtzmetallschicht wesentlich
vergrößert, so daß ein Ausbrennen des Anschlusses nicht mehr stattfindet. Dieses
Verfahren hat jedoch einen Nachteil. Durch die Verstärkung der Belegungsschicht
am Rande ist die lfetalfschicht in der Nähe des Randes so stark geworden, daß ein
Ausheilen eines Durchschlages dort nicht mehr stattfinden kann. Die selbstheilende
Wirkung des Kondensators wird durch diese Maßnahme daher in Frage gestellt.
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Dex Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachtnil zu vermeiden,
ohne daß der Vorteil des verstärkten Randanschlusses aufgegeben wird.
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Eriindungsgemäl:) wird ein Kondensator mit ausbrennfähigen Belegungen
so aufgebaut, daß die dünne \lctallschicht, welche die Belegung bildet, an allen
Stellen gleichmäßig dünn und damit ausbrennfähig gehalten wird. Das auf die Belegungsschicht
zu liegen kommende Dielektrikumsband hat jedoch am Anschluß.rand einen dünnen Metallisierungsstreifcn,
der im Kondensator so zu liegen kommt, daß @ar auf der dünnen B-elegtnlgsschlcht
aufliegt. Dadurch ist nicht nur die Verstärkung des Randes und damit ein guter Anschluß
zur Spritzmetall;schicht gegeben, sonder» ,es hat sich auch ül)err@tscliendei-wcise
gezeigt, daß im Bereich der Metallverstärkung die Metallbelegung bei einem Durchschlag
wegbrennt. Wahrscheinlich sind an der Oberfläche der dünnen Metallisierungsschicht
sehr dünne Oxydschichten vorhanden, die -normalerweise den Stramübergang zwischen
den beiden aufeinanderliegenden Metallisierungsschichten nicht behindern. Einem
starken Stromstoß jedoch, wie er beim Durchschlag entsteht, setzt diese Oxydschicht
einen ziemlichen Widerstand entgegen, was bewirkt, daß ein Ausbrennen so vor sich
geht, als ob die beiden Metallschichten voneinander getrennt wären. Damit ist also
der erwähnte Nachteil vermieden, ohne daß der Vorteil einer verstärkten Randschicht
aufgegeben wurde.
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Die Metallisierung des der Metallschicht gegenüberliegenden Dielektrikumsbandes
kann entweder in !einem schmalen, gleichmäßig dicken Metallstreifen bestehen oder
auch in einem Metallstreifen, dessen Dicke vom Rand nach dem Innern des Kondensators
zu abnimmt, also etwa keilförmig verläuft. Man kann die Metallisierung des der Belegungsschicht
gegenüberliegenden Dielektrikumsstreifens entweder aus demselben Metall wie die
Belegung ,selbst herstellen oder auch au ls einem anderen, vorzugsweise besser leitenden
Metall.
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Es ist weiter bekannt, die Metallimerung der Diel.ektrikumsbänder
bei Kondensatoren derart auszuführen, daß sie den Rand des Dielektrikumsbandes noch
mit erfaßt bzw. noch um ihn herumreicht. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße
An Ordnung auch derart ausgeführt sein, daß die Metallisierungen sowohl der Belegung
als auch des diese berührenden Verstärkungsstreifens bis über die Kante des Dielektrikumsbandes
reichen.
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Gemäß einer weiteren Ausbildungsform der Erfindung werden sämtliche
im Kondensator befindlichen Dielektrikumsstreifen an jedem Rand mit einem schmalen
Streifen aus Metall versehen, so daß sich bei fertig aufgebauten Kondensatorwickeln
eine verhältnismäßig geschlossene Metallschicht .an jeder Seite ergibt. Besonders
ist dies dann der Fall, wenn .auch die Ränder der Dielektrikum-sfolie metallisiert
werden. In diesem Falle ist der Kontakt mit der ,stirnseitigen Spritzmetallschicht
an jeder Seite besonders gut. Da nun in diesem Falle sich auf einem Isolierstoffband
zwei Metallbelegungen entgegengesetzter Polarität in kurzem Abstand voneinander
befinden, kann es von Vorteil sein, diesen Zwischenraum durch Einfügen eines zusätzlichen
Diel:ektrikums besonders zu. isolleren. Beispielsweise kann der Zwischenraum zwilschen
den beiden Belegungsschichten eines Dielektr-ku.msba:ndes durch eine Lackierung
mit Dielcktrikum ausgefüllt werden.
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Die dünnen Verstärkungsstreifen müssen nicht in jedem Falle aus einem
kontinuierlichen Metallstreifen bestehen, sondern dieser kann auch eine Muster uns
aufweisen, beispielsweise in der Art, daß sich (@ntcrbrcchungen im Metallstreifen
befinden, die jedoch vorteilhaft in Achsrichtung des Wickels verlaufen.
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In den Figuren sind verschiedene Ausführuagsheispiele für einen erfindungsgemäß
aufgebauten Ko.ndensatur dargestellt.
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Fig. i zeit das Prinzip der Erfindung und d:le
Fig.
2 bis 8 verschiedene Ausbildungsformen und Anordnungen des Verstärkungsstreifens.
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Es soll noch betont werden, daß dieser dünne Verstärkungsstreifen
auf die gleiche Art und Weise wie die Belegungsschicht auf das DielektrilkumSband
aufgebracht werden kann und alle hierfür geeigneten Verfahren verwendet werden können.
Auch soll sich die Dicke der Metallschicht des Verstärkungsstreifens ungefähr in
der Größenordnung der aufmetallisierten Belegungsschichten halten. Natürlich richtet
sich die Dicke und Breite nach den sonstigen Abmessungen und nach der Verwendung
des Kondensators.
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In Fig. i sind die Isolierstoffolien i im Querschnitt dargestellt.
Mit 2 sind die Belegungsschichten und -mit 3 die Metallis"i!erungsstreifen bezeichnet.
In Fig. i a sind alle Isolierstoffolien getrennt dargestellt, um die Metallisierungen
besser zu verdeutlichen. Fig. i b stellt schematisch den fertigen Wickel dar, der
mit den stirnseitigen Spritzmetallschichten ,l versehen ist. Die beiden Metallisierungen
2 und 3 liegen nun fest aufeinander. Es soll noch betont werden, da.ß die in den
Figuren dargestellten Teile in ihren Abmessungen, insbesondere in der Dicke, verzerrt
dargestellt wurden, um die einzelnen Schichten deutlicher in Erscheinung treten
zu lassen.
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Fig.2 stellt eine Ausführungsform dar, bei der die Verstärkungsschichten
3 keilförmig, d. h. mit nach innen abnehmender Dicke ausgeführt sind.
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In Fig.3 ist der Fall dargestellt, bei dem die Metallisierungen auch
noch die 'Stirnseite der Dielektrikumsbänder bedecken. Man sieht, daß in diesem
Falle eine erhebliche Vergrößerung der Berührungsfläche zwischen Metallisierungs-
und Spritzmetallschicht erzielt wird.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. q. tragen alle Dielektrikumsbänder
an beiden Rändern eine Metallisierung, die auf der einen Seite zur Verstärkung der
gegenüberliegenden Belegungsschicht, auf der anderen Seite zum Abschluß des Wickels
gegen eindringendes Metall beim Metallisieren der Stirnseite dienen. Da die Belegungsschicht
2 sich auf demselben Dielektrikumsband wie die dünne Randschicht entgegengesetzter
Polarität befindet, ist es angebracht, zwischen den beiden Metallisierungen ein
Zusatzdielektrikuin aufzubringen.
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Dies ist beispielsweise in F ig. 5 dargestellt. Man kann diese zusätzliche
Isolierung 5 entweder auf die eng benachbarten Belegungsschichten beschränken oder
auch bei anderen Dielektrikumsbändern zwischen den Metallisierungen eine Isolation
c'nfügen. Diese zusätzliche Isolation, die beispielsweise durch Aufbringen eines
geeigneten I lckes erzeugt werden kann, wird vorteilhaft in derselben Stärke wie
die Metallisierung gehalten. Man erreicht dadurch, daß sämtliche Folien an allen
Punkten fest aufeinanderliegen.
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Bei einlagigen Kondensatoren, wie sie in Fig.6 dargestellt sind, muß
jedes Dielektrikumsband auf beiden Seiten eine i@Tctalli5:crung tragen, und zwar
auf der einen Seite die Belegungsschicht 2 und auf der Rückseite die Verstärkungsschicht
3. Um eine Metallisierung auf beiden Seiten bei einlagigen Kondensatoren zu vermeiden,
kann man auch das an und für sich bekannte 1 ,mklappen des metallisierten Randes
ausführen (Fig. 7'). Die Metallisierungen, und zwar die Belcgu ngsschicht 2 und
die Verstärkungsschicht 3, befinden sich mit ge,i*s-em Zwischenraum auf derselben
Seite des Die:lektrikumsbandes. Durch l7mlclappen der mit der Verstärkungsschicht
versehenen Ränder erreicht man wieder eine Verstärkung des Anschlußrandes gemäß
der Erfindung. Aus Fig.7 ist auch zu entnehmen, daß in diesem Falle eine besonders
große Anschlußfläche zur Verbindung mit der Spritzmetallschicht vorhanden ist.
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Wie bereits ausgeführt wurde, muß die Verstärkungsschicht nicht aus
einem durchgehenden Metallstreifen bestehen, sondern kann auch gemustert sein. Eine
derartige Musterung ist in Fig. 8a und 8b beispielsweise dargestellt. In Fig. 8a
besteht der Verstärkungsstreifen aus einzelnen Metallflächen mit Unterbrechungen
dazwischen, in Fig. 8 b ist der Verstärkungsstreifen 3 so ausgebildet, daß die Metallmenge
des Streifens nach dem Innern des Kondensators zu abnimmt.
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Die aufgeführten und dargestellten Beispiele sollen jedoch keine Beschränkung
des Erfindungs gedankens bedeuten, auch lassen sie sich beliebig miteinander kombinieren.