DE974844C - Elektrischer Kondensator - Google Patents

Elektrischer Kondensator

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DE974844C
DE974844C DEB12990A DEB0012990A DE974844C DE 974844 C DE974844 C DE 974844C DE B12990 A DEB12990 A DE B12990A DE B0012990 A DEB0012990 A DE B0012990A DE 974844 C DE974844 C DE 974844C
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DE
Germany
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coating
metal
capacitor according
vapor
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Expired
Application number
DEB12990A
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English (en)
Inventor
Helmut Dipl-Ing Maylandt
Hermann Dipl-Ing Straeb
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/005Electrodes
    • H01G4/012Form of non-self-supporting electrodes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/018Dielectrics
    • H01G4/20Dielectrics using combinations of dielectrics from more than one of groups H01G4/02 - H01G4/06

Description

(WiGBl. S. 175)
AUSGEGEBEN AM 10. MAI 1961
B i2ggo VIIIcJ2ig
Elektrischer Kondensator
Es sind elektrische Kondensatoren bekannt, bei denen unmittelbar auf das Dielektrikum eine Metallschicht aufgebracht ist, bei der die Bildung einer nichtleitenden Oxydschicht an ihrer freien Oberfläche nicht zu verhindern ist. Diese Kondensatoren haben den Nachteil, daß die Oxydation des Belagmetalls allmählich das gesamte Metall ergreift und so der Kondensator unbrauchbar wird. Verwendet man als Belagmetall ein solches, das keine nichtleitende Oxydschicht bildet, so treten bei diesem die nachstehend dargelegten Nachteile auf, die durch die Erfindung vermieden werden sollen.
Die Erfindung hat einen mit einem Imprägniermittel getränkten elektrischen Wechselspannungskondensator zum Gegenstand mit mindestens einer keine nichtleitende Oxydschicht bildenden metallischen Belegung, welche auf ein dielektrisches Band aufgebracht und so dünn ist, daß das Belagmetall bei einem Durchschlag um die Durchschlagstelle herum wegbrennt.
Bei Verwendung von Papier als Dielektrikum für derartige Kondensatoren hat sich die Unebenheit dieses Stoffes als äußerst nachteilig erwiesen, weil das auf Papier beispielsweise mit einer Schichtdicke von o,i μ aufgedampfte Belagmetall die Unebenheiten scharf abbildet und dadurch nach innen und außen gerichtete Spitzen bildet. Durch die nach innen gerichteten Spitzen wird praktisch allein die Durchschlagsfestigkeit der Kondensatoren herabgesetzt. Für Wechselspannungskondensatoren sind jedoch
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gerade die nach außen gerichteten Spitzen der Metallbeläge, welche von der Oberfläche des Trägerdielektrikums in die vorzugsweise mit Öl ausgefüllten Zwischenräume zwischen den einzelnen Lagen oder Windungen der Kondensatoren hineinragen, nachteilig, und zwar schon bei wesentlich niedrigeren Spannungen als der Durchschlagsspannung. An diesen Spitzen tritt nämlich eine mit steigender Spannung zunehmende Elektronenemission auf, welche zu zusätzlichen Verlustströmen in der Tränkmittelschicht und dadurch zu einem starken Ansteigen des Verlustfaktors führt. Die Folge dieser Vorgänge ist eine starke Erwärmung der Kondensatoren und eine erhebliche Verkürzung ihrer Lebensdauer. Diese Nachteile werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß die Metallbeläge unmittelbar auf das Dielektrikum aufgebracht und mit einem unmittelbar fest auf ihnen haftenden isolierenden Überzug versehen sind.
Durch den isolierenden Überzug wird die die Ionisierung bewirkende Feldkonzentration an den vom Trägerdielektrikum weggerichteten, in das Tränkmittel hineinragenden Spitzen der Metallbeläge unschädlich gemacht, weil die Spitzen nun durch den Überzugsstoff abgedeckt sind und daher erst bei sehr hohen, im normalen Betrieb nicht vorkommenden Spannungen Elektronen aus ihnen austreten können. Durch Papierzwischenlagen in Verbindung mit Metallbelägen ohne isolierenden Überzug kann die Ionisierung nicht unterdrückt werden, weil Papierzwischenlagen auf den Metallbelägen nicht unmittelbar aufliegen, nicht fest auf ihnen haften und überhaupt erst deshalb zur Imprägnierung Anlaß geben. Sie können also das Eindringen eines Tränkmittels zwischen die Metallbeläge und die Papierzwischenlagen und die Elektronenemission aus in das Tränkmittel hineinragenden Spitzen der Metallbeläge nicht verhindern. Dies gilt, wenn vielleicht auch in geringerem Maße, auch für Metallbeläge; welche auf lackiertes Kondensatorpapier aufgedampft sind. Durch die Lackschichten werden zwar die Unebenheiten des Papiers bis zu einem gewissen Grad ausgeglichen, eine Elektronenemission an den in das Tränkmittel hineinragenden, trotz der Lackzwischenschicht noch vor-4-5 handenen Unebenheiten vermögen sie aber nicht ganz zu verhindern.
Die isolierenden Überzüge der Metallbeläge können sehr dünn sein, wesentlich dünner als etwa die erwähnten Lackzwischenschichten bei den bekannten Kondensatoren. Sie können ebenfalls aus Lack, aus Quarz oder auch aus einem Oxyd eines Metalls bestehen. Alle diese Stoffe mit Ausnahme von Lack werden nach der Aufdampfung des Metallbelages selbst, vorzugsweise im gleichen Vakuumgefäß und in demselben Arbeitsgang, auf das Belagmetall aufgedampft. Dadurch wird die Herstellung derartiger Kondensatoren in keiner Weise belastet.
In den Figuren ist der Erfindungsgegenstand dargestellt und seine Wirkung veranschaulicht, und zwar zeigt
Fig. ι den Aufbau eines Kondensators mit einem Überzug auf den Belegungen in schematischer Darstellung und
Fig. 2 zwei Kurven, welche die Wirkung der isolierenden Überzüge erkennen lassen.
Nach Fig. 1 ist ein Natronzellulosepapierband 10 der Satinage A mit einem silberglänzenden 5 · io~5mm starken, z. B. durch Aufdampfen aufgebrachten Zinkbelag 11 mit guten Ausbrenneigenschaften versehen. Auf dem Zinkbelag befindet sich ein als metallisches Magnesium aufgedampfter, 2 · 10 ~5 mm starker, fester Überzug 12 aus Magnesiumoxyd, der den der Kontaktierung dienenden Rand des Belags 11 frei läßt. Ein weiteres Papierband 20 mit einem Zinkbelag 21 und einem Magnesiumoxydüberzug 22 ist mit dem Band 10 zu einem Wickelkondensator verarbeitet, dessen Dielektrikum also aus den Papierbändern 10 und 20 und dessen Metallbeläge aus den Zinkschichten 11 und 21 mit den Magnesiumoxydüberzügen 12 und 22 bestehen.
Die in Fig. 2 wiedergegebenen Kurven veranschaulichen die Abhängigkeit des Verlustfaktors (tg<5) in °/00 von der Feldstärke (E) in kV/cm bei einem ölgetränkten Kondensator nach Fig. 1 (Kurve 2) und bei einem ebenfalls ölgetränkten Kondensator, der sich von demjenigen nach Fig. 1 nur dadurch unterscheidet, daß seine Metallbeläge nicht mit Magnesiumoxyd überzogen sind (Kurve 1).
Wie aus den beiden Kurven hervorgeht, ist bei einer Feldstärke von beispielsweise 240 kV/cm der Verlustfaktor bei einem Kondensator nach Kurve 1 mehr als dreimal so groß wie bei einem Kondensator nach Kurve 2 (die entsprechenden Werte sind in Fig. 2 durch gestrichelte Linien markiert). Die neuen Kondensatoren können also mit einer viel größeren Feld- gs stärke ausgelegt werden als unter sonst gleichen Bedingungen ohne isolierenden Überzug auf den Metallbelägen.
Die Wirkung des Überzuges tritt natürlich nicht nur bei Kondensatoren mit auf Papier aufgedampften ioo Metallbelägen ein. Die Unebenheiten an der Oberfläche anderer dielektrischer Stoffe, z. B. Kunststofffolien wie Polyäthylen, sind zwar weniger ausgeprägt, aber trotzdem noch vorhanden. Selbst bei einer anscheinend vollkommen ebenen Unterlage bedingt allein schon die Körnung des aufgebrachten Metallbelags eine wenn auch geringe Spitzenwirkung, welche durch einen festen Überzug unschädlich gemacht werden kann.

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Mit einem Imprägniermittel getränkter elektrischer Kondensator mit mindestens einer keine nichtleitende Oxydhaut bildenden metallischen Belegung, welche auf ein dielektrisches Band aufgebracht und so dünn ist, daß die Belegung bei einem Durchschlag um die Durchschlagstelle herum wegbrennt, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallbelag unmittelbar auf das Dielektrikum augebracht und mit einem unmittelbar fest auf ihm haftenden isolierenden Überzug versehen ist.
2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Metallbelag eine dünne Lackschicht aufgebracht ist.
3· Kondensator nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Überzug aufgedampft ist.
4. Kondensator nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Metallbelag eine dünne Quarzschicht aufgedampft ist.
5. Kondensator nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Metallbelag eine dünne Schicht eines leicht oxydierenden Metalls aufgedampft ist, das nach dem Aufdampfen eine Oxydschicht bildet.
6. Kondensator nach Anspruch 1, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß als leicht oxydierendes Metall Magnesium aufgedampft ist.
7. Kondensator nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallbelag und der isolierende Überzug oder die den isolierenden Überzug ergebende Metallschicht in einem Arbeitsgang aufgebracht sind.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 695 341;
deutsche Patentanmeldung B 175287 VIIIb/2ic (bekanntgemacht am 4. 7. 1940), ρ 9815 VIIIc/2ig (bekanntgemacht am 30.11.1950) ;
österreichische Patentschriften Nr. 112 562,141 622, 544;
britische Patentschrift Nr. 453 939.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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