DE975126C

DE975126C - Verfahren zur Herstellung von Wickelkondensatoren hoher Kapazitaetskonstanz

Info

Publication number: DE975126C
Application number: DES16124D
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr-Ing Ebinger; Erdmann Fischer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1941-04-29
Filing date: 1941-04-29
Publication date: 1961-08-24

Description

Verfahren zur Herstellung von Wickelkondensatoren hoher Kapazitätskonstanz Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wickelkondensatoren hoher Kapazitätskonstanz und vergleichsweise hoher Durchschlagsfestigkeit, deren Dielektrikum aus Poren aufweisenden Bändern, wie Papier- oder Kunststoffolien, besteht und deren beidseitige Belegungen aus auf dem Dielektrikum festhaftenden Metallschichten bestehen.
Kondensatoren, deren Belegungen aus Metallfolien bestehen, zwischen denen das Dielektrikum angeordnet ist, besitzen eine nur geringe Kapazitätskonstanz. Bei Temperaturänderungen wird der Abstand zwischen den beiden Belegungen geändert, womit eine Änderung der Kapazität verbunden ist. Auch treten Änderungen des Verlustwinkels auf, soweit dieser durch die zwischen den Belegungen und dem Dielektrikurn gebildeten Luftzwischenräume verschuldet ist. Es ist daher zweckmäßig, zur Erhöhung der Konstanz die Belegungen einschlußfrei mit dem Dielektrikum zu verbinden. Nun ist es zwar möglich, mit Hilfe der thermischen Metallbedampfung oder unter geeigneten Bedingungen auch der Kathodenzerstäubung ohne Schädigung des dielektrischen Trägers brauchbare Belegungen herzustellen. Derartige Belegungen weisen jedoch unter anderem den Nachteil auf, daß sie infolge ihrer außerordentlich geringen Schichtstärke einen beträchtlichen Belagswiderstand besitzen. Weiterhin bestehen große Schwierigkeiten, wirklich einwandfreie Stromzuführungen an diese dünnen Belegungen anzubringen. Die genannten Nachteile werden jedoch in ihrer Bedeutung noch wesentlich übertroffen durch einen weiteren Nachteil, der darin besteht, daß durch Aufdampfen im Vakuum oder durch Kathodenzerstäubung metallisierte Papiere oder sonstige nicht dichte Dielektrika nur eine geringe Durchschlagsfestigkeit besitzen. Selbst die Wahl stärkerer dielektrischer Zwischenlagen führte nicht zum gewünschten Ergebnis, und zwar deswegen, weil das Metallisierungsverfahren an sich infolge der Feinkörnigkeit der aufgebrachten Metallpartikeln ungeeignet ist, insofern als diese Metallpartikeln Poren und Risse im dielektrischen Träger ausfüllen und dadurch Spitzen, wenn nicht sogar leitende Brücken zum Gegenmetallbelag bilden. Selbst durch die Lackierung der Oberfläche der Dielektrika läßt sich diese Spitzenbildung nicht ganz vermeiden, da auch die Lackschichten wieder Poren aufweisen, die von den feinkörnigen Metallpartikeln ausgefüllt werden können.
Um diese Nachteile zu vermeiden, wird vorgeschlagen, erfindungsgemäß die die Belegungeai bildenden Metallschichten in Form eines in einem leicht verdunstenden Lösungsmittel mit geringem Lackanteil suspendierten schuppen- oder plättchenförmigen Metallpulvers aufzubringen und die schuppen- oder plättchenförmigen Metallteilchen so groß zu wählen, daß sie in die Form des Dielektrikums nicht eindringen können.
Es ist an sich zwar bereits bekannt, zur Herstellung der Belegungen von Glimmerkondensatoren auch Metallsuspensionen mit plättchenförinigen Metallteilchen zu verwenden. Die vorteilhafte Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit, wie sie durch das erfindungstemäße Verfahren erzielt wird, tritt hierbei jedoch nicht ein, da Glimmer an seiner Oberfläche praktisch keine Poren aufweist und daher durch das Metallisierverfahren keine Beeinträchtigung der Durchschlagsfestigkeit infolge Ausbildung metallischer Spitzen eintreten kann. Außerdem ist eine Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit poröser Dielektrika auch nur dann möglich, wenn neben der Gestalt auch die Größe der in der Suspension enthaltenen Metallteilchen gemäß der erfindungsgemäßen Lehre gewählt wird.
Nach dem Verfahren der Erfindung metallisierte Papierbänder zeigten eine ganz überraschend hohe Durchschlagsfestigkeit, die z. B. bei 40 #t starkem, trockenem Sulfitzellulosepapier etwa bei 300 V lag, d. h. ein Mehrfaches der Durchschlagsfestigkeit von bedampften Papieren betrug. Auch Kunststoffolien, und zwar Polysty rolfolien, zeigten in der gleichen Größe ähnliche Durchschlagwerte. Dies dürfte auf die Korngröße des zur Anwendung kommenden Metallpulvers und gegebenenfalls noch auf dessen Formgestaltung zurückzuführen sein, die im übrigen einen wesentlichen Anteil an der Erzielung der sehr kleinen Belagwiderstände hat, welche zum Teil unter lho Ohm, bezogen auf eine Fläche von i cm?, liegen. Hierbei zeigte es sich, daß die Schichtstärken zweckmäßigerweise nicht unter a Et gewählt werden, um sowohl hinsichtlich des Belagwiderstandes als auch hinsichtlich der mechanischen Beständigkeit bei der Kontaktierung angenähert die Verhältnisse von Metallfolien zu schaffen.
Um die Durchschlagsfestigkeit der Kondensatoren noch weiterhin zu erhöhen, kann man sich der in der Kondensatortechnik bekannten Maßnahme des vorherigen Lackierens der dielektrischen Zwischenlagen bedienen. Auch kann man nach der Metallisierung, vorzugsweise bei Unterdruck, eine zusätzliche Tränkung vorsehen. Bei den Untersuchungen ergab sich, daß als Belagmetall ganz vorzüglich Silber geeignet ist, obwohl auch andere Metalle, z. B. Kupfer, hierfür denkbar sind.
Besteht nun das Dielektrikum der Kondensatoren ausschließlich aus Papier, so kann man sich einer solchen Metallsuspension bedienen, deren Verarbeitungstemperatur, d. h. deren Trocknungs- und Härtungstemperatur, nicht höher als 16o° C liegt, weil diese Temperatur vom Kondensatorpapier ohne Schädigung ertragen wird. Besteht das Kondensatordielektrikum dagegen aus noch wärmeempfindlicheren Kunststoffen oder entsprechenden anderen dielektrischen Stoffen, so empfiehlt es sich, eine Suspension zu wählen, deren Härtungstemperatur nicht höher als 8o bis ioo° C liegt. Die Auftragung der Beläge erfolgt am zweckmäßigsten in bekannter Weise unter Zuhilfenahme einer Spritzpistole, und zwar am laufenden Band, wobei es ratsam erscheint, beide Belegungen gleichzeitig aufzubringen. Hierbei kann man außerdem vorzugsweise mit laufenden Schablonen oder Abdeckvorrichtungen arbeiten, die dazu dienen, Randkriechwege u. dgl. zu bilden.
Durch die Wahl leicht verdunstender Lösungsmittel, wie z. B. Amylacetat oder ähnlicher Ester, sind die aufgespritzten Metallschichten bereits in kurzer Zeit griffest bzw. werden sie bei ganz geringer Wärmeeinwirkung griffest, so daß sie bei Berührung nicht mehr kleben. Es hat sich nun in manchen Fällen als zweckmäßig erwiesen, die Aushärtung des geringen zur Festlegung der Metallpartikeln dienenden Lackanteils nicht unmittelbar anschließend an die Metallisierung vorzunehmen, sondern die metallisierten dielektrischen Bänder zunächst nach dein Antrocknen der Belegungen aufzuwickeln und das gesamte zu einer Vorratsrolle vereinigte Band erst der Härtungstemperatur zu unterwerfen. Andererseits kann man auch aus den griffest metallisierten Bändern die Kondensatoreinheiten herstellen und die Aushärtung gemeinsam mit dem ohnedies notwendigen Trockenprozeß für die Kondensatoreinheit vornehmen. In beiden Fällen kann dabei Unterdruck zur Unterstützung Anwendung finden.
Um an den Schnittkanten, an denen die Belegungen infolge des Abschneidens der Bandlängen miteinander in Kontakt kommen, Kriechstrecken anzubringen, kann man diese Ränder mit dem Lösungsmittel bestreichen und darauf die Metallschicht durch Wischen entfernen. Das gleiche Verfahren kann auch angewendet werden, um bei einem Kondensatorwickel einen Kapazitätsabgleich vorzunehmen, wobei es zweckmäßig ist, dies vor der Aushärtung des Lackanteils vorzunehmen.
Infolge des sehr geringen Belagwiderstandes, der fast an die metallische Leitfähigkeit herankommt, sind besondere Konstruktionsmaßnahmen zur Überwindung des Belagwiderstandes nicht erforderlich, ebenso genügen vollauf eingelegte Stromzuführungsstreifen zur Kontaktgabe in gleicher Weise wie bei Wickelkondensatoren mit Metallfolienbelegungen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Wickelkondensatoren hoher Kapazitätskonstanz und vergleichsweise hoher Durchschlagsfestigkeit, deren Dielektrikum aus Poren aufweisenden Bändern, wie Papier oder Kunststoffolien, besteht und deren beidseitige Belegungen aus auf dem Dielektrikum festhaftenden :Metallschichten bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die die Belegungen bildenden Metallschichten in Form eines in einem leicht verdunstenden Lösungsmittel mit geringem Lackanteil suspendierten schuppen- oder plättchenförmigen Metallpulvers aufgebracht werden und daß die schuppen- oder plättchenförmigen Metallteilchen so groß sind, daß sie in die Poren des Dielektrikunis nicht eindringen können.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, däß die dielektrischen Zwischenlagen nach der Metallisierung, vorzugsweise bei Unterdruck, im fertigen Wickel mit isolierenden Stoffen getränkt werden.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Belagmetall Silber verwendet wird. .I.
Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Belagmetall unedle Metalle verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch i bis .4, dadurch gekennzeichnet, daß für Papierdielektrika eine metallische Suspension benutzt wird, deren Verarbeitungstemperatur nicht höher als 16o° C liegt.
6. Verfahren nach Anspruch i bis .I, dadurch gekennzeichnet, daß für kunststoffhaltige Dielektrika eine metallische Suspension benutzt wird, deren Verarbeitungstemperatur nicht höher als ioo° C liegt.
7. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Metallisieren zunächst nur so lange in der Wärme getrocknet wird, bis die Belagschichten griffest geworden sind, während danach die Aushärtung bei höherer Temperatur und gegebenenfalls bei Unterdruck in der aus dem metallisierten Band hergestellten Vorratsrolle vorgenommen wird. B. Verfahren nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Metallisieren zunächst nur so lange in der Wärme getrocknet wird, bis die Belagschicht griffest geworden ist, daß danach die Kondensatorenkörper hergestellt werden und dann diese der Härtungswärme unterworfen werden, daß dabei gleichzeitig die Trocknung und gegebenenfalls die Entlüftung der Kondensatorkörper erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 565 246; österreichische Patentschrift Nr. 157 253: schweizerische Patentschrift Nr. iSi 9o8; britische Patentschriften Nr. 389 822, -1o1 022, -187 839, 522 858; schwedische Patentschrift Nr. 100 29-..