DEP0023211DA

DEP0023211DA - Electric capacitor

Info

Publication number: DEP0023211DA
Authority: DE
Inventors: Hermann Dipl.-Ing. Sträb
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Publication date: 1950-12-28

Description

Als Dielektrikum von elektrischen Kondensatoren sind gewisse Kunststoffe mit ihren außerordnentlich geringen Verlustfaktoren bekanntlich besonders geeignet. Derartige Kunststoffe sind z.B. Polystyrol und Triacetatzellulose. Es wurden daher auch schon Kondensatoren hergestellt, welche z.B. aus Polystyrolbändern mit im Vakuum als dünne Niederschläge aufgedampften metallischen Belegungen gewickelt waren. Bei derartigen Kondensatoren brennen bei einem Durchschlag die Belegungen an der Durchschlagstelle weg, nach dem Ausbrennen weisen sie aber eine gewisse Leitfähigkeit auf, die einen dauernden fließenden Kriechstrom und eine dadurch verursachte starke Erhitzung an der Durchschlagstelle zur Folge hat. Es wurde daher schon vorgeschlagen, die Polystyrolbänder vor ihrer Metallisierung mit einer Lackschicht zu versehen, welche bei Durchschlägen Gase und nichtleitende Rückstände bildet, aber auch damit waren die vorhandenen Schwierigkeiten nicht ganz zu beheben. Eine wesentliche Verbesserung der Ausbrennfähigkeit und damit der Betriebssicherheit ergab sich dagegen bei einem Kondensator, der gemäß der Erfindung aus doppelseitigem lackierten und metallisierten Bändern eines Kunststoffes mit kleinstem Verlustfaktor hergestellt ist. Außer den bereits erwähnten Polystyrolbändern können z.B. auch Triacetatzellulosefolien Verwendung finden, welche ähnliche dielektrische Eigenschaften haben wie das Polystyrol.As is known, certain plastics, with their extremely low loss factors, are particularly suitable as the dielectric for electrical capacitors. Such plastics are e.g. polystyrene and triacetate cellulose. For this reason, capacitors have already been manufactured, which were e.g. wound from polystyrene tapes with metallic coatings that were vapor-deposited as thin deposits in a vacuum. In capacitors of this type, the deposits at the breakdown point burn away in the event of a breakdown, but after they have burned out they have a certain conductivity, which results in a permanent flowing leakage current and the resultant strong heating at the breakdown point. It has therefore already been proposed to provide the polystyrene tapes with a layer of lacquer before they are metallized, which layer forms gases and non-conductive residues when they break down, but this did not entirely solve the existing difficulties. On the other hand, a significant improvement in the burn-out ability and thus the operational reliability resulted in a capacitor which, according to the invention, is made from double-sided lacquered and metallized strips of plastic with a very low loss factor. In addition to the polystyrene tapes already mentioned, triacetate cellulose films, for example, can also be used, which have dielectric properties similar to those of polystyrene.

Ein gemäß der Erfindung aufgebauter Kondensator, welcher darüber hinaus auf Grund der neuzeitlichen Entwicklung im Kondensatorenbau eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung erfahren hat, ist i der Figur schematisch in gegenüber der Wirklichkeit stark ver- zerrten Größenverhältnissen dargestellt. Nach der Figur bilden beispielsweise zwei Bänder 1 und 1a aus Polystyrol, die unter der Bezeichnung Styroflexbänder bekannt sind, das Dielektrikum eines Wickelkondensators. Die Bänder sind auf beiden Seiten mit einer dünnen Schicht 2 von Aceto-Butyratlack versehen, auf welche ebenfalls sehr dünne Cadmiumschichten 3 und 4 aufgedampft sind. Die Metallisierung mit Cadmium auf einer Butyratlackunterlage bietet eine Gewähr dafür, dass der Kondensator auch bei besonders ungünstigen Betriebsbedingungen nicht schmort und infolge niederohmiger Leitfähigkeit ausfällt. Versuche haben ergeben, dass bei doppelseitiger Lackierung und Metallisierung der Styroflexbänder sich wesentlich saubere Ausbrennstellen ergeben als bei einseitiger Lackierung und Metallisierung. Die Lackschichten haben nämlich eine rasche Löschung der Durchschlaglichtbögen zur Folge, während durch die doppelseitige Metallisierung die Kondensation der beim Durchschlag entstehenden Metalldämpfe auf der Rückseite der dielektrischen Bänder vermieden wird.A capacitor constructed in accordance with the invention, which has also been given a further useful design due to the recent developments in capacitor construction, is shown schematically in the figure in relation to reality. shown in distorted proportions. According to the figure, for example, two strips 1 and 1a made of polystyrene, which are known as Styroflex strips, form the dielectric of a wound capacitor. The tapes are provided with a thin layer 2 of aceto-butyrate lacquer on both sides, onto which very thin layers of cadmium 3 and 4 are also vapor-deposited. The metallization with cadmium on a butyrate lacquer base offers a guarantee that the capacitor does not burn even under particularly unfavorable operating conditions and that it fails as a result of the low-resistance conductivity. Tests have shown that with double-sided painting and metallization of the Styroflex tapes, significantly cleaner burn-out areas result than with one-sided painting and metallization. The layers of lacquer result in rapid extinguishing of the flashover arcs, while the double-sided metallization prevents condensation of the metal vapors on the back of the dielectric strips that arise during the breakdown.

Die doppelseitige Metallisierung bringt aber noch weitere Vorteile mit sich. Bekanntlich ist es unvermeidlich, dass Kondensatorwickel zwischen den aufgewickelten Bändern Lufträume enthalten, welche beispielsweise durch Tränken mit einem Zusatzdielektrikum ausgefüllt werden können. Bei Verwenduung mit einem Zusatzdielektrikum ausgefüllt werden können. Bei Verwendung doppelseitiger metallisierter Dielektrikumsbänder ist das Tränken nicht mehr erforderlich, weil in diesem Fall die Lufteinschlüsse in einem feldfreien Raum liegen- Wird jedoch auf eine Beseitigung der Lufteinschlüsse Wert gelegt, so ist diese durch Anwendung eines an sich bekannten Wärmebehandlungsverfahren ermöglicht, welches eine Entstreckung der Styroflexbänder und eine damit verbundene Verdichtung der Kondensatorwickler und Austreibung der Lufteinschlüsse zur Folge hat.However, the double-sided metallization has other advantages. As is known, it is unavoidable that capacitor windings contain air spaces between the wound strips, which air spaces can be filled, for example, by soaking with an additional dielectric. Can be filled with an additional dielectric when used. If double-sided metallized dielectric strips are used, impregnation is no longer necessary because in this case the air inclusions are in a field-free space Styroflex tapes and the associated compression of the capacitor winding and expulsion of the air pockets.

Die doppelseitige Metallisierung der Dielektrikumsbänder ist auch deshalb vorteilhaft, weil sie das Vorausbrennen der schwachen Stellen des Dielektrikums von dem Wickeln der Kondensatoren ermöglicht. Dabei werden die schwachen Stellen mit größerer Sicherheit ausgebrannt, als wenn das Ausbrennen erst an fertigen Wickeln vorgenommen wird. Um dabei die erforderlichen Energien klein zu halten, ist es zweckmäßig, die Metallisierung 4, auf der Rück- seite der dielektrischen Bänder in geringerer Stärke vorzunehmen als die Metallisierung 3 auf der Vorderseite oder der Rückseite nicht durchgehend, sondern mit Unterbrechungen beispielsweise in Form von schmalen Streifen zu metallisieren.The double-sided metallization of the dielectric strips is also advantageous because it enables the weak points of the dielectric to be pre-burned from the winding of the capacitors. The weak points are burned out with greater certainty than if the burnout is only carried out on finished coils. In order to keep the required energies small, it is advisable to place the metallization 4 on the back side of the dielectric strips to be made in a lesser thickness than the metallization 3 on the front or the back not continuously, but with interruptions, for example in the form of narrow strips.

Wie aus der Zeichnung zu entnehmen ist, sind die beiden Styroflexbänder im Wickel so angeordnet, dass auf jeder Stirnseite des Wickels die Ränder je einer Belegung übersehen (es handelt sich dabei um etwa 0,5 mm). Außerdem sind die Metallbeläge 3 an diesen Rändern 3' gegenüber der übrigen Metallisierung verstärkt. Diese beiden Maßnahmen haben sich als besonders vorteilhaft erwiesen, um eine sichere Kontaktgebung der einzelnen Windungen des Kondensators mit auf den Stirnseiten aufgespritzten Anschlussbrücken 5 auf einfache Weise zu gewährleisten. Durch die verstärkte Metallisierung der Ränder wird zudem die Stromstoßfestigkeit der Kondensatorwickel wesentlich verbessert. Um einen Kurzschluss zwischen den beiden belegen zu verhindern, ist der nicht zum Anschluss verwendete Rand jeder Belegung metallfrei gehalten.As can be seen from the drawing, the two Styroflex tapes are arranged in the roll in such a way that the edges of an occupancy are overlooked on each end face of the roll (this is about 0.5 mm). In addition, the metal coverings 3 are reinforced at these edges 3 'compared to the rest of the metallization. These two measures have proven to be particularly advantageous in order to ensure reliable contact between the individual turns of the capacitor and connecting bridges 5 sprayed onto the end faces in a simple manner. The increased metallization of the edges also significantly improves the surge resistance of the capacitor winding. In order to prevent a short circuit between the two assignments, the edge of each assignment that is not used for connection is kept metal-free.

Kondensatoren mit den im vorstehenden beschriebenen Merkmalen haben besonders hervorragende Eigenschaften. Ausschlaggebend ist dabei die Verwendung von Kunststofffolie mit kleinstem Verlustfaktor für das Dielektrikum und die doppelseitige Lackierung und Metallisierung, welche ein einwandfreies und sauberes Ausbrennen der schwachen Stellen des Dielektrikums zur Folge haben, wodurch eine hohe Betriebssicherheit auf die Dauer gewährleistet ist.Capacitors with the features described above have particularly excellent properties. The decisive factor is the use of plastic film with the lowest loss factor for the dielectric and the double-sided coating and metallization, which result in perfect and clean burn-out of the weak points of the dielectric, which ensures high operational reliability in the long term.

Claims

1. Capacitor with band-shaped, metallized dielectric, the assignment of which burns away in the event of a breakdown around the breakdown point, characterized in that it is made of at least two double-sided coated and metallized strips of plastics with the smallest loss factor.

2. Capacitor according to claim 1, characterized in that the dielectric strips are made of polystyrene.

3. Capacitor according to claim 1, characterized in that the dielectric strips consist of triacetate cellulose.

4. Capacitor according to one of claims 1-3, characterized in that a layer of aceto-butyrate lacquer is provided between the dielectric strips and the metal layers.

5. Capacitor according to one of claims 1-4, characterized in that the metallized strips are arranged offset from one another in the capacitor.

6. Capacitor according to one of claims 1-5, characterized in that the dielectric strips are reinforced metallized at their protruding edges.

7. Capacitor according to one of claims 1-6, characterized in that the side of the dielectric strips not intended for connection is metallized thinner than the other.

8. Capacitor according to one of claims 1-7, characterized in that the side of the metallization of the dielectric strips not intended for connection has metal-free interspaces.

9. Capacitor according to one of claims 1-8, characterized in that the edges of the dielectric strips not used for connection are kept free of metal.

10. Capacitor according to one of claims 1-9, characterized in that the metallized dielectric strips are pre-burned before the capacitors are wound.

11. Capacitor according to one of claims 1-10, characterized in that the metallization of the painted dielectric strips consists of vapor-deposited cadmium.

12. Capacitor according to one of claims 1-11, characterized in that the finished coils are compressed by a heat treatment known per se.