RU2061270C1

RU2061270C1 - Mica capacitor and its manufacturing process

Info

Publication number: RU2061270C1
Authority: RU
Inventors: В.В. Соболев; В.В. Козлов; В.Н. Тарабанов; М.С. Мецик
Original assignee: Соболев Виктор Всеволодович; Козлов Валерий Васильевич; Тарабанов Виктор Николаевич; Мецик Михаил Степанович
Priority date: 1992-10-06
Filing date: 1992-10-06
Publication date: 1996-05-27

Abstract

FIELD: mica capacitors. SUBSTANCE: electrodes are arranged normally in respect to perfect mica cleavage plane and relative humidity of 80-100% is set up inside sealed capacitor case. EFFECT: improved specific capacitance and dielectric constant. 2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам-накопителям электроэнергии. The invention relates to electrical engineering, in particular to energy storage devices.

Известны электролитические конденсаторы, где в качестве диэлектрика используется тонкий слой оксида вентильного металла [1] Эти конденсаторы не применимы в высоковольтной технике, дают малое номинальное напряжение. Широко известно использование слюды в качестве твердого диэлектрика для изготовления конденсаторов [2] В них электроды располагают параллельно плоскости совершенной спайности слюды. Диэлектрическая проницаемость слюды в таких конденсаторах равна 6-7. Задача изобретения существенное увеличение емкости конденсатора, диэлектрической проницаемости слюды. Задача решается путем размещения плоскостей совершенной спайности пластиной слюды нормально к электродам и создания в герметичном корпусе конденсатора относительно влажности 80-100%
Последние исследования показали, что приложение электрического поля к слюдяной пластинке (шлифу) параллельно плоскости совершенной спайности при повышенной влажности окружающей среды приводит к резкому увеличению диэлектрической проницаемости. Связано это, по-видимому, со структурой бимолекулярной пленки, находящейся в межпакетном пространстве кристалла слюды. Поскольку бимокулярная пленка в межпакетном пространстве образуется при определенной влажности, то конструкция конденсатора требует герметичности корпуса.Electrolytic capacitors are known where a thin layer of valve metal oxide is used as the dielectric [1]. These capacitors are not applicable in high-voltage technology, they give a small nominal voltage. It is widely known the use of mica as a solid dielectric for the manufacture of capacitors [2] In them, the electrodes are parallel to the plane of perfect cleavage of the mica. The dielectric constant of mica in such capacitors is 6-7. The objective of the invention is a significant increase in the capacitance of the capacitor, the dielectric constant of mica. The problem is solved by placing the planes of perfect cleavage with a mica plate normal to the electrodes and creating a condenser in a sealed enclosure relative to humidity 80-100%
Recent studies have shown that the application of an electric field to a mica plate (thin section) parallel to the plane of perfect cleavage at high humidity leads to a sharp increase in dielectric constant. This is apparently due to the structure of the bimolecular film located in the interpacket space of the mica crystal. Since a bimocular film in the inter-packet space is formed at a certain humidity, the design of the capacitor requires a tight housing.

Предлагаемые слюдяные конденсаторы изготавливаются путем тонкого расщепления слюдяных пластинок, их пакетирования и обжимания, приложения к ним электродов нормально к плоскости спайности слюды, заключения в герметичный корпус и создания в нем относительной влажности 80-100% Такие конденсаторы могут быть набраны как из слюдяных пластинок, дисков, шайб, так и изготовлены из шлифа слюдяного кристалла (в том числе из искусственно изготовленного шлифа). The proposed mica capacitors are made by thinly splitting the mica plates, packing and squeezing them, applying electrodes to them normally to the mica cleavage plane, enclosing in a sealed enclosure and creating a relative humidity of 80-100% in it. Such capacitors can be assembled from mica plates, disks , washers, and are made of thin sections of mica crystal (including artificially made thin sections).

На фиг.1 представлен цилиндрический конденсатор, набранный из дисков листовой слюды; на фиг.2 шлиф из листовой слюды; на фиг.3 плоский конденсатор из листовой слюды. Figure 1 presents a cylindrical capacitor, recruited from disks of sheet mica; figure 2 thin section of sheet mica; figure 3 flat capacitor from sheet mica.

Конденсатор содержит набор листовых слюдяных дисков (см.фиг.1) или шлиф или разрез кристалла слюды (фиг.2 и 3) 1, металлический электрод 2, изоляционные прокладки установочную 3 и фиксирующую 4, фольговый электрод 5 с электрическими выводами 6 и 7, герметичный корпус 8. В случае изготовления плоского конденсатора из шлифа слюды используют эпоксидную смолу 9 (см.фиг.2), выполняющую одновременно функцию изолирующих прокладок. The capacitor contains a set of sheet mica disks (see Fig. 1) or a thin section or section of a mica crystal (Figs. 2 and 3) 1, a metal electrode 2, insulating gaskets installation 3 and fixing 4, a foil electrode 5 with electrical leads 6 and 7, sealed housing 8. In the case of manufacturing a flat capacitor from a thin section of mica, an epoxy resin 9 is used (see FIG. 2), which simultaneously performs the function of insulating gaskets.

Изготовление конденсаторов осуществляют следующим образом. Диски 1 собирают в пакет на металлическом электроде 2 таким образом, чтобы плоскости совершенной спайности слюды располагались нормально плоскости электрода. Затем диски зажимают между изоляционными прокладками 3 и 4, поверх дисков, нормально плоскости совершенной спайности слюды, располагают второй электрод 5, имеющий электрические выводы 6 и 7. The manufacture of capacitors is as follows. The disks 1 are collected in a bag on a metal electrode 2 so that the planes of perfect cleavage of the mica are normal to the plane of the electrode. Then the disks are clamped between the insulating strips 3 and 4, on top of the disks, normally the plane of perfect cleavage of the mica, a second electrode 5 is placed, having electrical leads 6 and 7.

П р и м е р 1. Был изготовлен макет цилиндрического конденсатора из набора листовых слюдяных дисков 1 размером 35/33 мм и толщиной 20 мкм. Диски собраны в пакет на металлическом электроде 2 в виде втулки и зажаты электроизоляционными шайбами установочной 3 и фиксирующей 4. На наружную поверхность слюдяных дисков наносится противоположный электрод 5 из фольги. К внутреннему (цилиндрическому) и наружному (фольговому) электродам прикреплены электрические выводы соответственно 6 и 7. Вся конструкция помещена в герметичный корпус 8. PRI me R 1. Was made a model of a cylindrical capacitor from a set of sheet mica disks 1 measuring 35/33 mm and a thickness of 20 μm. Disks are collected in a bag on a metal electrode 2 in the form of a sleeve and clamped by insulating washers of installation 3 and fixing 4. An opposite foil electrode 5 is applied to the outer surface of the mica disks. Electrical terminals 6 and 7 are attached to the inner (cylindrical) and outer (foil) electrodes, respectively. The whole structure is placed in a sealed enclosure 8.

Конденсатор без корпуса был помещен в эксикатор с относительной влажностью 100% Площадь активной части диэлектрика 53, 2 см², активный объем диэлектрика 20,7 см³. Электрическая емкость конденсатора в постоянном электрическом поле 1,0 мкФ при напряжении U 30 В и сопротивлении утечки R 10⁵ Ом, удельная емкость конденсатора 0,094 мкФ/см³.A capacitor without a housing was placed in a desiccator with a relative humidity of 100%. The area of the active part of the dielectric is 53, 2 cm ² , the active volume of the dielectric is 20.7 cm ³ . The electric capacitance of the capacitor in a constant electric field of 1.0 μF at a voltage of U 30 V and leakage resistance R 10 ⁵ Ohms, the specific capacitance of the capacitor is 0.094 μF / cm ³ .

П р и м е р 2. Были изготовлены 5 макетов плоского конденсатора из шлифа листовой слюды флогопит. Набор листовой слюды толщиной 20 мкм Ковдорского месторождения был залит эпоксидной смолой 9 и разрезан нормально к плоскости совершенной спайности кристалла, получена пластина-шлиф (см.фиг.2) толщиной 2 мм. Такой же шлиф был получен из кристалла слюды флогопит Ковдорского месторождения. На плоскости шлифа нанесены электроды, к которым прикреплены выводы. Плоский конденсатор был помещен в герметичный корпус. PRI me R 2. Were made 5 models of a flat capacitor from a thin section of sheet mica phlogopite. A set of sheet mica with a thickness of 20 μm of the Kovdorsky deposit was filled with epoxy resin 9 and cut normally to the plane of perfect cleavage of the crystal, a thin section plate (see figure 2) with a thickness of 2 mm was obtained. The same thin section was obtained from the mica crystal of the phlogopite of the Kovdor deposit. On the plane of the thin section, electrodes are applied, to which the conclusions are attached. The flat capacitor was placed in a sealed enclosure.

Конденсаторы без корпуса были погружены в эксикатор с относительной влажностью 80, 90 и 100% после чего замерялась электрическая проницаемость во влажном состоянии ( ε 6,3^. 10³ 1,9 ^.10⁶) и удельная емкость конденсатора в постоянном электрическом поле от 4,9 ^.10³ до 2^. 10⁶ мкФ/см³.Capacitors without a housing were immersed in a desiccator with a relative humidity of 80, 90 and 100%, after which the electric permeability in the wet state was measured (ε 6.3 ^. 10 ³ 1.9 ^. 10 ⁶ ) and the specific capacitance of the capacitor in a constant electric field of 4, 9 ^. 10 ³ to 2 ^. 10 ⁶ μF / cm ³ .

Эксперименты показали, что при относительной влажности внутри конденсатора, меньшей 80% существенно снижается диэлектрическая проницаемость. The experiments showed that when the relative humidity inside the condenser is less than 80%, the dielectric constant decreases significantly.

Claims

1. Mica capacitor containing a package of mica plates and electrodes placed in a sealed case, characterized in that the electrodes are perpendicular to the planes of perfect cleavage of the mica plates, and relative humidity 80 100% is created inside the case
2. A method of manufacturing a mica capacitor, in which thin mica is split, a set of a package of mica plates, its compression, electrode formation, placement in the housing and sealing, characterized in that the electrodes are placed perpendicular to the planes of perfect cleavage of the mica plates, and before sealing the case in it create relative humidity 80 100%