DE1133035B - Stirnkontaktierter elektrischer Kondensator - Google Patents

Description

• Stirnkontaktierter elektrischer Kondensator Die Erfindung betrifft einen stirnkontaktierten elektrischen Kondensator mit mindestens einer beispielsweise durch Aufdampfen auf eine Unterlage aufgebrachten regenerierfähig dünnen Belegung, die vorzugsweise an dem Rand, an dem über die Stirnkontaktschicht Strom zugeführt wird, verstärkt ist. Unter stirnkontaktierten Kondensatoren werden hierbei neben Wickelkondensatoren mit auf die Stirnfläche aufgespritzten Kontaktflächen auch Stapel- und Faltkondensatoren und dergleichen verstanden, sofern die Kontaktierung über eine die gleichpoligen Belegungen verbindende Metallschicht erfolgt. Die Erfindung hat besondere Bedeutung für Kondensatoren mit besonders dünnen und empfindlichen Dielektrikumsschichten z. B. Lackschichten.
• Es ist bekannt, um bei regenerierenden Kondensatoren die Energie, die bei einem Durchschlag des Kondensators zur Verdampfung der auf das Dielektrikum aufgebrachten Metallschicht führt, möglichst klein zu halten, die Metallschicht möglichst dünn zu machen. Hierdurch werden die sogenannten Sekundärdurchschläge vermieden, die dadurch entstehen, daß die beim ersten Durchschlag freiwerdende Energie die Nachbarlagen des Kondensatorwickels zerstört oder wenigstens ihre Durchschlagsfestigkeit so wesentlich mindert, daß der Kondensator in dieser zerstörten bzw. in ihrer Durchschlagsfestigkeit verminderten Stelle erneut durchschlägt.
• Bei Kondensatoren mit besonders dünnen Metallschichten als Belegungen stellt man jedoch fest, daß gegenüber Kondensatoren mit stärkeren Metallbelägen ein erhöhter Verlustfaktor auftritt. Ferner ändert sich die Kapazität des Kondensators in Abhängigkeit von der angelegten Frequenz. Eine Erklärung für diese Beobachtungen findet man im Folgenden. An den Rändern eines aufgedampften Metallbelages besteht stets ein allmählicher Abfall der Belagstärke. Dieser übergangsbereich umfaßt stets auch einen Bereich in dem die Schichtstärke so gering ist, daß an Stelle einer zusammenhängenden Schicht nur noch mehr oder weniger isolierte Metallinseln vorhanden sind. Je dünner nun die Schichtstärke des Metallbelages ist, um so breiter wird der Teil des übergangsbereiches in der keine zusammenhängende Schicht mehr gebildet wird. Rein qualitativ ist der Schichtrand ähnlich ausgebildet wie ein Schichtrand eines durch Aufspritzen hergestellten Metallbelages der, wenn keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden, zerrissen und unscharf ist. Auch ein solcher Rand führt zu den oben beschriebenen Nachteilen eines erhöhten Verlustfaktors und Frequenzabhängigkeit der Kapazität. Es besteht jedoch ein Unterschied zu den aufgespritzten Schichten darin, daß die Unschärfe bei aufgedampften Schichten wesentlich kleinere Dimensionen aufweist und mit bloßem Auge nicht zu erkennen ist.
• Es ist bereits ein Verfahren bekannt, die Unschärfe und Zerrissenheit aufgespritzter Metallschichten dadurch zu vermeiden, daß man die Metallschichten statt sie aufzuspritzen, mit Hilfe von Druckwalzen auf die Unterlage aufdruckt.
• Dagegen ist noch kein Verfahren zur Meidung der mikroskopischen Unschärfe aufgedampfter Schichten bekannt. Um trotzdem deren Nachteile zu vermeiden wird vorgeschlagen, den unerwünschten Randbereich möglichst klein zu machen, dadurch, daß erfindungsgemäß die nicht mit der Kontaktschicht in Verbindung stehenden Belegungsränder, bei Wickelkondensatoren wenigstens der der Kontaktseite gegenüberliegende Längsrand der Belegung, die im Feld des Kondensators liegen, verstärkt werden.
• Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung. Aus ihrer folgenden Erläuterung gehen weitere Einzelheiten der Erfindung hervor.
• In der Fig. 1 ist 1 eine metallische Trägerfolie, die auf ihren beiden Oberflächen je eine dünne Lackschicht 2 trägt. Diese Lackschicht überragt die beiden Ränder der Trägerfolie 1. Auf die Lackschichten 2 sind die Metallschichten 3,4 in der gezeichneten Weise aufgebracht. Die Dicke dieser Metallschichten im Innern (b) ist sehr gering gehalten. Die Ränder dieser Metallschichten (a, e) sind dagegen wesentlich verstärkt. Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Kondensators aus einer solchen Folie wird diese dann insbesondere aufgewickelt und danach etwa in der Mitte des von den Metallschichten 3, 4 freigelassenen Raumes (d) längs der strichpunktierten Linie A-A (Fig. 2) zerschnitten. Auf die Stirnseite der so entstandenen zwei Kondensatorwickel 5, 6 werden dann die Stirnkontaktschichten aufgebracht, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist, in der der Kondensatorwickel 5 mit den auf seine Stirnseiten aufgespritzten Metallkontaktschichten 7, 8 gezeigt ist, an die dann die Stromzuführungen 9, 10 z. B. angelötet sind. Durch die Stirnkontaktschicht 7 werden also die Ränder der Metallschichten 3 miteinander kurzgeschlossen, während durch die Metallschicht 8 die bei A-A durchschnittene Trägerfolie 1 kontaktiert ist, die die Gegenbelegung zur Belegung 3 bildet.
• Um Metallschichten des genannten Querschnittes (Fig. 1) herzustellen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die mit der Metallschicht zu versehende Folie wie an sich bekannt, an einer Blende vorbeizuführen, durch deren Öffnungen Metalldampf hindurchtritt und dabei die Blende so auszubilden, daß die Folie an den Stellen, an denen sie dicker bedampft werden soll, länger der Metallbedampfung ausgesetzt ist. Ein Ausführungsbeispiel hierfür zeigt die Fig. 4. In ihr bedeuten 11 die Blende, die mit den U-förmigen Öffnungen 12, 13 versehen ist. Durch diese Öffnungen tritt z. B. von vorn der Metalldampf hindurch und trifft dabei auf die hinter der Blende in Pfeilrichtung vorbeigeführte Folie 14, die zunächst (Fig. 4 unten) mit der noch unbedampften Lackschicht 2 versehen ist, während sie nach dem Vorbeigleiten an der Blende (Fig. 4 oben) mit den in Fig. 1 gezeigten Metallschichten 3, 4 versehen ist. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Ränder dieser Metallschichten 3, 4 in der in Fig. 1 gezeigten Weise verstärkt sind, während die Schichtdicke im Innern die zur Vermeidung von Sekundärdurchschlägen erforderliche sehr geringe Stärke besitzt.
• Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird die zu bedampfende und mit der das Dielektrikum bildende Schicht versehene Trägerfolie zunächst mit einer gleichmäßig dünnen Aluminiumschicht versehen und danach, wie an sich bekannt, an einem geeigneten Randbedampfer vorbeigeführt, auf dem ein von dem Belagsmetall verschiedenes Metall aufgedampft wird. Es ist bereits bekannt, die Belagsschicht aus einem niedrig schmelzenden Metall und die Randverstärkung aus einem hochschmelzenden Metall herzustellen. Es soll dadurch erreicht werden, daß das Belagsmetall beim Durchschlag schnell verdampft, während der Randstreifen erhalten bleibt. Andere Gesichtspunkte, insbesondere die Neigung von verschiedenen Belagsmetallen Oxydschichten zu bilden, die die Kontaktierung erschweren, haben zu dem vorliegenden Vorschlag geführt, für die Randbedampfung leicht kontaktierbares Metall zu verwenden. Man erhält dann den besonderen Vorteil, daß die als Belegung dienende Metallschicht aus einem Metall wie Aluminium bestehen kann, das für die Regenerierung sehr geeignet ist, während die verstärkten Ränder im wesentlichen aus einem gut kontaktierbaren Metall hergestellt sind. Als solche Metalle kommen neben Zinn, Blei, Kupfer, Nickel od. dgl. insbesondere Zink, in Frage. Bei der Verwendung von Aluminium ist jedoch dabei darauf zu achten, daß die Randverstärkung unmittelbar nach der Aufdampfung der Aluminiumschicht durchgeführt wird, d. h. ohne zwischenzeitliches Hinzutreten von Sauerstoff, da sonst das Aluminium sich mit einer dünnen Aluminiumoxydhaut überzieht und der verstärkte Rand auf der Aluminiumoberfläche nicht gut haftet. Den Querschnitt einer in dieser Weise hergestellten Folie zeigt Fig. 5, in der wiederum 1 die Aluminiumträgerfolie darstellt, die mit den ihren Rand weit überragenden Dielektrikumschichten 2 beidseitig versehen ist. Auf diese Dielektrikumschicht 2 sind wiederum die Metallbelegungen 4 unter Freilassung eines mittleren Streifens aufgedampft, in diesem Fall jedoch gleichmäßig dünn. Auf die Ränder dieser Aluminiumschichten sind dann in geeigneter Weise (in der Fig. 5 nicht maßstäblich und übertrieben dick gezeichnet) die Randverstärkungen 4' aufgedampft, die vorzugsweise aus Zink bestehen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Stirnkontaktierter elektrischer Kondensator mit mindestens einer, beispielsweise durch Aufdampfen auf eine Unterlage aufgebrachten regenerierfähig dünnen Belegung, die vorzugsweise an dem Rand, an dem über die Stirnkontaktschicht Strom zugeführt wird, verstärkt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht mit der Stirnkontaktschicht in Verbindung stehenden, im Feld des Kondensators liegenden Belegungsränder - bei Wickelkondensatoren der der Kontaktseite gegenüberliegende Längsrand der Belegung - verstärkt sind.
2. 2. Verfahren zum Aufdampfen einer regenerierfähig dünnen Metallschicht, die sowohl am zu kontaktierenden Rand als auch an den nicht zu kontaktierenden Rändern verstärkt ist, auf den Träger, beispielsweise eine Dielektrikumsschicht, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu metallisierende Unterlage zunächst mit einer gleichmäßig dünnen, vorzugsweise aus Aluminium bestehenden Belegung bedampft wird und danach die Randverstärkung des zu kontaktierenden und des nicht zu kontaktierenden Randes gleichzeitig durch Aufdampfen eines von dem Metall der Belegung verschiedenen und leicht kontaktierbaren Metalls, hergestellt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufdampfen der gleichmäßig dünnen Aluminiumbelegung (4) und der Randverstärkungen (4') unmittelbar nacheinander ohne zwischenzeitliches Hinzutreten von Steuerstoff durchgeführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 617146, 733 726, 748 944, 765 703, 829 335, 832 640; deutsche Patentanmeldungen B 9369 VIII c / 21 g 10/02 (bekanntgemacht am 29. 5. 1952), B 9488 VIII c/ 21 g l 0/02 (bekanntgemacht am 29. 5. 1952).