DE1464695A1 - Keramischer Kondensator - Google Patents

Description

• leraniecheit Zondgalator, Die Erfindung bezieht nioh auf Kondensatorene bei denen das Dielektrikum eine Oxydnehioht istg die duroh Rooxydation der Oberfläche»ohioht einen keraminehen Körpern gebildet wirdu weloher zuvor reduziert wurde und auf ein Verfahren zur Herstellun« solcher Kondensatoren.
• Eine der Sobwierigkeiten beim Betriebe soleher Kondensatoren besteht darin" daß bei der Erhöhung der an dem Kondensator anliegenden Spannung über einen bestimmten Wort der Rentstrom den Kondennatorn sprunghaft annteigt.
• Durchldie Erfindung soll der Wart dob Rentetrozen vermindert und damit der Bereioh der Betriebespannun4 den Kondensatorn erweitert worden* Die Erfindung besteht in einen Verfahren zur Behandlung einen Kondennatorn, wolohen einen Verfahreneaohritt enthält9 der #In Inprägnierung beseiohnet wird. Diese Beseiohnung wurde deshalb gew"ltg weil die hierzu verwendeten Stoffe bisher zum Imprägnieren verwendet wurden, obwohl die genaue Wirkungeweine in vorliegenden Palle nioht bekwmt ist.
• Gemäß der Irtindung wird ein Kondensator mit einem Dielektrikum aus einer rooxydierten Oberflächensohicht einen reduzierten Keranikkörpern mit einem Silikoaöl oder einem Epoxydbik s imprägniert, Die Erfindung besteht weiter in einem Verfahren zur Herstellung einen Kondensators mit einem Dielektrikum aus einer reoxydierten Oberfläohennohicht einen reduzierten keramiaohen Körperag bei dem in einem Verfahrenssohritt die rooxydierte Schicht mit Silikonöl oder Epoxydharz imprägniert wird, Das Verfahren zur Herstellung einen Kondeneatorag für welch;n die Erfindung anwendbar ist und ein Verfahren und Auaführungsbeispiele gemäß der Erfindung sollen nun anhand dr., Zeichnungen näher erläutert werden.
• Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Kondensator. In Figur 2 ist ein Vakuumofen dargestellt.
• Figur 3 zeigt einen Kondensator in perspektivischer Ansicht und teilweise im Schnitt.
• Figur 4 zeigt einen Querschnitt durch einen Kondensator.
• Ein Verfahren zur Herstellung von Kondensatoren gemäß der Erfindung besteht aus folgenden Verfahrennachrittens 1.) Herstellung einer Mischung aus Barium-Titanat oder aus Barium-und Strontium-Titannten mit einem bestimmten Zusatz an Lanthan oder anderen Titanaten der seltenen Erden. Es werden die bekannten keramischen Techniken benutzt. Beispielsweise werden der Mischung gewisse Anteile an Bindemitteln und Gleitmitteln zugesetzt.
• 2.) Aus dem Material werden geeignete Formen, wie z. B. Scheiben, gepreßt.
• 3.) Die Preßlinge werden in einer oxydierenden Atmosphäre einige Stunden lang auf eine Temperatur zwischen 13000 0 und 15000 C erhitzt, um keramische Körper zu erhalten.' 4.) Die karamischen Körper werden in Wasserstoff oder einer anderen geeigneten reduzierenden Atmosphäre etwa 1 Stunde lang auf 900 0 C erhitzt.
• Es wird eine Silberpaste auf die beiden Flächen der Scheiben aufgebracht und eine Erhitzung in einer oxydierenden Atmosphäre bei-verhältniamäßig niedriger Temperaturg beispielnweine bei 500 0 C vorgenommen* Die vereilberten Scheiben werden einer Rooxydation bei einer Temperatur bis zu 20 0 0 unterhalb den Schmelzpunkten von Silber (z. B. 940 0 C) für eine geeignete Zeit unterworfen.
• Ein Kondensator, der in dieser Weine hergestellt wurde, ist in Figur 1 im Schnitt dargestellt. Mit 1 ist der reduzierte keramische Körper bezeichnet, der an seiner Oberfläche die Rooxydationaschicht 2 trägtg während die Silberelektroden an den beiden Flächen der Scheibe mit 3 und 4 bezeichnet sind. Die AnsohlUme 5 und 6 sind mit den Silberelektroden verbunden.
• In Figur 2 ist eine Vakuumeinrichtung dargestellt, in welcher die Kondensatoren den beschriebenen Typs dem Verfahren gemäß der Brfindung unterworfen werden können.
• Die Anordnung besteht aus einem Behälter 7 mit einem vakaundichten Deckel 8, Einlaß- und Auelaßrohren 9 und 10 und den Nähnen 11 und 12.
• Die in Figur 1 dargestellten Kondensatoren worden zuerst gereinigt und dann in Luft bei etwa 1500 0 getrooknet. Sie werden dann in Formen aus Polypropylen eingesetzt und auf 125 0 C erwärmt. Dann wird ein Spoxydharz mit einer Härtetexperatur von 125 0 0 in die Formen gegossen. Vorzugsweise bestehen die Formen aus zwei Teilen# die miteinander verbunden werden können. Die Formen, welche die Kondensatoren und das Harz enthalten, werden in die Vakuumvorrichtung eingesetzt, welche mit nicht dargestellten Mitteln erhitzt und über das Rohr 10 bin auf einen Druck zwischen 10-3 und 10-4 mm X& ausgepumpt wird. Der Hahn 11 kann dazu verwendet worden, die Vorrichtung mit der Atmosphäre zu verbinden oder gegen diese abzuschließen und der Hahn 12 dient dazu, die Verbindung zur Pumpe zu unterbrechen.
• Das Vakuum wird 15 Minuten lang aufrechterhalten und dann aufgehoben. In die Formen wird dann weiteren Harz eingefüllt, die Vorrichtung wieder ausgepumpt und ein Druck zwischen 10-3 und 10-4 mm Kg 30 Minuten lang aufrechterhalten. Der Druck in der Vorrichtung wird dann bis auf Atmoophärendruck erhöht und die Formen in Luft bei 1250 0 18 Stunden lang belanneng no daß das Imprägniermittel aunhärtet.
• Die Verbesserung den Restetromen durch die Imprägnierung den keramischen Kondensatorn mit rooxydierter Oberfläche nach Figur 1 ge- mäß den beschriebenen Auaführungebeispiel ist in der folgenden Tabelle dargentelltg wo der Rentetrom vor und nach der Imprägnierung angegeben ist.

  Gleich- Rentetrom vor der Rentetrom nach der
  spannung Imprägnierung Imprägnierung
  V X 10-9 A X 10',»9 A
  100 12 10
  200 40 20
  300 110 30
  400 230 58
  500 370 75

  Ähnliche Verbesserungen wurden bei Kondensatoren erhalteng welche mit Silikondlen imprägniert wurden. Es ist dann nicht nötig# die Kondensatoren unter Vakuum zu imprägnieren und das Umhüllen kann

  anschließend in einem getrennten Verfahreneaohritt vorgenommen

  worden. Eine Imprägnierung mit Wachsen ergab keine wesentliche

  Verbesserung der Rentetröme.

  Zu wurdeauch festgestellt# daß eine bessere und genauer gesteu-

  erte Imprägnierung noch weitere Verbesserungen bezüglich der Regt-

  stOme bei Kondensatoren mit rooxydierter Schicht ergibt und daß

  andere Bars*, die bei anderen Temperaturen gehärtet sind, min-

  destenn so wirksam sind.

  In Piaur 3 ist ein mylindriaoher Kondensator teilweise in Schnitt

  dargestellt, der einen ähnlichen Querschnitt hat, wie der In

  Pigur 1 dargestellte Kondensator. Die Bezugezeichen entsprechen

  denen von Pigur 1. Das Imprägniernaterial bildet um den Konden-

  natorkörper eine Schicht 14 und dient gleichzeitig als Umhüllung*

  In Piaw 4 ist ein Kondensator dargestellt, bei den ein Teil der

  rooxydierten Schicht weggeaohlitten und eine Blektrodenachicht 3

  direkt auf den reduzierten Keramikkörper 1 aufgebracht wurde, wäh-

  rend die andere Elektrode 4 wie in den vorher beschriebenen Bei-

  spielen auf der rooxydierten Schicht 2 angeordnet ist. Bei diesem

  Kondensator hat die dielektriaohe Boh:Leht zwischen den Elektroden

  nur die einfache Dicke. Der Sauerstoff muß ferngehalten worden,

  wenn die Schicht aufgebracht wirdg', um zu verhindern, daß der

  leramikkörper darunter wieder oxydiert wird.

  Zu ist mögliohg die rooxydierte Schicht etwa 09001 m dick zu

  machen, so daß die Kapazität pro Voluneneinheit den Kondenmatorn

  verhältnio»Uig,hooh ist. in können noo4 weitere Mittel zur Br-

  höhung der Kapazität pro Volumeneinheit angewendet worden. Bei-

  epielsweine können Rillen in der Oberfläche angebracht worden oder

  der Keramik:körper 1 kann porön gemacht worden, so daß sich die

  rooxydierte Schicht auch in das Innere den Körpern erstreckt und

  eine innere Oberflächenaohioht und eine äußere Obertläohe»ohicht

  bildet. En wurde gefunden, daß in diesem ?alle das Imprägniermit-

  tel die Poren den Körpern durchdringen muß,

  Die Erfindung ist nicht auf keramische Kondensatoren aus Barium-und Lanthan-Titanaten beschränkt, sondern ist anwendbar bei allen keramiachen Kondensatoren aus einem reduzierten Keramikkörper mit einer reoxydierten Oberflächenschicht. Beispielsweise können als Komponenten den keramiaohen Materials Tantalateg Niobate oder Oxyde der seltenen Erden, der Alkali- oder Erdalkali-Metalle verwendet werden.
• Die Reduktion und die Reoxydation kann si.ich elektrolytioch in geeigneten lösungen durchgeführt werden, -,joei der Keramikkörper als Elektrode dient.
• Die Beschreibung stellt jedoch nur Ausführungebeiapiele der Erfindung dar.

Claims (1)

1. PatentanaprUchet Keramiacher Kondensator, dessen Dielektrikum aus einer reoxydierten Oberflächenschicht einen reduzierten keramischen KörperB besteht# dadurch gekennzeichnet, daß dieser mit Silikonöl oder Epoxydharz imprägniert ist. 2.) Keramiacher Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Keramikkörper aus einem Gemisch von Bariumtitanat und/oder Strontiumtitanat mit Titanaten der seltenen Erden besteht. 3.) Koramiecher Kondennatornach Anspruch 1 oder 29 dadurch gekennzeichnet, daß er mit Epoxydharz sowohl imprägniert als auch umhüllt ist. C) Verfahren zur Herstellung einen koramiaohen Kondeneatorn nach Anspruch 1 bin 3, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst Bariumtitanat und/oder Strontiumtitanat mit Titanaten der seltenen Erden und einem koraminehen Bindemittel gemischt worden, daß die Mischung zu Scheiben oder Röhrchen gepreßt wird, daß die Proßlinge in einer oxydierenden Atmosphäre auf eine Temperatur zwischen 1300 0 C und 15000 0 erhitzt worden# daß die so erhaltenen keramiechen Körper bei etwa 9000 0 vollständig reduziert werden, daß Silberelektroden eingebrannt worden, daß die vereilberten Scheiben oder Röhrchen bei einer Temperatur dicht unter den Schmelzpunkt den Silbern oxydiert werden, so daß eine rooxydierto Oberflächenschioht auf der Oberfläche des keramiaohen Körpern unter den Silberelektroden erhalten wird und daß die rooxydierte Schicht mit Bilikonöl oder Epoxydharz imprägniert wird. 5.) Verfahren nach Anspruch 40 dadurch gekennzeichnet, daß als Komponenten den koramiaohen Materials Tantalateg Niobate,oder Oxyde der seltenen Erden, der Alkalimetalle oder der Erdalkalimetalle verwendet worden.