DE759747C - Elektrischer Kondensator - Google Patents

Description

• Elektrischer Kondensator Es ist bekannt, daß die auf Ventilmetallen erzeugten Sperrschichten ein sehr brauch.-bares Dielektrikumdarstellen. Bei dem Hauptanwendungsgebiet, nämlich den elektrolytischen Kondensatoren, treten aber einige unigünstige Eigenschaften, z. B. geringe Kapazitätskonstanz, großer Verlustwinkel u. dgl., in Erscheinung, die sicherlich @du@rch dien an sich notwendigen Elektrolyten bedingt sind. Überdies ruft die Anwesenheit eines flüssigen oder Feuchtigkeit enthaltenden Best@andtelles an @sich bei dem Verbraucher Bedenken hervor, so daß dlie Anwendungsmöglichkeit der Sperrschlchten für Kondensatorzwecke verhältnismäßig beschränkt ist.
• Es sind Vorschläge gemacht worden, die Sperrschichten ohne Elektrolyt zum Aufbau von Kondensatoren zu verwen-den., wobei man als Gegenelektrode ein Metall oder eine leitende Metallverbindung .benutzt. In dieser Art aufgebaute Kondensatoren zeigen jedoch nur eine sehr geringe Durchschlagsfestigkeit, so daß man, um überhaupt -brauchbare Ergebnisse zu erzielen, die Sperrschicht innerhalb eines Imprägniervorganges besonders, behandein muß, sie z. ß. mit einem zwätzl.ichen

  dielektrisehen Stoff. z. B. Lack, tränken und

  überziehen maß. DerVorteil der Sperrschicht,

  nämlich die sehr geringe Stärke und die da-

  durch gebotene hohe Kapazität je Flä@l..en-

  ein#lieit wird dadurch jedoch zunichte gemacht.

  Solche Kondensatoren haben auch bisher

  Izeine praktische Bedeutung erlangt.

  Die va@rliegeride. Erfindung bezwecäzt eben-

  falls die Verwendung einer auf einem Ventil-

  metall aufgewachsenen Sperrschicht als Di-

  elektrikuin und die gl°ichzeitige Vermeidung

  der den bekannten Ausführungsformen an-

  haftenden @:acht°ile. Die Spl#rrscliiclit kann

  hierbei zweck,iä:i- in bekannter Weise durch

  Formorion des Ventilmetalls vor dem Zu-

  samtnenbau des Isond.ensators in Vorfornia-

  tiolis- und Hauptformationsbädern leergestellt

  werden.

  Als @egenel<Iarode wird auf die Sperr-

  schicht eln#- nichtlüszige, I@G@l2_lISt reü@itig-

  Izeitsfrie Metallverbindung aufge,bracAt. Dl e

  Erfindung ist dadurch gelzennzeiclinet, daß

  diese Metallverhindang, wie z. B. Nickeloxyd

  -Nil 03 oder Kupferoxyd Cu O, Sauerstoff

  enthält, der wenigstens z;tm Teil unter denn

  Einflug des durch den Kond°_nsator itiel@.end:tii

  Stromes frei wird. und daß hierdurch fdie

  Verbindung eine W=_'derstandserhö.i:a.ng er-

  fährt oder sogar niclitl"eitend wird und daß

  sie weder das - enriInnetall noch die Sperr-

  schicht in irgendein, r Weise angreift.

  Es fließt bei dem g,-lzennzeichnj ten Konden-

  sator ein sogenannter Reststrom, der von

  einem bestimmten Einschaltwert exponentiell

  abklingt und sich einem dauernden, praktisch

  bedeutungslos-°n Endwert nähert. Weiterhin

  bestellt bei denn Kondensator auch die dein

  Elelztrolytlondensator eigentümliche Eigen-

  schaft , Durchschläge unschädlich zu gestalten.

  Es muß also die die Stelle eine; Elektrolyts

  vertretende Metallverbindung gut leitend sein,

  un: den Serieiiwiderstatid des Kondensators

  und damit den Verhistwinkel möglichst nied-

  rig zu halten. Weiterhin muß sie Sati2rstoff

  enthalten. der unter dem Einfluß des Rest-

  stromes 11.7w. bei Durchschlägen mindestens

  zum Teil frei wird und dann befähigt ist, die

  Störstellen ini Sperrschichtgitter zu schließen.

  Schließlich muß dieVerbindung so beschaffen

  sein. daß sie an den Störstellen des Sperr-

  schichtgitte rs nach der Abgabe von Sauer-

  stoff in eine solche Verbindung üb;,rgelit, die

  den elektrischen Strom weniger gut leitet bzw.

  in einen IsoIator übergeht, damit dadurch von

  zwei Richtungen her eine Verbesserung der

  Fehlerstellen des Dieiektrikums Herbeigeführt

  wird. Würde nach der Sauerstoffabgabe bei-

  s pie ' isw eiser die 4 31etallverl}indurng in eilte

  solche Verbindung übergehen. die den elektri-

  schen Strom besser leitet. so würde die Ge-

  fahr eines Durchschlages an dieser Stelle lau-

  fend vergrößert werden, «-as praktisch zu

  einer -Mehrzahl von aufeinanderfolgenden

  Durchschlägen bis zum KurzschIuß des Kon-

  densators führen -würde.

  Für die Untersuchung wurde a1: eine sehr

  geeignete %letallv:rbindung 1; ickeIoxvd in der

  Form i.,03 gefunden, das einen sehr ge-

  ringen Olimschen Widerstand ac:fweist und

  nach Sauerstofiabgabe partiell in \i0, eincn

  sehr guten Isolator, übergeht. Eine andere,

  ebenfalls geeignete @ert>indun_ #<; Kupfer-

  oxyd in der Form CuG, «-.-,';es in Cu,0

  übergeht. Aber auch alle ander n Verlin-

  dungen, die den obengenannttn drei Bedii2-

  gungen genii-gen, sind für i.=n vorliegenden

  Zweck veriverndl>ar.

  Falls man dic @.tetalh@erb:nc;w-, nicht

  unmittelbar auf :der @perrsch:cat ni@d@r-

  sclilägt. z. B. attfdam.ft, sc) an s:cli

  raulie und zerklüftete @l:erflä@:.e 1-enau nacli-

  #c ,).d## i @#-.r # d, empfi:lilt es sich, sie in feinster

  Pulverform möglichst ante- Druacan@@-endun

  aufzubringen. Es zeigte sich näml:ch, da3

  bei zii groliler Iworn@röße des P:I@-ers die

  Kapazitätsausb;utn erh:ulich niedriger Iah,

  weil dollen nur eine pt#.riktwazeriilirung

  zwis,lien der gut leit,#.deii @c:al'verliinrlung

  als einer Elektrotee ur-! .lein ii:@_iitle:tenden

  L`msetztingsprodulct als Di-#lektrikuni be-

  stand, wohingegen die gut leitende lletallver-

  lairidung s'-lir fein vermaliiiti mit größeren

  Fläclienteil-en des Dielelztrilctinis in Pieriilirun-

  steht bzw. sich der 0lyerfläclie des Pielektri-

  kums, insbesondere bei aufgeraitliteli Ventil-

  metallen, besser anpasset- kann, weil die

  Pulverteilchen sich in die 01jo#-rfläclienvertie-

  fungen einlegen und so Birne groMächige Be-

  rührung herbeiführen. Bei nieder@r@sclila@cne n

  Schichten, die verliältnismäl@i@ diinn sind. ist

  es zweckmäßig, darauf noch eiii@: pulverige

  Schicht aus der gleichen lletallverbindun@

  aufzubringen.

  .Zur Verbesserung des Zusaintnenhaltens

  der pulverförmigen Gegenelektrod.-t tinptielilt

  es sich, ein nichtleitendes Gewebe als Einlage

  zu verwenden, dessen Poren mit d.:ni pulver-

  förmigen -Iaterial angeiiillt sind. In riiancl.>;ri

  Fällen kann es auch zweckmäßig sein. die

  pulverförmige Elektrode zusainincnzusintern,

  wodurch sowohl ilir Olinisch-,#r Widerstand

  verkleinert wird als auch ihr Gefüge dichter

  wird. Durch L'nterrnisclien vun gut leitenden

  Festandteileu. z. B. leitendem Lack, ist eben-

  falls eine Verkleinertin_g de: Vorsch:a@t«

  standes möglich. -

  Als Stronizufülirulig wurde bei dein Unter-

  suchungen eine auf die pulverförmige Elek-

  trode aufgepreßte Alumin:umfole verwendet

  An sich können auch andere 'Metalle in BIatt-

  oder Schichtform benutzt «-°rdtn. Vorteil-

  hafterweise verwendet malt ein Metall, das

  auch in der Metallverbindung enthalten ist, weil dadurch am wenigsten eine Störung in ,der Anordnung zu erwarten Ist.
• Die in dieser Weise hergestellten Kondensatoren zeigten die Eigenschaften der Elcktrolytkon,diensatoren., d:. h. es trat ein Reststrom auf, der von einem Finschialtwert ab exponentiell abklang. Die Durchschlagsfestigkeit hing wie auch beim El.ektrolytlzon@denis,ator von der Stärke der Formierungsschicht auf dem Mutteraluminium, d. h. von dem Dielektrikum ab. Bei umgekehrter Polung stieg der Strom bereits bei wenigen Volt rasch an. Ebenso ergab sich ein Stromanstieg bei Überschreiten ,dien von der Pormlierungs,schicht her bestimmten maximalen Spannung. Nach Anliegen der zulässigen Spannung ergab sieh wiederum ein Stromabfall, wie es vom Elektrolytkondensator her bekannt ist. Nach sp!annungs,loser Lagerung trat bei Neuan@schaken ein etwas höherer Reststrom auf, Ader jedoch sofort abfiel.
• Die an dem Kondensator gemessenen Werte waren zunächst stairk von der Frequenz abhängig, was als schlechte Eigenschaft des Elektrolytkondensators bezeichnet wurde. Man vermutete, daßdiese Veränderlichkeit durch den Wassergehalt der leitenden Metallverbindung hervorgerufen wurde. Durch Trocknung des Kondiensators wurdie dies. bestätigt. Um -dem Wiedereindrin:gen: der Feuchtigkeit in den Kondensator Widerstand entgegenzusetzen, wurde,dieser unter Vakuum mit Vas,eiline imprägniert. Hierdurch wurde ,die Frequenfzabhängigkeit der Kapazität und auch die Zeit- und Temperaturabthäng.igleeit stark vermindert. Auch: konnte bei tiefen Frequenzen eine Verkleinerung des Verluistwinikel.s verzeichnet werden. Da aber @diwrch die Anwendung des Imprägniermittels eine Zunahme des. Widerstandes der pulverigen gut leitenden Metallverbindung bewirkt wird, so .ist es richtiger, die gekennzeichneten Kondensatoren nach dem ZuSammenibau zu trocknen und sie diann gasdicht, z. B. in völlig verlötete Gehäuse, einzubauen, wodurch der gleiche Erfolg ohne die Nachteile der Imprägnierung eintritt.
• Bei entsprechender Wahl :der Elektrodengrößen läßt sich die Anordnung anch als Gleichrichter verwenden.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrischer Kondensator mit auf einem Ventilmetall, wie Aluminium, als einer Elektrode aufgewachsenen Sperr-.schlicht alis Die:lektrikum unid einer nichtflüssigen, möglichst feuchtigkeitsifreien Gegenelektrode .aus einer Metallverbin= dang, dadurch gekennzeichnet, daß ddese Metallverbindung, wie Nickeloxyd Nie 03 oder Kupferoxyd Cu O, Sauerstoff enthält, der wenigstens zum Teil unter dem Einfluß des durch den Kondensator fließenden Stromes frei wird"daß diie Verrbi.ndunb nach der Abgabe von Sauerstoff den elektrischen Strom schlechter leitet ;bzw. in eine nichtleitendie@ Verbindung übergeführt wird und idaß sie selbst weder das Ventilmetall noch die Sperrschicht in. irgendeiner Weise angreift.
2. 2. Elektrischer Kondensator nach. Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, d@aß die Metallveribindung auf das Dielektrikum raufeeldampft ist oder ,in, feiin unterteilter Form auf das Dielektrik um aufgebracht i(st.
3. 3. Elektrischer Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterstützung !des der fein unterteilten Metallverbinidunig ein Gewebe dient. q..
4. Elektrischer Kondensator nach, Anspruch 2, diadurah ,gekennzeichnet, d@aß die pulverige zusammengesintert ist. .
5. 5. Elektrifscher Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator in entfeuchtetem Zustand in ein feuchtigkeitsdichtes Gehäuse einsgebaut ist.
6. 6. Elektrischer Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ,die Stromzuführung auf diie Mete@llverbin@diung als Blattmetall auufgepreßt 4:st.
7. 7. Elektrischer Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromzuführung auf fdie Metall verbin idung @in Form einer Schicht, z. B. durch Aufdampfen, Aufspritzen od. dgl., aufgebracht ist. B. Verwendung eines gemäß Anspruch i oder einem (der folgenden Ansprüche in bestimmten Abmessungen hergestellten Kondeneators als Gleichrichter. Zur Abgrenzung (des Erfin@dungsge@genstlands vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgendie Druckschrift in. Betracht gezogen worden. Deutsche Patentschrift Nr. 635 226.