DE977677C

DE977677C - Stirnkontaktierter elektrischer Einfolienkondensator

Info

Publication number: DE977677C
Application number: DES30295A
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr-Ing Heywang; Ernst Steiner; Eugen Dipl-Phys Tvaeukle
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1952-09-19
Filing date: 1952-09-19
Publication date: 1968-04-04

Description

Stirnkontaktierter elektrischer Einfolienkondensator Die Erfindung betrifft einen stirnkontaktierten elektrischen Einfolienkondensator, der aus einer den einen Belag des Kondensators bildenden metallischen Trägerfolie besteht, die beidseitig mit einer dielektrischen Schicht und einer auf die dielektrische Schicht aufgebrachten Metallschicht als Gegenbelag versehen ist, und bei dem der eine Längsrand der Trägerfolie an einer Stirnseite zur Kontaktierung frei liegt und der andere Längsrand durch einen isolierenden Streifen von der Stirnseite getrennt ist. Der Gegenbelag ist vorzugsweise auf das Dielektrikum so dünn aufgebracht, daß er bei einem Durchschlag des Kondensators verdampft und den Kurzschluß unterbricht, bevor der Kondensator zerstört ist. Bei diesem Kondensator entstehen vor allem bei der Stirnkontaktierung der Belegungen Schwierigkeiten, eine sichere Kontaktgabe und ein gutes Haften der Kontaktschicht bei gleichzeitig einwandfreier Isolation zu erreichen. Diese Probleme werden durch die vorliegende Erfindung gelöst.
Es sind einen elektrischen Kondensator bildende Folien bekannt, bei denen zwischen den mechanisch zusammenhängenden Isolierschichten mehrere elektrisch leitende Teile vorgesehen sind, die auf ihren beiden Seiten je eine der beiden, das Dielektrikum bildende Schichten festhaftend tragen und die durch zwischen den zusammenhängenden Isolierstoffschichten liegende isolierende Streifen elektrisch voneinander getrennt sind (belgische Patentschrift 503 299).
Weiterhin wird in einem nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag vorgeschlagen, Kondensatorfolien derart herzustellen, daß selbständig-Metallbänder in mehrfacher Breite der späterhin zu verwickelnden Kondensatorfolie beidseitig lakkiert werden, daß die Lackschichten an in Längsrichtung des Metallbandes verlaufenden T'rennlinien durchbohrt und danach das Metall des Bandes durch die Durchbohrung der Lackschicht hindurch chemisch oder elektrochemisch entfernt wird oder in ein Isoliermaterial umgewandelt wird. Beim Schneiden derartiger Bänder in einzelne Kondensatorfolien kann man Folien erhalten, bei denen an den Längsrändern durch die isolierenden Streifen von der Trägerfolie getrennte, mehr oder weniger schmale, elektrisch leitende Streifen zwischen den dielektrischen Schichten liegen.
Die Erfindung besteht bei einem Kondensator der eingangs geschilderten Art darin, daß längs dieses isolierenden Streifens und durch ihn von der Trägerfolie getrennt ein schmaler, elektrisch leitender Streifen zwischen den dielektrischen Schichten liegt, der bis zur Stirnseite reicht.
Die isolierenden Streifen bestehen vorzugsweise aus einem Oxyd des Metalls der leitenden Streifen; besonders gut eignen sich hierfür Aluminiumfolien als Trägerfolie, die für die Herstellung der Isolierstreifen streifenweise durchoxydiert wurden. Bei einer anderen sehr vorteilhaften Ausführungsform des Erfindungsgedankens werden die isolierenden Streifen durch einen von den Isolierstoffschichten und den Rändern der benachbarten leitenden Streifen begrenzten Hohlraum gebildet.
Zur Herstellung solcher Folien mit isolierenden Streifen zwischen den Lackschichten kann man nun in folgender Weise vorgehen: Eine durchgehende metallische Trägerfolie, insbesondere Aluminiumfolie, wird zunächst beidseitig mit je einer lackartig aufgebrachten Kunststoffschicht versehen. Danach werden diese Lackschichten, zweckmäßig die ganze Folie, mit einer fortlaufenden Perforierungslinie versehen, die sich längs des herzustellenden Isolierstreifens erstreckt. Durch diese Durchbohrung wird dann die Metallfolie bis zu einer der gewünschten Isolierstreifenbreite entsprechenden Tiefe chemisch und/oder elektrochemisch behandelt, also in ein nichtleitendes Umsetzungsprodukt umgewandelt, z. B. oxydiert, oder aufgelöst und entfernt. Sollen bei einer Trägerfolie aus Aluminium die Isolierstreifen durch Oxydieren gebildet werden, so kann auch in der Weise vorgegangen werden, daß zunächst auf der nichtlackierten durchgehenden Aluminiumfolie die gewünschten Isolierstreifen gebildet und danach erst die beidseitige Lackierung der so entstandenen Folie vorgenonimen wird. Folien für Aluminiumoxydkondensatoren werden durch ein geeignetes Eloxalverfahren mit einem isolierenden Oxydstreifen versehen und anschließend wie normale Elek-trolytkondensatorfolien formiert.
In den Fig. i bis 3 werden Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt und im folgenden beschrieben. Aus den Figuren und ihrer Beschreibung gehen weitere Einzelheiten der Erfindung hervor. . In Fig. i stellen i und :2 die beidseitig auf der Trägerfolie aufgebrachten und das Dielektrikum des Kondensators bildenden Isolierstoffschichten dar. Diese Isolierstoffschichten bestehen vorztigsweise-aus einem lackartig aufgebrachten Kunststoff oder einer durch Formierung erzeugten Oxyd-.gchicht. Zwischen den Isolierstoffschichten i und :2 befinden sich die leitenden, die Isolierstoffschichten tragenden Streifen 3 und 4, von denen der breite Streifen 3 den einen Belag des Kondensators bildet, während der Streifen 4, der wesentlich schmaler ausgebildet ist als der Streifen 3, in einer später erläuterten Weise der Stirnkontaktierung der Gegenbeläge 6, 7 dient. Die beiden Streifen 3 und 4 sind elektrisch voneinander durch den Isolierstreifen 5 getrennt, der parallel zu dem Längsrand der Folie verläuft. Dieser Isolierstreifen, der in dem in Fig. i gezeichneten Schnitt schraffiert gezeichnet ist, kann, wie schon oben angegeben, aus einem Oxyd des Metalls der Streifen 3 und 4 bestehen, oder er wird durch einen Hohlraum gebildet, der von der linken Kantet des Streifens 3, der rechten Kante des Streifens 4 und den beiden Isolierstoffschichten i und 2 begrenzt ist. Auf die Isolierstoffschichten i und 2 sind ferner Metallschichten 6 und 7 aufgebracht, die in der oben angegebenen Weise zweckmäßig regenerierfähig dünn sind und den Gegehbelag des Kondensators zu dem Metallstreifen 3 bilden. Wie aus der Fig. i ersichtlich ist, reichen diese Metallschichten bis an den linken Längsrand der Folie, an dem sich auch der schmale Streifen 4 zwischen den Isolierstoffschichten befindet; den anderen Längsrand der Folie lassen diese Metallschichten jedoch mit Ab- stand frei, um einen Kurzschluß des Kondensators bei der Stirnkontaktierung der rechten Kante des Streifens 3 zu verhindern. Wickelt man eine in dieser Weise ausgebildete Folie in ihrer Längsrichtung auf, so entsteht ein Wickelkondensator, auf dessen linker Stirnseite der Streifen 4 zusammen mit den Metallschichten 6, 7 und auf dessen rechter Stirnseite der Streifen 3 der Stirnkontaktierung, z. B. durch Aufspritzen von Metall, zugänglich ist. Einen in dieser Weise hergestellten Wickel zeigt die Fig. 2, in der der durch Aufwikkeln der in Fig. i gezeigten Folie entstandene Wikkel mit 8 bezeichnet ist. Auf die linke Stirnseite dieses Wickels ist die Stirnkontaktschicht 9 z. B. in an sich bekannter Weise aufgespritzt, an die die Stromzuführung io z. B. angelötet ist. Durch das Aufspritzen der Kontaktschicht 9 wird also die linke Kante des in Fig. i dargestellten schmalen Streifens 4 einwandfrei kontaktiert und gibt einen guten Halt für die Stirnkontaktschicht. Sie ist außerdem von dem Gegenbelag 3 (s. Fig. i) einwandfrei durch den Isolierstreifen 5 isoliert und verbindet schließlich die den Gegenbelag bildenden dünnen Metallschichten 6, 7 elektrisch einwandfrei mit dem Streifen 4. Durch das Aufspritzen des Metalls auf diese Stirnseite des Kondensators kann also infolge der schützenden Wirkung des schmalen Streifens 4 die Isolierschicht 5 nicht zerstört oder in ihrer isolierenden Wirkung geschwächt werden. Auf die rechte Seite des Wickels 8 ist in gleicher Weise die Stirnkontaktschicht i i aufgespritzt, an der der Stromzuführungsdraht 12 angelötet ist. Als sehr vorteilhaft hat es sich erwiesen, bei Verwendung von Aluminium für die leitenden Streifen 3 und 4 Zink zur Stirnkontaktierung zu verwenden, weil die vom Zink gebildeten Stirnkontaktschichteng, II einen sehr guten korrosionsfesten elektrischen Kontakt mit dem Aluminium bilden.
Um ein besonders sicheres mechanisches Haften der Stirnkontaktschichten auf den Stirnseiten der Wickel zu ermöglichen und außerdem eine besonders gute elektrische Verbindung der Stirnkontaktschichten 9, 11 mit den Belägen 3, 6, 7 und mit dem Streifen 4 zu ermöglichen, ist nun in Fig. 3 eine weitere, bereits bekannte Maßnahme dargestellt, die zur Verbesserung der erfindungsgemäßen Kondensatoren dient.
Vor Aufbringen der Stirnkontaktschichten wird die zu kontaktierende Stirnseite des Wickels mit schmalen Vertiefungen, wie Einschnitten, Einfräsungen od. dgl., versehen, die in Fig. 3 auf heiden Seiten mit 2o bezeichnet sind. Diese Einschnitte, die sich als besonders zweckmäßig bei der Stirnkontaktierung von Aluminium bewährt hab-en, sind nur so tief, daß sie auf der linken Seite des Kondensators den Streifen 4 nicht durchschneiden und auf der rechten Seite des Kondensators genügend weit von der rechten Kante des Gegenbelages 6, 7 entfernt bleiben. Durch diese Einschnitte wird das Haften der aufgespritzten Kontaktschichten 9, 11 wesentlich verbessert; außerdem wird, insbesondere dann, wenn mehrere Einschnitte vorgesehen sind, die sich teilweise kreuzen, wie das in Fig. 3 a angedeutet ist, erreicht, daß die aufgespritzte Kontaktschicht 9 sich sehr gut mit den z. B. aufgedampften dünnen Metallschichten 6, 7 verbindet. Die Einschnitte ermöglichen nämlich ein gewisses Aufblättern der zunächst kompakten Stirnseite des Kondensators, so daß beim Aufbringen der Kontaktschicht einzelne Teile des aufgespritzten Zinks zwischen die aufgeblätterten Wickellagen und damit auf die Oberfläche der Metallschichten 6, 7 auftreffen können. Urn andererseits ein Aufblättern der äußeren Wickellagen ig zu vermeiden, werden die Einschnitte nicht bis an den Rand des Wickelkörpers durchgeführt, sondern enden vor dem Rand, wie das ebenfalls aus Fig. 3 a ersichtlich ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Stirnkontaktierter elektrischer Einfolienkondensator, bestehend aus einer den einen Be-Belag bildenden metallischen Trägerfolie, die beidseitig mit einer dielektrischen Schicht und .einer auf die dielektrische Schicht aufgebrachten Metallschicht als Gegenbelag versehen ist, bei dem der eine Längsrand der Trägerfolie an einer Stirnseite zur Kontaktierung frei liegt und der andere Längsrand durch einen isolierenden Streifen von der Stirnseite getrennt ist, dadurch gekennzeichnet, daß längs dieses isolierenden Streifens und durch ihn, von derTrägerfolie getrennt, ein schmaler, elektrisch leitender Streifen zwischen den dielektrischen Schichten liegt, der bis zur Stirnseite reicht.
2. Einfolienkondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Schichten aus einem lackartig auf die Trägerfolie aufgebrachten Kunststoff oder aus einer durch Formierung erzeugten Oxydschicht bestehen. 3. Einfolienkondensator nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf die dielektrischen Schichten aufgebrachten Gegenbeläge den Längsrand mit Abstand frei lassen, an den die breite Trägerfolie angrenzt, und bis an den Längsrand reichen, an den der schmale leitende Streifen angrenzt. 4. Einfolienkondensator nach einem oder mehreren der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnseiten des Kondensatorkörpers mit schmalen Vertiefungen oder Einschnitten, die sich zweckmäßig kreuzen, versehen sind und die metallische Kontaktschicht mit der Stirnseite verzahnt ist. 5. Einfolienkondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen oder Einschnitte nur bis nahe an den Rand des Wickelkörpers reichen, ihn aber nicht schneiden. 6. Verfahren zur Herstellung einer Kondensatorfolie für Einfolienkondensatoren nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine durchgehende metallische Trägerfolie, insbesondere eine Aluminiumfolie, zunächst beidseitig mit je einer lackartig aufgebrachten Schicht versehen wird, danach mindestens eine dieser Schichten, vorzugsweise zusammen mit der Trägerfolie, entlang der Linie, längs der der isolierende Streifen entstehen soll, mehrmals durchbohrt wird, und daß dann die metallische Trägerfolie durch diese Durchbohrungen hindurch bis zu einer gewünschten Tiefe chemisch und/oder elektrochemisch aufgelöst oder in ein nichtleitendes Umsetzungsprodukt umgewandelt wird. 7. Verfahren zur Herstellung einer Kondensatorfolie für Einfolienkondensatoren nach den Ansprüchen i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine durchgehende metallische Trägerfolie, insbesondere eine Aluminiumfolie, zunächst durch chemische und/oder elektrochemische Behandlung entlang der Linie, längs der der isolierende Streifen entstehen soll, durchoxydiert wird und daß danach die metallisch gebliebenen und die durchoxydierten Teile der Trägerfolie in einem gemeinsamen Arbeitsgang mit der dielektrischen Schicht versehen werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Belgische Patentschrift Nr. 503 299; britische Patentschriften Nr. 51895o, 677489. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsche Patente Nr. 975 545, 976 369, 976 86 1, 1 163 456.