Selbstausheilender elektrischer Kondensator Die Erfindung bezieht sich auf einen elek trischen Kondensator, der unter Verwendung von dünnen Lackschichten als Dielektriktuu hergestellt ist.
Wird eine Metallfolie mit, einer dünnen Lackschicht versehen und auf die Lackschicht ein ausbrennfähiger Metallbelag aufgebracht, so entsteht auf -diese Weise ein aus einem ein zigen Körper bestehendes Kondensatorbau- element mit der Metallfolie und dem aus- brennfähigen Metallbelag als Belegungen und der Lackschicht als Dielektrikum. Es liegt auf der Hand, dass selbst Kondensatoren mit gro sser Kapazität, die aus einem derartigen Kon- densatorelement hergestellt werden,
nur wenig Raum in Anspruch nehmen. Schwierigkeiten bereitet dabei aber der Anschluss der aus- brennfähigen Belegung, da diese ja bekannt lich eine Schichtdicke von weniger als 0,001 mm haben muss. Befriedigende Lösungen für den Anschluss einer derartigen, äusserst dünnen, auf eine lackierte Metallfolie aufgebrachten Belegung sind noch nicht bekannt geworden, und deshalb hat auch die Verwendung eines Kondensatorelementes mit nur einer selbst tragenden Folie noch nicht zu befriedigenden Ergebnissen geführt.
Ein wesentlicher Fort schritt wird dagegen bei einem Kondensator mit dünnen Laelzschichten als Dielektrikum erzielt, wenn die zu einem Wickel oder Stapel verarbeiteten Kondensatorbelegungen einer seits aus mindestens einer Metallfolie, von welcher nur eine Anschlusskante von der das Kondensatordielektrikum bildenden Lack schicht freigehalten ist, und anderseits aus ausbrennfähigen Metallschichten bestehen, welche auf beide Seiten mindestens eines Isolierstoffbandes aufmetallisiert sind.
In diesem Falle enthält der beispielsweise gewickelte Kondensator zwar zwei selbsttra gende Folien, nämlich die lackierte Metall folie und das metallisierte. Isolierstoffband; dadurch ist aber die Kontaktierung der aus brennfähigen Belegung in einwandfreier Weise ermöglicht, und der Vorteil, den die dünne Lackschicht als DielektrikLllu bietet, bleibt ge wahrt.
In der Zeichnung sind drei Ausführungs- beispiele des Erfindungsgegenstandes in ge genüber der Wirklichkeit stark verzerrten Grössenverhältnissen schematisch dargestellt.
Es zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch einen Konden sator, der aus einer lackierten Metallfolie und aus einer metallisierten Isolierstoffolie ge wickelt ist, Fig. 2 einen Schnitt durch einen ebenso aufgebauten Kondensator, bei dem jedoch die auf einer Stirnseite vorstehenden metallisier ten Isolierstoffolien um 180 umgelegt sind, und Fig. 3 einen aus Hauptbelegungen und Blindbelegungen bestehenden Kondensator, dessen Hauptbelegungen lackierte Metallfolien und dessen Blindbelegungen metallisierte Iso- lierstoffbänder sind.
Die Belegungen des in Fig. 1 dargestellten Kondensators bestehen aus einer ÄluminiLun- folie 10 und aus ausbrennfähigen, etwa 0,0001 mm starken, auf ein Isolierstoffband 11 aufmetallisierten Schichten 12 aus Zink.
Das wirksame Dielektrikum des Kondensators be steht aus einer dünnen, auf die Aluminium folie 10 aufgebrachten Lackschicht 13, von welcher nur eine Anschlusskante 10' der Alu miniumfolie auf einer Stirnseite des Konden- sators freigehalten ist.
Im Gegensatz zu der Lackschicht 13 ist das Isolierstoffband 11 lediglich Träger der Kondensatorbelegung 12, liegt also nicht im elektrischen Feld des Kondensators; es ragt wie die Aluminiun- folie 10 auf einer Seite, und zwar auf der dieser gegenüberliegenden Seite, aus dem Kon- densatorwickel heraus und ist hier bis zu seinem äussersten Rand doppelseitig metalli siert, während der andere Rand des Bandes metallfrei gehalten ist und innerhalb des Kondensators liegt.
Eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den auf die beiden Sei ten des Isolierstoffbandes 11 aufmetallisierten Schichten 12 ist dabei dadurch hergestellt, dass z. B. beim Aufdampfen der beiden Metall schichten bis zum äussersten Rand des Ban des 11 auch auf der Schnittkante dieses Ban des Metall kondensiert, durch das die beiden Metallsehichten elektrisch leitend miteinander verbunden werden. In der rein schemati schen Zeichnung ist dies nicht veranschaulicht.
Der Anschluss der Kondensatorbelegungen kann auf derjenigen Seite, auf welcher die Metallfolie 10 freiliegt, durch Druckkontakt oder durch eine aufgespritzte Metallbrücke 14 erfolgen, auf der andern Seite, auf welcher die metallisierten Isolierstoffbänder aus dem Kondensatorwickel herausragen, durch eine aufgespritzte Metallbrücke 15.
Will man ins besondere auf dieser Seite mit Sicherheit ver meiden, dass durch das aufgespritzte Metall eine leitende Brücke zwischen den aufmetalli- sierten Belegungen 12 und den Metallfolien 10 entsteht, kann nach Fig. 2 die an der einen Stirnseite des Kondensatorwickels vorstehende metallisierte Isolierstoffolie 16 um 180 so um geklappt werden,
dass der im Wickel liegende Rand der lackierten Metallfolie 17 durch den umgeklappten Rand der Isolierstoffolie 16 im wesentlichen abgedeckt ist und das Spritz- metall 18 nicht bis zu der Metallfolie 17 vor dringen kann. Eine elektrisch leitende Verbin dung zwischen den Metallschichten auf den beiden Seiten der Isolierstoffolie 16 besteht auch in diesem Fall über die Stirnkante der Folie hinweg.
Bei dem in Fig. 3 veranschaulichten Kon densator sind die auf ein Isolierstoffband 20 aufgebrachten, ausbrennfähigen Metallschich ten 21, 22 Blindbelegungen, das heisst Bele gungen, die keine der beiden Kontaktbrücken berühren. Jeder dieser Blindbelegungen sind zwei voneinander getrennte, mit Ausnahme der auf den beiden Kondensatorstirnseiten vor stehenden Anschlusskanten 23', 24' mit Lack schichten 25, 26 versehene Aluuniniumfolien 23, 24 als Hauptbelegungen zugeordnet.
Die Hauptbelegungen bieten in diesem Fall zwei Vorteile, und zwar den einwandfreier An schlüsse an den lackfreien Anschlusskanten 23' und 24' der Aluminiumfolien 23 und 24 durch aufgespritzte Metallbrücken 27, 28 oder durch Druckkontakte und den weiteren Vorteil einer besonders guten Wärmeabfuhr aus dem Innern des Kondensators heraus.
Es ist bekannt, dass Kondensatoren mit dünnen Lackschichten als wirksames Dielektri- kum eine sehr hohe spezifische Kapazität er reichen können. Die Kapazität kann dabei dadurch noch erhöht werden, dass dem Lack anorganische Stoffe mit hoher Dielektrizi- tätskonstante beigemengt werden, wie z. B. Bariumtitanate und andere. An Stelle von Lackschichten können z. B. aber auch dünne Kunststoffolien auf die Aluminiumfolien auf kaschiert werden.
Bei dem Kondensator nach Fig. 3 lässt man dann die Kunststoffolien an den im Kondensator innen liegenden Kanten der Aluminiumfolien überstehen und ver schweisst sie hier miteinander. Auch kann die Durchschlagspannung durch Oxydation der Aluminiumfolie an ihrer Oberfläche erhöht werden. Um die bei Durchschlägen auftreten- den Energieumsetzungen auf ein zulässiges Mass zu begrenzen, ist es zweckmässig, die ausbrennfähigen Belegungen durch metall freie Zwischenräume zu unterteilen.
Self-healing electrical capacitor The invention relates to an electrical capacitor which is manufactured using thin layers of lacquer as dielectric.
If a metal foil is provided with a thin layer of lacquer and a burn-out metal coating is applied to the lacquer layer, this creates a capacitor component consisting of a single body with the metal foil and the burn-out metal coating as coverings and the lacquer layer as the dielectric . It is obvious that even capacitors with a large capacitance made from such a capacitor element
take up little space. Difficulties are caused by the connection of the burn-out covering, as it is known that this must have a layer thickness of less than 0.001 mm. Satisfactory solutions for connecting such an extremely thin coating applied to a lacquered metal foil have not yet become known, and therefore the use of a capacitor element with only one self-supporting foil has not yet led to satisfactory results.
A significant step forward, however, is achieved with a capacitor with thin Laelzschichten as a dielectric, if the capacitor coverings processed into a coil or stack on the one hand from at least one metal foil, of which only one connection edge is kept free from the layer of lacquer forming the capacitor dielectric, and on the other hand There are burn-out metal layers which are metallized on both sides of at least one insulating strip.
In this case, the capacitor wound, for example, contains two self-supporting foils, namely the painted metal foil and the metallized one. Insulating tape; however, this enables the contacting of the combustible covering in a perfect manner, and the advantage offered by the thin layer of lacquer as a dielectric lllu is preserved.
In the drawing, three exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown schematically in proportions that are strongly distorted compared to reality.
It shows: Fig. 1 a section through a capacitor which is wound from a painted metal foil and a metallized insulating film, Fig. 2 is a section through a capacitor constructed in the same way, in which, however, the metallized insulating foils protruding on one end face 180 are folded over, and FIG. 3 shows a capacitor consisting of main assignments and blind assignments, the main assignments of which are lacquered metal foils and the blind assignments of which are metallized insulating strips.
The coverings of the capacitor shown in FIG. 1 consist of an aluminum foil 10 and layers 12 of zinc which can be burned out and are approximately 0.0001 mm thick and are metallized onto an insulating strip 11.
The effective dielectric of the capacitor consists of a thin lacquer layer 13 applied to the aluminum foil 10, from which only one connecting edge 10 'of the aluminum foil on one end face of the capacitor is kept free.
In contrast to the lacquer layer 13, the insulating tape 11 is only the carrier of the capacitor coating 12, ie it is not in the electrical field of the capacitor; Like the aluminum foil 10, it protrudes from the capacitor winding on one side, namely on the opposite side, and is here metallized on both sides up to its outermost edge, while the other edge of the strip is kept metal-free and within the Capacitor lies.
An electrically conductive connection between the layers 12 metallized on the two Be th of the insulating tape 11 is produced in that, for. B. when vapor deposition of the two metal layers up to the outermost edge of the Ban of 11 also condensed on the cutting edge of this Ban of the metal, through which the two metal layers are electrically connected to each other. This is not illustrated in the purely schematic drawing.
The connection of the capacitor assignments can be made on the side on which the metal foil 10 is exposed by pressure contact or by a sprayed-on metal bridge 14, on the other side on which the metallized insulating strips protrude from the capacitor winding, by a sprayed-on metal bridge 15.
If, in particular on this side, one wants to avoid with certainty that the sprayed-on metal creates a conductive bridge between the metallized coverings 12 and the metal foils 10, the metallized insulating film 16 protruding on one end face of the capacitor winding can be converted according to FIG 180 can be folded over
that the edge of the lacquered metal foil 17 lying in the coil is essentially covered by the folded edge of the insulating foil 16 and the spray metal 18 cannot penetrate as far as the metal foil 17. An electrically conductive connec tion between the metal layers on the two sides of the insulating film 16 is also in this case across the front edge of the film.
In the capacitor illustrated in Fig. 3, the burn-out metal layers applied to an insulating strip 20 are 21, 22 blind assignments, that is to say assignments that do not touch either of the two contact bridges. Each of these dummy assignments are assigned two separate aluminum foils 23, 24 provided as main assignments, with the exception of the connecting edges 23 ', 24' with lacquer layers 25, 26 provided on the two capacitor faces.
The main assignments in this case offer two advantages, namely the flawless connections to the paint-free connecting edges 23 'and 24' of the aluminum foils 23 and 24 through sprayed-on metal bridges 27, 28 or through pressure contacts and the further advantage of particularly good heat dissipation from the interior Capacitor out.
It is known that capacitors with thin layers of lacquer as an effective dielectric can achieve a very high specific capacitance. The capacity can be further increased by adding inorganic substances with a high dielectric constant to the paint, such as B. barium titanates and others. Instead of layers of paint z. B. but also thin plastic films are laminated onto the aluminum foils.
In the case of the capacitor according to FIG. 3, the plastic films are then left to protrude from the edges of the aluminum foils lying on the inside in the capacitor and they are welded together here. The breakdown voltage can also be increased by oxidation of the aluminum foil on its surface. In order to limit the energy conversion that occurs in the event of breakdowns to a permissible level, it is advisable to subdivide the burn-out coverings with metal-free spaces.