DD246411A1

DD246411A1 - Wickelkondensator

Info

Publication number: DD246411A1
Application number: DD28631086A
Authority: DD
Inventors: Andreas Jurk; Otto Pickrodt; Matthias Sobania; Rudolf Peschke; Manfred Neumann; Manfred Kammer; Siegfried Schiller
Original assignee: Ardenne Forschungsinst
Priority date: 1986-01-20
Filing date: 1986-01-20
Publication date: 1987-06-03

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Wickelkondensator, vorzugsweise fuer Wechselspannungsanwendung, mit selbstheilenden Eigenschaften. Das Ziel ist die Verbesserung der Qualitaet und die Aufgabe besteht darin, den Belagabbau zu verhindern. Erfindungsgemaess ist die Kunststoffolie oder das Kondensatorpapier partiell mit reaktiv aufgedampftem Aluminium derart beschichtet, dass im Mittel 50 bis 70% des Aluminium oxidisch gebunden sind und die Korngroesse kleiner als 30 nm betraegt.

Description

Sauerstoff, Luft oder ein Gemisch aus diesen Gasen als geeignet erwiesen. Durch den erfindungsgemäßen Kondensator aus doppelseitig metallisiertem Kondensatorpapier und Kunststoffdielektrikum sind Feldstärken von 90 Volt/Mikrometer möglich.

Ausführungsbeispiel

Aus einer einseitig metallisierten Kunststoffolie ist der Kondensator als Wickelkondensator in üblicherweise hergestellt. Die Folie ist dazu durch reaktive Elektronenstrahlbedampfung von Aluminium beschichtet. Der Aluminiumoxydgehalt beträgt ca. 70% bei einer Korngröße von ca. 25 nm. Dies wird dadurch erreicht, daß der Aufdampfwinkel ca. 30 Grad beträgt und ein Magnetfeld einstellbarer Feldstärke zwischen dem Verdampferund den Kühlwalzen, über welche die Folie geführt wird, zur Einwirkung gebrächt wird. Als Reaktionsgas wird Sauerstoff verwendet, welcher derart zugeführt wird, daß der Aluminiumanteil an der Schichtoberseite, -mitte und -Unterseite ein Miniumum hat.

Claims

Erfindungsanspruch:

1. Wickelkondensator aus einseitig oder doppelseitig metallisierten Kunststoffolien oder Kondensatorpapieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorelektroden aus partiell oxydiertem, mittels Elektronenstrahl reaktiv aufgedampften Aluminium bestehen, wobei im Mittel 50—70% der Aluminiumatome oxidisch gebunden sind, daß die Korngröße der partiell oxydierten Aluminiumschichten kleiner als 30 nm ist und daß die Dicke der Schichten, bei Schichtwiderständen von 2 bis 8 Ohm im Meßquadrat 60—35 nm beträgt.
2. Wickelkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oxydgehalt der Aluminiumschicht an Schichtunterseite, -Oberseite und -mitte höher ist als der mittlere Oxydgehalt der Schicht.
3. Wickelkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Oxydgehalt der Aluminiumschicht an Schichtunterseite und -Oberseite höher ist als der mittlere Oxydgehalt der Schicht.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen selbstheilenden elektrischen Kondensator, insbesondere für Wechselspannungsanwendungen hoher Energiedichte, welcher aus aufgewickelten Lagen von mit Metallbelägen versehenen Kunststoffolien besteht oder aus aufgewickelten Lagen von beidseitig mit Metallbelägen versehenen Kondensatorpapieren und Kunststoffolienzwischenlagen als Dielektrikum.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Wickelkondensatoren bekannt, deren metallische Beläge meist aus Aluminium oder Zink bestehen. Die Beläge sind im Vakuum aufgedampft. Diese Kondensatoren haben den Nachteil, daß bei hoher Feldstärkebelastung ein Kapazitätsabbau durch elektrochemische Korrosion der Metallbeläge während der Benutzungsdauer erfolgt. Die Zinkschichten haben den Nachteil einer geringen Lagerfähigkeit und schlechtere Selbstheileigenschaften als Aluminium. Außerdem benötigen die Korrosionsprodukte von Zink ein größeres Volumen als die Ausgangsschicht. Den Nachteil des Belagabbaues an Aluminiumschichten zu beseitigen wurde in der Vergangenheit derart versucht, indem der Einsatz von Legierungen oder Mehrschichtbelägen aus verschiedenen Metallen vorgeschlagen wurde. (DE-OS 2700013; DE-OS 2641 232; EP 0073555; DE-OS 2703636; DE-OS 2730038; DE-OS 2902195; DE-OS 2826481) Diese Lösungen haben den Nachteil des erhöhten technischen Aufwandes während der Metallisierung. Auch der Kapazitätsverlust der Kondensatoren wird nicht vollständig unterbunden. Die Korngröße der bisher üblichen Aluminiumschichten beträgt in ihrer flächenhaften Ausdehnung auf dem Trägermaterial 35-60 nm. Damit betragen die Schichtdicken der Schichtwiderstände von 2 bis 8 Ohm im Meßquadrat 35-20 nm.

Ziel der Erfindung

Es ist ein Wickelkondensator zu schaffen, der die Mangel der bekannten Kondensatoren nicht aufweist und dessen bandförmiges, metallisiertes Material außerdem eine lange Lagerzeit bis zur Weiterverarbeitung ohne Qualitätsverluste garantiert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wickelkondensator aus ein- oder doppelseitig metallisierter Kunststoffolie oder Kondensatorpapier zu schaffen, der regenerierfähig ist, insbesondere für Wechselspannungsanwendungen hoher Energiedichte. Der Belagabbau während dem Einsatz des Kondensators muß vermieden werden. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe unter Verwendung von einseitig oder doppelseitig metallisiertem Trägermaterial dadurch gelöst, daß die Elektroden aus partiell oxydiertem, mit dem Elektronenstrahl im Vakuum reaktiv aufgedampften Aluminium bestehen, und eine Struktur aufweisen, in der das Aluminium eine geringe Korngröße besitzt. Diese ist kleiner als 30 nm und die Dicke der Schicht beträgt bei Schichtwiderständen von 2 bis 8 Ohm im Meßquadrat 60-30nm, d.h., zwischen dem kristallin abgeschiedenen Aluminium ist gezielt Aluminiumoxyd in bestimmten Anteilen und Regionen fein verteilt eingelagert, ohne daß dabei die Selbstheileigenschaften negativ beeinflußt werden. Der Anteil der oxidisch gebundenen Aluminiumatome beträgt im Mittel 50-70%. Je nach Einsatzzweck der metallisierten Folie kann der Oxydgehalt der Aluminiumschicht an der Schichtunterseite, Schichtoberseite und Schichtmitte höher sein als der mittlere Oxydgehalt der Aluminiumschicht oder er kann auch nur an der Schichtunterseite und der Schichtoberseite höher sein. Dabei ist in beiden Fällen der Oxydanteil an der Oberseite der Schicht höher als der durch Oxydbildung bei Lufteinwirkung auf Aluminiumflächen normalerweise auftretende Anteil. Die Elektroden auf dem Trägermaterial werden zweckmäßig derart aufgebracht, daß das Aluminium durch reaktive Elektronenstrahlverdampfung aus einem wärmeisolierten Verdampfertiegel mit einem Aluminiumoxydgehalt von mindestens 80% verdampft wird. Als Reaktionsgase zur Erzielung eines definierten Aluminiumoxydgehalts haben sich Wasserdampf,