DE2451863A1

DE2451863A1 - Verfahren zur herstellung elektrischer schichtkondensatoren

Info

Publication number: DE2451863A1
Application number: DE19742451863
Authority: DE
Inventors: Paul Dr Petrick
Original assignee: ROEDERSTEIN KONDENSATOREN; Ernst Roederstein Spezialfabrik fuer Kondensatoren GmbH
Current assignee: ROEDERSTEIN KONDENSATOREN; Ernst Roederstein Spezialfabrik fuer Kondensatoren GmbH
Priority date: 1974-10-31
Filing date: 1974-10-31
Publication date: 1976-05-06
Also published as: DE2451863B2

Description

Verfahren zur Herstellung elektrischer Schichtkondensatoren Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung elektrischer Schichtkondensatoren in Form eines Schichtstapels von abwechselnd dielektrischen Schichten und metallischen Belegungen, wobei die metallischen Belegungen abwechselnd auf Jeweils einer Seite der ;jeweils unteren di.-elektrischen Schicht einen isolierenden Randstreifen freilassen und wobei alle an einer Stirnseite und alle an der anderen Stirnseite bis an den Rand der dielektrischen Schichten reichenden metallischen Belegungen durch Schoopieren elektrisch trilteinander verbunden sind.
Aus den bekanntgemachten Unterlagen der deutschen Patentanmeldung H 10 734/?1g,10/02 ist bereits ein elektrisches Schichtkondensator bekannt geworden, bei dem auf dielektrischen Papierstreifen auf nur einer Sei.te eine dünne abschmelzbare Mèta.llisierung vorgesehen ist. Diese dielektrischen Streifen werden so geschichtet, daß die Metallisierung in aufeinanderfolgenden Schichten abwechselnd bis zu der einen und bi zur anderen Kante reicht.
Die Kondensatoren werden so hergestellt, da.ß zwei dielektrische Streifen mit jeweils einseitiger Metallisierung, die in bezug auf die beiden dielektrischen Streifen jeweils bis zu sich gegenüberliegenden Kanten reichen und die anderen Kanten freilassen, auf einem Rad zu einem wickelförmigen Mutterkondensator aufgewickelt werden. Danach erfolgt eine Schoopierung und ein Anlöten einer Vielzahl von Drahtanschlüsseln. Nach einer Imprägnierung wird der Mutterkondensator durch Sägen in Binzelkondensatoren zerteilt. Durch eine dabei anliegende elektrische Spannung oder durch Wärme werden mögliche Kurzschlüsse an den Schnittkanten beseitigt.
Abgesehen davon, daß bei Verwendung von dielektrischen Papierstreifen aufgrund möglicher Fehler im Pa.pier Lufteinschlüsse bei der Herstellung (welche zu Ionisationserscheinungen im Betrieb der Kondensatoren führen) auftreten können, ergeben sich bei derartigen Kondensatoren wegen unvermeidlicher seitlicher Verschiebungen der Papierstreifen durch einen Schlag in der Wickelmaschine große Minus-Kapazitätstoleranzen. Diese Toleranzen sind praktisch nicht vorherbestimmbar; außerdem ist die notwendige feste Auflage aller Schichten aufeinander schwer erreichbar.
Bei einem entsprechend aufgebauten, aus der DT-PS 975 263 beka.nntgewordenen elektrischen Schichtkondensator besteht der Mutterkondensator aus mehreren abwechselnden Papierlagen mit metallischen Belegungen, die auf die jeweils untere Lage derart aufgebracht sind, daß sie abwechselnd auf einer Seite einen schmalen Isolierstreifen freilassen. Da auch hier die den Schichtstapel bildenden Papierlagen nur einseitig metallisiert sind, ergeben sich die gleichen Schwierigkeiten wie beim oben beschriebenen elektrischen Kondensator.
Es ist weiterhin, beispielsweise aus der D-PS 892 321 bekanntgeworden, ein dielektrisches Band, das in bekannter Weise (beispielsweise OB-PS 679 732 und 680 472) eine Kunststoff-Folie sein kann, beidseitig mit unterteilten, metallischen Belegungen zu versehen. Der Mutterkondensator kann dabei ein zick-zack-förmig gefalteter Schichtstanel sein, wobei die Zerteilung in Einzelkondensatoren an den Stellen erfolgt, an denen Zwischenräume zwischen den metallischen Belegungen vorhanden sind. Zwar lassen sich damit die obengenannten Eanazitätstoleranzen verringern, wobei auch bei Verwendung einer Kunststoff-Folie als Dielektrikum die erwähnten, sich aus der Verwendung von Papier als Dielektrikum ergebenden Nachteile vermieden werden. Die Herstellung des Mutterkondensators erfordert aber wegen der notwendigen Unterteilung der metallischen Belegungen einen relativ großen Aufwand.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Schichtkondensatoren anzugeben, bei dem eine Verbesserung hinsichtlich Ionisationsneigung, Ausheilschwierigkeiten, Kapazitätsfestlegung im Mutterkondensator, Kapazitätstoleranz und Kurzschlußgefahr an den Trennstellen des Mutterkondensators gewährleistet wird.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Bildung eines Mutterkondensators nur eine einzige langgestreckte bandförmige Kunststoffolie verwendet wird,die beidseitig derart mit einer metallischen Belegung versehen ist,daß in ihrer Längsrichtung auf ihrer einen Oberfläche an der einen Seite und auf ihrer anderen Oberfläche an der anderen Seite jeweils ein isolierender Randstreifen freibleibt, auf einem sich nach Art einer Uhrenunruh drehenden Pendelrad mäanderförmig zu einem Schichtstapel gefaltet wird, in dem jeweils die die isolierenden Randstreifen auf derselben Seite freilassenden metallischen Belegungen deckungsgleich aufeinanderliegen, und daß der Schichtstapel auf dem Pendelrad getemnert wird.
Gemäß diesem Verfahren hergestellte Schichtkondensatoren besitzen einen definierten Kapazitätswert, der unabhängig vom Faltvorgang bereits vor diesem festliegt, was sich daraus ergibt, daß die metallischen Belegungen beidseitig auf der Kunststoff-Folie vorgesehen sind.
Durch die durch das Pendelrad bedingte Krümmung des mäanderförmig gefalteten Mutterdondensators ergibt sich aufgrund des bei einer Temperung auftretenden hohen Preßdrucks durch Schrumpfen eine hohe mechanische Festigkeit. Die emperung kann dabei bei einer Temperatur erfolgen, die über dem Temperaturwert liegt, bei dem 80% der Schrumpfung der Kunststoff-Folie auftritt.
Dieser Effekt wird noch verstärkt, wenn der Schichtstapel in Weiterbildung der Erfindung auf seiner Ober- und Unterseite mit einer isolierenden Folie abgedeckt ist oder zusätælich dazu noch zur Trennung von Stapelteillagen eine isolierende Folie zwischen Schichten des Schicht stapels vorgesehen ist. Die isolierenden Folien können auch als Verbundfolien aus zwei verschiedenen Materialien, beispielsweise Polyäthylen und Polyamid ausgebildet sein. Diese isolierenden Polien dienen also nicht nur zur Trennung von Stapelteillagen oder sum Außensehutz des gesamten Schichtstapels des Mutterkondensatore, sondern auch zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit der vom Mutterkond.ensator abgetrennten Einzelkondensatoren. Im letzteren Fall kann die Temperung bei einer Temperatur erfolgen, bei der das die geringere Temperaturfestigkeit aufweisende Material der Verbundfolie schrumpft oder bereits schmilzt.
Da der Kondensator lediglich aus einer Kunststoff-Folie mit - etwa aufgedampften - Metallbelegungen besteht, ist weiterhin keine Imprägnierung erforderlich, weil bei dieser Ausgestaltung Spalte oder Kapillare beim Faltvorgang keine Rolle spielen und damit ufteinschlüsse und in diesen sich ausbildende Ionisationsvorgänge nicht auftreten können.
Durch die beidseitige Metallisierung der Kunststoff-Folie und geeignete Auswahl des Kunst stoffs für diese Folie (etwa Polyester, Polycarbonat, PolyDron5ylen, Polysulfon) ist die Beherrschung der Ausheileigenschaften problemlos möglich.
Da bei erfindungsgemäß hergestellten Kondensatoren immer zwei gleichgeolte metallische Belegungen parallel zueinander angeordnet sind, ergibt sich darüber hinaus eine deutliche Verbesserung der elektrischen Eigenschaften.
Schließlich ist die Kapazitätstoleranz der in Radialebenen des Pendelrades vom Mutterkondensator abgetrennten Einzelkondensatoren nur von der mechanischen Genauigkeit der verwendeten Trennvorrichtung abhängig und damit leicht zu beherrschen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer beidseitig mit Metallbelegungen versehenen Kunststoff-Folie zur Herstellung von erfindungsgemäßen Schichtkondensatoren; Fig. 2 ein Pendelrad zur Herstellung eines Mutterkondensator-Schichtstanels; und Fig. 3 eine Schnittdarstellung senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 2 gesehen in Richtung von.Pfeilen III senkrecht zur Schnittebene.
Gemäß Fig. 1 ist eine Kunststoff-Folie, die beispielsweise aus Polyester, Polycarbonat, Polypropylen oder Polysulfon bestehen kann, beidseitig mit metallischen Belegungen 2 und 3 versehen (Diese Belegungen 2 und 3 sind in Fig. 1 stark verdickt dargestellt). Die metallische Belegung 2 läßt dabei an dem in Fig. 1 rechten Rand der Kunststoff-Folie 1 auf deren Oberseite einen in Längsrichtung verlaufenden isolierenden Randstreifen 4 frei, während die metallische Belegung 3 an dem in Fig. 1 linken Rand auf der Unterseite einen entsprechenden Rand streifen 5 freiläßt. Diese metallischen Belegungen 2 und 3 können beispielsweise im Vakuum auf die Kunststoff-Folie 1 aufgedampft werden.
Eine derartige, mit metallischen Belegungen versehene Kunststoff-Folie wird nun auf einem Pendelrad nach Fig.2 befestigt, das eine Antriebsachse 6 sowie einen durch Speichen 7 an der Achse befestigten Außenradkranz 8 umfasst. Dieses Pendelrad wird nach Art einer Uhrenunruh in Richtung eines Doppelpfeils 1o in Drehung versetzt. Dadurch wird aus einem Band nach Fig. 1 auf dem Rad kran 8 ein mäanderförmig gefalteter Schichtstapel 9 gebildet, der in Enden 11 ausläuft. In diesen Enden ist schematisch die Schichtung angedeutet. Die Lagen des Schichtstapels 9 werden an den Enden il durch eine Klemmvorrichtung durch gegebenenfalls federnde Klammern 15 auf dem Pendelrad befestigt.
Fig. 3 zeigt im Schnitt einen AXutterkondensator-Schichtstapel 9 senkrecht zur Zeichenebene in Fig. 2 in Richtung von Pfeilen III senkrecht zur Schnittebene. Der Schichtstapel 9 umfaßt auf seiner, auf dem Radkranz 8 aufliegenden Unterseite zunächst eine isolierende Deckfolie 12 der oben genannten Art, auf der ein erster Teilstapel 14 des Schichtstapels 9 liegt. Sodann folgt eine isolierende de Zwischenfolie 13 der oben genannten Art, auf der sich wiederum ein zweiter Teilstapel 14 und darauf eine weitere Deckfolie 12 befindet.
Es ist zu bemerken, daß die Darstellung nach Fig. 3 weder maßstabsgetreu ist noch hinsichtlich der Schichtenzahl einem praktischen Fall entspricht. Fig. 3 soll lediglich das erfindungsgemäße Prinzip verdeutlichen..
Ein derartiger Schichtstapel 9 avird auf dem Pendelrad 6,7,8 getempert, woraus sich aufgrund der Krümmung ein großer Pressdruck und damit eine hohe mechanische Festigkeit ergibt. Der große Pressdruck wird insbesondere auch durch Wahl der Materialien fUr die Kunststoff-Folie 1 und die isolierenden Folien 12 und 13 im oben erläuterten Sinne erreicht.
Nach der Temperung kann ein Schoopieren des Schicht stapels 9 an den freien Stirnflächen in Ebenen senkrecht zur Achse des Pendelrades 6,7,8 erfolgen.
Der Mutterkondensator kann in Radialebenen des Pendelrades 6,7,8 beispielsweise durch Sägen in Einzelkondensatoren getrennt werden.
Andererseits kann die Teilung in Einzelkondensatoren auch vor dem Schoopieren erfolgen, wobei dann die klötzchenförmagen Einzelkondensatoren getrennt schoopiert werden0 Das Schoopieren erfolgt in an sich bekannter Weise, z.B. mit verschiedenen Metallschichtfolgen aus Zink, Aluminium, Kupfer, Zinn oder Zinnlegierungen.
Die Einzelkondensatoren können im Bedarfsfall nach einer Kontaktierung auf den schoopierten Seiten, etwa durch Vergießen in Gehäuse eingebaut werden.
Patentansnrüche

Claims

P a t e n t a n 5 p r ii c h e 1.) Verfahren zur Herstellung elektrischer Schichtkondensatoren in Form endes Schicht stapels von abwechselnd dielektrischen Schichten und metallischen Belegungen, wobei die metallischen Belegungen abwechselnd auf jeweils einer Seite der jeweils unteren dielektrischen Schicht einen isolierenden Ra.ndstreifen freilassen und wobei alle an einer Stirnseite und alle an der anderen Stirnseite bis an den Rand der dielektrischen Schichten reichenden metallischen Be] egungen durch Schoopieren elektrisch miteinander verbunden sind, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Bildung eines Mutterkondensators nur eine einzige langgestreckte bandförinige Kunststoffolie (1) verwendet wird, die beidseitig derart mit einer metallischen Belegung (2,3) versehen ist, daß in ihrer Längsrichtung auf ihrer einen Oberfläche an der einen Seite und auf ihrer anderen Oberfläche an der anderen Seite jeweils ein isolierender Randstreifen (4,5) freibleibt, auf einem sich nach Art einer Uhrenunruh drehenden Pendelrad (6,7,8) mäanderförmig zu einem Schichtstapel (9) gefaltet wird, in dem jeweils die die isolierenden Randstreifen (4,5) auf derselben Seite freilassenden metallischen Belegungen (2,3) deckungsgleich aufeinanderliegen, und daß der Schichtstapel (9) auf dem Pendelrad (6,7,8) getempert wird.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen des mäanderförmig gefalteten Schichtstapels (9) an freien Enden (11) auf dem Pendelrad (6,7,8) durch eine Klemmvorrichtung (15) gehalten werden.
3.) Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Klemmvorrichtung eine gegebenenfalls federnde Klammer (15) verwendet wird.
4.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Belegungen (2,3) im Vakuum auf die Kunststoff-Folie (1) aufgedampft werden.
5.) Verfahren. nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtstanel (9) auf seiner Ober- und Unterseite mit einer isolierenden Folie (12) abgedeckt wird.
6.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im SchichtstaPel (9) zur Trennung von Stapelteillagen (14) isolierende Folien (13) verwendet werden.
7.) Verfahren nach einem der tnsDrioiche 1 bw 6, dadurch gekennzeichnet, daß als isolierende Folien (12,15) Verbundfolien aus zwei Materialien, beispielsweise Polyäthylen und Polyamid verwendet werden.
8.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperung bei einer Temneratur erfolgt, die über dem Temperaturwert liegt, bei dem 800 der Schrumnfung der Kunststoff-Folie (i) auftritt.
9.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Verbundfolien (12,13) als Abdeckung des Schichtstapels (9) und Trennung von Stapelteillagen (14) die Temperung bei einer lemnexatllr erfolgt, bei der das die geringere Temperaturfestigkeit aufweisende Material der Verbundfolie schrumpft oder bereits schmilzt.
10.) Verfahren nach einem der Anspruche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtstapel (9) auf dem Pendelrad (6,7,8) an den freiliegenden Stirnseiten schoopiert wird.
11.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtstapel (9) nach. dem Schoopieren in Radialebenen des PendeAr-edes (6,7,8), beispiels1^reise durch Sägen, in Einzelkondensatoren geteilt wird.
12.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 , dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtstanel (9) nach der Temperung in Einzelkondensatoren geteilt wird und daß danach die Einzelkondensatoren an den freiliegenden Stirnseiten schoopiert werden.
13.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Schichtatanel (9) abgetrennten Einzelkondensatoren nach einer Kontaktierung mit elektrischen Zuleitungen, beispielsweise durch Vergießen in ein Gehause eingebaut werden.

L e e r s e i t e