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Elektrischer Kondensator mit auf die Stirnseiten aufgebrachten leitenden
Schichten Bei der üblichen Art der Anbringung von Stromanschlüssen an elektrischen
Kondensatoren durch in den Kondensatorkörper eingelegte und aus ihm herausragende
Metallfolien ergaben sich gewisse Schwierigkeiten: Insbesondere ist die Stromdichte
beim Übergang aus der eingelegten Anschlußfolie in die Belegung verhältnismäßig
groß und erfordert bei größeren Kondensatoren mehrere Anschlußfolien für jede Polarität.
Ferner ergibt sich bei Wickelkondensatoren durch diese Anordnung eine verhältnismäßig
große Induktivität, die natürlich sehr unerwünscht ist. Beides rührt daher, daß
der gesamte Kondensatorstrom an einer einzigen oder an wenigen Stellen in die Belegung
eingeführt wird. Man ist daher bereits vor längerer Zeit dazu übergegangen, den
Strom demKondensator flächenhaft zuzuführen, d. h. möglichst jede Belegung oder
bei Wickelkondensatoren jede Windung an eine außen auf den Kondensator angebrachte,
eine gewisse Fläche der sie tragenden Kondensatorseite bedeckende Stromanschlußschicht
unmittelbar anliegen zu lassen, so daß aus dieser Anschlußschicht jeweils nur der
verhältnismäßig kleine auf die einzelne Windung oder die einzelne Lage entfallende
Strom in diese übertreten muß. Man ging zu diesem Zweck so vor, daß man die Belegungen
einer Polarität auf einer Seite, die Belegungen der anderen Polarität auf einer
anderen Seite etwas überstehen ließ
und auf diese überstehenden
Belegungen einen oder mehrere Streifen aus Metall vorzugsweise durch Aufspritzen
aufbrachte, an die dann Zuführungsdrähte angelötet werden konnten. Bei Wickelkondensatoren
verwendete man zu diesem Zweck die Stirnseiten des Wickels. -Aber auch diese Art
des Anschlusses kann bei großen Kondensatoren Schwierigkeiten ergeben, insbesondere
dann, wenn die zur Verfügung stehende Fläche im Verhältnis zu dem von dem Kondensator
aufgenommenen Strom verhältnismäßig klein ist, also beispielsweise bei Kondensatoren
mit sehr dünnem Dielektrikum, oder wenn die in den Kondensatoren verwendeten Belegungen
sehr empfindlich sind, also beispielsweise bei Verwendung äußerst dünner Folien
als Belegung. Im letzten Fall besteht die Gefahr, daß durch mechanische Beschädigungen
der empfindlichen Folie an den Rändern ein Teil der Lagen bzw. Windungen mit der
aufgebrachten Anschlußschicht keine Berührung mehr hat und dadurch die obenerwähnten
Vorteile dieser Anschlußart mindestens zum Teil nicht erzielt werden können.
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Besonders schwierig gestalten sich die Verhältnisse bei den sog. selbstausheilenden
Kondensatoren. Diese Kondensatoren, deren Belag bei einemDurchschlag um dieDurchschlagsstelle
herum wegbrennt, so daß der Durchschlagsstrom unterbrochen wird, bestehen bekanntlich
aus metallisierten Isolierstoffbändern, wobei die Metallisierung außerordentlich
dünn sein muß. Bei hoher Stromdichte ist bei ihnen in der oben geschilderten Weise
ein einwandfreier Anschluß nicht mehr mit Sicherheit zu erhalten, weil die außerordentlich
dünne Metallschicht, die ja bei auftretendenDurchschlagsfunken im Kondensator um
die Durchschlagsstelle herum wegbrennen soll, auch unter den seitlichen Anschlußschichten
wegbrennt, wenn die Stromstärke dort bestimmte Werte überschreitet. Durch das Wegbrennen
zunächst einzelner Stellen in den leitenden Verbindungen zwischen der Stromanschlußschicht
und dem Belegmetall werden naturgemäß die stehenbleibenden Übergangsstellen stärker
belastet, so daß bei ihnen wiederum eine gesteigerte Neigung zum Wegbrennen entsteht.
Auf diese Weise wird allmählich.. die Verbindung zwischen den Belegungen und den
seitlich aufgespritzten Stromanschlüssen immer schlechter.
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Abhilfe könnte durch Bespritzen der ganzen Stirnseite geschaffen werden,
da auf diese Weise in vielen Fällen eine hinreichend geringe Stromdichte erhalten
werden könnte, so daß Abbrände auch lokaler Art sicher vermieden werden. Ebenso
wären bei Kondensatoren mit Metallfolien Verletzungen der dünnen Folien an den-
Rändern in diesem Fall nicht mehr schädlich, da man mit Sicherheit damit rechnen
könnte, daß jede Schicht oder jede Windung wenigstens an irgendeiner Stelle doch
mit der sehr großen Fläche der Stromanschlußschicht in Berührung käme. Man ist indessen
mit der Flächenausdehnung, die diese seitlichen Anschlußschichten haben dürfen,
deswegen sehr beschränkt, weil die Kondensatoren ja nach dem Aufbringen der Anschlußschichten
noch getränkt werden müssen.
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Tränkt man zuerst und bringt die Stromanschlußschichten erst nach
dem Tränken än, so ist sowohl die elektrische Verbindung als auch insbesondere die
mechanische Festigkeit derAnschlußschichten infolge des auch an der Stirnseite vorhandenen
meist fetthaltigenTränkmittels so schlecht geworden, daß brauchbare Anschlüsse nicht
mehr erhalten werden können. Man muß also die Fläche der Anschlußsehichten einerseits
so klein wählen, daß eine gute Tränkung des Kondensators noch gewährleistet ist,
andererseits aber schon so groß, daß die Stromdichte klein genug ist, um nicht zum
Wegbrennen von Belegungsteilen unter der Stromanschlußschicht zu führen. Hierbei
ist man insbesondere infolge der immer größer gewordenen Belastbarkeit des Dielektrikums
und der immer geringer gewordenen Belag- und Dielektrikumsstärken bereits an einer
Grenze angelangt, bei der beide sich widersprechenden Bedingungen nicht immer gleichzeitig
erfüllt werden können.
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Gemäß der Erfindung bestehen die stirnseitigen leitenden Schichten
nun aus einer unmittelbar auf den Kondensatorkörper aufgebrachten porösen Metallschicht
möglichst großer Flächenausdehnung und aus auf sie aufgebrachten, vorzugsweise aufgespritzten
Verstärkungen, an denen die Zuführungsdrähte angebracht sind. Die erste poröse Metallschicht
erstreckt sich vorteilhaft über die gesamte Stirnfläche, so daß eine möglichst große
Fläche für den Durchtritt des Stromes aus der Metallschicht in den Kondensatorbelag
vorhanden ist. Das Tränken des Kondensators erfolgt durch die poröse Metallschicht
hindurch. Auf diese Metallschicht werden einzelne Verstärkungen in der bisher üblichen
Art und Stärke, also etwa durch Aufspritzen, aufgebracht und an ihnen die Zuführungsdrähte
beispielsweise angelötet. Infolge der Durchlässigkeit der porösen Schicht für das
Tränkmittel leidet die Tränkung des Kondensators in keiner Weise. Gleichzeitig wird
aber durch die große Flächenausdehnung dieser porösen Schicht eine genügend niedrige
Stromdichte beim Übergang zwischen Anschlußschicht und Belag erreicht, bzw. eine
genügend große Sicherheit dafür gegeben, daß jede Lage bzw. jede Windung einer Polarität
trotz etwaiger Beschädigungen an den Rändern ausreichende leitende Verbindung mit
der Stromanschlußschicht hat.
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Die erste Schicht kann ebenso wie die zweite durch Aufspritzen erhalten
werden. Es ist dabei nur darauf zu achten, daß diese Schicht möglichst dünn bleibt
und guten Kontakt mit allen Belegungen gleicher Polarität aufweist. Ebensogut kann
sie jedoch auch durch thermisches Aufdampfen hergestellt werden, während man die
Verstärkungen, die möglichst kleine Flächen haben sollen, wohl meistens aufspritzen
wird. Jedenfalls muß die erste Schicht so dünn sein, daß der Durchtritt des Tränkungsmittels
möglich ist. Unter Umständen ist es vorteilhaft, anstatt sehr dünner Schichten solche
größerer Dicke zu verwenden, die aus
verhältnismäßig großen Teilchen
aufgebaut sind, zwischen denen sich größere Zwischenräume befinden. ` Außer den
beiden genannten Beispielen ergibt sich bei dieser Anordnung noch der weitere Vorteil,
daß man für sämtliche Wickeltypen und Wickelgrößen mit einer einzigen aufgespritzten
Verstärkung auskommen kann. Während man bisher je nach Größe und Belastung des Kondensators,
insbesondere auch mit Rücksicht auf die Tränkung, eine dem Kondensator sorgfältig
angepaßte Größe der Anschlußschicht verwenden mußte, die zur Lagerhaltung einer
großen Anzahl von Spritzschablonen zwang, kann man bei der erfindungsgemäßen Anordnung
bei jedem Kondensator, gleichgültig welche Größe und welche Belastung er hat, mit
der gleichen Verstärkung arbeiten. Beispielsweise genügt eine in der Mitte des Kondensators
aufgebrachte, vorzugsweise kreisförmige Verstärkung, die eben so groß sein muß,
daß sie zum Anlöten von Drähten ausreicht.
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Wenn eine möglichst große lötbare Anschlußfläche erwünscht ist, können
auch die Verstärkungen größer ausgeführt werden, nur muß dann wieder darauf geachtet
werden, daß genügend Platz für den Durchtritt des Tränkungsmittels frei gelassen
wird. Ebenso braucht die erste dünne Schicht keineswegs über die gesamte Stirnfläche
des Kondensators zu reichen. Es genügt, wenn sie so groß gemacht wird, daß Zerstörungen
der Beläge unter dieser Schicht infolge zu großer Stromdichte unmöglich sind. So
können unter Umständen Aussparungen auch in ihr vorgesehen werden, die es den bei
einem Durchschlag im Kondensator auftretenden Gasen ermöglichen., ungehindert aus
dem Kondensator auszuströmen.
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In der Zeichnung sind einige Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
So zeigt Abb. i einen Kondensator in Seitenansicht und Draufsicht mit einer Verstärkungsschicht
in Kreisform; Abb. 2 und 3 zeigen Kondensatoren in Stirnansicht mit großflächigen
Verstärkungen, Abb. ¢ endlich einen Schnitt durch die Anschlüsse eines aus metallisierten
Dielektrikumsbändern aufgebauten Kondensators.
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In Abb. i bedeutet i den Kondensatorkörper, 2 die poröse für das Tränkmittel
durchlässige erste Anschlußschicht, 3 die auf diese aufgebrachten kreisförmigen
Verstärkungen, an die die Zuführungsdrähte bei q. angelötet sind. In Abb. 2 und
3 stellen die schraffierten Flächen 5 die verstärkten Anschlußschichten dar, während
6 die von dieser Verstärkung frei gelassenen, zum Durchtritt des Tränkungsmittels
geeigneten Stellen sind, an denen lediglich die erste poröse Schicht vorhanden ist.
In Abb. q. bedeuten 7 und 8 Dielektrikumsstreifen, die mit den Metallbelegungen
9 und io versehen sind. Die Streifen 7 stehen auf der Oberseite, die Streifen 8
auf der Unterseite des Kondensators über die anderen hervor und sind zusammen mit
den Metallbelegungen so umgeklappt, daß die Metallbelegungen jeweils nach außen
zu liegen kommen. Auf die so entstandenen Metallkanten, die in ihrer Gesamtheit
die Stirnflächen des Kondensators bilden, sind die porösen Anschlußschichten i i
und 12 aufgebracht und auf einen Teil von diesen wiederum die dicken Schichten
13 und 1q., an denen die Anschlußdrähte 15 und 16 an den Stellen 17 und 18
angelötet sind. Die Dicke der einzelnen Schichten ist in der Abbildung stark übertrieben.