СЛЮДЯНОЙ КОНДЕНСАТОР И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК H01G4/06 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам-накопителям электроэнергии.

Известны электролитические конденсаторы, где в качестве диэлектрика используется тонкий слой оксида вентильного металла [1] Эти конденсаторы не применимы в высоковольтной технике, дают малое номинальное напряжение. Широко известно использование слюды в качестве твердого диэлектрика для изготовления конденсаторов [2] В них электроды располагают параллельно плоскости совершенной спайности слюды. Диэлектрическая проницаемость слюды в таких конденсаторах равна 6-7. Задача изобретения существенное увеличение емкости конденсатора, диэлектрической проницаемости слюды. Задача решается путем размещения плоскостей совершенной спайности пластиной слюды нормально к электродам и создания в герметичном корпусе конденсатора относительно влажности 80-100%
Последние исследования показали, что приложение электрического поля к слюдяной пластинке (шлифу) параллельно плоскости совершенной спайности при повышенной влажности окружающей среды приводит к резкому увеличению диэлектрической проницаемости. Связано это, по-видимому, со структурой бимолекулярной пленки, находящейся в межпакетном пространстве кристалла слюды. Поскольку бимокулярная пленка в межпакетном пространстве образуется при определенной влажности, то конструкция конденсатора требует герметичности корпуса.

Предлагаемые слюдяные конденсаторы изготавливаются путем тонкого расщепления слюдяных пластинок, их пакетирования и обжимания, приложения к ним электродов нормально к плоскости спайности слюды, заключения в герметичный корпус и создания в нем относительной влажности 80-100% Такие конденсаторы могут быть набраны как из слюдяных пластинок, дисков, шайб, так и изготовлены из шлифа слюдяного кристалла (в том числе из искусственно изготовленного шлифа).

На фиг.1 представлен цилиндрический конденсатор, набранный из дисков листовой слюды; на фиг.2 шлиф из листовой слюды; на фиг.3 плоский конденсатор из листовой слюды.

Конденсатор содержит набор листовых слюдяных дисков (см.фиг.1) или шлиф или разрез кристалла слюды (фиг.2 и 3) 1, металлический электрод 2, изоляционные прокладки установочную 3 и фиксирующую 4, фольговый электрод 5 с электрическими выводами 6 и 7, герметичный корпус 8. В случае изготовления плоского конденсатора из шлифа слюды используют эпоксидную смолу 9 (см.фиг.2), выполняющую одновременно функцию изолирующих прокладок.

Изготовление конденсаторов осуществляют следующим образом. Диски 1 собирают в пакет на металлическом электроде 2 таким образом, чтобы плоскости совершенной спайности слюды располагались нормально плоскости электрода. Затем диски зажимают между изоляционными прокладками 3 и 4, поверх дисков, нормально плоскости совершенной спайности слюды, располагают второй электрод 5, имеющий электрические выводы 6 и 7.

П р и м е р 1. Был изготовлен макет цилиндрического конденсатора из набора листовых слюдяных дисков 1 размером 35/33 мм и толщиной 20 мкм. Диски собраны в пакет на металлическом электроде 2 в виде втулки и зажаты электроизоляционными шайбами установочной 3 и фиксирующей 4. На наружную поверхность слюдяных дисков наносится противоположный электрод 5 из фольги. К внутреннему (цилиндрическому) и наружному (фольговому) электродам прикреплены электрические выводы соответственно 6 и 7. Вся конструкция помещена в герметичный корпус 8.

Конденсатор без корпуса был помещен в эксикатор с относительной влажностью 100% Площадь активной части диэлектрика 53, 2 см², активный объем диэлектрика 20,7 см³. Электрическая емкость конденсатора в постоянном электрическом поле 1,0 мкФ при напряжении U 30 В и сопротивлении утечки R 10⁵ Ом, удельная емкость конденсатора 0,094 мкФ/см³.

П р и м е р 2. Были изготовлены 5 макетов плоского конденсатора из шлифа листовой слюды флогопит. Набор листовой слюды толщиной 20 мкм Ковдорского месторождения был залит эпоксидной смолой 9 и разрезан нормально к плоскости совершенной спайности кристалла, получена пластина-шлиф (см.фиг.2) толщиной 2 мм. Такой же шлиф был получен из кристалла слюды флогопит Ковдорского месторождения. На плоскости шлифа нанесены электроды, к которым прикреплены выводы. Плоский конденсатор был помещен в герметичный корпус.

Конденсаторы без корпуса были погружены в эксикатор с относительной влажностью 80, 90 и 100% после чего замерялась электрическая проницаемость во влажном состоянии ( ε 6,3^. 10³ 1,9 ^.10⁶) и удельная емкость конденсатора в постоянном электрическом поле от 4,9 ^.10³ до 2^. 10⁶ мкФ/см³.

Эксперименты показали, что при относительной влажности внутри конденсатора, меньшей 80% существенно снижается диэлектрическая проницаемость.

Слюдяной конденсатор и способ его изготовления. Сущность изобретения: конденсатор имеет большую удельную емкость и высокую диэлектрическую проницаемость благодаря нормальному расположению электродов по отношению к плоскости совершенной спайности слюды и созданию в герметичном корпусе конденсатора относительной влажности 80 - 100%. 2 с. п. ф-лы, 3 ил.

1. Слюдяной конденсатор, содержащий пакет слюдяных пластин и электроды, размещенные в герметичном корпусе, отличающийся тем, что электроды расположены перпендикулярно плоскостям совершенной спайности слюдяных пластин, а внутри корпуса создана относительная влажность 80 100%
2. Способ изготовления слюдяного конденсатора, при котором осуществляют тонкое расщепление слюды, набор пакета слюдяных пластин, его сжатие, формирование электродов, размещение в корпусе и герметизацию, отличающийся тем, что электроды располагают перпендикулярно плоскостям совершенной спайности пластин слюды, а перед герметизацией корпуса в нем создают относительную влажность 80 100%