Elektrischer Wickelkondensator mit gerecktem Kunststoffdielektriknm. Bekanntlich haben in neuerer Zeit elek trische Wickelkondensatoren mit gerecktem Kunststoffdielektrikum grosse Bedeutung, insbesondere als Aufbauelemente in der Fern meldetechnik, erhalten. Die Kunststoffe an sich bieten hervorragende dielektrische Werte, die mit natürlichen Stoffen nicht zu errei chen sind.
Durch Ausnutzung des Ent- reckungseffektes der gereckten Kunststoffe wird weiterhin für eine hohe Beständigkeit der erzielten elektrischen Werte gesorgt.
Es liegt nahe, bei derartigen dielektri- schen Stoffen ebenfalls Metallisierungen als Belegungen an Stelle selbständiger Bele- gungsfolien anzubringen, um die durch diese Aufbauweise bedingten Vorteile, insbe sondere höchste Kapazitätskonstanz, auszu nutzen.
Bei in dieser Weise aufgebauten Kon densatoren treten nun hinsichtlich der Strom zuführung zu den dünnen Belegungen die gleichen Schwierigkeiten auf, die auch sonst bei Kondensatoren mit aufmetallisierten Be legungen einzutreten pflegen.
Man bedient sich im wesentlichen auch hier der gleichen bekannten Mittel, um die Kontaktschwierig- keiten zu überwinden. Insbesondere benutzt man auf die Stirnseiten des Wickelkörpers aufgespritzte Metallsehichten als Mittler zwischen der äussern Stromzuführung und der eigentlichen Belegungsschicht.
Grundsätzlich bestehen nun keinerlei Schwierigkeiten bei dem Aufbau von Kon densatoren der geschilderten Art, jedoch tritt infolge der eigenartigen Herstellungsweise solcher Kunststoffkondensatoren ein nicht vorhersehbarer Nachteil auf, der die übliche Aufbau- und Herstellungsweise als nicht verwendbar erscheinen lässt.
Wenn nämlich der fertiggestellte Rohwickelkörper, bei wel chem aus den, Stirnseiten die die Belegungs- schicht tragenden Isolierfolien herausragen, stirnseitig mit dem Kontaktmetall bespritzt ist, muss der Wickelkörper zur Erzielung des gewünschten .
Entreckungsvorganges der di- elektrischen Schichten einer Erwärmung bei bestimmten Temperaturen unterworfen wer den.
Diese Erwärmung, die in Rücksicht auf das verwendete Dielektrikum möglichst hoch angesetzt wird, um auch gleichzeitig einen schleifenfreien Temperaturgang der Kapazi tät zu erhalten, ruft bekanntlich eine Kon traktion der dielektrischen Zwischenlagen hervor, wobei nun insbesondere, wenn es sich um Kondensatorenkörper mit aufmeta-llisier- ten Belegungen handelt,
eine unter Umstän den erhebliche Deformation der Wickelstirn seite eintritt. Diesen erheblichen Deforma- tionskräften ist jedoch die aufgespritzte Kon- taktmetallschicht auf der Stirnseite bezw. ihre Haftfestigkeit nicht gewachsen, so dass sie enweder zerrissen wird oder aber von der Unterlage abgelöst wird und mit der Bele gung nicht mehr im Zusammenhang steht.
Es liegt auf der Hand, aus diesem Grunde die Kontaktschicht erst nach der Wärme behandlung der Kondensatorenkörper aufzu bringen, um den vorbeschriebenen Nachteil zu vermeiden. Wie sich nun zeigte, ist auch in dieser Weise zunächst keine Lösung der bestehenden Schwierigkeiten, gegeben,
da in folge der Wärmebehandlung und der dadurch entstehenden Deformation der Wickelkörper stirnseite die Belagränder durch Zusammen schweissen der überstehenden Isolierstoffwin- dungen verdeckt werden und die aufgespritzte Kontaktschicht nicht mehr zugänglich ist.
Änderungen in den Verfahrensschritten und Änderungen in den angewendeten Mass nahmen führten nur dann zu einem Ergeb nis, wenn die Temper-Temperatur des Wickel körpers geringer gehalten wurde, so dass ein Verschweissen der überstehenden Windungen nicht erfolgen konnte. Dies ist aber gleich bedeutend mit einer Herabsetzung der elek trischen Qualität des Kondensators, da er nicht mehr die nötige Schleifenfreiheit des Temperaturganges der Kapazität aufweist und auch sonst nicht mehr über die gefor derte Kapazitätskonstanz verfügt.
Es bedurfte eingehender und langwieriger Untersuchungen, um festzustellen, dass das varerwähnte übliche Verfahren bei Einhal tung bestimmter Vorschriften überhaupt in der Lage ist, zu brauchbaren Ergebnissen zu führen.
Erfindungsgemäss kann man die höchstzulässige Temper-Temperatur anwen den und damit die günstigsten elektrischen Werte erzielen und trotzdem eine einwand freie, mit dem gesamten Belagrand in Ver bindung stehende Kontaktschicht auf die Stirnseite des Wickelkörpers aufbringen, wenn man den Abstand zwischen je zwei benachbarten aus einer Wickelstirnseite herausragenden,
mindestens auf einer Fläche mit einer Belegungsschicht bedeckten Isolier- stoffwindruigen grösser als die Dicken zunahme des einzelnen überstehenden lsolier- folienrandes infolge der Entreckung wählt.
Durch die Entreckung schrumpfen be kanntlich die Isolierstoffbänder je nach dem Längs- und Querreckungsgrad, den sie be sitzen, in der Längs- und Querrichtung zu sammen, wobei gleichzeitig die Stärke der Isolierfolien zunimmt. Dies ist auch der Grund dafür, weshalb durch dieses Verfahren in dem Wickelkörper eingeschlossene Luft mengen durch das Kunststoff dielektrikum ersetzt werden.
Bei diesem Schrumpfungs- prozess verkürzen sich auch die aus der Wickelstirnseite herausragenden Isolierfolien- teile, die nun, da sie nicht unmittelbar fest aufeinanderliegen, noch weiter schrumpfen können als die Folienteile im Wickelkörper, so dass ein derart wärmebehandelter Konden sator an den Stirnseiten mit sogenannten Einschnürungen versehen ist, wobei also an der Stelle, an welcher Folienränder frei aus dem Wickelkörper herausragen., der Durch messer des Wickelkörpers nahezu sprunghaft verkleinert ist.
Infolge des geringeren Durch messers des Wickelkörpers nimmt also der Abstand der freistehenden Windungen von einander ab. Auf den Abstand zweier benach barten Windungen übertragen, ist diese Ent fernungsänderung jedoch so gering, dass sie bei der vorliegenden Betrachtung ausser Be tracht bleiben kann. Viel einschneidender da- gegen ist die Verringerung des zwischen zwei Windungen bestehenden Raumes durch die Dickenzunahme des freien Isolierfolienrandes, der sowohl in der Länge als auch in seiner Breite verkürzt ist.
Bemisst man den Ab stand im Rohwickelkörper zwischen den über stehenden Windungen erfindungsgemäss so, dass dieser nämlich grösser ist als die Dicken zunahme jeder Windung, dann findet eine Berührung zwischen den freistehenden Win dungen nicht statt und ein Verkleben und damit ein Verschliessen der Wickelstirnseite kann nicht eintreten,
so dass das aufgespritzte Kontaktmetall ohne weiteres Zugang zu den auf mindestens einer Fläche des dielektri- schen Bandes angebrachten Belegungsschich- ten hat. .
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungs gegenstandes sei an Hand der Zeichnung noch näher erläutert. In dieser ist im Schnitt ein Teil einer Wicklung eines Kunstfolien kondensators im noch nicht erstreckten Zu stand wiedergegeben. a sind die Teile einer mit Belegungsscbicht b versehenen Isolier stoffolie, die aus der einen Stirnseite eines Wickelkörpers herausragen.
Die Gegenbele gung ist mit c bezeichnet und auf dielek- trischen Bändern d angebracht, die entspre chend auf der entgegengesetzten Stirnseite des Wickelkörpers herausragen. Der Abstand e zwischen zwei nebeneinander liegenden, freistehenden Windungen ist grösser als die durch die Erstreckung hervorgerufene Dicken zunahme des einzelnen überstehenden Isolier stoffolienrandes.
Um einen Anhaltspunkt für die Praxis zu geben, sei erwähnt, dass bei Verwendung von gerecktem Polystyrol als di- elektrischem Aufbaustoff eines solchen Kon- densators, welches bei ungefähr 90 C ver schweisst, und weswegen die Temper-Tempe- ratur derartiger Wickelkörper zur Erzielung der notwendigen Schleifenfreiheit ebenfalls 90 C beträgt, der Abstand e mindestens 10 ,cc betragen soll,
um nach der Erstreckung des Wickelkörpers eine einwandfreie Kontakt gabe mit den freiliegenden Belegungsteilen b zu gewährleisten. Es hat sich weiterhin gezeigt, dass es rat sam ist, den Überstand f der aus der Stirn seite herausragenden Isolierstoffolienränder nicht zu klein zu wählen, weil sonst, wenn man beispielsweise nur einen Überstand von 2 mm wählt, wie es an sich bei stirnseitig herausragenden Belegungsfolien üblich ist, eine weitere Schwierigkeit entstehen kann.
Ist der aus dem Wickelkörper herausragende Isolierfolienrand zu schmal, dann kann es eintreten, dass er gerade nur die Einschnü- rungsstelle, das heisst den Sprung vom eigent lichen Wickeldurchmesser zum verringerten Stirnseitendurchmesser überbrückt und dabei mit dem benachbarten Rand in Berührung kommt arid mit ihm verschweisst,
so dass eine Kontaktgabe zwischen Belegungsschicht und aufgespritzter Metallschicht wiederum nicht möglich ist. Die Praxis zeigte, dass es zweck mässig ist, einen Überstand der Isolierfolien- ränder von mindestens 5 mm vorzusehen, weil dann die vorerwähnte Schwierig keit nicht eintritt und eine sichere Kontakt gabe gewährleistet ist.
Electrical wound capacitor with stretched plastic dielectric. It is known that in recent times elec trical wound capacitors with stretched plastic dielectric have great importance, especially as structural elements in telecommunications technology. The plastics themselves offer excellent dielectric values that cannot be achieved with natural substances.
By utilizing the stretching effect of the stretched plastics, a high level of stability of the electrical values achieved is ensured.
In the case of dielectric materials of this type, it is obvious to apply metallizations as coverings instead of independent coverings in order to utilize the advantages resulting from this type of construction, in particular the highest constant capacity.
With capacitors constructed in this way, the same difficulties occur with regard to the power supply to the thin coatings that usually occur in capacitors with metallized coatings.
Here, too, essentially the same known means are used to overcome the contact difficulties. In particular, metal layers sprayed onto the end faces of the winding body are used as an intermediary between the external power supply and the actual covering layer.
Basically, there are no difficulties in the construction of capacitors of the type described, but occurs due to the peculiar production method of such plastic capacitors, an unforeseeable disadvantage that makes the usual design and manufacturing appear to be unusable.
Namely, if the finished raw wound body, at wel chem from the, end faces protrude from the insulating foils carrying the covering layer, the end face is sprayed with the contact metal, the winding body must to achieve the desired.
The removal process of the dielectric layers is subjected to heating at certain temperatures.
This heating, which is set as high as possible with regard to the dielectric used, in order to also obtain a loop-free temperature response of the capacitance at the same time, is known to cause a contraction of the dielectric interlayers, especially when it comes to capacitor bodies with meta-llisier - ten occupancies,
a considerable deformation of the winding face occurs under certain circumstances. However, the sprayed-on contact metal layer on the end face or its adhesive strength has not increased, so that it is either torn or detached from the base and is no longer related to the occupancy.
It is obvious, for this reason, to bring the contact layer on the capacitor body only after the heat treatment in order to avoid the disadvantage described above. As it has now been shown, there is initially no solution to the existing difficulties,
because as a result of the heat treatment and the resulting deformation of the winding body on the face side, the covering edges are covered by welding together the protruding turns of the insulating material and the sprayed-on contact layer is no longer accessible.
Changes in the process steps and changes in the measures used only led to a result if the tempering temperature of the wound body was kept lower so that the protruding windings could not be welded. However, this is equivalent to a reduction in the electrical quality of the capacitor, as it no longer has the necessary loop-free temperature response of the capacitance and otherwise no longer has the required constant capacitance.
In-depth and lengthy investigations were required to establish that the usual procedure mentioned above is even able to lead to useful results if certain regulations are complied with.
According to the invention you can apply the highest permissible tempering temperature and thus achieve the most favorable electrical values and still apply a flawless contact layer that is connected to the entire surface of the covering edge on the end face of the wound body, if you measure the distance between two adjacent ones from a winding face outstanding,
at least on one surface covered with a covering layer of insulating material windruen greater than the increase in thickness of the individual protruding insulating film edge as a result of the stretching.
As a result of the stretching, the insulating tapes are known to shrink depending on the longitudinal and transverse degree of stretching that they are sitting in, in the longitudinal and transverse directions, while at the same time the thickness of the insulating film increases. This is also the reason why amounts of air trapped in the winding body are replaced by the plastic dielectric with this method.
During this shrinking process, the insulating foil parts protruding from the end of the winding are also shortened, which, since they are not directly on top of one another, can shrink even further than the foil parts in the winding body, so that such a heat-treated capacitor has so-called constrictions on the end faces is provided, so that at the point at which the edges of the film protrude freely from the wound body., The diameter of the wound body is almost abruptly reduced.
As a result of the smaller diameter of the bobbin, the distance between the free-standing turns decreases from one another. Transferred to the distance between two adjacent turns, however, this change in distance is so small that it can be disregarded in the present analysis. Much more drastic, on the other hand, is the reduction in the space between two windings due to the increase in thickness of the free edge of the insulating film, which is shortened both in length and in width.
If you measure the distance in the raw bobbin between the protruding turns according to the invention so that it is greater than the increase in thickness of each turn, then there is no contact between the free turns and sticking and thus sealing of the end of the winding cannot occur ,
so that the sprayed-on contact metal has easy access to the covering layers applied to at least one surface of the dielectric tape. .
An embodiment of the subject invention is explained in more detail with reference to the drawing. In this section, a part of a winding of a synthetic film capacitor is shown in the not yet extended to stand. a are the parts of an insulating sheet provided with covering layer b, which protrude from one end of a winding body.
The opposite assignment is denoted by c and attached to dielectric strips d, which protrude accordingly on the opposite end face of the winding body. The distance e between two adjacent, free-standing turns is greater than the increase in thickness of the individual protruding insulating material foil edge caused by the extension.
To give a clue for practice, it should be mentioned that when using stretched polystyrene as dielectric building material of such a capacitor, which welds at around 90 C, and therefore the tempering temperature of such wound bodies to achieve the necessary loop clearance is also 90 C, the distance e should be at least 10. cc,
in order to ensure proper contact with the exposed occupancy parts b after the extension of the bobbin. It has also been shown that it is advisable not to choose too small the overhang f of the insulating film edges protruding from the front side, because otherwise, if you only choose an overhang of 2 mm, for example, as is the case with covering films protruding from the front is common, another difficulty may arise.
If the edge of the insulating film protruding from the winding body is too narrow, then it can happen that it just bridges the point of constriction, i.e. the jump from the actual winding diameter to the reduced face diameter and comes into contact with the adjacent edge, but is welded to it.
so that contact between the covering layer and the sprayed-on metal layer is again not possible. Practice has shown that it is advisable to provide a protrusion of the insulation film edges of at least 5 mm, because then the aforementioned difficulty does not arise and reliable contact is guaranteed.