Verfahren und Vorrichtung zum Aufspritzen einer Kontaktbrücke auf eine Stirnfläche eines elektrischen Wickelkondensators Das Patent bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufspritzen einer Kontakt brücke auf eine Stirnfläche eines elektrischen Wickelkondensators sowie auf einen nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Wickel kondensator, und zwar beispielsweise auf einen Kon densator, der wenigstens einen aus einer selbsttragen den Metallfolie bestehenden und vorzugsweise auch einen auf ein Isolierstoffband aufmetallisierten dün nen, insbesondere selbstausheilenden Metallbelag hat.
Wickelkondensatoren dieser Art sind in der Regel so aufgebaut, dass auf einer Wickelstirnseite die Me tallfolie und auf der anderen der auf ein Isolierstoff band aufmetallisierte, selbstausheilende Metallbelag übersteht. Dabei entstehen zwischen zwei benachbar ten Schichten desselben Metallbelags Spalte.
Werden nun auf einen derartigen Kondensator stirnseitige Kontaktbrücken durch einen senkrecht gegen seine Stirnfläche gerichteten Strahl einer Metallspritzpistole aufgespritzt, so besteht die Gefahr, dass das Spritz- metall in die erwähnten Spalte so weit eindringt, dass Kurzschluss zwischen den beiden Kondensatorbele- gungen entsteht. Diese Gefahr kann dadurch vermie den werden, dass das Brückenmetall mit schräg zur Ebene der Kondensatorstirnflächen gerichtetem Me tallstrahl aufgespritzt wird.
Gleichzeitig muss dabei aber auch noch darauf geachtet werden, dass diejenigen Abschnitte der Kon- densatorstirnseiten, auf welche das Spritzmetall tan- gential zu den Kondensatorbelegungen auftrifft, abge deckt werden.
Diese Gesichtspunkte führen zu beträchtlichen Kontaktierungsschwierigkeiten besonders bei Konden satoren der genannten Art, wenn ihr Wickeldurch messer kleiner als 20 mm ist. Da bei derartigen Klein kondensatoren die kontaktiexfähigen Bereiche der Wickelstirnflächen sehr klein sind und oft nur wenige Wickelwindungen umfassen, kann bei Stossspannungs- belastung die Stromdichte an den übergangsstellen von den Brückenstegen zu den Metallbelägen so gross werden,
dass das Schichtmetall schmilzt oder ver dampft und die Verbindung zwischen den Belegun gen und Kontaktbrücken unterbrochen wird.
Diese Schwierigkeiten können durch das erfin dungsgemässe Verfahren dadurch vermieden werden, dass der aus der Metallspritzpistole austretende Me tallstrahl in einem spitzen Winkel gegen die Konden- satorstirnfläche geneigt wird und nur auf einen sol chen Teilausschnitt der Stirnfläche geleitet wird, in dem die einzelnen Windungen des Wickels im wesent lichen quer zur Strahlrichtung verlaufen, und dass der Wickel beim Spritzvorgang um seine Achse gedreht wird.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise näher erläutert.
In den Fig. 1 und 2 ist angedeutet, in welcher Weise eine die ganze Wickelstirnffäche bedeckende Kontaktbrücke mit Hilfe je einer Abdeckung aufge spritzt werden kann, wobei der Wickel während des Spritzens um seine Achse gedreht wird. In Fig.3 ist ein Wickel mit einer Kontaktbrücke dargestellt, die sich bei Verwendung der beiden Ab deckungen nach Fig. 1 und 2 durch Drehen des Wik- kels um seine Achse ergibt.
Schliesslich zeigt Fig. 4 eine Vorrichtung zur Herstellung von Kon taktbrücken nach dem erfindungsgemässen Verfah ren.
In Fig. 1 ist ein Kondensatorwickel mit 10 be zeichnet. Seine eine Stirnfläche ist durch zwei Leisten 11 und 12 mit parallelen Kanten so abgedeckt, dass nur eine schmale, sich über die Wickelmitte erstrek- kende Zone der Stirnfläche frei ist. In dem freigelas- senen Teilausschnitt verlaufen. die Windungen des Wickels im wesentlichen quer zur Richtung eines von einer Metallspritzpistole ausgehenden, in der Pfeil richtung auf die Wickelstirnfläche auftreffenden Me tallstrahls.
Der Wickel wird während des Aufspritzens des Spritzmetalls ferner in der durch einen zweiten Pfeil angedeuteten Richtung gedreht, so dass sich die Brücke 13 nach dem Aufspritzen des Brückenmetalls über die ganze Wickelstirnfläche erstreckt, wie dies in Fig. 3 veranschaulicht ist.
Durch die Form der Ab deckung gemäss Fig. 1 ist die Verwendung von zwei um 180 gegeneinander versetzten Spritzpistolen nahe gelegt, wodurch eine Verkürzung der Zeit für das Aufspritzen der Brücke gegenüber der Zeit bei Ver wendung nur einer einzigen Spritzpistole ermöglicht wird.
Die Abdeckung gemäss Fig. 2 lässt lediglich einen kreissektorförmigen Teilungsausschnitt der Wickel stirnfläche frei. Durch das Drehen des Wickels ent steht auch in diesem Fall eine Kontaktbrücke gemäss Fig. 3.
Bei Kondensatorwickeln mit mindestens einer lak- kierten Aluminiumfolie und einer auf eine Lack schicht aufmetallisierten ausbrennfähigen Belegung ist es ohne weiteres möglich, auf beide Wickelstirn flächen Kontaktbrücken aufzuspritzen, weil derartige Kondensatorwickel in der Regel nicht imprägniert werden und daher keine Gefahr besteht, dass durch die Kontaktbrücken das Eindringen des Imprägnier mittels verhindert wird.
Sollte in Einzelfällen doch eine Imprägnierung der Kondensatorwickel erwünscht sein, so wird zweckmässig nur auf diejenige Stirn fläche eine sie ganz bedeckende Kontaktbrücke auf gespritzt, auf welcher die auf das Lackdielektrikum aufgedampften, selbstausheilenden Kondensatorbele- gungen überstehen, während auf die andere Stirn fläche, auf welcher die lackierten Aluminiumfolien anzuschliessen sind, Kontaktbrücken aufgespritzt wer den, welche nur einen Teil der Wickelstirnfläche be decken. In diesen Fällen kann das Imprägniermittel wenigstens von einer Seite her in die Kondensator wickel eindringen.
Da die elektrische Güte einer Kontaktbrücke un ter anderem von ihrer mechanischen Haftfestigkeit abhängt, wird das Aufspritzen der Kontaktbrücken zweckmässig mit Massnahmen verbunden, durch wel che auch die mechanische Haftfestigkeit der Brücken verbessert wird. Derartige Massnahmen sind z.
B. das Ausfüllen der Wickelhülse durch einen Isolierstoff pfropfen, der etwa mit der Wickelstirnfläche ab schliesst, Verwendung eines massiven Isolierstoffdorns anstelle einer Wickelhülse, Verwendung einer Wik- kelhülse und Anordnung von Papierleerwindungen am äusseren Kondensatorumfang, die breiter oder schmäler sind als die aktiven Kondensatorfolien und Herstellung von Wickeln ohne Wickelhülse auf Wik- keldornen kleinsten Durchmessers,
von denen der Wickel nach seiner Fertigstellung abgezogen werden kann.
Die in Fig. 4 dargestellte Vorrichtung zum Auf- spritzen einer die ganze Stirnfläche eines Konden- satorwickels bedeckenden Kontaktbrücke aus Metall ist im wesentlichen wie folgt aufgebaut: Eine Welle 20 trägt eine Scheibe 21 mit darin drehbar gelagerten Dornen 22 (mindestens zwei) zum Aufstecken je eines Kondensatorwickels. Die Achsen der Dorne verlaufen in gleichem Abstand von der Achse der Welle 20 parallel zu dieser.
Auf jeden der Dorne 22 kann am einen Ende ein Kondensator wickel 10 so aufgesteckt werden, dass dessen mit der Kontaktbrücke zu versehende Stirnfläche freibleibt. Am arideren Ende der Aufsteckdorne sind Reibrollen 24 angeordnet, die an der Innenwand des Gehäuses 26 der Vorrichtung anliegen. Wenn nun die Welle 20 mit der Scheibe 21 umläuft, wälzen sich die Reib rollen 24 an der Innenwand des Gehäuses 26 ab, so dass die auf die Dorne 22 aufgesteckten Wickel 10 mit der Scheibe 21 umlaufen und sich dabei gleich zeitig um ihre eigene Achse drehen.
Eine verhältnismässig nahe über den freien Stirn flächen der auf die Dorne 22 aufgesteckten Konden- satorwickel angeordnete Scheibe 28 ist über Steh bolzen 27 mit der Tragscheibe 21 verbunden und ist über jeder der ihr zugekehrten Kondensatorstirnflä- chen mit einem Schlitz 29 versehen, dessen aus Fig. 4 ersichtliche Breite nur einem Teil des Durchmessers der Wickel 10 entspricht, während sich die Länge der Schlitze über den Durchmesser der Kondensator stirnfläche erstreckt.
Die in Fig.4 durch Pfeile an gedeuteten, aus Spritzpistolen austretenden Metall strahlen sind in die Längsrichtung der Schlitze und schräg zur Zeichenebene gerichtet.
Das beschriebene Verfahren ist nicht auf die Verwendung bei sogenannten Lackkondensatoren be schränkt, seine Anwendung empfiehlt sich vielmehr auch bei anderen kleinen, insbesondere locker ge wickelten oder mit sehr schmalen metallfreien Rändern versehenen Kondensatorwickeln mit Papier als Trä- gerdielektrikum, bei denen die Gefahr besteht, dass durch Eindringen des Spritzmetalls Kurzschlüsse zwi schen den Belegungen entstehen, und zwar insbeson dere dann, wenn der Strahl der Spritzpistole senkrecht zur Wickelstirnseite gerichtet wäre.
Method and device for spraying a contact bridge onto an end face of an electrical wound capacitor The patent relates to a method and a device for spraying a contact bridge onto an end face of an electrical wound capacitor and to a wound capacitor produced by the method according to the invention, for example to a Kon capacitor, which has at least one consisting of a self-supporting metal foil and preferably also a thin, in particular self-healing, metal coating metallized onto an insulating tape.
Winding capacitors of this type are usually constructed in such a way that the metal film protrudes on one end of the winding and the self-healing metal coating metallized onto an insulating material tape on the other. This creates gaps between two adjacent layers of the same metal coating.
If front-side contact bridges are now sprayed onto such a capacitor by a jet of a metal spray gun directed vertically against its front face, there is a risk that the sprayed metal will penetrate the gaps mentioned so far that a short circuit occurs between the two capacitor assignments. This risk can be avoided by spraying the bridge metal with a metal jet directed at an angle to the plane of the capacitor end faces.
At the same time, however, care must also be taken to ensure that those sections of the capacitor end faces on which the spray metal strikes tangentially to the capacitor assignments are covered.
These aspects lead to considerable contacting difficulties, especially with capacitors of the type mentioned if their winding diameter is less than 20 mm. Since in such small capacitors the contact-capable areas of the winding end faces are very small and often only comprise a few winding turns, the current density at the transition points from the bridge webs to the metal coverings can be so high in the event of a surge voltage load.
that the layer metal melts or evaporates and the connection between the layers and contact bridges is interrupted.
These difficulties can be avoided by the method according to the invention in that the metal jet emerging from the metal spray gun is inclined at an acute angle against the capacitor face and is only directed to such a partial section of the face in which the individual turns of the coil essentially run transversely to the beam direction, and that the winding is rotated about its axis during the injection process.
The invention is explained in more detail below, for example.
In FIGS. 1 and 2 it is indicated in what way a contact bridge covering the entire winding face can be sprayed up with the help of a cover, the winding being rotated about its axis during spraying. In Figure 3, a winding is shown with a contact bridge, which results when using the two covers from Fig. 1 and 2 by rotating the winding kels about its axis.
Finally, FIG. 4 shows a device for producing contact bridges according to the inventive method.
In Fig. 1, a capacitor winding is marked with 10 be. One of its end faces is covered by two strips 11 and 12 with parallel edges in such a way that only a narrow zone of the end face extending over the center of the roll is free. Run in the exposed partial section. the turns of the coil essentially transversely to the direction of a metal spray gun emanating in the direction of the arrow on the winding face impinging Me tallstrahls.
The winding is further rotated in the direction indicated by a second arrow during the spraying of the spray metal, so that the bridge 13 extends over the entire winding face after the spraying of the bridge metal, as is illustrated in FIG. 3.
Due to the shape of the cover according to FIG. 1, the use of two spray guns offset from one another by 180 is suggested, which enables the time for spraying the bridge to be shortened compared to the time when using only a single spray gun.
The cover according to FIG. 2 only leaves a sector-shaped dividing cutout of the winding face free. In this case, too, a contact bridge according to FIG. 3 is created by rotating the roll.
In the case of capacitor windings with at least one lacquered aluminum foil and a burn-out coating that is metallized on a layer of lacquer, it is easily possible to spray contact bridges on both winding end faces, because such capacitor windings are usually not impregnated and there is therefore no risk of the contact bridges the penetration of the impregnating agent is prevented.
Should, in individual cases, impregnation of the capacitor winding be desired, a contact bridge covering it completely is expediently sprayed only onto that end face on which the self-healing capacitor deposits that are vapor-deposited onto the lacquer dielectric protrude, while the other end face on which the lacquered aluminum foils are to be connected, contact bridges are sprayed on who cover only part of the winding face. In these cases, the impregnating agent can penetrate from at least one side into the capacitor winding.
Since the electrical quality of a contact bridge depends, among other things, on its mechanical adhesive strength, the spraying on of the contact bridges is expediently combined with measures that also improve the mechanical adhesive strength of the bridges. Such measures are z.
B. the filling of the winding sleeve with an insulating material that closes approximately with the winding face from, use of a solid insulating mandrel instead of a winding sleeve, use of a winding sleeve and arrangement of empty paper windings on the outer capacitor circumference, which are wider or narrower than the active capacitor foils and Production of windings without winding cores on winding mandrels with the smallest diameter,
from which the winding can be pulled off after its completion.
The device shown in FIG. 4 for spraying on a contact bridge made of metal covering the entire end face of a capacitor coil is essentially constructed as follows: A shaft 20 carries a disk 21 with spikes 22 (at least two) rotatably mounted therein for attachment a capacitor winding. The axes of the mandrels are equidistant from the axis of the shaft 20, parallel to the latter.
On each of the mandrels 22, a capacitor winding 10 can be attached at one end so that the end face to be provided with the contact bridge remains free. At the other end of the plug-on mandrels, friction rollers 24 are arranged, which bear against the inner wall of the housing 26 of the device. When the shaft 20 rotates with the disk 21, the friction rollers 24 roll on the inner wall of the housing 26 so that the coils 10 attached to the mandrels 22 rotate with the disk 21 and simultaneously rotate around their own axis .
A disc 28 arranged relatively close above the free end faces of the capacitor winding placed on the mandrels 22 is connected to the support disc 21 via stud bolts 27 and is provided with a slot 29 above each of the capacitor end faces facing it, the slot 29 of which is shown in FIG. 4 apparent width corresponds to only part of the diameter of the winding 10, while the length of the slots extends over the diameter of the capacitor face.
The rays in Figure 4 by arrows, emerging from spray guns metal are directed in the longitudinal direction of the slots and obliquely to the plane of the drawing.
The method described is not restricted to use with so-called lacquer capacitors; its use is also recommended for other small, in particular loosely wound or with very narrow metal-free edges, capacitor windings with paper as the carrier dielectric, where there is a risk that by penetration of the spray metal short circuits arise between tween the assignments, in particular if the spray gun jet would be directed perpendicular to the winding face.