DE1219124B - Durchfuehrungswickelkondensator in Einfach- oder Mehrfachanordnung und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

• Durchführungswickelkondensator in Einfach- oder Mehrfachanordnung und Verfahren zu dessen Herstellung Die Erfindung betrifft einen Durchführungswickelkondensator in Einfach- oder Mehrfachanordnung und ein Verfahren zur Herstellung derartiger Kondensatoren.
• Zur Durchführung von elektrischen Leitungen durch Abschirmwände zwischen Räumen verschiedenen Störungsgrades verwendet man sogenannte Durchführungskondensatoren. Bei diesen Durchführungskondensatoren wird der störfreie vom störbehafteten Raum elektrisch hochfrequent abgedichtet, so daß man hierbei von »Lochfreiheit« spricht. Nur die gewünschten Ströme ffießen über den Durchführungsleiter vom einen in den anderen Raum.
• Derartige Durchführungskondensatoren sind bereits bekannt. Man verwendet im allgemeinen solche Durchführungskondensatoren, die aus einem oder mehreren Wickelkörpern bestehen, bei denen eine der kapazitiven Belegungen über eine Flanschhülse möglichst induktivitätsarm mit dem durchgeführten Leiter und die andere der kapazitiven Belegungen ebenfalls möglichst induktivitätsarm mit einer äußeren, teilweise den Wickelkörper umhüllenden Flanschhülse kontaktiert sind. Diese metallische Flanschhülse wird mittels besonderer Vorrichtungen, z. B. durch Einschrauben, in die Abschirmwand ein-Olesetzt, und zwar in der Art, daß eine gute elektrische Verbindung zwischen der Abschirmwand und dem Durchführungsgehäuse gewährleistet ist. Diese Verbindung muß lochfrei ausgestaltet sein.
• Da oftmals mehrere elektrische Leitungen durch Abschirmwände durchgeführt werden müssen, er-,eben sich verschiedene Schwierigkeiten, besonders im Aufbau dieser Durchführungsanordnungen. Jede Leitun- muß selbständie, entstört werden, so daß derartige Durchführungswickelkondensatoren einen nicht unerheblichen Raum beanspruchen. Dieser Raum wird dann bei einer mehrfachen Durchführung recht erheblich erhöht. An die lochfreie Durchführung der einzelnen Durchführungswickelkondensatoren durch die Abschirmwand werden jeweils besondere Anforderungen gestellt, so daß man bei jedem dieser in die Abschirmwand eingesetzten Durchführungswickelkondensatoren auf diese Lochfreiheit gesondert achten muß.
• Es ist bereits bekannt, mehrere Wickelkondensatoren als Durchführungskondensatoren in einem Gehäuse unterzubringen. Hierbei war jedoch eine hochfrequenzsichere K ontaktierung aller Kondensatoren gleichzeitig nicht reproduzierbar, so daß man zusätzliche Abschirmmaßnahmen ergreifen und einen verhältnismäßig hohen Aufwand an zusätzlichen Kontaktelementen treiben mußte. Aufgabe der Erfindung ist es, einfache und trotzdem wirkungsvolle Durchführungskondensatoren zu schaffen, die sich insbesondere zur Durchführung mehrerer elektrischer Leitungen durch Abschirmwände eignen. Der Aufbau, die Herstellung und der Einbau solcher Durchführungskondensatoren sollen einfach und rentabel erfolgen. Außerdem soll das Gesamtvolumen einer derartigen Anordnung klein gehalten werden. Hohe Temperatarbeständigkeit, guter Feuchteschutz, hohe Spannungsfestigkeit mit entsprechend großen äußeren Kriechstrecken und niederer Kernwiderstand sind die weiteren Wünsche, die der Erfindungsgegenstand erfüllen soll. Es sei in diesem Zusammenhang erwähnt, daß es zum feuchtedichten Umhüllen von elektrischen Kondensatoren auch in Gruppenanordnung bereits allgemein bekannt und üblich ist, die Umhüllung aus Gießharz herzustellen.
• Die Erfmdung geht von einem Durchführungswickelkondensator in Einfach- oder Mehrfachanordnungen aus, bei dem jeweils die eine der an je einer Stirnseite frei liegenden gegenpoligen Belegungen mit dem durchgeführten Stromleiter und die andere Belegung mit der Abschirmwand auf kurzem Wege großflächig elektrisch leitend verbunden sind und bei dem ferner der bzw. die Kondensatorwickel mit einer schützenden Hülle umgeben sind. Die Erfindung besteht darin, daß die eine Stirnseite großflächig direkt mit der an dieser Stelle ebenen Abschirmwand oder einer in diese einzusetzenden ebenen Metallscheibe verbunden ist und daß die aus Gießharz bestehende Schutzhülle über der gesamten Durchführungsanordnung beidseitig der Abschirmwand bzw. der Metallscheiben in Form zweier Gießharzblöcke ausgebildet ist.
• Die eine Stirnseite des oder der zum Aufbau von Durchführungskondensatoren nach der Erfindung dienenden Kondensatorwickel(s) ist mit dem Durchführungsleiter elektrisch, z. B. durch Lötung, kontaktiert, während die andere Stirnseite nun direkt mit der an dieser Stelle ebenen Abschirmwand oder einer ebenen Metallscheibe, die in die Abschirmwand beim Einbau eingesetzt wird, elektrisch, beispielsweise ebenfalls durch einen Lötvorgang, und mechanisch verbunden ist. Diese Metallscheibe hat nach der Erfindung ein solches Loch, daß durch dieses nicht nur der Durchführungsleiter, sondern auch ein aus dem Wickel überstehendes Isolierröhrehen hindurchgesteckt werden kann.
• Dieses Isolierröhrchen wird bei Papier-Durchführungskondensatoren durch einige Windungslagen Papier gebildet. Dieses Verfahren ist auch hier anwendbar, wenn gewährleistet ist, daß das Papier im Augenblick des Gießharzvergusses sehr gut getrocknet ist. Dieser zusätzliche Arbeitsgang wird erspart, wenn dieses Isolierröhrchen durch einige Windungen feuchteunempfindlichen Folienmaterials gebildet wird. Gleichzeitig muß es aber auch gegen die Temperatur flüssigen Lotes unemplmdlich sein. Diese Bedingungen werden nur von einigen Kunststoffen auf Silikon- und Fluorbasis erfüllt. Besonders geeignet ist Polytetrafluoräthylen.
• Nach der Erfindung ist der auf der Metallscheibe kontaktierte Durchführungswickelkondensator auf beiden Seiten dieser Metallscheibe, also sowohl auf der Seite des eigentlichen Wickelkörpers, als auch auf der anderen Seite, auf der sich der hervorstehende Teil des Isolierröhrchens befindet, mit einer Gießharzumhüllung versehen. Diese Gießharzumhüllung kann in der Weise hergestellt werden, daß z. B. mehrere auf einer solchen Metallscheibe kontaktierte Kondensatoren mit einer Gießform, für die sich besonders Silikongummi eignet, umgeben werden. Nun wird das flüssige Gießharz eingefüllt, so daß nach Entfernen dieser Gießform ein kompakter Gießharzkörper entstanden ist, der sämtliche Wickelkörper in sich einschließt. Danach wird diese Metallscheibe gedreht und durch Auflage einer anderen oder derselben Gießform wird nun die andere Seite der Metallscheibe mit den daraus hervorstehenden Isolierstoffröhrchenenden ebenfalls mit Gießharz umgossen. Nach Entfernen der Gießform ist ein kompakter Gießharzkörper entstanden, der nicht nur eine gute elektrische Isolation darstellt, sondern auch einen sicheren Feuchtigkeitsschutz für die Kondensatoren gewährleistet. Durch weitere kleine Löcher in der Metallscheibe kann eine Verbindung dieser beiden Teile des Gießharzkörpers beim Herstellungsvorgang sichergestellt werden, doch ist eine solche Verbindung nicht erforderlich, wenn ein fester Kontakt des Gießharzes auf der Metallscheibenoberfläche sichergestellt ist. Solche Löcher werden z. B. während des ersten Eingusses mit Silikongummipfropfen verschlossen, die vor dem zweiten Verguß entfernt werden. (Selbstverständlich sind die Löcher gegenüber der zu entstörenden Wellenlänge klein zu halten.) Der gleiche Effekt kann auch durch Zapf-en auf der Metallscheibe erreicht werden. Es hat sich nun gezeigt, daß bei der wegen des geringen spezifischen Gewichtes erwünschten Verwendung von Aluminium für die Metallscheibe Schwierigkeiten in der elektrischen Kontaktgabe mit den stirnseitigen Schoopschichten bei der Lötungg auftreten. Es ist bekannt, daß Aluminium nicht sehr gut lötfähig ist. Wird die Lötfähigkeit durch besondere Mittel verbessert, dann besteht wiederum der Nachteil, daß die Gießharzumhüllung weniger gut auf der Aluminiumfläche haftet.
• Die Erfindung sieht nun in einer weiteren Ausbildung ein Verfahren vor, nach dem derartige Aluminiumscheiben einer besonderen Vorbehandlung unterzogen werden. Die erfindungsgemäße Vorbehandlung besteht darin, daß dieses Aluminium an den der Verlötung mit der bzw. den Kondensatorstimseiten sowie an den der Gießharzabdeckung dienenden Stellen aufgerauht wird. Die Aufrauhung erfolgt insbesondere auf elektrochemischem, sie kann aber auch auf chemischem oder mechanischem (z. B. Sandstrahlen) Wege erfolgen. Nach der Aufrauhung werden nur die an den mit den Wickelstirnseiten zu kontaktierenden Stellen, beispielsweise nach dem bekannten Schoopschen Metallspritzverfahren, mit einer gut lötfähigen Metallschicht bedeckt, Die nicht zu beschoopenden Oberflächen werden abgedeckt. In den dadurch verbleibenden aufgerauhten Flächen haftet das Gießharz bekanntlich besser.
• Es hat sich gezeigt, daß eine bei der Kondensatorwickelstirnseitenkontaktierung bekannte Doppelbeschichtung sehr gute elektrische und mechanische Eigenschaften der Verbindungsstellen entstehen läßt. Bei Aluminium als Metallunterlage wird nach der Erfindung erst eine dünne Zinkschicht und sodann eine Zinnschicht auf die aufgerauhte Kontaktfläche aufgetragen. Nach Aufsetzen der metallisierten entsprechenden Stimseiten der Kondensatorwickel wird eine feste elektrische und mechanische Verbindung bereits durch entsprechende Erwärmung, bei der die Lötung zwischen den aufgetragenen Metallschichten stattfindet, gewährleistet.
• In den Figuren sind einige Beispiele erfindungs-Z, Gremäßer Durchführungskondensatoren angegeben.
• Die Fig. 1 zeigt den Schnitt durch einen Durchführungskondensator. Der Kondensatorwickel wird durch ein Isolierröhrchen 8 und dielektrische Folien 1 gebildet, auf die die MetaRbelegungen 3 und 4 aufgebracht sind. Diese MetaRbelegungen liegen auf den Stimseiten des Wickels frei, und zwar derart, daß an der einen Seite des Kondensatorwickels die Belegung ,en 3 mit einer metallisch lötfähigen Schicht 5 und auf der anderen Seite des Kondensatorwickels die Gegenbelegungen 4 ebenfalls mit einer lötfähigen MetaRschicht 6 elektrisch verbunden ist. Der Durchführungsleiter 7 ist mit der stirnseitigen Metallschicht 5 kontaktiert. Der Durchführungsleiter und das Isolierstoffröhrchen 8 sind durch eine entsprechende Bohrung in der MetaUscheibe 2 hindurchgeführt. Die Metallschicht 6 der einen Stirnseite des Wickelkörpers ist mit der Metallscheibe 2 durch Lötung elektrisch verbunden. Beide Seiten der Metallscheibe sind mit einer Gießharzumhüllung 9 umgeben, die derart gestaltet ist, daß sie den Kondensatorwickel und das hervorstehende Isolierstoffröhrehenende vollkommen dicht umgibt. In der Scheibe 2 können kleine Löcher 2' vorgesehen sein, durch die hindurch die beiden Gießharzteile miteinander verbunden sind, ohne daß die Hochfrequenzenergie durch diese Löcher in der Metallwand hindurchtritt.
• In F i g. 2 ist eine Mehrfachanordnung von elektrischen Durchführungskondensatoren vor der Gießharzumhüllung gezeigt. Die auf der Metallscheibe 2 aufgesetzten und kontaktierten Wickelkörper sind verhältnismäßig dicht, aber doch in genügend isolierendem Abstand voneinander angeordnet. Auf diese Metallscheibe 2 wird nun eine Gußform 10 aufgesetzt, und sodann werden die Wickelkörper in einem einzigen Vorgang mit Gießharz umhüllt. Nach Drehung der Anordnung wird derselbe Vorgang mit dem Unterteil 11 der Gußform wiederholt.
• F i g. 3 zeigt den fertiggestellten Mehrfach-Durchführungskondensator, der nach außen nur durch einen kompakten Gießharzkörper 9, eine allseitig herausragende Metallscheibe 2 und die entsprechenden Durchführungsleiter 7 in Erscheinung tritt.
• F i g. 4 stellt die Vorderansicht des in F i g. 3 gezeigten Durchführungskondensators dar.
• F i g. 5 stellt die Seitenansicht dieses Durchführungskondensators dar, und F i g. 6 zeigt die Draufsicht dieser Mehrfachanordung. Die Löcher 12 dienen zur Verschraubung der Metallscheibe 2 in der Abschirmwand.
• Eine derartige Anordnung mit zehn Kondensatoren von je 0,05 #J bei 350 V Betriebsspannung hat beispielsweise folgende Abmessungen: a = 60 b = 42mm c = 20mm d = 35 mm e = 12 f = 22mm g = 6,0 mm

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Durchführungswickelkondensator in Einfach- oder Mehrfachanordnung, bei dem jeweils die eine der an je einer Stirnseite frei liegenden gegenpoligen Belegungen mit dem durchgeführten Stromleiter und die andere mit der Abschirmwand auf kurzem Wege großflächig elektrisch leitend verbunden sind und bei dem ferner der bzw. die Kondensatorwickel mit einer schützenden Hülle umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Stirnseite großflächig direkt mit der an dieser Stelle ebenen Abschirmwand oder einer in diese Abschirmwand einzusetzenden ebenen Metallscheibe verbunden ist und daß die aus Gießharz bestehende Schutzhülle über der Gesamtdurchführungsanordnung beidseitig der Abschirmwand bzw. der Metallscheibe in Form zweier Gießharzblöcke ausgebildet ist.
2. 2. Durchführungswickelkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießharzschutzhülle aus Epoxydharz mit oder ohne Füllstoffen besteht. 3. Durchführungswickelkondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Stirnseiten frei liegenden Metallbelegungen mit lötfähigen Metallschichten versehen sind. 4. Durchführungswickelkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießharzblöcke untereinander durch hochfrequente Wellen nicht hindurchlassende Löcher in der Abschirmwand bzw. der Metallscheibe verbunden sind. 5. Durchführungswickelkondensator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gießharzblöcke durch Zapfen in der Abschirmwand bzw. der Metallscheibe justiert sind. 6. Verfahren zur Kontaktierung ekes Durchführungswickelkondensators nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit der Abschirmwand oder der Metallscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmwand bzw. die Metallscheibe aus Aluminium hergestellt und an den der Verlötung mit der bzw. den Kondensatorstirnseiten sowie an den der Gießharzabdeckung dienenden Stellen aufgerauht wird. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufrauhung elektrochemisch durchgeführt wird. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf die zu belötende Fläche mit Hilfe des Schoopschen Verfahrens ein lötfähiger Metallüberzug derart aufgespritzt wird, daß zwischen der äußeren Begrenzung des Gießharzvergusses auf der Aluminiumscheibe und dem Rand der beschoopten Fläche ein genügend breiter Streifen der aufgerauhten Aluminiumoberfläche verbleibt. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der lötfähige Metallüberzug in zwei Stufen mit verschiedenem Metall zur Bildung einer Grund- und einer Deckschicht aufgebracht wird. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Grundschicht Zink und als Deckschicht Zinn verwendet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 888 717, 897 727; deutsche Auslegeschrift S 2081 VIII c / 21 g (bekanntgemacht am 20. 9 * 1956); französische Patentschrift Nr. 877 712; britische Patentschrift Nr. 811982; USA.-Patentschrift Nr. 2 922 936; »Kunststoffe«, 41 (1951), 12, S. 457 bis 462; »Deutsche Elektrotechnik«, 10 (1956), 5, S. 172 bis 176; »British Plastics«, 30 (1957), 3, S. 90 bis 94, 120.