DE1439346A1

DE1439346A1 - Small winding electrical capacitor

Info

Publication number: DE1439346A1
Application number: DE19641439346
Authority: DE
Inventors: Assmann Dipl-Phys Erich; Hoyler Dipl-Phys Gerhard; Siegfried Haid; Heywang Dr-Ing Hermann; Meisinger Dr Johannes; Behn Dipl-Phys Reinhard
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1964-03-11
Filing date: 1964-03-11
Publication date: 1969-03-06
Also published as: DE1439346B2

Description

Elektrischer IKleinwickelkondensator .Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektrischen Kleincrickelkondensator, dessen aus Dielektrikum und Belegungen bestehende t'lickellagen auf einen im 1"lickel verbleibenden Dorn aufgewickelt sind.Single wound electrical capacitor. The present invention relates to an electrical small crickel capacitor, its made of dielectric and coatings existing t'lickel layers on a mandrel remaining in the 1 "lickel wound up are.

Es ist bekannt, bei der Herstellung von Wickelkondensatoren . Wickeldorne zu verwenden, die im@Kondensator%riclcel verbleiben. Üblicherweise verwendet man hierbei Wickeldorne aus dünnen Keramikröhrchen oder Kunststoffäden. Hierdurch wird das Abziehen der Wickel vom Wickeldorn vermieden, so daß auch hierbei sonst auftretende Beschädigungen der inneren Windungen nicht auftreten.können.It is known in the manufacture of wound capacitors. Winding mandrels to be used, which remain in the @capacitor% riclcel. Usually one uses here winding mandrels made of thin ceramic tubes or plastic threads. This will the pulling of the winding from the winding mandrel avoided, so that this would otherwise occur Damage to the inner windings cannot occur.

Weiterhin ist es bekannt, als Stromzuführungen eines Kondensators, der aus gereckter Kunststoffolie besteht, Drähte zu verwenden, die in die beim Herausziehen des Wickeldorns verbleibenden Öffnungen eingeführt und dort bei der Temperbehandlung der Kondensatoren eingeschrumpft werden. Die Verbindung mit den Kondensatorbelegungen erfolgt hierbei durch Anschlußdrähte oder Anschlußstreifen, die mit den eingeschrumpften Stromzuführungsdrähten, z.B. durch löten oder Schireißen, verbunden werden. Plan erhält hierdurch die Möglichkeit, Wickelkondensatoren mit zentralaxialen Anschlußdrähten herzustellen.It is also known to use as power supplies for a capacitor, which consists of stretched plastic film to use wires that go into the when pulling out of the winding mandrel remaining openings are introduced and there during the tempering treatment the capacitors are shrunk. The connection with the capacitor assignments takes place here by connecting wires or connecting strips, which are shrunk with the Power supply wires can be connected, e.g. by soldering or welding. plan This gives the possibility of using wound capacitors with central axial connecting wires to manufacture.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kleinwickelkondensator herzustellen, der nur aus einigen iienigen Windungen der Dielektrikumsbänder und Metallfolien bzw. der metallisierten und gegebenenfalls weiteren unmetnllisierten Dielektrikumsfolien besteht. Ein besonderes Problem bei derartigen Kondensatoren besteht in der Schwierigkeit der Kontaktierung der Belegungen. Soweit es. sich um Kondensatoren mit Stirnkontaktschichten handelt, ist es sehr schwer, auf die äußerst kleinen Stirnflächen Anschlußdrähte anzulöten oder anzuschweißen. Insbesondere bei Kondensatoren mit einem Durchmesser unter 2,5 mm gelingt es nicht, eine solche Verbindung mit den@Stirnkontaktschichten herzustellen. Im Falle von Kondensatoren, die durch Einlegen von ünschluße_ementen kontaktiert sind, treten andere Schwierigkeiten auf, die insbesondere darin beatehen,-daß die wenigen VYickelvrindungen einen nur geringen Vlickeldruck erzeugen können, so daß bei geringer Zugbeanspruchung der Anschlußelemente diese, gegebenenfalls zusammen mit den angeschweißten Belegungsenden, herausgezogen werden.The present invention is based on the object of a small wound capacitor to produce, which consists of only a few turns of the dielectric strips and Metal foils or the metallized and optionally further unmetnllized Dielectric foils consists. A particular problem with such capacitors is the difficulty the contacting of the assignments. As far as it is. are capacitors with end contact layers it is very difficult to connect wires to the extremely small end faces to be soldered or welded on. Especially with capacitors with a diameter It is not possible to establish such a connection with the front contact layers below 2.5 mm to manufacture. In the case of capacitors, which are created by inserting ünschluße_ementen are contacted, other difficulties arise, in particular, -that the few VYickelvindungen can generate only a low Vlickeldruck, so that with low tensile stress on the connecting elements these, possibly together with the welded-on occupancy ends.

Zur Umgehung dieser Schwierigkeiten wird ein elektrischer K1einwickelkondensator vorgeschlagen, dessen aus Dielektrikum und Belegungen bestehende, Wickellagen auf einen im Wickel verbleibenden Dorn aufgevrickelt sind, bei dem erfindungsgemäß der Wickeldorn aus zwei mindestens an ihrer Oberfläche leitenden Abschnitten besteht und einem die beiden leitenden'Abschnätte isolierenden im tYickelinnern angeordneten Abschnitt und bei dem die leitenden Abschnitte des Wickeldorns je mit einer Kondensatorbelegung leitend verbunden sind und als Stromzuführungen dienen. Hierdurch sind die Verbindungsstellen zwischen Belegungen und Anschlußelementen volletändig vom Zug, der auf' die Anschlußelemente ausgeübt wird, entlastet. Als Wickeldorn. -kann vorteilhafterweise ein Isolierstoffdraht oder -faden, -z.B. ein Kunststoffaden aus z.B. Polyä.thylenterephthalat, Polyamid oder Polycarbonat, verstendet werden, dessen Oberfläche unter Freilassung eines mittleren Bereiches mit einem leitenden Überzug versehen ist. Der leitende Überzug kann insbesönder d aus einer aufgedampften oder galvanisch aufgebrachten Metallschicht bestehen. Beispielsweise kann auf eben Kunststoffaden galvanisch eine Rupferschioht aufgebracht vterden. Weiterhin kann der leitende Überzug durch Auftragen von Leitlack erzeugt 1°rerden.To circumvent these difficulties, a single-wound electrical capacitor is used proposed, its consisting of dielectric and coatings, winding layers a mandrel remaining in the roll are wound, in which the invention of the Winding mandrel consists of two sections that are conductive at least on their surface and one arranged in the interior of the tube, isolating the two conductive burrs Section and in which the conductive sections of the winding mandrel each with a capacitor assignment are conductively connected and serve as power supplies. This creates the connection points between Assignments and connection elements completely from the train, the on 'the connection elements is exerted, relieved. As a winding mandrel. - can be beneficial an insulating wire or thread, e.g. a plastic thread made of e.g. polyethylene terephthalate, Polyamide or polycarbonate, the surface of which is under release a central area is provided with a conductive coating. The chief Coating can in particular consist of a vapor-deposited or galvanically applied Consist of a metal layer. For example, a Pluckers upset. Furthermore, the conductive coating can be applied by application generated by conductive lacquer 1 ° earth.

Eine weitere Möglichkeit zur Ausbildung eines Wickeldorns gemäß der Erfindung besteht. darin, daß zwei taetallische Abschnitte durch ein nichtleitenden Verbindungsstück mechanisch miteinander verbunden vrerden; z:B. kann man zwei schmale Blechstreifen, die vorzugsweise aus einem gut leitenden und lötfähigen Metall, z.B. aus Kupfer, insbesondere verzinntem Kupfer, bestehen, durch ein- oder beidseitig aufgeklebte Sticke einer Isollerstoffolie mechanisch miteinander verbinden und das Produkt-als Wickeldorn verwenden. Man kann .aber auch zwei leitende Drähte, die durch eine isolierende Brücke mechanisch miteinander verbunden sind, als Wickeldorn verwenden, erobei die beiden Drähte gleichzeitig als Anschlußelemente dienen. Die hierbei nötige isolierende Brücke kann in verschiedener Weise, wie im 'folgenden .an Hand der Figuren näher dargestellt, realisiert vrerden. Die Verbindung der Kondensatorbelegungen.mit den leitenden Abschnitten des Wickeldorns erfolgt im Falle von stirnseitig kontaktierten Kondensatoren einfach durch die Stirnkontaktschichten selbst, die einerseits mit den Belegungen, andererseits mit den leitenden Abschnitten des Ylickeldorns in Verbindung stehen.Another possibility for the formation of a winding mandrel according to the Invention exists. in that two metallic sections through a non-conductive Connect the connector mechanically to one another; z: B. you can get two narrow ones Sheet metal strips, which are preferably made of a highly conductive and solderable metal, e.g. made of copper, in particular tinned copper, consist of one or both sides Mechanically connect stuck-on sticks of an insulating sheet with one another and that Use the product as a winding mandrel. You can .but also two conductive wires that are mechanically connected to one another by an insulating bridge, as a winding mandrel use, with the two wires serving as connecting elements at the same time. the The insulating bridge required for this can be used in various ways, as follows . Represented in more detail on the basis of the figures, realized. the Connection of the capacitor assignments with the conductive sections of the winding mandrel takes place in the case of capacitors contacted at the end simply through the end contact layers itself, on the one hand with the assignments, on the other hand with the conductive sections of the ylickel thorn.

Die Stirnkontaktschichten können hierbei in an sich bekannter Weise durch Aufspritzen von Metall, durch Aufdampfen usrr. hergestellt werden. Besonders zweckmäßig ist es jedoch, die Stirnkontaktierung mit Hilfe von leitenden Klebern bzw. leitenden Zacken herzustellen, die auf die Stirnflächen aufgetragen vrerden. Besonders gut lassen sich auf diese Weise Zinnbeläge kontaktieren, die daher bevorzugt verwendet vterden. Besonders geeignet sind hochprozentige Suspensionen von Silberpulüer in Lacken. Die Stirnkontaktierung durch Auftragen von Laden auf die Stirnflächen ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn sie zusammen mit einer hackierung eines aus einem Isolierstoffaden, z.B. einem Kunststoffdraht, bestehenden Wickeldorns vorgenommen wird, da hierbei die Herstellung der leitenden Oberflächenschichten des Wickeldorns gleichzeitig mit der Stirnkontaktierung vorgenommen vrerden kann. Hierdurch wird ein Arbeitsgang praktisch eingespart.The front contact layers can in this case in a manner known per se by spraying on metal, by vapor deposition, etc. getting produced. However, it is particularly expedient to make the end contact with the aid of conductive adhesives or conductive prongs which are applied to the end faces. In this way, tin coatings can be contacted particularly well, which is why they are preferably used. High-percentage suspensions of silver powder in paints are particularly suitable. Front contacting by applying loads to the front surfaces is particularly advantageous when it is carried out together with a chopping of a winding mandrel made of an insulating thread, e.g. a plastic wire, since the production of the conductive surface layers of the winding mandrel can be carried out at the same time as the front contacting . This practically saves one work step.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung können, die Figuren dienen. Fig. 1 zeigt einen Kleinwickelkondensator als Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Wickelkörper 1 ist hierbei auf den aus einem Kunststoffaden 2 bestehenden Wickeldorn aufgewickelt. Der Wickeldorn 2 bestäzt aus einem im Wickelinneren angeordneten isolierenden Abschnitt 3 und zwei leitenden Abschnitten 4 und 5, die -gleichzeitig als Anschlußdrähte dienen. Die Verbindung der Delegungen des Wickelkörpers 1 mit den Anschlußdrähten 4 und 5 erfolgt durch Stirnkontaktschichten 6 und 7.. Der Wickelkörper kann beispielsweise aus metallbedampften Kunststoffolien, z.B. mit Zinn bedampften Polyäthylenterephthalatfolien, bestehen.The figures can serve to further explain the invention. Fig. 1 shows a small wound capacitor as an embodiment of the invention. The winding body 1 is here on the off a plastic thread 2 existing winding mandrel wound up. The winding mandrel 2 consists of an inside of the winding arranged insulating section 3 and two conductive sections 4 and 5, the -Simultaneously serve as connecting wires. The connection of the delegations of the bobbin 1 with the connecting wires 4 and 5 takes place through front contact layers 6 and 7 .. The winding body can, for example, be made of metallized plastic foils, e.g. with tin-vaporized polyethylene terephthalate films exist.

In Fig. 2 wird ein Wickeldorn als Ausführungsform der Erfindung dargestellt und ein Verfahren zur Herstellung eines solchen iYikkeldorns an Hand dieser Figur erläutert. Ein Kunststoffaden 8 in einer Stärke von etwa 0,5 - 1 mm, z.B. aus Polyäthylenterephthalat, Polyamid oder Pelycarbonat, wird mit leitenden Überzügen 9, 10 und 1.1 überzogen, die durch nichtüberzogene, isolierende Abschnitte 12 und 13 voneinander getrennt sind. Die, Herstellung der Überzüge erfolgt vorzugsweise an Hand größerer Längen des Kunststoffadens, die dann entsprechend der Wickeldornlänge zerschnitten vrerden. Der leitende Überzug kann beispielsweise aus Kupfer bestehen, das in einem galvanischen Verfahren aufgebracht wird. Als geeignet hierfür hat sich ein Verfahren erriiesen, bei dem die Künststoffäden zunächst in ein heißes organisches Entfettungsbad getaucht vterden, sodann mit Hilfe verdünnter Salzsäure schwach aufgerauht vrerden, worauf der ganze Faden chemisch verkupfert wird, Grobei eine Kupferschicht in der Stärke von etwa 0,1 - 0,2 /u entsteht. Hierauf wird diese Kupferschicht galvanisch bis. auf eine Stärke von maximal 2/u verstärkt; dann vrerden die Stellen der späteren isolierenden Abschnitte in Pig. 2, nämlich 12 und 13, mit einem geeigneten hack in der gewünschten Breite abgedeckt und anschließend die nichtabgedeckten Teile, in Fig.2, 9, 10 und 11, weiter galvanisch verkupfert, bis die gewünschte Dicke der Kupferschicht erzeugt ist. Als zweckmäßig hat sich hierbei eine Schichtstärke von etwa 80 - 100w erwiesen. Anschließend wird die Abdeckung der Abschnitte 12 und 13 entfernt und auf die vorher abgedeckten Teile der Oberfläche ein geeignetes Ätzmittel aufgebracht, um die dort noch anwesende dünne Kupferschicht zu entfernen. Hierzu kann ein Pinsel, feiner Schwamm oder Filz herangezogen werden. Das Verfahren wird vorsugeweise so durchgeführt, daß die dicken Kupferschichten dabei nicht mit dem Ätzmittel in Berührung kommen. Schließlich wird noch eine gründliche Endreinigung durchgeführt. Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform eines Vlickeldorns gemäß der Erfindung. Dieser besteht aus zwei leitenden Drähten 14, 15, z.B. Kupferdrähten, die vorzugsweise verzinnt sind, die durch eine nichtleitende Brücke aus einem aufgeschrumpften Xunststoffschlauch 16 mechanisch miteinander verbunden sind. Eine weitere Möglichkeit zur Ausführung der Erfindung zeigt Fig.@ 4. Der. dort dargestellte Wickeldorn besteht ebenfalls aus leitenden Drehten 17, 18, die durch eine isolierende Brücke 19, die durch Anwendung thermeplastischer Verfahren, wie Spritzguß, Kunstatoffschvreißeh usw. aus Kunststoff hergestellt ist. Eine weitere Ausführungsform -des `erfindürigs@emäßen Wickeldorns -zeigt die Pig. 5. Hierbei vierden leitende Drähte 20 und 2'1 parat-, . lel nebeneinander angeordnet und durch Kunststoffbänder 22, Z.BÖ.-zwei auf beiden Seiten der Drähte aufgeklebten Klebefolien, mit-.einander verbunden. Zur Herstellung einzelner Anschlußdrähte werden die Kunststoffbänder 22 entlang der-dargestellten strichpunktierten Trennlinie zerschnitten.In Fig. 2, a winding mandrel is shown as an embodiment of the invention and a method for producing such an iYikkeldorn is explained on the basis of this figure. A plastic thread 8 with a thickness of about 0.5-1 mm, for example made of polyethylene terephthalate, polyamide or pelycarbonate, is covered with conductive coatings 9, 10 and 1.1, which are separated from one another by non-coated, insulating sections 12 and 13. The production of the coatings is preferably carried out on the basis of larger lengths of the plastic thread, which are then cut up according to the length of the winding mandrel. The conductive coating can consist of copper, for example, which is applied in a galvanic process. A method has proven to be suitable for this in which the synthetic threads are first dipped in a hot organic degreasing bath, then lightly roughened with the help of dilute hydrochloric acid, after which the entire thread is chemically copper-plated, roughly a copper layer about 0.1 thick - 0.2 / u arises. This copper layer is then galvanized up to. reinforced to a maximum strength of 2 / u; then the places of the later insulating sections will be in Pig. 2, namely 12 and 13, covered with a suitable hack in the desired width and then the uncovered parts, in Fig. 2, 9, 10 and 11, are further electroplated with copper until the desired thickness of the copper layer is produced. A layer thickness of about 80-100w has proven to be useful. The covering of sections 12 and 13 is then removed and a suitable etchant is applied to the previously covered parts of the surface in order to remove the thin copper layer that is still present there. A brush, fine sponge or felt can be used for this. The process is carried out in such a way that the thick copper layers do not come into contact with the etchant. Finally, a thorough final cleaning is carried out. Fig. 3 shows another embodiment of a Vlickeldorn according to the invention. This consists of two conductive wires 14, 15, for example copper wires, which are preferably tinned and which are mechanically connected to one another by a non-conductive bridge made of a shrunk-on plastic tube 16. Another possibility for carrying out the invention is shown in Fig. @ 4. The. The winding mandrel shown there also consists of conductive rotations 17, 18, which are made of plastic by an insulating bridge 19, which is made of plastic by using thermoplastic processes, such as injection molding, Kunstatoffschvreißeh etc. Another embodiment of the inventive winding mandrel is shown by Pig. 5. Here four conductive wires 20 and 2'1 at hand,. lel arranged side by side and connected to one another by plastic strips 22, e.g. two adhesive films stuck on both sides of the wires. To produce individual connecting wires, the plastic strips 22 are cut along the dash-dotted dividing line shown.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in den Figuren _ 6 und 7 dargestellt. Hiernach_zterden Blechstreifen 23 und 24 mit Hilfe von zwei Kunststoffbändern 25 und 26 mechanisch miteinander.verbunden. Zur Heretellung einzelner Wickeldorne werden die Blech- und Kunststoffstreifen entlang der strichpunktierten Trennlinie 27 zerschnitten. Es kann vorzugsweise verzinntes oder . versilbertes Kupferblech, gegebenenfalls vregen der höheren Festigkeit, vrenn der Skineffekt sich nicht nachteilig auswirkt, auch verzinntes Eisenblech benützt werden. Daneben kommen auch Messing, Bronze und reines Kupfer in Frage. Die Kunststoffolien-25 und 26 müssen hohe Festigkeit aufweisen und so beschaffen . nein, daß sie die Isolation des Kondensators nicht verschlechtern. Außerdem müssen sie sich einwandfrei verkleben lassen. Geeignet sind z.B. Polyesterfolien, wie Polyäthylenterephthalat oder Polycarbonat. Die Dicke der verwendeten Folien liegt zwischen 20 und 500/u. Die Verbindung der Blechstreifen 23 und 24 mit den Kunststoffolien 25 und 26 erfolgt vorteilhafterweise mit einem '. härtenden Kleber. Zur Verbesserung der Verbindung kann das Metall arigerauht . werden. X Die erfindungsgemäßen Kleinwiekelkondensa:toren sind insbesondere für Mikroblockbaugruppen geeignet. Another embodiment of the invention is shown in FIGS. Thereafter, sheet metal strips 23 and 24 are mechanically connected to one another using two plastic strips 25 and 26. To produce individual winding mandrels, the sheet metal and plastic strips are cut along the dash-dotted dividing line 27. It can preferably be tinned or. Silver-plated copper sheet, possibly due to the higher strength, if the skin effect does not have a disadvantageous effect, tin-plated iron sheet can also be used. Brass, bronze and pure copper can also be used. The plastic films 25 and 26 must have high strength and are of such a nature. no, that they do not deteriorate the insulation of the capacitor. In addition, they must be able to be glued properly. For example, polyester films such as polyethylene terephthalate or polycarbonate are suitable. The thickness of the foils used is between 20 and 500 / u. The connection of the sheet metal strips 23 and 24 with the plastic films 25 and 26 is advantageously carried out with a '. hardening glue. The metal can be used to improve the connection arigerauht. will. X The Kleinwiekelkondensa: gates according to the invention are in particular suitable for micro block assemblies.

Claims

New patent claims

E4). Electric gleinwickelkondeneatör, preferably with one riurchmeeser under 205 mm, which only consists of a few turns of the Dielectric tapes and metal sheets bzr. the metallized and, if necessary, further unmetallized dielectric material lien exists, marked by the fact that the Permanent winding mandrel made of an insulating wire or thread exists, whose ebextfläche when released a medium areas within the winding with a conductive Uberaug is provided and that the evidence = gene of the capacitor through Ottrukontmkkteehichten with the conductive sections of the aiokeldorne are connected, 2. Electrical Kleinwiekelkondensator according to claim t, characterized geken "pays off that the conductive coating consists of a vapor-deposited ten bws. chemically or galv = ioah autgebraahten Xetallüberaug consistsw ' ;; Electrical Klelnwiekelkondeneator according to claim 1, characterized characterized in that the conductive coating consists of a #I sitlaok- schiobt or conductive adhesive.

4, Electrical small viokel condenser place preferably with one purohaesner under ä, 5 mm, which only consists of a few turns of the Riielectrics »bWer and Xetallfolien BSW * of the metalized and possibly other unmetallized e Dielektri @ uaato- lien bseteht, characterized in that the winding rer- # Permanent winding mandrel mm a non-conductive, inside the winding lying ferbverbindertüok exists, the two in Gegengesetsteir The direction of protruding metallic sections mechanically that connects, but electrically isolated from each other and that the Allocations to the tondenoatorn by forehead contact with the . metallisohea Abnohuitten are connected to the Viokeldorus e 5, electrical ICleirnwiokeläondensator according to spoke 4, thereby It is known that the winding mandrel is made from a well-conducting and corrugated material There are also solderable bleach strips which are marked by a .. or leolierstoffolienstüoke aüteinenäer ete- ohanisoh are connected. i. Electric independent capacitor according to request, thereby kenaseiohnet that the angular dome is connected to the wise solderable 'wires, which are connected by an insulating 8rUoke neohenisoh connected linden tree 7. Seduction to ttetaliize a = solieratoffdrahteo or -ta. because as a winding mandrel after Anopmoh i_md% of the 2 by galraniAOhe Yerkupfarang, characterized by the fact that the insulating dead thread

or »turns sungchet into a hot organic zatfettwxgebado,. aodam is immersed for roughening in r erd U NATs ßalzsäurs and then ohexieah. and briefly galymiach trerkupfert is # what . the table, which is to be kept free of metal, is sealed off by a iaoksahioht covered and on the uncovered parts the -copper.® ''' rahtoht galvanically reinforced @ whereupon the Abdeot tatferat ' and removed from the previously demoed parts dir S u pforsobioht will B. Procedure * for the production of an electrical 1 @, einwiokolkonden # rators according to ABspruoh 1 and 39 thereby gek®nnaeiebnoto that the, Capacitors can be applied to a cable and die ßirakontuktoohiohten in an Arboitog = g at the same time as the Production of the conductive überMe - the Viokeldosas by Auf .. wear made of time varnish. @. Method for the production of a * mandrel according to claim 4 and ö, ; - by gokonnseiohnstg that a Kunotos via two connection wires atoftsohlauah is pulled by Mm rn on the bob body ' gsbraoht will e