DE1489854C - Process for the production of wound capacitors with a self-supporting metal foil and a reduced capacity - Google Patents
Process for the production of wound capacitors with a self-supporting metal foil and a reduced capacityInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Wickelkondensatoren mit einer selbsttragenden Belag-Metallfolie und engtoleriertem Kapazitätswert, bei dem einer der Metallbeläge auf wenigstens einem Teil seiner Länge in Form von elekirisch getrennten Streifen gewickelt wird und einer oder mehrere dieser Streifen derart mit dem Kondensatoranschluß verbunden werden, daß der Kapazitätswert innerhalb des maximal zulässigen Toleranzbereiches liegt. ίοThe invention relates to a method for producing wound capacitors with a self-supporting one Covering metal foil and tightly tolerated capacitance value at which one of the metal coverings at least part of its length is wound in the form of electrically separated strips and one or several of these strips are connected to the capacitor connection in such a way that the capacitance value is within the maximum permissible tolerance range located. ίο
Aus der deutschen Patentschrift 863 829 ist ein stufenweise abgleichbarer, formstarrer Kondensator und ein Verfahren zum stufenweisen Abgleich einer Kapazität bekanntgeworden, wobei der Abgleich durch stufenweise Verringerung der Kapazität des Abgleichkondensators mittels Abtrennens der die Einzelflächen der unterteilten Elektrode anschließenden Verbindungsleiter erfolgt.From the German patent specification 863 829 a stepwise adjustable, rigid capacitor is and a method for the gradual adjustment of a capacity has become known, wherein the adjustment by gradually reducing the capacitance of the adjustment capacitor by disconnecting the die Connecting conductors adjoining individual areas of the subdivided electrode are carried out.
Die Forderung der Technik nach Kondensatoren mit engtolerierten Kapazitätswerten, vor allem aber bei solchen mit einem einzigen Wickel, wird immer dringender. Beispielsweise betrifft dies kapazitive Vorschaltgeräte, bei denen Drosseln und Kondensatoren in Serie liegen, welche jeweils mit Fertigungstoleranzen bezüglich Induktivität und Kapazität be- haftet sind, bei denen aber bestimmte Stromstärken gemäß nationalen oder internationalen Vorschriften nicht überschritten werden dürfen. Bei der Herstellung der Kondensatoren ist man in solchen und ähnlichen Fällen somit gezwungen, nach Wegen zu suchen, um auf sehr enge Toleranzen bei allen diesen Bauteilen zu kommen, wenn man nicht, wie bisher, eine Anpassung mittels verschiedener, gestufter Toleranz-Untergruppen vornehmen will. Letzteres ist jedoch mit' erhöhter Lagerhaltung verbunden und erfordert jeweils das Vorhandensein aller Toleranz-Gruppen bei jedem Bauteil.The demands of technology for capacitors with tightly tolerated capacitance values, but especially for those with a single winding, is becoming more and more urgent. For example, this applies to capacitive ballasts in which chokes and capacitors are in series, which are each subject to manufacturing tolerances in terms of inductance and capacitance, but for which certain currents according to national or international regulations must not be exceeded. When manufacturing the capacitors, in such and similar cases, one is forced to look for ways to achieve very tight tolerances for all these components if one does not want to make an adjustment by means of different, graduated tolerance subgroups, as was previously the case . The latter is associated with 'increased warehousing and each requires the presence of all tolerance groups at each member.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich vor allem auf Kondensatoren mit imprägniertem Papierdielektrikum. Die Kapazität eines imprägnierten Papierdielektrikums wird unter anderem von der Stärke der Papierlagen, von der überlappten Fläche der Belagfolien und von der Dielektrizitätskonstante (DK) des Mischdielektrikums aus Papier und Imprägniermittel bestimmt. Bei der Herstellung von Wickeln kann die überlappte Fläche der Belagfolien im allgemeinen mit ausreichender Genauigkeit eingestellt werden. Dagegen ist die Stärke des Papiers aus herstellungsmäßig bedingten Gründen erheblichen Schwankungen unterworfen, wobei zu berücksichtigen ist, daß Papiere bis herab zu 6 μ Verwendung finden. Für die Dicke des Papiers, bezogen auf eine einzelne Papierbahn, sind Schwankungen von etwa ±6°/o der Nennstärke handelsüblich. Bei einem mehrlagigen Wickel können zwar die Einzellagen mit einer bestimmten Stärke ausgesucht werden, um an die Sollstärke des Dielektrikums möglichst heranzukommen. Da jedoch die Papiere sowohl in der Breite wie auch in der Länge Dickenschwankungen unterworfen sind, lassen sich die angestrebten Kapazitätswerte auch nur innerhalb eines gewissen Toleranzbereiches von + 3 % erreichen. The present invention relates primarily to capacitors with impregnated paper dielectric. The capacity of an impregnated paper dielectric is determined, among other things, by the strength of the Paper layers, the overlapped area of the covering foils and the dielectric constant (DK) of the Mixed dielectric made of paper and impregnating agent determined. In the manufacture of wraps, the overlapped area of the covering foils can generally be set with sufficient accuracy. On the other hand, the thickness of the paper fluctuates considerably for reasons related to production subject, taking into account that papers down to 6 μ are used. For the Thickness of the paper, based on a single paper web, are fluctuations of approximately ± 6% of the nominal thickness customary. In the case of a multi-layer winding, the individual layers can have a certain Thickness can be selected in order to get as close as possible to the nominal thickness of the dielectric. However, since the papers are subject to thickness fluctuations both in width and in length the desired capacity values can only be achieved within a certain tolerance range of + 3%.
Das Imprägniermittel hat auf den Kapazitätswert des Kondensators ebenfalls entscheidenden Einfluß, da die DK von Tränkstoff und Papier meistens voneinander abweicht und zusammen, je nach den Gegebenheiten, irgendeinen Mischwert ergibt. Ebenfalls ändert sich der Kapazitätswert je nach dem Anteil des Tränkmittels. Letzterer ergibt sich aus der Porosität des Papiers und aus dem zwischen den übereinanderliegenden Lagen noch bestehenden Gesamtzwischenraum, der seinerseits wiederum weitgehend vom Papierzug beim Wickeln abhängt. Weiterhin ist unter anderem von Einfluß der Entfeuchtungs- bzw. der Entgasungsgrad des Papiers, der im wesentlichen vor dem Imprägnieren mittels einer Vakuumtrocknung bei erhöhter Temperatur auf den erforderlichen Bereich gebracht wird.The impregnation agent also has a decisive influence on the capacitance value of the capacitor, since the DC of impregnation material and paper usually deviates from each other and together, depending on the circumstances, results in any mixed value. The capacity value also changes depending on the proportion of the impregnating agent. The latter results from the porosity of the paper and from that between the two layers Layers of the total gap that still exists, which in turn largely depends on the tension of the paper during winding. Furthermore is among other things by the influence of the dehumidification or degassing degree of the paper, which is essentially before impregnation by means of vacuum drying at elevated temperature to the required level Area is brought.
Der Quotient aus dem Kapazitätswert des trockenen und dem des imprägnierten Wickels ergibt den sogenannten Tränkfaktor, der bei Einhaltung aller Fertigungstoleranzen pro Imprägniercharge zwar weitgehend gleichmäßig gehalten werden kann, sich jedoch nicht über einen langen Zeitraum in sehr engen Grenzen konstant halten läßt. Abweichungen von ±2% sind unvermeidbar.The quotient of the capacity value of the dry and that of the impregnated lap gives the So-called impregnation factor, which is true if all manufacturing tolerances are adhered to per impregnation batch can be kept largely evenly, but not over a long period of time in very much keep narrow limits constant. Deviations of ± 2% are unavoidable.
Alle Faktoren zusammengenommen gestatten bei gleichmäßiger Fertigung, über längere Zeit eine Toleranz des Kapazitätswertes von im Minimum etwa ± 5 °/o des angestrebten Nennkapazitätswertes einzuhalten. Demgegenüber werden jedoch Abweichungen bis höchstens etwa ±2% gefordert. Wie bereits erwähnt, ist zwar ein Aussortieren derartiger Kapazitätswerte aus einem großen Fertigungslos möglich, es ist meistens jedoch mit großen Toleranzausfällen verbunden und im allgemeinen weitgehend unwirtschaftlich. All factors taken together allow a tolerance over a longer period of time if the production is uniform of the capacity value of at least about ± 5% of the desired nominal capacity value must be adhered to. In contrast, however, deviations of up to a maximum of approximately ± 2% are required. As already mentioned, it is possible to sort out such capacitance values from a large production batch, it However, it is mostly associated with large tolerance losses and is generally largely uneconomical.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Wickelkondensatoren anzugeben, bei dem die im Vorstehenden diskutierten Nachteile vermieden werden und mit dem Wickelkondensatoren mit engtoleriertem Kapazitätswert herstellbar sind.The invention is based on the object of a method for producing wound capacitors specify, in which the disadvantages discussed above are avoided and with the wound capacitors can be produced with a tightly tolerated capacity value.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Streifen in Längsrichtung der Belag-Metallfolie voneinander getrennt gewickelt werden und "daß der Kontaktierungsanschluß lose miteingewickelt und zum Kapazitätsausgleich quer zur Längsrichtung der Belag-Metallfolie verschoben wird.In a method of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention in that that the strips are wound separately from one another in the longitudinal direction of the covering metal foil and "that the contacting connection is loosely wrapped and transversely to the capacitance compensation The longitudinal direction of the covering metal foil is shifted.
Der üblicherweise aus einem durchlaufenden-Stück Aluminiumfolie bestehende Belag wird für einen Teil des einen Belages in Längsstreifen aufgeteilt, deren gewählte Flächengröße bedingt ist durch die angestrebte Kapazitätsänderung. Diese Streifen der Belagfolie werden mit einem eingelegten Kontaktanschluß untereinander elektrisch leitend verbunden. Ein so hergestellter Wickel durchläuft in der üblichen Weise die erforderlichen Fertigungsstufen, bis der Kondensator beispielsweise als Bechertyp fertiggestellt ist. Der Kontaktanschluß der Streifenbeläge ist dabei über eine Isolierdurchführung herausgeführt. Außerdem ist dieser Kontaktanschluß mit dem zugehörigen Kontaktanschluß des Hauptbelages derselben Polarität verbunden. Während üblicherweise die Isolierdurchführungen und sonstigen Öffnungen nach dem Imprägnieren dicht, z. B. durch Zulöten, verschlossen werden, stellt man erfindungsgemäß jedoch vor dem Zulöten erst einmal den Kapazitätswert des Kondensators fest und verringert ihn erforderlichenfalls durch Herausziehen der auf den Streifenbelägen liegenden Kontaktierungs-Anschlußleitung so lange, bis der Kapazitätswert innerhalb des maximal zulässigen Toleranzbereiches liegt. Erst dann erfolgt das übliche Zulöten des Bechers. Voraussetzung für die Anwendung dieses Kapazitätsabgleich-Prinzips ist es, daß alleThe covering, which usually consists of a continuous piece of aluminum foil, is used for one part of the one covering divided into longitudinal strips, the selected area size is determined by the desired Change in capacitance. These strips of the covering foil are with an inserted contact connection electrically connected to one another. A roll produced in this way passes through in the usual way the necessary manufacturing stages until the capacitor is completed, for example as a cup type. The contact connection of the strip coverings is led out through an insulating bushing. Besides that is this contact connection with the associated contact connection of the main coating of the same polarity connected. While usually the insulating bushings and other openings after impregnation tight, e.g. B. are closed by soldering, according to the invention, however, before the Solder the capacitance value of the capacitor and reduce it if necessary Pull out the contacting connection line lying on the strip coverings until the capacitance value is within the maximum permissible tolerance range. Only then is the usual soldering done of the mug. A prerequisite for the application of this capacity leveling principle is that all
Wickel eine etwas oberhalb des angestrebten Nennwertes liegende Wickelkapazität besitzen, da sich der Kapazitätswert nur vermindern, nicht aber erhöhen läßt. Die Belagstreifen können, je nach Bedarf, hinsichtlich ihrer Breite und Länge bzw. Fläche so bemessen werden, daß die jeweils erforderlichen Kapazitätsminderungen vorgenommen werden können.Windings have a winding capacity slightly above the desired nominal value, since the The capacity value can only be reduced, but not increased. The covering strips can, as required, with regard to their width and length or area are dimensioned so that the capacity reductions required in each case can be made.
In entsprechender Weise ist es auch möglich, lediglich zwei gegenpolige Hauptbeläge zu wickeln, von denen lediglich der eine, dann aber über seine ganze Wickellänge mittels paralleler Streifenbeläge gewickelt wird. Bezüglich der jeweils erforderlichen Kapazitätsminderung des Wickels gilt genau das gleiche, wie es bereits vorstehend beschrieben wurde.In a corresponding manner, it is also possible to wind only two main linings with opposite poles, from which only one, but then wound over its entire winding length by means of parallel strip coverings will. This is exactly the case with regard to the required reduction in capacity of the winding same as already described above.
Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Abgleichverfähren nur bei imprägnierten Kondensatoren Anwendung finden, deren Imprägniermittel nicht oder noch nicht fest ist. Ein ganz wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, gegenüber bekannten Abgleichverfahren, daß es auch bei einem bis auf eine Imprägnieröffnung oder sonstige Gehäuseöffnung bereits dicht verschlossenen Einbau des Kondensators in einen Becher erfolgen kann, da Lötungen innerhalb des Gehäuses im Zuge des Kapazitätsabgleichverfahrens, wie beschrieben, nicht erforderlich sind. Völlig anders liegen die Verhältnisse bei einem bekannten Abgleichverfahren, bei dem eine Anzahl zunächst elektrisch völlig voneinander getrennter Abgleich-Teilbeläge, jeder davon mit einem Kontaktierungsanschluß versehen, mit eingewickelt ist, die nach erfolgter Imprägnierung des Wickels, in jedem Falle aber vor dem Aufsetzen eines Gehäusedeckels, in der erforderlichen Anzahl mit dem Hauptanteil des gleichpoligen Belages verbunden werden müssen (ausgelegte Unterlagen der Patentanmeldung S15360 VIII c/21g,.bekanntgemacht am 4.12.1952).Of course, the balancing method according to the invention can only be used with impregnated capacitors Use if the impregnating agent is not or not yet solid. A very important advantage of the The method according to the invention is, compared to known adjustment methods, that it is also with one to on an impregnation opening or other housing opening already tightly sealed installation of the capacitor can be done in a cup, because soldering inside the housing in the course of the capacitance adjustment process, as described, are not required. The proportions are completely different a known balancing process in which a number are initially completely electrically separated from one another Leveling partial coverings, each of which is provided with a contact connection, wrapped up with it after the winding has been impregnated, but in any case before a housing cover is put on, be connected in the required number with the main part of the homopolar lining must (laid out documents from patent application S15360 VIII c / 21g, published on December 4, 1952).
Falls in bestimmten Fällen erforderlich, wird der herausziehbare Kontaktierungsanschluß, der eine besonders glatte und gratfreie Oberfläche „besitzt, hinsichtlich seines Querschnittes überwiegend aus mechanischen Gründen stärker gewählt, als dies bei dem in seiner Lage unverrückbar im Wickel liegenden gegenpoligen Kontaktanschluß der Fall ist.If necessary in certain cases, the pull-out contacting connection becomes the one special smooth and burr-free surface "has, with regard to Its cross-section is chosen to be stronger than that for mechanical reasons in its position immovable in the winding opposite polarity contact connection is the case.
Es ist erforderlich, um eine möglichst große Kontaktfläche zwischen Anschluß und den nach dem Kapazitätsabgleich elektrisch mit ihm verbundenen .Streifenbelägen für den Transport des Kondensator-Betriebsstromes aufrechtzuerhalten, daß der Kontaktierungsanschluß beim Herausziehen mit einer möglichst großen Fläche auf den benötigten Streifenbelägen aufliegt.It is necessary to have as large a contact area as possible between the connection and the after Capacitance adjustment electrically connected to it. Strip coverings for the transport of the capacitor operating current to maintain that the contacting connection when pulled out with as large an area as possible on the required strip coverings rests.
Sofern erforderlich, kann bei Kondensatoren-Wickeln mit relativ großer axialer Länge eine axiale Lageänderung des Kontaktierungsanschlusses dadurch erleichtert werden, daß er mittels von außen zugeführter Erwärmung auf eine merklich höhere Temperatur gebracht wird. Dieselbe gewünschte Wirkung kann auch dadurch erreicht werden, daß der ganze Kondensator-Wickel, gegebenenfalls zusammen mit seiner Umhüllung, auf eine höhere Temperatur gebracht wird, da die durch diese Temperaturerhöhung sich ergebende Kapazitätsänderung durch einen Vorversuch leicht zu ermitteln und daher beim endgültigen Kapazitätsabgleich leicht zu berücksichtigen ist.If necessary, in the case of capacitor windings with a relatively large axial length, an axial Change of position of the contacting connection are facilitated by the fact that it is by means of the outside added heating is brought to a noticeably higher temperature. The same desired Effect can also be achieved in that the entire capacitor winding, if necessary together with its envelope, is brought to a higher temperature, as this increases in temperature The resulting change in capacity can easily be determined by means of a preliminary test and therefore is easy to take into account in the final capacity leveling.
Grundsätzlich ist das beschriebene Kapazitätsabgleichverfähren bei allen Wickelkondensatoren mit selbsttragenden Metallbelagfolien anwendbar, gleich, ob sie imprägniert oder nicht imprägniert, und gleich, ob sie ein Papier- oder ein Kunststoffdielektrikum besitzen. '.·'..-■Basically, the described capacity leveling procedure is Applicable to all wound capacitors with self-supporting metal covering foils, regardless of whether they are impregnated or not, and regardless of whether they have a paper or a plastic dielectric. '. ·' ..- ■
Um bei letzterem ein teilweises Herausziehen des Kontaktierungsanschlusses zu erleichtern, kann dieser an seiner Oberfläche mit einem geeigneten Glättungsmittel, wie öl od. dgl., vor dem Einbringen in den Wickel versehen werden.In order to make it easier for the latter to partially pull out the contacting connection, the latter can on its surface with a suitable smoothing agent such as oil or the like. Before being introduced into the Wraps are provided.
Die Breiten der Streifenbeläge können untereinander gleich gewählt werden; sie können aber auch z. B. so abgestuft sein, daß ihre Breite in Richtung des Hinausziehens des Kontaktierungsanschlusses jeweils schmaler als die beim vorangehenden Belagstreifen ist.The widths of the strip coverings can be chosen to be the same as one another; but they can also z. B. be graded so that its width in the direction of pulling out the contacting connection each is narrower than that of the previous covering strip.
Wie sich gezeigt hat, kann das geschilderte Abgleichverfahren in besonders einfacher Weise durchgeführt werden, wenn eine mechanische Vorrichtung mit pro Zeiteinheit gleichem Hub in Verbindung mit einem automatisch den jeweiligen Kapazitätswert anzeigenden Meßgerät benutzt wird.As has been shown, the calibration process described can be carried out in a particularly simple manner when a mechanical device is connected to the same stroke per unit of time a measuring device that automatically displays the respective capacitance value is used.
Alle Streifen können gemeinsam in den Wickel einlaufen. . Zu diesem Zweck werden ihre vorderen Enden durch einen gefalzten Isolierstreifen zusammengefaßt. All strips can run into the roll together. . For this purpose, their front ends are gathered together by a folded insulating strip.
In F i g. 1 ist mit 20 der normal durchlaufende Metallbelag bezeichnet; sein Kontaktierungsanschluß ist 23. 21 ist der normal durchlaufende Hauptteil des gegenpoligen Metallbelages, dessen Kontaktierungsanschluß. 25 ist.In Fig. 1, 20 denotes the normal continuous metal covering; its contacting connection is 23. 21 is the normally continuous main part of the opposing metal coating, its contacting connection. 25 is.
Der in Belagstreifen aufgeteilte Anteil ist 22; sein zugehöriger, in axialer Wickelrichtung beweglicher Kontaktierungsanschluß ist 24. Wie ersichtlich, sind die Kontaktierungsanschlüsse 24 und 25 durch eine Leitung elektrisch verbunden.The proportion divided into covering strips is 22; its associated, more movable in the axial winding direction Contacting connection is 24. As can be seen, the contacting connections 24 and 25 are through a Line electrically connected.
In E i g. 2 ist wiederum mit 20 der normal durchlaufende Metallbelag und mit 23 sein zugehöriger Kontaktierungsanschluß gekennzeichnet. Der in Streifen über die ganze Laufbahn aufgeteilte Gegenbelag ist 26, dessen in axialer Wickelrichtung beweglicher Kontaktierungsanschluß 27 ist.In E i g. 2 is again the normal one with 20 Metal coating and marked with 23 its associated contacting connection. The in Strips over the entire raceway divided mating layer is 26, the more movable in the axial winding direction Contacting connection 27 is.
In Fig. 3 ist schematisch eine detaillierte Zeichnung entsprechend F i g. 1 dargestellt. Mit 1 ist derIn Fig. 3 is a detailed drawing schematically according to FIG. 1 shown. With 1 is the
' normal durchlaufende Hauptteil des Belages gekennzeichnet, dessen zugehöriger, in Längsstreifen aufgeteilter Belaganteil mit 3, 4 und 5 bezeichnet ist.'' normal continuous main part of the surface marked, The associated covering portion, divided into longitudinal strips, is denoted by 3, 4 and 5.
Der in axialer Wickelrichtung bewegliche Kontaktierungsanschluß 6 — in F i g. 3 wird er sinngemäß nach unten je nach Bedarf verschoben — liegt direkt auf vorgenannten Belagstreifen auf. Außerdem ist er direkt mit dem Kontaktierungsanschluß 2 des gleichpoligen Belaghauptteiles 1 elektrisch über die Leitung 9 verbunden. Mit 7 ist das über die Belagmetall-Folien hinausragende Papierdielektrikum bezeichnet, während der gegenpolige, über seine ganze Länge normal durchlaufende Metallbelag, gestrichelt, mit 8 gekennzeichnet ist.The contacting connection 6, which is movable in the axial winding direction, is shown in FIG. 3 it becomes analogous moved downwards as required - rests directly on the aforementioned covering strips. Besides, he is directly to the contacting connection 2 of the homopolar lining main part 1 electrically via the line 9 connected. The paper dielectric protruding beyond the covering metal foils is denoted by 7, while the opposite polarity, normal continuous metal coating over its entire length, dashed, with 8 is marked.
F i g. 4 entspricht F i g. 2 und stellt schematisch einen Wickelaufbau dar, bei dem der eine Metallbelag, gestrichelt, mit 15 bezeichnet, in üblicher Weise über die ganze Bahnlänge ungeteilt durchläuft.F i g. 4 corresponds to FIG. 2 and shows schematically a winding structure in which the one metal covering, dashed lines, denoted by 15, runs undivided in the usual manner over the entire length of the track.
Der Gegenbelag dagegen ist über die ganze Wickellänge in Belagstreifen 10, 11 und 12 aufgeteilt; der in direktem Kontakt auf ihnen aufliegende Kontaktierungsanschluß ist 13. Mit 14 ist das über die Metallbeläge an beiden Seiten überstehende Dielektrikum, z. B. imprägniertes Papier, in einer je nach den Anforderungen verschieden hohen Lagenzahl gekennzeichnet. The opposite covering, however, is divided into covering strips 10, 11 and 12 over the entire length of the winding; the in direct contact on them contacting connection is 13. With 14 this is over the metal coverings protruding dielectric on both sides, e.g. B. impregnated paper, in one depending on the Requirements marked with different numbers of layers.
Selbstverständlich soll mit den F i g. 1 bis 4 nur das Prinzip der erfindunggemäßen Ausführung gekennzeichnet werden. Wie die technische Ausführung des Wickelaufbaues im einzelnen aussieht, z. B. wieviel Kontaktierungsanschlüsse eingelegt werden, in wieviel Streifen der Belag aufgeteilt wird usw., hängt von den jeweiligen Gegebenheiten ab.Of course, with the F i g. 1 to 4 only characterize the principle of the execution according to the invention will. How the technical design of the winding structure looks in detail, z. B. how much Contacting connections are inserted, the number of strips into which the covering is divided, etc. depends on the respective circumstances.
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