DE2248485A1

DE2248485A1 - WINDING CAPACITOR AND METHOD FOR MANUFACTURING IT

Info

Publication number: DE2248485A1
Application number: DE19722248485
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl-Ing Wenzel
Original assignee: Telephon und Telegraphen Fabriks AG Kapsch und Soehne
Current assignee: Telephon und Telegraphen Fabriks AG Kapsch und Soehne
Priority date: 1972-05-31
Filing date: 1972-10-03
Publication date: 1973-12-13
Also published as: AT318769B; DE2248485B2

Description

Wickelkondensator und Verfahren zu dessen Herstellung Die erfindung betrifft einen Wickelkondensator, bei dem ein aus bandförmigen metallischen Elektroden und zwischen diesen als Dielektrikum angeordneten Kunststoffolien gebildeter Wickel von einer über den Umfang des Wickels in sich geschlossenen helle aus Kunststoff umgeben ist. Winding capacitor and method for its production The invention relates to a wound capacitor in which a strip-shaped metallic electrodes and winding formed between these plastic films arranged as a dielectric from a self-contained light made of plastic around the circumference of the coil is surrounded.

Derartige Kondensatoren werden üblicherweise durch Zusammenwirken von zwei einseitig metallisierten Kunststoffolien hergestellt, so daß die aufgedampfte Metallschicht die Elektrode bijuet. Die Erfindung umfaßt jedoch in gleicher Weise Kondens -oren, bei denen nichtmetallisierte Folien mit gesonderten Leiterfolien zusammengewickelt sind. Diese Kondensatoren weisen gute elektrische Eigenschaften auf und sind wesentlich einfacher herzustellen als die früher üblichen Ausführungen, bei denen als Zwischenlage imprägniertes Papier vorgesehen war. Gegenüber imprägnerten Kondensatoren besteht weiterhin der Vorteil, da<3 dort relativ aufwendige Vorkehrungen getroffen werde n müssen um ein Ausfließen des meist aggressiven Imprägniermittels rtit Sicherheit zu vermeiden.Such capacitors are usually working together made of two plastic films metallized on one side, so that the vapor-deposited Metal layer the electrode bijuet. The invention, however, encompasses the same Condensers, in which non-metallized foils with separate conductor foils are wrapped together. These capacitors have good electrical properties and are much easier to manufacture than the previously common designs, where impregnated paper was provided as an intermediate layer. Opposite impregnated Capacitors there is still the advantage that <3 relatively expensive precautions are taken there n will have to prevent the mostly aggressive impregnating agent from flowing out to avoid.

Als nachteilig hat sich bei aus Kunststoff bestehenden Wickelkondensatoren deren geringe Flammfestigkeit herausgestellt. Zu Bränden kommt es dabei in der Weise, daß in den Hohlräumen zwischen der Metallschicht und dem angrenzenden Dielektrikurn Glimmentladungen auftreten, wenn die Abmessungen des Hohlraumes nicht klein sind im Vergleich zur freien Weglänge der darin eingeschlossenen Gasmoleküle. Dabei kommt es zwar zunächst zur oo"enannten Selbstheilung des Kondensators, die darin besteht, daß sich an der von den Entladungen betroffenen Stelle der lletallfolie durch Ausbrennen in dieser ein Loch bildet, sodaß kene Entladung mehr auftreten kann. Nachteilig ist dabei zunächst, daß sich durch diesen Vorgang die Kapazitat des Kondensators verringert, insbesondere aber daß der Selbstheilungsmechanismus nicht in allen Fällen wirkt. Immerwieder tritt der Fall ein, daß vor dem Verschwinden einer Glimmentladung bereits die angrenzende Kunststoffolie so weit beschädigt ist, da sich im Kondensator Strompfade bilden, die zu dessen Verbrennen führen.Wound capacitors made of plastic have proven to be disadvantageous highlighted their low flame resistance. Fires occur in the way that in the cavities between the metal layer and the adjacent dielectric Glow discharges occur when the dimensions of the cavity are not small compared to the free path of the gas molecules trapped therein. Here comes it is first of all to the oo "named self-healing of the capacitor, which consists in that at the point of the metal foil affected by the discharges it burns out a hole forms in this so that no more discharge can occur. Disadvantageous is first of all that this process increases the capacitance of the capacitor reduced, but in particular that the self-healing mechanism is not in all cases works. Again and again the case occurs that before the disappearance of a glow discharge the adjacent plastic film has already been damaged to such an extent that it is in the capacitor Form current paths that lead to its burning.

Es besteht somit größtes Interesse die schädlichen Glimmentladungen im Kondensator zu vermeiden, zu welchem Zweck bereits vorgeschlagen worden ist als Dielektrikum Folien zu verwenden, die vor dem Wickeln gereckt werden, so daß sie sich beim anschließenden Erwärmen zusammenziehen, wodurch die Luftzwischenräume im Kondensator verschwinden. Nachteilig ist hiebei, daß derzeit wohl brandsichere Folien bekannt sind, jedoch keine die gleicbzeitig einen ausgesprochenen Selbstsclirumpfeffekt aufweisen und gleichzeitig wirtschaftlich und mit den erforderlichen dielektrischen Eigenschaften ausgestattet sind. Wen«- daher heute nicht brandfeste Folien wegen ihrer thermoschrumpfenden Eigensbaften Verwendung finden, so muß sichergestellt werden, daß in einem qerartigen Kondensator Glimmentladungen größeren Ausmaßes tatsächlich vermieden werden. Durch die Verwendung der selbstschrumpfenden Folien allein ist dies jedoch nicht mit Sicherheit zu erreichen.There is therefore the greatest interest in harmful glow discharges to avoid in the condenser, for which purpose has already been proposed as Use dielectric foils that are stretched before winding so that they can contract during the subsequent heating, creating the air gaps disappear in the condenser. The disadvantage here is that they are currently fireproof Films are known, but none of them have a pronounced self-clumping effect at the same time have and at the same time economical and with the required dielectric Properties are equipped. Wen «- therefore today not because of fire-resistant foils Find their thermoshrinking properties use, so must be ensured It is clear that in a qer-like capacitor, glow discharges of greater magnitude actually occur be avoided. By using the self-shrinking Foils however, this cannot be achieved with certainty on its own.

Es wurde nunmehr erkannt, daß der Grund dafür darin liegt, daß sich besonders unter der Einwirkung von Wechselstrom die äußeren Lagen gewickelter Kondensatoren bei längerem Betrieb lockern. auch wenn der Wickel in an sich bekannter Weise von einer Schutzhülle aus Kunststoff umgeben ist. Es wäre nicht zielführend zur Verhinderung aieses Effektes das Ende der Kondensatorfolien mit dem Wickel zu verkleben oder zu verschweißen, da es hiebei zu einer Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften des Kondensators kommt, OTiS daß tatsächlich die äußersten Kondensatorwindungen einem hinreichenden radialen Druck ausgesetzt sind, der das Auftreten von Hohlräumen verhindert.It has now been recognized that the reason for this is that especially under the influence of alternating current the outer layers of wound capacitors loosen during prolonged operation. even if the wrap is known per se from is surrounded by a protective cover made of plastic. It would not be effective in preventing it This effect is to glue the end of the capacitor foils to the winding or to weld, as this leads to a deterioration in the electrical properties of the capacitor comes, OTiS that actually the outermost turns of the capacitor are subjected to sufficient radial pressure that the appearance of voids prevented.

13eim erfindungsgemäßen Kondensator wird das Auftreten von Glimmentladungen auch in den äußeren Schichten eines Wickelkondensators dadurch verhindert, daß die Hülle aus thermisch geschrumpftem Material besteht und unter elastischer Spannung am Wickel arbeit.The occurrence of glow discharges in the capacitor according to the invention also in the outer layers of a wound capacitor prevents the Cover made of thermally shrunk material and under elastic tension work on the winding.

Die Erfindung besteht somit in der Frkenntnis, daß es nicht geneigt einen Wickelkondensator lediglich mit einer Schutzhülle zu umgeben, sondern daß es vielmehr notwendig ist diese Hülle unter großem Druck an den Wickel anzupressen, was sich am einfachsten durch Aufschrumpfung der Hülle erzielen läßt. Die Hülle kann schlauchförmig sein oder aber aus einer oder mehreren Lager einer mit sich selbst verbundenen schrumpffähigen Folie bestehen.The invention thus consists in the knowledge that it is not inclined to surround a wound capacitor only with a protective cover, but that it is rather necessary to press this cover onto the roll under great pressure, which can be achieved most easily by shrinking the casing. The case can be tubular or one or more bearings with it consist of self-connected shrinkable film.

Das Material der Hülle soll vorzugsweise nicht nur selbst untrennbar sein, sondern auch noch die Eigenschaften aufweisen, daß sio bei Erwärmung in geringen Mengen flammhemmende Gase abgibt, die das Verbrennen der nicht brandfesten inneren Lagen verhindern; Insbesondere weist diese nigenschaft Polyvinylchlorid (PVC ) aijf.The material of the cover should preferably not only be inseparable itself be, but also still have the properties that sio when heated in low Gives off quantities of flame retardant gas that prevents burning of the non-fire resistant interior Prevent layers; In particular, polyvinyl chloride (PVC) aijf has this property.

Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene aufgeschrumpfte Hülle läßt sich besonders dann ein hervorragender Zusammenhalt des Kondensatorwickels erzielen, wenn im Inneren des Wickels ein fester Kern, der vorzugsweise ebenfalls aus flammhemmendem Material besteht, vorgesehen ist.The shrunk-on sleeve proposed according to the invention allows an excellent cohesion of the capacitor winding can be achieved, if inside the roll a solid core, which is preferably also made of flame-retardant Material is provided.

Weitere Einzelheiten der Erfindung solvie die Herstellung des erfindungsgemäßen Kondensators werden anschließend an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert.Further details of the invention solvie the preparation of the invention Capacitor will then be explained in more detail using an exemplary embodiment.

Fig. 1 stellt dabei einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Kondensator dar; Fig. 2 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung der durch die Erfindung erzielten Verbesserungen.Fig. 1 shows a section through a capacitor according to the invention dar; Figure 2 is a diagram illustrating those achieved by the invention Improvements.

Bei der Herstellung des in Fig. 1 dargestellten Kondensators wird zunächst aus mit ivletall bedämpften Kunststoffolien ein Wickel 1 gebildet, als Material für die Kunststoffolien empfiehlt sich dabei insbesondere gerecktes Polypropylen. Der Wickel 1 wird auf den Kern 2 aus PVC aufgebracht und anschließend bei einer Temperatur von 130° C etwa eine Stunde lang getempert um ihn zu einem festen Körper zu formen. Um eine Lockerung der äußeren Schichten des Wickels in Betrieb zu verhindern, wird nach der Bildung von stirnseitigen AnsM lüssen 7 eine schlauchförmige Hülle 3 mit Zuleitungen 6 aus thermoschrumpfendem Material über den Wickel 1 gezogen und während einiger Minuten, z. B. in einem Tunnelofen auf etwa 1000C erhitzt. Hiedurch wird die Hülle, die aus Polyvinylchlorid, olytetrafluoräthylen, fluoriertem Äthylen und Propylen oder aus polyimid bestehen kann, mit großer Kraft gegen den Wickel 1 gepreßt. Fig. 2 zeigt das Verhalten des Kondensators vor dem Aufschrumpfen der Hülle (Kurve A) und nach deren Aufschrumpfen (Kurve B).In the manufacture of the capacitor shown in FIG initially formed from plastic films damped with ivletall, a winding 1, as Material for the plastic films is particularly recommended in this case, stretched polypropylene. The winding 1 is applied to the core 2 made of PVC and then at a Heated to a temperature of 130 ° C for about an hour to make it a solid body to shape. In order to prevent loosening of the outer layers of the winding during operation, After the formation of the end-face AnsM 7, a tubular casing is formed 3 drawn with leads 6 made of thermoshrinking material over the winding 1 and during a few minutes, e.g. B. heated in a tunnel furnace to about 1000C. Because of this The shell is made of polyvinyl chloride, olytetrafluoroethylene, fluorinated ethylene and propylene or polyimide, with great force against the coil 1 pressed. Fig. 2 shows the behavior of the capacitor before the shrinking Sheath (curve A) and after it has been shrunk on (curve B).

Es ist offensichtlich, daß bei dem umhüllten Kondensator nicht nur der Glimmeinsatz bei wesentlich höheren Spannungen erfolgt, sonaern auch eine deutliche Abflachung der die Glimmintensität beschreibenden Kurve eintritt, was auf Selbstheilungsvorgänge zurückzuführen sein dürfte. Um zu verhindern, daß bei einer Überhitzung des Kondensators sich zwischen dem umhüllten Kondensatorwickel und dessen Außengehäuse 5 Gase ansammeln, die bei überhitzung explodieren könnten, kann es zweckmäßig sein den Zwischenraum mit einer Vergußmasse 4, insbesondere aus Epoxydharz auszufüllen. Als unbrennbares Material für die Außenhülle 5 hat sich beispielsweise besonders Polyamid bewährt.It is obvious that in the case of the encased capacitor not only the glow use takes place at significantly higher voltages, so there is also a significant one Flattening of the curve describing the glow intensity occurs, which indicates self-healing processes should be due. To prevent overheating of the capacitor 5 gases collect between the encased capacitor winding and its outer housing, which could explode if overheated, it may be useful to keep the space in between to be filled with a potting compound 4, in particular made of epoxy resin. As incombustible Material for the outer shell 5, for example, particularly polyamide has proven itself.

Der erfindungsgemäße Kondensator eignet sich insbesondere als Hochleistungskondensator bei Dauerbetriebsspannungen bis zu 400 Volt (Effektivspannung) mit-Kapazitäten in der Größenordnung von 1 bis 400µF.The capacitor according to the invention is particularly suitable as a high-performance capacitor for continuous operating voltages up to 400 volts (effective voltage) with capacities in of the order of 1 to 400µF.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e:

1. Winding capacitor, in which a strip-shaped metallic electrodes and wraps formed between these plastic films arranged as a dielectric from a self-contained light made of plastic over the circumference of the roll is surrounded, characterized in that the sheath (3) made of thermally shrunk Material exists and rests on the coil (1) under elastic tension.

2. wound capacitor according to claim 1, characterized in that the shell (3) is made of flame-retardant gases, especially chlorine, emitting flame-retardant gases during heating Material, for example polyvinyl chloride.

3. wound capacitor according to claim 1 or 2, characterized in that that the winding (1) has a core (2) which emits flame-retardant gases when heated Having material.

4. wound capacitor according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the shell (3) consists of one or more layers of a self-adhesive shrinkable Foil consists.

5. A method for producing a wound capacitor according to one of the Claims 1 to 4, wherein initially made of plastic films and strip-shaped metallic Electrodes formed a coil and shrunk onto a core by heating and connections are sprayed onto the end faces of the roll, thereby characterized in that the coil (1) which has been tempered to form a solid body with a cover (3) made of thermoshrinkable nifaterial and this by heating to about 1000C for a period of a few minutes to elastic concerns the winding (1) is brought.

6. The method according to claim 5, characterized in that the shell (3) in a manner known per se with an outer housing (5) of the capacitor that fills Potting compound (4) is surrounded.

L e r s e i t e