DE2325985A1

DE2325985A1 - Verfahren zur herstellung von kontaktflaechen auf den stirnseiten eines elektrischen wickelkondensators

Info

Publication number: DE2325985A1
Application number: DE19732325985
Authority: DE
Inventors: Guenter Dipl Ing Klauke; Max Matuschek; Hilmar Dipl Ing Reichel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-05-22
Filing date: 1973-05-22
Publication date: 1974-12-12

Description

Verfahren zur Herstellung von Kon-taktflächen auf den Stirnseiten eines elektrischen Wickelkondensators Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ontaktflächen auf den Stirnseiten eines elektrischen Wickelkondensators, dessen Belegungsfolien auf je einer Stirnseite über die Ränder der dazwischenliegenden dielektrischen Folien hervorstehen.
Die Verbindung der Belegungsfolien eines elektrischen Wickelkondensators mit den äußeren Anschlußelementen kann durch eingelegte AnschluBstreifen oder durch eine Stirnkontaktierung der spiralförmigen Ränder der Belegungsfolien erfolgen. Die Stirnkontaktierung bietet gegenüber eingelegten Anschlußstreifen eine Reihe von Vorteilen. Hierzu gehören ein niedrigerer Verlustfaktor bis zu hohen Frequenzen und eine niedrigerere Induktivität. Weiterhin besteht die Möglichkeit bei gleicher Betriebsspannung ein dünneres Dielektrikum zu verwenden, da Inhomogenitäten an den eingelegten Anschluß streifen und damit Durchschläge, die bevorzugt an diesen Stellen auftreten, vermieden werden.
Es ist bekannt, elektrische Wickelkondensatoren stirnseitig mit Kontaktmetallschichten zu versehen, welche die hervorstehenden spiralförmigen Ränder der Belegúngsfolien in sich verbinden. Das Aufbringen der Kontaktmetallschichten erfolgt durch das sog.
Beschoopen, bei welchem das Metall in geschmolzenem Zustand auf die Stirnseiten der Wickelkondensatoren aufgespritzt wird. Da es äußerst schwierig ist, das geschmolzene Metall gezielt auf die Stirnseiten aufzuspritzen, geht ein erheblicher Anteil des Metalls verloren oder muß durch aufwendige Verfahren wieder aufbereitet werden. Außerdem besteht die Gefahr, daß die geschmolzenen Metalltropfchen die dielektrischen Folien der Wickelkondensatoren beschädigen.
Andererseits ist aus der US-Patentschrift 3 040 415 ein Verfahren zur Stirnkontaktierung elektrischer Wickelkondensatoren unter Fortlassung der stirnseitigen Kontaktmetallschichten bekannt. Hierbei werden die Anschlußeiemente auf die Stirnseiten des Wickelkondensators aufgelegt, im Bereich ihrer Auflage durch Stromimpulse erhitzt- und in -die stirnseitig hervorstehenden Ränder der dielektrischen Folien eingedrückt, bis sie mit dem spiralförmigen Rand der entsprechenden Belegungsfolie in Kontakt kommen. Die erweichtevn Ränder der dielektrischen Folien verhärten sich anschließend und verankern die eingedrückten Anschlußelemente.
Bei diesem bekannten Verfahren ist jedoch kein einwandfreier elektrischer Kontakt gewährleistet, da die Gefahr besteht, daß sich dünne isolierende Schichten der geschmolzenen dielektrischen Folien zwischen den Anschlußelementen und den Belegungsz folien bilden. Weiterhin hat es sich gezeigt, daß nach dem bekannten Verfahren kontaktierte Wickelkondensatoren nach Temperaturwechselbeanspruchung eine starke Erhöhung des Verlustfaktors aufweisen, da keine sichere und dauerhaft formschlüssige Verbindung zwischen dem Wickelkondensator und den Anschlußelementen gegeben ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Stirnkontaktierung elektrischer Wickelkondensatoren zu schaffen, bei dessen Anwendung die Ränder der Belegungsfolien einwandfrei, mechanisch und elektrisch dauerhaft in sich verbunden werden, derart, daß Anschlußelemente mit hoher Abreißfestigkeit und gutem elektrischen Kontakt angebracht werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art ein Stempel in Rotation versetzt und derart gegen eine Stirnseite des Wickelkontensators gedrückt wird, daß eine Reibungserwärmung über den Schmelzpunkt der Belegungsfolie erfolgt und ihr spiralförmiger Rand flächig in sich verbunden wird. Durch das Andrücken des rotierenden Stempels wird der spiralförmige Rand der vorstehenden Belegungsfolie zunächst umgeknickt bzw. gestaucht, so daß er sich teilweise überdeckt und anschließend infolge der Reibungserwärmung aufgeschmolzen wird, wobei sich eine kompakte und homogene Kontaktfläche bildet. Auf die erfindungsgemäß hergestellten Kontaktflächen können Anschlußelemenie leicht angelötet oder angeschweißt und sowohl zentrisch axial als auch radial vom Wickelkondensator weggeführt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, den Stempel vor dem Andrücken gegen die Stirnseite des Wickelkondensators zu erwärmen. Dadurch kann der spiralförmige Rand der Belegungsfolie mit einer geringeren Andrückkraft aufgeschmolzen und eine Deformabion oder.Beschädigung des Wickels vermieden werden.
Vorzugsweise wird auf die Stirnseite des Wickelkondensators vor dem Andrücken des Stempels ein pastenförmiger Zusatzwerkstoff aufgetragen. Dieser Zusatzwerkstoff verschmilzt durch die Reibungserwärmung mit dem spiralförmigen Rand der Belegungsfolie, so daß eine Kontaktfläche entsteht, die sich durch ihre Dicke und ihre hohe mechanische Stabilität auszeichnet.
Besonders vorteilhaft läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren bei elektrischen Wickelkondensatoren mit Belegungsfolien aus Zinn oder Zinnlegierungen anwenden Das Aufschmelzen des spiralförmigen Randes der Belegungsfolien erfolgt bei relativ niedrigen Temperaturen und geringer thermischer Belastung des Wickels. Durch den Zusatz eines Flußmittels kann die Homogenität der Kontaktflächen weiter verbessert werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zwei Stempel in Rotation versetzt und gleichzeitig gegen je eine Stirnseite des Wickelkondensators gedrü-ckt. Damit wird eine rationelle und leicht zu automatisierende Herstellung der Kontaktflächen ermöglicht.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Susführungsbeispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.
Dabei zeigt Figur 1 einen Ausschnitt eines elektrischen Wickelkondensators zu Beginn des erfindungsgemäßen Herstellungsvorganges in halbschematischer Darstellung und Figur 2 einen Ausschnitt eines elektrischen Wickelkondensators nach Beendigung des erfindungsgemäßen Herstellungsvorganges ebenfalls in halbschematischer Darstellung.
In der Figur 1 ist ein Ausschnitt eines elektrischen Wickelkondensators gezeigt, dessen Wicklung von den Belegungsfolien 1 und 2 und den dazwischenliegenden dielektrischen Folien 3 und 4 gebildet wird. Die Belegungsfolien 1 und 2, die beispielsweise aus Zinn bestehen, sind so angeordnet, daß sie auf je einer Stirnseite des Wickelkondensators über die Ränder der dielektrischen Folien 3 und 4 hervorstehen. Die dielektrischen Bolien 3 und 4 bestehen aus einem isolierenden Material-, beispielsweise aus gerecktem Polystyrol, das sich durch äußerst geringe dielektrische Verluste auszeichnet. ueber dem spiralförmigen Rand der Belegungsfolie 1 ist ein vertikal verschiebbarer und drehbar gelagerter Stempel 5 angeordnet. Bei Wickelkondensatoren, -deren Wicklungen aus Zinnfolienund gereckten Polystyrolfolien bestehen, erfolgt die erfindungsgemäße Herstellung der Kontaktflächen mit den nachstehend aufgeführten Verfahrensschritten: a) auf dem spiralförmigen Rand der Belegungsfolie 1 wird eine Paste aufgetragen, die aus einem schwerflüchtigen Lösungsmittel und einem Gemisch von 95 Zinn und 5% Silber zusammengesetzt ist, b) der Stempel 5 wird auf ca. 1800C erwärmt und auf eine Rotationsgeschwindigkeit von ca. 24000 Umdrehungen pro Minute gebracht, c) der Stempel 5 wird mit relativ geringem Anpreßdruck gegen den spiralförmigen Rand der Belegungsfolie 1 gedrückt, d) der Anpreßdruck wird bei rotierendem Stempel 5 ca. 1 bis 2 Sekunden aufrechterhalten bis der spiralförmige Rand der Belegungsfolie 1 und die Paste durch die Reibungserwärmung aufgeschmolzen werden und eine homogene Kontaktfläche bilden. Der becherförmig herabgezogene äußere Rand des Stempels 5 verhindert, daß das aufgeschmolzene Material wegspritzt oder seitlich herausquillt.
Der in der Zeichnung nicht dargestellte Rand der Belegung,sfolie 2 wird anschließend nach Umschlag des Wickels oder gleichzeitig mit einem zweiten Stempel in gleicher Weise be- -handelt. Die Herstellung der Kontaktflächen kann auch mit rotierendem Wickel und zumindest einem feststehenden Stempel erfolgen.
In der Figur 2 ist ein Ausschnitt des elektrischen Wickel.
kondensators nach Beendigung der vorstehend aufgeführten Verfahrensschritte dargestellt. Der hervorstehende spiralförmige Rand der Belegungsfolie 1 ist teilweise aufgeschmolzen und bildet zusammen mit der Paste eine homogene Kontaktfläche 6, die mit der Belegungsfolie 1 einwandfrei, mechanisch und elektrisch verbunden ist. Bei dielektrischen Folien aus Thermoplasten, insbesondere bei entreckbaren Kunststoffen wie Polystyrol oder Polykarbonaten werden die Hohlräume 7 zwischen der Kontaktfläche 6 und den dielektrischen Folien 3 und 4 durch den an den Rändern erweichten hervorquellenden Folienwerkstoff ausgefüllt. Dadurch wird die Geometrie des Wickelkondensators mechanisch fixiert, so daß seine elektrischen Eigenschaften auch nach extremer Temperaturwechselbeanspruchung konstant bleiben.
6 Patentansprüche 2 Figuren

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e Verfahren zur Herstellung von Kontaktflächen auf den Stirnseiten eines elektrischen Wickelkondensators, dessen Belegungsfolien auf je einer Stirnseite über die Ränder der dazwischenliegenden dielektrischen Folien hervorstehen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Stempel in Rotation versetzt und derart gegen eine Stirnseite des Wickelkondensators gedrückt wird, daß eine Reibungserwärmung über den Schmelzpunkt der Belegungsfolie erfolgt und ihr spiralförmiger Rand flächig in sich verbunden wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Stempel vor dem Andrücken gegen die Stirnseite des Wickelkondensators erwärmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß auf die Stirnseite des Wickelkondensators vor dem Andrücken des Stempels ein pastenförmiger Zusatzwerkstoff aufgetragen wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Belegungsfolienaus Zinn oder einer Zinnlegierung bestehen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß auf die Stirnseite des Wickelkondensators vor dem Andrücken des Stempels ein Flußmittel aufgetragen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß zwei Stempel in Rotation versetzt und gleichzeitig gegen je eine Stirnseite des Wickelkondensators gedrückt werden.

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