DE2529750A1

DE2529750A1 - Metallisierte widerstandskondensatoreinheit mit verbesserter isolierung zwischen den leitungen

Info

Publication number: DE2529750A1
Application number: DE19752529750
Authority: DE
Inventors: Ronald B Rice
Original assignee: Illinois Tool Works Inc
Current assignee: Illinois Tool Works Inc
Priority date: 1974-07-03
Filing date: 1975-07-03
Publication date: 1976-01-22
Also published as: US3906600A

Description

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mi. ing. H. NEGENDANK (-ίο«) · mpL-^a H. HAUCK · DIPL.-PHYS. W. SCHMITZ . E. GRAALFS · »ipl.-ing. W. WEHNERT · dipl.-piiys. W. CARSTENS

HAMBIIHG-MÜNCHEN

ZIiSTELLUNGSANSCHRIFT: 20OO HAMBURG 36 · NEUER WALL 41 telefon (01O) 36 74 28 UJfD 30 41 15

TELEGR. NEQEDAPATBNT HAMBURG

Illinois Tool Works Inc. sooo München 2 · mozartstr. 23

8501 West Higgins Road

Chicago. Ill, 60631/USA

8501 West Higgins Road tkiekon cos» β se oa se

TELKGH. NEGEI>APATENT MÜNCHEN

HAMBURG, 1. Juli 1975

Metallisierte Widerstandskondensatoreinheit mit verbesserter Isolierung zwischen den Leitungen

Pur gewickelte elektrische Widerstandskondensatoreinheiten sind doppelseitig metallisierte dielektrische Kunststoffilme äußerst wünschenswert, da sie bei Auftreten eines elektrischen Durchbruchs oder einer Bogenbildung in dem Dielektrikum die Eigenschaft einer Selbstbeseitigung aufweisen. Dieser Durchbruch kann durch Übertragung eines Stromstoßes auf den metallisierten Film beseitigt werden, wobei die dünne aufgebrachte Metallschicht in dem Bereich des Durchbruchs ausgebrannt wird.

Beim Wickeln einer elektrischen Kondensatoreinheit ist es außerdem wünschenswert, die Leitungsdrähte als Wickeldorne zu benutzen, da sie nach Vollendung der Wicklung an ihrem Platz bleiben. Somit ist die Möglichkeit einer Abwicklung der Widerstandskondensatoreinheit erheblich vermindert, da die Leitungsdrähte

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DXCTSCBE BAWK AO. HAMBCRa (BUC 2OO7OO0O) MR. 00/28497 · DHKSDHJtR BANK Aa, HAMBURQ (BIJC 2OO8OO00) NU. 033 6035 ■ POSTSCHECK HMB. 2842-200

nach, der Wicklung nicht zurückgezogen werden. Daher wäre eine Widerstandskondensatoreinheit, die um die Leitungen herumgewickelt ist und mit einem doppelseitig metallisierten Film arbeitet, eine äußerst vorteilhafte ¥iderstandskondensatoreinheit_o Es ist festgestellt worden, daß diese Art Widerstandskondensatoreinheiten sogar noch mehr verbessert werden können, wenn man zwischen den Leitungen und den Außenseiten des doppelseitig metallisierten Films eine dünne Folie aus leitendem Material vorsieht. Die/metallisierte Folie schafft einen verbesserten elektrischen Kontakt !zwischen den Leitungen und den Elektrodenflächen der ¥iderstandskondensatoreinheit und vermindert ebenso die Möglichkeit eines Versagens infolge eines Reißens der metallisierten Filmschicht in dem Bereich der Leitungen. Ein Beispiel einer solchen Konstruktion für einen Kondensator wird in der gleichlaufenden US-Patentanmeldung Ser» No· kkO k95 von John Phillip UhI und Ki Hong Kim gezeigt, die dem Anmelder der vorliegenden Anmeldung überschrieben wurde.

Bei dem Kondensator von UhI et al wird um den gebildeten Kondensator eine äußere Isolierschicht aus Kunststoff herumgewickelt, und zwar unter Verwendung eines zurückziehbaren Doms. Wenn die Wicklung vollendet ist, dann wird die äußere Isolierschicht durch Wärme an sich selbst versiegelt, um einen äußeren Schutzüberzug über dem Kondensator zu bilden« Während der Kondensator nach UhI et al ein äußerst wünschenswerter und verbesserter Kondensator ist, ist doch festgestellt worden, daß dieser Kondensator keine ausreichende elektrische Isolation zwischen den

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Leitungen bietet, wenn Hochspannungen übertragen werden sollen· Die Widerstandskondensatoreinheit der vorliegenden Erfindung

und von Folienstreifen zwischen den Leitungen und dem Film, bewahrt die Vorzüge der Benutzung eines doppelseitigen Films / während sie außerdem eine erheblich verbesserte elektrische Isolierung zwischen den Leitungen gewährleistet· Außerdem ist das elektrische Band, welches zur Herbeiführung der Isolierung zwischen den Leitungen benutzt wird, dasselbe Band, welches die äußere Isolierschicht für die Widerstandskondensatoreinheit bildet* Auf diese Weise wird die Konstruktion der Widerstandskondensatoreinheit nicht nur verbessert, sondern die Wicklung der Widerstandskondensatoreinheit wird einfacher gestaltet, weil der zurückziehbare Dorn, welcher zum Wickeln des Kondensators nach UhI et al benutzt wird, nicht mehr benötigt wird«,

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte gewickelte Widerstandskondensatoreinheit unter Verwendung eines doppelseitigen metallisierten Films zu schaffen, mit zwei Leitungen, einer leitenden Folie zwischen wenigstens einer der Leitungen und einer Seite des doppelseitigen metallisierten Films und einer dielektrischen Isolierschicht, die zwischen der Folie und der Seite des doppelseitig metallisierten Films eingeschoben wird, um den Isolierwiderstand zwischen den Leitungen zu verbessern und die Widerstandskondensatoreinheit mit einer äußeren Isolierschicht zu versehen·

Es zeigen:

Figo 1 einen Schnitt durch die Materialschichten, die zur Bildung der Widerstandskondensatoreinheit benutzt werden,

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vor dem Herumwickeln derselben um die Leitungen der Einheit,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Art und Weise, wie die Schichten, die die Widerstandskondensatoreinheit bilden, zwischen den Leitungsdrähten angeordnet und um sie herumgewickelt werden,

Fig. 3 eine teilweise fertiggestellte Widerstandskondensatoreinheit, in der die Beziehung der Schichten zueinander beim Wickeln der Widerstandskondensatoreinheit gezeigt ist,

Fig. h eine fertiggestellte Widerstandskondensatoreinheit, in welcher die äußere Deckschicht auf sich selbst heißversiegelt ist, und

Fig. 5 einen Schnitt durch den doppelseitig metallisierten Film gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt zwei elektrisch leitende Leitungen 10, 12 und fünf getrennte Materialschichten 1^, 22, 2k _t 26, 28, die zur Bildung der Widerstandskondensatoreinheit der vorliegenden Erfindung durch Herumwickeln der Leitungen umeinander benutzt werden. Die Hauptelektrodenabschnitte der Widerstandskondensatoreinheit sind durch einen doppelseitig metallisierten Film 14 gebildet, welcher aus metallisierten Seiten 16, 18 besteht, die in dünnen Schichten auf gegenüberliegenden Seiten einer geeigneten dielektrischen Kunststoffschicht 20 angeordnet sind. Die metallisierten Schichten i6, 18 können aus Aluminium, Kupfer, Zink, Silber oder

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einer anderen geeigneten elektrisch leitenden Schicht gebildet werden, die als dünner Film auf ein dielektrisches Material aufgebracht werden kann. Die dielektrische Schicht kann PoIykarbonat, Polyester, Polystyrol oder irgendein anderes geeignetes Isoliermaterial sein_o Zwischen der Leitung 10 und der Oberfläche 16 des metallisierten Streifens wird eine erste leitende Folie 22 eingesetzt, und eine zweite leitende Folie 2k wird so eingesetzt, daß sie die Leitungen 12 berührte Die Folien 22, 2k können aus Aluminiumfolie, Zinnfolie oder einer anderen geeigneten elektrisch leitenden Folie bestehen. Der Widerstand der Einheit wird gebildet durch den Berührungswiderstand zwischen den Folien 22, 2k und den metallisierten Schichten 16 bzw. 18. Das Ausmaß des gebildeten Widerstandes wird überwacht durch Steuerung der Länge, des Oberflächenberexches sowie der Dicke der Folien 22, 2k, Die Enden der Widerstandskondensatoreinheit werden nicht mit einem leitenden Film besprüht, wenn die Einheit geformt ist. Dieses steht im Widerspruch zu der Konstruktion eines Kondensators, der in ähnlicher Weise hergestellt wird, da das Besprühen der Enden normalerweise benutzt würde, um den Widerstand einer Kondensatoreinheit herabzusetzen.

In den Kondensator wird zwischen der leitenden Folie 2k und der metallisierten Oberfläche 18 des metallisierten Films 14 ein dielektrischer Kunststoffilmstreifen 26 aus Polykarbonat, Polystyrol, Polyester oder einem anderen geeigneten dielektrischen Füllmaterial eingesetzte Der dielektrische Filmstreifen 26 erstreckt sich um eine kleine Strecke in einer Richtung über die Leitung 12 hinaus und erstreckt sich in eine Richtung entgegen-

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gesetzt zu derjenigen der Schichten 20, 22, 24 aus der geschichteten Konstruktion heraus» Ggf. kann zwischen dem Kunststoffilm 26 und der Folie 24 ein zweiter kurzer Streifen aus dielektrischem Material 28 eingesetzt werden, um den Isolierwiderstand zwischen Leitungen 10, 12 in der Nähe des Leitungsbereiches weiter zu erhöhen, wie in Fig. 2 gezeigt₀

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Maschine, welche das Wickeln der Widerstandskondensatoreinheit gemäß der Erfindung ausführt. Der doppelseitige metallisierte Filmstreifen 14 wird um den Leitungsdraht 10 und über die Führungsrolle JO herumgewickelt ο Die leitende Folie 22 führt sich zwischen der Vorschubrolle 32 und der Schlepprolle 34 hindurch sowie durch die Führungskörper 36, 38 und in eine Berührung mit der Oberfläche 16 des metallisierten Films 14 hinein und bewegt sich dann über die Oberseite der Führungsrolle 30 hinweg. Eine Klemmeinrichtung 4o hält die äußeren Enden des metallisierten Streifens 14 und der Folie 22 an ihrem Platz. Die leitende Folie 24 bewegt sich über die Leitung 20 hinweg und um die Lagerrole 42 herum, und das äußere Ende der Folie 24 wird mittels der Klemme 44 an ihrem Platz gehalten. Die Leitungsdrähte 10, 12 werden von ihrer Anfangssteilung 46, 48, die in Fig. 2 in punktierten Kreisen gezeigt ist, zu der Stellung bewegt, in der sie in Fig. 2 gezeigt sind, wenn das Wickeln beginnen soll_o

Die Schichten der Widerstandskondensatoreinheit werden umeinander herumgewickelt, wie durch den Pfeil 56 in Fig. 1 gezeigt, so daß die entsprechenden Schichten der Widerstandskondensatoreinheit die in Fig. 3 gezeigte Beziehung zueinander haben. Wie

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in Fig. 3 gezeigt, isolieren die Isolierschicht 26 und die Isolierschicht 28 die Leitung 12 von der Oberfläche 18 der doppelseitig metallisierten Filmschicht 14 in dem Bereich der Leitungen. Der Kontakt zwischen der Folie Zh und der Oberfläche 18 der metallisierten Filmschicht 14 wird zunächst in einer Entfernung von dem Leitungsbereich etwa an dem Punkt $0 hergestellt. Die Folie 22 stellt andererseits einen Kontakt her mit der Oberflächenschicht 16 der doppelseitig metallisierten Filmschicht lh und zwar im wesentlichen über die gesamte Länge der Folie 22, Es ist somit ersichtlich, daß zwischen den Leitungen 10, 12 drei Schichten eines dielektrischen Materials vorhanden sind. Diese bestehen in der Schicht 20 des doppelseitig metallisierten Streifens 14, der Schicht 26 und der inneren Schicht 28, Auf diese Weise wird zwischen den Leitungen 10, 12 ein erhöhter Isolierwiderstand gewährleistet und die Verwendbarkeit der Widerstandskondensatoreinheit bei Hochspannung verbessert.

Beim fortgesetzten Wickeln der Widerstandskondensatoreinheit nach Fig, 3 wird schließlich der gewünschte Kapazitanzwert erreicht, und der doppelseitig metallisierte Film 14 wird abgeschnitten. Der dielektrische Filmstreifen 26 wird jedoch weiterhin zugeführt und um die Außenseite der Widerstandskondensatoreinheit herumgewickelt, wie in Fig. k gezeigt, um eine äußere Isolierabdeckung für dfe Widerstandskondensatorheinheit zu bilden. Die fertige Widerstandskondensatoreinheit 52 der Fig. h ist erreicht, wenn eine Heißversiegelungseinrichtung ^k zur Anwendung kommt, um das Ende des dielektrischen Streifens 26 auf eine darunterliegende Wicklung desselben Streifens 26 aufzuschmelzen, um so zwischen den sich überlappenden Schichten des Kunststoffilms 26 eine Abdichtung von Oberfläche zu Oberfläche zu gewährleisten,,

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Claims

Patentansprüche t

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1 ./' Gewickelte elektrische Widerstandskondensatoreinheit, gekennzeichnet durch eine doppelseitig metallisierte dielektrische Filmsohicht, erste und zweite Leitungsdrähte, welche als Wickeldorne benutzt werden, eine erste leitende Folie in Berührung mit der ersten Leitung, sowie einen dielektrischen Filmstreifen, der mit seinem Anfangsabschnitt zwischen der ersten leitenden Folie und einer Seite der doppelseitig metallisierten Filmsohicht liegt, wobei dieser dielektrische Filmstreifen um die Leitungen über eine größere Länge herumgewickelt ist als die Länge der doppelseitig metallisierten Filmschicht, um zusätzlich zu der verstärkten Isolierung zwischen der ersten und zweiten Leitung eine äußere isolierende Abdeckschicht für die Widerstandskondensatoreinheit zu schaffen«

2. Widerstandskondensatoreinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zusätzlicher dielektrischer Filmeinsatz zwischen dem dielektrischen Filmstreifen und der ersten leitenden Folie angeordnet ist, um einen verstärkten Isolierwiderstand zwischen den genannten Leitungen zu gewährleisten.

3. Gewickelte elektrische Widerstandskondensatoreinheit, gekennzeichnet durch eine doppelseitig metallisierte dielektrische Filmschicht, erste und zweite Leitungsdrähte, welche als Wickeldorne benutzt werden, erste und zweite leitende Folien in Berührung mit den ersten bzw. zweiten Leitungen, eine

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dielektrische Filmschicht, die mit einem Anfangsabschnitt zwischen der ersten leitenden Folie und einer Seite des doppelseitig metallisierten Films liegt, während die zweite Seite des doppelseitig metallisierten Films in Berührung mit der zweiten leitenden Folie ist und der dielektrische Film über eine größere Länge als diejenige der doppelseitig metallisierten Filmschicht um die Leitungen herumgewickelt ist, um zusätzlich zu einer verstärkten Isolierung zwischen den ersten und zweiten Leitungen eine äußere isolierende Abdeckschicht für die Widerstandskondensatoreinheit zu schaffen.

k, Widerstandskondensatoreinheit nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem dielektrischen Filmstreifen und der ersten leitenden Folie ein zusätzlicher dielektrischer Filmeinsatz angebracht wird, um zwischen diesen Leitungen einen verstärkten Isolierwiderstand zu schaffen.

ο Verfahren zur Bildung einer gewickelten Widerstandskondensatoreinheit mit ersten und zweiten elektrischen Leitungen und einer ersten leitenden Folie in Berührung mit der ersten

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elektrischen Leitung, gekennzeichnet^Ndurch, daß eine doppelseitig metallisierte dielektrische Filmschicht mit dem abschließenden Ende der ersten leitenden Folie in Fluchtlage gebracht wird, so daß sich die doppelseitig metallisierte Filmschicht und die erste leitende Folie in einer ersten Richtung erstrecken, ein dielektrischer Filmstreifen zwischen einer Seite der doppelseitig metallisierten Filmschicht und

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einer ersten leitenden Folie eingesetzt wird, so daß sich ein relativ kurzer Abschnitt des dielektrischen Filmstreifens zwischen den Leitungen erstreckt, während sich der übrige Teil des dielektrischen Filmstreifens in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung erstreckt, die Leitungen umeinander herumgewickelt werden, um eine gewickelte Widerstandskondensatoreinheit zu bilden, wobei sich die erste leitende Folie in Berührung mit der Seite der doppelseitig metallisierten Filmschicht befindet, die an den dielektrischen Filmstreifen angrenzt, die doppelseitig metallisierte Filmschicht abgeschnitten wird, bevor man den dielektrischen Filmstreifen abschneidet, das äußere Ende des dielektrischen Filmstreifens um die Außenseite des Kondensators herumwickelt, sowie Versiegeln des dielektrischen Filmstreifens zur Bildung einer isolierenden Deckschicht für die Widerstandskondensatoreinheit·

6. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der dielektrische Einsatz zwischen dem dielektrischen Filmstreifen und der ersten leitenden Folie angeordnet ist, so daß sich das abschließende Ende des Einsatzes in Fluchtlage mit den abschließenden Enden der doppelseitig metallisierten Filmschicht und der ersten leitenden Folie befindet.

7· Verfahren zur Bildung einer gewickelten Widerstandskondensatoreinheit mit ersten und zweiten elektrischen Leitungen, einer ersten leitenden Folie in Berührung mit der ersten elektrischen Leitung, sowie einer zweiten leitenden Folie

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in Berührung mit der zveiten elektrischen Leitung, gekennzeichnet durch Ausrichten einer doppelseitig metallisierten dielektrischen Filmschicht mit den abschließenden Enden der ersten und zweiten leitenden Folien, so daß die doppelseitig metallisierte Filmschicht und die ersten und zweiten leitenden Folien sich in eine erste Richtung erstrecken, Einsetzen eines dielektrischen Filmstreifens zwischen einer Seite der doppelseitig metallisierten Filmschicht und der ersten leitenden

des dielektrischen Films Folie, so daß sich ein relativ kurzer Abschnitt/mitten zwischen diesen Leitungen erstreckt, während sich der übrige Teil des dielektrischen Filmstreifens in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung erstreckt, Aufwickeln der Leitungen umeinander herum , um eine gewickelte Widerstandskondensatoreinheit zu bilden, bei der sich die erste leitende Folie in Berührung mit der Seite der doppelseitig metallisierten Filmschicht befindet, die an den dielektrischen Filmstreifen angrenzt, und sich die zweite leitende Folie in Berührung mit der anderen Seite der doppelseitig metallisierten Filmschicht befindet, Abschneiden der doppelseitig metallisierten Filmschicht vor dem Abschneiden des dielektrischen Filmstreifens, Umwickeln des äußeren Endes des dielektrischen Filmstreifens um die Außenseite der Widerstandskondensatoreinheit herum und Versiegeln des dielektrischen Filmstreifens zur Bildung einer isolierenden Deckschicht für die Widerstandskondensatoreinheit.

ein dielektrischer 8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß /

Einsatz zwischen dem dielektrischen Filmstreifen und der ersten leitenden Folie angeordnet ist, so daß das abschließende

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Ende des Einsatzes mit den abschließenden Enden der doppelseitig metallisierten Filmschicht und der ersten und zweiten leitenden folien fluchtet.

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