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Verfahren
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zur Herstellung von mehreren Einzelkondensatoren aus einem Mutterwickel
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mehreren Einzelkondensatoren
aus einem Mutterwickel, wobei zunächst in einem Wickelvorgang aus wenigstens zwei
Metallfolien und dazwischen angeordneten Dielektrikumsfolien der Mutterwickel gefertigt
wird und anschließend die Einzelkondensatoren durch Querschnitte vom Mutterwickel
abgetrennt und an den Schnittflächen kontaktiert werden.
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Aus der DT-PS 892 321 ist ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen
Kondensatoren bekannt, bei dem zunächst ein Ausgangskondensator aus die Belegungen
für mehrere Kondensatoren als aufmetallisierte, getrennte Metallflächen tragenden
dielektrxchen Elementen aufgebaut wird und danach die einzelnen Kondensatoren von
dem
Ausgangskondensator abgeschnitten werden. Nach diesem Verfahren
können zwar sogenannte Stapel- oder Vielschichtkondensatoren relativ einfach und
auch wirtschaftlich gefertigt werden, aber der wesentliche Nachteil der dabei erhaltenen
Kondensatoren besteht darin, daß sie aufgrund des Erfordernisses der Verwendung
metallisierter Folien keine hohe Strombelastbarkeit besitzen und demgemäß für viele
Einsatzzwecke nicht geeignet sind.
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Aus der DT-AS 1 223 058 ist ferner ein Verfahren zur Herstellung mehrerer
Wickelkondensatoren in einem Wickelvorgang bekannt, bei dem sich überlappende Metallbeläge
und diese voneinander trennende, eine die gesamte Achsenlänge aller herzustellenden
Kondensatoren entsprechende Breite aufweisende Dielektrikumbänder gemeinsam aufgewickelt
werden und der so erhaltene Wickel längs wenigstens eines Querschnittes, an dem
sich wenigstens ein Metallbelag befindet, in Einzelkondensatoren geteilt wird. Das
Teilen in Einzelkondensatoren erfolgt dabei dergestalt, daß die aufzuwickelnden
Bänder und ein-gegebenenfalls an den Stellen der späteren Teilungsquerschnitte vorhandener
Metallbelag unmittelbar vor dem gemeinsamen Wickeln entlang einer jedem Teilungsschnitt
des Wickels entsprechenden, in Längsrichtung der Bänder laufenden Linie mechanisch
geschwächt werden und die Teilung des erhaltenen Wickels nach dessen Imprägnierung
mit einem sich verfestigenden Imprägniermittel und nach Verfestigung des Imprägniermittels
durch Brechung des Wickels an den Teilungsquerschnitten erfolgt.
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Bei diesem bekannten Verfahren ist offensichtlich nachteilig, daß
sowohl die Metallfolien als auch die;Dielektrikumsfolien schon vor dem gemeinsamen
Wickeln in genau definierter Weise
mit Schwächungsstellen versehen
werden müssen und daß beim Wickeln sorgfältig darauf geachtet werden muß, daß all
diese Schwächungsstellen exakt ausgerichtet sind und in einer Ebene liegen. Der
nach Durchführung einer Anzahl weiterer, der Verfestigung des Gesamtwickels dienender
Verfahrensschritte durchzuführende Brechvorgang erschwert es zumindest sehr, auch
Kondensatoren mit möglichst kleinen axialen Abmessungen herzustellen. Auch die Erzielung
möglichst genauer und problemfrei zu kontaktierender Bereiche ist bei diesem bekannten
Brechverfahren schwierig.
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Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren der eingangs genannten
Gattung derart auszugestalten, daß Kondensatoren mit hoher Strombelastbarkeit auf
einfache und wirtschaftliche Weise gefertigt werden können, und zwar insbesondere
auch Kondensatoren mit sehr geringer Folienbreite.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Einzelkondensatoren
vom Mutterwickel mittels Schlagschnitten abgetrennt werden. Dabei ist es besonders
vorteilhaft, die Schlagschnittgeschwindigkeit derart zu wählen, daß sie im Bereich
der Fortpflanzungsgeschwindigkeit der im Wickel durch das Zusammenwirken von elastischen
Kräften und Trägheitskräften auftretenden elastischen Wellen liegt.
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Durch diese Maßnahme der Anwendung von Schlagschnitten wird in überraschender
Weise eine Schnittfläche mit genau bündigen Kunststoff- und Metallfolien erhalten,
wobei während des Trennvorgangs praktisch keine relative Lageveränderung zwischen
Kunststoff- und Metallfolien erfolgt und keinerlei störende Erwärmung auftritt.
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Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird
der Mutterwickel durch mehrere gleichzeitig durchgeführte Schlagschnitte in Einzelkondensatoren
2erteilt. Diese gleichzeitige Durchführung von Schlagschnitten ermöglicht nicht
nur eine Erhöhung der Fertigungsstückzahlen, sondern es wird dabei auch eine gleichzeitige
Beaufschlagung des Mutterwickels und eine gleichförmige Verteilung der dabei auftretenden
Kräfte erreicht, welche dazu führt, daß Relativ verschiebungen zwischen den einzelnen
Folien oder Halteprobleme im Zusammenhang mit verbleibenden Restteilen des Mutterwickele
nicht auftreten.
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Eine weitere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich
dadurch aus, daß bei gleichzeitiger Ausführung aller bei einem Mutterwickel erforderlichen
Schlagschnitte für jeden zweiten Einzelkondensator unterhalb einer beispielsweise
rinnenförmigen Führung für den Mutterwickel ein Aufnahmeraum vorgesehen ist, dessen
öffnungsseitige Breite im wesentlichen der Länge des jeweiligen Einzelkondensators
entspricht.
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Durch diese Maßnahmen wird sichergestellt, daß im Mutterwickel während
des durch Schlagschnitte erfolgenden Durchtrennens in Elnzelkondensatoren praktisch
keine oder nur vernachlässigbare Axialkräfte auftreten und somit praktisch absolut
bündige Schnittflächen erzielt werden können.
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Bevorzugt werden bei der Herstellung des Mutterwickels die Metallfolien
gleichzeitig und derart gegeneinander versetzt gewickelt, daß im fertigen Mutterwickel
in Längsrichtung jeweils auf einen Uberlappungebereich ein Trennbereich folgt, in
dem sich nur eine Metallfolie befindet.
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Es ist besonders überraschend, daß bei dieser Ausgestaltung des Mutterwickels
bei der Durchfüiirung von Schlagsolinitten nach der Erfindung ebenfalls einwandfrei
glatte Stirnflächen mit abwechselnder Schichtung von Metall- und Kunststoffolien
erhalten werden, obwohl die Pacl;ungsdichte des Mutterwickels in diesem Trennbereich
nicht so groß ist wie in den Überlappungsb er eichen.
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An die erhaltene glatte Stirnfläche mit abwechselnder Schichtung von
Metall- und Kunststoffolien kann mit großer mechanischer Festigkeit ein AnschluBdraht
geschweißt werden, und zwar insbesondere unter Verwendung des Schweißverfahrens
nach Patentanmeldung P 23 10 260. Dabei ist von wesentlichem Vorteil, daß eine zusätzliche
Umhüllung nicht erforderlich ist.
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Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen
angegeben, wobei noch ein bedeutsamer Vorteil zu erwähnen ist, der darin besteht,
daß das Verfahren nach der Erfindung die Möglichkeit bietet, sehr kleine Einzelkondensatoren
durch Wickeln auf üblichen Einrichtungen fertigen zu können, da aus einem unter
Verwendung relativ breiter Folien gewickelten Mutterwickel problemfrei Körper mit
einer Folienbreite im Bereich von 3 bis 5 mm herstellbar sind.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise
erläutert; in der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus
eines Mutterwickels in Form einer Draufsich-t auf die Wickelbahnen und einer Schnittansicht,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Nutterwickels nach Fig. 1,
Fig.
3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Ausführung von Schlagschnitten
nach der Erfindung, und Fig. 4 eine weitere schematische Darstellung einer Anordnung
zum Zerteilen eines Mutterwickels in Einzelkondensatoren.
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Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Ausführungsform eines
Mutterwickels, welcher aus der Wickelbreite entsprechenden Kunstetoffisolierfolien
1 und durch diese Isolierfolien voneinander getrennten Metallfolien 2, 3 gewickelt
wird. Die Metallfolien sind dabei in Querrichtung des Wickels gegeneinander versetzt
angeordnet, so daß sich in Richtung der Wickelbreite betrachtet jeweils Uberlappungsbereiche
mit Bereichen abwechseln, in denen nur eine Metallfolie 2 oder eine Metallfolie
3 vorliegt. In diesen Bereichen sind auch die Schnittlinien 4 angedeutet, durch
die dann die Schlagschnitte geführt werden.
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Fig. 2 zeigt einen Mutterwickel 5, der nach dem in Fig. 1 angegebenen
Schema gewickelt und bereits in die Frm eines Flachwickels gebracht worden ist.
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Diese Darstellung läßt besonders gut erkennen, daß dann, wenn dieser
Mutterwickel 5 entsprechend den angedeuteten Schnittlinien 4 in Einzelkondensatoren
zerteilt wird, jeweils Schnittflächen mit genau bündigen Kunststoff- und Metallfolien
vorliegen, wobei an der einen Stirnfläche beispielsweise die Metallfolie 3 bündig
abschließt, während auf der gegenüberliegenden Stirnfläche die andere Metallfolie
2 mit dem Kunststoffmaterial bündig ist.
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Es bereitet dann keine Schwierigkeiten, in diese glatten Stirnflächen
mit abwechselnder Schichtung von Metall- und Kunststoffolien einen Anschlußdraht
mit großer mechanischer Festigkeit anzuschweißen, wobei dann eine zusätzliche Umfüllung
nicht erforderlich ist.
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Fig. 3 zeigt eine erste Möglichkeit des Zerteilens des Mutterwickels
5 in mehrere Einzelkondensatoren. Zu diesem Zweck wird der Mutterwickel 5 vorzugsweise
nach Verfestigung durch Temperaturbehandlung und/oder Pressen in eine seinen Abmessungen
angepaßte, rinnenartige Führung 6 eingelegt und dann vorzugsweise mittels mehrerer
Messer 7 schlagartig gleichzeitig in die jeweiligen EinzeUr,ondensatoren zerteilt.
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Es ist dabei wesentlich, daß die Schlagschnittgeschwindigkeit vergleichsweise
groß gewählt wird und vorzugsweise im Bereich der Fortpflanzungsgeschwindigkeit
der elastischen Wellen liegt, die im Wickel durch das Zusammenwirken von elastischen
Kräften und Trägheitskräften auftreten. Diese elastischen Wellen folgen im wesentlichen
der Gesetzmäßigkeit
wobei e der Dichte des Wickels entspricht und E eine Größe darstellt, die die elastischen
Eigenschaften des Wickels beschreibt.
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Die in Fig. 4 gezeigte Vorrichtung zum Zerteilen des Mutterwickels
5 gewährleistet, daß während des Zerteilvorgangs praktisch keine durch Materialverdrängung
entstehende Kräfte in Axialrichtung des Mutterwickels auftreten, da die bei dieser
Ausführungsform verwendeten Doppelmesser 8 jeweils einen der bei der Zerteilung
entstehenden Doppelkondensatoren in einen Aufnahmeraum 9 drücken,dessen öffnungsseitige
Breite im wesentlichen der Länge des jeweiligen Einzelkondensators entspricht.
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Unabhängig von der jeweils verwendeten praktischen Ausführungsform
der Trennvorrichtung ist nach der Erfindung von Bedeutung, daß der Trennvorgang
mittels sehr schneller Schlagschnitte erfolgt und vorzugsweise alle in Zusammenhang
mit einem Mutterwickel erforderlichen Schlagschnitte gleichzeitig durchgeführt werden.
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Das Anschweißen der Anschlußdrähte an die Stirnflächen der erhaltenen
Einzelkondensatoren bereitet keine Schwierigkeiten und kann beispielsweise erfolgen
durch Widerstandschweißen, Impulsentladeschweißen oder Lichtbogenschweißen, wobei
diese Befestigungsarten der Anschlußdrähte keineswegs einschränkend zu betrachten
sind. Besonders vorteilhaft erfolgt das Anschweißen der Anschlußdrähte an die Stirnflächen
der erhaltenen Einzelkondensatoren mittels des Schwißverfahrens gemäß PatentanmeBung
P 23 10 260.
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- Patentansprüche -