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Anschlußelement für Folienwickelkondensatoren
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und Verfahren zur Herstellung eines solchen Kondensators Die Erfindung
betrifft ein Anschlußelement für Folienwickel@ kondensatoren, bestehend aus einer
init dorn Kondensator zu verschweißenden Anschlußscheibe, die mit einem Anschlußdraht
versehen is-t.
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Sie betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung eines Folienwickelkondensators
unter Verwendung eines solchen Anschlußelementes, bei dem ein Wickel aus th@@moplastischen
Folien als Dielektrikum und aus Metallfolien als leitende Beläge gewickelt wird.
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Die erwähnten Anschlußelemente werden zur Kontaktierung von Wickelkondensatoren
mit stirnseitig überstehenden leitenden Belägen verwendet. Die Anschlußscheibe wird
üblicherweise unter Zuhilfenahme einer Zwischenschicht aus einem leichtschmelzenden
Metall -durch Zuführung von äußerer Wärme mit dem Kondensatorwickel verbunden.
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Zur Erzielung einer guten Schweißverbindung zwischen Anschlußscheibe
und Kondensatorwickel sind aufwendige Maßnahmen erforderlich.
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So ist z.B. bei einem aus der US-PS 2 4-55 136 bekannten Folien wickelkondensator
mit scheibenförmigem Anschlußelement auf der dem Wickel zugewandten Seite der Anschlußscheibe
eine Scheibe aus Zinn angebracht. Hierbei werden die Anschlußscheiben unter Einwirkung
von Wärme mit dem Kondensatorwickel verlötet. Die Aufbringung einer dicken Zinnscheibe
auf die Anschlußscheibe ist aber umständlich und teuer.
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Es ist auch bekannt, die Anschlußscheibendurch ein Tauchverfahren
zu verzilmcn. In diesem Fall entsteht eine relativ dicke und glatte Zinnschicht,
die sich auch über die vom Kondensatorwickel abgewandte Seite der Anschlußscheibe
erstreckt. Dies führt aber zu einer Verschmutzung der Schweißelektroden.
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Allgemeine Nachteile bei dieser Art der Kontaktierung von Folienwickelkondensatoren
sind Probleme mit der mechanischen Festigkeit zwischen dem Kondensatorwickel und
den Anschlußarmaturen, das Austreten von Lötmetall in Fonn von Schrelzperlen am
Rand der Kontaktstelle und eine Beeinträchtigung der Elektroden beim Aufheizen der
Anschlußscheibe zum Kontaktieren des Kondensatorwickels.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Anschlußelement für
Folienwickelkondensatoren zu schalen, mit dem ich in einfacher und technisch einwandfreier
Weise eine Verbindung der leitenden Beläge mit den Anschlußelementen schaffen läßt
und durch das eine besonders gute und hoch beanspruchbarc Verbindung zwischen dem
Kondensatorwickel und seinen Anschlußelementen unter gleichzeitiger Kontaktierung
des Kondensatorwickels erreicht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die vom Anschlußdraht
freie Seite der Anschlußscheibe mit mindestens einem, sich in den Kondensatorwickel
eindrückenden Vorsprung versehen ist.
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Auf diese Weise wird erreicht, daß die Anschlußelemente gleichezmwaßen
mit dem Dielektrikum wie auch mit dem Metall der leitenden Beläge verbunden sind.
Dies führt zu einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und der klimatischen
Belastbarkeit des Kondensators.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn sich die Vorsprünge an der vom
Anschlußdraht freien Seite des Anschlußelementes über die gesamte Stirnfläche des
Kondensatorwickels gleichmäßig verteilen, wobei die vom Anschlußdraht freie S-:itc
der Anschlußscheibe mit vier radial angeordneten, sich in den Wickel eindrückenden,
keilförmigen Vorsprüngen versehen ist, die so auf der Scheibe angeordnet sind, daß
sie weder ganz in die Mitte noch ganz an den Rand der Scheibe reichen und wobei
die Vorspringe zweckmäßigerweise mindestens eine solche Höhe haben, die der Dicke
der Anschlußscheibe entspricht; die Vorsprünge haben dabei einen Scheitelwinkel
G 900.
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Für das gemäß der Erfindung gestaltete Anschlußelement eignen sich
verschiedene Metalle, insbesondere preisgünstiges verzinntes Eischblech oder Aluminiumblech
ohne Verzinnung, das glatt oder durch z.B. Sandstrahlen aufgerauht wurde, Der Erfindung
liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines Folienwickelkondensators
unter Verwendung eines solchen Anschlußelementes anzugeben, bei dem ein Wickel aus
therrnoplastischen Folien als Dielektrikum und aus Metallfolien als leitende Beläge
gewickelt wird. Dieses Verfahren ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet,
daß eine der thermoplastischen Folien die Außenhaut des Wickels bildet, wobei die
thermoplastischen Folien bündig übereinander oder geringfügig gegeneinander versetzt
gelegt werden und die gegenüber den thermoplastischen Folien schmaleren Metallfolien
von den nach dem Aufwickeln die Stirnflächen des Kondensatorwickels bildenden Seiten
der thermoplastischen Folie wechselweise um eine solche Länge, die größenordnungsmäßig
der halben Eindringtiefe der auf der Anschlußscheibe angeordneten Vorsprünge entspricht
und um eine solche Länge, die einem Mehrfachen der Eindringtiefe der Vorsprünge
entspricht, versetzt
angeordnet werden und daß die Kontakti@rung
dieses ondensatorwickels und die Verbindung mit den Anschluß scheiben durch Einpressen
der Anschluß scheiben unter Wärmeeinwirkung in die Stirnflächen des Kondensatorwickels
bewirkt wird.
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Die hiermit erziel-ten Vorteile liegen besonders darin, daß eine erstklassige
Verbindung zwischen den Anschlußelementen und dem Kondensatorwickel erreicht wird,
wobei auch ohne ein zusätzliches Lötmetall ein sehr guter elektrischer Kontakt erreicht
wird.
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Bei Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung ergibt sich außerdem
eine erhebliche Kosteneinsparung, da beispielsweise auf eine zusätzliche Metallisierung
der Anschlußscheiben verzichtet werden kann. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
erreichte Kontaktierung ist weitgehend dicht gegenüber atmosphärischer Feuchtigkeit,
mechanisch auß@r@@dnetlich fest und die Anordnung der dielektrischen Folie als Außenhaut
des Kondensatorwickels schützt zusätzlich die leitenden Beläge.
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Ein besonderer Vorteil gegenüber den bekannten Folienwickelkondensatoren
mit stirnseitig überstehenden leitenden Belegen ist, daß der Kontaktierungsprozeß
bei für die Beläge sehr schonenden, verhältnismäßig niedrigen Temperaturen durchgeführ-t
werden kann.
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Als Werkstoff für die thermoplastische als Dielektrikum wirkende Folie
können dabei mit Vorteil z.B. Kunststoffe auf der Basis von Polyester-, Polycarbonat-
und Polystyrol-Verbindungen verwendet werden.
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Anhand der Zeichnung wird nunmehr ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
beschrieben und ihre Wirkungsweise erläutert.
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Es zeigen Fig. 1 einen Kondensatorwickel mit zwei Anschlußelementen
gemäß der Erfindung in auseinandergezogenem Zustand,
Fig. 2 Anschlußelement
gemäß der Erfindung in Sei-tcnansicht und Draufsicht (vergrößerte Darstellung),
Fig. 3 Schnitt durch einen Folienwickelkondensator init angeschweißtem Anschluß
£lcmcnt, wobei das Anschlußelemen-t gemäß der Linie III-III in Fig. 2 geschnitten
iurde, Fig. 4a und 4b vergrößerte Darstellung einer Folienf@lge im Schnitt für die
Herstellung eines Kondensatorwickels gemäß der Erfindung.
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Ein runder Kondensatorwickel 1 aus zwei thermoplastischen Kunststoffolien
als Dielektrikum und aus zwei Metallfolien, z.B. aus Aluminium, als leitende Beläge
(genaue Anordnung der Folien siehe auch Fig. 3 und 4a und 4b) wird an seinen Stirnflächen
2 mit zwei profilierten Anschlußelementen in Form einer Anschlußscheibe 3 mit einem
Anschlußdraht 9 dadurch kontaktiert, daß diese Anschlußelemente unter Einfluß einer
solchen Wärmemenge, die ausreicht, um den Kunststoff der thermoplastischen Folien
zu schmelzen, in den Kondensatorwickel 1 hineingedrückt werden. Dabei dringen keilförmige
Vorsprünge 4 (Fig. 1, 2 und 3) soweit in den Kondensatorwickel 1 ein, daß die innerhalb
des Wickels liegenden Metallfolien kontaktiert werden.
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Dieser Zustand ist in Fig. 3 dargestellt: Das Anschlußelement aus
der Anschlußscheibe 3 und dem Anschlußdraht 9 ist unter Erwärmung auf den Kondensatorwickel
1 gepreßt worden, die stirnseitig überstehenden thermoplastischen Folien 5 sind
teilweise geschmolzen und schließen in Form ihres Scllmelzflusses 6 eng an das Anschlußelement
an. Die Vorsprünge 4 auf dem Anschlußelement dringen dabei soweit in den Kondensatorwicliel
1 ein, daß eine innenliegende Metallfolie 7 kontaktiert ist. Eine im Vergleich zur
Metallfolie 7 versetzt angeordnete Metallfolie 8 bildet die Gegenelektrode.
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Ein Folienwickelkondensator mit einer Kapazität von 100 nF und einem
Wert für den Verlust-Faktor tg@ von 25#10-4 gemäß einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung kann auf folgende Weise hergestellt werden: Zunächst wird ein Wickel mit
etwa 65 Windungen aus einem Sandwich-Paket aus zwei gleich breiten (14 mm), thermoplastischon
Pollen 5, die bündig oder geringfügig gegeneinander versetzt (etwa 1 mm) angeordnet
sein können und aus zwei schmaleren (10 mm Breite) Metallfolien 7 und 8, z.B. aus
Aluminium, (vgl. Fig. 4a und 4b) so gewickelt, daß die Metallfolien 7 und 8 je von
der Seite der thermoplastischen Folien 5, die die Stirnflächen des Kondensatorwickels
bilden werden, ca.
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0,5 mm nach innen versetzt sind. Da die Metallfolien 7 und 8 schmaler
als die thermoplastischen Folien 5 sind, ergibt sich durch diese Anordnung je ein
leitender Belag, der anschlie@end von der Stirnfläche des Kondensatorwickels her
kontaktiert werden kann.
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Das zur Kontaktierung erforderliche Anschlußelement aus der Anschlußscheibe
3 mit dem Anschlußdraht 9 (vgl. Fig. 1 bis 3) ist so hergestellt, daß sich auf der
dem Kondensatorwickel zugekehrten Seite der Anschlußscheibe vier radial angeordnete,
erhabene Vorsprünge 4 befinden, die weder ganz in die Mitte noch ganz an den Rand
der .Scheibe reichen. Die Vorsprünge sind 0,7 mm hoch und haben einen Scheitelwinkel
von #90°. Die Außenseite der Scheibe ist eben und mit dem Anschlußdraht 9 verschweißt.
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Die Kontaktierung des Kondensatorwickels mit den Anschlußelementen
geschieht mit Hilfe von Wärme, die mittels Strom in der Anschluß scheibe 3 erzeugt
wird. Dabei wird die nach außen gewickelte Kunststoffolie 5 auf der Stirnseite 2
(vgl. Fig. 1 und 3) des Kondensatorwickels zu einer dichten Fläche verschmolzen,
die eine sehr gute Haftung mit der Anschlußschlußscheibe 3 des Anschlußelementes
hat. Der Vor-
sprung 4 wird bis zu der tiefer liegenden Aluminiumfolie
7 eingedrückt und stellt mit ihr einen elektrischen Druckkontakt her. Die bei dem
Druckkontakt gelegentlich s-törend wirkenden Al2O3-Schichten auf der Anschlußscheibe
3 werden durch Kurzschließen des auf Uberspannung aufgeladenen Kondensators zerstört.
Es kommt dabei zu Mikroschweißstellen zwischen der Metallfolie 7 und dem Anschlußelement
mit der Anschluß scheibe 3.
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An der zweiten Stirnfläche des Kondensatorwickels spielt sich bei
Kontaktierung mit einem Anschluß element gcP.au der gleiche Prozeß ab, jedoch wird
hier dann die gegenüber der Metallfolie 7 versetzt angeordnete Metallfolie 8 durch
die Vorsprünge 4 eines zweiten Anschlußelementes kontaktiert.
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in den Fig. 4a und ! sind Schichtenfolgen von thermoplastischen Folien
5 und Metallfolien 7 und 8 schernatisch dargestellt, aus welchen Kondensatorwickel
mit einer Folien anordnung gemäß der Erfindung gewickelt werden können. Die die
Beläge des sp.iteren Kondensators bildenden Metallfolien 7 und 8 sind gegeneinander
versetzt zwischen den thermoplastischen Folien 5, die das Dielektrikum des späteren
Kondensators bilden, angeordnet, so daß beim IContak-tieren durch Eindrücken der
Anschlußscheiben 3 (vgl.
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Fig. 1 bis 3) jeweils die Metallfolie 7 oder die Metallfolie 8 von
den Vorsprüngen 4 auf den Anschlunscheiben 3 elek-trisch kontaktiert wird.
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In Fig. 4a sind die das Dielektrikuni bildenden thernioplastischen
Folien 5 bündig zueinander, in Fig. 4b dagegen geringfügig gegeneinander versetzt
angeordnet.
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Die Kontaktierung der Anschlußelemente kann sowohl an unimprägnierten
Kondensatorwickeln, d.h. Wickeln lediglich aus thermoplastischen und Metall-Folien
als auch an imprägnierten Kondensatorwickeln erfolgen. Imprägnierte Kondensatorwickel
werden derart hergestellt, daß die thermoplastischen und die Metallfolien aufgewickelt
werden und anschließend in ein geeignetes
Imprägniermittel, z.B.
Wachs, eingebracht werden. Es kann jedoch auch so verfahren werden, daß die thermoplastischen
Folien vor dem Wickeln mit einem Imprägniermittel behandelt, anschließend mit den
Metallfolien sandwichartig abwechselnd geschichtet und dann aufgewickelt werden.
Die Kontaktierung erfolgt danach auf die bereits beschriebene Weise.