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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung elektrischer
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Schichtkondensatoren, bei dem zunächst auf einer Trommel mit großem
Durchmesser mehrere übereinander liegende, durch Trennfolien gegeneinander abgegrenzte
Mutterkondensatoren durch Aufwickeln von wenigstens zwei metallisierten Dielektrikumsfolien
gebildet werden, dann der gesamte Schichtstapel zumindest durch Tempern stabilisiert
und schließlich durch senkrecht zu seiner Oberfläche gelegte Schnitte in Einzelkondensatoren
aufgeteilt wird.
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Aus der DT-AS 24 51 863 ist ein Verfahren zur Herstellung elektrischer
Schichtkondensatoren, bei dem nur eine einzige langgestreckte bandförmige Kunststoffolie
verwendet wird, bekannt, die beidseitig derart mit Metallschichten versehen ist,
daß in ihrer Längsrichtung auf ihrer einen Oberfläche an der einen Seite und auf
der anderen Oberfläche an der anderen Seite jeweils ein isolierender Randstreifen
frei bleibt, wobei diese Folie mäanderförmig zu einem Schichtstapel gefaltet wird
und jeweils alle an der einen Stirnseite und alle an der anderen Stirnseite bis
an den Rand der dielektrischen Schicht reichenden Metallschichten durch durch Schoopen
aufgebrachte Metallschichten miteinander verbunden werden. Dabei wird die Folie
unter Verwendung einer Kunststoffolie mit durchgehenden Metallschichten auf beiden
Seiten der Folie auf ein pendelnde Drehbewegungen ausführendes Rad aufgebracht,
wobei durch die pendelnde Bewegung des Rades ein Schichtstapel gebildet wird, der
einen Mutterkondensator darstellt. Dieser Schichtstapel wird auf dem Rad getempert
und vor oder nach dem Aufbringen der Schoopschichten durch senkrecht zur Längsrichtung
des Bandes und zu seiner Oberfläche durchgeführte Schnitte in Einzelkondensatoren
aufgeteilt.
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Nach diesem Verfahren können zwar problemfrei Schichtkondensatoren
mit einem definierten Kapazitätswert hergestellt werden, aber hinsichtlich der von
Herstellverfahren für derartige Schichtkondensatoren geforderten hohen Wirtschaftlichkeit
wäre eine weitere Verbesserung wünschenswert.
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Aus der DT-AS 1 764 541 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Stapel-
bzw. Schichtkondensators bekannt, bei dem auf den kapazitiv wirksamen Teil eines
jeden Mutterkondensators nach dem Abtrennen der Kondensatorfolie eine Schicht von
Deckfolien aufgewickelt wird, welche aus mehreren Windungen einer nichtmetallisierten
Kunststoffolie gebildet wird. Auf diese Zwischenlagen werden dann Trennlagen, vorzugsweise
in Form eines Metallbandes, aufgewickelt. Erst darauf wird eine zweite Zwischenlage
aus nichtmetallisiertem Kunststoff und dann der nächste Mutterkondensator gewickelt.
Jede dieser Lagen muß abgetrennt bzw. neu eingespult werden. Hierfür ist ein erheblicher
Zeitaufwand erforderlich, der das Verfahren unwirtschaftlich macht.
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Aus der DT-OS 25 41 111 ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von
elektrischen Stapel- oder Schichtkondensatoren bekannt, bei dem auf eine Trommel
mit großem Durchmesser mehrere durch kapazitiv nicht wirksame Zwischenlagen voneinander
getrennte Mutterkondensatoren aus einer oder mehreren Kondensatorfolien mit gegenpoligen
Belägen und Freirandzonen im Bereich der entsprechenden Folienkanten aufgewickelt
werden, wobei in der Mitte der Zwischenlagen eine Wicklung eines beidseitig über
die Stirnflächen des Kondensators vorstehenden Trennbandes eingespult wird und bei
dem der so entstandene Ausgangskondensator mittels Schoopverfahren über seine gesamten
Stirnflächen stirnkontaktiert, zur mechanischen Verfestigung getempert und dann
zumindest in einer Ebene, die eine Rotationsachse enthält, zertrennt wird und bei
dem die so entstandenen Mutterkondensatoren oder Teilstücke von Mutterkondensatoren
entlang dem Trennband getrennt und durch weitere Schnitte senkrecht zur Folienlaufrichtung
in Einzelkondensatoren aufgeteilt werden. Zur Bildung der kapazitiv nicht wirksamen
Zwischenlagen werden dabei die Kondensatorfolien derart mit metallfreien Längsstreifen
in den Belägen versehen, daß gegenpolige Beläge keine kapazitiv wirksamen Uberdeckungsbereiche
mehr aufweisen. Bevorzugt wird dabei das Wickeln der Trennlagen und der aus den
Kondensatorfolien gebildeten Zwischenlagen aller übereinander angeordneten Mutterkondensatoren
jeweils über derselben Stelle der Trommel begonnen bzw. beendet.
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Alle bekannten Herstellverfahren sind jedoch deshalb besonders aufwendig,
weil der Aufbau der Mutterkondensatoren einen mit einem Anhalten der laufenden Wickeleinrichtung
verbundenen ständigen Wechsel der zu verwickelnden Bänder erfordert, wodurch die
Leistung der Wickeleinrichtung auf einen relativ geringen Anteil der eigentlichen
Wickelkapazität reduziert wird. Außerdem müssen aufgrund des erforderlichen manuellen
Eingreifens der Bedienungsperson zum Trennen und Anlegen der jeweils benötigten
Bänder häufig Qualitätseinbußen in Kauf genommen werden, die durch ungenaues Wiederanlegen
der Bänder entstehen können. Die Verwendung von Zwischenlagen mit speziell gewählten
Metallisierungsbereichen führt ebenfalls zu einer Erhöhung des Aufwands und zu einer
Verringerung der Leistungsfähigkeit der Wickeleinrichtungen. Überdies können bei
nicht ganz exakter Wickeltechnik Probleme hinsichtlich der Erzielung definierter
Kapazitätswerte entstehen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen
Schicht- oder Stapelkondensatoren der eingangs definierten Art zu auszugestalten,
daß die Leistungsfähigkeit vorhandener Wickeleinrichtungen voll ausgenutzt werden
kann und dabei trotzdem Einzelkondensatoren mit definierten Kapazitätswerten praktisch
problemfrei gefertigt werden können.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der gesamte
Schichtstapel in einem ununterbrochenen Wickelvorgang unter Einschießen der die
einzelnen Mutterkondensatoren gegeneinander abgrenzenden Trennfolien durchgehend
spiralig aufgebaut wird.
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Durch die Erkenntnis, daß beim Aufbau von übereinander liegenden Mutterkondensatoren
auf das Anhalten der Wickeleinrichtungen und die Verwendung speziell metallisierter
Zwischenlagen verzichtet werden kann und trotzdem funktionstüchtige, definierte
Kapazitätswerte besitzende Einzelkondensatoren nach Zerteilen der Mutterwickel erhalten
werden können, erbringt entscheidende fertigungstechnische und vor allem wirtschaftliche
Vorteile, da die Zahl der pro Zeiteinheit gefertigten Einzelkondensatoren ohne jegliche
qualitative
Einbußen wesentlich gesteigert werden kann.
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Vorzugsweise wird bei jedem Einschießen einer Trennfolie wenigstens
ein überlappter Trennfolienring gebildet, wobei erläuternd darauf hinzuweisen ist,
daß ein exaktes Einhalten der jeweiligen Einschießstellen der Trennfolien unkritisch
und im Falle der Verwendung doppelseitig metallisierter Dielektrikumsfolien völlig
unproblematisch ist.
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Zweckmäßigerweise werden als Trennfolien Kunststoffolien, insbesondere
nicht gereckte Folien verwendet, wobei der Wickelzug während des ununterbrochenen
Wickelvorgangs derart gewählt wird, daß eine Eigenverfestigung des gesamten Schichtstapels
erfolgt. Die durch den ununterbrochenen Wickelvorgang ermöglichte genaue Vorgabe
und Einhaltung des Wickelzugs ermöglicht die Erzielung hoher radialer Drücke, die
eine nachfolgende mechanische Verfestigung überflüssig machen und zu einer jeglicher
Aufblättertendenz entgegenwirkenden Verfestigung des Wickels führen, wobei der beim
Wickeln dynamisch erreichte Zustand bevorzugt durch Tempern und anschließendes Auskühlen
stabilisiert wird.
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Bevorzugt wird die Breite der Trennfolien größer gewählt als die Breite
der Dielektrikumsfolien. Da beim Schoopieren das aufgebrachte Metall an den Trennfolien
praktisch nicht haftet, wird nach dem Zerteilen der Mutterkondensatoren ein problemfreies
gegenseitiges Lösen der einzelnen Schichtkondensatoren gewährleistet.
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Die nach dem Schneidvorgang erhaltenen, von den leicht entfernbaren
Trennfolienteilen befreiten und gegebenenfalls bereits kontaktierten Einzel-Schichtkondensatoren
werden mit einer Schutzumhüllung versehen. Diese Schutzumhüllung kann beispielsweise
durch Tauchen, Wirbelsintern oder elektrostatische Beflockung erfolgen, wobei sich
in letzterem Falle vorteilhaft auswirkt, daß die Einzel-Schichtkondensatoren mit
keinerlei das Anlegen von Spannung behindernden Isolierfolien versehen sind.
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Die Einzel-Schichtkondensatoren können jedoch auch in Becher eingebaut
und in diesen Bechern vergossen werden.
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Eine sich durch besonders hohe Wirtschaftlichkeit auszeichnende Ausführungsform
des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin, daß der Mutterkondensatorwickel
in einem Hauptwickelvorgang aus wenigstens zwei paketierten Vorwickelbändern gewickelt
wird, die aus einer Vielzahl von in wenigstens einer Vorwickelstufe übereinander
spiralig auf eine Vorratsrolle gewickelten Einzelfolienbändern bestehen.
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Die die paketierten Vorwickelbänder tragenden Vorratsrollen bestehen
dabei vorzugsweise ebenso wie der im Hauptwickelvorgang für den Mutterkondensatorwickel
verwendete Träger aus einem großen, scheibenförmigen Rad. Das spiralige Aufwickeln
der Einzelfolienbänder in der Vorwickelstufe erfolgt unter Verwendung der bei Wickelmaschinen
bzw. Wickelautomaten bekannten Zugregelung und Kantensteuerung, so daß in dieser
Vorwickelstufe exakt gewickelte Vorratsrollen aus paketierten Einzelbändern erhalten
werden. Insbesondere vorteilhaft ist es,in der Vorwickelstufe mehrstufig zu arbeiten,
da auf diese Weise auch mit sehr dünnen Folien eine besonders wirtschaftliche und
im Hinblick auf die erreichbare Stabilisierung der Einzelwickel technisch vorteilhafte
Verfahrensfolge erhalten wird.
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Beim Hauptwickelvorgang werden mehrere Vorratsrollen um das im Zentrum
angeordnete, zur Bildung der Mutterkondensatorwickel dienende Rad angeordnet, wobei
der Wickelsinn des Ablaufes von den Vorratsrollen bei der Aufwickelung beibehalten
wird, d.h. daß während der Wickelvorgänge die Innenseite der paketierten Bänder
stets Innenseite bleibt.
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Bevorzugt sind die zur Bildung der Vorratsrollen verwendeten scheibenförmigen
Räder in gleicher Weise ausgebildet wie das zur Aufnahme der Mutterkondensatorwickel
dienende Rad.
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Um möglichst jegliche Verspannung der einzelnen Folienbänder im Folienbandpaket
zu vermeiden, werden die Vorratsrollen möglichst nahe beieinander angeordnet, und
die benötigten Führungsrollen so positioniert, daß nur kleine Umlenkwinkel auftreten.
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Die Anzahl der in der Vorwickelstufe durchgeführten Wickelvorgänge
ist prinzipiell nicht beschränkt und kann entsprechend den jeweiligen Gegebenheiten
und Forderungen gewählt werden. Von Bedeutung ist
jedoch, daß in
der Vorwickelstufe bereits Folienbänderpakete erhalten werden können, deren Stärke
im Millimeterbereich liegt und die aus einigen hundert Einzelfolien bestehen. Die
Aufwickelstärke wird dabei so gewählt, daß die Durchmesserdifferenzen des Abwickelvorganges
mit dem des Aufwickelvorganges der jeweils nächsten Wickelstufe zu keinen unzulässigen
Spannungen in den Folienpaketbändern führen.
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Wenn die Einzelfolienbänder zu einer gewünschten Paketstärke spiralig
vorgewickelt sind, kann der Hauptwickelvorgang durchgeführt werden, wobei dann zur
gegenseitigen Abgrenzung der einzelnen übereinander liegenden Mutterkondensatoren
nun Trennfolien ohne jegliches Anhalten der Wickelvorrichtungen eingeschossen werden.
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Die weitere Behandlung und Aufteilung der Mutterkondensatorwickel
erfolgt dann wiederum in der bereits beschriebenen Weise.
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Zur Erläuterung der Erfindung wird ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme
auf die Zeichnung beschrieben; in der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine schematische
Darstellung des Einschießens einer Trennfolie während des Wickelvorgangs, Fig. 2
eine schematische Darstellung eines Mutterkondensatorwickels mit eingeschossener
Trennfolie, Fig. 3 eine schematische Detaildarstellung zur Erläuterung der Relativlage
der metallisierten Dielektrikumsfolien und der Trennfolie, und Fig. 4 eine schematische
Schnittdarstellung von durch eine Trennfolie gegeneinander abgegrenzten Einzelkondensatoren.
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Nach Fig. 1 werden auf eine Trommel oder ein Rad 1 mit großem Durchmesser
zwei metallisierte Dielektrikumsfolien 3,4 spiralig zu einem Mutterkondensatorwickel
2 aufgewickelt.
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Wie im einzelnen der Fig. 3 zu entnehmen ist, besitzen die metallisierten
Dielektrikumsfolien 3,4 wechselseitige Isolierränder 6,7, so daß sich die metallischen
Beschichtungen abwechselnd zu einer Stirnseite des gebildeten Wickels erstrecken
und damit eine stirnseitige Kontaktierung der elektrisch wirksamen Beläge in einem
späteren Verfahrensschritt möglich ist.
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Wird im Verlauf des Wickelvorgangs eine einer vorgebbaren Kapazität
entsprechende Schichtstärke erreicht, so wird ohne Anhalten des Wickelvorgangs eine
aus einer Kunststoff- oder Metallfolie bestehende Trennfolie 5 eingeschossen, deren
Länge derart gewählt ist, daß ein sich vorzugsweise zumindest etwas überlappender
Trennfolienring ergibt, der den radial innen liegenden Mutterkondensatorwickel von
dem sich beim fortgesetzten Wickelvorgang aufbauenden radial äußeren Mutterkondensatorwickel
trennt. Der Wickelvorgang kann dabei bis zur Ausbildung mehrerer radial übereinander
liegender, jeweils durch Trennfolienringe gegeneinander abgegrenzter Mutterkondensatorwickel
fortgesetzt werden.
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Fig. 2 zeigt in schematischer Weise die Lage einer Trennfolie 5 innerhalb
eines Wickels, wobei der Überlappungsbereich mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet
ist.
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Die Trennfolienbreite wird - wie dies in Fig. 3 zu sehen ist -vorzugsweise
etwas breiter als die Breite der metallisierten Dielektrikumsfolien 3,4 gewählt.
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Nach Beendigung des kontinuierlich und unter gesteuertem Einschießen
von Trennfolien durchgeführten Wickelvorgangs wird der dynamisch erreichte Zustand
des Gesamtwickels durch-Tempern und anschließendes Auskühlen stabilisiert. Bei dem
sich vorzugsweise anschließenden
Schoopiervorgang werden die Stirnseiten
des sich noch auf dem Rad befindenden Gesamtwickels mit Metallschichten 8,9 versehen,
wobei bemerkt werden muß, daß die insbesondere aus Kunststoff bestehenden Trennfolien
5 dieses Metall nicht annehmen, so daß nach dem in üblicher Weise und bevorzugt
durch Sägen erfolgenden Zerteilen des Gesamtwickels die Vielzahl der sich dabei
ergebenden Einzelkondensatoren 11 problemfrei erhalten werden kann, da die radial
übereinander liegenden Einzelkondensatoren aufgrund des Vorhandenseins der Trennfolien
problemfrei voneinander gelöst werden können.
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Die Fig. 4 zeigt schematisch zwei mit Schoopierschichten 8,9 versehene,
aneinandergrenzende und dabei dennoch durch die Trennfolie 5 getrennte Einzelkondensatoren
11.
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Diese Einzelkondensatoren 11 bestehen ausschließlich aus metallisierten
Dielektrikumsfolien, die schoopiert und kontaktiert mit einer geeigneten Ummantelung
versehen oder in Becher eingebaut werden.