DE960654C

DE960654C - Verfahren zur Herstellung elektrischer Wickelkondensatroen

Info

Publication number: DE960654C
Application number: DEN5912A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Harnisch; Dipl-Phys Helmut Lorenz
Original assignee: NSF NUERNBERGER SCHRAUBENFAB
Current assignee: NSF NUERNBERGER SCHRAUBENFAB
Priority date: 1952-08-10
Filing date: 1952-08-10
Publication date: 1957-03-28

Description

Verfahren zur Herstellung elektrischer Wickelkondensatoren Die Herstellung elektrischer Wickelkondensatoren erfolgt bekanntlich in der Weise, daß in der Regel zwei dünne Metallhänder mit dazwischenliegenden Isolierbändern zu einem zylindrischen Wickel aufgerollt werden. Grundsätzlich lassen sich diese Wickelkondensatoren, je nach Art des verwendeten Dielektrikums, in zwei Hauptgruppen unterteilen.
Bei der ersten Gruppe, den sogenannten Papierv,ickelkondensatoren, besteht - wie schon der ?Name verrät - das Dielektrikum aus einem oder mehreren parallel laufenden Papierhändern. Nachteilig bei diesen Kondensatoren ist der Umstand, daß sie sich nicht absolut dicht wickeln lassen. Es müssen vielmehr die im Wickel noch vorhandenen Zwischenräume durch besondere Imprägnierverfahren ausgefüllt werden. Weiterhin ist ein besonderer luft- und feuchtigkeitsdichter Abschluß des aktiven Wickels gegenüber der äußeren Atmosphäre erforderlich. Die dielektrischen Eigenschaften des verwendeten Isoliermaterials, insbesondere der verhältnismäßig große Verlustwinkel, der Isolationswiderstand sowie die relativ niedrige elektrische Durchschlagsfestigkeit gestatten überdies nur ihre Verwendung in bestimmten Gebieten der Elektrotechnik.
Zur zweiten Gruppe der Wickelkondensatoren, der sogenannten Kunstfolienkondensatoren, gehört insbesondere der Polystyrolkondtnsator, der durch ausgezeichnete dielektrische Eigenschaften. gekennzeichnet ist. Es ist aus der Patentliteratur bekanntgeworden, ungereckte Polystyrolfolien zu Wickelkondensatoren zu verarbeiten. Ungereckte Polystyrolfolien sind sehr spröde und von verhältnismäßig geringer Biegefestigkeit; ihre Bruchdehnung beträgt lediglich etwa 2 bis P /O, während ihre Dehnung innerhalb des. Elastizitätsbereiches unter I bis I1/2°/, beträgt. Vor dem Wickelprozeß sind diese Folien daher mit Weichmachern zu behandeln. Da die Weichmacher zwar die technologischen Eigenschaften der Folie verbessern, die elektrischen Eigenschaften eines hieraus hergestellten Kondensators jedoch entscheidend verschlechtern, haben derartige Verfahren keinen Eingang in die Praxis gefunden.
Es ist ferner bekanntgeworden, die technologischen Eigenschaften, insbesondere die Biegefestigkeit von Polystyrolbändern dadurch zu verbessern, daß diese vor ihrer Verarbeitung zum Kondensatorwickel einem thermomechanischen Reckungsprozeß unterzogen werden. Ein mit einer solchen gereckten Polystyrolfolie hergestellter Wickelkondensator wäre jedoch infolge seiner unzureichenden Kapazitätsstabilität für die praktischen Bedürfnisse nicht brauchbar, da die Tendenz der Isolierfolie, sich aus dem gereckter, in den ungereckten Zustand zurückzuverwandeln, eine Veränderung der dielektrischen Kenngrößen bewirkt. Zur Beseitigung dieses Nachteils wird daher der aufgerollte Kondensatorwickel einer Wärmebehandlung unterworfen, bei der das Dielektrikum wieder in einen ausreichend stabilen Zustand übergeführt wird.
Erfindungsgemäß wird unter Vermeidung dieser mit erheblichen Schwierigkeiten verbundenen Umwandlungsprozesse des Dielektrikums ein Verfahren zur Herstellung elektrischer Wickelkondensatoren vorgeschlagen, das die verarbeitungstechnischen Vorteile des Papierwickelkondensators mit den günstigen dielektrischen Eigenschaften organischer Isolierstoffolien weitgehend kombiniert.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch die Verwendung elastischer, im wesentlichen jedoch ungereckter Isolierfolien aus organischen Polymeren als Dielektrikum, z. B. Polyäthylen, gekennzeichnet, die während des Wickelvorganges über den natürlichen Wickelzug hinaus so weit zügig beansprucht werden, daß eine vorübergehende, bis zu 2o% betragende, jedoch innerhalb des Elastizitätsbereichs liegende Dehnung auftritt.
Der erfindungsgemäße Vorschlag macht sich die elastischen Eigenschaften gewisser ungereckter, im wesentlichen daher weitgehend stabiler Ausgangsfolien zunutze. Der verhältnismäßig große Wickelzug und die Elastizität der Isolierbänder bietet die Gewähr für ein homogenes Dielektrikum zwischen den Kondensatorbelegungen; insbesondere ist die Gefahr eventuell noch vorhandener schädlicher Lufteinflüsse im fertigen Wickel weitgehend beseitigt, so daß ein besonderer Imprägnierprozeß in Fortfall kommen kann. Ein ausreichender Abschluß des Kondensatorwickels kann beispielsweise dadurch bewirkt werden, da.ß der bereits aufgerollte Wickel einer kurzen Wärmebehandlung unterworfen wird. Da die spezifische Wärme der Metallbelegungen geringer ist als die der Isolierfolien, wird durch diese Wärmebehandlung bewirkt, daß sich die stirnseitigen, metallbelagfreien Randzonen der Isolierbänder früher entspannen und infolge ihrer Elastizität zusammenziehen. Gleichzeitig werden gewissermaßen die Isolierbänder an beiden Stirnseiten fest eingespannt, so daß eine ausreichende Stabilität der kapazitiv wirksamen Isolierbandzonen auch im späteren Betrieb gewährleistet ist, da infolge des großen Wickeilzuges und der seitlichen Einspannung die mittleren Bandzonen. nicht mehr arbeiten können.
Vorteilhaft ist die Verwendung besonders dünner Metallfolien als Kondensatorbelag, da dann die Verminderung des Wickeldurchmessers nach außen hin. besonders stetig verläuft. Die Verwendung einer zweiten parallel laufenden Isolierfolie aus ebenfalls organischen Polymeren, jedoch höheren Polymerisationsgrades, verhütet ein stirnseitiges Durchstoßen der elastisch hochbeanspruchten Isolierfolien niederen P.olymerisationsgrades durch die relativ spröden Belagsfolien während des Erwärmungsprozesses.. Der Wickelzug der hochpolymeren Folie wird vorteilhaft etwas geringer gehalten.
Zwecks weiterer Verbesserung des Wickelkondensators kann dieser noch zusätzlich mit einer kalt oder warm polymerisierbaren Masse umhüllt werden. Vorteilhaft besteht diese aus gleichem oder ähnlichem Material, aus dem auch die Isolierbänder. bestehen. Die Umhüllung kann dabei durch mehrmaliges Tauchen in der Umhüllungssubstanz, z. B. in einer Polyäthylenlösung oder in flüssiges Polyäthylen, oder auch durch Umspritzen mit den genannten Substanzen erstellt werden. Eine weitere Verbesserung der Umhüllung, insbesondere aber auch eine Erleichterung des Spritzvorganges, kann dadurch erreicht werden, da.ß das Wickeln der Isolierfolie mit den Kondensatorbelegungen auf einem Wickeldorn aus ebenfalls polymerem Material erfolgt. Der Wickeldorn ragt beidseitig über die Stirnflächen des gerollten Wickels etwas heraus. Mittels dieser überstehenden Zapfen kann der Wickel in der Guß- oder Spritzform derartig gelagert und zentriert werden, daß nach der Polymerisation der umspritzten Umhüllungssubstanz eine Schutzhülle von überall gleichmäßiger Wandstärke entsteht. Der Wickeldorn selbst bildet zusammen mit der polymerisierten Umhüllungssubstanz einen einheitlichen, festen und dichten Körper.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch nur wenige und verhältnismäßig einfache Arbeitsschritte ausgezeichnet. Der nach diesem Verfahren hergestellte Kondensator genügt allen Ansprüchen hinsichtlicfi des Isolationswiderstandes, der Durchschlagsfestigkeit und der Kapazitätsstabilität.

Claims

PATENTANSPRUCI1E: i. Verfahren zur Herstellung elektrischer Wickelkondensatoren mit Isolierfolien aus organischen Polymeren als Dielektrikum, die in an sich bekannter Weise zusammen mit den Kondensatorb.elegungen zu einem Wickel aufgerollt werden, gekennzeichnet durch die Verwendung elastischer, im wesentlichen ungereckter Isolierfolien, beispielsweise aus Polyäthylen, die während des Wickelvorganges bewußt über den natürlichen Wickelzug hinaus zügig so weit beansprucht werden, daß eine vorübergehende, bis zu 2o"/o betragende, jedoch innerhalb des Elastizitätsbareichs liegende Dehnung auftritt.
2. Verfahren zur Herstellung elektrischer Wickelkondensatoren nach Anspruch i,"dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehrere parallel laufende Isolierbänder verschiedenen Polymerisationsgrades verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierband niederen Polymerisationsgrades einem höheren Wickelzug als das Isodtierband@ höheren Polymerisationsgrades ausgesetzt wird. q..
Verfahren nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wickeldorn aus polymerem Material verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch q., gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung des Wickeldorns, insbesondere durch einen an beiden Stirnseiten des Kondensatorwickels herausragenden Dorn, daß dieser gleichzeitig als Zentrierelement während des Umhüllungsvorganges dient.
6. Verfahren nach Anspruch i odci- den folgenden, gekennzeichnet durch eine solche Wärmebehandlung des Kondensatorwickels, daß sich die freien, stirnseitig über die Kondensatorbelegungen herausragenden Zonen der Isolierfolien entspannen, zusammenziehen und den aktiven Wickel dicht abschließen.
7. Verfahren zur Herstellung elektrischer Kondensatoren nach Anspruch i oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der fertige Wickel mit kalt oder warm. polymerisierbaren plastischen Massen umhüllt wird. B.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch ge- kennzeichnet, daß der Köndensatonvickel ein oder mehrere Male in eine Polyäthylenlösung getaucht oder mit einer solchen oder mit Polyäthylen umspritzt wird.
9. Elektrischer Wickelkondensator, hergestellt nach dem Verfahren des Anspruches i oder den folgenden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 8o6 872.