DE975276C

DE975276C - Elektrischer Wickelkondensator mit laengs- und quergereckten Kunststoffolien als Dielektrikum

Info

Publication number: DE975276C
Application number: DEP11361A
Authority: DE
Inventors: Willy Dr Rer Nat Prang
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1948-10-02
Filing date: 1948-10-02
Publication date: 1961-10-26

Description

Elektrischer Wickelkondensator mit längs- und quergereckten Kunststoffolien als Dielektrikum In jüngster Zeit gewinnen elektrische Kondensatoren, deren Dielektrikum aus Kunststoffen besteht, immer mehr an Bedeutung, weil die Kunststoffe teilweise über ausgezeichnete dielektrische Eigenschaften verfügen. Im Interesse einer ökonomischen Herstellungsweise bemüht man sich naturgemäß, insbesondere wenn es sich um die Fertigung größerer Kapazitätswerte handelt, Wickelkondensatoren herzustellen, d. h. die Belegungen und die dielektrischen Bänder spiralig miteinander aufzuwickeln. Dieses bereitet anfangs Schwierigkeiten, weil einige Kunststoffe außerordentlich spröde sind und bei der geringsten Biegebeanspruchung zerspringen. Mit Hilfe eines Kunstgriffes, nämlich der sogenannten Reckung, gelingt es, auch derartige Kunststoffe biegsam zu gestalten. Das Verfahren, die Biegefähigkeit hervorzurufen, besteht darin, daß man das Kunststoffband bei oder nach seiner Herstellung unter entsprechenden Bedingungen auf ein Mehrfaches dehnt, wodurch eine Orientierung der Moleküle in dem Band eintritt und eine Biegefähigkeit gegeben wird.
Der Reckungszustand der dielektrischen Bänder bleibt, soweit keine Übertemperaturen, deren Höhe von dem jeweilig verwendeten Kunststoff abhängt, überschritten werden, an sich bestehen. Durch Temperatureinwirkung kann man jedoch auch den Reckungszustand mindestens zum Teil zurückbilden, wodurch eine Verkürzung der dielektrischen Bänder und damit ein sehr großer Wickeldruck eintritt. Man nutzt dies bei der Herstellung solcher Kondensatoren auch aus und erreicht damit die Herstellung sehr fester Wickelkörper, aus denen infolge der molekularen Kräfte beim Zusammenziehen der Bänder alle Lufteinschlüsse ausgepreßt sind. Gleichzeitig kann man auch dabei erreichen, daß die außen frei aufeinanderliegenden Kunststoffteile, nämlich die stirnseitig überragenden Randteile der Kunststoffbänder, oberflächlich miteinander verbacken und gleichzeitig somit einen dichten Abschluß des Kondensatorinneren gegenüber der Außenwelt bilden.
Bei der allgemeinen Tendenz, Schaltelemente möglichst klein zu gestalten, stieß man nun auf gewisse Schwierigkeiten. Insbesondere war zeitweise kein genügendes Verbacken der überstehenden Kunststoffteile zu erreichen, so daß der Wickelkörper in ein besonders dichtes Gehäuse untergebracht werden mußte. Wie, die Untersuchungen ergaben, ist dies darauf zurückzuführen, daß die stirnseitig frei stehenden Kunststoffteile, die ja um die Stärke der eingewickelten Belegung voneinander getrennt sind, trotz der Kontraktionsmöglichkeit, bei der sich diese Randteile verdicken, nicht zur Berührung miteinander kamen. Auch die Wahl dünnerer Belegungszwischenlagen gibt keine eindeutige Lösung, da selbständige Belegungsfolien nicht beliebig dünn hergestellt werden können.
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Wickelkondensator mit längs- und quergereckten Kunststoffolien als Dielektrikum in einer Stärke von io [,m oder geringer und als Belegungen dienenden Metallschichten in der Größenordnung von selbständigen Metallfolien, dessen gerecktes Dielektrikum die Belegungen stirnseitig überragt und durch eine Wärmebehandlung mindestens zum Teil entreckt wird, hergestellt unter Verwendung solcher Kunststoffolien, daß der Abstand zwischen je zwei aus den Wickelstirnseiten herausragenden Isolierstoffwindungen im nicht entreckten Zustand höchstens gleich der Dickenzunahme jedes der überstehenden Isolierstoffränder infolge der Entrekkung ist, nach Patent 974 887. Die Erfindung zeigt nun einen weiteren allgemeingültigen Weg, auf welchem in jedem Fall ein sicherer Abschluß des Wickelkörpers gegen die Umgebung erreicht werden kann. Sie besteht darin, daß Kunststofffolien aus sehr stark gerecktem Material mit einer Doppelbrechung d r > 6 - 1o-3, vorzugsweise 8 - 1o-3, verwendet werden. .
Da man in der Fertigung der gereckten Kunststoffolien die verschiedensten Reckungsgrade eindeutig beherrscht, ist es ohne weiteres möglich, auch Kunststoffbänder in diesen gewünschten Werten zu erhalten. Diese sehr stark gereckten Bänder haben nun verständlicherweise auch die größte Kontraktionsmöglichkeit, d. h., die frei überstehenden Längsränder der Bänder verkürzen sich sehr stark und nehmen dabei aber auch sehr an Stärke zu, so daß nun selbst bei sehr dünnen Kunststoffbändern eine einwandfreie Dichtung der Stirnflächen des Kondensatorkörpers auch bei verhältnismäßig starker Belegungsschicht möglich ist. Nach der Erfindung konnten Kondensatorenkörper hergestellt werden, deren Belegungsschichten aus 8 [m starken Metallfolien bestanden und deren dielektrische Schichten aus gereckten Polystyrolbändern mit einem Reckungsgrad von d r = 8 - 1o-3 hergestellt waren, die bei der nachfolgenden Wärmebehandlung an den Stirnseiten einwandfrei verbackten.
In der Zeichnung ist ein den vorstehenden Angaben entsprechend aufgebauter Wickelkörper in der Fig. i in perspektivischer Ansicht dargestellt. a und b sind zwei dielektrische Streifen mit dem starken Reckungsgrad, während c und d die Belegungsfolien sind. Nach dem Wickeln des Kondensatorkörpers sieht die Stirnseite im axialen Schnitt des Wickelkörpers so aus, wie es die Fig.2 in einem Ausschnitt wiedergibt. a und b sind wiederum die dielektrischen Zwischenlagen, c und d die Belegungstreifen. Der freie Raum zwischen den stirnseitig herausstehenden Längsrändern der dielektrischen Zwischenlagen a und b wird nun infolge der starken Kontraktionsmöglichkeit der stark gereckten Bänder angefüllt, wenn eine entsprechende Wärmebehandlung eintritt, so wie es die Fig.3 wiedergibt, wobei die überstehenden Randteile von a und b verkürzt sind und dafür in ihrer Stärke zugenommen haben, so daß eine gegenseitige Berührung und eine Haftung miteinander eintritt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Elektrischer Wickelkondensator mit längs-und quergereckten Kunststoffolien als Dielektrikum in einer Stärke von io #tm oder geringer und als Belegungen dienenden Metallschichten in der Größenordnung von selbständigen Metallfolien, dessen gerecktes Dielektrikum die Belegungen stirnseitig überragt und durch eine Wärmebehandlung mindestens zum Teil entreckt wird, hergestellt unter Verwendung solcher Kunststoffolien, daß der Abstand zwischen je zwei aus den Wickelstirnseiten herausragenden Isolierstoffwindungen im nicht entreckten Zustand höchstens gleich der Dickenzunahme jedes der überstehenden Isolierstoffränder infolge der Entreckung ist, nach Patent 974 887, dadurch gekennzeichnet, daß Kunststoffolien aus sehr stark gerecktem Material mit einer Doppelbrechung d r > 6 - 1o-3, vorzugsweise 8 - 1o-3, verwendet werden.
2. Elektrischer Kondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die dielektrischen Zwischenlagen aus gerecktem Polystyrol bestehen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 733 6o9 ; schweizerische Patentschrift Nr. 243 9:25; französische Patentschrift Nr. 823 499; Wissenschaftliche Veröffentlichungen aus den Siemens-Werken, 194o, S.iiobis 133.