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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 8. Mai 1952 Bekanntgemacht am 14. Juni 1956Registration date: May 8, 1952. Advertised on June 14, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung elektrischer Wickelkondensatoren, insbesondere mit einem Dielektrikum aus einer besonders präparierten Papierfolie.The invention relates to a method for manufacturing electrical wound capacitors, in particular with a dielectric made from a specially prepared paper foil.

Bei den bisherigen Wickelkondensatoren dieser Art wird der Wickel getrocknet, mit einem Isoliermittel als Ziusatzdielektrikuim imprägniert und in ein Rohr aus Glas, Hartpapier oder einem anderen Kunststoff gesteckt, das stirnseitig mit einer Vergußmasse abgedichtet wird. Diese bekannten Kondensatoren sind jedoch durch einen schlechten A^erlustfaktor, durch relativ geringe Isolationswiderstände und durch eine niedrige Spannungsfestigkeit gekennzeichnet. Ferner ist der stirnseitige Vergußabschluß oft schon nach wenigen Betriebsstunden undicht geworden, insbesondere bilden sich schädliche Luftkänäle längs der Ansehlußdrähte aus.In previous wound capacitors of this type, the winding is dried with an insulating agent impregnated as Ziusatzdielektrikuim and in a tube made of glass, hard paper or another Plastic inserted, which is sealed at the front with a potting compound. These well-known However, capacitors are characterized by a poor loss factor, by relatively low insulation resistance and by a low dielectric strength. Furthermore, the frontal The sealing compound often leaks after just a few hours of operation, in particular it forms harmful air channels along the connecting wires.

Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Wickelkondensator vermeidet diese Nachteile dadurch, daß als Dielektrikum dienende Isolierbänder, beispielsweise aus Papier, unmittelbar vor der Weiterverarbeitung zum Kondensatorwickel durch eine Pol'yäthylenlösung geführt und mit einer unmittelbar nach Verlassen der Lösung in ^kristalliner Phase erstarrenden ' Polyäthylenschicht, überzogen werden, und daß der unter Verwendung dieser Bänder hergestellte' WickelThe wound capacitor produced by the method according to the invention avoids this Disadvantages due to the fact that insulating tapes, for example made of paper, serve as a dielectric directly before further processing to the capacitor winding passed through a polyethylene solution and with a layer of polyethylene which solidifies in a crystalline phase immediately after leaving the solution, are coated, and that the 'wrap produced using these tapes

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anschließend einer Wärmebehandlung mit oder ohne Vakuumeinwirkung unterworfen wird.is then subjected to a heat treatment with or without the action of a vacuum.

Des weiteren werden erfindungsgemäß zur Herstellung des Tränkungsbades mindestens zwei Komponenten des Polyäthylens mit verschiedenem Molekulargewicht in einem Gemisch flüssiger Kohlenwasserstoffe gelöst.. Als Lösungsmittel eignen sich besonders gut Gemische aus Toluol, Xylol, Dekalin, Tetralin, Octan, Nonan und Dekan.Furthermore, according to the invention, at least two are used to produce the soaking bath Components of polyethylene with different molecular weights in a mixture of liquids Dissolved hydrocarbons .. Mixtures of toluene, Xylene, decalin, tetralin, octane, nonane and decane.

ίο Die Papierfolie, die vor der Polyäthylenbehandlung noch nach bekannten Verfahren zwecks weiterer Verbesserung des Verlustfaktors getrocknet werden kann, wird dann in das auf etwa ioo° C erhitzte Polyäthylenbad geführt. Unmittelbar nach Verlassen der Lösung verflüchtigt sich das Lösungsmittel, während das Polyäthylen zu einem dichten, auf dem Papierband äußerst festhaftenden Überzug feiner, untereinander zusammenhängender teilkristalliner Partikel bei einer bestimmten Temperatur erstarrt. Die Viskosität der Lösung und damit die Schichtstärke läßt sich durch Änderung des Mischungsverhältnisses beider Polyäthylen-Komponenten und der Lösungsmittel regeln. Überschüssiges Material kann vom Papierband unmittelbar nach Verlassen der Lösung mittels einer einfachen Abstreifvorrichtung entfernt werden. Nach Fertigstellung des Wickels wird dieser einet Wärmebehandlung, erforderlichenfalls unter gleichzeitiger Vakuumeinwirkung, unterworfen. Hierbei ■ geht das niedermolekulare Polyäthylen in eine dünnflüssige Phase über, dringt in die Poren des Papierbandes ein, durchtränkt das Papier vollkommen und füllt praktisch sämtliche noch etwa verbliebenen Luftstellen im Wickel aus, so. daß nach der Wärmebehandlung von einem fast homogenen Dielektrikum zwischen den Kondensatorbelegungen gesprochen werden kann.ίο The paper film that is used before the polyethylene treatment can still be dried by known methods for the purpose of further improving the loss factor can, is then led into the polyethylene bath heated to about 100 ° C. Immediately after leaving the solvent evaporates from the solution, while the polyethylene becomes a dense, on the paper tape extremely firmly adhering coating of fine, interconnected, partially crystalline Particles solidify at a certain temperature. The viscosity of the solution and hence the layer thickness can be changed by changing the mixing ratio of the two polyethylene components and regulate the solvent. Excess material can be removed from the paper tape can be removed immediately after leaving the solution using a simple wiper device. After the winding has been completed, it is subjected to a heat treatment, if necessary with simultaneous treatment Vacuum, subjected. Here ■ the low molecular weight polyethylene goes into one The thin liquid phase penetrates into the pores of the paper tape and completely soaks the paper and fills practically any remaining air in the coil, see above. that after the heat treatment of an almost homogeneous dielectric between the capacitor layers can be spoken.

Zur Vermeidung etwaiger Fehlstellen im PoIyäthylenüberzug hat es sich als vorteilhaft erwiesen, den Tränkungsprozeß vor der Weiterverarbeitung zum Wickel zu wiederholen. Die spezifische Kapazität läßt sich bei dem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kondensator, ohne den Verlustfaktor zu verschlechtern, noch dadurch erhöhen, daß der soeben beschriebenen Lösung weitere anorganische Füllstoffe hoher Dielektrizitätskonstante in feinverteilter Form zugesetzt werden. Als solche Füllstoffe kommen in erster Linie die Titanverbindungen der Erdalkalimetalle in Betracht.To avoid any defects in the polyethylene coating it has proven to be advantageous to carry out the impregnation process before further processing to repeat to wrap. The specific capacity can be determined according to the invention Process manufactured capacitor without worsening the loss factor, nor thereby increase that the solution just described further inorganic fillers of high dielectric constant be added in finely divided form. The titanium compounds of the alkaline earth metals are primarily used as such fillers into consideration.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens können, wie oben beschrieben, in an sich bekannter Weise zunächst die Kondensatorbelegungen, beispielsweise Aluminiumfolien, vor ihrer Verarbeitung mit einer hinreichend dünnen, jedoch noch genügend dicken Schicht untereinander zusammenhängender Polyäthylenkristalle überzogen und unter Verwendung einer abstandhaltenden zusätzlichen Isolierstoffolie, beispielsweise aus mit Polyäthylen behandeltem Papier oder aus Polyäthylen, zu einem Wickel aufgerollt und, dieser einer anschließenden Wärmebehandlung mit oder ohne gleichzeitiger Vakuumeiriwirkung unterworfen werden. Dieses Verfahren ist besonders im Falle der Polyäthylenfolie als Zusatzfolie für die Herstellung von Wickelkondensatoren mit äußerst kleinem Verlustfaktor etwa als Ersatz für Glimmerkondensatoren geeignet, da der Wickel nach der Wärmebehandlung durch ein absolut homogenes Dielektrikum aus Polyäthylen zwischen den Belegungen gekennzeichnet ist. Natürlich läßt sich auch bei diesem Kondensator die spezifische Kapazität durch Beimischung von anorganischen Füllstoffen hoher Dielektrizitätskonstante, die gleichzeitig eine abstandhaltende Funktion ausüben, erhöhen. Bei Kondensatoren geringer Spannungsfestigkeit kann gegebenenfalls die zusätzliche Isolierfolie gänzlich in Fortfall kommen. Es genügt dann, wenigstens eine der Kondensatorbelegungen mit der Polyäthylenlösung zu behandeln und den Wickel der erfindungsgemäßen Wärmebehandlung zu unterziehen.In a further embodiment of the method according to the invention, as described above, in an As is known, the capacitor assignments, for example aluminum foils, are first presented their processing with a sufficiently thin, but still sufficiently thick layer below one another coherent polyethylene crystals coated and using a spacer additional insulating film, for example made of paper treated with polyethylene or made of Polyethylene, rolled up into a roll and, this a subsequent heat treatment with or be subjected without simultaneous vacuum effect. This procedure is particularly important in the Case of the polyethylene film as an additional film for the production of wound capacitors with extremely With a small loss factor, it is suitable, for example, as a replacement for mica capacitors, since the winding follows the heat treatment through an absolutely homogeneous dielectric made of polyethylene between the layers is marked. Of course, the specific capacitance of this capacitor can also be determined by adding inorganic fillers of high dielectric constant, which at the same time exercise a spacing function, increase. In the case of capacitors with a low dielectric strength, the additional insulating film to come to an end entirely. It is then sufficient to have at least one of the capacitor assignments to treat with the polyethylene solution and the winding of the heat treatment according to the invention to undergo.

Es sei erwähnt, daß Wickelkondensatoren mit einem Dielektrikum aus Polyäthylen bereits bekanntgeworden sind. Diese Kondensatoren werden jedoch, wie die anderen bekannten Kunstfolienkondensatoren, unter Verwendung fertiger Isolierstoffbänder hergestellt. Das Dielektrikum eines solchen Kondensators ist jedoch auch im späteren Betrieb, insbesondere bei etwas erhöhten-Temperaturen, einem ständigen »Fließen« unterworfen, was zu unzulässig größen Temperaturabhängigkeiten und unerwünschten Änderungen der Betriebskenngrößen führt. Vor allen Dingen versuchen sich die bei der Herstellung der Folien und beim Wickelprozeß entstehenden Spannungen bei leicht erhöhten Temperaturen auszugleichen. Abgesehen von der verschiedenen Verfahrenstechnik ist der erfindungsgemäße Kondensator infolge seiner kristallinen Struktur des Dielektrikums und seiner spannungsfreien Herstellung durch große Konstanz seiner Betriebsdaten gekennzeichnet. Das Überziehen von metallischen Bändern mit einem Polyäthylenfilm ist, wie bereits oben erwähnt, bekannt. Es ist auch schon'bemerkt worden, daß derartig präparierte Metallfolien für die Herstellung von Wickelkondensatoren geeignet sind. Wickelt man nun beispielsweise zwei mit Polyäthylen überzogene Metallbänder zu einem Kondensatorwickel auf, so wird man feststellen müssen, daß sich no innerhalb des Wickels noch erhebliche Lufteinschlüsse befinden. Es wird also, insbesondere für hochwertige Kondensatoren, die Imprägnierung des Wickels mit einem zusätzlichen Dielektrikum notwendig sein. Außerdem sind Kondensatoren dieser Art nur durch eine geringe Spannungsfestigkeit gekennzeichnet. Wie bereits aus obigen Darstellungen ersichtlich ist, geht die vorliegende Erfindung zunächst vom bekannten, mit einem flüssigen Zusatzdielektrikum imprägnierten Wickelkondensator aus, der sich im praktischen Betrieb seit langer Zeit bewährt hat. Bei dem nach der Erfindung gefertigten Kondensator dagegen kommt die zusätzliche! Imprägnierung nunmehr in Fortfall; dabei ist der Wickel trotzdem frei von Fremd- und insbesondere Lufteinschlüssen. Da der neue KondenIt should be mentioned that wound capacitors with a dielectric made of polyethylene have already become known are. However, like the other known plastic film capacitors, these capacitors are manufactured using finished insulating tapes. The dielectric of a Such a capacitor is, however, also in later operation, especially at slightly elevated temperatures, subject to constant "flowing", which leads to inadmissibly large temperature dependencies and undesirable changes in the operating parameters. Above all, try the stresses that arise during the production of the foils and during the winding process easily compensate for elevated temperatures. Apart from the various process engineering is the capacitor according to the invention due to its crystalline structure of the dielectric and its tension-free production is characterized by the great constancy of its operating data. The As already mentioned above, covering metallic strips with a polyethylene film is known. It has already been noted that metal foils prepared in this way are used for production of wound capacitors are suitable. If you now wrap, for example, two polyethylene-covered Metal bands to a capacitor winding, you will have to find that no there are still considerable air pockets within the roll. So it will, especially for high-quality capacitors, the impregnation of the winding with an additional dielectric is necessary being. In addition, capacitors of this type are only characterized by a low dielectric strength. As can already be seen from the above representations, the present invention works first from the well-known wound capacitor impregnated with a liquid additional dielectric which has proven itself in practical operation for a long time. In the manufactured according to the invention Capacitor on the other hand comes the additional! Impregnation now discontinued; is there the roll is still free of foreign and especially air inclusions. Since the new condens

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■ sator mit einem bei normalen Betriebstemperaturen festen Dielektrikum durchsetzt ist, ist er in, mechanischer und elektrischer Hinsicht sehr stabil. Ein sehr wesentlicher Vorzug liegt schließlich in der■ sator with a at normal operating temperatures is interspersed with solid dielectric, it is very stable mechanically and electrically. A After all, the very essential advantage lies in the

. 5 Verträglichkeit des aktiven, nach der Wärmebehandlung einen festen Block darstellenden Wickelkörpers mit den neuzeitlichen Umhüllungen auf Kunststoff basis. Die bisherigen Zusatzdielektrika zeigten nämlich keinerlei Affinität zu diesen. 5 Compatibility of the active block, which after heat treatment forms a solid block Winding body with the modern plastic-based coverings. The previous additional dielectrics namely did not show any affinity to these

ίο Umhüllungen, so daß also besondere Vorkehrungen erforderlich waren, um den Kondensator wirklich dicht verschließen zu können. Es ist bekannt, daß die Art der Umhüllung auf die Kenngrößen des Kondensators, insbesondere auf den Verlustfaktor, einen oft unerwünschten Einfluß ausübt. Bei hochwertigen Kondensatoren wird die Umhüllung aus dem gleichen verlustarmen Material wie zwischen den Kondensatorbelegungen hergestellt. Der erfin-ίο wrappings, so take special precautions were necessary in order to be able to close the condenser really tightly. It is known that the type of envelope on the parameters of the capacitor, in particular on the loss factor, often has an undesirable influence. In the case of high-quality capacitors, the casing is made of the same low-loss material as made between the capacitor layers. The inven-

■ dungsgemäße Kondensator wird daher nach der Wärmebehandlung noch ein oder mehrere Male in■ proper capacitor is therefore after the heat treatment one or more times in

eine Polyäthylenlösung getaucht oder mit einer • solchen oder mit Polyäthylen umspritzt.immersed in a polyethylene solution or overmolded with it or with polyethylene.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Process for the production of electrical wound capacitors, characterized in, that for the production of the dielectric insulating tapes, for example made of paper, and / or the Capacitor assignments prior to processing into the capacitor winding by a Polyethylene solution out and with a one-sided or two-sided, directly after leaving the solution in the crystalline phase, coated and solidified polyethylene layer optionally using a spacing additional insulating film for Windings are rolled up, and that this winding a subsequent heat treatment is subjected with or without the action of a vacuum.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the capacitor assignments are passed through a polyethylene solution before further processing into the capacitor winding, with a unilateral or bilateral, immediately after leaving the solution in crystalline Phase solidifying polyethylene layer coated and using an additional ■ borrowed, spacing insulating film, e.g. polyethylene film, rolled up into a roll be, and that this winding a subsequent heat treatment with or without Is subjected to vacuum action.

3. The method according to claim 2, characterized in that as an additional spacer Insulating foil with a polyethylene solution treated paper tape is provided.

4. The method according to claim 1 or the following, characterized in that the Soaking bath at least two polyethylene components of different molecular weights, dissolved in a mixture of liquid hydrocarbons contains.

5. The method of claim 1 or the following, characterized in that the Polyaugenbehandlung is carried out at about 105 ⁰ C.

6. The method according to claim 1 or the following, characterized in that the polyethylene solution inorganic substances with a high dielectric constant, for example titanium compounds the alkaline earth metals, are added in finely divided form.

7. A method for encasing electrical capacitors produced according to claim 1 or the following, characterized in that they are immersed one or more times in a polyethylene solution dipped or coated with such or with polyethylene.

Referred publications:
French Patent No. 942430;
British Patent Nos. 508057, 584672.