DEN0005912MA - - Google Patents
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
Tag der Anmeldung: 9. August 1952 Bekanntgeniacht am 6. September 1956
DEUTSCHES PATENTAMT
Die Herstellung elektrischer Wi ekel kondensatoren
erfolgt bekanntldch in der Weise, daß in der Regel zwei dünne Metallbänder mit dazwischenliegenden
Isolierbändern zu einem zylindrischen Wickel aufgerollt werden. Grundsätzlich lassen sich
diese Wickelkondensatoren, je nach Art des' verwendeten Dielektrikums, in zwei Hauptgruppen
unterteilen.
iJ 'Bei der ersten Gruppe, den sogenannten Papierwickelkondensatoren,
besteht — wie schon der Name verrät — das Dielektrikum aus einem oder
mehreren parallel laufenden Papierbändern. 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 Verlustw'inkel, der Isolationswiderstand sowie die relativ niedrige elektrische
Durchschlagsfestigkeit gestatten überdies nur ihre
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Verwendung in bestimmten Gebieten der Elektrotechnik.
Zur zweiten Gruppe der Wickelkondensatoren, der sogenannten Kunstfolienkondensatoren, gehört
insbesondere der Polystyrolkondensator, der durch ausgezeichnete dielektrische Eigenschaften gekennzeichnet
ist. Es ist aus der Patentliteratur bekanntgeworden, ungereckte Polystyrolfolien zu Wickelkondensatoren
zu verarbeiten. Ungereckte Poly-ίο styrolfolien sind sehr spröde und von verhältnismäßig
geringer Biegefestigkeit; ihre Bruchdehnung beträgt lediglich etwa 2 bis 3%, während ihre
Dehnung innerhalb des Elastizitätsbereiches unter I bis iV2% 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 Reekungsprozeß unterzogen werden. Ein mit einer solchen
gereckten Polystyrolfolie hergestellter Wickelkondensator wäre jedoch infolge seiner unzureichenden
Kapazitätsstabildtät für die praktischen Bedürfnisse nicht brauchbar, da die Tendenz der
Isolierfolie, sich aus dem gereckten 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 verarbeitungstechmischen Vorteile des Papierwickelkondensators mit
den günstigen dielektrischen Eigenschaften organischer Isolierstoffolien weitgehend kombiniert.
Das erfindungsgetnäße 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 20°/o 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 Kondensato-rwickels kamt beispielsweise dadurch
bewirkt werden, daß der bereits aufgerollte Wickel einer kurzen Wärmebehandlung unterworfen
wird. Da die spezifische Wärme der Metallbelegungen geringer ist als die der Isölierfoilien,
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 Polymerisationsgrades durch
die relativ spröden Belagsfolien während des Erwärmungsprozeeses. 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, daß das Wickeln der Isolierfolie mit den Kondensatorbelegungein 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 Poly-·
merisation der umspritzten Umhüllungssubstanz: eine Schutzhülle von. überall gleichmaßiger Wandstärke entsteht. Der Wickeldorn selbst bildet zu- ■■
sammen mit der polymerisierten Umhüllungssubstanz
einen einheitlichen, festen . und dichten. Körper.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch nur wenige und verhältnismäßig einfache ; Arbeits- ;
schritte ausgezeichnet. Der nach diesem Verfahren:
hergestellte Kondensator genügt allen Ansprüchen
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hinsichtlich des Isolationswiderstandes, der Durchschlagsfestigkeit
und der Kapazitätsstabilität.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung elektrischer Wickelkondensatoren mit Isolierfolien aus
organischen Polymeren als Dielektrikum, die in
ίο an sich bekannter Weise zusammen mit den
Kondensatorbelegungen zu einem Wickel aufgerollt werden, gekennzeichnet durch die Verwendung
elastischer, im wesentlichen ungereckter Isolierfolien, beispielsweise aus PoIyäthylen,
die während des Wickelvorganges bewußt über den natürlichen Wickelzug hinaus zügig so weit beansprucht werden, daß eine
vorübergehende, bis zu 20°/o betragende, jedoch innerhalb des Elastizitätsbereichs liegende Dehnung
auftritt.
2. Verfahren zur Herstellung elektrischer Wickelkondensatoren nach Anspruch 1, 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 Isolierband höheren Polymerisationsgrades
ausgesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder den folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Wickeldorn aus polymerem Material verwendet wird.
.5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung des
Wickeldo'rns, insbesondere durch einen an beiden Stirnseiten des Kondensatorwickels herausragenden
Dom, daß dieser gleichzeitig als Zentrierelement während des Umhüllungsvorganges
dient.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 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 1 oder den fol·
genden, dadurch gekennzeichnet, daß der fertige ' Wickel mit kalt oder warm polymerisierbarein
plastischen Massen umhüllt wird.
8. Verfahren nach Anspruch. 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatorwickel 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 1
oder den folgenden.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 806 872.
Deutsche Patentschrift Nr. 806 872.
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