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Publication number: DEN0005912MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 9. August 1952 Bekanntgeniacht am 6. September 1956Registration date: August 9, 1952 Announced on September 6, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

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.Manufacture of electrical Wi ekel capacitors is known to take place in such a way that, as a rule, two thin metal strips with intervening Insulating tapes are rolled up into a cylindrical roll. Basically, you can these wound capacitors, depending on the type of 'dielectric used, in two main groups subdivide.

^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 ^{iJ 'In the first group, the so-called paper wound capacitors} , the dielectric consists - as the name suggests - of one or more parallel paper strips. The disadvantage of these capacitors is the fact that they cannot be wound absolutely tightly. Rather, the gaps still present in the coil have to be filled using special impregnation processes. Furthermore, a special airtight and moisture-tight seal of the active winding from the external atmosphere is required. The dielectric properties of the insulating material used, in particular the relatively large loss angle, the insulation resistance and the relatively low dielectric strength, moreover, only allow them

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Verwendung in bestimmten Gebieten der Elektrotechnik. Use in certain areas of electrical engineering.

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.The second group of wound capacitors, the so-called plastic film capacitors, belongs especially the polystyrene capacitor, which is characterized by excellent dielectric properties is. It has become known from the patent literature to convert unstretched polystyrene films into wound capacitors to process. Unstretched poly-styrene films are very brittle and relatively low flexural strength; their elongation at break is only about 2 to 3%, while their Elongation within the elasticity range is below I to iV2%. Before the winding process are therefore treat these films with plasticizers. Since the plasticizers are the technological Improve the properties of the film, the electrical properties of a capacitor made from it However, if they deteriorate decisively, such procedures have no entry into practice found.

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.It has also become known the .technological properties, in particular the flexural strength to improve polystyrene tapes in that they are processed into capacitor windings before they are processed be subjected to a thermomechanical reeking process. One with such a However, wound capacitor manufactured from stretched polystyrene film would be inadequate as a result of its Capacity stability not usable for practical needs, since the tendency of Insulating film, transforming itself back from the stretched to the unstretched state: a change the dielectric parameters causes.

Zur Beseitigung dieses Nachteils wird daher der aufgerollte Kondensatorwickel einer Wärmebehandlung unterworfen, bei der das Dielektrikum wieder in einen ausreichend stabilen Zustand übergeführt wird.Therefore, in order to eliminate this disadvantage, the rolled-up capacitor coil is subjected to heat treatment subjected, in which the dielectric is converted back into a sufficiently stable state will.

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.According to the invention, these conversion processes, which are associated with considerable difficulties, are avoided of the dielectric a process for the production of electrical wound capacitors proposed that the processing advantages of the paper wound capacitor with the favorable dielectric properties of organic insulating foils largely combined.

Das erfindungsgetnäße Verfahren ist durch die Verwendung elastischer, im wesentlichen jedochThe method according to the invention is, however, essentially more elastic due to the use of it

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. unstretched insulating film made of organic polymers as a dielectric, e.g. B. polyethylene, marked, which during the winding process is stressed so quickly beyond the natural winding tension that a temporary elongation of up to 20% but within the range of elasticity occurs.

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..The proposal according to the invention makes the elastic properties of certain unstretched, im therefore essentially use of largely stable starting films. The relatively large winding train and the elasticity of the insulating tapes guarantees a homogeneous dielectric between den- capacitor assignments; in particular, the risk of any still present is more damaging Air influences in the finished winding largely eliminated, so that a special; Impregnation process in Loss can come. A sufficient closure of the condenser coil came about, for example cause the already rolled-up roll to be subjected to a brief heat treatment will. Since the specific heat of the metal coverings is lower than that of the insulating foils, This heat treatment has the effect that the end-face, metal-coating-free edge zones the insulating tapes relax earlier and contract due to their elasticity. Be at the same time to a certain extent, the insulating tapes are firmly clamped at both ends, so> that sufficient stability 'of the capacitively active insulating tape zones is ensured even in later operation is because the central belt zones are due to the large winding tension and the lateral restraint can no longer work ..

■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. ■ It is advantageous to use particularly thinner ones Metal foils as a capacitor layer, because then the winding diameter is reduced to the outside runs particularly steadily. The use of a second insulating film running in parallel also organic polymers, but with a higher degree of polymerization, prevents an end face Pierce the elastically highly stressed insulating films with a low degree of polymerization the relatively brittle covering films during the heating process. The winding train of the high polymer Foil is advantageously kept a little smaller.

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.For the purpose of further improving the wound capacitor, it can also be coated with a cold or warm polymerizable compound. This advantageously consists of the same or a similar material from which the insulating tapes are also made. The envelope can be made by repeated dipping in the coating substance, for. B. in a polyethylene solution or in liquid polyethylene, or by injection molding with the substances mentioned. A further improvement of the envelope, but in particular also a facilitation of the injection molding process, can be achieved in that the winding of the insulating film with the capacitor cover takes place on a winding mandrel made of a polymer material. The winding mandrel protrudes slightly on both sides over the end faces of the rolled roll. By means of these protruding pegs, the roll can be stored and centered in the casting or injection mold in such a way that after the polymerisation of the encapsulating substance: a protective covering of. uniform wall thickness is created everywhere. The winding mandrel itself forms a uniform, solid ■■ together with the polymerized coating substance. and poetry. Body.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch nur wenige und verhältnismäßig einfache _; Arbeits- _; schritte ausgezeichnet. Der nach diesem Verfahren: hergestellte Kondensator genügt allen AnsprüchenThe method according to the invention is relatively simple by only a few _; Labor _; steps excellent. The capacitor produced by this process: meets all requirements

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hinsichtlich des Isolationswiderstandes, der Durchschlagsfestigkeit und der Kapazitätsstabilität.in terms of insulation resistance and dielectric strength and capacity stability.

Claims

Patent claims:

1. Process for the production of electrical wound capacitors with insulating foils organic polymers as dielectric, which are used in

ίο in a manner known per se together with the

Capacitor assignments are rolled up into a coil, characterized by the use elastic, essentially unstretched insulating film, for example made of polyethylene, which are consciously stressed so far during the winding process beyond the natural winding tension that a temporary elongation of up to 20% but within the elastic range occurs.

2. A method for producing electrical wound capacitors according to claim 1, characterized

. characterized in that two or more parallel insulating tapes of different degrees of polymerization be used.

3. The method according to claim 2, characterized in that the insulating tape is lower Degree of polymerization a higher winding tension than the insulating tape with a higher degree of polymerization is exposed.

4. The method according to claim 1 or the following, characterized in that a Winding mandrel made of polymer material is used.

.5. Method according to claim 4, characterized by such a design of the Wickeldo'rns, in particular by one protruding on both end faces of the capacitor winding Dom that this also acts as a centering element during the wrapping process serves.

6. The method according to claim 1 or the following, characterized by such Heat treatment of the capacitor winding so that the free, end face over the capacitor assignments the protruding zones of the insulating film relax, contract and the close the active wrap tightly.

7. A method for producing electrical capacitors according to claim 1 or the fol characterized in that the finished roll can be polymerized with cold or warm plastic mass is enveloped.

8. The method according to claim. 7, characterized in that the capacitor winding is a or immersed several times in, or with, a polyethylene solution or with polyethylene is overmolded.

9. An electrical wound capacitor manufactured according to the method of claim 1 or the following.

Considered publications:
German patent specification No. 806 872.