DE1589008C3 - Verfahren zur Herstellung eines Wickelkondensators - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Wickelkondensators mit abwechselnden Schichten von Belag und Dielektrikum, dessen benachbarte Beläge jeweils an seinen entgegengesetzten Stirnseiten über den wirksamen mittleren Bereich, in dem sie sich überlappen, so hervorstehen, daß die hervorstehenden Enden der Beläge eine zum Wickel schrägliegende Stirnfläche bilden, und dessen Beläge an diesen Stirnflächen metallisch mit den Anschlußdrähten verbunden sind.

Ein solcher Wickelkondensator ist aus der deutschen Patentschrift 747 338 bekannt. Gemäß dieser Patentschrift werden bei der Herstellung des Kondensatorwickels die einzelnen Winduffgen versetzt gewickelt und dadurch die Abschrägung der Stirnseiten erreicht. Dieses Verfahren ist aber umständlich und teuer.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren, bei dem ebenfalls abgeschrägte Stirnseiten am Kondensatorwickel erzeugt werden, das aber wesentlich billiger und einfacher und insbesondere für die Massenproduktion kleiner Kondensatoren besser geeignet ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zunächst die die Beläge und das Dielektrikum bildenden Folien derart aufgewickelt werden, daß alle Beläge, von denen die benachbarten, jeweils an entgegengesetzten Stirnseiten des Kondensatorwickels über den wirksamen mittleren Bereich, in dem sie sich überlappen, hervorstehen, um die gleiche Länge aus dem mittleren Bereich herausragen, daß danach die Stirnseiten des Wickels abgeschrägt werden und daß anschließend die schrägen Stirnflächen kontaktiert werden.

Dadurch wird insbesondere erreicht, daß das Wikkein vereinfacht und keine besonderen geformten Wickelfolien benötigt.werden.

Bei einer günstigen Weiterbildung dieses Verfahrens, die besonders raumsparende Kondensatoren ergibt, wird der Kondensatorwickel zu einem Rohr aufgewickelt und dieses dann vor dem Abschrägen zusammengedrückt.

Bei einer anderen Weiterbildung des Verfahrens wird vor dem Abschrägen der Kondensatorwickel mit einem härtbaren Imprägniermittel getränkt und dieses dann ausgehärtet. Dadurch wird das Abschrägen wesentlich erleichtert, insbesondere an dem spitz zulaufenden Ende, wo sich der Wickel sonst wegbiegen und den Schnitt- oder Schleifvorgang erschweren würde. Zwei weitere Weiterbildungen, bei der man die abgeschrägten Stirnseiten vor dem Kontaktieren mittels Flammsprühen mit einer metallischen Schicht überzieht, wobei man als metallische Schicht Kupfer verwenden kann, und die Leitungsdrähte auf die Metallschicht auflötet, verbessern die Kontaktierung.

Gemäß noch anderen, den Wickelaufbau besonders berücksichtigenden Weiterbildungen werden für die Beläge und das Dielektrikum getrennte Folien verwendet, oder als Dielektrikum wirkende Folien, auf die jeweils eine als Belag dienende Metallschicht aufgebracht ist, oder es werden als Beläge wirksame Folien verwendet, auf die jeweils eine als Dielektrikum dienende Schicht aus dielektrischem Material aufgebracht ist.

Die Zeichnungen erläutern die Erfindung. Es zeigt Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Kondensatorwickels, welche die Stellung der einzelnen Beläge und der dielektrischen Zwischenschichten beim Aufwickeln um einen Wickeldorn beim Verfahren nach der Erfindung zeigt,

Fig. 2 einen Schnitt durch die nach Fig. 1 gewikkelten Streifen,

Fig. 3 perspektivisch die Verwendung von Metallfolien als Beläge, wobei eine dieser Folien vorher auf

beiden Seiten einen Überzug aus dielektrischem Material erhalten hat, der den die Beläge voneinander trennenden dielektrischen Film' bildet,

Fig. 4 einen Schnitt durch die Streifen nach Fig. 3,

Fi g. 5 perspektivisch eine ähnliche Anordnung, bei der beide belagbildenden Metalifolien vor dem Aufwickeln beiderseitig mit dielektrischem Material überzogen sind,

Fig. 6 einen Schnitt durch eine Windung nach Fig. 5,

Fig. 7 eine Endansicht eines Kondensatorwickels mit einem hohlen Kern zwischen den Backen einer Presse,

Fig. 8 dasselbe nach dem Zusammendrücken der Wicklung, wobei der hohle Kern im wesentlichen beseitigt ist,

Fig. 9 perspektivisch einen abgeflachten Kondensatorwickel mit abwechselnd aufeinander angeordneten Folien aus Metall und aus dielektrischem Material,

Fig. 10 perspektivisch denselben Wickel nach dem schrägen Abschneiden der Enden,

Fig. 11 perspektivisch den abgeflachten Wickel mit seinen schräg abgeschnittenen Enden und mit Leitungsdrähten, welche mit verhältnismäßig großen Gebieten der Beläge verlötet sind.

Gemäß Fig. 1 wird ein Kondensatorwickel 12 um einen Wickeldorn 14 herumgewickelt. Zwischen den abwechselnden Belagfolien 16 und 17 werden Folien 18 und 19 aus dielektrischem Material aufgewickelt. Die Fig. 1 und 2 zeigen, daß die Metallfolien 16 und 17 jeweils eine geringere Breite W_F haben, als die Breite W_D der dielektrischen Schichten 18 und 19 beträgt. Die Kanten der Beläge 16 und 17 sind an gegenüberliegenden Seiten der dielektrischen Schichten 18 und 19 so angeordnet, daß sie sich in dem mittleren Teil W₀ überlappen, wodurch das wirksame Gebiet entsteht. Die äußeren, nicht überlappenden Teile der Beläge werden zum Verbinden mit den Anschlußdrähten verwendet. Ein Anschlußdraht wird mit dem rechten Rande des Belages 17 und der andere Anschlußdraht mit dem linken Rande des Belags 16 verbunden.

Die leitfähigen Folien 16 und 17 können aus Aluminium, Kupfer, Stahl oder einem anderen geeigneten Metall bestehen. Die in den Fig. 1 und 2 gezeigten dieleketrischen Filme 18 und 19 sind dünne Folien in Form von Blättern oder Streifen aus elektrisch isolierendem Material, wie Papier oder Kunststoff.

Die dielektrische Schicht braucht nicht eine besondere Folie zu sein. Man kann auch einen Film aus dielektrischem Material mit der Oberfläche einer Belagfolie verbinden, oder man kann auch einen dünnen Film eines organischen dielektrischen Materials auf eine oder auf beide Seiten einer Metallfolie mit dieser verschweißen oder aus dem Dampfzustand auf dieser niederschlagen. Besonders gut als dielektrisches Material ist hierbei Polyparaxylylen geeignet, das aus dem Dampfzustand in sehr dünner und gleichmäßiger Schicht auf die Metallfolien niedergeschlagen werden kann.

Die Fi g. 3 bis 6 zeigen Kondensatorwickel, die solche mit einem Dielektrikum überzogene Metallfolien aufweisen. Nach den Fig. 3 und 4 ist ein Streifen 20 des Belags auf beiden Seiten mit einem organischen Dielektrikum 21 und 22 überzogen. Der zweite Belag 24 braucht nicht mit dem dielektrischen Material überzogen zu sein, weil die Überzüge auf beiden Seiten des Belags 20 die erforderliche dielektrische Trennung zwischen den Belägen bewirken. Die beiden Beläge werden teilweise überlappend aufgewickelt, um freie Kanten für jeden Belag herzustellen. Der Kunststoffüberzug kann an einem Ende des Belags 20 offen

S sein, wobei die innere Kante 23 dieses Belags mit dem Kunststoff überzogen bleibt.

Die Fi g. 5 und 6 zeigen die Verwendung von zwei Metallfolien 25 und 26, von denen jede auf beiden Seiten mit dem organischen Dielektrikum überzogen

ίο ist. Diese Folien können durch ein der Länge nach erfolgtes Durchschneiden eines breiten Metallstreifens hergestellt werden, der beiderseitig mit dem Kunststoff überzogen ist. Die eine Hälfte 25 der Folie wird dann überlappend mit der anderen Hälfte 26 so angeordnet, daß die mit dem Kunststoff überzogenen Kanten innerhalb der Windungen liegen und die Schnittkanten sich an der Außenseite befinden. Bei Verwendung solcher Streifen hat der dielektrische Film zwischen den abwechselnden Belägen eine doppelte Dicke.

Man kann auch gewickelte Kondensatoren unter Verwendung von Metallschichten herstellen, die aus Metallfilmen auf Streifen von dielektrischem Material, wie Polyester, bestehen.

Als Beläge können Folien in Form von Blättern oder Streifen aus Metall oder auch ein niedergeschlagener Metallfilm vorgesehen sein. Als Dieleketrikum kann eine Schicht in Form eines Streifens oder eines" Filmes aus dielektrischem Material dienen, unabhängig davon, ob diese Schicht einen selbständigen oder verbundenen Streifen bildet oder ob sie aus Dampf niedergeschlagen, mit dem Metall verschweißt oder sonstwie mit diesem verbunden ist.

Die Fig. 7 zeigt einen Kondensatorwickel 27 in Form eines Rohres mit einem hohlen Inneren 28 nach Entfernen des Wickeldornes 14. Das Rohr befindet sich zwischen zwei flachen Platten 29 und 30, die es beim Zusammenpressen abflachen und das Volumen des hohlen Inneren verringern, wie in Fig. 8 gezeigt.

Die Fig. 9 zeigt den abgeflachten Kondensatorwickel 32. Er besteht aus abwechselnden Metallfolien 16 und 17, zwischen denen sich Folien aus dielektrischem Material 18 und 19 befinden, wie es auch die Fig. 1 gezeigt hatte. Die überlappende Breite W₀ der Metallfolien ist das wirksame Gebiet des Kondensators. Die Ränder M an jeder Seite sind die nicht mit der anderen Metallfolie überlappenden Enden der der jeweiligen Seite des Wickels zugeordneten Metallfolie, wobei diese Folien im allgemeinen breiter sind als bei den üblichen gewickelten Kondensatoren. Die Fig. 10 zeigt diese Ränder nach dem schrägen oder diagonalen Abschneiden. Mit der waagerechten Ebene des Kondensatorwickels bilden diese Schrägschnitte einen kleinen Winkel, so daß das durch den Schnitt freigelegte Gebiet 33 erheblich größer ist als der Querschnitt am Ende 34 des Kondensatorwickels 32 nach Fig. 9. Die Fig. 11 zeigt, daß das größere Gebiet 33, das durch den Schrägschnitt freigelegt ist, genügend Raum zum Auflöten der Zuleitungsdrähte 35 und 36 bietet. Es wäre schwierig, diese Zuleitungsdrähte 35 und 36 an der senkrechten Stirnfläche 34 des abgeflachten Kondensatorwickels nach Fig. 9 zu befestigen.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann zur Herstellung von Kondensatoren beliebiger Größe verwendet werden. Es ist aber besonders geeignet zur Herstellung von sehr kleinen Kondensatoren mit einer niedrigen Kapazität. Solche Einheiten können durch

Aufwickeln von nur wenigen Windungen, abwechselnd Metallschichten und dielektrische Filme, um einen Wickeldorn mit einer geringen Überlappung der die beiden Beläge bildenden Metallschichten hergestellt werden. Man kann also nach dem Verfahren Kondensatoren mit der gewünschten niedrigen Kapazität herstellen. Nach diesem Verfahren können sogar Kondensatoren hergestellt werden, die nur eine einzige aktive Windung haben. Ein derartiger Kondensator kann senkrecht zu seiner Achse einen Querschnitt von weniger als 0,6 mm² haben, der normalerweise zu klein ist zur wirksamen Anbringung der Zuleitungsdrähte. Durch Abschneiden oder Abschleifen der Kanten in einem spitzen Winkel zur Achse kann aber die Berührungsfläche bis auf 6 mm² vergrößert werden, was genügt, um die Zuleitungsdrähte fest anzulöten. Das Verfahren ermöglicht nicht nur eine gute mechanische Bindung, sondern auch einen direkten elektrischen Kontakt mit jeder Windung des Belags, wodurch der Widerstand des Kontaktes verringert und die elektrischen Eigenschaften verbessert werden. Kondensatoren nach der Erfindung haben einen niedrigen Streufaktor und sind auch bei hohen Frequenzen sehr stabil.

Bei einer beispielsweisen Ausführungsform wurden Metallfolien verwendet, die mit Polyparaxylylen überzogen waren, welches aus dem Dampfzustand niedergeschlagen war. Diese Folien wurden um einen Wickeldorn mit einem Durchmesser von 2,5 mm gewickelt. Der mittlere, überlappende Teil hatte eine Breite von 6,4 mm, während die Ränder auf jeder Seite 1,6 oder 3,2 mm breit waren. Das gewickelte Kondensatorrohr wurde dann vom Dorn entfernt und unter mäßigem Druck abgeflacht und zusammengepreßt. Man kann natürlich auch den abgeflachten Kondensatorwickel anders herstellen als durch Aufwickeln um einen zylindrischen Kern und nachfolgendes Zusammenpressen. Dieses Verfahren wird aber in der Regel angewendet.

Der abgeflachte Kondensatorwickel wird dann durch Erwärmen, z.B. halbstündig bei 130¹¹C, getrocknet. Darauf bringt man ein härtbares Imprägniermittel in die Zwischenräume zwischen die Wicklungen. Hierfür kann ein beliebiges geeignetes Imprägniermittel verwendet werden, das gegebenenfalls durch nachträgliches Erhitzen ausgehärtet wird. Die imprägnierten Kondensatorwickel werden dann vorbereitet zum Abschleifen der Ränder durch

ίο Befestigen auf einer Oberfläche, z. B. auf einem flachen Aluminiumstab derselben Breite wie die Wickel. Mit Hilfe eines unter Druck klebenden Streifens werden dann die Wickel so auf dem Stab befestigt, daß die Kanten der Wickel mit den Kanten des Aluminiumstabs abschneiden. Dann können die Randgebiete mit Hilfe eines Schleifbandes abgeschliffen werden, wobei der geringe Winkel entsteht, wie die Fig. 10 es zeigt. Man muß hierbei vermeiden, auch Teile der mittleren überlappenden Gebiete abzuschleifen.

so Die Fig. 10 zeigt, daß durch dieses Verfahren die Windungen 37 des Belags freigelegt werden. Die freigelegte Oberfläche 33 wird zum Verlöten vorbereitet durch Auftragen eines Kupferüberzuges 38 mittels Aufsprühens durch eine Flamme. Nach Fig. 11 kön-

nen dann die Zuleitungsdrähte 35 und 36 mittels geringer Mengen eines Lötmittels 39 an der Kupferschicht befestigt werden. Die Zuleitungsdrähte können aus mit Zinn überzogenem Nickel von einem Durchmesser von 0,64 mm bestehen. Die Enden der Drähte sind in einer Länge von etwa 6,4 mm bis zum halben Durchmesser abgeflacht.

Der so hergestellte Kondensatorwickel kann nun in üblicher Weise eingekapselt werden, z.B. durch Eintauchen in Wachs, Harz oder Kunststoff, oder durch Einbringen in einen Behälter.

Die Ränder brauchen natürlich nicht nur durch Schleifen abgeschrägt zu werden. Dasselbe Ergebnis wird erzielt, wenn man schneidet, abschabt oder andere entsprechende Verfahren anwendet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines Wickelkondensators mit abwechselnden Schichten von Belag und Dielektrikum, dessen benachbarte Beläge jeweils an seinen entgegengesetzten Stirnseiten über den wirksamen mittleren Bereich, in dem sie sich überlappen, so hervorstehen, daß die hervorstehenden Enden der Beläge eine zum Wickel schrägliegende Stirnfläche bilden, und dessen Beläge an diesen Stirnflächen metallisch mit den Anschlußdrähten verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst die die Beläge und das Dielektrikum bildenden Folien derart aufgewickelt werden, daß alle Beläge, von denen die benachbarten, jeweils an entgegengesetzten Stirnseiten des Kondensatorwickels über den wirksamen mittleren Bereich, in dem sie sich überlappen, hervorstehen, um die gleiche Länge aus dem mittleren Bereich herausragen, daß danach die Stirnseiten des Wickels abgeschrägt werden und daß anschließend die schrägen Stirnflächen kontaktiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatorwickel zu einem Rohr aufgewickelt wird und dieses dann vor dem Abschrägen der Stirnseiten zusammengedrückt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatorwickel vor . dem Abschrägen der Stirnseiten mit einem härtbaren Imprägniermittel getränkt und dieses dann ausgehärtet wird.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die abgeschrägten Stirnseiten vor dem Kontaktieren mittels Flammsprühen jeweils mit einer metallischen Schicht überzogen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils als metallische Schicht Kupfer verwendet und die Leitungsdrähte jeweils auf die zugehörige Kupferschicht aufgelötet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die Beläge und das Dielektrikum getrennte Folien verwendet werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Dielektrikum wirkende Folien verwendet werden, auf die jeweils eine als Belag dienende Metallschicht aufgebracht ist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Beläge wirksame Folien verwendet werden, auf die jeweils eine als Dielektrikum dienende Schicht aus dielektrischem Material aufgebracht ist.