DE2639184C3

DE2639184C3 - Verfahren zur Herstellung elektrischer Stapel- oder Schichtkondensatoren und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2639184C3
Application number: DE2639184A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Dipl.-Ing. 8400 Regensburg Kessler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-08-31
Filing date: 1976-08-31
Publication date: 1985-11-21
Also published as: US4129929A; SE416359B; BR7705788A; DE2639184A1; DE2639184B2; FR2363877A1; FI772558A; GB1547681A; IT1084510B; SE7709737L; ES461996A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung elektrischer Stapel- oder Schichtkondensatoren, bei

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dem Mutterkondensatoren von der mehrfachen Länge ,-ines Einzelkondensators hergestellt werden, die auf gereckte und entreckbare Kunststoffolien aufgebrachte Metallschichten der Beläge, die zumindest teilweise gegeneinander seitlich versetzt sind, aufweisen, und bei dem die Seitenflächen der Mutterkondensatoren durch Spritzmetallschichten vollständig bedeckt und dadurch auf jeder Seitenfläche die Metallschichten eines Belages kontaktiert werden, bei dem die Einzelkondensatoren von den Mutt^kondensatoren so abgesägt wsrden, daß durch die Erwärmung beim Sägen die Kunststoffolien im Bereich der Sägekanten enireckt, die Metallschichten dadurch in gegeneinander isolierte Inseln aufgerissen und so die Beläge voneinander isoliert werden.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-AS 17 64 548 bekannt

In der DE-AS 17 64541 ist ein ähnliches Verfahren aufgezeigt Dort wird eine Kondensatorfolie auf eine Trommel mit großem Durchmesser gewickel*. Wenn die erforderliche Lagenzahl für den Mutterkondensator erreicht ist, werden Deckfolien und Trennfolien darübergewickelt, worauf ein ^weiter Mutterkondensator auf dem ersten hergestellt wird. Der so entstandene Ausgangskondensator wird an seinen Stirnseiten durch eine Spritzmetallschicht vollständig bedeckt und dadurch kontaktiert Er wird in Umfangsrichtung entlang den Trennlagen und in radialer Richtung durch Sägeschnitte in Einzelkondensatoren zertrennt

Gemäß der DE-PS 9 76 229 wird ein Kondensatorband in Folien der im Kondensator benötigten Breite zertrennt Jede Folie wird auf eine gesonderte Vorratsrolle aufgewickelt

Gemäß der GB-PS 8 58 973 werden zwei Metallbander und Dielektrikumsfolien so zusammengeführt und miteinander verklebt daß ein Kondensatorband mit seitlich überstehenden Belagfolien entsteht An diesen Belagfolien werden unmittelbar Anschlußdrähte befestigt die so entstehenden Kondensatoren werden vom Kondensatorband abgetrennt Dieses Verfahren ist allerdings nur für kleinste Kapazitätswerte und geringe elektrische Spannungen anwendbar, da nur eine Folie auf jeder Seite einfach kontaktiert ist und die Isolation im Bereich der Kanten nur durch Luft erfolgt.

Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht in einer Rationalisierung der Herstellung derartiger Schichtkondensatoren.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelost, daß zumindest ei« metallisiertes Kunststoffband von der mehrfachen Breite des herzustellenden Emzelkondensators in seiner Längsrichtung in Kondensatorfolien von der im Kondensator benötigten Breite geschnitten wird, daß diese Kondensatorfolien jeweils über mindestens eine erste Umlenkrolle oder einen ersten Umlenkstift und mindestens eine zweite Umlenkrolle oder einen zweiten Umlenkstift, deren Achsen aufeinander senkrecht stehen, geführt und daher um 90° gedreht werden, und daß die so umgelenkten Kondensatorfolien übereinandergestaffelt und durch eine Sammelscheibe oder eine Sammelstrecke mit oder ohne eine zusätzliche Sammelschiene zusammengeführt und gegeneinander- eo gedrückt und dadurch zu einem Folienpaket vereinigt

werden. .

Das Folienpaket wird vorteilhaft auf die Sammelscheibe zu mehreren übereinanderliegenden Mütterkondensatoren aufgewickelt, wobei zwischen übereinanderliegenden Mutterkondensätoren jeweils eine Windung von Trennlagen und erforderlichenfalls Decklagen eingewickelt wird, wobei der so gebildete Ausgangsköndensator mittels die Stirnseiten des Ausjgangskondensators vollständig bedeckenden Spritzmetallschichten stirnkontaktiert wird, wobei die Mutterkondensatoren in Umfangsrichtung entlang den Trenniagen voneinander und darauf jeder Mutterkondensator durch Sägeschnitte in radialer Richtung in Einzelkondensatoren zertrennt werden.

Eine besonders rationelle Fertigung von Kondensatoren mit größeren Kapazitätswerten wud ermöglicht indem zwei oder mehr Kondensatorbänder in Kondensatorfolien geschnitten werden, indem diese um 9U gedreht und durch dieselbe Sammelscheibe oder Sammelstrecke zusammengeführt, übereinandergelegt und aneinandergedrückt werden, so daß sich em Folienpaket bildet, welches die Folien von mehreren Kunsristoffbändern enthält

Eine genaue Einstellung der gewünschten Zahl von Windungen ist möglich, indem nur ein Teil der Kondensatorfoiien auf die Sammelscheibe gewickelt, der andere TeU aber z. B. über eine Umlenkrolle einer Vorratsrolle oder einer zweiten Sammelscheibe zugeführt wird . , ... , ,

Eine größere Zahl von Typen wird vorteilhaft unter Verwendung der üblichen Radwickelmaschinen erzeugt In diesem Fall wird das erfindungsgemäß hergestellte Folienpaket von der Sammelschiene bzw. nach einer teilweisen Umschlingung der Sammelscheibe von dieser abgenommen und zunächst auf Vorratsrollen aufgespult Von diesen wird es in einem späteren Arbeitsgang abgewickelt und zu Mutterkondensatoren verwickelt aus denen dann die Einzelkondensatoren hergestellt werden. Für hohe Kapazitätswerte werden bei diesem Verfahren vorteilhaft zunächst mehrere Folienpakete auf Vorratsrollen aufgewickelt und in einem weiteren Arbeitsgang die Folienpakete gleichzeitig von den Vorratsrollen abgewickelt und auf eine Sammelscheibe aufgewickelt, worauf die Einzelkondensatoren gefertigt werden Durch das Verwickeln von Folienpaketen statt Einzelfolien wird die Windungszahl je Mutterkondensator bei den üblichen Kondensatorstärken und Kunststoffbandbreiten auf etwa vier bis vierzig Windungen reduziert Beim gleichzeitigen Einspulen von vier Folienpaketen werden nur noch etwa eine bis zehn Windungen für die üblichen Kondensatorhöhen benotigt So können auch auf den üblichen Radwickelmaschinen spiralförmige Mutterkondensatoren in der beschriebenen Art hergestellt werden. Außerdem können die Vorratsrollen günstig einer weiteren Behandlung, ζ. Β einer Lagerung in erhöhter Umgebungstemperatur, unterzogen werden. Das Aufwickeln auf Vorratsrollen ist auch günstig, wenn das Folienpaket auf zwei oder mehrere Vorratsrollen aufgeteilt werden soll, um die Windungszahl im Mutterkondensator mit der erforderlichen Genauigkeit einstellen zu können.

Ein Lösen der aufgespulten Windungen des Folienpakets wird vermieden, indem die Sammelscheibe vor dem Abtrennen des Folienpakets oder der Folienpakete nach der Bewicklung aus ihrer Wickelstellur.g herausgeschwenkt wird, indem eine zweite Sammelscheibe in die Wickelstellung eingeschwenkt wird, indem das Folienpaket bzw. die Folienpakete an der bewickelten und an der noch nicht bewickelten Sammelscheibe festgeklemmt werden und indem erst dann der die beiden Ssmmelscheiben verbindende Abschnitt des Folienpaketes bzw. der Folienpakete abgetrennt wird. Eine besonders rationelle Fertigung ergibt sich, wenn das Folienpaket bzw. die Folienpakete in der für den Kondensator erforderlichen Lagenzähl hergestellt wer-

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den, wenn ein Strang aus den erforderlichen Deckfolien und der Trennfolie gleichzeitig mit eingewickelt und so ein spiralförmiger Mutterkondensator hergestellt wird und wenn nach dem Kontaktieren der Stirnflächen die oberste Lage des spiralförmigen Mutterkondensators durch einen Druck in axialer Richtung gegen die Stirnseiten entlang den Trennlagen von den darunterliegenden Lagen gelöst und dann in Einzelkondensatoren zersägt wird. Der Druck in axialer Richtung wird auf einfache Weise durch eine seitliche Führung des spiralförmigen Mutterkondensators auf dem Weg zur Sägevorrichtung bewirkt Dieses Verfahren ist besonders vorteilhaft für die Herstellung sehr großer Stückzahlen von gleichartigen Mutterkondensatoren.

Bei Kondensatoren der üblichen Bauart werden je Mutterkondensator etwa hundert bis dreitausend einseitig metallisierte Kunststoffolien benötigt Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden etwa zwanzig bis dreizig Doppellagen aus einem metallisierten Kunststoffolienband hergestellt so daß nur etwa drei bis fünfzig Lagen von Folienpaketen erforderlich sind. Diese Zahlen lassen sich durch Zusammenspulen von zwei oder mehr Folienpaketen auf eine Vorratsrolle weiter reduzieren.

Aufgrund dieser Möglichkeiten ist es vorteilhaft, wenn das Folienpaket bzw. die Folienpakete mit Deckfolien zusammen und nach einer Sammelstrecke als gerader Strang geführt werden, wenn auf dessen Seitenflächen Spritzmetallschichten aufgebracht werden und wenn der gerade Strang dann in Einzelkondensatoren zersägt wird. Auch bei dieser kontinuierlichen Herstellungsweise von Schichtkondensatoren kann die gewünschte Lagenzahl durch Zusammenspulen von Folienpaketen mit unterschiedlichen Lagenzahlen eingestellt werden.

Insbesondere spiralförmige Mutterkondensatoren werden vorteilhaft in einer Vorrichtung hergestellt welche eine Sammelscheibe enthält deren Umfangslinie annähernd die Form einer Spirale von einer Windung aufweist

Zur Führung der Folien, insbesondere zur Herstellung einer Versetzung der Metallschichten der gegenpoligen Beläge, ist es vorteilhaft wenn eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unmittelbar vor der Sammelscheibe Führungsstifte enthält deren Achsen parallel zur Achse der Sammelscheibe bzw. senkrecht zur Achte der davor angeordneten Umlenkrolle verlaufen, und wenn die Führungsstifte seitliche Anschläge aufweisen, die so aufeinander ausgerichtet sind, daß sie die Kondensatorfolien in eine Lage mit gewünschter seitlicher Versetzung zueinander bringen. Aber auch die Stifte nach der Umlenkstrecke (»zweiter Umlenkstift« gemäß S. 2) können allein oder zusätzlich als Führungsstifte mit seitlichem Anschlag ausgeführt sein.

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55 Zur Verfestigung des Folienpakets können Klebemittel oder eine Wärmebehandlung in Verbindung mit Druck eingesetzt werden. Dies kann beispielsweise auf der Sammelscheibe erfolgen.

Beim Zertrennen insbesondere der spiralförmigen Mutterkondensatoren kann die Trennfolie herausgespult werden, oder, wenn es sich um eine einseitig gut haftende Kunststoffolie handelt, am Ring und damit an den Einzelkondensatoren belassen werden und als mechanischer Schutz dienen.

Die Erfindung wird nun beispielsweise anhand von zwei Figuren näher erläutert.

F i g. 1 zeigt das Verfahren schematisch anhand einer Vorrichtung, die eine Sammelscheibe enthält

F i g. 2 zeigt das Verfahren scherr.atisch anhand einer Vorrichtung, die eine Sammelschiene enthält

Das metallisierte Kunststoffband 1 wird über eine Umlenkrolle 2 einem Satz von Schneidklingen 3 zugeführt und dadurch in Kondensatorfolien 4 mit der im Kondensator benötigten Breite aufgetrennt Diese Kondensatorfolien werden über eine Umlenkrolle oder einen Umlenkstift 5 und einen Satz von Umlenkrollen oder Umlenkstiften 6 innerhalb der Wendestrecke 14 um 90° gedreht Die Achsen der Umlenkrollen bzw. Umlenkstifte 6 liegen in einer Richtung, die zu der Achse der Umlenkrolle bzw. des Umlenkstiftes 5 senkrecht steht Die umgelenkten Kondensatorfolien 4 werden über Führungsstifte 7 alle unter dem gleichen Winkel einer Sammelscheibe 8 zugeführt Die Führungsstifte 7 weisen Anschläge 13 auf, die die Kondensatorfolien in die gewünschte gegenseitige Lage bringen. Statt dessen oder zusätzlich können die Umlenkstifte 6 als Führungsstifte mit Anschlägen ausgebildet sein. Die Sammelscheibe 8 besitzt eine spiralförmige Umfangslinie 9, die gerade einer Windung entspricht Eine Trennfolie 11 wird mit den Kondensatorfolien aufgewickelt Die Trennfolie 11 steht beidseitig über die Kondensatorfolien vor. Dadurch entsteht ein spiralförmiger Mutterkondensator, welcher nach der Stirnkontaktierung mittels dem Schoopschen Metallspritzverfahren in Einzelkondensatoren zertrennt werden kann. Die Trennfolie 11 kann vor dem Aufwickeln zwischen Deckfolien aus Kunststoff eingebettet werden, welche nach dem Zertrennen der Mutterkondensatoren an den Einzelkondensatoren verbleiben.

In Fig.2 werden die Kondensatorfolien 4 mittels einer Sammelschiene 12 geführt und gegeneinander gedrückt und so zu einem Folienpaket 10 vereinigt Dieses kann beispielsweise auf Vorratsrollen aufgewikkelt und auf den üblichen Radwickelmaschinen zu Mutterkondensatoren verarbeitet werden. Bei der in Fig.2 eingezeichneten Folienabzugsrichtung kann die Sammelschine auch entfallen. Die Stiftreihe oder Rollenreihe 7 dient dann als Sammelstrecke 15, in der die Folien zu einem Folienpaket vereinigt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung elektrischer Stapeloder Schichtkondensatoren, bei dem Mutterkondensatoren von der mehrfachen Länge eines Einzelkondensators hergestellt werden, die auf gereckte und entreckbare Kunststoffolien aufgebrachte Metallschichten der Beläge, die zumindest teilweise gegeneinander seitlich versetzt sind, aufweisen, und bei dem die Seitenflächen der Mutterkondensatoren durch Spritzmetallschichten vollständig bedeckt und dadurch auf jeder Seitenfläche die Metallschichten eines Belages kontaktiert werden und bei dem die Einzelkondensatoren von dem Mutterkondensator so abgesägt werden, daß durch die Erwärmung beim Sägen die Kunststoffolien im Bereich der Sägfckanten cncreckt, die Metallschichten dadurch in gegeneinander isolierte Inseln aufgerissen und so die Beläge voneinander isoliert werden, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein metallisiertes Kunststoffband (1) von der mehrfachen Breite des herzustellenden Kondensators in seiner Längsrichtung in Kondensatorfolien (4) von der im Kondensator benötigten Breite geschnitten wird, daß diese Kondensatorfolien (4) jeweils über mindestens eine erste Umlenkrolle oder einen ersten Umlenkstift (5) und mindestens eine zweite Umlenkrolle oder einen zweiten Umlenkstift (6), deren Achsen aufeinander senkrecht stehen, geführt und dabei um 90° gedreht werden, und daß die umgelenkten Kondensatorfolien (4) übereinandergestaffelt und durch eine Sammelscheibe (8) oder eine Sammelstrecke (15) mit oder ohne eine zusätzliche Sammelschiene (12) zusammengeführt und gegeneinandergedrückt und dadurch zu einem Folienpaket (10) vereinigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienpaket (10) auf einer Sammelscheibe (8) zu mehreren übereinanderliegenden Mutterkondensatoren aufgewickelt wird, daß zwischen übereinanderliegenden Mutterkondensatoren jeweils eine Windung von Trennlagen (11) und erforderlichenfalls Decklagen eingewickelt wird, daß der so gebildete Ausgangskondensator mittels die Stirnseiten des Ausgangskondensators vollständig bedeckenden Spritzmetallschichten stirnkontaktiert wird, daß die Mutterkondensatoren in Umfangsrichtung entlang den Trennlagen voneinander und darauf jeder Mutterkondensator durch Säge- so schnitte in radialer Richtung in Einzelkondensatoren zertrennt werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr Kondensatorbänder (1) in Kondensatorfolien (4) geschnitten werden, daß diese um 90° gedreht und durch dieselbe Sammelscheibe (8) oder Sammelstrecke (15) zusammengeführt, übereinandergelegt und aneinandergedrückt werden, so daß sich ein Folienpaket (10) bildet, welches die Folien von mehreren Kunststoffbändern (1) enthält

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der erhaltenen Kondensatorfolien (4) auf die Sammelscheibe (8) gewickelt, der andere Teil aber über eine Umlenkrolle einer Vorratsrolle oder einer zweiten Sammelscheibe zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Folienpakete (10) zunächst auf Vorratsrollen aufgewickelt und in einem späteren ArbeitRschritt von den Vcrratsrollen abgewickelt und zu Mutterkondensatoren verwickelt werden, aus denen dann die Einzelkondensatoren hergestellt werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst mehrere Folienpakete (10) auf Vorratsrollen aufgewickelt werden und daß in einem weiteren Arbeitsgang die Folienpakete gleichzeitig von den Vorratsrollen abgewickelt und auf eine Sammelscheibe (8) aufgewickelt werden und dann die Einzelkondensatoren gefertigt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelscheibe (8) vor dem Abtrennen des Folienpaketes oder der Folienpakete (10) naoh der Bewicklung aus ihrer Wickelstellung herausgeschwenkt wird, daß eine zweite Sammelscheibe (8) in die Wickelstellung eingeschwenkt wird, daß das Folienpaket bzw. die Folienpakete (10) an der bewickelten und an der noch nicht bewickelten Sammelscheibe (8) festgeklemmt werden und daß erst dann der die beiden Sammelscheiben verbindende Abschnitt des Folienpaketes bzw. der Folienpakete (10) abgetrennt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienpaket bzw. die Folienpakete (10) in der für die Kondensatoren erforderlichen Lagenzahl hergestellt werden, daß ein Strang aus den erforderlichen Deckfolien und der Trennfolie (11) gleichzeitig mit eingewickelt und so ein spiralförmiger Mutterkondensator hergestellt wird und daß nach dem Kontaktieren der Stirnflächen die oberste Lage des spiralförmigen Mutterkondensators durch einen Druck in axialer Richtung gegen eine Stirnseite entlang den Trennlagen von den darunterliegenden Lagen gelöst und dann in Einzelkondensatoren zersägt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienpaket bzw. die Folienpakete (10) mit Deckfolien zusammen und nach einer Sammelstrecke (15) als gerader Strang geführt werden, daß auf dessen Seitenflächen Spritzmetallschichten aufgebracht werden und daß der gerade Strang dann in Einzelkondensatoren zersägt wird.

10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Sammelscheibe (8) enthält, deren Umfangslinie annähernd die Form einer Spirale von einer Windung aufweist.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen der Wendestrecke (14) und der Sammelscheibe (8) bzw. der Sammelstrecke (15) Führungsstifte (7) enthält, deren Achsen parallel zur Achse der Sammelscheibe (8) bzw. senkrecht zur Achse der Umlenkrolle (5) verlaufen, und daß die Führungsstifte (7) seitliche Anschläge (13) aufweisen, die so aufeinander ausgerichtet sind, daß sie die Kondensatorfolien in eine Lage mit gewünschter seitlicher Versetzung zueinander bringen.