DE733609C

DE733609C - Verfahren zur Herstellung von elektrischen Wickelkondensatoren

Info

Publication number: DE733609C
Application number: DES121655D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Paul Schupp; Fritz Wilke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1936-02-21
Filing date: 1936-02-21
Publication date: 1943-03-31

Description

Verfahren zur Herstellung von elektrischen Wickelkondensatoren Die elektrischen Wickelkondensatoren werden z. B. in der Weise hergestellt, daß zwei oder mehr möglichst dünne Metallbänder mit zwischengelegten und ebenfalls möglichst dünnen Isolierstoffb_änder_n zu einem Yoll-oder Hohlzylinder aufge@vickelt werden. An Stehe von besonderen Metallbändern können als Kondensatorbeläge auch Metallauflagen auf Isolierstoffbändern dienen, @vobei -der Isolierstoffträgerkörper zugleich auch als Dielektrikum benutzt werden kann. Die Wickelkondensatoren können trotz kleinen Raumbedarfes und sehr handlicher Form große Kapazitätswerte aufweisen und werden deshalb auf vielen Gebieten der Elektrotechnik mit Vorteil verwendet.
Da die Anforderungen an die Eigenschaften der Kondensatoren auf den verschiedenen Gebieten sehr verschiedenartig sind, wählt man die Isolierstoffbänder .dementsprechend aus, um ganz bestimmte Fertigprodukte zu erhalten. Unter anderem wird auch Isolierstoff aus Polyvinvlbgnzol, sogenanntes Polystyrol, mit Vorteil als Dielektrikum verwendet, da dessen Isolations- und Verlustwinkelwerte sehr klein sind. Der dem Polystyrol anhaftende Nachteil der geringen Biegefestigkeit. konnte dadurch überwunden werden, daß man das Polystyrol meist bei der Herstellung einem Reckungsverfahren unterzog, wobei die Moleküle ausgerichtet werden. Solche z. B. gereckten Bänder sind ohne weiteres biegefähig und sind auch schon für Wickelkondensatoren als dielektrische Zwischenlage vorgeschlagen worden, da sie nicht rissig werden und nicht brechen.
Stellt man nun mit solchen gereckten Polystyrolbändern Wickelkondensatoren her, - so enthalten diese, genau wie auch andere Wik= kelkondensatoren, Lufteinschlüsse,- die nicht zu vermeiden sind. Dies bedeutet jedoch, bekanntlich einen erheblichen Nachteil, ' da die Kapazität eines solchen Kondensators nicht konstant ist und bei hohen Spannungen leicht Glimmentladungen eintreten können, die zur Zerstörung des Kondensators führen. Das an sich bekannte Verfahren, diese Lufteinschlüsse durch zusätzliche dielektrische Stoffe beispielsweise innerhalb eines Imprägniervorganges zu ersetzen, hat aber neben dem komplizierten Arbeitsgang und dem erheblichen Aufwand den großen Nachteil, daß sich ein zusammengesetztes Dielektrikum ergibt, wobei die Imprägniermittel schlechtere dielektrische Eigenschaften als das reine Kunststo-f"tdielektrikum haben. Die Erfindung macht sich nun zur Fertigung von Wickelkondensatoren mit gerecktem Polystyrol die Eigenschaft zunutze, daß_ diese gereckten Bänder durch eine Wärmebehandlng das-Bestreben haben, sich wieder auf ihre_ ursprüngliche-Länge zusammenzii= ziehen, und schlägt vor, die mit solchen gereckten Polystvrolbändern hergestellten Wikkelkondensatoren einer solchen Wärmebehandlung zu unterziehen, daß die gereckten Bänder sich aus ihrem gereckten in den ungereckten Zustand zurückverwandeln. Infolge des durch die Zusammenziehung eintretenden inneren @ckeldrückes «erden beim `Vielvorgang eingeschlossenen Luftblasen aus dem Wickelkörper herausgetrieben. Hierbei ziehen sich die freien._Ränder _der ü erstehenden Isölierstoffbahnen infolge der fehlenden `lbletällzwischenlägeweiter als der eigeritIfche Wickel zusammen, so dä-ß- äri den-Stirnseiten -lEinschnürungen entstehen, die einen geringeren Durchmesser aufweisen als das Mittelstück des Kondensatorkörpers. Bei fortgesetzter Wärmebehandlung bzw. bei _ plötzlich ansteigender Wärmeeinwirkung kann ein Züsämmenschweißen der frei aufeinanderliegenden Rändteileder Dielektrikumbänder erzielt werden, so daß der Kondensatorwickel gegen den Wiedereintritt von ,Luft -völlig @abgeschTösseri ist: , Um die Kondensatoren vollständig in sich abzukapseln, empfiehlt es sich, am Anfang und Ende eines Wickels mindestens eine Leerwindung der Isolierfolie ohne Zwischenlage von Belagmetall vorzusehen, so daß allseitig ein Zusammenschweißen des Materials eintreten kann und damit eine vollstimdi luftsichere Kapselung des Kondensators erzielt wird.
An Hand der Zeichnung sei die Ausführung der Erfindung an zwei Beispielen noch näher erläutert.
Fig. i zeigt im Längsschnitt einen Wickelkondensator. Zwei _aus_ -e eckten. Polystyrolbändern bestehende Filme mit den Abmessungen 50 X o, r min und» zwei Aluminiumfolienbänder mit den Abmessungen 30 X o,o6 mm sind auf einem als Wickelkern dienenden Metallzylinder i, der ein Stift oder ein Rohr sein kann, zu einem Wickel :2 aufgewickelt worden, ohne daß ein Brechen oder Einreißen der biegsamen Filme eintreten konnte. Der Wikkel ist dann ungefähr d. Stunden in einer Wärmekammer auf etwa i2o° C erwärmt worden. Hierbei trat eine Iücl:-@an<llung des Polystyrols ein, wobei die I'olvstvrolbänder sich fest z_usamtnetirogen, hierbei die Lufteinschlüsse heraüspreLiten, u(1 schließlich schweißten seine (las dünne Alutniniuniband überragenden Rinder fest zusammen.
Bei der Auswahl der Abmessungen der Iso-1 ierbänder muß berücksichtigt werden, daß die Bänder sich bei der Wärmebehandlung nicht nur in der, Längsrichtung, sondern auch in der Breitenrichtung_zusammenzielien, -und zwar, wie Fig. i auch erkennen läßt, in den äußeren Wickellagen stärker als in den inneren Wickellagen, in .denen die Reibung der Randlagen größer ist. Die Isolierbänder müssen infolgedessen in ihrer Breite einen bestimmten Mindestüberschuß über die Breite der Metallfolie aufweisen. Es können auch Bänder verwendet werden, die nach den äußeren Lagen zu an Breite zunehmen. Im Interesse der Erhöhung der Durchschlagsfestigkeit lassen sich zwischen zwei Metallbelegungen an Stelle eines einzelnen auch mehrere Isolierbänder anordnen. An den mit einem Belag leitend verbundenen Metallzylinder ist als eine Zuleitung ein isolierter Draht 3 angelötet. Die andere Zuleitung besteht ebenfalls aus einem isolierten Draht 4., dessen blankes Ende breitgedrückt als Anschlußfahne imWickel fest eingepreßt ist. Der Kondensatorkörper ist als Ganzes in ein Rohr 5 aus Isolierstoff eingesetzt, das ein- oder beidseitig verschlossen sein und z. B. aus Glas oder Polystyrol bestehen kann. Ein Musterkondensator dieser Ausführung wies bei etwa 13 mm Außendurchmesser des Wickels eine Kapazität von 4ooo pF und. einen Isolationswiderstand von mehr als io' Megohm auf, d. h. mehr als .4o ooo Megohm für i icF.
Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Wickelkondensators gemäß der Erfindung, die sich von der Ausführungsform nach Fig. i dadurch unterscheidet, daß der Wickelkern nicht aus einem 1Ietallzvlinder, sondern aus einem beispielsweise 5 mm starken Stift aus gerecktem Polystyrol besteht. Dieser Stift 6 ist mit zwei sich diametral gegenüberliegenden Nuten versehen, in die die Anschlußdrälite i und S eingelegt sind, auf die an ihren blanken Enden die Enden der Metallbeläge des Kondensators in mehreren Windungen aufgewickelt sind. Die Anwendung der Nuten ist an sich auch bei Wickelkernen aus anderen Isolierstoffen vorteilhaft, jedoch ergibt die Verwendung eines Wickelkernes aus einem gereckten Polystyrol noch einen besonderen Vorteil. Bei der Durch-- des Kondensatorkörpers verkürzt w ärnium, sich nätnlicli auch der Kernstift und vergrößert dabei seinen Durchmesser. Hierdurch wird auf den Wickel auch von innen le_er ein erheblicher Druck ausgeübt. der einerseits die Zuführungen fest mit den Belegungen in den \uten verprellt und andererseits die Beseitigtitig der 1Iolilriiume mit Lufteinschlüssen begiinstigt.
Das Entfernen der Lufteinschlüsse läßt sich dadurch noch eilieblich begünstigen, claß die Wärmebehandlung unter Vakuum vorgenommen wird. Dabei kann das Vakuum entweder nur während der Rückwandlung der gereckten Isolierstoffbänder oder nur während des Zusammenschweißens der überstehenden Ränd;#r oder während beider Vorgänge vorgenommen werden. Die Behandlungstetnperatur kann zum Zweck eines beschleunigten Zusammenschweißens der Ränder gegebenenfalls erhöht werden. Um ein sicheres Zusammenschweißen der Ränder zu gewährleisten, empfiehlt es sich, die aufzuwickelnden Isolierbänder sehr sauber zu hälten und gegebenenfalls einer Vorreinigung zu unterziehen.
Es sei erwähnt, daß es bereits bekanntgeworden ist, Wickelkondensatoren mit Stvrol oder Polymerisationsprodukte des Styrols enthaltendem Dielektrikum in der Weise herzustellen, daß man einen Papierwickelkondensa-. tor mit den gelösten oder durch Wärmeeinwirkung flüssig gehaltenen Polvmerisaten imprägniert. Hierbei besteht das Dielektrikum also aus einem Gemisch . von Papier und Kunststoffen, das keineswegs die elektrischen Werte aufweisen kann wie ein Dielektrikum, das ausschließlich aus Polystvrol besteht.
Die bei den bekannten Kondensatoren in Anwendung gebrachte Wärmebehandlung hat auch nichts mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zu tun, da das bekannte Verfahren die Wärme zur Polvmerisation des Stvrols bzw. zum Austreiben der Lösungsmittel und somit zur Herstellung des Kondensators benutzt, während bei dem hier gekennzeichneten Verfahren der Kondensator auch ohne Wärme, nämlich durch Aufwickeln von den gereckten Isolierstoffbändern und den Belägen gefertigt wird. Danach kann eine Wärmebehandlung in Anwendung kommen, die dann lediglich eine Entreckung der Isolierbänder bewirkt, ohne jedoch auf die Herstellung und die Wirkung des Dielektrikums an sich einen Einfluß auszuüben.

Claims

hATPNTANSPIZÜCIIn: r. Verfahren zur Herstellung von elektrischen Wickelkondensatoren unter Verwendung von gereckten Polystyrolbändern, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Glas Dielektrikum bildende Isolierstoffbänder aus gerecktem Polystyrol mitsamt den aus Metallbändern oder aus Metallisierungen von Isolierbändern bestehenden Kondensatorbelägen zunächst in der üblichen Weise zu einem Wickel aufgewickelt und dann einer solchen Wärmebehandlung unterzogen werden, daß die gereckten Bänder sich aus ihrem gereckten in den ungereckten Zustand_.zurückverwvandeln. z. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß die freien Randteile der lsolierstoffbänder nach dem Entrecken durch eine weitere Wärmebehandlung, vorzugsweise bei höherer Temperatur, zusammengeschweißt werden. 3. Kondensator, hergestellt nach dem Verfahren nach den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Anfang und Ende eines Wickels mindestens eine Leerwindung .der Isolierstoffbänder ohne Zwischenlage. von Belagmetall vorgesehen ist. Kondensator, hergestellt nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Wickelkern ein Stift aus gerecktem Material der Isolierstoffbänder dient, der mit sich diametral gegenüberstehenden Nuten zur Aufnahme der Anschlußleitungen für die Kondensatorbeläge versehen ist. Elektrischer Kondensator, hergestellt nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen. i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Belegungen als auf die Polystyrolbän.der in fein verteilter Form aufgebrachte Metallisierungen ausgebildet sind.