DE2759560C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von elektrischen Schichtkondensatoren - Google Patents

Description

Die Frfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung elektrischer Schichtkondensatoren, bei dem auf einer Trommel mit großem Durchmesser ein Mutterkondensatorwickel aus mehreren übereinanderliegenden, durch Trennfolien gegeneinander abgegrenzten Mutterkondensatoren durch Aufwickeln von wenigstens zwei metallisierten Dielektrikumsfolien gebildet wird und bei dem dann der Mutterkondensatorwickel zumindest durch Tempern stabilisiert und schließlich durch senkrecht zu seiner Oberfläche gelegte Schnitte in Einzelkondensatoren aufgeteilt wird.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-AS 17 64 541 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren werden zunächst zwei Dielektrikumsfolien übereinanderliegend und axial versetzt zueinander auf die Trommel aufgewickelt, bis der Solldurchmesser des ersten Mutterkondensatorwickels erreicht ist. Daraufhin werden diese beiden Dielektrikumsfolien vom ersten Mutterkondensatorwickel abgetrennt und es werden mehrere Windungen einer nicht metallisierten Trennfolie auf den ersten Mutterkondensatorwickel aufgewickelt. Diese TrennFolie wird dann abgeschnitten, bevor sie nach dem Aufwickeln eines über die Ränder des ersten Mutterkondeiasatorwickels vorstehenden Metallbands für mehrere Windungen erneut angesetzt und aufgewickelt wird. Auf diesen ersten Wickelzyklus folgen weitere Zyklen für den zweiten und die folgenden Mutterkondensatorwickel und die entsprechenden Trennschichten.

Dieses bekannte Herstellverfahren ist besonders aufwendig, da der Aufbau der Mutterkondensatorwickel einen mit einem Anhalten der laufenden Wickeleinrichtung verbundenen ständigen Wechsel der zu verwikkelnden Bänder erfordert, wodurch die Leistung der Wickeleinrichtung auf einen relativ geringen Anteil der eigentlichen Wickelkapazität reduziert wird. Außerdem müssen aufgrund des erforderlichen manuellen Eingreifens der Bedienungsperson zum Trennen und Anlegen der jeweils benötigten Bänder häufig Qualitätseinbußen in Kauf genommen werden, die durch ungenaues Wiederanlegen der Bänder entstehen können. Überdies können bei nicht ganz exakter Wickeltechnik Probleme hinsichtlich der Erzielung definierter Kapazitätswerte entstehen.

Aus der DE-AS 24 51 863 ist ein Verfahren zur Herstellung elektrischer Schichtkondensatoren, bei dem nur eine einzige langgestreckte bandförmige Kunststoffolie verwendet wird, bekannt, die beidseitig derart mit Metallschiich ten versehen ist, daß in ihrer Längsrichtung auf ihrer einen Oberfläche an der einen Seite und auf der anderen Oberfläche an der anderen Seite jeweils ein isolierender Randstreifen frei bleibt, wobei diese Folie mäanderfönrng zu einem Schichtstspe! gefaltet wird und jeweils alle an der einen Stirnseite und alle an der anderen Stirnseite bis an den Rand der dielektrischen Schicht reichenden Metaüschichten durch durch Schoopen aufgebrachte Metallschichten miteinander verbunden werden. Dabei wird die Folie unter Verwendung einer Kunststoffolie mit durchgehenden Metallschichten auf beiden Seiten der Folie auf ein pendelnde Drehbewegungen ausführendes Rad aufgebracht, wobei durch die pendelnde Bewegung des Rades ein Schichtstapel gebildet wird, der einen Mutterkondensator darstellt. Dieser Schichtstapel wird auf dem Rad getempert und vor oder nach dem Aufbringen der Schoopschichten durch senkrecht zur Längsrichtung des Bandes und zu seiner Oberfläche durchgeführte Schnitte in Einzelkondensatoren aufgeteilt.

Nach diesem Verfahren können zwar problemfrei Schichtkondensatoren mit einem definierten Kapazitätswert hergestellt werden, aber hinsichtlich der vom Herstellverfahren für derartige Schichtkondensatoren geforderten hohen Wirtschaftlichkeit wäre eine weitere Verbesserung wünschenswert.

Aus der DE-OS 25 41 111 ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von elektrischen Stapel- oder Schichtkondensatoren bekannt, bei dem auf eine Trommel mit großem Durchmesser mehrere durch kapazitiv nicht wirksame Zwischenlagen voneinander getrennte Mutterkondensatorwickel aus einer oder mehreren Kondensatorfolien mit gegenpoligen Belägen und Freirandzorien im Bereich der entsprechenden Folienkanten aufgewikkelt worden, wobei in der Mitte der Zwischenlagen eine Wicklung eines beidseitig über die Stirnflächen des Kondensators vorstehenden Trennbandes eingespult wird und bei dem der so entstandene Ausgangskonden-

sator mittels Schoopverfahren über seine gesamten Stirnflächen stirnkontaktiert, zur mechanischen Verfestigung getempert und dann zumindest in einer Ebene, die eine Rotationsachse enthält, zertrennt wird und bei dem die so entstandenen Mutterkondensatorwickel entlang dem Trennband getrennt und durch weitere Schnitte senkrecht zur Folienlaufrichtung in Einzelkondensatoren aufgeteilt werden. Zur Bildung der kapazitiv nicht wirksamen Zwischenlagen werden dabei die Kondensatorfolien derart mit metallfreien Längsstreifen in den Belägen versehen, daß gegenpolige Beläge keine kapazitiv wirksamen Überdeckungsbereiche mehr aufweisen. Bevorzugt wird dabei das Wickeln der Trennlagen und der aus den Kondensatorfolien gebildeten Zwischenlagen aller übereinander angeordneten Mutterkondensatorwickel jeweils über derselben Stelle der Trommel begonnen bzw. beendet Auch dieses bekannte Verfahren ist äußerst aufwendig und durch den erforderlichen Zeitaufwand beim individuellen Einspulen der verschiedenen Lagen und Bänder unwirtschaftlich.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein eingangs genanntes Verfahren derart auszugestalten, daß unter Ausnutzung der vollen Leistungsfähigkeit vorhandener Wickeleinrichtungen Einzelkondensatoren mit definierten Kapazitätswerten praktisch problemfrei gefertigt werden können.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß vor dem Wickeln des Mutterkondensatorwikkels wenigstens zwei Vorwickel aus einer Vielzahl von gleichzeitig spiralig gewickelten metallisierten Dielektrikumsfolien gebildet werdec und da3 dann aus diesen Vorwickeln der Mutterkondensatorwickel gewickelt wird.

Durch das Arbeiten mit Vorwickeln, die je nach Erfordernis aus Werffolien- öder Deckfoüen bestehen, kann der Mutterkondensatorwickel in einem ununterbrochenen Wickelvorgang, d. h. ohne jegliches Anhalten kaskadenartig aufgebaut werden.

Der kaskadenartige Aufbau des Mutterkondensatorwickels gestattet es, die Leistungsfähigkeit vorhandener Wickeleinrichtungen voll auszunutzen, da sowohl die Vorwickel wie auch der Mutterkondensatorwickel mit hoher Geschwindigkeit gewickelt werden können bzw. kann und dabei keinerlei Probleme hinsichtlich des zu fordernden Wickelzuges entstehen.

Aus diesem Mutterkondensatorwickel, der zumindest durch Tempern stabilisiert wird, werden nach Zerteilen funktionstüchtige, definierte Kapazitätswerte besitzende Einzelkondensatoren erhalten.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Kaskadenverfahrens besteht darin, daß durch Schaffung eines Vorrats an Vorwickeln stets eine große technische Flexibilität während des Fertigungsprozesses gewährleistet ist.

Beim Einwickeln von Trennfolien werden bevorzugt nicht gereckte Kunststoffolien verwendet, wobei der Wickelzug während des ununterbrochenen Wickelvorgangs derart gewählt wird, daß eine Eigenverfestigung des gesamten Schichtstapels erfolgt. Die durch den ununterbrochenen Wickelvorgang ermöglichte genaue Vorgabe und Einhaltung des Wirkelzugs gewährleistet die Erzielung hoher radialer D'jcke, die eine nachfolgende mechanische Verfestigung sogar überflüssig machen können und zu einer jeglicher Aufblättertendenz entgegenwirkenden Verfestigung des Wickels führen, wobei der beim Wickeln dynamisch erreichte Zustand bevorzugt durch Tempern und anschließendes Auskühlen stabilisiert wird.

In bekannter Weise wird die Breite der Trennfolien größer gewählt als die Breite der Dielektrikumsfolien. Da beim Schoopieren das aufgebrachte Metall an den Trennfolien praktisch nicht haftet, wird nach dem Zerteilen der Mutterkondensatoren ein problemfreies gegenseitiges Lösen der einzelnen Schichtkondensatoren gewährleistet.

Die nach dem Schneidvorgang erhaltenen, von den leicht entfernbaren Trennfolienteilen befreiten und ggf.

ίο bereits kontaktierten Einzel-Schichtkondensatoren werden mit einer Schutzumhüllung versehen. Diese Schutzumhüllung kann beispielsweise durch Tauchen, Wirbelsintern oder elektrostatische Beflockung erfolgen, wobei sich in letzterem Falle vorteilhaft auswirkt, daß die Einzel-Schichtkondensatoren mit keinerlei das Anlegen von Spannung behindernden Isolierfolien versehen wird.

Die Einzel-Schichtkondensatoren können jedoch auch in Becher eingebaut und in diesen Bechern vergossen werden.

Das spiralige Aufwickeln der Einzelfolienbänder in der Vorwickelstufe erfolgt unter Verwendung der bei Wickelmaschinen bzw. Wickelautomaten bekannten Zugregelung und Kantensteuerung, so daß in dieser Vorwickelstufe exakt gewickelte VorratsroHen aus paketierten Einzelbändern erhalten werden. Insbesondere vorteilhaft ist es, in der Vorwickelstufe mehrstufig zu arbeiten, da auf diese Weise auch mit sehr dünnen Folien eine besonders wirtschaftliche und im Hinblick auf die erreichbare Stabilisierung der Einzelwickel technisch vorteilhafte Verfahrensfolge erhalten v/ird.

Beim Hauptwickelvorgang werden mehrere Vorratsrollen um das im Zentrum angeordnete, zur Bildung der Mutterkondensatorwickel dienende Rad angeordnet, wobei der Wickelsinn der auf Vorratsrollen gewickelten Vorwickel entgegengesetzt zum Wickelsinn des auf eine Hauptwickeltrommel gewickelten Mutterkondensatorwickels gewählt wird, um zu gewährleisten, daß während der Wickelvorgänge die Innenseite, der Folienbänder stets Innenseite bleibt

Bevorzugt sind die zur Bildung der Vorratsrollen verwendeten scheibenförmigen Räder in gleicher Weise ausgebildet wie das zur Aufnahme der Mutterkondensatorwickel dienende Rad.

Um möglichst jegliche Verspannung der einzelnen Folienbänder im Folienbandpaket zu vermeiden, werden die Vorratsrollen möglichst nahe beieinander angeordnet und die benötigten Führungsrollen so positioniert, daß nur kleine Umlenkwinkel auftreten.

Die Anzahl der in der Vorwickelstufe durchgeführten Wickelvorgänge ist prinzipiell nicht beschränkt und kann entsprechend den jeweiligen Gegebenheiten und Forderungen gewählt werden. Von Bedeutung ist jedoch, daß in der Vorwickelstufe bereits Folienbänderpakete erhalten werden können, deren Stärke im Millimeterbereich liegt und die aus einigen hundert Einzelfolien bestehen. Die Aufwickelstärke wird dabei so gewählt, daß die Durchmesserdifferenzen des Abwickelvorganges mit dem des Aufwickelvorganges der jeweils nächsten Wickelstufe zu keinen unzulässigen Spannungen in den Folienpaketbändern führen.

Wenn die Einzelfolienbänder zu einer gewünschten Paketstärke spiralig vorgewickelt sind, kann der Hauptwickelvorgang durchgeführt werden, wobei dann zur gegenseitigen Abgrenzung der einzelnen übereinanderliegenden Mutterkondensatoren nun Trennfolien ohne jegliches Anhalten der Wickelvorrichtung eingewickelt werden.

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung elektrischer Schichtkondensatoren, bei dem auf einer Trommel mit großem Durchmesser ein Mutterkondensatorwickel aus mehreren übereinanderliegenden, durch Trennfolien gegeneinander abgegrenzten Mutierkondensatoren durch Aufwickeln von wenigstens zwei metallisierten Dielektrikumsfolien gebildet wird und bei dem dann der Mutterkondensatorwickel zumindest durch Tempern stabilisiert und schließlich durch senkrecht zu seiner Oberfläche gelegte Schnitte in Einzelkondensatoren aufgeteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Wickeln des Mutterkondensatorwickels wenigstens zwei Vorwickel aus einer Vielzahl von gleichzeitig spiralig gewickelten metallisierten Dielektrikumsfolien gebildet werden und daß dann aus diesen Vorwickeln der Muuerkonrfensatorwickei gewickelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wickelsinn der auf Vorratsrollen gewickelten Vbrwickel entgegengesetzt zum Wikkelsinn des aul; eine Hauptwickeltrommel gewickelten Mutterkondensatorwickels gewählt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vorwickelphase mehrstufig gewickelt wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Hauptwickelvorgangs zur gegenseitigen Abgrenzung der einzelnen übereinanderliegenden Mutterkondensatoren ohne jegliches Anhalten der Wickelvorrichtungen Trennfolien spiralig eingewickelt werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienbänder in der Vorwickelphase auf einen Träger gewickelt werden, der ebenso wie der im Hauptwickelvorgang verwendete Träger von einem großen scheibenförmigen Rad gebildet wird.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hauptwickeltrommel im Zentrum der um sie herum verteilten Vorratsrollen angeordnet ist.