DE1227150B - Process for manufacturing electrical capacitors - Google Patents
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Description
Verfahren zur Herstellung elektrischer Kondensatoren Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung elektrischer Kondensatoren mit abwechselnd übereinanderliegenden Metallfolien und Isolierstoffschichten, bei welchem die Kondensatoren in ein Imprägnierungsbad eingetaucht werden, dieses die Kondensatoren enthaltende Bad erhitzt wird und anschließend die Kondensatoren ausreichend lange Zeit in dem Bad belassen werden, damit die Imprägnierflüssigkeit vollständig in die Fugen zwischen den Schichten eindringen kann.Method of making electrical capacitors The invention relates to a method for manufacturing electrical capacitors with alternating superimposed metal foils and layers of insulating material, in which the capacitors are immersed in an impregnation bath containing the capacitors Bath is heated and then the capacitors for a long enough time in the Bath must be left so that the impregnation liquid completely enters the joints between can penetrate the layers.
Es ist ein Verfahren zur Herstellung von imprägniertem Papier bekannt, welches insbesondere für die Herstellung von Kondensatoren verwendet werden kann. Durch das Verfahren, das eine Beschwerung des Papiers unter anderem mit Metalloxyden und eine Imprägnierung mit einem Mineralöl oder mit Clophen vorsieht, sollen die dielektrischen Verluste vermindert werden.A process for the production of impregnated paper is known, which can be used in particular for the production of capacitors. Through the process, which a weighting of the paper among other things with metal oxides and provides impregnation with a mineral oil or with clophen, the dielectric losses can be reduced.
Es ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Kondensatoren bekannt, bei welchem die Kondensatorwickel in ein Bad aus organischem Material, wie Paraffin oder Wachs, eingetaucht werden, wobei das Imprägnierungsbad während der Tauchzeit erhitzt wird.There is also known a method for producing capacitors, in which the capacitor coil is placed in a bath of organic material such as paraffin or wax, with the impregnation bath during the immersion time is heated.
Schließlich ist auch ein Verfahren zur Herstellung elektrischer Kondensatoren bekannt, bei welchem die Kondensatorwickel lose aufgewickelt und anschließend unter Vakuum imprägniert werden, worauf die Kondensatoren aus dem Imprägnierungsbad herausgenommen und in einer Vorrichtung unter Druck gesetzt werden.Finally, there is also a method for making electrical capacitors known, in which the capacitor winding loosely wound and then under Vacuum impregnated, whereupon the capacitors are removed from the impregnation bath and pressurized in a device.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit welchem mit verhältnismäßig geringem Aufwand Kondensatoren hergestellt werden können, die auch bei extremen Temperaturschwankungen und bei hohen mechanischen Beanspruchungen einwandfrei arbeiten, ohne wesentliche Kapazitätsänderungen aufzuweisen. Dies wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß das Imprägnierungsbad eine Lösung aus Borsäure oder aus Borsäure und einem elektrisch isolierenden Oxyd oder aus Borsäure und einem elektrisch isolierenden, oxydbildenden Salz oder aus einem elektrisch isolierenden, oxydbildenden Salz in destilliertem Wasser verwendet wird und daß die Kondensatoren nach der Herausnahme aus dem Imprägnierungsbad in mehreren Stufen mit steigender Temperatur derart erhitzt werden, daß das Wasser verdampft und ausgetrieben wird sowie die aus dem Imprägnierungsbad ausgeschiedenen festen Bestandteile zersetzt worden, bis sie ein die MetaRfolien und die Iselierstoffschichten dicht verbindendes anorganisches Dielektrikum bilden. Durch ein solches Verfahren hergestellte Kondensatoren besitzen neben einer ausgezeichneten mechanischen Festigkeit ausgezeichnete elektrische Eigenschaften. Sie sind im übrigen außerordentlich betriebssicher.The invention is based on the object of creating a method with which capacitors are manufactured with relatively little effort can that even with extreme temperature fluctuations and with high mechanical Work properly under stresses without showing significant changes in capacity. According to the invention, this is achieved in a method of the type mentioned at the outset achieves that the impregnation bath is a solution of boric acid or of boric acid and an electrically insulating oxide or boric acid and an electrically insulating, oxide-forming salt or from an electrically insulating, oxide-forming salt in distilled water is used and that the capacitors after removal from the impregnation bath heated in this way in several stages with increasing temperature that the water is evaporated and expelled and that from the impregnation bath The excreted solid components have been decomposed until they enter the metaRfoli and the insulating material layers form tightly connecting inorganic dielectric. Capacitors manufactured by such a method have excellent in addition to mechanical strength excellent electrical properties. They are, by the way extremely reliable.
Die einzelnen Bestandteile können der Lösung bis zur Sättigung zugesetzt werden. Die Lösung besteht vorzugsweise zum überwiegenden Teil aus Borsäure mit Wasser und enthält etwa 2 1/o des pulverförmigen, elektrisch isolierenden Oxyds in gleichmäßiger Verteilung. Als elektrisch isolierendes Oxyd kann Magnesiumoxyd verwendet werden. Als elektrisch isolierendes oxydbildendes Salz kann Aluminiumnitrat oder Magnesiumnitrat verwendet werden.The individual components can be added to the solution until it is saturated. The solution preferably consists predominantly of boric acid with water and contains about 2 1 / o of the powdery, electrically insulating oxide in uniform distribution. As an electrically insulating oxide, magnesium oxide can be used. Aluminum nitrate or magnesium nitrate can be used as the electrically insulating, oxide-forming salt.
Vorzugsweise werden die Breitseiten der Kondensatoren während der Imprägnierung und der anschließenden Erhitzung im wesentlichen vollständig eingeschlossen, und es können die Kondensatoren unter Druck gesetzt werden, um die Schichten miteinander in festem Kontakt zu halten.Preferably, the broad sides of the capacitors are during the Impregnation and subsequent heating essentially completely enclosed, and the capacitors can be pressurized to interconnect the layers keep in close contact.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine Seitenansicht eines teffweise aufgewickelten Kondensators, Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Kondensator während des Wickelvorganges, F ig. 3 eine Seitenansicht eines zusammengepreßten Kondensators mit einer Vielzahl von Schichten aus Abdeckfolie vor seiner Imprägnierung, Fig. 4 eine Ansicht mehrerer ummantelter Kondensatoren in einer Druckvorrichtung, Fig. 5 eine perspektivische Darstellung eines Kondensators der erstgenannten Ausführungsart nach seiner Imprägnierung und seiner Trocknung, wobei ein Teil der Abdeckschutzschichten entfernt ist, F i g. 6 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines nach der Erfmdung hergestellten runden Kondensators, F i g. 7 eine perspektivische Ansicht eines runden Kondensators nach seiner Imprägnierung und Trocknung, wobei ein Teil des Kondensators ohne Schutzschichten gezeigt ist.The invention is explained in more detail below with reference to the drawing of some exemplary embodiments. In the drawing, FIG. 1 shows a side view of a capacitor wound up in teff, FIG. 2 shows a plan view of a capacitor during the winding process, FIG. 3 is a side view of a compressed capacitor having a plurality of layers of cover film prior to its impregnation, Fig. 4 is a view of several jacketed capacitors in a printing apparatus, Fig. 5 is a perspective view of a capacitor of the first-mentioned embodiment, after its impregnation and its drying, a portion the protective cover layers has been removed, FIG . 6 shows a perspective view of a further exemplary embodiment of a round capacitor manufactured according to the invention, FIG . 7 is a perspective view of a round capacitor after it has been impregnated and dried, a part of the capacitor being shown without protective layers.
Ein nach dem erfmdungsgemäßen Verfahren hergestellter Kondensator ist insbesondere für solche Anwendungsfälle geeignet, bei welchen er einem weiten Temperaturbereich, beispielsweise zwischen -55 und +4300 C ausgesetzt ist. Temperaturen in einem solchen Bereich können in einer Einrichtung auftreten, die in der Arktis verwendet wird, wobei der Kondensator mit einer . Rakete, einem Düsentriebwerk oder einem Strahltriebwerk verbunden ist. Es ist wesentlich, daß solche Kondensatoren keine nachteiligen Wirkungen oder wesentlichen Kapazitätsänderungen zeigen, wenn ihre Temperatur verändert wird, obwohl sie beträchtlichen mechanischen Stößen infolge Beschleunigung, z. B. der Landung eines Flugzeuges od. dgl. ausgesetzt sind.A capacitor manufactured according to the method according to the invention is particularly suitable for those applications in which it is exposed to a wide temperature range, for example between -55 and +4300 C. Temperatures in such a range can occur in a facility used in the Arctic where the condenser is connected to a . Missile, a jet engine or a jet engine is connected. It is essential that such capacitors do not show any adverse effects or significant changes in capacitance when their temperature is changed, even though they experience considerable mechanical shocks due to acceleration, e.g. B. od the landing of an aircraft. Like. Are exposed.
Das sogenannte Kondensator-Entladungs-Zündsystem für Verbrennungsmaschinen ist in den vergangenen Jahren üblich geworden, insbesondere bei Raketen, Strahl- oder Gasturbinenantrieben für Flugzeuge und Raketen, bei welchen ein Funke mit -hoher Energie erforderlich ist. In diesen Systemen wird ein Kondensator wiederholt geladen und entladen, um die notwendigen Zündfunken mit der erforderlichen hohen Energie zu erzeugen. Infolge-,dessen ist der Kondensator ein wesentlicher Teil solcher Zündsysteme, und sein Versagen bewirkt ein Versagen des Antriebes und bedeutet den Verlust des Lebens oder einen schweren Schaden für das Personal sowie den Verlust wertvoller Luftfahrzeuge oder anderer Werte. Es ist deshalb -ein wesentliches Ziel der Erfindung, dieses wesentliche Element der heutigen Zündsysteine zu verbessern, indem dieses -wirksamer und dauerhafter gemacht wird, insbeson--dere im Hinblick auf seinen Alterungswiderstand unter Bedingungen, welche erhebliche Änderungen .der Arbeitstemperatur bewirken.The so-called capacitor discharge ignition system for internal combustion engines has become common in recent years, especially with missiles, jet or gas turbine drives for airplanes and rockets, in which a spark with -high Energy is required. In these systems, a capacitor is charged repeatedly and discharged to produce the necessary ignition sparks with the required high energy to create. As a result, the capacitor is an essential part of such ignition systems, and its failure causes a failure of the drive and means the loss of the Life or serious damage to personnel as well as loss of valuable Aircraft or other values. It is therefore an essential aim of the invention to improve this essential element of today's ignition system by this - is made more effective and durable, especially with regard to its resistance to aging under conditions which cause significant changes in the working temperature.
Die beiden in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen Kondensatoren, die entsprechend der Erfindung hergestellt worden sind. Diese Kondensatoren besitzen eine Kapazität von 0,14 NEkrofarad und sind für die Verwendung als Ladekondensatoren in einem Triebwerkszündsystem geeignet. Die leitenden Beläge jedes der Kondensatoren sind durch zwei Streifen 10 und 11 aus dünner Metallfolie gebildet. Bei einem hergestellten Ausführungsbeispiel ist eine- Aluminiumfolie mit einer Dicke von ungefähr 6 li als ausreichend befunden worden. Diese Streifen sind vorzugsweise gleicher Breite und werden unmittelbar übereinander, jedoch getrennt und voneinander isoliert durch zwei #Schichten 14 und 15 aus geeigneten Isolationsmaterial, spiralig aufgewickelt. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung :§ind die Schichten 14 und 115 aus einem Glimmerpapier hergestellt. Jede Isolationsfolie 14 und 15 ist in den beschriebenen Ausführungsbeispielen etwa 33 g dick und ausreichend breit, um jede Kante der Metallfolien 10 und 11 um etwa 1,57 mm zu überragen. Die Metattfolien sind vorzugsweise um etwa 12,5 mm in Längsrichtung versetzt angeordnet, so daß ihre benachbarten Enden um den gleichen Betrag versetzt sind. Sie sind natürlich im ganzen Kondensator voneinander durch Isolationsschichten 14 und 15 isoliert, und es sind ein paar der äußeren Windungen des Kondensators vorzugsweise frei von Metallfolie.The two exemplary embodiments shown in the drawing show capacitors which have been produced in accordance with the invention. These capacitors have a capacity of 0.14 NEkrofarads and are suitable for use as charging capacitors in an engine ignition system. The conductive coverings of each of the capacitors are formed by two strips 10 and 11 of thin metal foil. In one embodiment produced, aluminum foil approximately 6 li thick has been found to be sufficient. These strips are preferably of the same width and are spirally wound up directly on top of one another, but separated and insulated from one another by two # layers 14 and 15 made of suitable insulation material. In the preferred embodiments of the present invention: Layers 14 and 115 are made from a mica paper. In the exemplary embodiments described, each insulating film 14 and 15 is approximately 33 g thick and sufficiently wide to project beyond each edge of the metal foils 10 and 11 by approximately 1.57 mm. The Metattfolien are preferably arranged offset by about 12.5 mm in the longitudinal direction, so that their adjacent ends are offset by the same amount. They are of course insulated from one another throughout the capacitor by insulating layers 14 and 15 , and a few of the outer turns of the capacitor are preferably free of metal foil.
Anschlüsse 16 und 17 ragen vorzugsweise seitlich aus gegenüberliegenden Enden des Kondensators hervor. Diese Anschlüsse können aus dünnen Metallstreifen bestehen, vorzugsweise aus Nickel, wobei ein Anschluß guten elektrischen Kontakt mit der Metallfolie 10 und der andere Anschluß guten elektrischen Kontakt mit der Metallfolie 11 hat. Die Anschlußstreifen können lose in die gezeigte Lage eingelegt werden, wenn der Kondensator etwa halb gewickelt ist. Wenn dann der Kondensator auf die nachstehend beschriebene neue Weise imprägniert und zusammengedrückt ist, haben die Zuführungen ausgezeichneten Kontakt mit den Metallfolien, und sie sind in ihrer Lage ohne Verwendung von Lötmittel od. dgl. gut gesichert. Die aufgewickelten Schichten aus Metallfolien und die Isolationsstreifen werden in ihrer im wesentlichen flachen und unrunden oder in runder Form durch eine besondere Isolationsmischung gehalten, welche in der nachstehend beschriebenen Weise aufgebracht wird. In F i g. 3 sind die Metallfolien und die Isolationsstreifen zu einer flachen Form dicht zusammen gepreßt, wobei die Nüschung die Poren und Fugen in den dazwischengelegten Glimmerpapierschichten ausfüllt und dadurch die Isolationseigenschaften dieserSchichtverbessert. DieGlimmerpapierschichten werden durch die Wirkung des Imprägniermittels nicht beansprucht, und es werden die Festigkeit und Dichte durch Kompression wesentlich größer als sie vorher bei der Herstellung des Kondensators gewesen sind.Terminals 16 and 17 preferably protrude laterally from opposite ends of the capacitor. These connections can consist of thin metal strips, preferably of nickel, with one connection having good electrical contact with the metal foil 10 and the other connection having good electrical contact with the metal foil 11 . The connection strips can be placed loosely in the position shown when the capacitor is about half-wound. Then, when the capacitor is impregnated and compressed in the novel manner described below, the leads have excellent contact with the metal foils and are well secured in place without the use of solder or the like. The rolled-up layers of metal foils and the insulation strips are held in their essentially flat and non-round or round shape by a special insulation mixture which is applied in the manner described below. In Fig. 3 , the metal foils and the insulation strips are pressed tightly together to form a flat shape, the seam filling the pores and joints in the interposed layers of mica paper and thereby improving the insulation properties of this layer. The mica paper layers are not stressed by the action of the impregnating agent, and the strength and density by compression are considerably greater than they were before when the capacitor was manufactured.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel des Kondensators ist dieser in seiner runden Form belassen. Es ist selbstverständlich, daß der Kondensator die verschiedensten Formen haben kann, z. B. können die aufeinanderfolgenden Schichten auch gestapelt statt gewickelt werden.In the second embodiment of the capacitor this is in left its round shape. It goes without saying that the capacitor is the can have various forms, e.g. B. the successive layers also stacked instead of wrapped.
Der Kondensator wird vorzugsweise nach folgendem Verfahren hergestellt: Die Metallfolien 10 und 11 und die Glimmerpapierschichten 14 und 15 werden fest auf einen flachen hochpolierten Dom 19 gewickelt, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Um die Entfernung des Domes nach der Wicklung des Kondensators zu erleichtern, können die Kanten des Domes leicht spitz zulaufen, und zwar um etwa 0,001 nirn pro Millimeter Länge. Beim Wickeln muß dafür gesorgt werden, daß Falten vermieden werden. Wenn etwa die halbe Länge des Glimmerpapiers und der Metallfolien aufgewickelt worden sind, werden die Anschlußstreifen 16 und 17 in die gezeigten Lagen eingesetzt. Diese Zuführungen sollen glatt und frei von irgendwelchen Teilchen sein, welche die Isolationsschichten 14 und 15 oder die unter Druck stehenden Metallfolien beschädigen können. Die Wicklung sollte in einem Raum ausgeführt werden, welcher frei von Staub und ähnlichen Fremdkörpern in der Luft ist. Wenn die erforderliche Windungszahl aufgewickelt worden ist, werden die einzelnen Folien abgeschnitten, wobei die benachbarten Enden um etwa 12,7 mm oder mehr gestaflelt werden und wobei zumindest die äußere Glimmerpapierschicht vollständig aufgewickelt wird, um die äußere Metallfolie zu bedecken.The condenser is preferably prepared by the following process: The metal foils 10 and 11 and the mica paper layers 14 and 15 are tightly wound on a flat highly polished dome 19, as shown in Fig. 1. To make it easier to remove the dome after the capacitor has been wound, the edges of the dome can be slightly tapered, namely by about 0.001 mm per millimeter of length. When winding, care must be taken to avoid wrinkles. When about half the length of the mica paper and the metal foils have been wound up, the connection strips 16 and 17 are inserted into the positions shown. These leads should be smooth and free of any particles which could damage the insulation layers 14 and 15 or the pressurized metal foils. The winding should be carried out in a room that is free from dust and similar foreign matter in the air. When the required number of turns has been wound, the individual foils are cut off with the adjacent ends staggered by about 12.7 mm or more and with at least the outer layer of mica paper being completely wound to cover the outer metal foil.
Nach Vervollständigung dieser Wicklung wird der Kondensator mit einer Anzahl von Windungen einer Folie 21 eingehüllt, um eine schützende, den Kondensator undurchlässig machende Schicht zu bilden. Eine Aluminiumfolie mit einer Dicke von 2,54 mm, welche auf den Kondensator mit sechs vollen Windungen gewickelt worden ist, hat sich als ausreichende Hülle erwiesen. Vorzugsweise wird eine solche "vVicklung der Hülle ebenfalls auf der Wickelmaschine durchgeführt, so daß die Hülle auf dem Kondensator dicht angeordnet werden kann, wodurch die Folie 21 und die Isolationsschichten des Kondensators in festem Kontakt miteinander gehalten werden, nachdem der Kondensator in den in F i g. 3 gezeigten Zustand abgeflacht worden ist.After completion of this winding, the capacitor is wrapped with a number of turns of foil 21 in order to form a protective layer which makes the capacitor impermeable. Aluminum foil 2.54 mm thick, wound on the capacitor with six full turns, has been found to be a sufficient envelope. Such a winding of the envelope is preferably also carried out on the winding machine so that the envelope can be arranged tightly on the capacitor, whereby the foil 21 and the insulation layers of the capacitor are kept in firm contact with one another after the capacitor has been in the process shown in FIG g. 3 has been flattened.
Der auf diese Weise gewickelte und umhüllte Kondensator wird nun von dem Dorn abgezogen, und es wird eine Mehrzahl solcher Kondensatoren in einer passenden Stapelform 23 zusammengepreßt, wie es in F i g. 4 gezeigt ist, wobei jeder Kondensator von den anderen durch eine Platte 22 aus passendem, nichtkorrodierbarem Metall getrennt ist. Die Stapelform 23 enthält Mittel in Form einer Presse, durch welche die gestapelten Kondensatoren einem beträchtlichen Druck ausgesetzt werden können, welcher während der Imprägnierung und der Trocknung der Kondensatoren aufrechterhalten werden kann. In übereinstimmung mit der Erfindung werden zufriedenstellende Kondensatoren hergestellt, wenn sie einem Druck von etwa 21 kg/CM2 ausgesetzt werden. Die Kondensatoren sind nun fertig für die Imprägnierung.The capacitor wound and sheathed in this way is then pulled off the mandrel, and a plurality of such capacitors is pressed together in a suitable stack form 23 , as shown in FIG. 4, each capacitor being separated from the others by a plate 22 of suitable non-corrodible metal. The stack mold 23 contains means in the form of a press by which the stacked capacitors can be subjected to a considerable pressure which can be maintained during the impregnation and drying of the capacitors. In accordance with the invention, satisfactory capacitors are made when subjected to a pressure of about 21 kg / cm 2. The capacitors are now ready for impregnation.
Der erfindungsgemäße Imprägnierungsstoff besteht aus einer Lösung aus Borsäure oder aus Borsäure und einem elektrisch isolierenden Oxyd oder aus Borsäure und einem elektrisch isolierenden, oxydbildenden Salz oder aus einem elektrisch isolierenden, oxydbildenden Salz in destilliertem Wasser. Ein solches Imprägnierungsmaterial soll eventuelle kleine Lunker zwischen den gestapelten Schichten aus Metallfolien und Isolierstoffstreifen in dem Kondensator ausfüllen und das Aneinanderhaften solcher Schichten zu einem festen, blockartigen Gebilde bewirken, welches gegen mechanische Erschütterungen und Wärmestöße widerstandsfähig ist.The impregnation substance according to the invention consists of a solution from boric acid or from boric acid and an electrically insulating oxide or from boric acid and an electrically insulating, oxide-forming salt or from an electrically insulating, oxide-forming salt in distilled water. Such an impregnation material should any small voids between the stacked layers of metal foils and fill strips of insulating material in the capacitor and the sticking together of such Layers cause a solid, block-like structure, which is against mechanical Is resistant to vibrations and thermal shocks.
Bei der bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht das Imprägniermittel
aus destilliertemWasser, Borsäure und Ma'gnesiumoxyd in folgendem Verhältnis:
Die Form wird nun aus der Imprägnierungslösung herausgenommen und bei Raumtemperatur 6 bis 8 Stunden stehengelassen. Die Teile werden dann durch Erhitzung der Form und der in ihr enthaltenen Kondensatoren getrocknet, während sie noch in der Form verbleiben, und zwar zunächst auf eine Temperatur von 88' C, welche 10 bis 12 Stunden aufrechterhalten wird. Die Temperatur wird darauf auf 320' C erhöht und während 12 bis 15 Stunden aufrechterhalten. Nach dieser Behandlung bei 320' C werden die Kondensatoren aus der Form heraus-genommen, es werden die Schutzschichten aus der Folie 21 entfernt (F i g. 5), und es werden die Kondensatoren schließlich bei einer Temperatur von 430' C während 12 bis 15 Stunden getrocknet.The mold is then removed from the impregnation solution and left to stand at room temperature for 6 to 8 hours. The parts are then dried by heating the mold and the capacitors it contains while they are still in the mold, initially to a temperature of 88 ° C., which is maintained for 10 to 12 hours. The temperature is then increased to 320 ° C. and maintained for 12 to 15 hours. After this treatment at 320 'C, the capacitors are removed from the mold challenges, there are the protective layers of the film 21 is removed (g F i. 5), and the capacitors are finally at a temperature of 430' C for 12 to Dried for 15 hours.
Bei der Herstellung von runden Kondensatoren, wie sie in den F i g. 6 und 7 gezeigt sind, werden im wesentlichen die gleichen Bearbeitungsschritte durchgeführt, es wird lediglich keine Druckform verwendet. Die runden Kondensatorwickel 26 werden auf einem runden zerlegbaren Dom, in fast der gleichen Weise, wie in F i g. 1 gezeigt, aufgewickelt. Eine Mehrzahl von Schichten aus schützender Folie 27, ähnlich derjenigen, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet wurde, sind auf den so geformten Kondensatorwickel aufgewickelt. Ein Befestigungsteil oder eine Mehrzahl von Befestigungsteilen, wie z. B. ein um den Kondensatorwickel gewickelter Draht 29, sind vorgesehen, um das Abwickeln der Folie 27 zu verhindern.In the manufacture of round capacitors, as shown in FIGS. 6 and 7 , essentially the same processing steps are carried out, only no printing form is used. The round capacitor windings 26 are mounted on a round collapsible dome in much the same way as in FIG. 1 shown wound. A plurality of layers of protective film 27, similar to that used in the first embodiment, are wound on the capacitor coil thus formed. A fastening part or a plurality of fastening parts, such as. B. a wire 29 wound around the capacitor winding are provided to prevent the film 27 from unwinding.
Die so vorbereiteten Kondensatoren verbleiben auf ihren Wickeldornen und werden in eine kochende Imprägnierungslösung getaucht, welche die gleiche sein kann, wie sie in Verbindung mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Die Kondensatoren werden dann in der gleichen Weise gekocht wie bei dem beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Anschließend werden die Kondensatoren aus der Lösung herausgenommen und bei Raumtemperatur 6 bis 8 Stunden stehengelassen. Sie werden dann in folgender Weise getrocknet: Bei 88' C während 10 bis 12 Stunden, bei 3201 C während 12 bis 15 Stunden.The capacitors prepared in this way remain on their winding mandrels and are immersed in a boiling impregnation solution, which can be the same as that described in connection with the first exemplary embodiment. The capacitors are then cooked in the same way as in the first embodiment described. The capacitors are then removed from the solution and left to stand at room temperature for 6 to 8 hours. They are then dried in the following manner: at 88 ° C. for 10 to 12 hours, at 3201 ° C. for 12 to 15 hours.
Nach einer solchen Behandlung werden die Kondensatoren abgekühlt, von ihren Dornen abgenommen, und es werden die äußeren Schutzschichten aus der Folie 27 von den Wickeln entfernt. Anschließend werden die Kondensatoren weiter getrocknet für 12 bis 15 Stunden bei einer Temperatur von 4301 C. Die freigelegten Enden der Zuführungen 16 und 17 werden dann gereinigt, und es werden die Kondensatoren einzeln auf ihre Kapazität, ihren Leistungsfaktor, ihre Durchschlagspannung und ihren Isolationswiderstand geprüft. Um beste Resultate zu erzielen, sollten die Kondensatoren in ein feuchtigkeitsdichtes Gehäuse oder einen feuchtigkeitsdichten übetzug oder beides während der Lagerung und während des Gebrauches eingebracht werden.After such a treatment, the capacitors are cooled, removed from their mandrels, and the outer protective layers are removed from the foil 27 from the coils. The capacitors are then dried further for 12 to 15 hours at a temperature of 4301 C. The exposed ends of the leads 16 and 17 are then cleaned, and the capacitors are individually tested for their capacitance, their power factor, their breakdown voltage and their insulation resistance. For best results, the capacitors should be placed in a moisture-proof case or a moisture-proof cover, or both, during storage and use.
Die durch die Anwendung des oben offenbarten Verfahrens hergestellten Kondensatoren sind infolge ihrer Festigkeit, Dauerfestigkeit und Stoßfestigkeit sowie infolge ihrer Fähigkeit, einem weiten Bereich von Temperaturänderungen ohne Beschädigung zu widerstehen, qualitätsmäßig besser als die bisher bekannten Kondensatoren. Da die erfindungsgemäßen Kondensatoren kein organisches Material enthalten, ist die Temperatur, bei welcher sie ohne Beschädigung verwendet werden können, nur durch die Erweichungstemperatur und/oder die Verformung der Metallfolie begrenzt, welche die beiden Beläge des Kondensators bilden.Those made by using the method disclosed above Capacitors are due to their strength, fatigue strength and shock resistance as well as due to their ability to withstand a wide range of temperature changes without To withstand damage, better quality than the previously known capacitors. Since the capacitors according to the invention do not contain any organic material the temperature at which they can be used without damage the softening temperature and / or the deformation of the metal foil limits which the two layers of the capacitor form.
Da die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kondensatorkörper vollständig frei von inneren Lunkern oder Luftblasen und die Schichten frei von schädlichen inneren Spannungen sind, können diese Kondensatoren höheren Spannungen und höheren Temperaturen widerstehen als bisher bekannte Kondensatoren vergleichbarer Größe und vergleichbaren Gewichts, und sie haben einen höheren Isolationswiderstand als irgendwelche vorher bekannten Kondensatoren vergleichbarer Kapazität. Sie besitzen ferner geringere elektrische Verluste, einen kleineren Verlustfaktor und geringere Koronaerscheinungen.Since the capacitor body produced by the method according to the invention completely free of internal voids or air bubbles and the layers free of If there are harmful internal voltages, these capacitors can have higher voltages and withstand higher temperatures than previously known capacitors more comparable Size and comparable weight, and they have a higher insulation resistance than any previously known capacitors of comparable capacity. You own also lower electrical losses, a smaller loss factor and lower Corona phenomena.
In dem obengenannten bevorzugten Imprägnierungsmittel ist die Borsäure in solch einer Menge vorhanden, daß sich eine ziemlich konzentrierte Lösung ergibt, und es ist das Magnesiumoxyd in solcher Menge vorhanden, daß der Sättigungspunkt erreicht wird. Die Borsäure soll im Verlauf der späteren Hitzebehandlung des imprägnierten Kondensators ein Bindemittel bilden, welches wirksam die verschiedenen Schichten des Kondensators miteinander verbindet. Das Magnesiumoxyd ist ein ausgezeichneter elektrischer Isolator und verbessert die elektrischen Eigenschaften des Imprägnierungsmittels. Das Imprägnierungsmittel kann lediglich aus einer Lösung aus Borsäure und Wasser bestehen. Beträchtlich verbesserte dielektrische und Isolationseigenschaften werden jedoch erreicht, wenn in Verbindung mit der Borsäure ein elektrisch isolierendes Oxyd, wie z. B. Magnesiumoxyd oder ein oxydbildendes Salz, verwendet wird.In the preferred impregnant mentioned above, boric acid is present in such an amount that the result is a fairly concentrated solution, and the magnesium oxide is present in such an amount that the saturation point is achieved. The boric acid is said to be impregnated in the course of the subsequent heat treatment Capacitor form a binder, which effectively forms the various layers of the capacitor connects to each other. The magnesia is an excellent one electrical insulator and improves the electrical properties of the impregnating agent. The impregnation agent can only consist of a solution of boric acid and water exist. Considerably improved dielectric and insulation properties will be however, when combined with boric acid, an electrically insulating one is achieved Oxide, such as B. magnesium oxide or an oxide-forming salt is used.
Die Borsäure kann gemäß der Erfindung in einem weiten Konzentrationsbereich verwendet werden, welcher von den gewünschten Resultaten abhängt. Um -eine ausreichende Verbindung zwischen den Schichten des Kondensators zu erhalten, muß genügend Borsäure in den Kondensator hineingebracht werden, um während seiner Erhitzung eine starke Bindung zu bewirken. Die obere Konzentrationsgrenze der Borsäure ist natürlich die Sättigung der Imprägnierungslösung. Vorzugsweise ist die Lösung jedoch nicht ganz vollständig gesättigt, damit sie die Kondensatoren vollständig und gleichförmig impiägnieren kann und in alle Zwischenräume eindringt, bevor in der Lösung feste Teilchen auftreten.According to the invention, the boric acid can be used in a wide range of concentrations which depends on the desired results. To -a sufficient To maintain connection between the layers of the capacitor, there must be enough boric acid be brought into the condenser to have a strong during its heating To effect bonding. The upper concentration limit of boric acid is of course that Saturation of the impregnation solution. Preferably, however, the solution is not complete fully saturated so they make the capacitors complete and uniform can impregnate and penetrate into all spaces before solidifying in the solution Particles occur.
Die Konzentration des Magnesiumoxyds kann in gleicher Weise in weitem Umfänge verändert werden. Es kann gegebenenfalls in Mengen verwendet wer--den, welche von geringen, aber wirksamen Mengen bis etwa zur Sättigung der_ Lösung reichen. Wie oben dargelegt, werden die elektrischen Isolationseigenschaften und die dielektrischen Eigenschaften des Isolationsmaterials durch- die Anwesenheit von Magnesiumoxyd verbessert.The concentration of magnesium oxide can be in the same way to a large extent Scopes can be changed. It can optionally be used in amounts which from small but effective amounts to about saturation of the solution. As stated above, the electrical insulation properties and the dielectric Properties of the insulation material improved by the presence of magnesium oxide.
Ein oder mehrere verschiedene elektrisch isolierende lösbare Oxyde oder oxydbildende Salze können an Stelle des Magnesiumoxyds in der oben bevorzugten Imprägnierungslösungverwendetwerden. Alle Salze, welche in Wasser lösbar sind und welche bei Erhitzung, beispielsweise in dem obengenannten Arbeitsspiel, ein elektrisch isolierendes Oxyd ergeben, sind verwendbar. Typisch für solche Salze sind Aluminiumnitrat und Magnesiumnitrat. Wenn Aluminiumnitrat mit Borsäure in Wasser gelöst wird, um eine Imprägnierungslösung zu bilden und mit dieser ein Kondensator imprägniert wird, wird angenommen, daß durch die folgende Hitzebehandlung des imprägnierten Kondensators die Imprägnierung zu Aluminiumoxyd mit Spuren von Aluminiumhydroxyd und Bornitrid umgewandelt wird.One or more of various electrically insulating soluble oxides or oxide-forming salts can be used in place of the magnesia in the above preferred impregnation solution. All salts which are soluble in water and which produce an electrically insulating oxide when heated, for example in the above-mentioned work cycle, can be used. Aluminum nitrate and magnesium nitrate are typical of such salts. When aluminum nitrate is dissolved with boric acid in water to form an impregnation solution and a capacitor is impregnated therewith, it is believed that subsequent heat treatment of the impregnated capacitor converts the impregnation to aluminum oxide with traces of aluminum hydroxide and boron nitride.
Es ist festgestellt worden, daß die qualitätsmäßig besseren und höheren Temperaturen widerstehenden Kondensatoren auch in der Weise hergestellt werden können, daß als Imprägnierung eine Lösung aus Aluminiumnitrat allein in Wasser verwendet wird, wobei das Aluminiumnitrat in einem Bereich von einem wirksamen Wert bis zur wesentlichen Sättigung vorhanden sein kann. Bei der Erhitzung des imprägnierten Kondensators zerfällt das Aluminiumnitrat in Altiminiumoxyd und einen geringen Anteil von Aluminiumhydroxyd. Diese Erzeugnisse binden die Schichten des Kondensators wirksam zusammen und bilden auch ein geeignetes Dielektrikum. Im wesentlichen gleiche Ergebnisse werden erreicht, wenn eine Lösung aus Magnesiumnitrat als Imprägnierung für die Kondensatorteile verwendet wird. In diesem Falle kann eine Lösung aus Magnesiumnitrat allein in Wasser verwendet werden, wobei das Magnesiumnitrat in einem Bereich von einer wirksamen Menge bis zur Sättigung vorhanden ist. Bei der Erhitzung des imprägnierten Kondensators zerfällt das Magnesiumnitrat in Magnesiumoxyd und einen geringen Anteil von Magnesiumhydroxyd. Diese Erzeugnisse binden die Schichten des Kondensators wirksam zusammen und bilden auch ein geeignetes Dielektrikum.It has been found that the quality is better and higher Temperature-resistant capacitors can also be manufactured in such a way that a solution of aluminum nitrate alone in water is used as impregnation the aluminum nitrate in a range from an effective value to substantial saturation may be present. When heating the impregnated Condenser breaks down the aluminum nitrate into altiminium oxide and a small proportion of aluminum hydroxide. These products effectively bind the layers of the capacitor together and also form a suitable dielectric. Essentially the same results are achieved when a solution of magnesium nitrate is used as an impregnation for the Condenser parts is used. In this case a solution of magnesium nitrate can be used can be used alone in water, with the magnesium nitrate in a range of an effective amount is present to saturation. When heating the impregnated Condenser breaks down the magnesium nitrate into magnesium oxide and a small proportion of magnesium hydroxide. These products effectively bind the layers of the capacitor together and also form a suitable dielectric.
Die Verwendung von einhüllenden Schichten um den Kondensator und die Aufrechterhaltuno- eines wesentlichen Druckes auf die Schichten des Kondensators während der Imprägnierting des Kondensators und seiner folgenden lützebehandlung stellen sicher, daß die Isolationsschichten unversehrt bleiben. Dies ist besonders notwendie, wenn die Isolationsschichten aus einem Material, wie z. B. Glimmerpapier hergestellt sind, bei dem die verschiedenen kleinen plattenartigen Elemente, welche die Blätter 14 und 15 büden, anscheinend im wesentlichen durch elektrostatische Kräfte zusammengehalten werden. Wenn ein solches Material für einige Zeit in kochendes Wasser getaucht wird, während es nicht zusammengehalten und zusammengepreßt wird, löst es sich fast vollständig auf und fällt auseinander. Wenn es dagegen während der Imprägnierung zusammengehalten und wie oben beschrieben zusammengepreßt wird, behält das Isolationsmaterial seine Gleichmäßigkeit und seine Unversehrtheit, und wenn das Imprägnierungsmittel, der Hitzebehandlung ausgesetzt wird, wird es durch die getrocknete Imprägnierung verfestigt.The use of enveloping layers around the capacitor and the maintenance of substantial pressure on the layers of the capacitor during the impregnation of the capacitor and its subsequent skin treatment ensure that the insulation layers remain intact. This is particularly necessary when the insulation layers are made of a material such as e.g. B. mica paper are made in which the various small plate-like elements which büden sheets 14 and 15 are apparently held together by essentially electrostatic forces. If such a material is immersed in boiling water for some time, while it is not held together and compressed, it will almost completely dissolve and fall apart. On the other hand, if it is held together and compressed as described above during impregnation, the insulation material retains its uniformity and integrity, and when the impregnant is subjected to the heat treatment, it is solidified by the dried impregnation.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kondensatoren sind iin besonderen strahlungswiderstandsfähig in Bereichen hoher -y-Strahlenintensität. Dies ergibt sich aus dem hohen Widerstand des anorganischen Imprägnierungsmittels gegen Zerfall, wenn es einer Strahlung, eingeschlossen einer y-Strahlung, ausgesetzt ist.The capacitors produced by the process according to the invention are particularly resistant to radiation in areas of high -y radiation intensity. this results from the high resistance of the inorganic impregnation agent to Decay when exposed to radiation, including γ-radiation.
Neben den erläuterten Ausführungsbeispielen des Verfahrens nach der Erfindung sind weitere Ausführungsformen möglich. Beispielsweise können die aus Glimmerpapier bestehenden Isolationsschichten durch Schichten aus anderen hochtemperaturfesten Blattmaterialien mit geeigneten Eigenschaften ersetzt werden, wie z. B. Glaspapier.In addition to the illustrated embodiments of the method according to In accordance with the invention, further embodiments are possible. For example, the Mica paper existing insulation layers by layers of other high temperature resistant Sheet materials with suitable properties are replaced, such as. B. Glass paper.
Claims (2)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US1227150XA | 1960-01-19 | 1960-01-19 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1227150B true DE1227150B (en) | 1966-10-20 |
Family
ID=22404319
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEB60884A Pending DE1227150B (en) | 1960-01-19 | 1961-01-18 | Process for manufacturing electrical capacitors |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1227150B (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB718330A (en) * | 1900-01-01 | |||
| US719973A (en) * | 1902-01-23 | 1903-02-03 | James A Wotton | Process of manufacturing electric condensers. |
| US1307341A (en) * | 1919-06-24 | Pobatioh of | ||
| FR1221007A (en) * | 1958-01-17 | 1960-05-30 | Tervakoski Osakeyhtio | Paper provided with an impregnating agent and serving as a dielectric, in particular for capacitors |
-
1961
- 1961-01-18 DE DEB60884A patent/DE1227150B/en active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| GB718330A (en) * | 1900-01-01 | |||
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