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Verfahren zum Sollwertwickeln von Wickelkondensatoren mit auf dielektrischen
Bändern aufmetallisierten Belegungen auf einer vorzugsweise automatischen Wickelmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sollwertwickeln von Wickelkondensatoren
mit auf dielektrischen Bändern aufmetallisierten Belegungen, bei dem die Kapazität
des Kondensatorwickels fortlaufend gemessen und der Wickelvorgang dann beendet wird,
wenn dieser einen bestimmten Sollwert erreicht hat.
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Das bei den Kondensatoren, deren Belegungen aus Metallfolien bestehen,
längst bewährte Verfahren des Sollwertwickelns auf der Wickelmaschine ist auf Kondensatoren,
deren Belegungen aus auf dielektrischen Bändern aufmetallisierten Metallschichten
bestehen, nicht ohne weiteres übertragbar, da die Belegungen sich bis zur Schnittkante
der dielektrischen Bänder am Wickelumfang erstrecken und dadurch in unmittelbaren
Kontakt, gegebenenfalls auf dem Umweg über den Wickeldorn, kommen. Diese Kurzschlußstellen
werden üblicherweise erst nach Fertigstellung des Kondensators beim sogenannten
Aufschließprozeß beseitigt. Es sind zwar bereits Wege bekannt, solche Kurzschlüsse
zu vermeiden, z. B. durch Einlegen einer gefalteten Kunststoffolie, Umknicken einer
Trägerfolie, Entfernen eines Belags an der Einlegestelle usw.; all diese Arbeitsgänge
sind aber mit einem besonderen Aufwand verbunden und vor allem schwer automatisierbar.
Am leichtesten automatisierbar wäre noch das Entfernen des Metallbelags an der Einlegestelle;
aber auch dieser Prozeß beansprucht eine nicht unerhebliche Zeit, weil im ganzen
Gebiet der künftigen Einlegestelle und an den Stellen, wo eine Berührung mit dem
Wickeldorn möglich ist, der Metallbelag beseitigt werden muß. Erst nach Ablauf dieses
Entmetallisierungprozesses können die Bänder eingelegt und vom vorherigen Wickel
abgetrennt werden. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist weiterhin darin zu sehen,
daß die Kapazität eines mehrere cm langen Stückes des Bandes verlorengeht.
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Es ist ferner bereits bekannt, statt unmittelbar am Rand der Schnittstelle
einer der metallisierten Folien den Belag zu entfernen, in einem Abstand von einigen
oder Bruchteilen von Millimetern vom Rand einen Isolierstreifen durch Entfernen
des Metallbelags zu erzeugen. Dieser Isolierstreifen vermeidet zwar einen unmittelbaren
Kurzschluß zwischen den Kondensatorbelegungen, kann aber nicht verhindern, daß diese
über den metallischen Wickeldorn leitend miteinander verbunden werden, so daß eine
Kapizitätsmessung während des Wickelns nicht möglich ist.
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Von diesen Schwierigkeiten abgesehen gelingt eine Kapazitätsmessung
mit den üblichen Mitteln auf der Wickelmaschine nur bei kleinen Kapizitätswerten.
Bei größeren Kapazitätswerten dagegen entspricht der zwischen den Wickelenden gemessene
Zweipol nicht mehr einer reinen Kapazität, sondern vielmehr einem Kettenleiter mit
verteilten Kapazitäten und Widerständen. Mit steigender Wickellänge bilden. sich
zunächst immer höhere Verlustfaktoren. Schließlich wird die Kapazität nur noch zum
Teil erfaßt, so daß die üblichen Meßverfahren völlig versagen.
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Es wird daher vorgeschlagen, erfindungsgemäß den Belag mindestens
aller mit dem einen Pol des Kondensators verbundenen Belegungen in einem solchen
Abstand vom Wickelanfang zu unterbrechen,. daß die Belegungen des verbleibenden
Teils weder direkt noch über den Wickeldorn leitend miteinander verbunden sind,
und das abgetrennte Belagstück bei der Messung des Sollwerts der Kondensatorkapazität
kapazitätsmäßig zu berücksichtigen. Die Unterbrechungsstelle beseitigt also die
Kurzschlußstellen. an der Schnittstelle oder am Dorn überhaupt nicht, sondern macht
diese lediglich für den Meßprozeß, unschädlich. Die Trennstelle ist nur 0,1 bis
1 mm breit und vermindert die Kapazität des Kondensators -praktisch nicht. Das elektrisch
abgetrennte Stück, wird beim nachfolgenden Prozeß der Stirrikontaktidrung wieder
mit dem gemessenen Hauptteil des Kondensators verbunden. Kurzschlüsse im abgetrennten
Stück werden im Aufschließprozeß beseitigt. Das vorübergehend abgetrennte Stück
umfaßt in praktischen Fällen etwa 1 bis 10% der gesamten Kapazität. Dieser Teil
wird durch die Kapazitätsmessung beim Sollwertwickeln nicht erfaßt und durch einen
. nng 7Z8/316
Erfahrungswert berücksichtigt. Besondere Vorzüge des
Verfahrens liegen darin, daß die schmale Trennspur von 0,1 bis 1 mm Breite außerordentlich
schnell erzeugt werden kann und daß dies gleichzeitig mit dem Einlege- und Schneidprozeß
stattfinden kann, weil die Trennstelle einen ausreichenden : )Abstand von der Einlegestelle
und der Schrittstelle , der Bänder hat.
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Sollen nicht nur Kondensatoren mit einer Kapazität bis zu etwa 10
nF-nach diesem Verfahren auf Sollwert gewickelt werden, sondern auch Kondensatoren
mit größerem Kapazitätswert, so muß außerdem der schädliche Einfluß des Belagswiderstandes
auf die Messung ausgeschaltet werden. Das kann entweder dadurch erreicht werden,
daß der Scheinwiderstand der Teilkapazitäten - wenn man den Wickel als -einen Kettenleiter,
bestehend aus Teilkapazitäten und den Belagswiderständen, auffaßt -erhöht wird oder
dadurch, daß die Kettenlänge erniedrigt wird. Um den Scheinwiderstand der Teilkapazitäten
zu erhöhen, wird vorgeschlagen; an Stelle der Normfrequenz von 800 Hz eine niedrigere
Meßfrequenz zu verwenden, die so bemessen ist, daß einerseits der Scheinwiderstand
der Teilkapazitäten genügend groß ist gegenüber den Belagswiderstandsabschnitten,
daß andererseits ,aber eine Periode der Meßfrequenz klein ist gegenüber den zugelassenen
zeitlichen Ungenauigkeiten beim Anhalten der Wickelmaschine. Man wird daher vorzugsweise
eine Meßfrequenz von 15 bis 50 Hz verwenden.
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Wird das Meßergebnis nicht zur automatischen Steuerung des Wickelvorgangs,
sondern lediglich die Meßendkapazität dazu benutzt, die Windungszahl der folgenden
Wickel einzustellen, so können auch tiefere Meßfrequenzen, etwa 5 Hz, verwendet
werden.
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Im allgemeinen soll aber die Meßbrücke, die zur Messung der Kapazität
verwendet wird, selbst das Anhalten der Wickelmaschine steuern, so daß diese ganz
niedrigen Frequenzen ausscheiden.
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An Stelle einer Erhöhung der Scheinwiderstände der Teilkapazitäten
oder zusätzlich zu dieser kann die Kettenlänge des aus Widerständen und Kapazitäten
gebildeten Kettenleiters vermindert werden. Man erreicht. das dadurch, daß zur Herstellung
des Kondensatorwickels an Stelle von zwei metallisierten Bändern vier, sechs, acht
oder eine noch größere gerade Anzahl metallisierter Bänder verwendet werden. Statt
einen sehr langen Kettenleiter zu verwenden, werden dann also mehrere kürzere parallelgeschaltet,
deren Kapazität ohne weiteres gemessen werden kann. Als weiterer Vorteil ergibt
sich noch eine Verminderung der Windungszahl.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung mögen die Figuren dienen.
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F i g. 1 zeigt eine schematische Skizze einer automatischen Wickelvorrichtung
mit zwei Wickeldornen 1 und 2, auf denen abwechselnd Kondensatorenwickel hergestellt
werden. Beide Dorne sind um die Achse 4 schwenkbar angeordnet. In der F i g. 1 ist
auf dem Dorn 1 eben ein Wickel 3 fertiggestellt und der Dom 1 um die Achse
4 entlang des Kreises 5 in Abziehstellung geschwenkt worden. Gleichzeitig
wird dabei der Dorn 2 in Arbeitsstellung geschwenkt, und die mit der Vorratsrolle
verbundenen Bänder 6 können nun in den Dorn 2 eingelegt werden, woraufhin die Bänder
zwischen den Dorneg 1 und @2 durchgeschnitten werden. Wenn dEr Kurz.-, sdhluf3,
der an oder Schnittkante der aufeinänder-@ liegenden Bänder oder an der Einlegestelle
entsteht, beseitigt werden soll, so muß dazu der Metallbelag in der Umgebung der
Einlegestelle in der Breite a beseitigt werden. Da die Beseitigung des Metallbelags
vor dem Einlegen und Abschneiden der Bänder erfolgen muß, ist dazu ein besonderer
Arbeitsgang erforderlich, der außerdem wegen der großen Länge des abzubrennenden
Belagsstücks eine relativ lange Zeit beansprucht. Dies wird vermieden, wenn nach
dem vorgeschlagenen Verfahren eine nur sehr schmale Isolierstrecke 7 in einem gewissen
Abstand b von dem Wickeldorn 2 im Belag mindestens aller dem einen Pol des Kondensators
verbundenen Belegungen hergestellt wird.
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F i g. 2 zeigt ein mit einer Metallisierung versehe-. nes dielektrisches
Band B. In einem kurzen Abstand vom Bandanfang 10 ist der Metallbelag
9 durch eine Isolierstrecke 7 unterbrochen.