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Verfahren zum feuchtedichten Einbau von elektrischen Kondensatoren
oder anderen Bauelementen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum feuchtedichten
Einbau von Kondensatoren oder anderen Bauelementen.
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Als eine der Hauptforderungen beim Bau von Kondensatoren gilt es,
diese gegen den Einfluß der äußeren Umgebung, vor allem gegen das Eindringen von
Feuchtigkeit, weitgehend zu schützen und damit die Konstanz der elektrischen Werte
zu erhalten.
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Es sind zahlreiche Möglichkeiten des feuchtedichten Einbaus von Kondensatoren
und anderen Bauelementen bekannt, z. B. in Form von Metallgehäusen wie Bechern oder
Rohren, Schutzhüllen aus Kunststoff, Tauchen in Isoliermasse oder Umspritzen mit
derartigen Stoffen. Metalle, wie Aluminium, in Form von Folien, die gegebenenfalls
noch mit einem Isolierstoffilm überzogen sind, finden wegen ihres kleinen Feuchtekoeffizienten,
der einen wirksamen Schutz gegen das Eindringen von Feuchtigkeit garantiert, besonders
häufig als Umhüllung von Kondensatoren Verwendung. Es ist auch bekannt, zur Umhüllung
eines Kondensators metallisierte Isolierzwischenlagen zu verwenden. Der Einbau von
Kondensatoren in Metallgehäuse oder -rohre oder auch die Umhüllung mit einer flexiblen
Metalldeckfolie oder metallisierten Isolierstoffolie erfordert jedoch zahlreiche
kostspielige Arbeitsgänge. Das Einsetzen des Kondensatorwickels in ein Aluminiumrohr
erfordert beispielsweise eine genaue Anpassung des Wickeldurchmessers an den Innendurchmesser
des Rohres und kann nur in einer Handfertigung durchgeführt werden. Das notwendige
mehrmalige Vergießen der offenen Stirnseiten des Kondensators mit Gießharz oder
eine noch umständlichere Verlötung von Gehäusen führt ebenfalls zu zeitraubenden
Arbeitsprozessen an jedem einzelnen Kondensator.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren
anzugeben, das einen auch wirtschaftlich günstigen feuchtedichten Einbau von Kondensatoren
oder anderen elektrischen Bauelementen erlaubt.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum feuchtedichten Einbau von
elektrischen Kondensatoren oder anderen Bauelementen in Kunstharz unter Verwendung
von Metallschichten dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung mehrere gleiche Bauelemente
mit Abstand und parallel zueinander zwischen zwei bandförmigen Metallschichten angeordnet
werden, wobei vorhandene Stromanschlüsse im wesentlichen senkrecht zur Bandrichtung
verlaufen und die Metallschichten mit ihren Längskanten die Bauelemente überragen
und die innerhalb der Metallschichtbegrenzungen vorhandene freie Räume in einem
Arbeitsschritt mit Gießharz vergossen und nach Erhärten oder Auspolymerisieren des
Gießharzes längs der Mittellinie der freien Räume zwischen den Bauelementen diese
z. B. durch Sägen getrennt werden. Sehr bewährt hat sich als Metallschicht, die
auch als Metallisierung einer isolierenden Trägerfolie ausgebildet sein kann, eine
mit Kunststoff kaschierte gerauhte Aluminiumfolie und als besonders vorteilhaft
zeigt sich, daß gleichzeitig mehrere Serien von gleichen Bauelementen in einer Spannvorrichtung
zu mehreren Bauelementen-Gießharzstangen vergossen werden können.
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Einzelheiten der Erfindung gehen aus den im folgenden beschriebenen
und in den Fig. 1 bis 12 dargestellten Ausführungsbeispielen hervor.
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Fig. 1 zeigt eine Aufsicht auf eine Serie zwischen zwei kaschierten
Aluminiumfolien angeordneter und mit Gießharz vergossener Kondensatoren. Die Metallfolienbänder
2, 2' stellen den wirksamen Feuchteschutz für die Kondensatorkörper 1, 1', 1" und
eine Art Gießform dar. Das in die freien Räume innerhalb der Metallbegrenzungen
gegossene Gießharz 3 kann eine unmittelbare Bindung mit den Metallfolien eingehen,
die bekannterweise unlösbar dicht ist. Durch das gleichzeitige Vergießen von sehr
vielen Bauelementen ist es wirtschaftlich tragbar, den Verguß im Vakuum durchzuführen.
Die Gefahr der Blasenbildung in der Vergußmasse durch entweichende Luft aus der
Gießform ist damit weitgehend ausgeschaltet und ein einmaliger Verguß völlig ausreichend.
Die aufkaschierte Kunststoffolie 4, 4', z. B. aus Polykarbonat,
schützt
die Metallfolien vor äußerer Berührung mit anderen stromführenden Teilen und erübrigt
einen zusätzlichen Schutz des fertigen Kondensators durch Lackierung, Umpressen
mit Kunststoff und dergleichen. Längs der in Fig. 1 gezeichneten Schnittlinien wird
die entstandene Kondensatorstange in ein= zelne feuchtedicht eingebaute Kondensatoren
zersägt.
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In den Fig. 2 und 8, gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen
bezeichnet, ist eine Spannvorrichtung, die zwei Serien von erfindungsgemäß eingelegten
Kondensatoren aufnehmen kann, in einer Aufsicht (Fig. 2) und im Schnitt (Fig. 3)
dargestellt. Es besteht selbstverständlich die Möglichkeit, .weitere Serien in derartige
Spannvorrichtungen einzulegen.
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In einem Spannrahmen 10, 10' werden die Kondensatorserien 6, 6', 6",
7, 7', 7" erfindungsgemäß angeordnet und die einzelnen Serien durch kaschierte Metallfolien
8, 8', 8" voneinander getrennt. Zweckmäßigerweise werden zur Erhöhung der Stabilität
und zum Ausgleich unterschiedlicher Kondensatordicken zwischen die einzelnen Serien
noch Trennbleche 9 oder dergleichen gelegt. Um ein Auslaufen des flüssigen Gießharzes
zu verhindern, erfolgt die Abdichtung der offenen Seitenteile der Spannform in Richtung
der Kondensatorstirnseiten durch z. B. U-förmige Silikonkautschukstreifen 11, 11',
Il", 11"', zwischen denen, wie beispielsweise in der Zeichnung dargestellt, Anschlußelemente
hindurchgeführt werden können. Die kaschierten Kunststoffolien 5, 5', 5" schützen
den fertigen Kondensator vor äußeren Einflüssen und verhindern außerdem in einfacher
Weise, wie in Fig. 3 gezeigt, eine Berührung des Gießharzes 12 mit den Spannrahmen
10, 10' oder dem Trennblech 9. Die Kunststoffolien 5, 5', 5" sind von solcher
Breite, daß sie zwischen Spannrahmen 10, 10' und den Abdichtungsstreifen
11, 11"' bzw. zwischen Trennblech 9
und Abdichtungsstreifen 11', 11"
eingeklemmt werden können und dichte Kammern bilden und so die darin aushärtenden
Kondensatorgießharzstangen einwandfrei voneinander getrennt sind. Die Metallfolien
8, 8', 8" reichen nicht bis an die- Abdichtungsstreifen heran, so daß eine Verbindung
des Gießharzes mit den Kunststoffolien 5, 5', 5" in einer Breite von etwa 1 mm möglich
ist und Oberflächenkriechstrecken zwischen Metallfolien und Anschlußelementen 13
vermieden werden. Die feste Haftung Kunststoffolie-Gießharz erlaubt ein glattes
Abreißen überstehender Kunststoffolien von der Gießharzoberfläche nach dem Aushärten
des Gießharzes.
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In den Fig.4 bis 12 sind Beispiele für Metallschichten, zwischen denen
die Kondensatoren anzuordnen sind, dargestellt. Es werden Ausführungsbeispiele mit
Kaschierungen unterschiedlicher Herstellungsart mit verschiedener Feuchtedichtigkeit
aufgezeigt.
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Fig. 4 zeigt im Längsschnitt eine Anordnung von Kondensatoren, bei
der der Kondensator 14 zwischen die Metallfolien 15,15' gelegt ist. Die Metallfolien
15,
15' werden von den geschoopten Stirnseiten des Kondensatorwickels
durch aufkaschierte Kunststoffolien 16, 16' isoliert; wodurch eine isolierende Umhüllung
um jeden einzelnen Kondensator gespart wird. Die aufkaschierten Kunststoffolien
17, 17' schützen die Metallfolie vor äußerer Berührung. Allerdings zeigt das in
Fig. 4 beschriebene Einbauverfahren Nachteile, wenn die durchlaufenden aufkaschierten
Kunststofffolien 16, 16' die gleiche Breite wie die Metallschichten 15, 15'
haben, denn sie unterbinden eine unmittelbare Verklebung vom Metall zum Gießharz,
was immer die Gefahr von Feuchtekriechwegen mit sich bringt. Aus diesem Grunde ist
es zweckmäßig, die die innere- Isolation bedingenden Kunststoffolien 16, 16' etwas
breiter als den Wickelkörper 14, aber schmaler als die Metallschienen 15, 15' auszubilden.
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In dem in Fig. 5 gezeigten Einbauverfahren sind rechteckige Kunststoffolienabschnitte,
18, 18', die die Stimkontaktschichten des Kondensators 20 isolieren, auf die Metallfolien
19, 19' aufkaschiert. Die Möglichkeit der Verklebung Metall-Gießharz ist bei dieser
Art der Kaschierung gewährleistet.
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Die Folien 21, 21' dienen dem äußeren Schutz des Kondensators. Für
die Automation einfacher als die Kaschierung der Isolierfolienabschnitte auf die
Metallfolien ist die in Fig. 6 dargestellte Verfahrensart. Die Kondensatoren, wie
z. B. Kondensator 22, werden parallel und mit Abstand zwischen zwei Isolierfolien
23, 23' gelegt, deren Breite die Stirnkontaktschichten um etwa 1 mm überragen. Die
Folien sind mit Klebstoffen od. dgl. versehen und haften fest am Kondensatorwickel.
Ein Verschieben der Folien ist ausgeschlossen. Man kann die Folien auch jeweils
mit der Außenwindung des Kondensators verschweißen. An den mit a bezeichneten Stellen
werden die Kondensatoren voneinander getrennt, indem die Folien abgeschnitten oder
abgebrannt werden. Die so vorbereiteten Kondensatoren können ohne Gefahr einer Berührung
zwischen Stimkontaktschicht und Metall zwischen zwei Metallschichten gelegt und
erfindungsgemäß vergossen werden.
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Eine Verbesserung des angestrebten Feuchteschutzes wird mit dem in
Fig. 7 gezeigten Verfahren erreicht. Zwischen die beiden beispielsweise den Kondensator
24 bedeckenden Metallfolien 25, 25' ist eine dritte Metallfolie 26, die, wie in
Fig. 7 dargestellt, mäanderartig gefaltet ist, eingelegt. Jeder mit Abstand angeordnete
Kondensator liegt in einem Mäander. Durch die Faltung der zusätzlichen dritten Folie
ist die Breite eines Feuchtediffusionsweges durch die Vergußschicht an den Seiten
des Kondensators erheblich verringert, denn Weg a-b wird zu dem Weg a-c verkleinert.
Gleichzeitig ist die sehr dichte Verbindung zwischen Gießharzschicht und den Metallfolien
25, 25' und 26 gegeben. Jeder Kondensator muß jedoch, wenn Stimkontaktschichten
vorhanden sind, um eine Berührung mit der Metallfolie 26 zu verhindern, isoliert
werden. Eine isolierende Umhüllung kann z. B., wie in Fig. 8 dargestellt, angefertigt
werden. Die Wickel 28, 28', 28" werden in Abständen von der Größe der Wickeldicke
zwischen zwei Kunststoffolien 29, 29' gelegt. Zerschneidet man die Folien an den
in der Zeichnung mit Pfeilen bezeichneten Stellen, so ist die Folie 29' an beiden
Seiten des Kondensators 28 länger als die Folie 29 und kann sich der mäanderartigen
Form der dritten eingelegten Metallfolie anpassen und schützt so den Kondensator
von drei Seiten gegen Kurzschluß mit der Metallfolie. Die kürzere Kunststoffolie
29 schützt die vierte Wickelseite.
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In Fig. 9 sind sowohl die eingelegte Metallfolie 30 als auch die Metallfolien
31, 32 mit Kunststoffolie kaschiert. Durch eine beidseitige Kaschierung der Folie
31 ist z. B. der Wickel 33 vollständig isoliert, und ein Umhüllen des Wickels mit
Isolierstoffolien erübrigt sich.
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Nach dem in Fig. 10 dargestellten Einbauverfahren ist auch die unmittelbare
Metall-Gießharz-Verklebung
vorhanden. Die Kaschierung der Metallfolien
34 und 35 ist in solchen Abschnitten ausgeführt, daß erstens der Wickel 36 einwandfrei
isoliert ist und zweitens eine Verbindung Gießharz-Metall erfolgen kann.
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Schließlich besteht auch noch die Möglichkeit, bereits umhüllte Kondensatoren
und Bauelemente, die in Fig. 11 mit 37, 37', 37" bezeichnet sind, oder eine Kondensatorkette
38 in Fig. 12 zwischen zwei Metallschichten 39, 39' anzuordnen. Es ist so statt
einer Einzelfertigung ein Massenverguß von Bauelementen möglich.
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Der erfindungsgemäß durchgeführte Einbau von Kondensatoren oder anderen
Bauelementen bringt eine bedeutende Zeitersparnis und Verbilligung in der Massenfertigung
mit sich.