ОСЕВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ РУЛОННЫЙ КОНДЕНСАТОР Российский патент 1997 года по МПК H01G4/32 

Изобретение касается осевого электрического конденсатора, в частности силового конденсатора.

Целью изобретения является повышение надежности уплотнения конденсатора.

На фиг. 1 изображен осевой рулонный конденсатор, полностью заключенный в оболочку; на фиг. 2 осевой рулонный конденсатор, полностью заключенный в оболочку с внутренним последовательным соединением; на фиг. 3 осевой рулонный конденсатор, полностью заключенный в оболочку с синтетическим корпусом, обмотанным волокнами; на фиг. 4 увеличенный фрагмент на фиг. 3; на фиг. 5 другой вариант выполнения с металлизированной пластиной.

На фиг. 1 в изображении с частичным разрезом показан конденсаторный рулон 1, который расположен на центральной трубке сердечнике 2. Конденсаторный рулон 1, еще не заключенный в оболочку и не пропитанный, оснащен контактно-выводным элементом 3, имеющим шайбу 4, который по центру связан с центральной трубкой 2. Контактно-выводной элемент 3 имеет либо глухую резьбу с отверстием для пропитки, либо шпильку с отверстием для пропитки, расположенным вне центра (на фиг. 1 не изображено). После проведенной пропитки предназначенные для этого отверстия заделываются, например, путем глухой клепки.

Контактно-выводной элемент 3 имеет как минимум одну канавку с О-образным уплотнительным кольцом 5 по размерам пневматической герметизации высоким давлением. В случае, если это необходимо, может быть установлено и второе О-образное уплотнительное кольцо с канавкой.

Перед процессом заключения в оболочку на контактно-выводной элемент 3 напрессовывается зажимное кольцо 6, таким образом О-образное уплотнительное кольцо 5 оказывается сжатым и может взять на себя уплотнительную функцию. Зажимное кольцо 6 своей наружной поверхностью представляет зону контакта для синтетической оболочки 7 и состоит преимущественно из того же материала, что и оболочка 7. При использовании термопластмасс зажимное кольцо 6 в качестве основного материала может быть изготовлено из материала с более низкой температурой плавления. Благодаря этому достигается исключительно хорошая адгезия между зажимным кольцом 6 и синтетической оболочкой 7. Область шайбы 4 контактно-выводного элемента 3 дополнительно обеспечивает достижимое качество герметизации.

Контактно-выводной элемент 3 для отдельно взятого рулона выполнен определенной ширины В1 таким образом, что над центрирующим элементом и/или центральной трубкой 2 и шайбой 4 имеется поточный канал 8. Шайба 4 контактно-выводного элемента 3 спаяна, например, в трех точках с шоопированным покрытием 9 конденсаторного рулона 1.

Изоляционная пленка 10, преимущественно усаживаемая, используется для герметизации относительно оболочки стенок рулона, в частности при намотке и внутреннем последовательном соединении рулонов. Все же благодаря соответствующей форме поточного канала 8 гарантируется, что конденсаторный рулон 1 может быть пропитан в достаточной степени.

На нижней стороне конденсатора расположен другой контактно-выводной элемент 11, который выполнен таким же образом, что и контактно-выводной элемент 3 на верхней стороне.

На фиг. 2 изображен полностью заключенный в оболочку осевой рулонный конденсатор с внутренним последовательным соединением, который имеет большую ширину рулона В2 чем конденсатор, изображенный на фиг. 1. Такого типа рулоны не могут быть высушены и пропитаны с реально приемлемыми затратами, как в варианте выполнения, изображенном на фиг. 1.

Поэтому в конденсаторе согласно фиг. 2 при внутреннем последовательном соединении выполнено отверстие 12 сквозь центральную трубку 2, через внешнюю оболочку рулона, по центру к свободной полосе 13. Диаметр отверстия заметно меньше ширины свободной полосы 13.

Альтернативной возможностью создания пути протекания для пропитывающего средства через центральную трубку 2 является, например, перфорация материала рулона перед или во время процесса обмотки.

Хотя и известно предусматривать отверстия для сокращения времени сушки или пропитки в рулоне с внутренним последовательным соединением, но существенное изменение известного уровня техники состоит в том, что отверстие 12 принудительно проводится сквозь центральную трубку 2. Кроме того, необходимо, чтобы при этом не внешнюю оболочку рулона было нанесено герметизирующее покрытие 10, преимущественно в виде усаживающейся пленки или усаживающегося рукава, чтобы обеспечить возможность пропитки после заключения в оболочку в реально приемлемое время.

После того, как (фиг. 1 и 2) контактно-выводные элементы 3, 11 снабжены О-образным уплотнительным кольцом 5 и зажимным кольцом 6, а также выполнены отверстия 12 и герметизирующее покрытие 10, подготовленный таким образом рулон 1 может быть вставлен в литьевую форму и заключен к оболочку. Герметизирующее покрытие 10 препятствует проникновению литьевого материала в отверстие, зажимное кольцо 6 обеспечивает герметизацию относительно О-образного кольца 5 и обеспечивает идеальную адгезию с материалом оболочки 7. Материал оболочки может быть дополнительно снабжен диффузионный баpьером (например алюминиевой фольгой). После нанесения в оболочки обработанный таким образом конденсатор известным образом сушат и пропитывают, и после пропитки заделывают предназначенные для этого отверстия.

При использовании непропитанных, сухих силовых конденсаторов нет необходимости предусматривать отверстие при внутреннем последовательном соединении. Однако предложенный способ герметизации контактно-выводными элементами 3, 11, зажимным кольцом 6 и относящимся к нему О-образным уплотнительным кольцом 5 гарантирует необходимую герметизацию также при этом варианте выполнения.

На фиг. 3 изображен вариант выполнения пропитанного осевого GTO-конденсатора, который состоит из нескольких, соединенных друг с другом рулонов 14. Контактно-выводной элемент 15 с шайбой 16 состоит из немагнитного металла, например из латуни, и электропроводно соединен в точках 17 с шоопированным покрытием. При использовании специальной синтетической оболочки, описываемой ниже, достаточно предусмотреть на контактно-выводном элементе 15 механически активированную герметизирующую поверхность 18. Этот вариант выполнения изображен на левой стороне контактно-выводного элемента 15. Синтетическая оболочка на контактно-выводном элементе 15 при известных обстоятельствах также может достигать только уровня толщины торцевой стенки синтетической оболочки 19. Для варианта выполнения, при котором важна улучшенная герметизация, можно так же, при варианте выполнения, приведенном выше, предусмотреть О-образное уплотнительное кольцо 20 с зажимным кольцом 21, как это изображено на первой стороне контактно-выводного элемента 15.

Оболочка 19 состоит из синтетического материала 22, усиленного волокном, например усиленной стекловолокном эпоксидной смолы 23. Между оболочкой 19 и конденсаторными рулонами 14 расположен усаживающийся рукав из полиэфира 24. В контактно-выводном элементе 15 расположено отверстие 25, с тем чтобы, например, конденсаторный рулон 14 после изготовления синтетической оболочки 19 мог быть высушен. После завершения процесса сушки отверстие 25 заделывается с помощью заклепки 26.

Обмотанная волокном синтетическая оболочка 19, изображенная на примере выполнения согласно фиг. 3, имеет толщину приблизительно 3 5 мм и может быть выполнена с прочностью на разрыв до 700 Н/мм² в направлении волокон. Как и при неоднократных колебаниях температуры в данной области, негерметичные места между контактно-выводным элементом 15 и синтетической оболочкой 19 не возникают и без О-образного кольца 20 и зажимного кольца 21, если правильно согласованы друг с другом предварительное натяжение волокон, температура отверждения, активация контактно-выводного элемента и толщина шайбы 4.

Целесообразно рассчитывать толщину стенки шайбы 16 таким образом, чтобы, принимая во внимание имеющееся напряжение сдвига при склеивании, она могла растягиваться над торцевой оболочкой 19 при нагрузках, вызванных колебаниями температуры.

Предварительное натяжение волокон 22 нужно выбирать таким образом, чтобы при переменных термических нагрузках сохранялось достаточное удельное давление.

Выгодно процесс отверждения оболочки 19 проводить при температуре, находящейся примерно посредине границ рабочей температуры, т.е. приблизительно при комнатной температуре.

На фиг. 4 изображена альтернативная возможность предусмотреть в шайбе 16 поверхности вывода 15 отверстие для пропитки 27. К тому же необходимо вспомогательное отверстие 28 в оболочке 19. После заливки пропитывающей жидкости 29 отверстие 27 эаделывается с помощью заклепки 30, в вспомогательное отверстие 28 заливается синтетическим материалом 31, например эпоксидной смолой.

На фиг. 5 изображен вариант выполнения, при котором на контактно-выводном элементе расположена пластина 32 из синтетического материала, усиленного стекловолокном. На нижней стороне пластины 32 находится металлическое покрытие 33, например слой меди толщиной около 70 мкм. Металлическое покрытие 33 герметично спаяно с шоопированным слоем 34 пакета конденсаторного рулона 35 так, что в осевом направлении возникает маслонепроницаемая изоляция пакета конденсаторных рулонов 35. Верхняя сторона 36 пластины 32 активирована для лучшей адгезии синтетической оболочки 37, например, путем обточки или обработки наждаком. Вместо пайки пакет рулонов 35 конденсатора может быть также снабжен обволакивающей пленкой 38, охватывающей изоляционную пленку 39, толщиной, например, около 5 мм или слоем смолы. Благодаря этим мерам также получается маслонепроницаемый пакет конденсаторного рулона 35.

Осевой электрический рулонный конденсатор выполнен в виде по меньшей мере одного конденсаторного рулона, расположенного на центральной трубке 9. На двух его противоположных торцевых сторонах расположено по одному металлическому контактно-выводному элементу 3 (12), электрическим соединенному с шоопированным покрытием 11, расположенным на торцевой стороне рулона, и центрированному в центральной трубке 9. Конденсатор снабжен синтетической оболочкой 6 до области вывода для внешних подключений. 18 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Осевой электрический рулонный конденсатор, преимущественно силовой, выполненный в виде расположенного на центральной трубке конденсаторного рулона, содержащий шоопированное покрытие торцевых сторон рулона, металлические контактно-выводные элементы, электрически соединенные с шоопированным покрытием каждого торца соответственно и коаксиально расположенные относительно центральной трубки, и синтетическую оболочку, расположенную до области внешних выводов, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности уплотнения, синтетическая оболочка выполнена с усилением из волокон, в частности стекловолокна, углеродного волокна, синтетического волокна. 2. Конденсатор по п. 1, отличающийся тем, что на контактно-выводных элементах расположено по меньшей мере одно напряженное О-образное уплотнительное кольцо, закрепленное с помощью зажимного кольца. 3. Конденсатор по п.2, отличающийся тем, что зажимное кольцо выполнено из того же материала, что и синтетическая оболочка. 4. Конденсатор по п.3, отличающийся тем, что синтетическая оболочка выполнена из термопластичного материала, а зажимное кольцо из материала с более низкой температурой плавления. 5. Конденсатор по пп. 1 4, отличающийся тем, что в контактно-выводном элементе выполнено отверстие для сушки или пропитки с обеспечением последующей заделки. 6. Конденсатор по п.5, отличающийся тем, что он выполнен с внутренним последовательным соединением конденсаторных рулонов, причем в центральной трубке выполнено поперечное отверстие для пропитки, проходящее через внешнюю оболочку рулона вдоль свободной полосы, при этом диаметр отверстия меньше ширины свободной полосы. 7. Конденсатор по пп.1 6, отличающийся тем, что между внешней оболочкой рулона и синтетической оболочкой расположено герметизирующее покрытие. 8. Конденсатор по п.7, отличающийся тем, что герметизирующее покрытие выполнено из термоусаживающегося материала. 9. Конденсатор по пп.7 и 8, отличающийся тем, что герметизирующее покрытие склеено с контактно-выводным элементом. 10. Конденсатор по пп.1 9, отличающийся тем, что синтетическая оболочка выполнена с диффузионным барьером. 11. Конденсатор по п.10, отличающийся тем, что диффузионный барьер выполнен в виде алюминиевой фольги. 12. Конденсатор по пп.1 11, отличающийся тем, что отверстие для сушки или пропитки закрыто с помощью заклепки. 13. Конденсатор по пп.1 12, отличающийся тем, что на контактно-выводном элементе расположена шайба. 14. Конденсатор по п.13, отличающийся тем, что контактно-выводной элемент и шайба выполнены из немагнитного материала. 15. Конденсатор по п.14, отличающийся тем, что в качестве немагнитного материала использована латунь. 16. Конденсатор по п.13, отличающийся тем, что шайба выполнена в виде одно- или двусторонней металлизированной пластины из синтетического материала, усиленного стекловолокном. 17. Конденсатор по п.16, отличающийся тем, что металлизация выполнена из меди. 18. Конденсатор по п.17, отличающийся тем, что слой меди имеет толщину около 70 мкм. 19. Конденсатор по пп. 13 18, отличающийся тем, что шайба припаяна к шоопированному покрытию торцевых сторон конденсаторного рулона.