先週はフィルムコンデンサの巻き取り工程を紹介しましたが、今週はフィルムコンデンサのキーテクノロジーについてお話ししたいと思います。

1. 一定張力制御技術

作業効率を重視するため、巻き取り高さは通常数ミクロン程度と高く、特に高速巻き取り工程においてフィルム材料の張力を一定に保つことが非常に重要です。設計工程では、機械構造の精度だけでなく、完璧な張力制御システムも考慮する必要があります。

制御システムは、一般的に張力調整機構、張力検出センサー、張力調整モーター、遷移機構などの複数の部分で構成されています。張力制御システムの概略図を図3に示します。

フィルムコンデンサは巻き取り後に一定の剛性を必要とし、初期の巻き取り方法では、バネをダンピングとして利用して巻き取り張力を制御していました。この方法では、巻き取り工程中に巻き取りモーターが加速、減速、停止する際に張力に不均一が生じ、コンデンサが乱れたり変形したりしやすく、コンデンサの損失も大きくなります。巻き取り工程では一定の張力を維持する必要があり、その式は次のとおりです。

F=K×B×H

この式では、F-テシオン

             K-張力係数

             Bフィルム幅(mm)

            H-フィルム厚さ(μm)

例えば、フィルム幅9mm、フィルム厚4.8μmのフィルムの張力は、1.2×9×4.8=0.5(N)となります。

式(1)から張力範囲を導出できる。張力設定には直線性に優れた渦巻バネを選択し、張力フィードバック検出には非接触磁気誘導ポテンショメータを使用し、巻取モータ駆動中に巻出DCサーボモータの出力トルクと方向を制御することで、巻取工程全体を通して張力が一定となるようにする。

2. 巻線制御技術

 コンデンサコアの容量は巻線数と密接に関係しているため、コンデンサコアの精密制御が重要な技術となります。コンデンサコアの巻き取りは通常高速で行われます。巻線数は容量値に直接影響するため、巻線数とカウントの制御には高い精度が求められ、通常は高速カウントモジュールまたは高精度な検出センサーを用いて実現されます。さらに、巻き取り工程中の材料張力の変化を可能な限り小さく抑える必要があるため（そうでなければ材料が必然的に揺れ、容量精度に影響を与えるため）、巻き取りには効果的な制御技術を使用する必要があります。

セグメント化された速度制御と合理的な加速/減速および可変速度処理は、より効果的な方法の 1 つです。異なる巻き取り期間には異なる巻き取り速度が使用され、可変速度期間中は、ジッターなどを排除するために、合理的な可変速度曲線で加速と減速が使用されます。

3. 脱金属化技術

 多層の材料が重ねて巻かれており、外層と界面の熱シール処理が必要です。プラスチックフィルムの材料を増やすことなく、既存の金属フィルムを使用し、その金属膜を脱金属化技術で除去することで、外層シール前のプラスチックフィルムが得られます。

この技術は材料コストを節約し、同時にコンデンサコアの外径を縮小することができます（コアの容量が同じ場合）。 さらに、脱金属化技術を使用することで、コア界面で特定の層（または2層）の金属フィルムの金属コーティングを事前に除去できるため、断線による短絡の発生を回避でき、コイルコアの歩留まりを大幅に向上できます。 図5から、同じ除去効果を達成できることがわかります。 除去電圧は、0V〜35Vに調整できるように設計されています。高速巻き取り後の脱金属化のために、速度を200r/min〜800r/minに下げる必要があります。製品ごとに異なる電圧と速度を設定できます。

4. ヒートシール技術

 ヒートシールは、巻線型コンデンサコアの品質を左右する重要な技術の一つです。ヒートシールとは、図6に示すように、高温のはんだごてを用いて、巻線型コンデンサコアの接合面にプラスチックフィルムを圧着・接着することです。コアが緩んで巻かれないように、確実に接着され、端面が平坦で美しいことが求められます。ヒートシール効果に影響を与える主な要因としては、温度、ヒートシール時間、コアの巻き取りと速度などが挙げられます。

一般的に、ヒートシール温度はフィルムの厚さと材質によって異なります。同じ材質のフィルムの厚さが3μmの場合、ヒートシール温度は280℃～350℃の範囲ですが、フィルムの厚さが5.4μmの場合は、ヒートシール温度を300cc～380ccの範囲に調整する必要があります。ヒートシールの深さは、ヒートシール時間、圧着度、はんだごての温度などに直接関係しています。ヒートシール深さの把握は、良質のコンデンサコアを製造できるかどうかにおいても特に重要です。

5. 結論

 近年の研究開発を通じて、多くの国内設備メーカーがフィルムコンデンサ巻線設備を開発しました。その多くは、材料厚さ、巻線速度、脱金属化機能、巻線製品ラインナップにおいて国内外の同種製品を凌駕し、国際的に先進的な技術レベルを誇ります。ここでは、フィルムコンデンサ巻線技術の主要技術について簡単にご説明します。国内のフィルムコンデンサ生産プロセス関連技術の継続的な進歩により、中国のフィルムコンデンサ製造設備産業の力強い発展を牽引することを期待しています。