フィルムコンデンサの巻線技術と主要技術（２）

先週はフィルムコンデンサの巻線工程についてご紹介しましたが、今週はフィルムコンデンサの重要な技術についてお話ししたいと思います。

1. 定張力制御技術

作業効率の必要性から、巻き取りは通常、数ミクロン程度の高い位置で行われます。そして、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は特に重要です。設計段階では、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、張力調整モータ、遷移機構など、いくつかの部分から構成される。張力制御システムの概略図を図3に示す。

フィルムコンデンサは巻線後に一定の剛性が必要であり、従来の巻線方法ではバネをダンパーとして使用して巻線の張力を制御していました。この方法では、巻線モーターが巻線工程中に加速、減速、停止する際に張力が不均一になり、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。巻線工程では一定の張力を維持する必要があり、その式は以下のとおりです。

F=K×B×H

この式では：F-テシオン

             K-テシオン係数

             Bフィルム幅（mm）

            H-膜厚（μm）

例えば、フィルム幅が9mm、フィルム厚さが4.8μmの場合、張力は1.2×9×4.8=0.5(N)となります。

式(1)から張力の範囲を導き出すことができる。張力設定には線形性の良い渦ばねを選択し、巻取りモーター中の巻き戻しDCサーボモーターの出力トルクと方向を制御するために、非接触磁気誘導ポテンショメータを張力フィードバック検出に用いることで、巻取りプロセス全体を通して張力を一定に保つ。

2. 巻線制御技術

 コンデンサコアの容量は巻線の巻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は重要な技術となります。コンデンサコアの巻線は通常、高速で行われます。巻線の巻数は容量値に直接影響するため、巻線の巻数制御と計数には高い精度が求められ、通常は高速計数モジュールまたは高精度検出センサーを使用することで実現されます。さらに、巻線工程中に材料の張力が変化しないようにする必要があるため（そうでなければ材料が必然的に振動し、容量精度に影響します）、巻線には効果的な制御技術を用いる必要があります。

セグメント速度制御と適切な加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。異なる巻線期間には異なる巻線速度が使用され、可変速度期間中は、適切な可変速度曲線を使用して加減速が行われ、ジッターなどが排除されます。

3. 脱金属技術

 複数の材料層が重ね合わされ、外側と界面での熱溶着処理が必要となる。プラスチックフィルム材料を増やすことなく、既存の金属フィルムを使用し、その金属フィルムの金属メッキを脱金属化技術によって除去して、外側シール前のプラスチックフィルムを得る。

この技術は材料費を削減できると同時に、コンデンサコアの外径を縮小できます（コアの容量が同じ場合）。さらに、脱金属技術を使用することで、コア界面で一定層（または2層）の金属膜の金属コーティングを事前に除去できるため、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させることができます。図5から、同じ除去効果を達成するには、除去電圧を0Vから35Vまで調整できる設計になっていることがわかります。高速巻線後の脱金属には、速度を200r/minから800r/minの間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

 熱溶着は、巻線コンデンサコアの品質に影響を与える重要な技術の一つです。熱溶着とは、図6に示すように、高温のはんだごてを用いて、巻線コンデンサコアの界面にプラスチックフィルムを圧着して接着する工程です。コアが緩く巻かれないように、確実に接着し、端面を平坦かつ美しく仕上げる必要があります。熱溶着の効果に影響を与える主な要因としては、温度、熱溶着時間、コアの巻き取り速度などが挙げられます。

一般的に、ヒートシールの温度はフィルムの厚さと材質によって変化します。同じ材質のフィルムの厚さが3μmの場合、ヒートシールの温度は280℃～350℃の範囲ですが、フィルムの厚さが5.4μmの場合は、ヒートシールの温度を300～380℃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ます。ヒートシールの深さを適切に制御することは、良質なコンデンサコアを製造できるかどうかに特に重要です。

5．結論

 近年の研究開発を通じて、多くの国内機器メーカーがフィルムコンデンサ巻線装置を開発してきました。これらの装置の多くは、材料の厚さ、巻線速度、脱金属機能、巻線製品の範囲において、国内外の同種製品よりも優れており、国際的に先進的な技術レベルを有しています。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説明しましたが、国内のフィルムコンデンサ製造プロセスに関連する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装置産業の力強い発展を推進できることを期待しています。