CN108352255A - 具有安全排气口的电解电容器 - Google Patents

Abstract

一种电解电容器，包括：壳体(2)；安装在壳体(2)中的电容器元件(3)；以及用于实现压力释放的安全排气口(12)，其中安全排气口(12)至少部分地位于电容器元件(3)的孔(4)内。此外，一种操作电容器(1)的方法包括以电容器(1)的侧面(6、8)不指向下的取向来操作电容器(1)，所述电容器(1)包括用于通过电容器(1)的侧面(6、8)来实现逐渐压力释放的安全排气口。

Description

具有安全排气口的电解电容器

本发明涉及具有安全排气口的电解电容器。提供安全排气口以实现压力释放，并且从而例如防止电容器的不受控制的爆炸。

本发明的目的是提供一种具有改进的安全排气口的电解电容器。

一方面，本发明涉及一种电解电容器，其包括壳体和安装在壳体中的电容器元件。壳体可以具有罐的形状。电容器元件可以是卷绕元件。电容器元件可以包括箔，特别是铝箔。电容器元件可以被电解质特别是液体电解质浸渍。

电解电容器包括用于实现压力释放的安全排气口。

在操作期间，特别是在过载情况下，电容器内的压力可能会增加。安全排气口可以被构造成当压力接近临界值时爆裂。由此，可以防止电容器的不受控制的爆炸。

此外或者可替选地，安全排气口可以实现逐渐压力释放。特别地，可以实现气体的连续扩散。在远在达到临界值以前，可以实现逐渐压力释放。在逐渐压力释放期间，安全排气口可以保持完好。

安全排气口可以包括弹性材料。作为示例，安全排气口可以包括橡胶或硅树脂材料。作为示例，安全排气口被插在壳体中，例如壳体中的孔中。

安全排气口可以包括膜。由此，实现在电容器中生成的气体的逐渐扩散。

根据实施方式，安全排气口至少部分地位于电容器元件中的孔内。该孔可以沿电容器元件的中心轴线延伸。该孔可以通过围绕中心轴线卷绕电容器元件的箔而形成。因此，安全排气口可以被电容器元件的箔环绕。

电解电容器可以包括用于电接触电容器的端子。端子位于电容器的第一侧面。端子可以是螺杆型端子。在其他实施方式中，例如，端子可以被构造成卡扣式。

在实施方式中，安全排气口被构造成使得通过电容器的第二侧面来实现压力释放，其中第二侧面与第一侧面相对。因此，安全排气口使得气体能够通过第二侧面离开壳体。在实施方式中，安全排气口被定位成与靠近电容器的第一侧面相比，更靠近电容器的第二侧面。

通过在远离第一侧面的侧面处实现压力释放，可以降低污染端子和/或其他部件例如印刷电路板或汇流条的风险，并且可以延长使用寿命。这种污染可能是由于在安全排气口爆裂以后电解质泄漏出壳体而引起的。

在实施方式中，电容器被安装成使得通过其实现压力释放的侧面不指向下。作为示例，该侧面指向上或指向水平。

在这种情况下，可以有效地防止在安全排气口爆裂以后电解质向外流出。除此以外，还可以防止在电容器的正常操作期间安全排气口被电解质污染。这可以确保在安全排气口仍然完好时保持逐渐扩散。

在实施方式中，电容器被安装成端子向下。因此，端子指向下。在另一实施方式中，电容器被安装成端子水平布置。在又一实施方式中，电容器被安装成端子向上。

在实施方式中，安全排气口被构造成使得通过电容器的第一侧面来实现压力释放。当电容器被安装成端子向上时，这可能特别有用。

电容器可以被安装在安装构件处。安装构件还可以提供电容器的电连接。作为示例，安装构件可以包括印刷电路板或汇流条。可替选地，可以由安装构件以外的构件来提供电连接。电容器可以被安装成使得第一侧面与安装构件相邻。可替选地，电容器可以被安装成使得第二侧面与安装构件相邻。可替选地，电容器可以被安装成使得其侧向侧面与安装构件相邻。

电容器可以包括用于密封壳体的盖构件。盖构件可以位于电容器的第一侧面。端子可以穿过盖构件。盖构件可以包括弹性材料，特别是橡胶材料。盖构件可以是插在壳体中的元件。

在实施方式中，盖构件没有任何安全排气口。在替选实施方式中，安全排气口可以至少部分地位于盖构件中。

在实施方式中，电容器可以包括延伸到电容器元件的孔中的定心构件。安全排气口可以位于定心构件中。定心构件可以被设置成用于使电容器元件定中心在壳体中。

定心构件可以位于电容器的第二侧面附近。作为示例，定心构件可以与电容器的第二侧面一体形成。定心构件可以与罐底部一体形成。作为示例，定心构件可以形成为第二侧面中的孔。定心构件可以沿朝向电容器的芯的方向延伸。定心构件可以包括金属。定心构件可以可替选地或另外地位于电容器的第一侧面附近，例如，在盖构件下面。

定心构件可以被构造成使得防止电解质与安全排气口接触。特别地，定心构件可以将安全排气口与电容器元件分离并且与电解质分离。

定心构件可以具有管状形状。安全排气口可以位于管腔内。安全排气口可以密封定心构件，使得在设备的正常运行期间特别是只要安全排气口是完好的情况下防止电解质泄漏出电容器。定心构件可以通向电容器的芯。

在实施方式中，安全排气口凹入电容器中。特别地，安全排气口位于距第一侧面和第二侧面的外表面的一定距离处。由此，可以防止电容器的外侧面被电解质泄漏污染。

作为示例，在安全排气口与电容器的侧面之间特别是与通过其实现压力释放的侧面的外表面之间可以存在腔。腔可以是可填充以电解质的。在这种情况下，腔可以容纳通过安全排气口泄漏的一定量的电解质。

在实施方式中，电容器包括若干安全排气口。作为示例，第一安全排气口可以通过第一侧面实现压力释放，并且第二安全排气口可以通过电容器的第二侧面实现压力释放。

取决于电容器的安装取向，安全排气口中的至少一个可以通过向上取向或水平取向的侧面来实现压力释放。从而可以确保逐渐压力释放。另外的安全排气口可以通过指向下的侧面来实现压力释放。在一些实施方式中，安全排气口中的一个可以位于电容器元件的孔内。另外的安全排气口可以完全位于电容器元件的外部。例如，另外的安全排气口可以位于盖构件中。可替选地，两个安全元件均可以至少部分地位于电容器元件的孔内。

在实施方式中，电容器包括桩(stud)。桩可以位于电容器的第二侧面。桩可以带有螺纹。桩可以用于安装，并且特别是用于将电容器固定至安装构件。

安全排气口可以位于桩中，特别是位于延伸至电容器的芯的桩部分中。桩可以与电容器的侧面一体形成和/或与定心构件一体形成。

根据本发明的另一方面，一种电解电容器包括：壳体、安装在壳体中的电容器元件以及实现逐渐压力释放的安全排气口。该电容器包括位于第一侧面的端子，其中安全排气口通过电容器的相对的第二侧面实现压力释放。电容器可以包括上述电容器的任何功能和结构特征。作为示例，安全排气口可以包括膜。安全排气口可以位于电容器元件的孔中。

根据本发明的另一方面，公开了一种操作包括安全排气口的电解电容器的方法。安全排气口可以通过电容器的侧面实现逐渐压力释放。电容器可以以通过其实现压力释放的侧面不指向下的取向来操作。作为示例，该侧面指向上或指向水平。电容器可以包括上述电容器的任何功能和结构特征。作为示例，安全排气口可以包括膜。安全排气口可以位于电容器元件的孔中。

根据本发明的另一方面，提供了一种安装组件，该安装组件包括上述电容器中至少之一和安装构件。电容器安装在安装构件处。在实施方式中，安装构件还可以实现电容器的电连接。在实施方式中，安装构件不可以用于电连接电容器。电容器和安装构件可以包括上述电容器和安装构件的任何功能和结构特征。

本公开内容包括发明的若干实施方式和方面。关于电容器、安装组件和/或方法之一描述的每个特征也在本文中相对于相应的其他实施方式和方面被公开，即使相应的特征没有在特定实施方式或方面的上下文中被明确提及。

根据结合附图对示例性实施方式的以下描述，另外的特征、改进和适宜性变得明显。

图1示出了根据第一实施方式的电容器的示意性横截面视图，

图2示出了根据第一实施方式的电容器的第二侧面的视图，

图3示出了根据第一实施方式的电容器的第一侧面的视图，

图4示出了根据第二实施方式的电容器的示意性横截面视图。

类似元件、相同类型的元件和相同作用的元件可以在附图中设置有相同的附图标记。

图1示出了电解电容器1。电容器1包括壳体2和安装在壳体2中的电容器元件3。电容器元件3包括卷绕形状。电容器元件3具有圆筒形状,具有沿其中心轴线延伸的孔4。电容器元件3可以包括箔，特别是铝箔。电容器元件3被液体电解质浸渍。

壳体2可以具有圆筒形状。壳体2可以包括金属。作为示例，壳体2可以包含铝。壳体2可以具有罐的形状。

电容器1包括第一侧面6、侧向侧面7和第二侧面8。第二侧面8与第一侧面6相对。第二侧面8可以由壳体2的底部5形成。底部5可以包含金属。底部5可以与侧向侧面7一体形成。

在第一侧面6处，电容器1包括用于电连接电容器的端子9、10。端子9、10可以被构造成螺杆型端子。电容器1可以被构造成端子向下安装，即，使得端子9、10指向地球中心。可替选地，电容器1可以水平安装，即端子9、10沿水平方向指向。可替选地，电容器1可以安装成端子向上。

电容器1可以安装在安装构件(未示出)处。安装构件可以用于固定电容器1。此外，安装构件可以用于电连接端子9、10。在这种情况下，安装构件可以包括例如印刷电路板或汇流条。

在第一侧面6处，壳体2由盖构件11封闭。盖构件11可以具有盘的形状。盖构件11可以密封壳体2。盖构件11可以包括橡胶材料或另外的弹性材料。端子9、10穿过盖构件11。

电容器1包括安全排气口12。安全排气口12使得能够实现受控的压力释放。在电容器1的操作期间，可能发生电容器1内部的气体生成和增压，这可能是由电化学反应引起的。当内部压力接近临界值时，安全排气口12可以使得气体排出。由此，可以防止电容器1的不受控制的爆炸。作为示例，安全排气口12可以被设计成在临界压力的情况下爆裂。

此外或者可替选地，安全排气口12可以在电解电容器1的操作期间使得气体逐渐扩散到环境中。由此，内部压力可以逐渐减小。安全排气口12可以包括膜13。膜13可以包括橡胶或硅树脂材料。特别地，安全排气口12可以包括薄橡胶膜。膜13可以是气体可透过的或半透过的。

安全排气口12可以被构造成使得通过电容器1的第二侧面8来实现压力释放。特别地，通过壳体2的底部5中的孔14来实现压力释放。安全排气口12被定位成与距电容器1的第一侧面6相比，距电容器1的第二侧面8的距离更小。

安全排气口12的这种布置在电容器1的如下安装取向上可能是特别有利的，在该安装取向中，通过其来实现压力释放的侧面指向上。在通过第二侧面8来实现压力释放的情况下，该取向对应于端子向下的安装取向。该构造在安全排气口12爆裂的情况下和对于在安全排气口12完好的情况下的逐渐压力释放可能均是有利的。

当安全排气口12完好时，该构造可以防止安全排气口12被电解质覆盖。当安全排气口12位于电容器1的下侧时，电解质可能由于重力而覆盖安全排气口12并且因此阻挡扩散。这可能会导致累积增压，直到安全排气口12爆裂。这种现象可能降低安全排气口12的操作效率。当安全排气口12位于电容器1的上侧时，其可以保持没有电解质，从而保持逐渐扩散。

电容器1包括在第二侧面8处突出到电容器元件3的孔4中的定心构件15。定心构件15用于将电容器元件3定中心在壳体2中。定心构件15可以形成为栓(peg)。定心构件15可以是中空的。定心构件15可以与壳体2的底部5一体形成。

安全排气口12位于定心构件15中。因此，可以将卷绕固定和压力释放两个功能合并。定心构件15将安全排气口12与电容器元件3分离。

安全排气口12位于电容器元件3的孔4内。安全排气口12由电容器元件3的绕组环绕。因此，安全排气口12位于电容器1的芯中。

安全排气口12位于距壳体2的底部5的一定距离处。特别地，安全排气口12位于相对于底部5的凹入位置。因此，安全排气口12并且特别是膜13可以免受机械损坏。

作为示例，在安全排气口12与底部5之间可以存在腔16。这可以有助于避免电解质泄漏到电容器1的外部。作为示例，腔16可以容纳在安全排气口12爆裂之后从电容器1泄露出来的少量电解质。这可以防止底部5被电解质污染。

利用所公开的安全排气口12，电容器1可以填充以过量的电解质，这有助于提供稳定的电参数。因此，可以避免长期使用寿命期间的参数漂移。作为示例，可以防止绕组变干。在标准电容器中，可以限制电解质储存器以避免电容器内部的液体电解质自由流动并且由此防止电解质泄漏。利用改进的安全排气口12，即使在大量电解质的情况下也可以防止电解质泄漏。

在另一实施方式中，电容器1可以可替选地或者另外包括位于第一侧面6附近的定心构件。作为示例，定心构件可以从盖构件11突出到电容器元件3的孔4中。安全排气口可以另外或可替选地位于第一侧面6附近的定心构件中。

当电容器1包括两个安全排气口时，其中安全排气口中的一个位于第一侧面6附近并且另一个安全排气口位于第二侧面8处，至少通过安全排气口中的一个可以始终确保逐渐扩散。特别地，可以在电容器的任何取向上确保逐渐扩散。作为示例，电容器1可以包括如图1所示的在第二侧面8处的安全排气口12和位于盖构件11中的另外的安全排气口。另外的安全排气口还可以包括橡胶或硅树脂材料，特别是膜。

图2示出了在压力释放测试之后根据图1的电容器1的第二侧面8的视图。根据IEC-60384-1(2008)标准，压力释放测试在反极性下进行。在此测试期间，由于反极性发生相对较快的气体生成。因此，在电容器1内部生成高压。

从图2可以看出，安全排气口12的膜13已经爆裂。电容器1被安装成端子向下。第二侧面8特别是底部5未被电解质覆盖。

图3示出了在压力释放测试之后根据图1的电容器1的第一侧面6的视图。

第一侧面6特别是盖构件11未被电解质覆盖。在示出的实施方式中，盖构件11没有任何安全排气口。

图4示出了电容器1的另一实施方式，该电容器1对应于图1、图2和图3中示出的电容器1，但是另外包括用于安装电容器1的桩17。桩17位于电容器1的第二侧面8处。

桩17可以是带有螺纹的，以用于将电容器1螺接至安装构件(未示出)。例如，端子9、10可以连接至印刷电路板或汇流条。

桩17可以与底部5和/或定心构件15一体形成。

附图标记

1：电容器

2：壳体

3：电容器元件

4：孔

5：底部

6：第一侧面

7：侧向侧面

8：第二侧面

9：端子

10：端子

11：盖构件

12：安全排气口

13：膜

14：孔

15：定心构件

16：腔

17：桩

Claims (19)

1.一种电解电容器，包括壳体(2)和安装在所述壳体(2)中的电容器元件(3)，并且包括用于实现压力释放的安全排气口(12)，其中，所述安全排气口(12)至少部分地位于所述电容器元件(3)的孔(4)内。

2.根据权利要求1所述的电解电容器，其中，所述安全排气口(12)包括膜。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的电解电容器，包括位于所述电容器(1)的第一侧面(6)处的端子(9、10)，其中，所述安全排气口(12)被构造成使得通过所述电容器(1)的相对的第二侧面(8)来实现压力释放。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的电解电容器，包括用于密封所述壳体的盖构件(11)，其中，所述盖构件(11)包括弹性材料，并且其中，所述盖构件(11)没有所述安全排气口(12)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电解电容器，被构造成使得所述电容器(1)中的电解质不与所述安全排气口(12)接触。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的电解电容器，包括延伸到所述电容器元件(3)的所述孔(4)中的定心构件(15)，其中，所述安全排气口(12)位于所述定心构件(15)中。

7.根据权利要求6所述的电解电容器，

其中，所述定心构件(15)位于所述电容器(1)的所述第一侧面(6)或所述第二侧面(8)附近。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电解电容器，

其中，所述安全排气口(12)凹入所述电容器(1)中。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的电解电容器，

其中，在所述安全排气口(12)与所述电容器(1)的外侧面之间存在腔(16)。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的电解电容器，包括桩(17)，其中，所述安全排气口(12)位于所述桩(17)中。

11.根据权利要求10所述的电解电容器，包括在所述电容器(1)的第一侧面(6)处的端子(9、10)，其中，所述桩(17)位于所述电容器(1)的第二侧面(8)处，其中，所述第一侧面(6)与所述第二侧面(8)相对。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的电解电容器，包括两个安全排气口(12)。

13.根据权利要求12所述的电解电容器，

其中，所述安全排气口(12)中的一个位于用于在第一侧面(6)处密封所述壳体的弹性盖构件(11)中，并且所述安全排气口(12)中的一个位于所述电容器元件(3)中的孔(4)内并且在所述电容器(1)的第二侧面(8)附近。

14.根据权利要求12所述的电解电容器，

其中，所述安全排气口(12)中的一个位于第一侧面(6)附近，并且所述安全排气口(12)中的一个位于所述电容器(1)的第二侧面附近，其中，两个安全排气口(12)均至少部分地位于所述电容器元件(3)中的孔(4)内。

15.一种电解电容器，包括壳体(2)、安装在所述壳体(2)中的电容器元件(3)以及用于实现逐渐压力释放的安全排气口(12)，其中，所述电容器(1)包括位于所述电容器(1)的第一侧面(6)处的端子(9、10)，其中，通过所述电容器(1)的相对的第二侧面(8)来实现压力释放。

16.一种操作电解电容器的方法，所述电容器(1)包括通过所述电容器(1)的侧面(6、8)来实现逐渐压力释放的安全排气口(12)，其中，所述电容器(1)以侧面(6、8)不指向下的取向操作。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述侧面(6、8)指向上。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，所述侧面(6、8)沿水平方向指向。

19.一种安装组件，包括安装构件和权利要求1至15中任一项所述的电容器，其中，所述电容器(1)被安装在所述安装构件处。