CN108780706A - 用于电解电容器的罐 - Google Patents
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Abstract
一种用于电解电容器(13)的罐(1)，其包括底部(2)，该底部包括第一区域(5)和第二区域(6)，其中，在底部(2)的外表面(7)处第一区域(5)相对于第二区域(6)凹陷。一种用于电解电容器(13)的罐(1)，其可以包括铝合金AlSi1MgMn作为基础材料。
Description
本发明涉及用于电解电容器的罐。罐的基础材料可以是例如铝或铝合金。
中国实用新型CN 204 029 609 U和CN 202 363 266 U公开了包括壳体的电解电容器，其中，壳体的内底部设置有加强肋。欧洲专利申请EP 0 120 971 A1公开了包括具有安全孔的罐的电解电容器。
本发明的目的是提供用于电解电容器的改进的罐。
在一个方面，本发明涉及用于电解电容器的罐。罐包括底部，底部包括第一区域和第二区域，其中，在底部的外表面处，第一区域相对于第二区域凹陷。因此，第一区域和第二区域的几何设计从外部可见。
罐可以具有在一端由底部封闭的圆筒的形状。在相对端处，罐可以包括用于将电容器元件放置在罐中的开口。作为基础材料，罐可以包括例如铝或铝合金。
在电容器的工作期间，可以由电化学反应引起罐内的增压。由此，罐处于机械应力下。这可能导致罐变形，例如鼓胀或伸长。这种类型的机械变形可能对电容器性质具有若干负面影响，例如，在部件的寿命期间整体部件长度增加、振动稳定性较差以及散热性能降低。
第一区域相对于第二区域的凹陷布置可以机械地稳定罐。由于凹陷布置，第一区域的鼓胀可能不会导致罐的整体鼓胀。特别地，该几何结构可以使得第一区域的鼓胀可以在由第二区域设定的外尺寸内发生。换言之，即使出现第一区域的鼓胀，第一区域也不会向外突出超过第二区域。
第二区域可以具有比第一区域的耐压性更高的耐压性。因此，当出现罐内部的增压时，第二区域将变形得比第一区域小。由于第二区域的高耐压性，可以增加底部的整体耐压性。
在实施方式中，第一区域具有第一厚度，并且第二区域具有第二厚度，其中，第二厚度大于第一厚度。作为示例，第二区域的厚度可以是第一区域的厚度的至少1.5倍。第一区域的厚度可以至少是罐的侧面区域的厚度。
在实施方式中，在底部的内表面处，第一区域与第二区域可以齐平。特别地，在罐的内部，第一区域与第二区域可以是不可辨别的。由此，底部的几何设计不会影响罐的内部性质。
在实施方式中，第二区域可以横向包围第一区域。第二区域可以比第一区域更靠近底部的横向边缘。第一区域可以位于底部的中心部分。
第一区域和第二区域的设计可以使得：在高内压下罐特别是罐底部的整体鼓胀减小或根本不出现。特别地，应该防止罐底部的外表面的鼓胀。换言之，第二区域的外表面在增加的内压下也应该保持齐平。作为示例，第二区域可以完全包围第一区域。特别地，罐底部在其横向边缘区域中可以具有比在其中心区域中的厚度更高的厚度，其中横向边缘区域与第二区域相对应，中心区域与第一区域相对应。
第二区域可以无任何间隙地环绕第一区域。第二区域中的间隙——例如第二区域中厚度减小的区域——可以导致罐底部的整体鼓胀。在存在这样的间隙的情况下，在增加的压力下，第二区域可能不会保持齐平，而是可能变得不平坦，因为可能由于这样的间隙而出现鼓胀。第二区域的无间隙几何结构导致高机械强度。
在实施方式中，第二区域可以具有圆环的形状。第二区域可以延伸至底部的边缘。第一区域可以具有圆盘的形状。圆盘可以被呈圆环的形状的第二区域包围。因此，底部可以具有厚圆环包围较薄圆盘的设计。圆环的外半径可以与底部的总半径相对应。圆环的内半径可以与圆盘的外半径相对应。
在实施方式中，罐包括用于使得能够进行压力释放的安全孔。由此，可以防止电容器在过压的情况下的不受控制的爆炸。安全孔可以被配置成在压力接近临界值时爆裂。安全孔可以包括脆弱点，例如一个或更多个凹槽。安全孔可以位于罐底部。
特别地，安全孔可以位于第一区域中。安全孔可以不延伸到第二区域中。可以选择第一区域的厚度，使得有助于安全孔的开启机构。第二区域的厚度可以不影响安全孔的开启机构。这允许关于罐的机械稳定性来优化第二区域的厚度。
作为示例，安全孔可以包括至少一个凹槽。凹槽可以冲压在罐中。安全孔可以在底部的内表面和底部的外表面两者处均可见。特别地，凹槽可以位于内表面和外表面两者处。在凹槽内部，底部的厚度可以局部减小。特别地，安全孔可以具有小于第一厚度的第三厚度。
在实施方式中，罐可以被配置成使得：在高压下，安全孔使得能够在第一区域的鼓胀导致第一区域突出超过第二区域之前进行压力释放。特别地，在罐内的压力增加期间，第一区域可以向外鼓胀。安全孔可以被配置成在第一区域的鼓胀导致整个罐的鼓胀之前开启。由此，可以防止底部的整体变形。
在实施方式中，罐可以被配置成安装至安装装置。作为示例，罐可以被配置成安装成使得在第二区域与安装装置之间存在间隙。间隙可以使得能够释放从安全孔排出的气体。
在实施方式中，罐底部可以不包括安全孔。例如，安全孔可以位于罐的侧面。在另一实施方式中，罐可以不包括任何安全孔。
根据实施方式，罐的底部包括具有高耐压性的基础材料。在这种情况下，罐底部的鼓胀或伸长不仅可以通过罐底部的几何设计来减小，而且可以另外地或可替选地通过罐底部的材料性质来减小。作为示例，罐底部包括铝合金AlSi1MgMn。罐的侧面区域可以包括与罐底部的基础材料相同的基础材料。
在另一方面，本发明涉及一种用于电解电容器的罐，其中，罐包括底部，并且其中，底部的基础材料包括铝合金AlSi1MgMn。罐可以包括以上描述的罐的任何功能特性和结构特性。罐可以包括侧面区域。侧面区域可以包括与底部的基础材料相同的基础材料。侧面区域可以与底部成一体。铝合金AlSi1MgMn具有比标准基础材料的耐压性更高的耐压性。由此，在罐内高压的情况下，罐的变形——特别是鼓胀或伸长——可以减小。
根据本发明的另一方面，电解电容器包括罐和安装在罐中的电容器元件。电容器可以包括以上描述的罐之一的任何功能特性和结构特性。作为示例，罐底部可以包括第一区域和第二区域，其中，第一区域在底部的外表面中形成凹部。另外地或可替选地，罐底部可以包括铝合金AlSi1MgMn作为基础材料。
根据本发明的另一方面，公开了一种电解电容器和安装装置的组件。电容器可以包括如以上描述的任何功能特性和结构特性。例如，安装装置可以是电路板或汇流条。电容器安装在安装装置上，使得在第二区域与安装装置之间存在间隙。作为示例，第二区域可以不与任何其他装置直接接触。电解电容器可以机械固定和/或电连接至安装装置。间隙可以使得从安全孔排出的气体能够释放到组件的外部。在这样的安装布置中，不需要第二区域中的间隙来使得能够进行气体释放。
在另一实施方式中，电解电容器和安装装置可以被布置成使得第二区域直接接触安装装置。在这种情况下，安全孔可以不设置在罐底部。替代地，安全孔可以位于罐的侧面。
本公开内容包括发明的若干方面。关于罐和/或电容器描述的每个特征在本文中也关于其他方面公开，即使在特定方面的上下文中没有明确提及相应的特征。
通过以下结合附图对示例性实施方式的描述，另外的特征、改进和便利会变得明显。
图1示出了用于电解电容器的罐的剖视图。
图2示出了图1的罐的底部的外表面的视图。
图3示出了图1的罐的底部的内表面的视图。
图4示出了电容器的示意性剖视图。
图5示出了鼓胀与压力的图。
在附图中，类似的元件、相同类型的元件和相同作用的元件被提供有相同的附图标记。
图1以示意性剖视图示出了用于电解电容器的罐1。
罐1具有圆筒的形状。罐1包括在第一侧封闭罐1的底部2、侧面区域3和在与第一侧相对的第二侧处的开口4。在电容器的工作期间，开口4可以由盖构件封闭。罐1可以用于容纳浸渍有液体电解质的电容器元件。
罐1可以形成为单件。罐1可以包括金属。作为示例，罐1可以包括铝。例如，基础材料复合物可以是铝合金。
为了增加罐1的机械稳定性，底部2包括特定几何设计。底部2包括第一区域5和第二区域6，其中，在外表面7处，第一区域5相对于第二区域6凹陷。具体地，第一区域5和第二区域在外表面7处形成阶梯式几何结构。在罐底部2的内表面8处，第一区域5与第二区域6可以是不可辨别的。换言之，底部2可以具有齐平的内表面8。
第二区域6的厚度d2大于第一区域5的厚度d1。作为示例，第二厚度d2可以是第一厚度d1的至少1.5倍。第二区域6的增加的厚度d2导致罐底部2的整体稳定性的增加和整体部件鼓胀的减小。然而，第一区域5使得实现一定量的部件鼓胀，从而减小了整体机械应力。
由于第一区域5相对于第二区域6的凹陷布置，第一区域5的鼓胀可能不会导致罐底部2的大的总鼓胀，因为鼓胀发生在由第二区域6设定的外尺寸内。优选地，第一区域5充分凹陷，使得即使在罐1内部高压的情况下，第一区域5也不会突出超过第二区域6的外表面。第二区域6可以由于其增加的厚度而不显示大的鼓胀。
第二区域6被布置成比第一区域5更靠近底部2的横向边缘。特别地，第一区域5可以形成底部2的中心部分。第二区域6可以完全包围第一区域5。
图2示出了从罐1的底部2上的外侧看的视图，即在底部2的外表面7上看的视图。如图2可以看出，第二区域6可以具有圆环的形状。作为示例，圆环的外半径r2可以与罐底部2的半径相对应。作为示例，罐底部2的半径可以在10mm至60mm的范围内。
第一区域5可以具有圆盘的形状，其可以位于第二区域6特别是圆环内。第二区域6完全环绕第一区域5，即在第二区域6中没有任何间隙。圆盘的半径可以与圆环的内半径r1相对应。内半径r1取决于安全孔的预期开启压力。第二区域6在底部2的未被侧面区域3覆盖的区域中延伸。
罐1可以包括位于底部2的安全孔9。安全孔9使得能够进行受控的压力释放。当内部压力接近临界值时，安全孔9可以使得气体能够排出。由此，可以防止电容器的不受控制的爆炸。作为示例，安全孔9可以被设计成在临界压力的情况下爆裂。第一区域5的鼓胀可以早在安全孔9提供压力释放功能之前就出现。安全孔9可以被配置成在第一区域5的鼓胀导致第一区域5的突出超过第二区域6之前开启。
安全孔9可以位于第一区域5中。第一区域5的总表面远大于安全孔9的总表面。第一区域5的厚度d1被选择成使得：安全孔的开启机构能够实现，并且取决于安全孔9的预期开启压力。因为安全孔9未延伸到第二区域6中，所以第二区域6的厚度d2可以关于鼓胀被优化。
安全孔9可以由三个等角度布置的凹槽10、11、12形成。其他形状——例如十字形、星形或“Z”形——也可以是同样可能的。作为示例，安全孔9可以冲压在底部2中。
在所示实施方式中，安全孔9延伸至第一区域5的边缘。特别地，凹槽10、11、12的长度与第一区域5的半径r相对应。在另外的实施方式中，安全孔9可能不延伸至第一区域5的边缘。
图3示出了从罐1的底部2上的罐1的内部看的视图，即在底部2的内表面8上看的视图。除了安全孔9以外，内表面8是齐平的。从罐1的内部看，第一区域5与第二区域6是不可辨别的。安全孔9从罐1的内部和外部可见。为了使得以罐1的安装布置的方式从安全孔9排出的气体能够释放到外部，罐1可以被配置成安装成使得在第二区域6与安装装置之间存在间隙。
作为以上描述的外部阶梯式几何结构的替选或另外地，罐1特别是罐底部2的材料可以具有高耐压性。在这种情况下，罐底部2的鼓胀可以保持在低水平处。作为示例，基础材料可以包括合金EN AW-6082(AlSi1MgMn)。与基础材料EN AW-1050A(Al99,5)相比，对于相同的几何结构，当使用该合金时鼓胀抗性可以额外增加20％。
图4示出了电解电容器13。电容器13包括如以上所描述的罐1。电容器元件14安装在罐1中。电容器元件14包括卷绕形状。电容器元件14可以包括箔，特别是铝箔。电容器元件14可以浸渍有液体电解质。
电容器13包括用于电连接电容器13的端子15、端子16。端子15、16可以被配置为螺旋型端子。
罐1的开口4由盖构件17封闭。盖构件17可以具有盘的形状。盖构件17可以密封罐1。盖构件17可以包括橡胶材料或另一弹性材料。端子15、16导引通过盖构件17。
图5示出了针对两种不同设计的罐底部2的总鼓胀B与罐1内的压力p的图。
实线示出了针对利用基础材料EN AW-1050A的标准平底设计的鼓胀。虚线示出了针对利用基础材料EN AW-6082的根据图1的逆阶梯式几何结构的鼓胀。如从图中可以清楚地看出的，由于几何变化和基础材料的变化，罐的表现为鼓胀的机械稳定性显著增加。
附图标记
1 罐
2 底部
3 侧面区域
4 开口
5 第一区域
6 第二区域
7 外表面
8 内表面
9 安全孔
10 凹槽
11 凹槽
12 凹槽
13 电容器
14 电容器元件
15 端子
16 端子
17 盖构件
d1 第一厚度
d2 第二厚度
r1 内半径
r2 外半径
Claims (18)
1.一种用于电解电容器的罐，包括底部(2)，所述底部包括第一区域(5)和第二区域(6)，其中，在所述底部(2)的外表面(7)处，所述第一区域(5)相对于所述第二区域(6)凹陷。
2.根据权利要求1所述的罐，其中，所述第一区域(5)具有第一厚度(d1)并且所述第二区域具有第二厚度(d2)，其中，所述第二厚度(d2)大于所述第一厚度(d1)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的罐，其中，所述第二厚度(d2)是所述第一厚度(d2)的至少1.5倍。
4.根据前述权利要求中任一项所述的罐，其中，在所述底部(2)的内表面(8)处，所述第一区域(5)与所述第二区域(6)齐平。
5.根据前述权利要求中任一项所述的罐，包括用于使得能够进行压力释放的安全孔(9)，其中，所述安全孔位于所述第一区域(5)中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的罐，其中，所述安全孔(9)包括至少一个凹槽(10,11,12)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的罐，被配置成使得：在所述罐(1)内部的高压下，所述安全孔(9)使得能够在所述第一区域(5)的鼓胀导致所述第一区域(5)突出超过所述第二区域(6)之前进行压力释放。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的罐，其中，所述罐底部(2)不包括用于使得能够进行压力释放的安全孔(9)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的罐，其中，所述第二区域(6)横向包围所述第一区域(5)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的罐，其中，所述第二区域(6)无任何间隙地包围所述第一区域(5)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的罐，其中，所述第一区域(5)具有圆盘的形状。
12.根据前述权利要求中任一项所述的罐，其中，所述第二区域(6)具有圆环的形状。
13.根据前述权利要求中任一项所述的罐，其中，所述第一区域和所述第二区域(5,6)的几何结构使得所述第一区域(5)的鼓胀不导致所述罐(1)的整体鼓胀。
14.根据前述权利要求中任一项所述的罐，被配置成安装至安装装置，使得间隙位于所述第二区域(6)与所述安装装置之间。
15.根据前述权利要求中任一项所述的罐，包括铝合金AlSi1MgMn。
16.一种用于电解电容器的罐，包括底部(2)，其中，所述底部(2)的基础材料包括铝合金AlSi1MgMn。
17.一种电解电容器，包括根据前述权利要求中任一项所述的罐(1)和安装在所述罐(1)中的电容器元件(14)。
18.一种根据前一权利要求所述的电解电容器和安装装置的组件，其中，所述电容器安装在所述安装装置上，并且其中，间隙位于所述第二区域(6)与所述安装装置之间，使得从安全孔(9)排出的气体能够通过所述间隙释放。
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