CN111971766A - 电容器和用于制造电容器的方法 - Google Patents

Abstract

电容器具有绕组（2），绕组具有阴极箔（3）、阳极箔（4）和布置在它们之间的隔板（5）。在其中阴极箔（3）突出超过阳极箔（4）的突出区域（6）中，阴极箔（3）的多个层（9）被布置以形成束（40、41），并且彼此直接电连接。

Description

电容器和用于制造电容器的方法

技术领域

本发明涉及一种电容器，尤其涉及一种电解电容器。该电容器具有包括阳极箔、阴极箔和隔板的绕组。例如，在专利EP 2169695 B中描述了这种电容器。该电容器例如可以被设计为仅具有液体电解质的电解电容器，被设计为具有固体聚合物电解质的聚合物电解电容器，或者被设计为具有固体聚合物电解质和液体电解质的混合聚合物电解电容器。

背景技术

在具有大直径且因此具有较长的电极路径的电容器的情况下，在给定交流电的情况下，电极路径中可能会发生明显的电损耗。特别地，薄阴极箔表现出这些损耗的大部分。在这种情况下，阴极箔的ESR（“等效串联电阻”）可支配电容器的整个ESR，并限制交变载流量。例如，在给定直径从12毫米开始的混合聚合物电容器的情况中以及在径向设计从18毫米开始的低压电解电容器的情况中，这可能是一个限制因素。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的电容器和一种用于制造电容器的方法。特别地，本发明的特定实施例可以具有减小的ESR和/或ESL（“等效串联电感”）。

根据本发明的第一方面，电容器具有包括阴极箔，阳极箔和布置在它们之间的隔板的绕组。绕组在端侧面处具有突出区域，在该突出区域中，阴极箔突出超过阳极箔。在突出区域中，阴极箔的多个层布置成束并且在那里彼此直接电连接。在这种情况下，将各个箔的在径向方向上彼此叠置的区域称为层。阴极箔尤其在突出区域中也突出超过隔板，且因此在此，在阴极箔的相邻层之间没有布置另外的箔。

阴极箔具有例如设有涂层的铝箔。涂层尤其是电介质。该涂层例如是氧化铝、氧化钛层或碳层。阴极箔可以在其整个表面积上具有涂层。涂层特别地在整个表面积上均匀地形成。特别地，阴极箔不具有未设有涂层的任何区域。在这种情况下，只有将箔切成一定长度时产生的切边才能没有涂层。阳极箔同样可以包括铝箔。阳极箔也可以具有涂层。

由于阴极箔的层的直接连接，产生了电流的缩短路径。特别地，电流可以在束中径向流动，且因此电流不必沿着缠绕的箔采取较长的螺旋路径。因此，可以减小阴极箔的有效路径电阻，这导致损耗的显著减小，特别是对于大直径的电容器而言。因此，可以减小ESR，并且可以增加交变载流量。

阴极箔的成束的层特别地例如通过激光焊接或电点焊而彼此焊接。替代地，电连接也可以通过机械加工（例如夹紧层）来进行。

层的电连接例如存在于束中的接触点处。该接触点特别地是局部区域，在该局部区域中可以在径向方向上的大数目的层之间发生电流流动。特别地，因此可以大大缩短来自远离阴极连接的一层、沿着缠绕的阴极箔的电流路径。在这种情况下，电流流动可以在径向方向上跨多层地流动到束中具有至阴极连接的最短路径的一层。取决于阴极箔的接触连接方式，例如可以为绕组中的外层提供缩短的电流路径。

为了使得更易于形成阴极箔的层的束，有利的是增加在突出区域中阴极箔的层的机械柔韧性。因此，可以防止在捆束过程中由于机械变形而损坏绕组的其余部分。在一个实施例中，绕组在突出区域中的阴极箔中具有切口。在这种情况下，切口延伸穿过阴极箔的多个径向相邻的层。特别地，切口延伸穿过作为束的一部分的所有层。切口例如垂直于绕组轴线延伸。

由于切口，要捆束的区域的机械柔韧性增加，且因此这些区域的变形不会导致绕组的有效区域的变形。因此，阴极箔的位于束中的那些区域与阴极箔的其余部分地机械地断联接。例如，由于切口，在阴极箔中存在柔性条带，该柔性条带沿着绕组轴线的方向与阴极箔的其余部分分开，但是在其横向端部处连接至阴极箔的其余部分。

在一个实施例中，阴极箔的每一层（即从最外层到绕组中心处的最内层）被布置在束中，并且所述层彼此直接电连接。然而，仅布置这些层中的一部分以形成束并且将所述层彼此直接电连接也可能是足够的。例如，束中仅存在外层。

在一个实施例中，突出区域具有多个这种束。例如，在绕组轴线的平面视图中，相对于绕组中心在一侧上设置一个束，并且相对于绕组中心在另一侧上设置另一束。相对于绕组中心，在公共的侧上也可以有多个束。这对于具有大直径的电容器可能是有利的。另外，由于形成多个束，可以在连接中创建冗余并且可以提高可靠性。

具有成束的阴极层的电容器对于大量设计是有利的。特别地，电容器具有可以设计成呈罐的形式的壳体。在这种情况下，壳体具有壳体基部，壳体壁和壳体开口。壳体开口例如通过盖封闭。

在一个实施例中，用于与阴极箔接触的阴极连接件和用于与阳极箔接触的阳极连接件穿过盖。该设计也称为径向设计。

在另一个实施例中，阴极箔经由壳体与阴极连接件连接。阴极连接件可以设计成导线，该导线垂直地并且居中地布置在罐基部中。该设计也称为轴向设计。附加的或替代的阴极连接件例如包括所谓的焊接星或插入星，其在壳体开口的侧上与壳体连接。

连接件可以例如设计成所谓的“桨片”的形式，其中，连接件从外部穿过盖直接进入绕组中并与相应的箔接触。

这些连接件也可以连接到例如壳体内部的单独的触点上。触点例如被设计成条带状并且进入绕组以与相应的箔接触。触点在绕组与到该连接件的连接之间可以具有弯曲形状。在此，所述连接件尤其可以是可焊接的夹紧连接（卡入式）或“焊爪电容器”或螺栓式端子。在此，也可以将多个这种触点连接到一个连接件上，该连接件也称为“多片”（multi-tab）接触连接件。

在一个实施例中，阴极箔的束电连接到壳体。特别地，连接可以经由连接部件进行，该连接部件直接电连接至束并且电连接至壳体，特别是壳体基部。例如，可以通过焊接建立电连接。

在一个实施例中，不存在用于与布置在绕组中的阴极箔接触的阴极触点。在此，特别地，期望的含义是阴极触点在绕组内焊接到阴极箔上。例如，仅经由阴极箔的束进行电接触连接。这可以有助于进一步提高切换强度。

在一个实施例中，电容器具有多个阳极连接件，其从壳体的盖伸出。例如，阳极连接件被设计为所谓的引脚。特别地，可以将通常存在的、用于与阴极箔接触的连接件重新用作另一阳极连接件。所述连接件例如是桨片形式的连接件。

在这种情况下，可以例如经由壳体来制成阴极连接件。由于使用多个阳极连接件，可以大大降低阳极箔的路径电阻（ESR）。此外，由于电流的分离，可以减小磁场密度并因此减小电感（ESL）。由此尤其也可以方便地使用具有较大直径的电容器。

在一个实施例中，在展开的阴极箔的平面视图中，阴极触点没有横向地位于阴极箔的中心。阴极触点通常位于中心，以保持较低的路径电阻。由于阴极箔在突出区域中的捆束，在绕组内定位阴极触点的自由度增加。因此，例如可以将阴极触点布置在阴极箔的侧边缘附近，并且因此阴极触点被布置成远在外部上或在绕组中远在内部上。在这种情况下，不必在绕组的中心区域中放置另外的阴极触点以减小路径电阻。

例如，以这样的方式定位阴极触点，使得其距展开的阴极箔的一个横向边缘的距离至少是距另一个横向边缘的距离的两倍。特别地，于是也没有更靠近另一径向边缘的其他阴极触点。因此，所有阴极触点例如距阴极箔的一个横向边缘的距离至少是距另一个横向边缘的距离的两倍。

在一个实施例中，多个阴极连接件从壳体的盖突出。在这种情况下，阴极连接件例如连接到阴极触点，该阴极触点在绕组内连接到阴极箔。特别地，由于阴极箔的束所导致的路径电阻减小，因此阴极触点也可以径向地布置在绕组的外侧。因此，总体上可以形成从壳体的盖突出的两个以上的连接件。这使得电流可能分离并且电感减小。

根据本发明的另一方面，电容器绕组包括阴极箔、阳极箔和布置在其间的隔板。绕组具有无重叠区域，在无重叠区域中阴极箔不与阳极箔重叠。换言之，在展开的箔的平面视图中，阴极箔没有被阳极箔覆盖并且在无重叠区域中没有覆盖阳极箔。无重叠区域在横向方向上邻接在其中阴极箔与阳极箔重叠的重叠区域。在这种情况下，横向方向是沿着展开的箔的、垂直于绕组轴线的方向。

根据另一方面的电容器可以具有上述电容器的所有功能和结构特性，其中阴极箔在突出区域中成束。然而，也可以想到的是，根据另一方面设计电容器，而不会使阴极箔在突出区域中成束。

电容器具有用于与阴极箔接触的阴极触点，该阴极触点布置在无重叠区域中。特别地，阴极触点仅在无重叠区域中布置在阴极箔上。以这种方式，可以防止或减少电位差的形成以及由此产生的均衡电流。通常由于在阴极触点下方能够形成的间隙而产生这种电位差。如果隔板的某个区域位于阴极触点下方，并且阳极箔邻接隔板，则可能会导致隔板的局部电解质电位被阳极箔支配，并且在电压发生变化的情况下，这会导致不希望的电位差。

在一个实施例中，无重叠区域布置在阴极箔的横向边缘上。所述横向边缘可以是与绕组中的绕组中心相邻的边缘，或者布置在绕组的侧面上。在阴极箔的横向边缘上形成无重叠区域仅需要少量的额外支出。在两个横向边缘和布置在其上的接触元件上也可以有无重叠区域。

这种类型的实施例在对突出区域中的阴极箔进行捆束成束时是特别有利的，因为由于这种束，当将阴极触点布置在横向边缘上时可以将路径电阻保持为低的。

在一个实施例中，无重叠区域在横向方向上布置在两个重叠区域之间。因此，在阴极箔的平面视图中，在无重叠区域的任一侧上至少有一个重叠区域。无重叠区域尤其可以是阴极箔的横向中心区域。因此，阴极触点也布置在中心，并且路径电阻不会增加。

阳极箔可以分解成两个分开的子区域，在这些子区域之间设有无重叠区域。由于子区域彼此分开，因此必须分别与两个子区域进行电接触，例如分别通过阳极接触件。

阳极箔也可以仅具有不构成阳极箔分离的一个凹部。特别地，凹部不从绕组的端侧面延伸到相对的端侧面。在这种情况下，用于与阳极箔接触的单个阳极触点就足够了。为了减小路径电阻，也可以设置多个阳极触点。

本发明的另一方面规定了一种用于制造电容器的方法。所述电容器尤其可以是上述的电容器。

该方法规定了一种绕组，该绕组具有阳极箔、阴极箔和布置在它们之间的隔板。绕组具有突出区域，在该突出区域中，阴极箔突出超过阳极箔。所述突出区域尤其是绕组的端侧区域。

在绕组的突出区域中的阴极箔中形成切口。例如使用刀片或类似的切割工具制成切口。特别地，切口可以垂直于绕组轴线延伸。在这种情况下，切口可以延伸穿过阴极箔的多个层。然后在切口和绕组的端侧之间的区域中将阴极箔的多个层置于一起。特别地，形成了束。例如，为此目的而使用了一组夹钳或另一种夹紧工具。由于切口的原因，在该区域中阴极箔的各层的机械柔韧性提高，因此可以发生变形而没有损坏绕组的功能区域的风险。

在被置于一起的层之间建立电接触。这例如通过焊接工艺或机械工艺来完成。特别地，在这种情况下，在接触点处建立直接的电连接，因此例如可以沿着径向方向在层之间发生电流流动。

结合上述电容器公开了该方法的其他实施例。特别地，上述电容器的所有特性被公开为该方法方面的特性。此外，电容器可以通过上述方法制造，并且具有已经结合该方法描述的所有结构和功能特性。

在此指定的主题的描述不限于各个具体实施例。相反，在技术上有利的范围内，各个实施例的特征可以彼此组合。

附图说明

下面将参照示意性的示例性实施例更详细地解释这里描述的主题。

在附图中：

图1以透视侧视图示出了电容器的一个实施例，

图2以透视侧视图示出了电容器的另一实施例，

图3A和3B示出了图1的电容器的阴极箔，其呈缠绕形式并具有示意性地示出的电流流动，

图4A至4C示出了用于制造电容器的方法的步骤，

图5A、5B和5C在纵向截面中示出了电容器的另一实施例，其示意性地示出了电流流动，并且在纵向截面中详细示出了该电容器，

图6以纵向截面示出了电容器的另一实施例的细节，

图7示出了电容器的又一实施例，以及具有示意性示出的电流流动的侧视图，

图8以横截面示出了电容器的细节，

图9以横截面示出了另一电容器的细节，

图10A、10B和10C以展开的侧视图、展开的透视图并且以横截面中的缠绕形式示出了电容器的另一实施例的箔，

图11A和11B以纵向截面示出了电容器的另一实施例，并具有示意性地示出的电流流动，

图12A、12B和12C以侧视图和透视图并且以横截面中的缠绕形式示出了电容器的另一实施例的展开的箔，

图13以透视图示出了电容器的另一实施例的展开的箔，

图14A和14B以纵向截面示出了电容器的另一实施例，并具有示意性地示出的电流流动，

图15A和15B以侧视图示出了在连接阴极触点之前和之后的电容器的另一实施例。

具体实施方式

在以下附图中，各个实施例的在功能或结构方面相对应的部分优选地由相同的附图标记表示。

图1示出了具有绕组2的电容器1的实施例，绕组2包括阴极箔3、阳极箔4和布置在它们之间的隔板5（见图5A）。

电容器1可以是例如电解电容器，例如铝电解电容器。在这种情况下，隔板5浸渍有电解质。所述电解电容器还可以是例如聚合物电解电容器或混合聚合物电解电容器。

阴极箔3，阳极箔4和隔板5被布置为使得在阴极箔3和阳极箔4的任一侧之间存在作为间隔件的隔板5。绕组3的中心处设有绕线孔51，箔3、4、5绕着该绕线孔51缠绕。

绕组2具有突出区域6，在该突出区域中阴极箔3突出超过阳极箔4和隔板5。因此，仅阴极箔3位于突出区域6中。突出区域6位于绕组1的端侧面处。

在相对的端部处设有用于阴极箔3的电连接的连接件7和用于阳极箔的电连接的另一连接件8。在当前情况下，所述连接件是所谓的“桨片”（paddle tab），其中外部连接件7、8进入绕组2中，并且存在阴极触点30和阳极触点36电连接到阴极箔3和阳极箔4。在此，连接件7、8布置在电容器1的同一端侧上。

在突出区域6中的阴极箔3中至少有一个切口10。如图所示，切口10、11也可以在不同的位置中形成，例如在绕组2的相对侧上的切口11。切口10、11分别穿过阴极箔3的一个或多个相邻层9。

由于切口10并未一直围绕绕组2延伸，因此层3没有从阴极箔3的其余部分完全切断。例如，切口10、11相对于绕组轴线14在60°和140°之间的角度范围内延伸，特别是穿过100°。例如，切口位于距端侧缠绕面约1mm的位置。切口可以由刀片或其他切割工具制成。

由于切口10、11，层9的切断的子区域在机械上是柔性的。特别地，在各个层9中制造柔性条带12、13。因此，可以将层9放在一起而不会对绕组2的功能区域造成进一步的机械损坏，从而在这种情况下形成束40、41，使得所述层在接触点14和15处彼此抵靠。

条带12、13在相应的接触点14、15处也彼此直接电连接。因此，接触点14、15形成“旁路”，且因此电流流动不会从径向外层16经由转向方向上的绕组2的匝数流动，但是电流流动可以直接在径向方向上流向阴极触点30。因此，接触点14、15分别构成多个层9的中心接触连接，并且在下文中也称为中心接触点。在此，用于每个层9的一个接触点14就足够了。两个接触点可提高可靠性。

以这种方式，大大降低了阴极箔3的路径电阻并因此减小了ESR。因此，可以以方便的方式使用具有较大直径的电容器，例如，其直径比相应设计的通常直径大50％。

对于阴极箔3的每一匝，利用单个切口10已经实现了最大的效果。一个或多个另外的切口11导致接触的可靠性的增加。在此，有两个以上的切口10、11也可以是有利的。

在当前情况下，切口10、11没有穿过阴极箔3的所有层9，而是从最外层16延伸穿过另外的层9，但是没有延伸到最内层17。在这种情况下，最内层17是最靠近绕组轴线100的层。接触点12、13仅连接设有切口10、11的那些层9。

接触点14、15处的电连接可以是例如焊接连接。这里使用的技术尤其包括激光焊接和电点焊。由于焊接连接是在突出区域6中进行的，该突出区域通过切口10、11与敏感的隔板区域良好地热隔离，因此在焊接过程期间的热负荷不会导致隔板5的损坏。另外，电连接也可以通过机械加工例如变形或径向夹紧来进行。

图2示出了电容器1的另一实施例，该电容器1具有在突出区域6中的阴极箔3的直接电连接的层9。

与图1的实施例相比，在当前情况下，切口10、11每个都穿过所有层9，特别是从最外层16到最内层17。类似地，所有层9在接触点14、15处彼此直接电连接。

如果在层9的某些中（特别是在外层中）的柔韧性程度足以使层9成束，则切口10、11也可以不穿过所有的层9，而是接触点14、15影响所有的层9。

与图1的另一个区别是接触连接的方式。在此处形成在绕组中分别电连接到阴极箔3和阳极箔4的多个阴极触点30和阳极触点36。阴极触点30和阳极触点36设计为条带。阴极触点30连接到公共阴极连接件（这里未示出），并且阳极触点36连接到公共阳极连接件（这里未示出）。

图1和图2的实施例具有所谓的径向设计，其中连接件7、8布置在绕组2的同一侧上。在这种设计的电容器1采用具有高导电性固体电解质的混合聚合物技术的情况下，在给定直径为10到12 mm下，阴极箔电阻已经占主导地位，因此，通过在接触点处直接连接阴极层，可以在此尺寸范围内实现ESR的大幅降低。

图3A以未缠绕或展开的形式示出了图1的电容器1的阴极箔3。图3B示出了从最外层16到连接件7的电流流动18的示意图。第一切口10与第二切口11以交替的顺序存在。类似地，接触点14、15交替。

由于各层经由接触点14、15的直接连接，产生了低阻抗的电流路径，因此电流流动18可以经由接触点14、15直接径向向内部地发生。特别地，电流流动18从最外层16流动到其上布置有阴极触点30的层。因此，由于交流电已经流动穿过远离绕组中心的绕组，因此交流电以低电感经由“旁路”流回连接件7。

切口10、11和接触点14、15没有延伸到最内层17中。在这种情况下，最内层17是最靠近绕组中心的层。由于阴极触点30不是横向地布置在阴极箔3的中心，而是更靠近绕组中心边缘的边缘而不是阴极箔3的相对边缘，因此，通过最外层16和由于长电流路径而与其相邻的层的旁路可以实现减小ESR的最大效果。在具有径向设计的电容器1的情况下，阴极触点30的非中心布置可以是有利的，以便能够将连接件7的位置定位在距电容器的壳体足够的距离处。

因此，仅阴极箔3的外层9通过接触点14、15彼此连接就足够了。例如，这对于直径在18mm至20mm之间的电容器是足够的。在大直径的电容器的情况下，例如直径大于20mm，通过至少一个接触点14、15连接所有层9可能是有利的。

在借助于根据图2的多个阴极触点30进行接触连接的情况下，阴极触点30布置在阴极箔3上的不同位置中。例如，绕组2中的阴极触点30以均匀的角度位置和在不同的径向位置中布置在相对于绕组中心的同一侧上。在这种情况下，由层9形成多个单独的束可能是有利的，每个束都最靠近阴极触点。例如，在每个单独的束中，一个阴极触点30布置在所述单独的束的中心。因此，针对每个阴极触点可以有一个阴极束。这尤其对于非常厚的绕组是有利的。

图4A至图4C示出了用于制造电容器1（例如图1中的电容器1）的方法步骤。

根据图4A，提供了具有阴极箔3、阳极箔4（见图5A）和隔板5的绕组2。绕组2具有突出区域6，阴极箔3在突出区域6中突出超过阳极箔4和隔板5。电容器1具有用于电连接的连接件7、8。

根据图4B，在电容器1中，从外部在突出区域6中形成切口10。切口10借助于切割工具19（例如刀片）制成。切口10穿过阴极箔3的多个相邻层9的子区域。

如图4C中示意性示出的，然后将设有切口10的层9在一点处压在一起并以这种方式捆束成束。例如用一组夹钳20进行捆束。在相同的方法步骤中，层9也可以在束40中彼此电连接。例如，在这里借助于一组夹钳20进行点焊工艺。

这里也可以使用用于直接电连接的其他方法，例如其他焊接工艺或通过机械变形的接触连接。

在捆束和电接触连接的方法步骤之后或之前，可以在绕组2的相对侧上形成一个或多个另外的切口和接触点，例如图1所示的切口11和接触点15。

图5A示出了电容器1的另一实施例。所述图示出了如图1所示实施的电容器1的绕组2。电容器1以纵向截面示出，其中，与图1相比，绕组2围绕绕组轴线100旋转90°。

该图示出了其中布置有绕组2的壳体21。壳体21特别地设计为具有基部23和壳体开口28的罐。壳体开口28由盖29封闭。所述盖可以是橡胶塞和硬纸盘。

在阴极箔3的在突出区域6中的相对侧上的层9中形成切口10、11。由此形成的可移动条带12、13被捆束成束并在两个接触点14、15处电连接。

与图1和图2的电容器1相比，在当前情况下，不经由阴极触点30与阴极箔3接触，阴极触点30在绕组2内接触连接至阴极箔3。而是，束40、41的接触点14、15电连接到壳体21的基部23，且因此电流被引导到壳体21。这使得电流的低电感引导成为可能，并因此导致减少ESL。

例如，阴极箔3的束40、41连接至连接部件24，并且连接部件24电连接至壳体的基部23。连接部件24包围每个束40、41，例如作为夹具25，并且经由腹板26连接束40、41。

夹具25电连接（特别是焊接）到束40、41。腹板26电连接（特别是焊接）到壳体21的基部23。为此，基部23具有指向内部的凸起部分27。连接部件24是例如条带状的。连接部件24例如包含金属，特别是铝。与基座23的连接例如可以借助于焊接电极来实现，该焊接电极穿过壳体开口和中心绕线孔。

因此，具有接触点14、15的束40、41不仅用于阴极箔3的层9的内部电连接，而且还用于经由连接部件24与基部23的电连接。

因此，电流从阴极箔3经由壳体21传导。为了进行电连接，例如将连接件7从外部电连接至壳体21。所述连接件尤其可以是所谓的“焊接星”（solder star），即固定在壳体外部的环形板。所述连接件也可以是所谓的“插入星”（insert star），其特别地固定在壳体21内、固定至卷边。插入星可以焊接在壳体21上。

以此方式，可以使用两个连接件8，它们从壳体开口28中伸出到不同的位置，并且被引导穿过盖29，用于电接触连接阳极箔4。例如，连接件8定位成相对于绕组中心彼此相对。连接件8可以与绕组轴线100相距不同的距离。因此，连接件中的一个可以用于与阳极箔4的更靠近绕组轴线100的区域接触，并且另一连接件可以用于与阳极箔4的远离绕组轴线100的区域接触。连接件7、8可以连接至印刷电路板。

图5B示意性地示出了来自图5A的电容器1中的电流流动18。图5C示意性地示出了从束40、41经由连接部件24到壳体21的基部23的电流流动18。

从图5A和5B中可以看出，绕组2以不对称的方式安装，且因此阳极触点36布置在不同的径向位置中。不对称的安装需要较大的壳体21。由于例如不对称的盖29和不对称的连接件8的适当措施，绕组2也可以对称的方式布置在壳体21中，且因此，增大的壳体21不是必需的。

在图5A至5C所示的电容器1的情况下，用于与阴极箔3接触的连接件7和用于与阳极箔4接触的两个连接件8布置在电容器1的同一端侧上。阳极连接件8延伸到壳体21的开口28中，并且在绕组2内连接到阳极箔4。因此，电容器1具有双重的正接触连接。

在正常情况下，由于增加的空间需求，所示的径向设计的电容器1是不可能的。但是，由于在这里所示的电容器1的情况下，阴极连接件7没有通过开口28插入壳体21中，因此该空间可以用于阳极箔4的另一连接件8。特别地，两个普通的端子（例如呈桨片的形式）可以用于阳极箔4的双重接触连接。

特别地，即使在用于具有高的交流电流的应用的大直径（例如直径为18mm或更大）的情况下，双重的正接触连接也使得可能使用径向设计的电容器1。由于双重的正接触连接，可以大大减小阳极箔的路径电阻。这导致ESR的降低。例如，在直径> 25 mm的电容器的情况下，阴极箔和阳极箔的路径电阻主宰了ESR。如果通过接触点14、15减小了阴极箔的路径电阻，则仅阳极箔的路径电阻仍然占主导地位，且因此在这里通过双重的正接触连接可以实现很大的效果。例如，通过将阳极连接件8的数量加倍，可以将路径电阻减小到四分之一。

图6示出了连接部件24的替代实施例，连接部件24用于与布置在至壳体21的基部23的束40、42中的条带12、13接触。这里，连接部件24不具有任何夹具25，而是分别仅固定在束40、42的一侧上。

图7示出了电容器1的另一实施方式，其具有示意性示出的电流流动18。

与图5A至5C的电容器相比，这里示出了具有条带状阳极触点36的设计，其中，这里分别形成了用于连接至阳极连接件8的多个阳极触点36。所述连接件例如是焊爪连接或螺栓式端子。

例如，在每种情况下，三个阳极触点36连接到一个连接件，因此形成用于与阳极箔4接触的总共六个阳极触点36。在此也经由壳体的基部与阴极箔3进行接触（负接触连接）。

参照图8说明在电容器1的情况下的另一个问题。所述电容器是电解电容器。所述图以横截面示出了电容器1的细节。电容器1具有例如上述的接触点14、15。所述电容器例如是图1中的电容器1。电容器1也可以不具有接触点14、15。在这种情况下，电容器1例如根据图4A设计。

这里示出了用于与阴极箔3进行电接触的阴极触点30的布置。阴极触点30布置在阴极箔3和隔板5之间。阴极触点30特别地被设计成条带状的方式，特别是作为金属条带。另外还描绘了阳极箔4的两个层31和另一个隔板5。隔板5例如由纸制成，并浸渍有液体电解质32。

阴极触点30和阴极箔3具有弯曲部分34，且因此在阴极触点30下方形成隧道形式的间隙33。该弯曲部分例如通过将阴极触点冷焊接而产生。此外，在隔板5与阴极箔3之间以及在隔板5与阴极触点30之间分别存在另外的间隙33。相反，阳极箔4在很大程度上抵靠隔板5。

在当前情况下，电容器1被示出处于两种不同的时效状态。在虚线中心线的左侧，示出了处于新状态的电容器1，其中存在足够的电解质32以便将间隙33填充至充分的程度。因此，隔板5的大的区域与阴极箔3电接触。

在虚线的右边，电容器1已经较旧并且间隙33没有被电解质32填充至充分的程度。因此，在此在阴极箔3或阴极触点30与隔板5之间形成腔体。这些临界点用叉标记。这种类型的点尤其位于阴极触点30下方的隧道状间隙33中。

由于阴极触点30没有被粗糙化，因此它仅具有较低的比表面电容，且因此与阳极箔4相比，对隔板电位或电解质电位的影响很小。因此，阴极触点30可以保持阴极电位处的电解质32在有限的程度内。因此，隔板5在阴极触点30的弯曲部分下方的区域被阳极箔4所支配。在电压发生快速且明显的变化的情况下，隔板5的这些区域的电解质电位也发生变化。与由阳极箔4支配的区域相比，与阴极箔3接触的电解质区域实际上具有恒定的电位。这些电位差产生均衡电流，该均衡电流可能以有时是危险的方式改变电容器1。

特别地，在使用高的切换负荷的情况下，电容器1会破裂、腐蚀或沉积，这会导致能够形成短路。特别地，铜晶体可在隔板5中在阴极箔3下方的腔体中形成。此外，间隙33还可导致低温下的ESR增加。

图9示出了具有用于解决上述问题的措施的电容器1的细节。

为了提高切换强度，阴极触点30在此通过附加的阴极箔35覆盖，使得阴极触点30布置在两个相同电位的阴极箔3、35之间。两个阴极箔3、35可以导电地电连接。然而，借助于表面氧化物层的动态耦合也足以将两个阴极箔3、35保持在相同的电位。

同样在这种情况下，在图像的左侧部分中以新状态示出电容器1，并且在图像的右侧部分中以较旧状态示出电容器1。在新电容器1中，有足够的电解质以便将间隙33填充至充分的程度。因此，隔板5的大的区域与阴极箔3直接电接触，从而减小了电位差。

在较旧的电容器1中，间隙33没有被电解质填充，因此存在腔体。下隔板5连续良好地连接至附加的阴极箔35，且因此在下隔板5中没有临界点。

上隔板5在此也部分地由阳极箔4支配。因此，保留了由叉标记的临界点。

这些“双阴极箔”的另一个优点是：由于在两个阴极箔3、35之间的阴极触点30的布置，由于没有实际的电位差，所以没有明显的电流流动甚至没有飞弧。因此，可以在该区域中减少电解质32或表面中的电化学变化。另外，在隔板5损坏的情况下（例如由于毛刺），也不会发生飞弧。

替代“双阴极箔”的另一种较不有效的替代方法是使用具有人为抬高的表面的阴极触点30。则，该阴极触点30可以更好地稳定位于阴极电位附近的隔板5或电解质32。

图10A和10B以展开箔的侧视图和展开箔的透视图示出电容器1的实施例。因此，所述附图示出了箔布置10，其具有隔板5、阴极箔3、另一隔板5和阳极箔4，它们彼此叠置地布置，如在缠绕过程之前或展开箔之后会存在的那样。

电容器1例如具有根据图1的重叠区域中的接触点。然而，电容器1也可以被形成而不具有这种接触点，例如如图4A中的电容器。

为了说明由箔布置10形成绕组2，示出了缠绕芯轴50以及那里的缠绕芯轴50的缠绕方向。因此，箔布置10的位于图中最左边的区域停在绕线孔附近中。位于图中最右边的区域形成绕组2的径向外边缘。

在所示的图示中，阳极箔4恰好位于顶部处，以便更好地说明其位置。电容器1具有布置在阳极箔4上的不同位置中的阳极触点36。阳极触点36以条带状的方式设计。在此，阳极触点36被设计为阳极的多接触连接，例如在图2中针对三个阳极触点36也可以看出。

箔布置10具有无重叠区域37，其中阴极箔3没有被阳极箔4覆盖。换言之，在展开状态下的俯视图中，阴极箔3与阳极箔4在无重叠区域37中没有重叠。无重叠区域37横向邻接区域38，在区域38中阴极箔3和阳极箔4重叠。横向方向在图中水平地延伸。隔板5和阴极箔3存在于无重叠区域37中。

阴极触点30布置在无重叠区域37中。以此方式，可以减少或防止如结合图2和图3所描述的临界点的形成。特别地，与阳极箔4直接接触而不与阴极箔3直接接触的间隙33较少。理想地，隔板5的所有浸有电解质的区域（其是与阳极箔4接触的区域）也与阴极箔3接触。

因此，在阴极箔3与阳极箔4重叠的位置处不布置阴极触点30。因此，可以防止形成具有不同电位的局部电解质区域。这在快速的电荷反转过程或电压变化的情况下尤其重要。例如，如果交流电在这里不导致热过载，则这种电容器1可以永久暴露于高达额定电压的交流电压。

另外，由于阴极触点30在无重叠区域37中的布置，可以将隔板5设计得更脆弱或更薄，这是因为隔板不必执行保护阴极触点30免受阳极箔4影响的功能。这导致ESR的进一步降低。

另外，由于阳极箔4和阴极箔3之间的间隙的减小，“电流转移”以及因此的ESR也减小了。这在低温下尤其显著，在该温度下电解质体积不再能够将间隙填充至充分的程度。

电容器1还具有布置在阳极箔4上的不同位置中的阳极触点36。阳极触点36以条带状方式设计。在此，阳极触点36被设计为阳极的多接触连接，例如在图2中针对三个阳极触点36也可以看出。

在当前情况下，无重叠区域37从阴极箔3的端侧边缘沿绕组轴线100延伸至阴极箔3的相对的端侧边缘。然而，也可以设计成无重叠区域37不延伸到相对的边缘。

无重叠区域37存在于阴极箔3的横向边缘区域中。然而，也可以实现其他位置，如稍后结合图12A、图12B、图12C和图13所解释的。无重叠区域37在绕组2中沿横向方向延伸超过一匝。在这种情况下，可以避免在两个径向方向上的间隙问题。作为替代方案，无重叠区域37可以仅在绕组2中最多延伸一匝，因此，仅在一个径向方向上避免了间隙问题。

在这种情况下，无重叠区域37可以在绕组2中位于电容器1的径向外部区域中或位于电容器1的中心区域中，而与区域37形成在哪个横向边缘上无关。径向方向垂直于绕组2中的绕组轴线100延伸。横向方向以螺旋方式沿着绕组2中的箔延伸。

由于阴极触点30在阴极箔3的横向边缘上的布置，与在阴极箔3上的中心布置相比，阴极箔3的路径电阻增加。如果电容器1的切换强度很大并且路径电阻较小，或者如果电容器1太小以至于路径电阻可以忽略不计，则这是能够接受的。

图10C以横截面的形式示出了呈缠绕形式的图4A和4B的箔布置。在此仅示出了绕组2的外部区域。在此未示出阳极触点36。

示出了阴极箔3的多个层9（也称为阴极层9），隔板5的层42（也称为隔板层42）和阳极箔4的层31（也称为阳极层31）。在这种情况下，将箔的布置在绕组内的区域称为“层”。各个层分别是阴极箔的、阳极箔的以及隔板的在径向方向上彼此叠置的区域。在隔板层中，两个隔板层没有分开考虑，且因此两个隔板层可以属于一个隔板，也可以属于不同的隔板。

由于形成了无重叠区域37，阴极触点30仅由隔板箔5从外部覆盖，而没有由阳极箔4覆盖。无重叠区域37延伸超过一次的缠绕。换言之，无重叠区域37在一个以上的阴极层9上延伸。特别地，无重叠区域37存在于彼此最靠近的阴极层9a、9b中。因此，在此，两个最靠近的隔板层6a、6b之间没有阳极箔4。

特别地，阳极箔4不邻接隔板层6a，该隔板层6a在径向向内的方向上最靠近阴极触点30。

因此，在绕组2中，层6、9、31在阴极触点30的区域中沿从外到内的径向方向的顺序如下：隔板层42-阴极触点30-阴极层9a-隔板层42a-隔板层42b-阴极层9b-隔板层42-阳极层31，等等。

还可以设计隔板5，例如为所述隔板提供凹部，使得两个隔板层42a、42b不彼此邻接，而仅一个隔板5位于两个相邻的阴极层9a、9b之间。

如果无重叠区域没有从阴极触点30延伸超过一匝，则阳极箔4邻接在径向向内的方向上最靠近阴极触点30的隔板层42a。在这种情况下，仅在一个径向方向上，特别是在径向向外的方向上消除了间隙问题。对于某些情况，这可能已经是足够的。

在这种情况下，层42、9、31在阴极触点30的位置中沿从外到内的径向方向的布置如下：隔板层42-阴极触点30-阴极层9a-隔板层42a-阳极层31-隔板层42-阴极层9，等等。

图11A示出了电容器1的另一实施例，其中在突出区域6中具有束40和接触点14的实施例与在无重叠区域37中的阴极触点30的实施例相结合。图11B示出了电容器1的实施例。该实施例具有示意性指示的电流流动。

无重叠区域37布置在电容器1的边缘处。在绕组2中可以看到无重叠区域37，因为此处阴极箔3的层9a与阳极箔4的层在径向方向上不相邻，通过隔板5和阴极触点30分开，但是阴极箔3的层9a与阴极箔3的另一层9b相邻，在每种情况下通过隔板5和和阴极触点30分开。因此，两个隔板层42a、2b布置在两个阴极层9a、9b之间，其中隔板层42a、42b直接彼此邻接。隔板5的与阳极箔4或阳极触点36接触的每个区域也与阴极箔3接触。

与图10A和图10B相比，阴极触点30在绕组2的相对于阳极触点36的另一端侧面处伸出。阴极触点30在绕组2外部沿绕组中心的方向弯曲。特别地，阴极触点30在壳体21的基部23的中心区域中通到凸起部分27，并且在那里电连接（特别是焊接）到壳体21。电容器1尤其构造为轴向电容器。

此外，与图10C的电容器相比，在形成绕组2时，绕组芯轴50布置在根据图10A的箔布置10的上方。

为了减小阴极箔3的路径电阻，阴极箔3的各层在突出区域6中成束并且在接触点14处彼此直接连接，类似于图1，其中在当前情况下束40和接触点14仅形成在绕组中心的一侧上。因此，尽管阴极触点30处于外部位置中，阴极箔3的路径电阻仍然较低。借助于两个阳极触点36的双重接触连接，降低了阳极箔4的路径电阻。因此，总体上，电容器1具有高度的均匀性和低的路径电阻。

图11B示意性地示出了在图11A的电容器中的充电过程期间的电流流动18。电流流过阳极触点36进入绕组2中。在流出期间，电流流动18经由阴极箔3在绕组端面的方向上发生。在那里，电流流动到中心接触点14，且然后在阴极箔3的最外层16上进一步流动到阴极触点30。电流经由绕组2外部的弯曲的阴极触点30流动到壳体的基部（此处未显示）。

图12A和12B以侧视图和透视图示出了电容器的另一实施例，该电容器由展开的箔的箔布置10示出。

与图10A、10B和10C的实施例相比，其中布置有阴极触点30的无重叠区域37不位于阴极箔3的横向边缘上，而是位于阴极箔3的横向中心区域中。阳极箔4与阴极箔3重叠的重叠区域38邻接无重叠区域37的两侧。

在此，无重叠区域37也从箔的端侧边缘一直延伸到箔的相对的端侧边缘。

因此，阳极箔4被分解成彼此不连接的两个部分箔4a、4b。在这种情况下，需要将每个部分箔4a、4b分别接触连接到阳极触点36。

由于阴极触点30的中心布置，在该设计中，路径电阻（ESR）仅略微变化。

从阴极触点30看，无重叠区域37在横向方向上延伸超过一匝。在这种情况下，可以消除两个径向方向上的间隙问题。

图12C以横截面示出了缠绕形式的箔。与图10C的实施例相比，阴极触点30在两个横向方向上布置在大量的隔板层42、阴极层9和阳极层31之间。此外，与图10A至10C相比，绕组被设计成具有绕组芯轴，该绕组芯轴在这里位于图12A中的箔布置10上方。在替代实施例中，绕组被设计成具有位于箔装置10下方的绕组芯轴。

在缠绕状态中，在阴极触点30的区域中，在阴极触点30所抵靠的阴极层9a与在外侧和在内侧最靠近所述阴极触点的阴极层9b，9c之间没有阳极箔4。

取而代之的是，在每种情况下，两个隔板层42a、42b和42c、42d分别直接彼此抵靠。特别地，两个隔板层42a、42b彼此直接相邻，以在向内的径向方向上（即沿绕线孔51的方向）与阴极触点30邻接，且因此阴极层9和阳极层31两者都未布置在其间。从向外的径向方向看，最靠近阴极触点30的隔板层42c、42d也彼此直接相邻。

此外，在阴极触点30的区域中，在阴极触点30所抵靠的阴极层9a与在向内和向外的径向方向上最靠近所述阴极触点的阴极层9a、9b之间分别地没有阳极箔4。

作为无重叠区域37在绕组2的圆周上的范围的替代方案，无重叠区域37在阴极触点30的位置处也可以设计为狭窄的，并且可以设置另一个无重叠区域37，其在布置在绕组2中的阴极触点30下方或上方的位置中。

图13以透视图示出了由展开的箔示出的电容器的另一实施例。

与图12A和12B的实施例相比，无重叠区域37不是完全地从一个第一端侧边缘到相对的端侧边缘形成的，而是顺着从第一端侧边缘朝着相对边缘的方向仅稍微延伸。例如，无重叠区域37是通过对阳极箔4的区域进行冲压而形成的。因此，无重叠区域37是由相干的阳极箔4中的凹部形成的。

此处，与图12A的阴极触点30相比，阴极触点30缩短了，因此所述阴极触点不延伸到重叠区域38中。

因此，阳极箔4在此不分解成单独的部分，且因此用于与阳极箔4接触的单个阳极触点36就足够了。在此也可以设置多个阳极触点36，以便减小路径电阻。

电容器1还可以具有多个无重叠区域37，例如甚至在横向边缘处（例如根据图10A）和在中心位置中（例如根据图12A或13）的无重叠区域37的组合。

图14A和14B示出了电容器1的另一实施例，该另一实施例以与图11A类似的方式设计。

与图11A相比，阴极箔3被捆束以形成两个束50、51，在突出区域6中具有中心接触点50、51。

此外，在当前情况下有四个阳极触点36，这四个阳极触点连接到两个阳极连接件8。阳极连接件8经由套管通过盖29连接到阳极触点36。阳极连接件8可以连接至例如印刷电路板。

类似于图11A，阴极触点30布置在无重叠区域37中，然而在此，该无重叠区域不完全位于阴极箔3的横向边缘上。阴极触点30在此也连接到壳体21。阴极连接件7由焊接星形成。

图15B示意性地示出了来自图15A的电容器1中的电流流动18。

由于多个阳极连接件8和阴极连接件7，电流被分开，且因此与仅一个阳极连接件8和一个阴极连接件7相比，磁场密度减半。因此，与单个端子相比，该电容器1只有大约一半的自感。因此，在电感支配的高频下，可以实现低阻抗。

图16A和16B示出了电容器1的另一实施例，该电容器1在突出区域6中具有至少一个中心接触点14，例如类似于图1或图2。所述电容器是径向设计的电容器1。

在绕组2中，由两个阴极触点30与阴极箔3进行接触。阴极触点30相对于绕组中心定位成彼此相对。阴极触点30在径向方向上布置在外侧。所述阴极触点可以是相对宽且长的条带。阴极触点30可以但不必布置在无重叠区域中。由于中心接触点14，尽管阴极触点30在侧面附近去中心化地布置，仍可以实现低ESR。

阴极触点30分别被设计用于连接至阴极连接件7（负连接）。在当前情况下，阴极连接件7被设计为螺栓式端子，并且具有用于与阴极触点30接触的接线片39。在图16A中，各个阴极触点30尚未连接至阴极连接件7。

阳极连接件8（正连接）例如由普通的螺栓式端子形成。也可以有两个这种阳极连接件8，它们例如由普通的螺栓式端子形成。阳极连接件8连接到多个阳极触点36。阳极触点36例如相对于缠绕轴线以一定角度布置，相对于阴极触点30成+/- 90°。

例如，如图16A所示，首先将阳极触点36连接到阳极连接件8。然后相对于绕组2转动盖29，并且将阴极触点30连接到阴极连接件7的接线片39，如图16B所示。

因此，存在多个负路径，并且可能存在多个正路径，且因此，与并联电路的情况一样，电流被分离，并且电感减半。电容器1的内部的这种减半的电感也可以在布线期间在外部继续，例如通过与可大致同轴设计的三个导轨的低电感接触连接来实现。

另外，由于电流的分离，可以减少在连接件（端子）7、8和触点30、36中的热量发生。特别地，绕组和壳体之间的阴极触点30被冷却并且热量直接发散到壳体而没有转移。

该实施例例如在包括大的螺栓式端子式电解电容器的电解电容器电池中是特别有利的。在这种电池中，由于电容器的尺寸，需要较少的并联连接的电容器。然而，数量少则具有电池电感高的缺点。由于额外的端子，因此可以减小自感。

在附图中所描述的实施例中，在突出区域6中的阴极箔3的束40、41和/或在阴极箔3的无重叠区域37中的阴极触点30的布置可以在不同的电容器1中单独或组合地使用。例如，在轴向设计的电容器1中存在这种实施例。在此，阴极箔3电连接到壳体21。其他设计：例如在轴向设计上扩展的设计，例如具有垂直或水平的焊接星、水平压入配合或SMD的设计，也可以以这种方式实施。

这种实施例也可以特别有利地存在于高压电容器电池中。这种电容器通常由卡扣式或螺栓式端子式电解电容器构成。由于高压电容器的低电容，这些电容器在给定高交流电流和50至300Hz的典型频率分量的情况下也承受高交流电压，所述高交流电压可能导致不对称性问题，而其可以由所描述的实施例来克服。

附图标记列表

1电容器

2绕组

3阴极箔

4阳极箔

4a部分箔

4b部分箔

5隔板

6突出区域

7阴极连接件

8阳极连接件

9、9a、9b、9c阴极层

10第一切口

11第二切口

12第一条带

13第二条带

14第一接触点

15第二接触点

16外层

17内层

18电流流动

19刀片

20一组夹钳

21壳体

22盖

23基部

24连接部件

25夹具

26腹板

27凸起部分

28开口

29插头

30阴极触点

31、31a、31b阳极层

32电解质

33间隙

34弯曲部分

35附加的阴极箔

36阳极触点

37无重叠区域

38重叠区域

39接线片

40束

41束

42、42a、42b、42c、42d隔板层

50缠绕芯轴

51绕线孔

100绕组轴线

Claims (15)

1.一种电容器，

其包括绕组（2），绕组（2）具有阴极箔（3）、阳极箔（4）和布置在它们之间的隔板（5），并且具有突出区域（6），在所述突出区域中，阴极箔（3）突出超过阳极箔（4），

其中，在所述突出区域（6）中，阴极箔（3）的多个层（9）被布置以形成束（40、41），并且彼此直接电连接。

2.根据前一项权利要求所述的电容器，

其中，所述突出区域（6）在阴极箔（3）中具有切口（10、11），该切口延伸穿过阴极箔（3）的多个相邻的层（9）。

3.根据前述权利要求中任一项所述的电容器，

其中，阴极箔（3）的每一层（9）被布置在束（40、41）中。

4.根据前述权利要求中任一项所述的电容器，

其中，阴极箔（3）的层（9）中的仅一部分被布置在束（40、41）中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电容器，

其中，在所述突出区域（6）中形成多个束（40、41）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的电容器，

具有绕组布置在其中的壳体，其中，束被电连接至所述壳体（21）。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电容器，

具有连接部件（24），所述连接部件将束（40、41）电连接到所述壳体（21）。

8.根据前述权利要求中任一项所述的电容器，

其中，不存在用于与布置在绕组（2）中的阴极箔（3）接触的阴极触点（30）。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电容器，

其中，多个阳极连接件（3）从壳体（21）的盖（29）中伸出。

10.根据前述权利要求中任一项所述的电容器，

具有用于与阴极箔（3）接触的一个或多个阴极触点（30），该阴极触点布置在绕组（2）中的阴极箔（3）上，其中，在阴极箔（3）的展开状态下，所有阴极触点（3）距阴极箔（3）的一个横向边缘的距离至少是距阴极箔（3）的另一横向边缘的距离的两倍。

11.根据前述权利要求中任一项所述的电容器，

其中，多个阴极连接件（7）从壳体（21）的盖（29）中伸出。

12.根据前述权利要求中任一项所述的电容器，

具有阴极箔（3）的无重叠区域（37），在无重叠区域（37）中，阴极箔（3）不与阳极箔（4）重叠，其中，无重叠区域（37）在横向方向上邻接重叠区域（38），在重叠区域中，阴极箔（3）与阳极箔（4）重叠，其中，用于与阴极箔（3）接触的阴极触点（30）布置在无重叠区域（37）中。

13.根据权利要求12所述的电容器，

其中，无重叠区域（37）布置在阴极箔（3）的横向边缘上。

14.根据权利要求13所述的电容器，

其中，无重叠区域（37）在横向方向上布置在两个重叠区域（38）之间。

15.一种用于制造电容器的方法，包括以下步骤：

A）提供一种绕组（2），其具有阴极箔（3）、阳极箔（4）和布置在它们之间的隔板（5），其中，绕组（2）具有突出区域（6），在突出区域（6）中，阴极箔（3）突出超过阳极箔（4），

B）在突出区域（6）中切入阴极箔（3）中，

C）在突出区域（6）中将阴极箔（3）的多个层（9）捆束成束，并在这些层（9）之间建立电接触。

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