DE1514202C

DE1514202C - Electrolytic capacitor

Info

Publication number: DE1514202C
Authority: DE
Inventors: Lawrence Robert; Braiman Jerry; Indianapolis Ind. Sparrow (V.St.A.)
Original assignee: PR Mallory and Co Inc
Current assignee: Duracell Inc USA
Publication date: 1972-04-27

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektrolytkondensator mit einem Kondensatorkörper, der auf einem aus elektrisch isolierendem Material bestehenden Wickeldorn angeordnet ist, dessen Enden beidseitig über die Stirnflächen des Kondensatorkörpers hinausragen und dazu dienen, den Kondensatorkörper in einer Guß- oder Spritzform zu zentrieren, in der er zusammen mit dem Wickeldorn mittels einer im wesentlichen starren Masse aus elektrisch isolierendem Material eingekapselt wird.The invention relates to an electrolytic capacitor having a capacitor body on the a winding mandrel made of electrically insulating material is arranged, the ends of which are on both sides protrude beyond the end faces of the capacitor body and serve to support the capacitor body to center in a mold or injection mold, in which it is together with the winding mandrel by means of a substantially rigid mass of electrically insulating material is encapsulated.

Die Aufgabe der Erfindung wird darin gesehen, diesen bekannten elektrischen Wickelkondensator so auszugestalten, daß er auf einfache Weise mit einem Elektrolyten gefüllt werden kann.The object of the invention is seen in this known electrical wound capacitor so to design that it can be easily filled with an electrolyte.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Wickeldorn in bekannter Weise an seinen Enden flanschartige Scheiben trägt und daß ein halbviskoser Elektrolyt an Ort und Stelle durch wenigstens eine der Scheiben hindurch eingefüllt werden kann.According to the invention this object is achieved in that the winding mandrel in a known manner on his Ends flange-like washers and that a semi-viscous electrolyte in place through at least one of the discs can be filled through.

Es ist zwar bereits ein Verfahren zur Herstellung eines Kondensatorwickels bekannt, bei dem die Folien über einen Spulenkörper mit seitlichen Flanschen gewickelt werden, aber diese Flansche bilden eine in sich geschlossene Fläche.A method for producing a capacitor winding is already known in which the foils wound over a bobbin with side flanges, but these flanges form an in closed surface.

Durch die Ausgestaltung des Wickelkondensators gemäß der Erfindung wird seine Herstellung beträchtlich erleichtert, da der Elektrolyt nach dem Wickeln durch eine Öffnung in einem Flansch eingefüllt werden kann.The design of the wound capacitor according to the invention makes its manufacture considerable facilitated because the electrolyte can be filled in through an opening in a flange after winding can.

Ein Ausführungsbeispiel des Wickelkondensators wird an Hand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt F i g. 1 eine perspektivische Ansicht des vorgefertigten Wickeldorns,An embodiment of the wound capacitor is described with reference to the drawing. In it shows F i g. 1 a perspective view of the prefabricated winding mandrel,

F i g. 2 eine, perspektivische Ansicht des gewickelten Kondensatorkörpers,F i g. 2 is a perspective view of the wound Capacitor body,

F i g. 3 eine Oberansicht des in den Gießhohlraum eingesetzten Kondensatorkörpers,F i g. 3 is a top view of the capacitor body inserted into the casting cavity;

F i g. 4 einen Längsschnitt durch den Kondensator nach dem Gießen,F i g. 4 shows a longitudinal section through the capacitor after casting,

F i g. 5 eine perspektivische Ansicht des vollständig eingekapselten Kondensators,F i g. 5 is a perspective view of the fully encapsulated capacitor;

F i g. 6 eine perspektivische Ansicht eines abgewandelten starren Einstellmittels undF i g. 6 is a perspective view of a modified rigid adjustment means and

Fig. 7 eine Oberansicht des Gießhohlraumes mit eingesetzten starren herausziehbaren Einstellmitteln. Gemäß der Zeichnung weist ein vorgefertigter Kunststoff-Wickeldorn 10 eine erste flanschartige Scheibe 11 und eine zweite flanschartige Scheibe 12 auf, die durch eine Welle 13 miteinander verbunden so sind. Die erste Scheibe 11 hat eine Öffnung 14 zum Aufnehmen der Wickelspindel (nicht gezeigt), und diese Bohrung 14 geht durch die Welle 13 und die Scheibe 12 hindurch. Die Scheibe 11 hat Öffnungen 15 zum Imprägnieren mit einem Elektrolyten nach dem Aufwickeln. Die Scheiben 11 und 12 haben Einstellmittel 16 zum Ausrichten und Einstellen in dem Gießhohlraum (F i g. 3). Der Wickeldorn 10 wird auf eine Kondensatorwickelspindel (nicht gezeigt) aufgebracht, und das dabei entstehende Gebilde des gewickelten Kondensatorkörpers 17 ist in F i g. 2 gezeigt. Figure 7 is a top view of the mold cavity with the rigid pull-out adjustment means inserted. According to the drawing, a prefabricated plastic winding mandrel 10 has a first flange-like one Disc 11 and a second flange-like disc 12, which are connected to one another by a shaft 13 so are. The first disc 11 has an opening 14 for receiving the winding spindle (not shown), and this bore 14 goes through the shaft 13 and the disk 12. The disc 11 has openings 15 for impregnation with an electrolyte after winding. The discs 11 and 12 have adjustment means 16 for alignment and adjustment in the casting cavity (Fig. 3). The winding mandrel 10 is on a capacitor winding spindle (not shown) applied, and the resulting structure of the wound Capacitor body 17 is shown in FIG. 2 shown.

Der in F i g. 2 gezeigte gewickelte Kondensatorkörper 17 hat etwa zylindrische Form und normalerweise einen Durchmesser von nicht mehr als einem Bruchteil eines Zentimeters und eine Länge von nicht mehr als 50 mm, wobei die Länge manchmal beträchtlich weniger als 25 mm ist. Die Vorrichtung ist jedoch nicht auf diese Größe beschränkt. Das hier gezeigte erläuternde Beispiel zieht eine mit einem saugfähigen Material, wie Papier, zusammen aufgewickelte Aluminiumfolie und die Verwendung eines halbzähen flüssigen Elektrolyten in Betracht, wie z. B. eine zusammengesetzte Mischung, die im wesentlichen aus Äthylenglykol und Borsäure besteht, obwohl sie nicht darauf beschränkt ist. Dieser Elektrolyt wird durch die Öffnungen 15 der Scheibe 11 eingeführt. Nach dem Tränken mit dem Elektrolyten werden die metallischen Kondensatorstreifen 18 und 19 um die Scheiben 11 bzw. 12 derart herumgebogen, daß sie sicherstellen, daß kein Kontakt zwischen dem elektrolytgetränkten Kondensatorkörper 17 und einer Schweißverbindung 22 besteht. Diese physikalische Trennung sichert eine Freiheit von Elektrolytangriff und/oder Korrosion an der Schweißverbindung 22 zwischen den Kondensatorstreifen 18 und 19 und ihren Enddrähten 20 bzw. 21. Das Einführen von Kunststoff während des Einkapselungsvorganges sichert weiterhin eine Trennung der Schweißverbindung 22 von dem Elektrolyten und verhindert dadurch eine Berührung der Verbindung 22 mit dem Elektrolyten.The in F i g. 2 wound capacitor body 17 shown has an approximately cylindrical shape and normally a diameter of no more than a fraction of an inch and a length of no more than 50 mm, the length sometimes being considerably less than 25 mm. The device is but not limited to this size. The illustrative example shown here pulls one with a absorbent material, such as paper, aluminum foil wound together and the use of a semi-viscous liquid electrolytes into consideration, such as. B. a composite mixture that essentially consists of ethylene glycol and boric acid, although it is not limited thereto. This electrolyte will inserted through the openings 15 of the disk 11. After being soaked with the electrolyte, the metallic capacitor strips 18 and 19 bent around the disks 11 and 12 so that they ensure that there is no contact between the electrolyte-soaked capacitor body 17 and a Welded connection 22 exists. This physical separation ensures freedom from attack by electrolytes and / or corrosion on the weld joint 22 between the capacitor strips 18 and 19 and their end wires 20 and 21. The introduction of plastic during the encapsulation process furthermore ensures a separation of the weld connection 22 from the electrolyte and thereby prevents it contact of connection 22 with the electrolyte.

Nach der Elektrolytimprägnierung und dem Anschweißen der Enddrähte 20 und 21 wird der gewikkelte Kondensatorkörper 17 innerhalb des Gießhohlraumes 23 ausgerichtet, und diese Einstellung durch die Einstellmittel Ί6 festgelegt. Die Einkapselung wird dann vervollständigt durch Einspritzen desselben oder eines ähnlichen thermoplastischen Materials, aus dem der vorgefertigte Wickeldorn besteht, in den Gießhohlräumen 23 durch Eingußtrichter (nicht gezeigt), wobei das thermoplastische Material 24 (Fig. 4) in einem genauen Schmelzzustand eingeführt wird, um eine vollständige Verschmelzung mit dem vorgefertigten Wickeldorn 10 zu erzielen, wodurch dieser Vorgang ein einheitliches Gehäuse aus thermoplastischem Material mit überlegenen Schutzeigenschaften schafft. Ein wichtiges Merkmal des Gießhohlraumes 23 ist der Ansatz 25, der auf mechanische Weise eine gute Dichtung sichert. Infolge der Schrumpfeigenschaften thermoplastischer Werkstoffe stellt ein Ansatz von 1 mm bis 5 mm Länge und 0,1 mm bis 1 mm Dicke auf jeder Seite um den Draht herum eine Dichtung sicher.After the electrolyte impregnation and the welding of the end wires 20 and 21, the wire is wound Condenser body 17 aligned within the casting cavity 23, and this setting by the setting means Ί6 specified. The encapsulation is then completed by injecting it or a similar thermoplastic material from which the prefabricated winding mandrel is made Casting cavities 23 through sprues (not shown), the thermoplastic material 24 (Fig. 4) is introduced in a precise melting state in order to have a complete fusion to achieve the prefabricated winding mandrel 10, whereby this process consists of a uniform housing thermoplastic material with superior protective properties. An important feature of the Gießhohlraumes 23 is the approach 25, which ensures a good seal in a mechanical way. As a result The shrinkage properties of thermoplastic materials represent an approach of 1 mm to 5 mm in length and 0.1 mm to 1 mm thick on each side around the wire securely.

F i g. 4 ist ein Längsschnitt durch den endgültig eingekapselten Kondensator 26, der das einheitliche und gleichmäßige Gehäuse aus thermoplastischem Material 24 zeigt. Es ist leicht zu erkennen, daß das Material 24 eine Dichtung zwischen dem nassen Kondensatorkörper 17 und den Kondensatorstreifen 18 und 19 bildet und eine Einkapselung der Schweißverbindung 22 sicherstellt und dadurch einen Kontakt zwischen der Verbindung 22 und dem Elektrolyten verhindert, der eine Korrosion der Schweißverbindung zur Folge hätte.F i g. Fig. 4 is a longitudinal section through the final encapsulated capacitor 26 which makes up the unitary and shows uniform housings of thermoplastic material 24. It's easy to see that Material 24 forms a seal between the wet capacitor body 17 and the capacitor strips 18 and 19 and ensures an encapsulation of the welded joint 22 and thereby a contact between the connection 22 and the electrolyte prevents corrosion of the welded connection would result.

Die in F i g. 5 gezeigte perspektivische Ansicht des eingekapselten Kondensators 26 offenbart die glatte gedrängte und funktioneile Gestaltung des Kondensators 26, von dem nur die Enddrähte 20 und 21 und die gegossenen Dichtansätze 25 hervorstehen. Es hat sich herausgestellt, daß keine besonderen Verschlußanordnungen notwendig sind, um die Dichtheit des Endverschlusses um die Enddrähte 20 und 21 herum sicherzustellen, da das Endverschlußmaterial eine sichere Verbindung mit ihnen bewirkt.The in F i g. The perspective view of the encapsulated capacitor 26 shown in FIG. 5 reveals the smooth Compact and functional design of the capacitor 26, of which only the end wires 20 and 21 and the cast sealing lugs 25 protrude. It has been found that no special locking arrangements are necessary to ensure the tightness of the end closure around the end wires 20 and 21 ensure that the end closure material creates a secure connection with them.

Obwohl der Kunststoff-Wickeldorn 10 (Fi g. 1>Although the plastic winding mandrel 10 (Fi g. 1>

das wirtschaftlichste Mittel zur starren Ausrichtung und Anordnung des gewickelten Kondensatorkörpers 17 in dem Gießhohlraum 23 (F i g. 3) darstellt, gibt es andere Einstellmittel, die eine gleichwertige Abstützung schaffen und die Einkapselung eines nassen gewickelten Elektrolytkondensators ermöglichen. F i g. 6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer sol- ■ chen Abwandlung, die aus einem starren Stab 27 besteht, der einen Kathodenabschnitt 28, ein Isoliermittel 29 und einen Anodenabschnitt 30 aufweist. Der Kondensatorkörper 31 wird auf den Stab 27 aufgewickelt, nachdem der Kathodenstreifen 32 an dem ' Kathodenabschnitt 28 des Stabes 27 an der Verbindungsstelle 33 angeschweißt worden ist und nachdem der Anodenstreifen 34 am Anodenabschnitt 30 des Stabes 27 an der Verbindungsstelle 35 angeschweißt worden ist. Der Kondensatorkörper 31," der aus' Anodenstreifen 36 und Kathodenstreifen 37 besteht, die durch Papierstreifen 38 und 39 getrennt sind, wird auf den Stab 27 aufgewickelt. Die Kathodenleitung 40, die denselben Durchmesser haben kann wie der Stab 27 (F i g. 6) oder einen geringeren Durchmesser, wird an den Kathodenabschnitt 28 an einer Verbindungsstelle 41 angeschweißt. Eine Anodenleitung 42 wird an den Anodenabschnitt 30 an der Verbindungsstelle 43 angeschweißt. Der gewikkelte Kondensatorkörper (nicht gezeigt) wird in dem Gießraum durch die Leitungen 40 und 42, die jetzt starr sind, in die richtige Lage gebracht und festgehalten oder mittels des Stabes 27, der verlängert werden kann, um über den Kondensatorkörper hinauszuragen. the most economical means of rigidly aligning and arranging the wound capacitor body 17 in the mold cavity 23 (Fig. 3) there are other adjustment means which provide equivalent support and enable the encapsulation of a wet wound electrolytic capacitor. F i g. 6 shows a perspective view of such a modification, which consists of a rigid rod 27, which has a cathode section 28, an insulating means 29 and an anode section 30. The capacitor body 31 is wound onto the rod 27 after the cathode strip 32 is attached to the ' Cathode portion 28 of the rod 27 has been welded to the connection point 33 and after the anode strip 34 is welded to the anode section 30 of the rod 27 at the connection point 35 has been. The capacitor body 31, "which consists of 'anode strips 36 and cathode strips 37, which are separated by paper strips 38 and 39, is wound onto the rod 27. The cathode lead 40, which can have the same diameter as the rod 27 (FIG. 6) or a smaller one Diameter, is welded to the cathode section 28 at a connection point 41. An anode lead 42 is welded to the anode section 30 at the junction 43. The wrapped Capacitor body (not shown) is in the casting room through lines 40 and 42, which are now are rigid, brought into the correct position and held or by means of the rod 27, which can be extended can to protrude beyond the capacitor body.

Andere Mittel zum Stützen und Zentrieren des Kondensatorkörpers in der Gießform können dadurch geschaffen werden, daß herausziehbare Stützmittel in dem Gießhohlraum vorgesehen werden, was besser ist, als wenn die Einstellmittel ein fester Bestandteil des Kondensatorkörpers sind. F i g. 7, die eine Oberansicht der Gießform 44 darstellt, zeigt Mittel, um den Kondensatorkörper 45 in dem Gießhohlraum 46 einzustellen, wobei die Einstellmittel 47 und 48 ein fester Bestandteil der Form 44 sind. Um den Kondensator 45 in dem Gießhohlraum 46 einzustellen, werden die aus zurückziehbaren Stiften bestehenden Einstellmittel 47 und 48 so angeordnet, daß sie den Kondensator festhalten, und die Leitungen 51 und 54 sichern die Zentrierung. Nachdem der Kunststoff in den Gießhohlraum 46 eingespritzt worden ist, aber bevor der Kunststoff aushärtet, werden die Einstellmittel 47 und 48 herausgezogen, so daß ein einheitliches Plastikgehäuse erzielt werden kann. Es sollte bemerkt werden, daß der Kondensator 45 Kondensatorstreifen 49 und 52 aufweist, die von dem Kondensatorkörper 45 getrennt sind, so daß an den Schweißstellen 50 und 53 keine Elektrolytkorrosion auftritt.Other means of supporting and centering the capacitor body in the mold can thereby be created that pull-out support means are provided in the casting cavity, what is better than if the adjustment means are an integral part of the capacitor body. F i g. 7, the Figure 4 is a top view of the mold 44, showing means for keeping the capacitor body 45 in the mold cavity 46, the adjustment means 47 and 48 being an integral part of the mold 44. Around To set the capacitor 45 in the mold cavity 46 will be made up of retractable pins Adjustment means 47 and 48 arranged to hold the capacitor in place and the lines 51 and 54 secure the centering. After the plastic has been injected into the mold cavity 46 is, but before the plastic hardens, the adjustment means 47 and 48 are pulled out so that a uniform plastic housing can be achieved. It should be noted that the capacitor 45 Has capacitor strips 49 and 52, which are separated from the capacitor body 45, so that on no electrolyte corrosion occurs at welds 50 and 53.

Für die Erfindung geeignete thermoplastische Materialien schließen Polypropylen, Polyäthylen, Polystyrol und Polycarbonate ein, sind jedoch nicht darauf beschränkt. Es ist weiterhin möglich, Epoxydharze, Diallylphthalate, phenolisches oder jedes andere wärmehärtende gießfähige Harz zu verwenden.Thermoplastic materials suitable for the invention include polypropylene, polyethylene, Polystyrene and polycarbonates include, but are not limited to. It is still possible to use epoxy resins, Diallyl phthalate, phenolic or any other thermosetting castable resin.

Durch die vorliegende Erfindung werden daher Mittel zum Herstellen eines wirksamen wirtschaftlichen und zuverlässigen eingegossenen Wickelkondensators offenbart, der von Polypropylen, Polyäthylen oder jedem anderen thermoplastischen oder wärmehärtenden Harz eingekapselt ist, das die folgenden besonderen Vorteile aufweist: Niedrige Herstellungskosten, niedrige veränderliche Ausdehnung zwischen dem Einkapselungsmaterial und den Enddrähten, hohes Wärmeverformungsniveau, um der Lötwärme zu widerstehen, überlegene Gießeigenschaften, die eine gleichmäßig gegossene Einheit schaffen, äußerst geringe Feuchtigkeitsaufnahme, hohe Schlagfestigkeit und Starrheit, einen weiten Betriebstemperaturbereich, Wiederverwendbarkeit aller Gießabfälle und leichte Verwendbarkeit bei handelsüblichen Kondensatoren.The present invention therefore provides a means of producing an effective economical and reliable molded wound capacitor disclosed that of polypropylene, polyethylene or any other thermoplastic or thermosetting resin encapsulated as follows has particular advantages: low manufacturing costs, low variable expansion between the encapsulation material and the end wires, high level of thermal deformation to avoid the Withstand soldering heat, superior casting properties that make a uniformly cast unit create, extremely low moisture absorption, high impact resistance and rigidity, a wide operating temperature range, Reusability of all casting waste and easy usability with commercially available Capacitors.

Ein Beispiel eines besonderen Gießvorganges, der für die vorliegende Erfindung geeignet ist, besteht aus der Verwendung einer automatischen 85-Gramm-Spritzguß-Schneckenpresse, wobei die auf einen Wikkeldorn gewickelten Kondensatorkörper in einer Vielraumform angeordnet werden, um dadurch zu ermöglichen, daß eine Vielzahl von Kondensatorkörpern gleichzeitig umgössen werden.An example of a particular casting operation suitable for the present invention is from the use of an 85 gram automatic injection molding screw press with the on a winding mandrel wound capacitor body are arranged in a multi-space shape to thereby enable a large number of capacitor bodies to be cast around at the same time.

Der Gießvorgang muß, obwohl er automatisch ist, unter strenger Kontrolle von Temperatur und Druck vorgenommen werden, um eine Veränderung des Kunststoffes und übermäßige Drücke in der Form zu verhindern, eine vollständige Füllung der Form zu ermöglichen und die notwendigen Dichtungen zu schaffen.The casting process, although automatic, must be under strict control of temperature and pressure be made to a change in the plastic and excessive pressures in the mold to prevent a complete filling of the mold and to allow the necessary seals create.

Der Gießvorgang ermöglicht die Verwendung jeder gewünschten Einfärbung, um die Polarität zu kennzeichnen, und verhindert außerdem versehentlichen Kontakt zwischen dem Elektrolyten und den Verbindungsteilen und vermeidet dadurch Korrosionswirkungen daran.The casting process allows any coloring to be used to match the polarity and prevents accidental contact between the electrolyte and the Connecting parts and thus avoids the effects of corrosion on them.

Claims

Patent claims:

1. Electrolytic capacitor with a capacitor body which is made of electrically insulating Material existing winding mandrel is arranged, the ends of which on both sides over the end faces of the capacitor body protrude and serve to the capacitor body in a To center casting or injection mold, in which it is together with the winding mandrel by means of an im substantially rigid mass of electrically insulating material is encapsulated, thereby characterized in that the winding mandrel (10) is flange-like at its ends in a known manner Discs (11,12) and that a semi-viscous electrolyte in place by at least one of the discs can be filled through.

2. Electrolytic capacitor according to claim 1, characterized in that the encapsulating The mass and the mandrel (10) consist of organic plastic materials.

3. electrolytic capacitor according to claim 2, characterized in that at least one of the organic plastic materials a thermoplastic material selected from the group which includes polypropylene, polyethylene, polystyrene and polycarbonates, or a is thermosetting synthetic resin selected from the group consisting of epoxy resins, diallyl phthalate and phenolic resins.

4. electrolytic capacitor according to claim 2, characterized in that the encapsulating Mass includes at least one approach (25),

which is formed around the anode connection to around this anode connection in essential to achieve a seal.

5. electrolytic capacitor according to claim 1, characterized in that each of the discs (11, 12) includes means (16; 47, 48) for locating the mandrel (10) in relation to the encapsulating mass and that the means for arranging the winding mandrel are substantially complete merge with the encapsulating mass.

6. electrolytic capacitor according to claim 5, characterized in that the means for arranging of the winding mandrel (10) a plurality of

Include elements (16; 47, 48) protruding from each of the discs (11,12).

7. electrolytic capacitor according to claim 6, characterized in that at least one of the A plurality of protruding elements (47,48) extend radially from the discs (11,12) and that at least one of the protruding elements (16) extends axially from the discs.

8. electrolytic capacitor according to claim 7, characterized in that the protruding Elements (16) with the discs (11, 12) are molded in one piece.

1 sheet of drawings