DE1925508A1 - Elektrolytkondensatorgehaeuse - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft Elektrolytkondensatorem mit einem rohrförmigen Gehäuseaufbau.

Elektrolytkondensatoren mit einem nassen Elektrolyten erfordern* normalerweise ein gegebenes ungefülltes Volumen in ihrem Gehäuse im Hinblick auf die Ansammlung von Gasen, welche beim Betrieb des Kondensators erzeugt werden können. Da dieses ungefüllte Volumen üblicherweise dadurch vorgesehen wird, daß man ein Gehäuse hat, welches größer ist als der darin angeordnete Kondensatorteil, wird ein Stützteil verwendet, um den Kondensatorteil fest in dem Gehäuse zu lagern. Das Stützteil kann eine asphaltartige Verbindung sein, welche eingegossen wird. Eine solche Verbindung muß sorgfältig zwecks Verträglichkeit mit dem Elektrolyten und mit anderen Materialien in dem Gehäuse ausgewählt werden. Gleichzeitig muß das Material unter sich ändernden Betriebsbedingungen den Kondensatorteil wirksam fest in seiner Lage halten. Andere Stützteile in Form fester Abstandstücke können ebenfalls ver-

wendet werden. Wenn jedoch solche Kondensatoren mit einer Anzahl verschiedener Gehäusegrößen hergestellt werden, muß entweder eine verschiedene Menge von -eingegossenem Material verwendet werden oder "es müssen feste Abstandstücke mit verschiedenen oder leicht veränderbaren Dimensionen hergestellt werden. In jedem Falle darf das Abstandstück nicht Teile des Gehäuses isolieren oder abschließen und damit den freien Austausch zwischen Elektrolyt und angesammelten Gasen verhindern«.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen verbesserten Gehäuseaufbau für Elektrolytkondensatoren zu geben.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, einen verbesserten, mit Einbuchtungen versehenen Gehäuseaufbau für Elektrolytkondensatoren zu liefern.

Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, eine durch Einbuchtungen im Gehäuse gegebene Halterungsstruktur für einen Kondensatorteil zu geben, bei dem die Einbuchtungen nicht- einen Teil des Gehäusevolumens isolieren oder verschließen.

Es ist ein weiteres Ziel der Erfindung, in Längsrichtung verlaufende Einbuchtungen in einem Kondensatorgehäuse als Mittel zur Festlegung der Lage des Kondensatorteils zu liefern.

Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben durch einen Elektrolytkondensator gelöst, der durch die Kombination folgender Elemente gekennzeichnet ist. In einem Elektrolyt enthaltenden Gehäuse für den Elektrolytkondensator ist ein Kondensatorteil in einem Abstand von den Wänden angeordnet. In dem Gehäuse befinden sich Einbuchtungen, die den Kondensatorteil Im Abstand von der Wand in dem Gehäuse stützen und einen ungehinderten Zugang des Elektrolyten zu dem ganzen Volumen gestatten.

In bevorzugten Ausführungsformen enthält der Elektrolytkondensator ein rohrförmiges Gehäuse aus einem Röhrenmetall,

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beispielsweise Aluminium. Das Gehäuse kann eine Becherform haben oder an beiden Enden offen sein. Zwischen den Enden sind in dem Gehäuse durch ein geeignetes Metallverformungsverfahren, beispielsweise durch ein Preßverfahren mit Stempel und Matrize, zwischen den Enden des Gehäuses drei gleichmäßig über den Umfang verteilte längliche Einbuchtungen ausgebildet. Danach wird ein Kondensatorteil des Wickeltyps in das Gehäuse eingesetzt und wird durch die Wände der Einbuchtungen fest in seiner Lage gehalten.

Figur 1 zeigt einen Schnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.

Pgiur 2 ist eine Ansicht des Gehäuses der Figur 1.

Figur 3 ist eine Darstellung des Inneren des Gehäuses der Figur 1 vom oberen Ende gesehen.

Figur 4 ist eine Darstellung einer für die Ausbildung der Einbuchtungen des erfindungsgemäßen Kondensators brauchbaren Vorrichtunp.

Die Figur 1 zeigt einen Elektrolytkondensator 10, welcher ein rohrförmig^s Gehäuse 11 aus einem Röhrenmetall, wie Aluminium, Tantal-, Titan oder ein anderes Röhrenmetall ₃ enthält. Das Gehäuse 11 kann auch aus einer Anzahl anderer Materialien bestehen, Vielehe mit dem Elektrolyten verträglich sind, beispielsweise aus Silber, oder ein Gehäuse aus einem Metall kann an den inneren Oberflächen eine weitere Metallschicht aufweisen- In einigen Fällen jedoch kann das Gehäuse auch aus einem Nichtmetall, beispielsweise aus einem Kunststoff, wie z.B. einem Polyolefin, bestehen.» In dem Gehäuse 11 ist ein Micke!kondensatorteil 12 enthalten, welcher einen Wickel aus abwechselnden Streifen eines porösen Separators, wie Papier oder Textilien, und einer Röhrenmetallfolie] wie Aluminium, enthält. Wie in der Figur 1 dargestellt_s ist

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der Wickelteil 12 in einem radialen Abstand zur Gehäusewand angeordnet, um ein freies Volumen 13 zu definieren. An einem oder an beiden.Enden des Gehäuses 11 kann auch noch ein End volumen 14 vorgesehen sein. Diese Anordnung mit einem Abstand ist aus einer Reihe von Gründen erforderlich. Hierzu gehört beispielsweise die Schaffung eines notwendigen Volumens für . den Elektrolyten des Kondensators und die Berücksichtigung der Temperaturausdehnung und der Ansammlung von Gas.

fc Frühere Kondensatoren dieser Art wiesen ein zusätzliches Mate- * rial in dem Gehäuse auf, um den Kondensatorwickelteil In seiner Lage zu halten. Dieses Material besaß gewöhnlich die Form eines Abstandhalters aus Papier oder Kunststoffmaterialien oder ber stand aus eingegossenen Materialien, beispielsweise Asphalt, , welcher in einem Ende des Gehäuses angebracht war. Der Wickelteil 12 war in diesem Falle In dem Gehäuse an einem Ende durch das Asphaltmaterial und am anderen Ende durch die Kondensatorzuleitungen 15 oder durch den Dichtungsstopfen 16 festgelegt.

Die Verschiedenheit der Größen der Kondensatoren führte dort zur Notwendigkeit, zahlreiche Gehäusegrößen zur Verfügung zu halten und auch zur Notwendigkeit,Abstandmaterialien ver- J schledenster Größe auf Vorrat zu halten. Zusätzlich dazu müssen diese Materialien wegen der potentiellen nachteiligen Reaktion mit den Elektrolytmaterialien sorgfältig ausgewählt werden.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird nach dem Einbau des Wickelteiles 12 in das Gehäuse 11 das Gehäuse geeignet radial nach innen eingebuchtet, um den Wickelteil 12 in einem Abstand von den Wänden darin zu halten. Die Verformung des Gehäuses 11 muß mit genügender Sorgfalt vorgenommen werden, um eine Beschädigung der Oxydschicht auf der Anodenfolie des Wickelteils 12 auf ein Minimum zu halten. Die am weitesten naöh innen hineinragenden Teile der Einbuchtungen 17 verursachen kein bedeutendes Zusammenpressen des Kondensatorwickels 12 und

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die verformten Teile sind gut abgerundet und relativ groß, so daß die scharfen Ecken und Biegungsstellen vermieden werden, Vielehe-gewöhnlich zu einem Reißen des Oxids führen«

Wie in den Figuren i_s 2 und 3 abgebildet, werden in dem Gehäuse 11 drei in gleichem Abstand längs des Umfangs angeordnete axiale Einbuchtungen oder Vertiefungen 17 gebildet_s- um den Kondensatorwickelteil 12 in seiner Lage zu halten» Jede Einbuchtung 17 ist gut abgerundet, um eine im allgemeinen ü-förmige Querschnittsform zu geben.

In einem Beispiel enthält ein Gehäuserohrteil mit einem Außendurchmesser von etwa 3>4 cm (1 3/8 Zoll) Einbuchtungen, die eine Tiefe von etwa 0,-3 cm (1/8 ZoIl)₅ eine Länge von etwa 3,8 cm (1,5 Zoll) und eine Breite von etwa 1,3 cm (0,5 Zoll) am breitesten Teil der Einbuchtung aufweisen.

Figur 2 stellte einen vollständig zusammengebauten Kondensator gemäß der Erfindung dar und zeigt zwei der drei am Umfang mit gleichem Abstand angeordneten Einbuchtungen 17. In dieser Ausführungsform erstrecken sich die Einbuchtungen 17 fast über die gesamte Länge des Kondensatorwickelteils 12.

Figur 3 ist eine Darstellung des Inneren eines Gehäuses 11, gesehen von dem offenen Ende her. Die Einbuchtungen 17 sind als gut abgerundete Erhebungen dargestellt, welche leicht den gestrichelt gezeichneten Ibndensatorteil 12 an seinem Umfang eindrücken. Die Einbuchtungen 17 definieren außerdem ein nicht-unterbrochenes oder freies Volumen 13 in dem Gehäuse 12, obwohl ein solches freies Volumen 13 nicht nur, wie dargestellt, einen geraden, sondern auch einen gewundenen Verlauf aufweisen kann. ,. -

-Die Einbuchtungen 17 legen nicht nur den Kondensatorwickelteil 12 dem Gehäuseteil 11 fest, sondern dienen auch als zusätzliches wärmeleitendes Mittel, um die innere Wärme auf das

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-Gehäuse 11 zu übertragen» Die Verwendung von größeren und Einbuchtungen in diesen Gehäusen ergibt ebenso ein susäts*= liches Wärmeabstrahlungsvermögen für den Kondensator. Die Anzahl der Einbuchtungen 17 kann variiert werden₃ im versohle=· dene Kondensatorwickelteile 12 zu verwenden. Für viele verschiedenste Anwendungen kann eine Einbuchtung ausreichend sein; die Anzahl der Einbuchtungen kann Jedoch vergrößert werden, bis zu Gehäusen aus einer wsllblechartig geformten Wand mit einer relativ großen Zahl von Wellen»

Es ist ein wichtiger Gesichtspunkt, daß die Einbuchtungen 17 das innere Volumen des Kondensators nicht in zwei oder mehr relativ voneinander getrennte Abschnitte unterteilen, wie es bei Verwendung von längs des Umfang© verlaufenden Einbuchtungen geschehen kann. Es müssen Vorkehrungen getroffen \-j®ruen_s um den freien Fluß des Elektrolyten längs des Gehäuses aufrecht zu erhalten und um nicht irgendein Volumen in dem Gehäuse abzuschließen, so daß eine schnelle Ausdehnung des Materials unter Verhältnissen hoher Temperatur oder die Bildung von Gasen nicht aufgefangen werden können.

Andere Formen der Einbuchtungen können vorgesehen werden und können aus einer oder mehreren regelmäßig oder wahllos angeordneten Vertiefungen oder kurzen Einbuchtungen bestehen. Diese Einbuchtungen können entweder in einer axialen oder einer peripheralen Beziehung angeordnet werden oder in Kombinationen davon. Es können auch spiralförmige oder wendeiförmige kontinuierliche oder unterbrochene Einbuchtungen verwendet werden. Die beschriebene erfindungsgemäße Einbuchtungskonfiguration kann weiterhin noch in Form von Knickstellen oder abgeplatteten Teilen des Gehäuses vorhanden sein, beispielsweise dadurch, daß das Gehäuse gleichzeitig in zwei entgegengesetzten Richtungen zusammengedrückt wird. Die vorzugsweise Form der Einbuchtung ist so beschaffen, daß die ursprünglichen, gewöhnlich kreisförmigen, Endteile des Gehäuses erhalten bleiben und auch die im allgemeinen kreisförmige Gestalt des

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Gehäuses. Die Einbuchtungen sind dann so definiert, daß sie eich von einem bestimmten Kreis aus nach innen erstrecken. Wenn die Einbuchtungen oder Kerben in einer vorbestimmten Weise so angeordnet werden, daß sie eine visuelle oder physische Orientierung des Kondensators ergeben, dann werden sie zu nützlichen Arizeigemltteln zur Lokalisierung des Kondensators entweder bei dem anschließenden Zusammenbau oder der Prüfung des Kondensators oder bei dem darauffolgenden Einbau des Kondensators in der zugehörigen Schaltung. Solche Anzeigemittel können beispielsweise dazu verwendet werden, den Ort gewisser Leitungen oder Anschlußpunkte des Kondensators zu identifizieren.

Die Einbuchtungen in dem Gehäuse können auch als elektrische Verbindung for den Wickelteil dienen. Beispielsweise kann der Wickelteil 12 so gewiekelt werden, daß der Folienstreifen für die Kathode länger ist als der Anodenstreifen. In dem fertigen Wickel erscheint dann der längere Folienstreifen an der äußeren Peripherie des Wickels. Demgemäß bringt eine Einbuchtung des Gehäuses den eingebuchteten Teil in Eingriff mit der Folie des Wickels und das Gehäuse wird zu einem Ansehlußpunkt für eine dieser Folien. Geeignete Vorkehrungen müssen getroffen werden, um die Oxydation der zu vereinigenden Teile zu verhindern oder auszuschließen oder bei der Herstellung der Iferbindung wirksam zu entfernen. Zur Verbindung der oxydierten Teile kann Ultraschallschweißung verwendet werden. Ebenso kann ein kräftiges Drehen des Gehäuses gegenüber dem Wickel verwendet werden, um die Oxydschicht an allen Berührungspunkten mit den Einbuchtungen zu entfernen. Vorzugsweise können das Gehäuse unä die Elektrodenfolie aus einem ähnlichen oder dem gleichen Metall sein_s beispielsweise aus Aluminium.

In einer Vorzugsweisen Form der Erfindung werden die Einbuchtungen hergestellt, nachdem der Kondensatorteil 12 in das Gehäuse ein^efüitt wurde und gewöhnlich erst-nach dem vollständigen Zusammenbau des Kondensators 10. Die Tiefe der

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Einbuchtungen 17 wird so eingestellt, daß sie den Kondensator-, - teil 12 mit der richtigen Haltekraft berühren. Eine Anzahl von Verfahren kann angewendet werden, um geeignete Einbuchtungen zu lieffern. Ein geeignetes Gerät für ein Verfahren wird in Figur ¹I gezeigt.

Figur 4 zeigt einen Hohlzylinder 18 mit drei Öffnungenl9₈ welche den Einbuchtungen 17 der Abbildungen 1, 2 und 3 entsprechen. Dieser Zylinder 18 ist so ausgebildet, daß er öen Kondensator in seinem Inneren festlegt, während die Einbuchtungsmittel in Form der Stempelelemente 20 das Kondensatorgehäuse 11 eindrücken. Der Zylinder 18 hält nicht nur den Kondensatorteil fest, sondern bewahrt auch die kreisförmig© Gestalt des Gehäuses 11 und der Enden des Gehäuses. Wenn das Gehäuse 11 aus einem Kunststoff oder aus einem plastischen Material be-· steht, wie aus Polypropylen, kann die Einbuchtung durch Wärmeverformung des Gehäuses nach dem Einbau oder vor dem Einbau des Kondensators vorgenommen werden. Bei einem nicht-leitenden Gehäuse muß eine gesonderte Zuleitung für die Kathodenfolie verwendet werden.

Nach der^Herstellung der Einbuchtungen kann der Kondensator weiterverarbeitet werden, gewöhnlich als Teil des Prüfverfahrens, welcher dazu dient, die Anodenfolie weiter zu oxydieren, in dem Falle, in dem in der Oxydschicht währert des Einprägungsvorganges ein Riß aufgetreten ist.

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Claims (1)

Lt CSB ll Elektrolytkondensator1 j, g©k©nns@ie&net d u F-e h die Kombination ©In@© mit Elekteoljt gefüllten Elektrolytkondensatorgehausgs CiI)3 ©Ines ICoraderaiatorfeells (12) In dam "Gehäuse (11) s das in ®in©m Abstand ^BF Gehäusewand angeordnet Ist und ψοη Einbuchtungen (17) Iß ö@m Gehäuse"(11), welcMe den lonä©ßsatoFtell (12) in sinaii Abstand toie - Sthäus© halten und ©In zusammenhängend©© ¥oluM©n ohn© Hinöerralase für den Elektrolyten 2ο Elektrolytkondensator naeh Anspruch I5 d a ä u r e'h gekennzeichne ts daß das Gehäus© (Ii)-aus einem Nichtmetall besteht» 3» Elektrolytkondensator nach Anspruch 2S dadurch gekennzel chnets daß das Gehäuse (11) ein Kunstharzmaterial ist. k. Elektrolytkondensator gekennzeichnet durch die Kombination eines mit Elektrolyt gefüllten metallischen Gehäuses (11), eines Wickelkondensator (12) In dem Gehäuse (11), welcher aus abwechselnden Streifen von Elektrodenfolien und von porösem, mit Elektrolyt imprägniertem Material besteht, wobei der Kondensatorteil (12) in einem radialen Abstand zum Gehäuse (11) gehalten wird, und das Gehäuse Einbuchtungen (17) aufweist., die den Kondensatorwickel (12) in einem Abstand vom Gehäuse (11) festlegen und ein freies Volumen ohne Hindernisse für den Elektrolyten definieren. 5. Elektrolytkondensator nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η ζ· e i c h η e t, daß das Gehäusemetall, ein Röhrenmetall ist. 6. Elektrolytkondensator nach Anspruch 5» dadurch :, gekennzeichnet, daß die Folienstreifen aus Aluminium bestehen. 90984870822 J. Elektrolytkondensator naeh Anspruch Hs äaä«rch gekennzeichnet,, daß die Sinfmchfeimgen (17) aus- mindestens einer in axialer Richtung sich erstreckenden Κ@ΐί>&β in dem Gehäuse (11) bestehen, 8. Elektrolytkondensator nach Anspruch J9 öa€m?ch gekennzeichnet, daß das Seiaäwse ClI) sin€est©ns drei am- Umfang angeordnet© Elabuehtuagen Ci?) aafuelsti w©l@li© den Kondensatorteil (1-2) in seiner Lage 9. Elektrolytkondensator nach Anspraeh T3 fi g el u r c h gekenn ζ e.ichnets daß die Einbucte^umg Ci?) in Längsrichtung orientiert ist» 10. Elektrolytkondensator nach Anspruch fts dsöMrch gekennzeichnetj daß die Einöiiclitiiag Ci?) ao einer vorgegebenen Stelle an dem Gehäuse (Ii) angeordnet ist, um ein Anzeigemittel zur Orientierung bei d©r ¥erwendung des Kondensators zu bilden. 11. Elektrolytkondensator nach Anspruch 10, dadurch, gekennzeichnet, daß das Anzeigemittel mit der Kathodenfolie des Kondensatorwickelteils (12). in Kontakt steiit und dadurch das Gehäuse (11) als Anschlußpunkt dient. 12. Elektrolytkondensator nach Anspruch ?s dadurch gekenn zeichnet, daß die Einbuchtung (1?) mit dem Kondensatorteil (12) über im wesentlichen der ganzen Länge des Teils in Berührung steht. 13. Elektrolytkondensator nach Anspruch I3 dadurch gekennzeichnet, daß durch die Einbuchtungen (17) die kreisförmige Gestalt des rohrförmigen Gehäuses (11) beibehalten bleibt. 909848/0822

1.4. Verfahren zum Zusammenbau eines Elektrolytkondensators dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Elektrolyt Imprägnierter Kondensatorwickelteil (12) in ein Gehäuse (11) eingebaut wird, der Kondensator verschlossen wird und anschließend das Gehäuse (11) so eingebuchtet wird, daß der Kondensatorteil (12) in dem Gehäuse (11) in einem Abstand turn Gehäuse zwecks eines zusammenhängenden, von Hindernissen freien Volumens, gehalten wird.

15· Verfahren zum Zusammenbau eines Elektrolytkondensators, d a_rjd urch gekennzeichnet, daß ein Kondensatorwickelteil (12) in ein Gehäuse (11) eingebaut wird, das Kondensatorgehäuse verschlossen wird und der Kondensator in eine zylindrische Hülse (18) eingeführt wird, worauf das Kondensatorgehäuse (11) durch definierte Öffnungen (19) in der Hülse hindurch mit Einbuchtungen (17) versehen wird und der Kondensator aus der Hülse (18) herausgenommen wird.

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