DE2222619A1 - Elektrolytkondensator - Google Patents

Description

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CORNELL-DUBILIER ELECTRIC CORPORATION, Newark,New Jersey,VStA

Elektrolytkondensator

Die Erfindung befaßt sich mit einem Elektrolytkondensator mit geringer Impedanz für Filter mit einem Gehäuse mit abgedichteten Enden, mit einer Anordnung' von aufgewickelten länglichen Folien, die die Elektrodenbilden, mit einer einen Elektrolyt aufweisenden Vorrichtung, die die Elektroden voneinander trennt, und mit Anschlüssen für die Elektroden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen derartigen Elektrolytkondensator mit einem Kondensatorwickel zu schaffen, dessen Folienelektroden durch einen Elektrolyt voneinander getrennt sind, und der so verbessert ist, daß er eine verminderte wirksame Serieninduktivität zwischen den Eingangs- und den Ausgangsanschlüssen aufweist, um.eine brauchbare Arbeitsweise über einen breiten Frequenzbereich zu erreichen.

Wenn Elektrolytkondensatoren als Filter verwendet werden sollen, dann sollen sie den zugeführten gleichgerichteten Wechselstrom glätten und einen Ausgangsgleichstrom mit möglichst geringen Schwankungen abgeben. Dementsprechend sollte die Spannung am Ausgang auf einer Einheitsspannung unabhängig von Lasten, die Stromimpul^e ^emrsacheiu gehalten v/erden.

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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Anschlüsse als zwei' durchgehende, längliche . metallische Leiter ausgebildet sind,' von denen jeder quer über eine Folie verläuft und mit dieser zugehörigen Folie verbunden ist, daß die Leiter jeweils durch die beiden Enden . des Gehäuses hindurchragen und daß die Verbindungen zwischen den Leitern und der Folie an entsprechenden Stellen längs der länglichen Teile vorgesehen sind.

Ein Elektrolytkondensator für Filter mit aufgewickelten länglichen Elektrodenfolien und einem Elektrolyt in einer Vorrichtung,"die zum Trennen der beiden Folien dient, hat einen sehr geringen wirksamen Reihenwiderstand und auch eine sehr geringe Induktivität, wenn die besonderen Anschlußverbindungen gemäß der Erfindung für die Folien vorgesehen sind. Zwei Drähte laufen dabei quer über die Folien. Es ist jeweils einer mit einer dieser Folien an einer entsprechenden Stelle längs der aufgewickelten länglichen Folien verbunden; die Enden der Drähte ragen an entgegengesetzten Enden heraus, so daß für zwei Folien vier Anschlüsse entstehen und zwar auf jeder Seite des Kondensators ein entgegengesetzt gepoltes Paar von Anschlüssen.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ergibt sich eine verbesserte Arbeitsweise für den Elektrolyt-Wickelkondensator, dadurch daß Anschlüsse vorgesehen werden, die einen durchgehenden Leiter aufweisen, beispielsweise einen Draht, der quer über die jeweilige Elektrodenfolie zu Anschlüssen auf entgegengesetzten Seiten des Kondensatorwickels verläuft. Die Leiter sind mit den Elektrodenfolieh an entsprechenden Stellen der Folien verbunden. Es sind vier Anschlüsse vorhanden und zwar befinden sich auf jeder Seite des Kondensators zwei entgegengesetzt gepolte Anschlüsse. Wenn der Kondensator als

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Filter für seine Spannungsquelle verwendet wird, dann wird diese Spannungsquelle an ein Paar der entgegengesetzt gepolten Anschlüsse angeschlossen und die Last wird mit dem anderen Paar der entgegengesetzt gepolten Anschlüsse verbunden.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend anhand . der Zeichnungen beispielshalber beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Kondensators gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; .

Fig.-2 eine Ansicht des Kondensators nach Fig. 1 von der Seite her;

Fig. 3 eine schematische Teilansicht der Elektrodenfolien, . Trennvorrichtung und Anschlüsse vor dem Wickeln des Kondensatorwickels (nicht dargestellt) für einen Kondensator nach Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine Ansicht einer Elektrodenfolie und einer Anschlußverbindung zu der Folie von oben, wobei die beiden Elektroden nach Fig. 3 in gleicher ¥eise dargestellt sein können und

Fig. 5 ein Diagramm der Impedanz in Abhängigkeit von der Frequenz eines bekannten Elektrolytkondensators mit zwei Anschlußklemmen und eines Elektrolytkondensators gemäß der Erfindung mit vier Anschlußklemmen, wie er in den Fig. 1-4 dargestellt ist.

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In den Zeichnungen'ist in Fig. 3 eine Anordnung von Teilen, die zu einem Kondensatorwickel aufgewickelt werden, teilweise dargestellt. Diese Anordnung der Teile enthält eine eloxierte Folie 10, die eine Anode bildet, eine Kathodenfolie 12, zwei Trennkörper 14 aus porösem Papier und zusammengesetzte Anschlußdrähte 16 und 1.8. Wie man aus Fig. 4 erkennt, weist der Anschlüßdraht 16 einen mittleren Teil 16a auf, der aus Metall besteht, welches ohne weiteres an der Folie 10 festgeschv/eißt werden kann und welches durch Eloxierung gebildet werden kann. Beide diese Teile können beispielsweise aus Aluminium bestehen. Zwei Drähte 16b und 16c, die beispielsweise aus verzinktem Kupfer bestehen, sind mit den Enden des Aluminiumdrahts, der den mittleren Teil 16a der Anschlußvorrichtung bildet, stumpf verschweißt. In ähnlicher Weise weist der Anschlußdraht 18 zur Verbindung mit der Folie 12 einen mittleren Teil 18a auf, der mit der Folie verschweißt oder auf andere Weise direkt verbunden "ist und der Anschlußdraht 18 weist auch zwei stumpf angeschweißte Drähte 18b und 18c (Fig. 1) aus verzinktem Kupfer oder einem anderem Werkstoff, welche sich für eine Schweißverbindung eignet, auf. Der mittlere Teil 18a und die Kathodenfolie 12 können beide aus Aluminium bestehen und sie können beide direkt übereinander montiert sein oder durch Kaltschweißen miteinander verbunden sein.

Die Elektroden werden in üblicher Weise aufbereitet, so daß sie eine Anode und eine Kathode in einem Elektrolytkondensator bilden, und die Teile werden dann, wie es in Fig. 3 schematisch dargestellt ist, in bestimmter Weise angeordnet und es werden anschließend die in bestimmter Weise angeordneten Teile, zu einem Kondensatorwickel aufgewickelt. In der Praxis befinden sich die Drähte 16 und 18 in der Nähe der Mitte der Wicklung und

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sie sind nahezu direkt einandergegenüberliegend angeordnet. Die beiden Drähte sind jedoch beträchtlich voneinander getrennt, weil es notwendig ist, daß sich insbesondere zwischen ihnen dort ein Zwischenraum befindet, wo sie von den Enden des tatsächlichen Kondensators (Fig. 2) durch eigene Dichtungen wegragen. Nach dem Zusammenbau oder nachdem der Wickel, in einen Behälter 20 eingesetzt worden ist, wird der Kondensatorwickel mit einem wässrigen öder einem anderen geeigneten Elektrolyt imprägniert.

Wenn .der Kondensatorwickel fertiggestellt und in einen Behälter 20 eingesetzt worden ist, dann werden die zusammengesetzten Anschlußdrähte 16 und 18 durch isolierte Durchführungen 24 in einer Isolierscheibe 22 geführt und die Drähte werden in der Abschlußplatte in irgendeiner geeigneten Weise abgedichtet, wobei sich zwischen ihnen ein Trennisoliermittel befindet. Jede Abschlußplatte wird zweckmäßiger Weise mit dem Ende des Behälters 20 dadurch verbunden, daß der Behälter aufgebogen und der Endteil des Behälters entsprechend umgebogen wird. Die besonderen Merkmale der Abdichtung, die hier ver*- wendet werden, sind hier ohne Belang, mit der Ausnahme, daß derartige Abdichtungen bei Elektrolytkondensatoren wesentlich sind. Der fertige Kondensator weist eine aufgewickelte und imprägnierte Anordnung der Anoden und Kathodenfolien auf, wobei diese Folien durch ein poröses Isoliermittel getrennt und mit einem Elektrolyt imprägniert sind; an jeder Folie ist ein zusammengesetzter durchgehender Draht (16 oder 18) elektrisch und mechanisch befestigt und er weist entgegengesetzte Anschlüsse (16b und 16c oder 18b und 18c) auf, so daß der Stromweg von einer Anschlußklemme zu der entgegengesetzten in gleicher Weise gepolten Anschlußklemme (beispielsweise von 16b nach 16c) durch einen Draht verläuft, jedoch nicht

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eine "bestimmte Länge der Folie oder einen Teil der Draht-Folie-Verbindung einschließt.

Die Drähte 16 und 18 sind dicht "beieinander angeordnet und sie befinden sich auf entsprechenden Teilen ihrer zugehörigen Elektroden. Als Folge davon bilden die Verschiebungsströme zwischen den Eingangs- und den Ausgangsschaltungen Magnetfelder, die sich gegenseitig aufzuheben suchen. Das gleiche gilt auch für die Verschiebungsströme, die in den Kondensatorwickel von den Anschlüssen an einem' Ende des Kondensators eintreten und das gleiche gilt ebenfalls für die Verschiebungsströme, die durch Impulse in dem Laststrom auftreten, der von den Lastendanschlüssen und dem Kondensatorwickel geführt wird. Der Aufbau, bei dem sich diese großen selbstauslöschenden Magnetfelder bilden, vermindert die Induktivität des Kondensators und es wird ferner durch den beschriebenen Aufbau der wirksame Reihen-Widerstand auf einem sehr geringen Wert gehalten. Auf jeden Fall ist die Arbeitsweise des Elektrolytkondensators mit dem angegebenen Wickelaufbau der gegenüber Kondensatoren mit zwei Anschlüssen verbessert, die den gleichen Innenaufbau aufweisen, wie sich aus dem Diagramm in Fig. 5 erkennen läßt. Dieses Diagramm gibt die Arbeitsweise von Kondensatoren wieder, die eine. Kapazität von 5900 mF bei 120 Hz aufweisen und die für 30 V Gleichspannung ausgelegt sind. Die Kondensatoren mit zwei Anschlüssen zeigen eine wachsende Impedanz oberhalb von 10 000 Hz, die oberhalb von 100 000 Hz rasch anwächst, wohingegen die Impedanz von gleichen Kondensatoren mit vier Anschlüssen, wie sie in den Figuren 1-4 dargestellt sind, unter 1,0 MHz niedrig bleibt.·

Die Anordnung der Anschlußdrähte 16 und 18 über den entsprechenden Enden der Folien, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, ist zwar für die praktische Herstellung zweckmäßig, jedoch

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nicht notwendig. Es wäre 'zweckmäßig, wenn die Anschlußdrähte an den entsprechenden Folien an einer Stelle in der Mitte der länglichen Folien angebracht wären, wobei jeder Anschlußdraht quer zu der entsprechenden Folie verlaufen würde. Auf diese Weise würde der wirksame Widerstand des Kondensatorwickels vermindert werden und die Vorteile der gerade durchgeführten Anschlußdrähte (die die vier oben erwähnten Anschlüsse bilden) wurden verwirklicht werden. Die Anordnung der Anschlußdrähte quer zu den Folien an verschiedenen Stellen längs der Folien ist nicht kritisch, jedoch sollten sie, um eine optimale Wirkungsweise zu erreichen, an gegenüberliegenden Stellen so _v gut wie möglich angeordnet sein.

Es können mehrere Kondensatorwickel, von denen jeder vier Anschlüsse (und zwar zwei pro Elektrode) aufweist, wie sie oben beschrieben sind, in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden und die sich ergebenden Anschlüsse an jedem Ende können so verbunden werden, daß die Kondensatorwickel parallelgeschaltet werden. Die Drähte.16 und 18 sind zwar schon dicht nebeneinander angeordnet, sie sollten jedoch so dicht wie nur irgend möglich nebeneinander angeordnet sein, wobei dies nur durch die Isolation,begrenzt ist. Die Drähte 16a und 18a können als flache Streifen ausgebildet sein (und zwar anstelle der runden Drähte, die dargestellt sind) und die flachen Seiten' dieser Drähte können übereinander liegen (getrennt αμΓοΙι eine dünne Isolationsschicht), um die Induktivität möglichst gering zu machen.

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Claims (1)

1. Patentanspruch

   Elektrolytkondensator mit geringer Impedanz für Filter mit einem Gehäuse mit abgedichteten Enden, mit einer Anordnung von aufgewickelten längli-chen Folien, die die Elektroden bilden, mit einer einen Elektrolyt aufweisenden Vorrichtung, die die Elektroden voneinander trennt und mit Anschlüssen für die Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse als zwei durchgehende längliche metallische Leiter (16, 18) ausgebildet sind, von denen jeder quer über eine Folie (10 bzw. 12) verläuft und mit dieser zugehörigen Folie verbunden ist, daß die Leiter (16, 18) jeweils durch die beiden Enden des Gehäuses hindurch ragen und daß die Verbindungen (16a, 18a) zwischen den Leitern (16 bzw. 18) und den Folien (10 bzw. 12) an entsprechenden Stellen längs der länglichen Folien vorgesehen sind.

   Rei/Pi.

   2 0 984770866