DE2643909C3 - Elektrolytkondensator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Elektrolytkondensator mit einer Mehrzahl von Kondensatorelemenlen, die jeweils aus einer Anodenfolie, einer Kathodenlolie und einer zwischengelegten Trennfoiie gewickelt lind und deren Anoden und Kathoden je für sich mit einem Paar voneinander isolierter Anschlußplatten aus elektrisch leitfähigem Metall verbunden sind, die zusammen mil den elektrolytimprägnierten Kondensatorelementen in einem Aüßengehäuse untergebracht sind.

Bei einem bekannten Elektrolytkondensator der eingangs genannten Art (DE-AS 22 00 582) liegen die beiden Anschlußplatten des Paares Von AnschlußplaU ten durch eine dünne isolierende Schicht voneinander getrennt parallel aufeinander. Zwar ist es bei einer derartigen parallelen Anordnung der Anschlußplatten durch eine entsprechend massive Auslegung möglich, ;, die Ohmschen Verluste klein zu halten und die entstehende Verlustwärme rasch aus dem Kondensator abzuführen. Jedoch stellt diese bekannte Anordnung der AnschluMpIatten eine Induktivität dar, die nicht vermindert werden kann. Damit ist der Nachteil verbunden, daß durch die dadurch bewirkte Imoedanz bei hohen Frequenzen die Filterwirkung des Elektrolytkondensators verschlechtert ist.

Es ist auch bekannt (US-PS 38 22 397), das durch eine dünne Isolierschicht voneinander getrennt parallel angeordnete Paar von Anschlußplatten am äußersten Ende seit zwei rechtwinklig zu den Anschlußpiatten ι erlaufenden halbkreisförmigen metallischen Abschlußplatten einstückig zu verbinden, wobei die beiden halbkreisförmigen Abschlußplatten gleichzeitig das Außengehäuse des Kondensators abschließen. Durch eine derartige Anordnung ist zwar die Ableitung der Verlustwärme aus dem Kondensator weiter verbessert, jedoch ist hier ebenfalls die impedanz bei hohen Frequenzen nicht weiter verminderbar, so daß auch hier der vorgen tnnte Nachteil besteht.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Elektrolytkondensator der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß bei einfacher und billiger Herstellungsweise sei;ie Impedanz bei hohen Frequen-

jo zen herabgesetzt ist

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Anschlußplatte des Paares von Anschlußpiatten einen Schlitz aufweist, der sich von einem Zwischenabschnitt zum oberen Ende dieser Anschlußplatte erstreckt, während die andere Anschlußplatie einen Schlitz aufweist, der sich von einem Zwischenabschnitt zum unteren Ende dieser Anschlußplatte erstreckt, wobei die Ans.hlußplatten derart zusammengebaut sind, daß sie sich senkrecht schneiden, vonei:ian-

AO der elektrifch isoliert sind und im Raum zwischen sich eine Mehrzahl von Kondensatorelemt.i'en aufnehmen.

Der erfindungsgemäße Elektrolytkondensator weist

auch bei hohen Frequenzen eine sehr geringe Impedanz auf, so daß er in vorteilhafter Weise als Filter in Hochfrequenzkreisen verwendbar ist. Wird er beispielsweise als Endstufenfilter einer geregelten Gleichspannungsversorgungsst haltung verwendet, so können be>m Stand der Technik vorhandene, spitzenartige Störsignale beseitigt werden. Durch die gekreuzte Anordnung der Anschlußplatten ist ferner ein vierpoligcr Außenanschluß ermöglicht, so daß der Kreis zwischen den sich kreuzenden Anschlüssen gleicher Polaritä' als Induktivität Verwendung finden kann, so daß dadurch ein vielstufiges passives Tiefpaßfilter mit vier Anschlüssen herstellbar ist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert. Fs zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform eines F.lektrolytkoiidensators,

F i g. 2 einen Schnitt durch den Elektrolytkondensator nach F ig, 1,

F ϊ g. 3 eine perspektivische Ansicht einer Elemenlareinheit des Elektrolytköndensalörs,
FI g. 4 eine Draufsicht auf die Elementareinheity
F ί g. 5 eine Abwicklung eines Kondensatorelementes,

Fi g. 6 eine perspektivische Ansicht eines Kondensatorelementes,

Fi g. 7 eine perspektivische Ansicht eines zusammengebauten Paares von Anschlußplatten,

F i g. 8a bis Sc einzelne Herstellungsschritte bei der Herstellung der Anschlußplatten,

Fig.9 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform,

Fig. 10 eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach F i g. 9,

Fig. 11 eine perspektivische Ansicht einer Anschlußplatte des Elektrolytkondensators nach F i g. 9,

Fig. 12 eine Schnittansicht durch eine andere Ausführungsform,

F i g. 13 eine perspektivische Ansicht von Anschlußplatten des Elektrolytkondensatorb nach Fig. 12,

F i g. 14 eine perspektivische Ansicht einer Dichtkappe für den Elektrolytkondensator nach F i g. 12,

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform,

Fig. 16 eine perspektivische Ansicht der Anschlußplatten des Elektrolytkondensator nach F i g. 15,

Fig. i? eine perspektivische Ansicht der Anschlußplatten einer anderen Ausführungsform,

Fig. 18 eine perspektivische Ansicht der zusammengebauten Anschlußplatten einer anderen Ausführungsform.

Fig. 19 eine Draufsicht auf die Einheit nach F i g. 18.

F i g. 20 eine Schnittansicht der Montage der Kondensatorelemente,

Fig.21 eine perspektivische Ansicht der Kombination von Anschlußplatten einer weiteren Ausführungsform und

Fig. 22 Vergleichskurven der Frequenz-Impedanz-Kennlinien von bekannten Elektrolytkondensatoren und von Elektrolytkondensatoren nach den obigen Ausführungsformen.

Zunächst wird eine Ausführungsform anhand der Fig. 1 bis 8 erläutert

In einem ein Außengehäuse bildendes Gehäuse 1 aus Metall wie Aluminium sind vier gelrennte Kondensatorelemente Za, 2b, 2c und 2d untergebracht. Die Kondensalorelemente sind in vier Ecken angeordnet, die durch eine Anschlußplatte 3 und eine Anscniußplatte 4 gebildet werden, die derart miteinander verbunden sind, daß sie sich senkrecht schneiden. Mit den oberen Enden der Anschlußplatten 3, 4 ist eine Dichtkappe 5 aus Harz verbunden, die abdichtend an den Rändern der Öffnung des Gehäuses 1 anliegt, was unter Zwischenlage einer Gummiringscheibe 6 durch Zusammendrücken und Umbiegen des Gehäuserandes erreicht ist. Die oberen Enden der Anschlubplatten 3 und 4 erstrecken sich bis über die Dichtkappe 5 und dienen als äußere Anschlußklemmen.

Die Kondensatorelemente 2 umfassen, wie F i g. 5 entnommen werden kann, einen Anodeninnenanschluß 7, der an einer Anodenfolie 8 befestigt ist und sich in Richtung der Breite der Anodenfolie 8 erstreckt, weiter einen Kathodeninnenanschluß 9, der auf gleiche Weise an einer Kathodenfolie 10 befestigt ist. Die Anodenfolie 8 und die Kathodenfoli 10 werden unter Zwischenlage einer Trennfolie 11 übereinandergelegt. Dieser Schicht» Verbund wird gewickelt, und es ergibt sich ein gewickeltes Koiidensatöfelerrienf., wie es in F i g. 6 dargestellt ist Der Anodeninnenanschluß 7 und der Kathodeninnenanschluß 9 erstrecken sich über die en!gegengesetzten Enden des Kondensatorelernentes 2 hinaus.

Die Anschlußplatten 3 und 4 bestehen aus Aluminium oder dergleichen. Wie in Fig.8 dargestellt, erstrecken sich Schlitze 12 einer die Dicke der Anschlußplatten 3 und 4 übersteigenden Breite einerseits in der Anschlußplatte 3 von einem Zwischenabschnitt zum unteren Ende der Anschlußplatte und andererseits in der Anschlußplatte 4 von einem Zwischenabschnitt zum oberen Ende der Anschlußplatte. In Zentralbereichen der Anschlußplatten sind beiderseits ihrer Längsmittellinien Isolierschichten 13 aufgebracht, die jedoch die Schlitzfläche freilassen. Die Anschlußplatten 3 und 4 werden so zusammengebaut, daß sie sich senkrecht schneiden, wie das in Fig.7 dargestellt ist Hierbei werden sie mit Hilfe der Schlitze 12 ineinandergesteckt Die zusammengebauten, sich senkrecht schneidenden Anschlußplatten 3 und 4 sind voneinander elektrisch isoliert, da der Schlitz 12 der einen Platte auf der Isolierschicht 13 der jeweils anderen Platte sitzt. Die Isolierschichten 13 müssen auch auf den innen liegenden tiefsten Bereichen des Schlitzes 12 aufgebracht sein, wo die Platten aufeinander aufsitzen.

Der Zusammenbau der Anschlußpia.ten 3 und 4 auf die in F i g. 7 dargestellte Weise, in der die Knschlußplatten 3,4 aufeinander senkrecht stehen, ergibt vier Ecken.

In diesen Ecken werden die Kondensatorelemenu 2a, 2b, 2c und 2d angeordnet Die Anodeninnenanschlüsse 7 und die Ilathodeninnenanschlüsse 8 der Kondensatorelemente 2 werden sodann mit den Anschlußplatten 3 bzw. 4 verbunden, was durch Schweißen, Löten oder

jo Nieten geschieht.

In dem Stadium des Zusammenbaus, wie er in den F i g. 3 und 4 dargestellt ist, werden die Kondensatorelemente 2 mit einem Elektrolyten imprägniert und das Ganze wird sodann in das Gehäuse 1 eingesetzt und

j5 abgedichtet.

Verbindungsöffnungen 14 für äußere Anschlußdrähte sind in den oberen Enden der Anschlußplatten 3 und 4 ausgespart.
Alternativ kann das obere Ende der Anschlußplatte 3 mit einer Kerbe 15 versehen sein, wie das in Fig. 11 dargestellt ist. Die Anschlußplatte wird so montiert, daß ihr oberes Ende sich über die Dichtkappe 5 hinaus erstreckt. Dieses obere Ende wird dann umgebogen, um äußere Anschlußklemmen zur Verfügung zu haben, wie

v, in den F i g. 9 und 10 dargestellt

Die Fig. 12 bis 14 zeigen eine Dichtl.appe 5 mit äußeren Anschlußklemmen 16, die in die Dichtkappe eingesetzt sind. Die Kerbe 15 am oberen Ende der Anschlußplatte 3 bewirkt, daß die beiden Anschlußplat ten 3 und 4 an ihren oberen Enden in zwei Abschnitte unterteilt werden können. Die oberen Enden der Anschlußplatten 3 und 4 werden hierzu mit Umbiegungen 17 versehen, an die die äußeren Anschlußklemmen 16 elektrisch und mechanisch angebracht werden, was durc'i Schweißen oder Nieten erreicht wird.

Wenn nur zwei äußere Anschlußklemmen gewünscht werden, wie in Fig. 15 dargestellt, werden die oberen Enden der Anschlußplatten 3 und 4 mit Ausschnitten 18 versehen, während ihr restlicher, sich über die Dichtkappe 5 hinaus erstreckender Teil umgebogen wird, um äußere Anschlußklemmen zu erhalten. Wenn an entgegengesetzten Enden des Gehäuses 1 jeweils zwei Anschlußklemmen gewünscht werde«, werden die oberen und die unteren Enden der Anschlußplatten 3 und 4 mit Ausschnitten 18 versehen, wobei sich die verbleibenden Endabschnitte über die entgegengesetzt fen Enden des Gehäuses hinaus erstrecken.
Überdies ist es zur Verbfisspriina Apr icnlipmncr !ti Λοπ

am tiefsten innenliegenden Kreuzungsbereichen der Schlitze 12 der Anschlußplatten 3 und 4 möglich, die Schlitze 12 auf die in Fig. 17 dargestellte Weise tiefer auszubilden, so daß ein Spalt, einer Tiefe a zwischen den Endflächen der Schlitze 12 verbleibt, wenn die oberen Enden der Anschlußplatten durch die Dichtkappe 5 in Stellung gehalten sind.

Alternativ kann, wie in den F i g, 18 bis 20 dargestellt, ai'stelle der Anordnung der Köndensätorelemente 2 auf den Anschlußplatten 3 und 4 auch eine solche Anordnung getroffen werden, daß sich die Anschlußplatten 3 und 4 lediglich in den oberen Abschnitten der Kondensatorelemente 2 senkrecht schneiden oder im Bereich der Dichtkappe. Es kann dann eine beliebige Anzahl von Kondensatorelementen 2 mit den Anschlußplatten 3 und 4 verbunden werden.

Fig. 21 zeigt eine Anschlußplatte 4 mit einer Kröpfung 19 in ihrem Längsmittelabschnitt. Dabei ist die Kröpfung iä der Änschiuöpialle 4 senkrecht zur Anschlußplatte 3 ausgerichtet. Im übrigen Bereich verläuft die Anschlußplatte 4 parallel zur Anschlußplatte 3. Es ist dann möglich, zwei Kondensatorelemente 2 unterzubringen. Nasen 20, an denen die Anodeninnenanschlüsse 7 der Kondensatorelemente 2 angeschlossen sind, sind an den zueinander entgegengesetzt liegenden unteren Enden der Anschlußplatte 3 hergestellt Nasen 21, an denen die Kathodeninnenanschlösse 9 der Kondensatorelemente 2 angeschlossen sind, sind an entgegengesetzten oberen Enden der Anschlußplatte 4 ausgebildet. Auf diese Weise können Kondensatorelemente beträchtlicher Abmessungen benutzt werden. Man erhält dabei dennoch einen Elektrolytkondensator kleiner Gesamtabmessungen. Die Herstellung der Kondensatorelemente 2 ist einfacher.

Im folgenden wird ein Beispiel näher erläutert.

Die Anodenfolie 8 und die Kathodenfolie 10 bestehen aus Aluminium hoher Reinheit. Die Anodenfolie 8 wird einer vorbestimmten Spannung ausgesetzt, wodurch sich auf ihr auf bekannte Weise eine Oxidschicht bildet Die Kathodenfolie 10 kann einer Formierung unterworfen werden, um sicherzustellen, daß sie nicht polarisiert ist.

Die Dicke der Folien liegt in der Größenordnung von 0,02 bis 0,1 mm. Die Trennfolie 11 besteht aus Kraftpapier oder Manilapapier einer Dicke von 0,02 bis 0,1 mm.

Die Anodenfolie 8 weist eine Breite von 82 mm und eine Länge von 500 mm auf. An ihr ist der Anodeninnenanschluß 7 befestigt Auf die Anodenfolie 8 werden zwei Trennfolien 11 in Form eines Bandes aufgelegt, das 86 mm breit ist Hierauf wird die Kathodenfolie 10 mit einer Breite von 82 mm und einer Länge von 500 mm aufgelegt. An der Kathodenfolie ist ein Kathodeninnen-.anschluß angebracht Der sich, so ergebende Schichtverbund wird gewickelt Man erhält ein Kondensatorelement 2.

Es werden vier solche Kondensatorelemente 2 hergestellt Ferner werden aus Aluminium hoher Reinheit Anschlußplatten mit einer Fläche von 40 mm χ 140 mm und einer Dicke von 15 mm hergestellt

in einer Form, wie sie in Fig.8 dargestellt ist Die Anschlußplatten werden dann zusammengebaut, wie das in Fig. 7 dargestellt ist Sodann wird auf sie die Dichtkappe 5 aufgesetzt, um eine Baueinheit zu erhalten. Der Anodeninnenanschluß 7 und der Kathodeninnenanschluß 9 der Kondensatorelemente 2 wer^ den mit den Anschlußplätten 3 und 4 verlötet Man erhält auf diese Weise die Elementareinheit, wie sie in den P i g. 3 und 4 dargestellt ist Zur Befestigung wird um das Ganze ein Band oder dergleichen gewickelt dann wird das Ganze mit einem Elektrolyten imprägniert und in das Gehäuse 1 eingesetzt Die Dichtkappe 5 wird mit dem Gehäuse abdichtend verbunden, was unter Zwischenlage der Gummiringscheibe 6 durch Einschnürung und Umbiegen des oberen Randes des Gehäuses 1 geschieht.

Auf diese Weise erhält man einen Elektrolytkondensator für eine Nennspannung von 16 V mit einer Kapazität von 60 000 μΚ

Die nachfolgende Tabelle ermöglicht einen Vergleich der Kennwerte eines derartigen Elektrolytkjmdensators mit bekannten gewickelten Elektrolylkondensatoren und mit bekannten, aus übereinander gelegten Folien gefertigten Elektrolytkondensatoren.

	Kapazität	Verlust	Pak-
			kungs-
			index
Stand der Technik	60 000 uF	400 μΡ
(gewickelt)
Stand der Technik	60 000 μ F	200 μΡ	2,3
(gestapelte Folien)
Beanspruchte Aus	60 000 μ F	200 >xF	1,5
führungsform

Die Frequenz-Impedanz-Kenniinien dieser Elektrolytkondensatoren sind in Fig.22 dargestellt Die Kurven A, B und C gelten dabei für gewickelte Elektrolytkondensatoren nach dem Stand der Technik, gestapelte Folienko^de^satcrcs r.zzh dem Stand ider Technik und Elektrolytkondensatoren nach dieser Beschreibung.

Bei der erläuterten Konstruktion eines Elektrolytkondensators ergibt sich eine Aufteilung in vier Kondensatorelemente mit einer entsprechenden Vermehrung der Anzahl von Innenanschlüssen und einer Verbesserung der Wärmeabfuhr. Der so ausgebildete Elektrolytkondensator kann so größere Brummströme aushalten i'id hat einen niedrigen Äquivalentreihenwiderstand. Weiter reduzieren die zueinander senkrechten Anschlußplatten die Induktivität im Hochfrequenzbetrieb (im Bereich von einigen; KHz bis zu einigen* MHz) sehr wirkungsvoll. Die Anschlußklemmen können sich alle in einer Richtung erstrecken, was aufgrund der Verwendung der Anschlußplatten möglich ist

Die erläuterten Elektrolytkondensatoren weisen somit als Hochfrequenz-EIektrolytkondensatoren erhebliche Vorteile auf.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Elektrolytkondensator mit einer Mehrzahl von Kondensatorelementen, die jeweils aus einer Anodenfoüe, einer Kathodenfolie und einer zwischengelegten Trennfolie gewickelt sind und deren Anoden und Kathoden je für sich mit einem Paar voneinander isolierter Anschlußplatten aus elektrisch leitfähigem Metall verbunden sind, die zusammen mit den elektrolytimprägnierten Kondensatorelementen in einem Außengehäuse untergebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anschlußplatte (4) des Paares von Anschlußplatten (3,4) einen Schlitz (12) aufweist, der sich von einem Zwischenabschnitt zum oberen Ende dieser Anschlußplatte erstreckt, während die andere Anschlußplatte (3) einen Schlitz (12) aufweist, der sich von einem Zwischenabschnitt zum unteren Ende dieser Anschlußplatte erstreckt, wobei die Anschlußplattcn (3, 4) derart zusammengebaut sind, daß sie siri- senkrecht schneiden, voneinander elekiriscn iso.öert sind und im Raum zwischen sich eine Mehrzahl von Kondensatorelementen (2; 2a, 2b, 2c, 2d) aufnehmen.

2. Elektrolytkondensator nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Kondensatorelemente (2a, 2b, 2c, 2d)'m den vier Ecken angeordnet sind, die durch das Paar Anschlußplatten (3, 4) gebildet sind.

3. Elektrolytkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Kreuzungsflächen de? Paares von Anschlußplatten (3, 4) zur Verbesserung der elektrischen Isolierung zwischen den Anschlußplatten Isolierschichten (13) vorhanden sind.

4. Elektrolytkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Paar Anschlußplatten (3, 4) durch seine Endabschnitle zugleich die äußeren Anschlußklemmen (16) bildet.

5. Elektrolytkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich senkrecht schneidenden Anschlußplatten (3, 4) auf den oberen Bereich der Kondensatorelemente beschränkt sind.

6. Elektrolytkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Anschlußplatte (4) in ihrem Mittelabschnitt mit einer Kröpfung (19) versehen ist, die die andere Anschlußplatte (3) senkrecht schneidet, und daß die eine Anschlußplatte (4) in ihren übrigen Abschnitten parallel zur anderen Anschlußplatte ausgerichtet ist.