DE3032187A1

DE3032187A1 - Geschlossener kondensator

Info

Publication number: DE3032187A1
Application number: DE19803032187
Authority: DE
Inventors: Walter Warren Williamstown Mass. Schroeder
Original assignee: Sprague Electric Co
Current assignee: Sprague Electric Co
Priority date: 1979-08-30
Filing date: 1980-08-27
Publication date: 1981-03-19
Also published as: GB2057190A; JPS5636122A; US4288843A; CA1140643A; GB2057190B

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kondensator bzwv einen Kondensatoraufbau, mit zwei axial entgegengesetzten, offen auslaufenden Hüllen als Gehäuse, die" an den offenen' Enden in einer nicht ineinander eingreifenden Anordnung mittels einer sich verjüngenden, isolierenden, selbsthemmenden Buchse verbunden sind-.

In der Kondensatorindustrie sind zylindrische Kondensatorgehäuse wohlbekannt, die an einem Ende offen sind, Welches sodann später durch Abdeckungen, Stopfen ^und dergleichen verschlossen wird. Ih ähnlicher Weise sind zweiteilige Gehäus-e bekannt, deren offene Enden teleskopartig ineinander geschoben sind. Diese letztere Konstruktion weist Jedoch Probleme bezüglich des Entweichens von Elektrolyten auf. Eine Konstruktion benötigt.zwei Teile mit derselben Länge wie der Kon-

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densator, so daß/offene Ende des einen Teils teleskopartig in das geschlossene Ende des anderen Teils einschiebt, wobei tatsächlich zwei Gehäuse geschaffen werden. Eine derartige Konstruktion macht die Verwendung von mehr Gehäusemfäteriäi notwendig, als es wünschenswert ist, und es ffst schwierig/ die sich überlappenden Teile gegeneinander abzudichten. Me ' zuerst genannte Konstruktion weist nicht diesen Nachteil auf, obwohl es auch schwierig ist, sie abzudichten:, wenn kleine Baueinheiten mit umfaßt werden. Aufgrund, der kleinen Hüllengrößen, verlangt der innere Schweißvorgang der Abschrußstreifen oder Begrenzungsbänder (terminal tabs) und das Abdichten des offenen Endes eine besondere Sorgfalt . Zusätzlich beansprucht der Abdichtungsstopfen einen vergleichsweise grossen Anteil des Hüllenraumes, im Vergleich zu der-Menge, die von dem Kondensatorabschnitt beansprucht wird, so daß der sich ergebende volumetrische Wirkungsgrad dieses Kondensators gering ist.

Ein anderes Gehäuse mit größerem volumetrischen Wirkungsgrad ist aus einem zweiteiligen» thermoplastischen Gehäuse zusammengesetzt, wobei die Teile miteinander verschmolz-en- oder mittels^ formschlüssiger Paarung so behandelt s-ind (with a tongue-and-groove mating), daß ste anschließend mittels Ultraschall geschweißt werden. Dennoeh benötigen

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diese Konstruktionen dickwandige Behälter, so daß ein gewisser Betrag an volumetrisehern Wirkungsgrad verloren geht.

Das Prinzip der selbsthemmenden Verjüngungen, Abschrägungen oder Konizitäten ist im Maschinenbau wohlbekannt und wird in verschiedenen Fachbüchern'beschrieben, beispielsweise in Machinery's Handbook, 17. Auflage, E. Oberg und F.D. Jones, Industrial Press, Uew York 19J&4, Seite 1467- Beispielsweise haben Spiralbohrer und Präswerkzeuge selbstsperrende oder selbsthejumende Kegelschäfte, wobei der Winkel -des Kegels/klein ist, daß die Friktionskräfte zwischen dem Kegelschaft und der Hülse ausreichen, um das Werkzeug anzutreiben. Die obere Grenze für den Winkel eines Kegelschaftes wird im allgemeinen bei 16° gehalten, .damit er selbstsperrend oder selbsthemmend wirkt.

Es ist eine-Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gehäuseaufbau .zu schaffen, insbesondere für kleine Kondensatoren, der leicht abzudichten ist, zu dem man in einfacher Weise Verbindungen herstellen kann und der nicht einen Materialüberschuss benötigt.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kondensatorgehäuse zu schaffen, insbesondere für kleine Baueinheiten, bei dem man leicht innere Verbindungen herstellen kann. Eine weitere Eigenart der Erfindung besteht darin, daß man die Baueinheit in einfacher Weise zusammensetzen kann, daß man kein überschüssiges Material für das Gehäuse benötigt und daß man einen guten volumetrischen Wirkungsgrad erzielt.

Diese Aufgaben und Eigenarten werden gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch verwirklicht, daß man ein zweiteiliges Gehäuse verwendet, wobei jedes dieser Teile eine offen endende oder offen auslaufende. Hülle oder Hülse, und bevorzugt einen Zylinder mit einem geschlossenen Ende,darstellt. Eine umlaufende, isolierende Buchse mit kleinen Abschrägungswinkeln,

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die sich seitlich von eineci/Hittelteil erstrecken, der zumindestens den gleichen außer-en Durchmesser aufweist wie die Hüllen, -wird auf den Kapazitätsteil aufgeschoben. Von diesem Kapazitätsteil aus werden elektrische Verbindungen zu der Innenseite jeder Hülle des Gehäuses hergestellt. Die Gehäuseteile werden sodann dadurch verbunden, daß man sie zusammen über die sich verjüngenden Teile der Buehse schiebt, bis sie an den Mittelteil anstoßen, so daß sie an Ort und Stelle gehemmt bzw. gesperrt werden, ohne daß sie ineinander greifen oder sich gegenseitig berühren wurden.

Fig. 1 zeigt verschiedene Teile, wie sie in dem erfindungsgemäßen Kondensator verwendet verden.

Fig. 2 zeigt die Buchse mit gestrichelten Linien, um das Maß des Abschrägungs- bzw. Verjüngurtgswinkels zu zeigen.

Fig. 3 stellt eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Kondensatoraufbaus dar.

Im nachfolgenden werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert.

Die Fig. 1 zeigt einen Kondensatorabschnitt 10 mit Abschluss- oder Begrenzungsstreifen oder Bändern 12 bzw. 14 (termination tabs), mit Gehäusehüllen 20 bzw. 30 und einer isolierenden, sich verjüngenden Buchse 40.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 kann der Verjüngungswinkel ausgehend von dem horizontalen Teil der Buchse 40 gemessen werden und stellt die Summe der Winkel 1 und 2 dar. Alternativ ist der Winkel der eingeschlossene Winkel, der Winkel 3, der dadurch gebildet wird, daß man den sich verjüngenden Teil so weit fortgesetzt vorstellt, daß seine Flanken sich in einem Punkt treffen. - ■

Unter Bezugnahme auf Fig. 3 ist der Kapazitätsteil 10'in einem zweiteiligen Gehäuse 20 bzw. 30 angeordnet, mit dem

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äußere Leitungen 26 -bzw.; -3& an den- Verbindung^stellen 24 bzw. 34 mit der Außenseite .des Gehäuses verbunden sind,- entgegengesetzt zu den Verbindungen-bei·, den Stellen 22.bzw.; 32-der Elektroden- streifen oder -bänder 12 bzw» 14. Die Gelläuse-teile 20 und 30 werden -mittels e,iner selbsthemmenden oder selbstsperrenden, sich verjüngenden Buchse .4:0 verbunden.,, die die Kondensatoreinheit abdichtet und; die -Elektroden gegenseitig elektrisch isoliert. Die; Zeichnung-ist nicht maßstabsgerecht, sondern ist teilweise besonders hervorgehaben-, um die Streifen bzw. Bänder (tabs) und die Buchse-zu- zeigen. - - =- ·>

Der Kapazitätsteil TO: mit Streifen oder bänder ähnliche η Abschlüssen 12 und 14 (tab-ty.pe terminals) stützen eine sich verjüngende Dichtung 40 rund um seinen mittleren Abschnitt herum. Die Dichtung ,40 ist., an beiden. Kanten, verjüngt und ,der Verjüngungswinkel beträgt weniger als Τβ_;,:, vorzugsweise 8 ..,. so daß beide Verj.üngungen selbsthemmende bzw. selb-stsperrende Abdichtungen mit den Gehäuse te ilen .20 bzw. 30 ausb-ilden.

Die Gehäuseteile 20 und 30 sind offen endende bzw. offen auslaufende Hüllen und vorzugsweise Zylinder, die an einem Ende geschlossen sind. Die streifenähnlich.e.n Abschlüsse, 12 frzw. 14 werden elektrisch verbunden, und bevorzugt verschweißt, mit der Innenseite jedes Zylinders -2Q-* bzw. 30 an d.en Stellen 22 ■ bzw. 32^ und es werden äußere Leitungen 26 bzw. 36 mit der entsprechenden äußeren Oberfläche an den Verbindungsstellen 24 bzw^ 34 verbunden, wiederum vorzugsweise verschweißt. Die beiden Gehäuseteile 20 bzw. 30 werden sodann in Eingriff mit den entsprechenden Verjüngungen der Buchse 40 gebracht _r wodurch der Kondensator abgeschlossen und abgedichtet wird und gleichzeitig die inneren Elektrodenstreifen bzw. Bänder 12 und 14 gegen die Enden des Gehäuses zusammengefaltet werden» Da die-Verjüngungswinkel der Buchse 40 geringer als I6^a sind, ist die Abdichtung 40 selbsthemmend bzw^ selbstsperrend und die Baueinheit muß abgetrennt werden, um geöffnet zu werden..

Das Buchsenmaterial kann aus jeglichem isolierenden Material

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bestehen, daß gegenüber den Kondensatorkömpone-n|e_:n .iner/t ist, z.B. gegenüber den Elektrolyten. Vorzugsweise ist .da^ Buejisenmaterial ein isolierendes polymeres Material wie .z.B..,ein . . . Polyamid, ein Polyolefin oder■ ein Polyphenylensulfiä_r Es....-,, können auch Perfluoroäthylenpolymere verwendet werden* je-_r doch müssen im allgemeinen die aus ihnen Ber_;gestellten^Teile maschinell bearbeitet werden. Im allgemeinen besitzen ,elas/tamere Materialien nicht die gewünschte Steifigkeit. Das Gehäuse kann aus jeglichem steifen Material sein, daß inert gegenüber einem Elektrolyten ist, und ist bevorzugt aua Metall. Für elektrolytische Kondensatoren muß.das Metall eines der filmbildenden oder sperrenden Metalle.(valve-metals) sein, insbesondere Aluminium oder Tantal. ·.-..-..

Vorzugsweise ist der Kondensator Abschnitt 10 ein elektro-, lytisches Bauteil mit einer gewickelten Folie bzw» Blatt, und zwar ein Bauteil mit zwei Folien- oder Blättchene.lektroden mit einem dazwischen befindlichen dielektrischen, Oxi-d. und mit einem streifenartigen Abschluß, der mit jeder-EJiektrode verbunden ist, beispielsweise wie es durch Schroeder et al in der US-PS 3,174,085 gezeigt wird. Vorzugsweise ist dieser Abschnitt mit einem Elektrolyten imprägniert, bevor er-zusammengebaut wird. Die Buchse 40 kann rund um den Abschnitt 10 herum angeordnet werden, bevor er mit dem Elektrolyten imprägniert wird. Dennoch kann die Buchse 40 über den gewickelten Abschnitt TO nach der Imprägnierung angebracht werden. Wenn die Buchse 40 über den mittleren Teil angeordnet ist, besitzen die Gehäuseteile 20 und 30 die gleiche Länge. Alternativ kann die Buchse 40 auch näher an einem Ende angeordnet sein, so daß dann die Gehäuseteile ungleiche Längen aufweisen, und der außermittige Streifen dient dann dazu, Polarität anzuzeigen, z.B. das kürzere Ende ist die Anode.

Der zuvor beschriebene erfindungsgemäße Aufbau ist besonders vorteilhaft für kleine oder kleinste Baueinheiten,^ da längliche Abschlußstreifen (tabs) im Innern zur gleichen Zeit geschweißt werden können^ in der auch die äußeren Leitungen

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geschweißt werden. Die Kapazitätseinheit kann in d.en diesbezüglichen Hüllenteilen in der Weise angeordnet werden, daß sie dergestalt zusammengedrückt werden, -daß das Gehäuse gesperrt und abgedichtet ist. Gleichzeitig werden die AbschluB-streifen gefaltet, wobei sie einen kleineren Raum einnehmen, und der sich ergebende Aufbau zeigt einen liöheren volumetrischen Wirkungsgrad.

Der Kondensatorteil braucht nicht elektrolytisch zu sein; er kann auch vom elektrostatischen Streifen-gewickelten-Typus sein, wie es z.B. von Schils et al in der US-PS 3,150,301 aufgezeigt worden ist. Alternativ kann dieser Abschnitt auch vom Typus der ausgezogenen Folie sein, wie es durch Schils et al in der US-PS 3_}150,300 aufgezeigt worden ist. In dem letzteren Fall dienen die ausgezogenen Folien als Elektrodenabschlüsse anstelle der Streifen 12 und 14, und es können die Verbindungen mit den Gehäusen mit Hilfe wohlbekannter Mittel wie z.B. Lötmittel, leitfähige Klebstoffe, durch Ultraschallschweißen dergleichen bewerkstelligt werden.

Wenn eine zusätzliche Abdichtung benötigt wird, kann ein Bindemittel mit der abgeschrägten Buchse 40 verwendet werden oder es kann eine äußere aus polymerem Material bestehende, unter Wärmeeinwirkung schrumpfende Buchse mit oder ohne einem Bindemittel verwendet werden,oder der mittlere Teil der isolierenden Buchse 40 kann in der Weise vergrößert werden, daß man ihn nach dem Zusammensetzen der Baueinheit erhitzt, um ihn über die Kanten der Gehäusehüllen strömen zu lassen, wobei eine äußere Abdichtung gebildet wird.

Äußere Leitungen 26 und 36 können weggelassen werden,wobei ein Kondensator vom Schmelztyp (fuse-type capacitor) gebildet wird, oder einer, der direkt über die Gehäuseteile verbunden werden kann, die gegenseitig isoliert sind und selbst als Abschlüsse bzw. Begrenzungen (terminals) dienen. Alternativ können die äußeren Leitungen 26 bzw. 36 in einer radialen Anordnung verbunden sein.

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Zusammenfassend stellt die vorliegende Erfindung einen Kondensator zur Verfügung, der ein Gehäuse mit zwei offen auslaufenden Metallhüllen aufweist, die in einer nicht ineinander eingreifenden nicht überlappenden Anordnung durch eine sich verjüngende Isolierbuchse verbunden sind, um eine selbsthemmende Sperre zu schaffen, wenn sie mit den Hüllen verbunden sind. Die Elektroden des Kapazitätsteiles sind im Inneren elektrisch mit den entgegengesetzten Enden des Gehäuses verbunden. Sofern es erwünscht ist, werden die Leitungen äußerlich verbunden, entgegengesetzt zu den inneren Verbindungen.

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BeZugszeichnenliste

10 Kondensator-, Kapazitätsteil bzw, -abschnitt 12/14 .Abschluß-, Begren-zungs streif en. ader -band .,.·· .... .20/30 Gehäusehülle od,-e.r Hülse, zweiteiliges- Gehäuse _: . 22/32 Verbindungsstellen der. Elektroden ,. . . - -·.-,... 24/34 Verbindungsstellen ..._,. . ,

26/3& Äußere Leitungen - .·'""-. >··,- ._: ; ■ > _iv . . ■·· ■ 40 Isolierende, sieh.verjüngende -b,zw. abgeschrägte Buchse

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ORIGINAL INSPECTED

Leerseite

Claims

. Fuchs, Or,
Postfach 700345 ' *3 f] *? J A Q η

Schnecke^ »cfu
D-CCOO Frankfurt sn Main 7i)
{0611; 017073

SPIiAGUE ELECTRIC COMPANY 26. August 1980

North Adams, Massachusetts, Y.St.A. Gz//v.k.

Geschlossener Kondensator

Priorität: 30. August 1979., V.St-A-, Nr. 071,209

Pat entanspTüehe

y. Geschlossener Kond-ensator gekennzeichnet durch einen gewickelten Kondensatorabschnitt, zwei offen auslaufende Metallhüllen und einer Isolierbuchse mit selbsthemmenden Abschrägungen, wobei die offenen Enden der Metallhülle mit der Isolierbuchse in einer nicht ineinander übergreifender Anordnung verbunden werden können, und wobei
eine Elektrode des Kondensators mit einer der Metallhüllen und die andere Elektrode mit der anderen Metallhülle elektrisch verbunden ist.
2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich verjüngende Buchse den Kondensatorabschnitt umgreift und einen Mittelteil mit mindestens demselben äußeren Durch-

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messer wie die Metallhülle aufweist und die selbsthemmenden Abschrägungen seitlich von diesem Mittelteil aus verlaufen^ wobei der Winkel der Verjüngung weniger als 16° beträgt, und die Metallhüllen sich im Eingriff mit den Verjüngungen befinden und an den Mittelteil angrenzen, so daß eine selbsthemmende Abdichtung für den Kondensator entsteht.
3. Kondensator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verjüngungswinkel 8 beträgt.
4. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatorabschnitt längliche Abschlußstreifen aufweist, wobei der eine Streifen mit der einen Metallhülle und der andere Streifen mit der anderen Metallhülle verbunden ist.
5· Kondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine äußere Leitung mit der Außenseite -der Metallhülle entgegengesetzt zu der inneren Verbindung des länglichen Absehlußstreifens elektrisch verbunden ist.
6. Kondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren und die äußeren Verbindungen -Schweißverbindungen sind.
7. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch-gekennzeichnet, daß der Kondensatorabschnitt ein imprägnierter elektrolytischer Abschnitt ist.
8. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensatorabschnitt ein elektrostatischer, streifengewickelter Abschnitt oder ein Abschnitt mit ausgezogener Folie ist.
9· Kondensator nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Metallhüllen aus Aluminium sind und eine zylindrische Form aufweisen, die an einem Ende offen ist.
10. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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eine zusätzliche Abdichtung durch ein oder mehrere Bindemittel an dem sich verjüngenden Teil der Buchse vorgesehen ist, sowie ferner durch eine äußere, durch Wärmeeinwirkung geschrumpfte Buchse oder durch ein Buchsenmaterial, das sich über die auslaufende Kante der Metallhüllen erstreckt.

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