DE973756C

DE973756C - Elektrolytkondensator, insbesondere fuer hohe Spannungen und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE973756C
Application number: DES1219A
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr Baer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1950-01-05
Filing date: 1950-01-05
Publication date: 1960-05-25

Description

Elektrolytkondensatoren lassen sich bekanntlich bisher nur bis zu einer Spitzenspannung von etwa 550 Volt bauen. Einer der Gründe dafür ist der, daß die Funkenspannung der verwendeten Betriebselektrolyte nicht wesentlich über 600 Volt liegt. Sollen Elektrolytkondensatoren für höhere Spannungen verwendet werden, so müssen zwei Kondensatoren in Reihe geschaltet werden. Dabei ergibt sich als Nachteil, daß das Gehäuse des einen Elektrolytkondensators direkt oder über den Betriebselektrolyten an Spannung liegt.

Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, die Reihenschaltung zweier Kondensatoren durch eine sogenannte innere Reihenschaltung der Wickel zu ersetzen. Es liegt nahe, die Aufgabe dadurch zu lösen, daß man zwei getrennte Wickel in einem Becher unterbringt, die durch Isolierpapier oder andere Isolierstoffe voneinander getrennt sind. Diese Ausführung hat selbst dann, wenn einer der beiden Wickel auf den anderen gewickelt wird, wobei eine durchlaufende Folie, die gleichzeitig als Elektrode für beide Teilkapazitäten dient und die gleichzeitig die Reihenschal-

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tung bewirkt, verwendet werden kann, einmal den Nachteil, daß der Raum schlecht ausgenutzt wird Außerdem ist es erfahrungsgemäß schwierig und auf lange Sicht fast unmöglich, zwei Elektrolytkondensatorenwickel im gleichen Gehäuse voneinander so gut zu isolieren, daß der säurehaltige Elektrolyt nicht im Laufe der Zeit die Isolierlagen durchdringt. Es ist auch schon beschrieben worden, in Reihe geschaltete Teilkapazitäten eines Elektrolytkondensators gemeinsam ίο aufzuwickeln, jedoch ist es bisher nicht gelungen anzugeben, wie ein solcher Kondensator aus durchgehenden Belegungen hergestellt werden kann, ohne daß dabei infolge der Anordnung der Teilkapazitäten im Wickel der Reihenschaltung von zwei Teilkapazitäten eine andere Teilkapazität parallel geschaltet wird oder diese sogar kurzgeschlossen wird.

Diese Nachteile vermeidet ein unipolarer Elektrolytkondensator, insbesondere für hohe Spannungen, mit zwei hintereinandergeschalteten und in einem Wickel untergebrachten Teilkapazitäten, deren Elektrodenfolien, von denen nur zwei an Betriebsspannung liegen, gemeinsam aufgewickelt sind, der erfindungsgemäß so aufgebaut ist, daß von den vier vorgesehenen Elektrodenfolien die nicht an der Betriebsspannung liegenden Elektroden (A₂, A₄) nur einseitig formiert sind und derart zwischen den Stromzuführungsfolien (A₁, A₃) im Wickelkörper angeordnet sind, daß ihre formierte Seite der nicht formierten Stromzuführungsfolie (Kathode, A₃) und ihre nicht formierte Seite der beidseitig formierten Stromzuführungsfolie (Anode, A₁) gegenüberliegt und daß diese einseitig formierten Elektroden (A₂, A₄) so breit ausgebildet sind, daß sie zur einwandfreien Trennung der Elektrolyte über die mit Elektrolyt getränkten Zwischenlagen aus den Stirnseiten des Wickelkörpers hervorstehen.

Dabei werden die in der Abb. 1, die die Ersatzschaltung einer Reihenschaltung zweier Kondensatoren zeigt, mit A₂ und A₁ bezeichneten Elektroden, also die bei einer Reihenschaltung normalerweise miteinander verbundenen Elektroden als eine den beiden Teilkapazitäten gemeinsame Elektrode ausgebildet. Sie bestehen zweckmäßigerweise aus einem einzigen zusammenhängenden Band, das in einem in der Mitte der Längsrichtung quergefalteten Zustand und entsprechender Lage zu den Stromzuführungsfolien eingewickelt ist. Um eine einwandfreie Trennung der beiden Elektrolyte zu erreichen, läßt man die den beiden Teilkapazitäten gemeinsame Folie über die mit Elektrolyt getränkten Papierbahnen überstehen, so daß sie eine Trennwand für beide Elektrolyte bildet. Eine Benetzung dieser überstehenden Folie mit Elektrolyt wird dadurch verhindert, daß man die Stirnflächen des Wickels mit Wachs oder Vergußmasse ausgießt.

In der Abb. 2 ist beispielsweise der Wickelaufbau eines gepolten Elektrolytkondensators mit glatter Folie und innerer Reihenschaltung skizziert. Die in der Praxis als Doppellagen ausgeführten Papierbahnen sind der Einfachheit halber nur als Einzellagen gezeichnet. Die beidseitig vorformierte Folie A₁ bildet zwischen den beiden überstehenden Papierlagen P₁ und P₂ mit der Kathode A ₂ bzw. A₁ die eine Teilkapazität des Wickels. Die Innenseiten der Folie A₂ und Ai stellen die Anode der zweiten Teilkapazität dar. Die Folien A₂ und A₄ müssen demnach einseitig vorformiert werden. Sie sind außerdem so breit zu halten, daß sie auf jeder Seite noch um etwa 5 mm über die Papierlagen P₁ und P₂ herausragen. In diese Umhüllung werden die beiden Papierlagen P₃ und P₄ mit der nicht vorformierten, glatten Folie A.₃ eingelegt. Die Papierbahnen P₃ und P₄ werden von den Folien A₂ und A₁₁ um etwa 5 mm überragt und stehen selbst um ein Geringes über die Folie A₃ vor.

Zum Zwecke der Wickelformierung kann man auch die Mittelelektrode A₉JA₄, getrennt herausführen, so daß man jede Teilkapazität für sich nachformieren kann. Beim Einbau wird dieser Anschlußstreifen dann wieder abgeschnitten. Die einseitig vorformierten Folien A₂ und A₁ können im Wanderbad in der Weise vorformiert werden, daß man zwei Folien aufeinanderliegend gleichzeitig so durch das Wanderbad führt, daß die Innenflächen vom Elektrolyten nicht benetzt werden. Bei Kondensatoren mit aufgerauhter Folie ist für die Folie A₁, A₂ und A₁ aufgerauhte, für A₃ glatte Folie zu verwenden. Auch in diesem Falle werden A₂ und A₁ in der angegebenen Weise nur einseitig formiert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Unipolarer Elektrolytkondensator, insbesondere für hohe Spannungen, mit zwei hintereinandergeschalteten und in einem Wickel untergebrachten Teilkapazitäten, deren Elektrodenfolien, von denen nur zwei an Betriebsspannung liegen, gemeinsam aufgewickelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß von den vier vorgesehenen Elektrodenfolien die nicht an der Betriebsspannung liegenden Elektroden (A₂, /I₄) nur einseitig formiert sind und derart zwischen den Stromzuführungsfolien (A₁, A₃) im Wickelkörper angeordnet sind, daß ihre formierte Seite der nicht formierten Stromzuführungsfolie (Kathode, A₃) und ihre nicht formierte Seite der beidseitig formierten Stromzuführungsfolie (Anode, A₁) gegenüberliegt und daß diese einseitig formierten Elektroden (A₂, A₁) so breit ausgebildet sind, daß sie zur einwandfreien Trennung der Elektrolyte über die mit Elektrolyt getränkten Zwischenlagen aus den Stirnseiten des Wickelkörpers hervorstehen.

2. Unipolarer Elektrolytkondensator nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die einseitig formierten Elektroden aus einem einzigen zusammenhängenden Band bestehen, das in einem in der Mitte der Längsrichtung quergefalteten Zustand und entsprechender Lage zu den Stromzuführungsfolien eingewickelt ist.

3. Unipolarer Elektrolytkondensator nach Anspruch ι oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß, um eine Benetzung der überstehenden einseitig formierten Folien mit Elektrolyt zu verhindern, die Stirnflächen des Wickels mit Wachs oder Vergußmasse vergossen sind.

4. Verfahren zur Herstellung einer einseitig formierten Elektrode für den Aufbau von unipolaren Kondensatoren nach den xA.nsprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei aufeinanderliegende

Folien gleichzeitig so durch ein Wanderbad geführt werden, daß die Innenflächen vom Elektrolyten nicht benetzt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 154 136, 601 054, 691;

österreichische Patentschrift Nr. 143 883; schweizerische Patentschrift Nr. 253 341; britische Patentschrift Nr. 392 417; USA.-Patentschrift Nr. 2 055 216; französische Patentschriften Nr. 743 313, 799 698; Buch von Georgiev, »Electrolytic Capacitor«, S. 82,

83.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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