DEP0011415DA - Eisenelektrolytkondensator - Google Patents

Description

Eisenelektrolytkondensatoren stellen die neueste Entwicklungsstufe auf dem Gebiete der Elektrolytkondensatoren dar. Sie unterscheiden sich von den bisher üblichen Aluminiumelektrolytkondensatoren dadurch, dass, wie schon der Name sagt, die Elektroden nicht aus Aluminium, sondern aus Eisen bestehen, un dass weiterhin wegen dieser Materialverschiedenheit der Elektrolyt aus einer alkalischen Lösung, beispielsweise Natronlauge, besteht. Ausserdem sind beim Eisenelektrolytkondensator beide Elektroden mit einer dielektrisch wirksamen Umsetzungsschicht bedeckt, da sonst die extrem hohe Volumenkapazität des Kondensators nicht erreicht wird.

Der andersartige Aufbau des Kondensators hat auch zu Konstruktionen geführt, die sich von denen des Aluminiumelektrolytkondensators wesentlich unterscheiden. Insbesondere war hierbei massgebend, dass der Eisenelektrolytkondensator bis jetzt eine nur geringe Spannungsfestigkeit, ca. 1 V pro Zelle, aufweist, so dass für die praktische Verwendung grundsätzlich mit einer Hintereinanderschaltung mehrerer Zellen gerechnet werden muss. Wegen dieser Hintereinanderschaltung und wegen der gleichzeitigen Forderung, einen Kondensator bestimmter Spannungsfestigkeit als einheitliches Ganzes auszugeben, wurden bislang Konstruktionen beschritten, bei denen Elektroden aus starren Blechen Verwendung fanden, die gleichzeitig als Trennwände zwischen den einzelnen hintereinander geschalteten Zellen dienten und daher gleichsam Gefässwände darstellten. Obwohl der grössere Raumbedarf derartiger Konstruktionen zunächst nicht ins Gewicht fällt, weil die Volumenkapazität trotzdem sehr gross war, zeigte sich doch, dass man andere Wege beschreiten muss, wenn man die Kondensatoren für höhere Spannungen fertigen will, wobei also eine Vielzahl hintereinander geschalteter Zellen benötigt wird.

Die bisherigen Konstruktionen sind jedenfalls in jenen Fällen wegen des zu hohen Volumenbedarfes de einzelnen Zelle, des Kapazitätsabfalles infolge der Hintereinanderschaltung und des hohen Gewichtes infolge der verhältnismässig starken Elektrodenmaterials nicht verwendbar.

Bei geeigneter Abänderung der beim Aluminiumelektrolytkondensator bekannten Aufbauarten ist es nun aber doch möglich, die bewährten und bekannten Konstruktionen anzuwenden. Nach der Erfindung baut man einen Eisenelektrolytkondensator, insbesondere für hohe Spannungen, in der Weise auf, dass man als Elektrodenmaterial eine leicht biegsame, zweckmässig im laufenden Verfahren, mit der Umsetzungsschicht bedeckte, dünne Eisenfolie wählt, die zusammen mit einem Elektrolytträger, beispielsweise einem Kunststoffasergewebe zusammen in der Art eines Wickelkondensators aufgewickelt ist, und dass dieser Wickelkörper in einem laugenfesten Gefäss, beispielsweise aus Glas mit Vergussmasseabschluss, untergebracht ist, deren mehrere zur Erzielung der gewünschten Spannungsfestigkeit des Kondensators hintereinandergeschaltet und innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses zusammengefasst sein können.

Man stellt also grundsätzlich Wickelkörper her, wie sie auch beim Aluminiumkondensator gefertigt werden. Da nun ein solcher Kondensatorkörper eine zu geringe Spannungsfestigkeit aufweist, ist die Hintereinanderschaltung mehrerer Wickelkörper erforderlich, wozu gleichzeitig eine einwandfreie Trennung zwischen den Elektrolyten der verschiedenen Zellen gewährleistet sein muss. Dies wird mit der Konstruktion nach der Erfindung dadurch erreicht, dass jeder Wickelkörper, der eine einzelne Zelle verkörpert, für sich in ein dicht schliessendes, laugenfestes Gefäss eingesetzt wird und dass mehrere derartige Gefässe äusserlich elektrisch hintereinandergeschaltet werden. Um einen einheitlichen, leicht handlichen Block zu schaffen, wird eine entsprechende Anzahl von Zellen innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses untergebracht. Die Verwendung von Eisenfolie gestattet einerseits die Erzeugung der dielektrischen Umsetzungsschicht in billigster Form, da sie in einem laufenden Verfahren erzeugt werden kann. Ausserdem ist der Raumbedarf eines Wickelkörpers infolge der Wickelmöglichkeit und der Benutzung elektrolytgetränkter Abstandhalter sehr gering und und lässt gleichzeitig die Erzeugung sehr grosser Kapazitäten für die einzelne Zelle zu, so dass selbst bei der Hintereinanderschaltung einer Vielzahl von Zellen noch eine genügend grosse Endkapazität verbleibt. Schliesslich ist auch das Gewicht eines derartigen Kondensators infolge der Verwendung dünner Elektrodenfolien sehr gering.

Durch die Kombination mehrerer an sich z.T. bekannter Massnahmen aus benachbarten Gebieten in sinngemässer Anwendung und unter Berücksichtigung der Besonderheiten des erfindungsgemässen Kondensators ist es daher möglich, extrem kleine und leichte Schalteinheiten zu schaffen, die gegenüber den Aluminiumelektrolytkondensatoren wesentlich vergrösserte Raumkapazitäten aufweisen.

In den Abbildungen ist in Figur 1 ein Schnitt durch eine Kondensatorzelle wiedergegeben, die nach der Erfindung aufgebaut ist. Der Kondensatorkörper a ist ein in üblicher Weise hergestellter Wickelkörper, dessen Elektroden aus mit dielektrisch wirksamen Umsetzungsschichten bedeckten Eisenschichten bestehen, zwischen denen laugengetränkte Abstandhalter angeordnet sind. Dieser Wickelkörper a ist in einem passenden laugenfesten Gehäuse b untergebracht und stirnseitig, beispielsweise durch eine Vergussmasseschicht c, dicht verschlossen. Die Stromanschlüsse d sind in üblicher Weise durch die Vergussmasseschicht hindurchgeführt. Um zu der gewünschten Spannungsfestigkeit des Kondensators zu gelangen, werden mehrere derartiger Zellen, wie sie die Figur 1 beschreibt, in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht. Dies zeigt die Figur 2 in perspektivischer Ansicht. e, f, g und h sind einzelne Zellen, die in ihrem Aufbau der Figur 1 entsprechen. Diese befinden sich in dem gemeinsamen Behälter i und sind innerhalb des Behälters durch die Verbindungsleitungen k elektrisch hintereinandergeschaltet. Lediglich die in eine Elektrode der ersten Zelle e, mit l bezeichnet, und die eine Elektrode der letzten Zelle h, mit m bezeichnet, treten aus dem Gehäuse i heraus und diesen für den Anschluss der äusseren Stromzuführungen.

Claims (2)

1. Eisenelektrolytkondensator, insbesondere für höhere Spannung, dessen Elektroden sämtliche aus mit dielektrisch wirksamen Umsetzungsschichten bedecktem Eisen und dessen Elektrolyt aus einer alkalischen Lösung, beispielsweise Natronlauge, besteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Elektrodenmaterial eine leicht biegsame, zweckmässig im laufenden Verfahren, mit der Umsetzungsschicht bedeckte, dünne Eisenfolie ist, die zusammen mit einem Elektrolytträger, beispielsweise Kunststoffasergewebe, in der Art eines Wickelkondensators aufgewickelt ist, und dass der Wickelkörper in einem laugenfesten Gefäss, beispielsweise aus Glas mit Vergussmasseabschluss, untergebracht ist.

2. Elektrolytkondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere in je einem laugenfesten Gefäss untergebrachte Wickelkörper zur Erzielung der gewünschten Spannungsfestigkeit des Kondensators hintereinandergeschaltet und innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses zusammengefasst sind.