JPH01196115A - Aging method for electrolytic capacitor - Google Patents
Aging method for electrolytic capacitorInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、電解コンデンサの製品化最終処理として陽
極側電極の化成酸化皮膜の修復、特性の安定化および均
一化のために施される電解コンデンサのエージング方法
に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] This invention relates to electrolytic capacitors that are applied as a final treatment for commercialization of electrolytic capacitors to repair the chemical oxide film on the anode side electrode and to stabilize and equalize the characteristics. Concerning aging methods for capacitors.
[従来の技術〕
一般に、電解コンデンサは、表面に誘電体酸化皮膜を持
つ陽極と、誘電体酸化皮膜を持たない陰極とを、両極間
にセパレータを介在させて対向させるとともに、電解液
を含浸させて外装ケースに封入したものである。陽極お
よび陰極には、共にエツチング処理されたアルミニウム
箔などが用いられるが、陽極にはその表面に化成処理に
よって誘電体酸化皮膜が形成されている。そして、これ
ら陽極および陰極は、内部リードがステッチ加工などに
よって接続されるとともに、所定の長さに裁断された後
、セパレータ紙を挾んで陰極とともに円筒状の電解コン
デンザ素子として巻回され、電解液の含浸の後、外装ケ
ースに封入されるのである。[Prior Art] Generally, an electrolytic capacitor has an anode with a dielectric oxide film on its surface and a cathode without a dielectric oxide film, which are faced to each other with a separator interposed between the two electrodes, and are impregnated with an electrolyte. It is enclosed in an outer case. Etched aluminum foil or the like is used for both the anode and the cathode, and a dielectric oxide film is formed on the surface of the anode by chemical conversion treatment. The internal leads of the anode and cathode are connected by stitching, etc., and after being cut to a predetermined length, the anode and cathode are wound together with separator paper to form a cylindrical electrolytic capacitor element, and the electrolyte is After being impregnated with water, it is sealed in an outer case.
このような機械的な加工を経た陽極は、内部リートの接
続、裁断および巻回などによって機械的加工や機械的応
力を受け、その地金部分の露出ないし誘電体酸化皮膜に
欠損を生じるのである。このような欠陥を持つ陽極では
、電解コンデンサの特徴的な機能である自己修復作用の
みに任せたのでは、特性の安定化、均一化が得られず、
それを補償する最終処理として、欠損部分の誘電体酸化
皮膜を修復して特性の安定化処理としての再化成処理で
あるエージング処理が行われる。Anodes that have undergone such mechanical processing are subjected to mechanical processing and mechanical stress due to the connection, cutting, and winding of internal reets, resulting in exposure of the bare metal or damage to the dielectric oxide film. . If an anode with such defects is left to its own self-healing action, which is a characteristic feature of electrolytic capacitors, it will not be possible to stabilize and make the characteristics uniform.
As a final treatment to compensate for this, an aging treatment, which is a reformulation treatment, is performed to repair the dielectric oxide film in the defective portion and stabilize the characteristics.
〔発明が解決しようとする課題]
従来、エージング処理は、電流制御素子に抵抗および定
電流素子を用いて、電解コンデンサの定格(低圧、中圧
および高圧)、電解液の種類、容量などに対応するエー
ジング電圧およびエージング電流を設定し、連続した電
圧および電流によって行われている。すなわち、エージ
ング前の電解コンデンサは特性のばらつきを持っている
ことから、個々の電解コンデンサに対し、そのばらつき
に対応したエージング入力を加えることが望ましいが、
生産レベルで個々の電解コンデンサについて、エージン
グ入力を変えることは非常に困難である。また、エージ
ング時間を早めるために、エージング入力を高くすると
、特性のばらつきによる電解コンデンサの発熱や急激な
化学変化による内部圧力の増大が生じ、破壊するおそれ
がある。[Problem to be Solved by the Invention] Conventionally, aging treatment uses a resistor and a constant current element as a current control element, and corresponds to the rating of the electrolytic capacitor (low voltage, medium voltage, and high voltage), the type of electrolyte, the capacity, etc. Set the aging voltage and aging current to be done by continuous voltage and current. In other words, since electrolytic capacitors before aging have variations in characteristics, it is desirable to apply aging input to each electrolytic capacitor that corresponds to the variations.
It is very difficult to vary the aging input for individual electrolytic capacitors at the production level. Furthermore, if the aging input is increased in order to speed up the aging time, the electrolytic capacitor may generate heat due to variations in characteristics and internal pressure may increase due to rapid chemical changes, which may lead to breakdown.
そこで、生産ラインでは、複数の電解コンデン→ノに対
応する電流制御手段を共通化するとともに、エージング
の安全性を高めるため、エージング処理は低電流からエ
ーシングを開始し、時間によって電圧や電流を加減する
ため、エージング処理時間が長時間化する傾向があった
。Therefore, in the production line, we standardized the current control means for multiple electrolytic capacitors, and in order to increase the safety of aging, we started aging from a low current, and adjusted the voltage and current depending on the time. Therefore, the aging treatment time tended to become longer.
従来、エージング処理時間を短縮したニージンク方法と
して、特公昭62−56648号「電解コンデンサのエ
ージング方法」がある。このニージンク方法ではエージ
ング処理を間欠的に行い、放電処理を行う点で特徴的で
あるが、エージング処理そのものは、連続的な電圧、電
流を用いているため、エージング処理時間が依然としで
長いという欠点がある。Conventionally, as a knee zinc method that shortens the aging treatment time, there is Japanese Patent Publication No. 62-56648 entitled ``Method for Aging Electrolytic Capacitors''. This knee zinc method is unique in that aging treatment is performed intermittently and discharge treatment is performed, but the aging treatment itself uses continuous voltage and current, so the aging treatment time is still long. There are drawbacks.
そこで、この発明は、電解コンデンサに対するエージン
グ入力を電気的なファクタを制御してエージングの最適
化を回り、エージング時間の短縮化とともに、製品の均
一化、安定化など再化成特性を改善した電解コンデンサ
のエージング方法を提供することを目的とする。Therefore, this invention optimizes aging by controlling electrical factors of the aging input to electrolytic capacitors, thereby shortening aging time and improving re-forming characteristics such as product uniformity and stability. The purpose is to provide an aging method for
1課題を51イ決するだめの手段]
この発明の電解コンデンサのエーシング方法は、第1図
および第2図に示すように、電解コンデンサ61〜6N
に周期性を持つ間欠的なエーシング入力を加えて行うこ
とを内容とする。Means for solving one problem in 51 steps] As shown in FIG. 1 and FIG.
The content is to add intermittent ashing input with periodicity to.
そして、この発明の電解コンデンサのエージング方法に
おいて、エージング入力は、任意のパルス幅またはデユ
ーティを持つ矩形波状のパルス電圧またはパルス電流で
あることを内容とする。In the electrolytic capacitor aging method of the present invention, the aging input is a rectangular wave pulse voltage or pulse current having an arbitrary pulse width or duty.
電解コンデンサに対して間欠的なエージング入力を加え
た場合、電解コンデンサにはそのパルスに応じて周期的
、間欠的なレヘルを持つエージング電流が流れる。エー
ジング入力の下限レヘルを零ないし上限レヘルから遥か
に低い値にすれば、上限レベルでエージングの動作区間
、下限レヘルでその休止区間となり、換言すれば、電解
コンデンサは、動作区間で発熱、休止区間で冷却が行わ
れる。すなわち、交互に発熱、冷却を繰り返し、化成反
応が行われる結果、異常な発熱や熱的蓄積のない、最適
なエージング動作が行われることに一5=
なる。この処理結果が適性であることは、後述の実験結
果から明らかである。When an intermittent aging input is applied to an electrolytic capacitor, an aging current with a periodic and intermittent level flows through the electrolytic capacitor according to the pulses. If the lower limit level of the aging input is set to zero or a value far lower than the upper limit level, the upper limit level will be the operating period of aging, and the lower limit level will be the rest period. Cooling takes place. That is, as a result of alternately repeating heat generation and cooling to perform a chemical conversion reaction, an optimal aging operation is performed without abnormal heat generation or thermal accumulation. It is clear from the experimental results described below that this processing result is appropriate.
そして、この発明の電解コンデンサのエージング方法に
おいて、エージング入力を、任意のパルス幅またはデユ
ーティを持つ矩形波状のパルス電圧またはパルス電流に
すれば、パルス幅またはデユーティの制御によって電解
コンデンサに加えられるエージング電荷を自由に変更し
て任意のエージング特性が得られ、効率的かつ特性の良
いエージング処理が行われる。In the electrolytic capacitor aging method of the present invention, if the aging input is a rectangular waveform pulse voltage or pulse current with an arbitrary pulse width or duty, the aging charge applied to the electrolytic capacitor by controlling the pulse width or duty. Any aging characteristics can be obtained by freely changing the aging characteristics, and aging processing can be performed efficiently and with good characteristics.
[実 施 例]
第1図は、この発明の電解コンデンサのエージング方法
に用いるエージング装置の実施例を示す。[Example] FIG. 1 shows an example of an aging apparatus used in the method of aging an electrolytic capacitor of the present invention.
電源装置2は、電圧、電流、周波数、デユーティ比など
、周期性を持つ間欠的なエージング出力を発生するエー
ジング電源であり、電解コンデンサのエージング処理の
電気的なファクタを任意に制御可能な、たとえば、パル
ス電源を以て構成される。The power supply device 2 is an aging power supply that generates an intermittent aging output with periodicity such as voltage, current, frequency, duty ratio, etc., and can arbitrarily control the electrical factors of the aging process of the electrolytic capacitor, for example. , consists of a pulse power supply.
この電源装置2には逆流を防止するためのダイオート3
を介して複数対の接続端子4a、4bが設Uられ、各接
続端子4a、4b間のそれぞれには、製造後、最終処理
としてのエージング処理を行うための同定格の電解コン
デンサ6、.62 ・・・6Nが接続され、各電解コン
デンサ61〜62.にば、電源装置2からエージング入
力が加えられる。This power supply device 2 has a diode 3 to prevent backflow.
A plurality of pairs of connection terminals 4a, 4b are provided through the connection terminals 4a, 4b, and between each connection terminal 4a, 4b, an electrolytic capacitor 6, . 62...6N are connected to each electrolytic capacitor 61-62. Then, an aging input is applied from the power supply device 2.
そして、第2図は、周期性を持つ間欠的なエージング入
力としてパルス電圧を用いた場合を示す。FIG. 2 shows a case where a pulse voltage is used as an intermittent aging input having periodicity.
このパルス電圧は、特定の繰返し周波数fを持ち、時間
T1でエージング入力の上限レヘルとしての上限電圧V
++(>O)、時間T2でコーージング入力の下限レヘ
ルとしての下限電圧V、−〇、デユーティ比rばT+
/ (T1+’r2)である。This pulse voltage has a specific repetition frequency f, and at time T1 the upper limit voltage V as the upper limit level of the aging input.
++(>O), lower limit voltage V as lower limit level of cosing input at time T2, -〇, duty ratio r = T+
/ (T1+'r2).
このようなパルス電圧を以てエージング処理を行うと、
各電解コンデンサ61〜6Nは、時間T1で通電、時間
T2で遮断によって時間T、で発熱、時間T2で冷却が
交互に行われ、その繰返しは周波数f、発熱時間はデユ
ーティ比に依存する。When aging treatment is performed using such a pulse voltage,
Each of the electrolytic capacitors 61 to 6N is energized at time T1 and cut off at time T2, thereby generating heat at time T and cooling at time T2 alternately, and the repetition thereof depends on the frequency f and the time of heat generation depends on the duty ratio.
このような周波数f、雷電圧H1Vl およびデユーテ
ィ比rなどの電気的なファクタは、電解コンデンサ6、
〜6Nの定格値によって設定するものとする。Electrical factors such as frequency f, lightning voltage H1Vl and duty ratio r are determined by the electrolytic capacitor 6,
It shall be set according to the rated value of ~6N.
たとえば、周波数fは、第3図に示すように、上限電圧
Vl+の期間を2T1、下限電圧■1.の期間2T2に
すれば、第2図に示したパルス電圧の周波数fの1/2
の周波数(f/2)となる。For example, as shown in FIG. 3, the frequency f is such that the period of the upper limit voltage Vl+ is 2T1, and the period of the lower limit voltage is 1. If the period 2T2 is set, the frequency f of the pulse voltage shown in FIG.
The frequency is (f/2).
このようにすれば、パルス電圧によって断続するパルス
電流が電解コンデンサ61〜6Nに流れ、発熱と冷却が
交互にしかも最適な時間間隔を以て行われるので、再化
成の立上り時間の短縮化が図られる。連続した直流電圧
を用いた場合、連続した発熱が生しるため、従来ては初
期のエージング電流、電圧を抑え、段階的な電圧、電流
を上昇させるような操作が必要であったためエージング
効率が低下し、エーシング時間が長くなったが、ニーシ
ンク入力が間欠的、周期的であるため、初期から最終的
なエーシング電圧を与えても、異常な漏れ電流および発
熱ないし熱的な蓄積を伴うことがなく、エーシング効率
が高められ、エージング処理を短時間で行うことが可能
になった。In this way, a pulse current that is intermittent by a pulse voltage flows through the electrolytic capacitors 61 to 6N, and heat generation and cooling are performed alternately and at optimal time intervals, so that the start-up time of re-formation can be shortened. When continuous DC voltage is used, continuous heat generation occurs, so conventionally it was necessary to suppress the initial aging current and voltage and then increase the voltage and current in stages, which reduced aging efficiency. However, because the knee sink input is intermittent and periodic, even if the final acing voltage is applied from the initial stage, abnormal leakage current and heat generation or thermal accumulation may occur. This improved aging efficiency and made it possible to perform aging treatment in a short time.
このようなパルス電圧によるエージング処理は、実行的
な電流可変を行うことであり、エージングに寄与する最
大電流は、実行電流よりも大きく、不良品ノデハッグ(
debug)a能が実現されることも特徴的である。す
なわち、エージング処理を行う電解コンデンサ6、〜6
Nでは、個々の特性が不揃いであって、極端な場合、欠
陥品に近いものも含まれているので、急激な大電流を流
すと、その欠陥品の電解コンデンサに集中的に電流が流
れ、その電流によって電解コンデンサが破壊に至るため
、他の正常な電解コンデンサのエージング処理が不十分
になるおそれがあるが、このようなパルス電圧など周期
性を持つ間欠的なエージング入力を用いると、安全性が
より高められるのである。Aging processing using such a pulse voltage involves effectively varying the current, and the maximum current that contributes to aging is larger than the effective current, resulting in failure of defective products (
It is also characteristic that debug) a function is realized. That is, the electrolytic capacitors 6, 6 to 6 undergo aging treatment.
In N, the individual characteristics are uneven, and in extreme cases, some products are close to defective, so when a sudden large current is applied, the current flows intensively to the defective electrolytic capacitor. Since the electrolytic capacitor is destroyed by this current, there is a risk that the aging process of other normal electrolytic capacitors will be insufficient, but using an intermittent aging input with periodicity such as a pulse voltage can be used safely. This will further enhance your sexuality.
そして、エージング処理は、供給する電荷量に依存する
ので、エージング時間の短縮化は電荷量を如何に短時間
に供給するかにががる。そごで、このようなパルス電圧
によるエージング処理では、電解コンデンサの容量や定
格などの電解コンデンサ側のファクタを考慮し、第4図
に示すように、パルス電圧の下限電圧■、を初期値Oと
し、上限電圧V11と交互に到来する下限電圧■1.に
時間の経過に従って、バイアス電圧■□ (=V、、■
2、■3 ・・・ (V+ <V2 <V3 ・・・
))を重畳させて時間7.z 、t、4 、Lb ・
・・で徐々に初期値0から■1、V2、■3 ・・・の
ように上昇させる。Since the aging process depends on the amount of charge to be supplied, shortening the aging time depends on how quickly the amount of charge can be supplied. Therefore, in aging processing using such a pulse voltage, considering factors on the electrolytic capacitor side such as the capacitance and rating of the electrolytic capacitor, the lower limit voltage of the pulse voltage, ■, is set to the initial value O, as shown in Figure 4. The upper limit voltage V11 and the lower limit voltage ■1. As time passes, the bias voltage ■□ (=V,,■
2, ■3... (V+ <V2 <V3...
)) and time 7. z, t, 4, Lb・
... Gradually increase from the initial value 0 to ■1, V2, ■3, and so on.
また、バイアス電圧■6は、第4図に示すように、単一
のパルス間隔ごとに段階的に変化させることも一方法で
あるが、複数のパルスをグループ化し、あるいは、エー
シング時間を分割し、一定電圧または段階的ないし連続
的に増加する電圧としてもよい。また、バイアス電圧■
、は、定常的に定電流によるバイアス電流としてもよい
。One way to change the bias voltage 6 is to change it stepwise at each single pulse interval, as shown in Figure 4, but it is also possible to change the bias voltage 6 by grouping multiple pulses or dividing the ashing time. , it may be a constant voltage or a stepwise or continuously increasing voltage. Also, the bias voltage
, may be a constant bias current.
そして、前記実施例では、パルス電圧をエージング入力
としたが、たとえば、第5図に示すように、上限レヘル
としての上限電流を111、下限レヘルとしての下限電
流をILとするパルス電流を以てエージング処理を行っ
てもよい。このパルス−同一
電流では、時間T1で上限電流IH1時間T2で下限電
流IL(=O)に設定し、デユーティ比rは、前記実施
例と同様に設定されている。このような電圧に依存しな
い定電流値を持つパルス電流を用いれば、電解コンデン
サ6、〜68の発熱を抑え、立上りの迅速化を図ること
ができ、低圧用、中圧用および高圧用の電解コンデンサ
を、電圧変換を伴うことなく、効率的なエージング処理
を行うことができる。In the above embodiment, the pulse voltage was used as the aging input, but for example, as shown in FIG. You may do so. In this pulse-same current, the upper limit current IH is set at time T1, and the lower limit current IL (=O) is set at time T2, and the duty ratio r is set in the same manner as in the previous embodiment. By using such a pulsed current with a constant current value that does not depend on the voltage, it is possible to suppress the heat generation of the electrolytic capacitors 6 and 68 and to speed up the start-up. , efficient aging processing can be performed without voltage conversion.
なお、実施例では周期性を持つ間欠的なエージング入力
としてパルス電圧、パルス電流を用いた場合について説
明したが、周期性を持つ間欠的なエーシング入力として
交流半波整流波形の電圧や電流、三角波電圧、電流を用
いてもよい。In addition, in the example, the case where pulse voltage and pulse current were used as periodic and intermittent aging input was explained, but as periodic and intermittent aging input, voltage and current of AC half-wave rectified waveform, triangular wave Voltage or current may also be used.
定格電圧400■、静電容量47μFの電解コンデンサ
に対し、エージング入力に周波数1kHz、デユーティ
比1/2、上限電圧■□を425■に設定したパルス電
圧を用いた場合と、425■の連続した電圧を用いた場
合のエージング結果を第6図に示す。第6図において、
Xはパルス電圧による電解コンデンザ端子電圧、Yは連
続した電圧による電解コンデンサ端子電圧、ZはXに対
応した電解コンデンサ素子の温度を示す。For an electrolytic capacitor with a rated voltage of 400■ and a capacitance of 47μF, a pulse voltage with a frequency of 1kHz, a duty ratio of 1/2, and an upper limit voltage of 425■ is used for the aging input, and a continuous pulse voltage of 425■ FIG. 6 shows the aging results when voltage is used. In Figure 6,
X indicates the electrolytic capacitor terminal voltage due to the pulse voltage, Y indicates the electrolytic capacitor terminal voltage due to the continuous voltage, and Z indicates the temperature of the electrolytic capacitor element corresponding to X.
この結果から明らかなように、連続電圧を用いた場合に
比較し、周期性を持つ間欠的なエージング入力としてパ
ルス電圧を用いると、端子電圧の立上りが早く、エーシ
ング処理時間の1/4程度に短縮化されることが判る。As is clear from this result, when a pulse voltage is used as an intermittent aging input with periodicity, the terminal voltage rises faster than when a continuous voltage is used, and the aging process time is reduced to about 1/4. It can be seen that it is shortened.
[発明の効果]
以上説明したように、この発明によれば、周期性を持つ
間欠的なエーシング入力を以て電解コンデンサのエージ
ング処理を行うので、発熱と冷却とを交互に繰り返して
エーシング処理が行われ、周波数、電圧、電流、デユー
ティ比などの電気的なファクタによってエーシング処理
の最適化が図られ、効率的なエージング処理によって均
一性、安定性を高めた製品を生産することができる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, since the aging process of the electrolytic capacitor is performed using periodic and intermittent aging input, the aging process is performed by alternately repeating heating and cooling. The aging process is optimized based on electrical factors such as frequency, voltage, current, and duty ratio, and the efficient aging process makes it possible to produce products with improved uniformity and stability.
第1図はこの発明の電解コンデンサのエーシング方法に
用いるエージング装置の実施例を示す図、第2図ないし
第5図はエージング処理の電気的なファクタの制御を示
す図、第6図はこの発明および従来のエージング方法に
よるエージング特性を示す図である。
2・・・電源装置
61〜68 ・・・電解コンデンサ
ン
第1図
時 間
第2図
第3図
時 間
第4図
時 間
第5図FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the aging device used in the aging method for electrolytic capacitors of the present invention, FIGS. 2 to 5 are diagrams showing control of electrical factors in the aging process, and FIG. FIG. 3 is a diagram showing aging characteristics according to a conventional aging method. 2... Power supplies 61 to 68... Electrolytic capacitors Figure 1 Time Figure 2 Figure 3 Time Figure 4 Time Figure 5
Claims (2)
グ入力を加えて行う電解コンデンサのエージング方法。(1) A method of aging an electrolytic capacitor by applying periodic and intermittent aging input to the electrolytic capacitor.
ューティを持つ矩形波状のパルス電圧またはパルス電流
である請求項1記載の電解コンデンサのエージング方法
。(2) The aging method for an electrolytic capacitor according to claim 1, wherein the aging input is a rectangular waveform pulse voltage or pulse current having an arbitrary pulse width or duty.
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JP2105788A Granted JPH01196115A (en) | 1988-01-30 | 1988-01-30 | Aging method for electrolytic capacitor |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01196115A (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS50148852A (en) * | 1974-05-20 | 1975-11-28 | ||
JPS5297162A (en) * | 1976-02-10 | 1977-08-15 | Nippon Electric Co | Method of manufacturing capacitor |
JPS53118760A (en) * | 1977-03-28 | 1978-10-17 | Fujitsu Ltd | Method of making solid electrolytic capacitor |
JPS58182815A (en) * | 1982-04-20 | 1983-10-25 | シ−ケ−デイ株式会社 | Method of ageing electrolytic condenser |
-
1988
- 1988-01-30 JP JP2105788A patent/JPH01196115A/en active Granted
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS50148852A (en) * | 1974-05-20 | 1975-11-28 | ||
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0583168B2 (en) | 1993-11-25 |
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