NL8501684A - Elektrolytische wikkelkondensator. - Google Patents

Description

j r — - £ PHN 11.413 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Elektrolytische wikkelkondensator.

De uitvinding heeft betrekking op een elektrolytische wikkelkondensator en op een werkwijze voor de vervaardiging daarvan.

Een elektrolytische wikkelkondensator omvat een, aan één zijde van een afdichting voorziene, open metalen omhulling en 5 een zich daarin bevindend gewikkeld samenstel van een door formeren van een diêlektrische oxidehuid voorziene strook van een aluminiumfolie, twee of meer met elektrolytvloeistof of met een vast halfgeleidend metaaloxide geïmpregneerde separatorfolies en een strook van een al of niet geformeerde tweede aluminiumfolie, die tezamen tot een wikkel zijn 10 opgerold.

De anodefolie en de kathodefolie zijn door middel van een uit de wikkel stekend lipje of via een pen aan het begin van de foliestrook via een doorvoer in een schijf of via de omhulling met de externe aansluitdraden of aansluitpennen verbonden. Verschillende 15 uitvoeringen zijn mogelijk, die echter elk het bezwaar gemeen hebben, dat de inwendige weerstand van de kondensator (esr) en esl (equivalente zelfinductie) hoog zijn. Dit heeft weer een hoge verliesfaktor (tgj*) en esl tot gevolg en een verslechtering van de kondensator-eigenschappen naarmate de frekwentie van de wisselspanning hoger is, waarbij de 20 kondensator wordt gebruikt.

Men heeft ter verlaging van de esr de kathodefolie respectieve!!jk de anodefolie, al naar gelang de uitvoering van de kondensator, voorzien van meer lipjes. Dit had echter moeizame bewerkingen tot gevolg om de lipjes onderling en met de aansluiting te 25 verbinden. Voor massafabrikage was dit zeker geen bruikbare verbetering.

Als oplossing van het probleem zou ook nog te overwegen zijn het toepassen van korte, brede folies. Dit zou echter leiden tot dunne, hoge kondensatoren, hetgeen voor vele toepassingen ongewenst is.

30 Het toepassen van dikke aluminiumfolies vergroot het volume van de kondensator en is kostbaar.

De uitvinding beoogt een eenvoudige uitvoering van een -¾ 3 ^ Λ *· ƒ V.-; * 1 . -¾ ?·' ‘ T* V ^ Ü ^ ‘ ΡΗΝ 11.413 2 Ξ Λ wikkelkondensator, waarbij de esr aanzienlijk is verlaagd en een eenvoudige, voor massafabrikage geschikte, werkwijze ter vervaardiging van een dergelijke kondensator.

De wikkelkondensator volgens de uitvinding is daardoor 5 gekenmerkt, dat de kathodefoliewindingen en/of de anodefoliewindingen in de breedterichting ten opzichte van de separatorfolie(s) uitgewikkeld zijn naar de kopse zijden van de wikkel en dat een aantal van de aldus uitgewikkelde foliewindingen aan één of beide kopse zijden van de wikkel radiaal onderling verbonden zijn door middel van een vastgehechte 10 strook metaal of een metalen plaatje.

Bij voorkeur bestaat het metaal van de strook uit hetzelfde metaal als de folie. Ter vervaardiging van deze wikkelkondensator wordt aan één of beide kopse zijden van de wikkel een radiaal geörienteerd lipje of dun plaatje tegen de uitgewikkelde 15 foliewindingen gelegd en er op twee of meer plaatsen door middel van één of meer laser-bundels op vastgelast.

Deze werkwijze heeft primair tot doel, de esr en de esl van de wikkelkondensator te verlagen op een voor massafabrikage betrouwbare en prijstechnisch gunstige wijze.

20 Sekundair kan deze funktie van het lipje gekorabineerd worden met de funktie, een verbinding tot stand te brengen van de wikkelfolies naar de anode-, respektievelijk kathodeaansluitingen aan het uitwendige van het gerede kondensatorprodukt. Dit laatste aspekt zal in de uitvoeringsvoorbeelden nader worden toegelicht.

25 Het vastlassen door middel van een laserbundel is de enige wijze waarop de verbinding vrijwel zonder aandrukken op een betrouwbare manier gemaakt kan worden. Andere lasmethoden, waarbij het lipje of plaatje met enige kracht aangedrukt moet worden, zijn ongeschikt in verband met schade door ongewenste sluiting tussen de 30 kondensatorwindingen.

Opgemerkt wordt, dat bijvoorbeeld uit het US octrooischrift 3.906.297 een kondensator met gemetalliseerd kunststoffolie bekend is, waarbij eveneens ter verlaging van de serieweerstand een axiale metallische verbinding van de 35 metalliseringslagen in opvolgende windingen gemaakt wordt.. Volgens dit octrooischrift wordt deze verbinding gemaakt door opspuiten van gesmolten metaal met een betrekkelijk laag smeltpunt en met een

C 5 * A. * Ö A

j. .. —...............-ë PHN 11.413 3 betrekkelijk laag warmtegeleidingsvermogen. Het zgn. "schooperen" is voor dit doel bij een elektrolytische wikkeikondensator ónmogelijk, want de dimensies tussen de uitgewikkelde windingen in een foliekondensator zijn van een totaal andere grootte-orde dan in een elektrolytische 5 wikkeikondensator, waardoor kortsluiting zou ontstaan. Bovendien mogen de gebruikelijke metalen, die door schooperen worden aangebracht, zoals Zn-Sn, in een elektrolytkondensator niet worden toegepast. In een foliekondensator is bijvoorbeeld gemetalliseerd kunststoffolie met een totaal dikte van 1 i 5 ip over 2 mm uitgewikkeld ten opzichte van 10 gelijk folie. 3ij een elektrolytische wikkeikondensator is bijvoorbeeld 100 ym dik geformeerd anodefolie met 80 ym aan papier en 20 a 60 ym dik kathodefolie opgewikkeld, waarbij de anodefolie 1 a 2 mm uitgewikkeld is ten opzichte van het kathodefolie. Schooperen leidt hier tot ongewenste sluiting van de windingen. 0Ξ octrooischrift 15 3.906.297 kan dus de vakman niet inspireren tot het radiaal kortsluiten van folies in een wikkeikondensator door middel van laser-lassen.

Aan de hand van de bijgaande tekeningen is de uitvinding toegelicht.

De figuren 1, 2a) en 2b) toont een tweetal uitvoeringen 20 van een wikkel : in figuur 1 is de wikkel om een doorn gewikkeld en heeft dus een open kerngat; in figuur 2 is de wikkel om een pen met meestal een van de folies in de breedte aan het uiteinde aan de pen vastgelast. De pen blijft bij de inbouw van de wikkel in een omhulling in de wikkel zitten en kan uiteindelijk als verbinding met de omhulling 25 respectievelijk de anodedeksel dienen. Figuur 2a) toont een dwarsdoorsnede, figuur 2b) een bijbehorend aanzicht tegen een van de kopse zijden van de wikkel.

In deze figuren stelt 1 de wikkel voor, 2 het uitgewikkelde deel van het kathode/ respektievelijk het anodefolie, 3 30 het lipje of plaatje, dat met een aantal laspuntjes 4 op verschillende plaatsen aan het folie is gelast. In figuur 1 is 5 het doorngat en in figuur 2 is 6 de vikkelpsn, waaraan het uitgewikkelde folie 2 met de korte zijde in de lengterichting kan zijn vastgelast.

In figuur 3 wordt een mogelijke werkwijze voor de 35 vervaardiging van de te lassen wikkel getoond in een voorbeeld, waarin een lipje van de rol wordt aangevoerd en aan de wikkel gelast wordt.

Het inbouwen van de wikkel in een omhulling, het maken van de anode- en .-ï Λ- l v * i PHN 11.413 4 kathodeverbinding, het aanbrengen van de aansluitdraden en het afsluiten van de omhulling wordt niet toegelicht, omdat dit gebruikelijke technieken kan betreffen.

In figuur 3a) is 1 wederom de wikkel met 2 het 5 uitgewikkeld deel. Het lipje 3 wordt in de vorm een strip vanaf rol 7 aangevoerd. Figuur 3b) toont het vastlassen van het lipje door middel van een aantal parallelle bundels laserstraling 8, bijvoorbeeld via glazen lichtgeleiders. In figuur 3c) zijn de laspunten 4 gemaakt en wordt het lipje 3 door middel van een mes 9 afgeknipt.

10 Figuur 4 vertoont een deel van de wikkel met de las vergroot. Hiervan stelt 11 de anodefolie, 12 de separator (papier; hier in enkele uitvoering) en 2 de uitgewikkelde kathodefolie als voorbeeld voor. Op de plaats 13 is de las met het lipje 3 tot stand gekomen.

Rechtstreeks laserlassen zonder lipje lukt niet. Het lipje dient 15 daartoe, om voldoende materiaal voor de nodige hoeveelheid afsmelt voorradig te laten zijn.

In figuur 5 wordt getoond, hoe een betrouwbare lasverbinding wordt verkregen door een juiste focussering van de laserbundels 16. In de vaste aanslag 14 zijn openingen 17 voor de 20 laserbundels aangebracht. De wikkel 1 wordt door middel van de kracht 15 via het lipje 3 op de aanslag gedrukt, die dient als referentie voor de focussering.

Figuur 6 laat ten slotte zien, hoe het lipje 3 verlengd kan worden. Hiertoe kan de lip in het wikkelpakket ingewikkeld worden 25 en eventueel verbonden worden met een van aluminium folies. Deze lip kan dan aan beide wikkelzijden uitsteken, waarbij een van de uiteinden tegen de kopse zijde van de wikkel met laserbundels gelast wordt.

Aldus kan het lipje een extra funktie vervullen, zoals volgens 6a) via de wikkel en vervolgens de schijfdoorvoer naar bijvoorbeeld de 30 anodeaansluiting door middel van 18 of volgens 6b) via de wikkelpen (6) naar de omhulling (20) die als kathode fungeert. Er zijn vele varianten denkbaar van een kombinatie van het lasergelaste lipje met de verbinding naar de omhulling en/of schijfdoorvoeren.

.Λ £ Λ ft f P. Λ J? I «V.Γ.

;V V i «W·

Claims (4)

1. Elektrolytische wikkelkondensator, omvattende een aan één zijde van een afdichting voorziene, open metalen omhulling en een zich daarin bevindend gewikkeld samenstel van een door formeren van een diëlektrische oxidehuid voorziene strook van een aluminiumfolie, 5 twee of meer met elektrolytvloeistof of met een vast halfgeleidend metaaloxide geïmpregneerde separatorfolies en een strook van een al of niet geformeerde tweede aluminiumfolie, die tezamen tot een wikkel zijn opgerold, met het kenmerk, dat de kathodefoliewindingen en/of de anodefoliewindingen in de breedterichting ten opzichte van de 10 sparatorfolie(s) uitgewikkeld zijn naar de kopse zijden van de wikkel en dat een aantal van de aldus uitgewikkelde foliewindingen aan één of beide kopse zijden van de wikkel radiaal onderling verbonden zijn door middel van een vastgehechte strook metaal of een metalen plaatje.

2. Elektrolytische wikkelkondensator volgens conclusie 1, 15 met het kenmerk, dat de strook bestaat uit hetzelfde metaal als de folie.

3. Werkwijze voor de vervaardiging van een wikkelkondensator volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat aan één of beide kopse zijden van de wikkel een radiaal georiënteerd lipje of een dun 20 plaatje tegen de uitgewikkelde foliewikkelingen wordt gelegd en er op twee of meer plaatsen door middel van één of meer laser-bundels wordt vastgelast. > Λ Λ , Η ,·* I Λ π { ή Η

4 V* ν ν * ο -