RU1830151C

RU1830151C - Электролитический конденсатор, преимущественно рулонный, с несущей электродной фольгой

Info

Publication number: RU1830151C
Application number: SU904743425A
Authority: RU
Inventors: Швайкфт Вильхельм; Вилль Норберт
Original assignee: Сименс АГ
Priority date: 1988-01-12
Filing date: 1990-03-30
Publication date: 1993-07-23
Also published as: JPH02285622A; US5021927A; CA2013297A1; BR9001388A; EP0389664A1; FI901627A0; DE3800641A1

Abstract

Изобретение касаетс электрического конденсатора с самонесущей электродной фольгой дл работы в услови х высокой нагрузки по переменному току. Цель изобретени - повышение предельно допустимой нагрузки по переменному току. Рулон конденсатора встроен в металлический корпус. Рулон снабжен на обеих торцовых сторонах выступающей электродной фольгой, наход щейс в термическом контакте с основанием и металлической пластиной. Образованные за счет этого тепловые перемычки обеспечивают улучшенный отвод тепла при высоких нагрузках по переменному току; 7 з.п. ф-лы}9 ил.

Description

Изобретение касаетс электрического конденсатора с самонесущей электродной фольгой, в частности рулонного электролитического конденсатора дл работы в услови х высокой нагрузки по переменному току, который встроен в металлический корпус и содержит металлическую тепловую перемычку между конденсатором и корпусом, котора образована выступающей с одной стороны на торцовой стороне электродной фольгой, наход щейс в термическом контакте с основанием корпуса.

Цель изобретени - повышение предельно допустимой нагрузки по переменному току.

На фиг.1 - термическое сопротивление в случае использовани обычного конденсатора: на фиг.2 -термическое сопротивление в случае соответствующего изобретению конденсатора: на фиг.З - схема намотки с выступающим катодом; на фиг.4 - схема намотки с выступающими катодом и анодом: на фиг.5 - конденсатор с дополнительной

пластиной дл отвода тепла; на фиг.6 - конденсатор со встроенной пластиной дл отвода тепла; на фиг.7 - конденсатор с двум взаимно изолированными част ми корпуса; на фиг.8 - распределение теплового потока при использовании различных методов охлаждени ; на фиг.9 - распределение температуры по оси намотки конденсатора.

На фиг.1 схематически изображен путь отвода тепла дл обычного рулонного электролитического конденсатора, в случае которого катодна фольга односторонне выступает к основанию сосуда, в результате чего теплоотвод осуществл етс через основание сосуда. Th представл ет собой температуру гор чей точки, котора возникает в рулоне конденсатора вследствие потерь тепла. Tw представл ет собой внешнюю температуру рулона, а Тс - температуру корпуса . Символом Rhw обозначено термическое сопротивление в рулоне относительно области гор чей точки, а символом Rwc - термическое сопротивление между рулоном

00

со о

ел

со

и корпусом. Таким образом, возникает термическое сопротивление между областью гор чей точки и корпусом, которое определ етс по формуле Rhc Rwc + Rhw,

На фиг,2 схематически изображен путь теплопередачи дл конденсатора, снабженного второй тепловой перемычкой. В этом случае в отношении термического сопротивлени меду областью гор чей точки и корпусом действует формула R hc 1/2Rwc + 1/4 Rhw. За счет наличи второй тепловой перемычки в конденсаторе термическое сопротивление в рулоне уменьшаетс , таким образом, на 75%, а термическое сопротивление между рулоном и корпусом - на 50%.

На фиг.З изображена схема рулона с изображением конденсатора, который состоит из анодной фольги 3 и двух выступающих узлов катодной фольги Т. Между анодной .фольгой 3 и катодной фольгой 1 расположены дистанционные элементы 2, которые, например, выполнены из бумаги и в которых накоплен электролит, Выступающие концы катодной фольги 1 наход тс в термическом контакте, с одной стороны, с основанием сосуда, и, с другой стороны, со следующей частью корпуса, в результате чего возникают две тепловые перемычки. На фиг,4 изображена схема рулона, в случае которой катодна фольга 1 выступает лишь на одной стороне и образует там первую тепловую перемычку, в то врем как втора теплова перемычка образуетс выступающей анодной фольгой 3. Величина, на которую та или ина фольга выступает над торцовыми сторонами, составл ет, например , 6 мм, причем изображены те схемы рулонов, которые содержатлишь одну анодную фольгу м две катодные фольги. Это необходимо дл улучшени теплового перехода, так как анодна фольга в рулонном электролитическом конденсаторе в общем случае в два-четыре раза толще катодной фольги. При друглх соотношени х может оказатьс достаточным намотки лишь одной катодной и одной анодной фольги. Фиг.5 показывает электролитический конденсатор, который состоит из встроенного в металлический корпус 5 блока рулонного конденсатора (рулона) 4 конденсатора , Рулон 4 содержит выступающую катодную фольгу 7, котора находитс в термическом контакте с основанием б корпуса 5. На основании 6 расположена, кроме того, присоединительна цапфа 8, предпочтительно с резьбой, которой может крепитьс , например, охлаждающий радиатор, На другой торцовой стороне рулон 4 содержит выступающую электродную фольгу 9, котора имеет либо ту же пол рностцчто и выступа5

юща фольга 7, либо противоположную пол рность . Таким образом, выступающа фольга 9 представл ет собой либо катодную фольгу, либо анодную фольгу. Выступающа

фольга 9 находитс в термическом контакте с металлической пластиной 10, например, алюминиевой шайбой, котора образует вторую тепловую перемычку. Пластина 10 находитс в позиции 11 в термическом контакте с корпусом 5, причем это соединение может выполн тьс , например, посредством посадки, запрессовки, или посредством соединени путем гофровой посадки, запрессовки или посредством соединени пу5 тем гофровой обжимки извне. В случае, если выступающа фольга 7 и 9 имеет различную пол рность необходимо обеспечить электрическое изолирование металлической пластины 10 от корпуса 5. Если выступающа

0 электродна фольга 9 имеет одинаковую пол рность , что и выступающа фольга 7, то в этом случае присоединительные полосы 12 дл фольги с другой пол рностью должны проводитьс через металлическую пластину с использованием изолирующего материала . Присоединительные полосы 12 соединены с электрическим проходным элементом 13, который расположен в защитной крышке 14. Защитна крышка 14 укреплена путем от0 бортовки поверхности корпуса 5, причем между корпусом 5 и защитной крышкой 14 расположено резиновое кольцо 15. предусмотренное дл уплотнени . На фиг.б изо-, бражена форма исполнени , в случае

5 которой корпус 5 закрыт металлической пластиной 16, котора одновременно используетс в качестве обеспечивающей передачу тепла части дл выступающей электродной фольги 9. В пластине 16, например, алюминиевой защитной крышке, расположен проходной электрический элемент 13, который с помощью изол ции 17 электрически отделен от пластины 16. На проходном элементе 13, который с. помощью изол ции 17 электри5 чески отделен от пластины 16. На проходном элементе 13 укреплены присоединительные полоски 12. Из уровн техники известны защитные крышки из алюмини , которые однако, служат только дл уплотнени корпуса в услови х воздействи высоких температур . При этом уровне техники отвода тепла не производитс , так как отсутствует термический контакт с обмоткой. На фиг.7 изображена форма исполнени с двум час5 т ми 18, 19 корпуса. Рулон конденсатора 4 снабжен на одной стороне выступающей катодной фольгой 7 и на другой стороне - выступающей анодной фольгой 9. Кажда сторона электрически и термически соединена с собственной металлической частью

0

корпуса 18, 19 (например, из алюмини ). Части 18, 19 соедин ютс с помощью радиальной изолирующей части 20 посредством желобков 22 и отбортованных частей 23. В случае необходимости дл соединени до- статочно также одной из этих перечисленных мер. В области отбортованных элементов 23 предусмотрены резиновые кольца 21, использующиес дл уплотнени . В случае этой формы исполнени нет необходимости в изолировании анодной подвод щей линии. Анодна часть 19 должна обладать соответствующей частотой с целью обеспечени необходимых электрических параметров. Дл электрического подключени части могут быть снабжены резьбовыми цапфами 24, 25. Вследствие высокой симметрии эта форма исполнени отличаетс высокой вибрационной прочностью, в частности, в случае, если рулон 4 согласован со внутренним диаметром изолирующей части 20. Возможны также формы исполнени , предусматривающие две кэтодно включенные части корпуса. В этом случае электрические проходные элементы распо- ложены в изолирующей части, причем, конечно , присоединение анода выводитс из корпуса изолированным. На фиг.8 изображены тепловые потоки, указанные стрелками различной толщины и относ щиес к изображенной на фиг.5 форме исполнени . В левой части фиг.8 изображены тепловые потоки при полном охлаждении, а в правой части - тепловые потоки при охлаждении основани . Рулон 4 электролитического конденсатора состоит на 30-40% из алюмини и сам по себе обладает высокой величиной теплопроводности. Эта величина, однако, вследствие схемы рулона действует лишь в направлении осей витков, в резуль- тате чего тепловой пото несмотр на имеющий большую прот женность пут проходит через выступающую электродную фольгу 7 или 9 к основанию 6 или к пластине 10. Электролитические конденсаторы с па- раметрами 4700 мкФ/350 В были встроены в сосуде размерами 075 мм х 145 мм. На фиг.9 изображено распределение температуры в оси рулона при нагрузке 100 а/20 кГц/55°С (55°С - температура охлаждаю- щей воды). Крива А относитс к корпусу, который охлаждаетс только со стороны основани , а крива 8 - к корпусу, который охлаждаетс полностью. Кривые по фиг,9 были измерены применительно к изобра- женной на фиг.б форме исполнени , причем изображено распределение температуры по оси рулона в зависимости от рассто ни X от основани 6 корпуса 5. Максимальна избыточна температура Т-Тс по оси рулона составл ет 9°С при полном охлаждении (крива В), в то врем как при использовании обычного электролитического конденсатора избыточна температура в зависимости от толщины катода составл ет от 27 до 33°С. При ограничении охлаждени корпуса в области основани сосуда (крива А) избыточна температура повышалась до 16С, так как в данном случае тепловой поток, проход щий вдоль стенки сосуда, вновь создает дополнительный перепад температур (см. фиг.8, права часть), который, однако, посто нно вл етс все еще меньшим по сравнению с обычным электролитическим конденсатором. При одностороннем охлаждении корпуса по этой причине было бы целесообразно использовать стенки сосуда с большей толщиной . Нар ду с изображенными на чертеже формами исполнени рулонных электролитических конденсаторов предмет изобретени может использоватьс также применительно к другим конденсаторам с самонесущей электродной фольгой с целью улучшени теплоотвода.

Claims

1.Электролитический конденсатор, преимущественно рулонный, с несущей электродной фольгой, расположенный в металлическом корпусе и снабженный металлической тепловой перемычкой между конденсатором и корпусом, при этом металлическа теплова перемычка образована выступающей над одним из торцов рулона электродной фольгой с возможностью термического контакта с основанием корпуса, отличающийс тем, что, с целью повышени предельно допустимой нагрузки по переменному току, он снабжен допол- нительной тепловой перемычкой, выполненной в виде выступающей над вторым из торцов рулона электродной фольги, расположенной с возможностью термического контакта е торцевой частью корпуса.

2.Конденсатор по п.1, отличающий- с тем, что выступающа над обоими торцами электродна фольга имеет одну и ту же пол рность.

3.Конденсатор по п.1, отличэющии- с тем, что выступающа над обоими торцами электродна фольга имеет различную пол рность.

4.Конденсатор по пп.1-3, отличающийс тем. что торцева часть корпуса выполнена в виде металлической пластины .

5.Конденсатор по п.4, отличающийс тем, что в качестве металлической пластины использована крышка корпуса.

6.Конденсатор по пп,, отличаю- щ и и с тем, что металлический корпус выполнен из двух частей.

7.Конденсатор по п.6, отличающий- с к тем, что при выводе электродной фольги с различной пол рностью обе части корпуса

соединены между собой с помощью радиальной электроизолирующей части,

8. Конденсатор по пп.1-7, отличающийс тем, что он содержит несколько электродных фольговых пленок с одинаковой пол рностью.

w

-СГ -О-Rwc lЈRhW feRhw

%с Rwc4 Rhw

фи2. /

Пу/Г -fcRHw .

+ 1//,Rhw

фа2.2.

.,тДтТ.&Т,Э.Ж...1г-Г

фиг. 4

Th

Tw

1с

RWC

(

3 2 .

14

till10

/

1315

,12

.и

-11

Фаг. Ј

фиг. в

f-fЈ,i rfytmA

in

о со oc

Ov}

CO

.

.i-T.if...- -г -г -r s r.

2cvj CD

)

OJ

°°.

ru

i

e

ОЭ

СГ)

Ф

u

r. to

v

тгс

t

70 65 60 55

. Ч- и, «. . ,. , «.f f..,A

Т

О

1 А 6 .8 К) х/спл 12

фиг 9

Т Тс/°С t 15

10 5