ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНДЕНСАТОР Российский патент 1994 года по МПК H01G4/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании конденсаторов для накопления энергии.

Известен шайбовый конденсатор, выполненный в виде металлических изолированных пластин кольцевой формы.

Известен плоский электрический конденсатор, в котором для увеличения удельной емкости и механической прочности электроды выполнены U-образной формы.

Известен конденсатор, содержащий две группы электродов, выполненных из равных частей полого цилиндра, разрезанного по образующей, и два дополнительных плоскопараллельных электрода.

Известен конденсатор, содержащий три группы электродов, причем каждый электрод выполнен в форме шара, расположенных симметрично один относительно другого.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является электрический конденсатор, содержащий две группы электродов, выполненных в виде колец.

Однако наличие индуктивности в указанных конденсаторах уменьшает емкостное сопротивление конденсатора при его использовании в электро- и радиоцепях, особенно на высоких частотах.

Цель изобретения - повышение емкостного сопротивления.

На фиг.1 изображена схема электрического конденсатора, один из электродов которого вдвое по площади превосходит другой электрод; на фиг.2 - схема технологического процесса изготовления этого конденсатора; на фиг.3 - его эквивалентная схема; на фиг.4 - схема конденсатора с одинаковыми по площади электродами; на фиг.5 - схема технологического процесса изготовления конденсатора, изображенного на фиг.4; на фиг.6 - эквивалентная схема конденсатора, изображенного на фиг.4.

На фиг.2, 5 приняты обозначения (A_i, B_i, C_i, D_i (i = 1,2,3) - обозначение граней (вершин) электродов (обкладок) конденсатора 5.

Конденсатор (см. фиг.1) содержит два плоских, замкнутых, изолированных друг от друга электрода 1, 2, контакты 3, 4, электрически соединенные соответственно с электродами 1, 2, разделенные диэлектриком 5, при этом электроды 1, 2 выполнены в виде ленты Мебиуса.

Электрод 1 расположен на определенном расстоянии R от поверхности электрода 2 по всей ее длине.

На фиг. 2 показано, как выполнить конденсатор, изображенный на фиг.1. Цифрами 1.1 и 1.2 и 2 (см. фиг.2,а) обозначены ленты шириной h, выполненные из необходимого материала, из которого изготовляют электроды конденсатора. Ленты по своей длине укладывают друг на друга. При этом между лентами 1.1 и 2, а также между лентами 2 и 1.2 располагают при необходимости по всей их площади диэлектрик (на фиг.2 они не показаны). Затем придают всей конструкции форму ленты Мебиуса, сопрягая друг с другом точку Д₃ с точкой А₁, С₃-В₁, Д₂-А₂, С₂-В₂, Д₁-С₃, С₂-Д₃ (см. фиг.2,б)
В качестве диэлектрика 5 может использоваться конденсаторная бумага. Один из слоев оксидной бумаги может содержать бор. Диэлектрик 5 может быть выполнен из активного диэлектрика, например сегнетоэлектрика.

Из эквивалентной схемы конденсатора 1 (см. фиг.3) его емкость
C = ε˙ L ˙ h/R₁ + ε˙L˙h/R₂, где L - длина электрода 2;
h - ширина электродов 1, 2;
R₁, R₂ - расстояние соответственно между электродом 2 и электродами 1.1, 1.2;
ε - диэлектрическая проницаемость диэлектрика.

При R₁ = R₂ = R C = 2ε Lh/R.

На фиг. 4 показана конструкция плоского конденсатора, у которого электроды 1, 2 имеют одинаковую длину. При этом в электроде 2 выполнено щелевидное отверстие 6. Через данное отверстие 6 противоположные стороны пластины, из которой выполнен электрод 1, соединены друг с другом.

Процесс изготовления конденсатора (фиг.4) показан на фиг.5. Электроды 1, 2 изготавливают в виде пластин из необходимого материала, при этом в пластине 2 выполняют отверстие 6 (см. фиг.5,а), а в пластине 1 - сужение (см. фиг. 5, б). Длина сужения не должна превосходить длину окна. В общем случае пластины могут быть разной площади. Затем пластину 1 разрезают на две части по сужению, причем одну из них располагают сверху, пластины 2 по одну сторону отверстия 6, а другую располагают снизу пластины 2 по другую сторону отверстия 6, и соединяют (сваривают) отдельные части пластины 1 друг с другом через отверстие 6 (см. фиг.5,в) в частности под прямым углом. Из конструкции, изображенной на фиг.5,в, формируют ленту Мебиуса так, чтобы точки А₁, В₁, А₂, В₂ были соединены с точками соответственно Д₁, С₁, Д₂, С₂ (см. фиг.5,г). Из эквивалентной схемы (см. фиг.6)
C =ε˙L˙h/R, где h_э - эквивалентная площадь электрода;
R - расстояние между электродами.

В результате применения данного конденсатора повышается емкостное сопротивление за счет устранения паразитных индуктивностей электродов и диэлектрика; устраняется влияние электрических полей на торцах электродов, так как в ленте Мебиуса отсутствуют начало и конец; повышается механическая стабильность устройства, так как затруднено смещение электродов друг относительно друга, что способствует повышению стабильности электрических параметров.

Использование: электротехника, в частности изготовление конденсаторов для накопления энергии. Сущность изобретения: электрический конденсатор содержит электроды, выполненные в виде ленты Мебиуса. 1 з.п.ф-лы, 6 ил.

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНДЕНСАТОР, содержащий плоские, замкнутые, изолированные один от другого электроды, разделенные диэлектриком, отличающийся тем, что каждый из электродов выполнен в виде ленты Мебиуса. 2. Конденсатор по п.1, отличающийся тем, что в одном из электродов выполнено щелевидное отверстие, через которое пропущен другой электрод.