ДВУХСЛОЙНЫЙ КОНДЕНСАТОР С ГЕРМЕТИЧНЫМИ ВЫВОДАМИ Российский патент 1997 года по МПК H01G9/00 

Изобретение относится к электролитическим конденсаторам, в частности к конденсаторам с двойным электрическим слоем и может быть использовано в различных конструкциях конденсаторов герметичного типа, содержащих по крайней мере два электрода, сепаратора с электролитом, пояса герметизации, коммутационные элементы, токоотводы и герметичные выводы.

Герметичные выводы электролитического конденсатора могут быть выполнены путем установки кольцевых уплотнений из эластичного материала, расположенных на общей крышке и прижатых корпусом конденсатора при его завальцовке [1] Вместо уплотнительных колец может быть применена эластичная шайба, имеющая конусные отверстия, через которые проходят выводы конденсатора [2] Герметичные выводы конденсатора на основе эластичного материала не обеспечивают достаточной надежности уплотнения, особенно в тех случаях, когда требуется высокая степень герметичности при продолжительной эксплуатации.

Более надежным является гермовыводы металло-стеклянного типа, в котором имеется металлическое кольцо со стекломассой и токоведущим стержнем в центре [3] Недостатком данного гермовывода является то, что токоведущий стержень соединен герметично со стекломассой, при этом стержень должен быть изготовлен из материала, коэффициент теплового расширения которого близкий к коэффициенту теплового расширения стекломассы. Материалы с таким коэффициентом теплового расширения характеризуются высоким удельным сопротивлением, что ведет к потерям накопляемой энергии, к разогреванию токоведущего стержня при соединении конденсатора с нагрузкой.

Наиболее близкой к предлагаему является конструкция конденсатора, содержащего электроды, сепараторы с электролитом, пояса герметизации, токоотводы, коммутационные элементы и герметичный вывод, в виде металлического кольца со стеклянной массой, сквозь которую проходит трубка, а через трубку проходит вывод в виде токоведущего стержня или проволоки [4]
Данной конструкции присущи следующие недостатки:
1. Токоведущий стержень изготавливается из материала с удельным сопротивлением, отличающимся от сопротивления токоотводов конденсатора, что снижает его электрические характеристики.

2. Для соединения конденсатора с нагрузкой на токоведущий стержень требуется установить коммутационный элемент в виде наконечника или разъема. Это создает дополнительный контактный переход и также снижает электрические характеристики конденсатора.

3. Герметизация токоведущего стержня в трубке осуществляется герметичным соединением с трубкой со стороны крышки, что является недостаточно надежным способом герметизации, так как при последующей установке коммутационного элемента на стержень и соединении его со стержнем например пайкой или сваркой возможно нарушение герметичности соединения стержня с трубкой и утечки электролита при длительной эксплуатации, что снижает надежность конденсатора.

Для улучшения электрических характеристик, повышения надежности и расширения эксплуатационных возможностей конденсатора предлагается следующее:
на трубке установить коммутационный элемент таким образом, что его торцевая поверхность совпадает с торцевыми поверхностями токоведущего стержня и трубки, причем токоведущий стержень, коммутационный элемент и токоотводы выполнены из материала с одинаковой величиной удельного сопротивления, а трубку, токоведущий стержень и коммутационный элемент герметично соединить между собой по общей торцевой поверхности;
каждый коммутационный элемент выполнить в виде лепестка с прорезями.

На фиг. 1 изображена конструкция предлагаемого конденсатора; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1.

Двухслойный конденсатор состоит из электродов-1, сепараторов с электролитом-2, поясов герметизации-3, крышек с гермовыводами-4. Каждый гермовывод состоит из трубок-5 со стекломассой-6. В трубке находится токоведущий стержень-7 с коммутационным элементом-8. На крышках установлены токоотводы-9, изолированные от крышек.

Конструктивно двухслойный конденсатор состоит из не менее, чем двух электродов 1, разделенных сепаратором с электролитом 2, причем обкладки электродов и сепараторы соединены с поясами герметизации 3. Токоотводы 9, изолированные от крышек 4, находятся в электрическом контакте с концевыми электродами. В крышках расположены гермовыводы. Гермовывод состоит из трубок 5 из материала с коэффициентом термического расширения, одинаковым со стекломассой 6 и составляет герметичное соединение трубки и стекломассы. Через трубку проходит токоведущий стержень 7, соединенный с одного торца с токоотводами 9, а на другом торце стержня на трубке установлен коммутационный элемент (8), выполненный в виде лепестка с прорезями, причем торцевые поверхности стержня, трубки и коммутационного элемента совпадают. Токоведущий стержень, коммутационный элемент и токоотводы изготовлены из материала с одинаковой величиной сопротивления. Токоотводы изготавливаются из низколегированного сплава никеля с удельным сопротивлением 5,997•10^-6 Ом•см, а токоведущий стержень и коммутационный элемент из никеля типа НП2 с удельным сопротивлением 5,998•10^-6 Ом•см.

Трубка, стержень и коммутационный элемент соединены между собой по общей торцевой поверхности например, сваркой или пайкой и образуют единый герметичный узел.

Изготовление токоведущего стержня, коммутационного элемента и токоотводов из материала с одинаковой величиной удельного сопротивления снижает сопротивление в цепи выводов и улучшает электрические характеристики двухслойного конденсатора.

Размещение коммутационного элемента на трубке и токоведущем стержне таким образом, что их торцовые поверхности совпадают облегчает возможность их герметичного соединения между собой за одну технологическую операцию, например сварки или пайки, а не за несколько операций. Соединение токоведущего стержня, трубки и коммутационного элемента по общей торцевой поверхности в единый герметичный узел также улучшает электрические характеристик, так как наличие коммутационного элемента, соединенного со стержнем снижает дополнительное переходное сопротивление. Кроме того, единый герметичный узел из стержня, трубки и коммутационного элемента повышает надежность двухслойного конденсатора за счет повышения его герметичности. Выполнение коммутационного элемента в форме лепестка с прорезями (одной или несколькими) позволяет осуществлять присоединение к нагрузке любым известным способом, например пайкой, сваркой или резьбовым соединением. Это расширяет эксплуатационные возможности двухслойного конденсатора, так как один и тот же коммутационный элемент позволяет осуществлять присоединение к нагрузке различными способами.

Работа двухслойного конденсатора заключается в зарядке и последующей отдаче накопленной энергии. Чем меньше будет сопротивление токоведущих стержней, коммутационного элемента и токоотводов, тем меньше будут потери энергии на нагрев конденсатора. Это достигается тем, что материал токоотводов выбран равным по удельному сопротивлению с материалом токоведущего стержня и коммутационного элемента, а концентрация гермовывода обеспечивает минимальное количество контактных переходов. При работе двухслойного конденсатора необходимо обеспечить его герметичность для жидкостей и газов, так как конденсация жидкостей на токоведущем стержне и коммутационном элементе ведет к потерям запасенной энергии на токи утечки по мостикам жидкости, а газовыделение может вызвать возгорание. Обеспечение герметичности происходит за счет того, что токоведущий стержень, трубка и коммутационный элемент образуют герметичное соединение по общей торцевой поверхности. Для отдачи запасенной энергии двухслойный конденсатор необходимо соединить с нагрузкой. Это соединение происходит с помощью коммутационного элемента, причем для расширения возможности различных способов присоединения коммутационный элемент выполнен таким образом, что может образовывать как разъемное, так и неразъемное соединение.

Таким образом предлагаемая конструкция двухслойного конденсатора обеспечивает повышение надежности, улучшение его электрических характеристик и расширение эксплуатационных возможностей. При это показатель надежности возрастает в 1,01 раза, а сопротивление снижается в 1,2 раза по сравнению с прототипом.

Использование: конденсаторы герметичного типа с металло-стеклянными гермовыводами, состоящими из стекломассы с трубками и токоведущими стержнями. Сущность изобретения: в герметичных выводах конденсатора, выполненных в виде установленной в стекломассе) трубки с токоведущим стержнем, на трубке установлен коммутационный элемент таким образом, что его торцевая поверхность совпадает с торцевыми поверхностями токоведущего стержня и трубки, причем токоведущий стержень, коммутационный элемент и токоотводы изготовлены из материала с одинаковой величиной удельного сопротивления. Токоведущий стержень, трубка и коммутационный элемент образуют герметичное соединение, а коммутационный элемент выполнен в форме лепестка с прорезями. Предлагаемая конструкция двухслойного конденсатора обеспечивает повышение надежности, улучшение его электрических характеристик и расширение эксплуатационных возможностей. 2 ил.

Двухслойный конденсатор, содержащий по крайней мере два электрода, сепаратор с электролитом, пояса герметизации, токоотводы, герметичные выводы в виде установленной в стекломассе трубки с токоведущим стержнем, коммутационные элементы, отличающийся тем, что на трубке установлен коммутационный элемент таким образом, что его торцевая поверхность совпадает с торцевыми поверхностями токоведущего стержня и трубки, причем токоведущий стержень, коммутационный элемент и токоотводы выполнены из материала с одинаковой величиной удельного сопротивления, а трубка, токоведущий стержень и коммутационный элемент герметично соединены между собой по общей торцевой поверхности, каждый коммутационный элемент выполнен в форме лепестка с прорезями.