МНОГОСЛОЙНЫЙ КОНДЕНСАТОР Советский патент 2006 года по МПК H01G9/00 

Настоящее изобретение относится к области электротехники, преимущественно к конденсаторостроению.

Известны многослойные конденсаторы, компануемые из модулей или пакетов, каждый из которых содержит два электрода и прокладку между ними, проницаемую для электролита, например, в пат. США №3652902 по кл. 317-230 за 1969 г. описан конденсатор, один из вариантов которого включает в себя два блока из активированного электродного материала, разделенных неэлектропроводным материалом, пропитанным электролитом. Для обеспечения прочности и герметизации используют герметизирующие компаунды. Между электродами в процессе сборки предусмотрен зазор, фиксируемый сборочными средствами, таким образом, избыток электролита, появляющийся при повышении температуры, заполняет этот зазор и частично распределяется между порами активированного электродного материала. Изготовленный таким образом конденсатор из 4-х элементов имеет ⊘≅1,5 дюйма (38,4 мм) и общую толщину 1,4 дюйма (˜6,35 мм) и обладает следующими характеристиками: емкость - 0,4 Ф; рабочее напряжение - 4 В; сопротивление утечки постоянного тока >10000 Ом.

Пат. США №3536963 по кл. 317-230 от 1970 г. предлагает конструкцию электролитического конденсатора, состоящего из угольных электродов, разделенных проницаемым для электролита сепаратором. Для предотвращения расползания электродного материала и вытекания электролита служат плоские и кольцевые прокладки, соединенные между собой клеевым способом. Один из вариантов изготовленного таким способом конденсатора из 6-ти элементов имеет следующие данные: емкость - 1 Ф; напряжение - 6 В; ток утечки - 1 мА.

Использование индивидуального, для каждого модуля, компенсационного объема для температурных расширений, выполненного из уплотнительного кольца и проставки, является затруднительным и приводит к уменьшению надежности разделения соседних модулей по электролиту, увеличивает избыточный объем конструкции по сравнению с весом и объемом электродов при уменьшении требуемого диаметра конденсатора менее 15-20 мм.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому является многослойный конденсатор, состоящий из нескольких модулей с герметичными воздушными полостями по периметру каждого модуля, образованными перфорированными подложками соседних модулей. Однако герметичная воздушная полость при уменьшении диаметра конденсатора практически сохраняет свою поперечную геометрию и удельный объем ее в общем объеме конструкции с уменьшением диаметра постоянно возрастает, а при диаметре рабочей поверхности электрода 15-20 мм составляет 50% объема. Дальнейшее уменьшение диаметра конденсатора, связанное с необходимостью уменьшить требуемую номинальную емкость, менее 15-20 мм практически невозможно и нецелесообразно при сохранении в конструкции индивидуальных для каждого модуля воздушных компенсационных полостей.

Целью настоящего изобретения является уменьшение габаритов конденсатора при сохранении удельной объемной емкости и высокой надежности работы в широком диапазоне температур.

Поставленная цель достигается тем, что модуль заключен в перфорированный корпус, закрытый изоляционной крышкой, а компенсационный объем расположен между этой крышкой и внешней пластиной токоотвода, имеющей кольцевой гофр. Такая компановка компенсационного объема позволяет уменьшить диаметр рабочей зоны электрода до 2-3 мм с сохранением габаритных характеристик и обеспечивает надежное разделение соседних модулей в блоке по электролиту.

На фиг.1 представлен общий вид предлагаемого модуля конденсатора в разрезе. На фиг.2 - общий вид пакета конденсатора в сборе. Конденсатор содержит два пористых электрода 1 и 2 на электропроводных, непроницаемых для электролита подложках 3 и 4, разделенных пористой прокладкой 5, проницаемой для электролита. Электроды с прокладкой укладываются в перфорированный негерметичный корпус 6, выполненный из металла в виде чашки с отверстиями 7. На электрод 2 накладывается токоотводящая пластина 8, а затем изоляционная крышка в виде кольца 9. Все перечисленные элементы завальцовываются в перфорированном корпусе 6. Поверх изоляционной крышки с помощью клея крепится металлическая мембрана 10, выполненная в виде гофра, а средней своей частью 11 контактной сваркой соединена с токоотводящей пластиной 8.

Выполненные таким образом модули заполняются электролитом, собираются в пакеты и помещаются в корпус, выполненный, например, из пластмассы фиг.2. Корпус герметизируется любым из известных способов.

По предлагаемой конструкции изготовлен и испытан макет конденсатора с диаметром электродов 7 мм, который надежно работает в диапазоне температур до 70°С с сохранением при напряжении U=4 В емкости 0,050 Ф и тока утечки меньше 50 мА. Габариты конденсатора: диаметр корпуса - 10 мм; высота корпуса - 5 мм. При сравнении удельных характеристик предлагаемая конструкция в сравнении с аналогом имеет преимущество в три раза, а по сравнению с прототипом в два раза.

Многослойный конденсатор содержит по крайней мере два модуля, каждый из которых выполнен в виде двух электродов, разделенных прокладкой, проницаемой для электролита, и имеющий компенсационный объем. Модуль заключен в перфорированный корпус, закрытый изоляционной крышкой, а компенсационный объем расположен между этой крышкой и внешней пластиной токоотвода, имеющей кольцевой гофр. Технический результат - уменьшение габаритов конденсатора при сохранении удельной объемной емкости и высокой надежности работы в широком диапазоне температур. 2 ил.

Многослойный конденсатор, содержащий модули, каждый из которых выполнен в виде двух электродов, разделенных прокладкой, пропускаемой для электролита, один из которых снабжен токоотводящей пластиной и с компенсационным объемом, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов конденсатора при сохранении удельной объемной емкости и повышения надежности в широком диапазоне температур, каждый модуль размещен в перфорированном корпусе с крышкой, а компенсационный объем размещен между крышкой и внешней пластиной токоотвода, имеющей кольцевой гофр.