Elektrolytwickelkondensator mit perforiertem Anodenband. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Elektrolytwickelkondensator, bei dem die aus perforiertem Folienband be stehende Anode zusammen mit einer Strom zuführungsfolie zu dem Elektrolyten und mit Elektrolytflüssigkeit durchtränkten Ab standsstücken aufgewickelt ist.
In den Schaltungen, in denen vorwiegend Gleichstrom fliesst, werden vorzugsweise Elektrolytkondensatoren verwendet, da sie gegenüber andern Kondensatoren, wie sol chen mit einem Papierdielektrikum, eine wesentlich grössere Kapazität pro Volumen einheit ergeben. Insbesondere durch Anwen dung eines der vielen bekannten Auf rauhungsverfahren wird die wirksame Ober fläche der Anode, die für die Kapazität des Kondensators massgebend ist, noch wesentlich vergrössert.
Besonders durch Anwendung einer chemischen Behandlung, des sogenann ten Beizens, ergibt sich eine Oberflächen vergrösserung und folglich eine Kapazitäts erhöhung, die viele Male, z. B. achtmal, den Wert einer unbearbeiteten Anodenoberfläche von geometrisch gleicher Grösse beträgt.
Es hat sich erwiesen, dass die Grösse der Oberfläche und somit der Kapazität nicht bis auf einen beliebig hohen Wert gesteigert werden kann. Einerseits muss man dem Um stand Rechnung tragen, dass bei dünnen Folien eine optimale Oberflächenvergrösse rung auftritt, wenn das Anodenmaterial so weit durchgeheizt ist,, dass sich im Material Poren befinden, die sich von einer Seite bis zu andern erstrecken. Anderseits führt die chemische Aufrauhung bei Anoden von grösserer Stärke, wie z.
B. bei profilierten Stäben, ebensowenig zu einer Oberflächen vergrösserung oberhalb einer bestimmten Grenze, da bei einer fortschreitenden Be handlung die vorspringenden Teile der Ober fläche wieder in Lösung gehen.
Um nun trotz der obenerwähnten Be schränkung dennoch eine Vergrösserung der Kapazität pro Volumeneinheit des Konden- sators zu erzielen, besteht nach der Erfindung die Anode aus wenigstens zwei perforierten Bändern, die direkt, also ohne die Zwischen fügung einer Stromzuführungsfolie für den Elektrolyten und von Distanzmaterial, an einander anliegen.
Hierbei ergibt sich daher eine poröse An ode von grösserer Oberfläche und somit von grösserer Kapazität, weil die Höhlungen in wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Ma terialschichten angebracht sind. Infolge der Poren in den Bändern kann der Elektrolyt bis zu den einander zugekehrten Seiten der Bänder durchdringen, so dass auch diese Oberflächen an der Kapazitätslieferung teil nehmen.
Die Poren in den die Anode bildenden Bändern werden vorzugsweise durch eine chemische Behandlung des Anodenmaterials erzielt. Durch die Anwendung eines Bein verfahrens werden nämlich Poren von mikro- skopischen Abmessungen gebildet, so dass die wirksame Oberfläche der Anodenbänder an den Stellen, an denen sich die Poren befin den, nicht herabgesetzt wird.
Ausserdem er gibt sich durch das Beizen eine unregel mässige Oberfläche, so dass zwischen den ein ander zugekehrten Oberflächen der Anoden bänder Höhlungen vorhanden sind, in denen die erforderliche Elektrolytmenge unter gebracht werden kann, die sodann durch die Poren hindurch zugeführt wird. Die Unregel mässigkeiten der Oberfläche sind jedoch nicht von solcher Schärfe und Abmessung, dass durch das Anliegen der einander zugekehr ten Seiten der Anodenbänder eine Beschädi gung der dielektrischen Schicht auf diesen Oberflächen zu befürchten ist.
Die endgül tige Kapazitätszunahme hängt daher von zwei Faktoren ab, von denen ersterer das an sich bekannte gründliche Durchbeizen und der zweite das Aufeinanderlegen von wenig stens zwei Anodenbändern ist.
Es ist klar, dass durch diese Massnahme eine wesentliche Ersparnis des von einem solchen Kondensator für eine gegebene Ka pazität eingenommenen Volumens erzielt werden kann. Hieraus ergibt sieh nicht nur eine Ersparnis an Material für das Kondensa- torgehäuse, sondern auch an Material für die Stromzuführungsfolie für den Elektrolyten, falls ein getrennter Leiter angewendet wird, wie es bei den gebräuchlichen Wickel kondensatoren der Fall ist.
Ausserdem ist die, erforderliche Elektrolytmenge wesentlich ge ringer als bei den gebräuchlichen Wickel kondensatoren.
Da ein erfindungsgemässer Kondensator äusserst kleine Abmessungen hat, kann bei Verwendung desselben in einer Vorrichtung, in der ein zweiter Kondensator aufgenommen ist, z. B. in einer Abflachungsvorrichtung, der Kondensatorwickel vorteilhaft im Innern des zweiten Kondensators untergebracht wer den.
So können die beiden Kondensatoren um denselben Kern herumgewickelt werden, wenn sie beide vom Wickeltyp sind, woraus sich :eine sehr wesentliche Raumersparnis ergibt. Der erfindungsgemässe Kondensator wird in einer Abflachungsvorrichtung vorteilhaft an der Ausgangsseite einer solchen Vorrich- tung verwendet. .
In der Zeichnung ist in Fig. 1 ein Aas- führungsbeispiel des erfindungsgemässen Kondensators dargestellt, während in Fig. 2 eine Schaltung einer Abflachungs- vorrichtung dargestellt ist, in der für den Eingangskondensator ein Kondensator be kannter Bauart und für den Ausgangs kondensator ein erfindungsgemässer Elektro- lytkondensator angewendet ist.
In Fig. 1 ist der Wickelkondensator teil weise abgerollt zur Verdeutlichung des Auf baues. Es werden beim Aufwickeln vier Bän der aufgerollt, wobei die Reihenfolge der Schichten ist: ein Band 1 aus Distanzmate rial, z. B. absorbierendes Papier, eine Anode 2, die noch näher besprochen wird, wieder eine Distanzmaterialschicht 3 und schliess lich die Stromzuführungsfolie 4 für den Elektrolyten, die aus Zinn oder aus Alumi nium bestehen kann.
Für die Anode 2 wird Aluminiumfolie verwendet, die eine ursprüngliche Stärke von 250 Mikron hat und in einem Beizbad bis zur Porenbildung behandelt worden ist. Die Folie ist somit gründlich durchgebeizt. Der hierbei auftretende Oberflächenvergrösserungsfaktor beträgt etwa 6.
Die Folie wird sodann in einem Formierelektrolyten bis zur gewünsch- ten Spannung formiert und ferner derart ge faltet, dass zwei aufeinanderliegende Bänder entstehen. Die gefaltete Folie wird dann auf die obenbeschriebene Weise mit den andern Bändern aufgerollt.
Der Vorteil des beschriebenen Elektrolyt- kondensators gegenüber einem bisher bekann ten Elektrolytkondensator des Wickeltyps ergibt sich aus folgendem: Für einen bekann ten Kondensator mit einer Kapazität von 80 Mikrofarad bei einer Betriebsspannung von 270 Volt ist etwa 70 cm Anodenfolie von 5,5 cm Breite, etwa 70 cm Stromzuführungs- folie und etwa 70 cm Papier benötigt.
Für den beschriebenen Kondensator mit gleicher Kapazität bei gleicher Betriebsspannung ist aber nur etwa 35 cm doppelte Anodenfolie., also 70 cm gestreckt, von 5,5 cm Breite, etwa 35 cm Stromzuführungsfolie und etwa 35 cm Papier erforderlich.
Die Ersparnis geht auch noch deutlich aus dem Wert für das von den beiden vergli chenen Kondensatoren eingenommene Volu men hervor. Dieses ist für einen Wickel be kannter Bauart 35 cm' und für den beschrie benen Kondensator 25 cm'.
Ein noch weitergehender Vorteil des be schriebenen Kondensators ergibt sich aus fol gender Betrachtung: In einer Abflachungsvorrichtung, deren Schaltung in Fig. 2 dargestellt ist, wird die gleichgerichtete Spannung an den Eingangs klemmen<I>A</I> und<I>B</I> angelegt. Die der Gleich- spannung überlagerte Wechselspannung lie fert einen Strom, der zur Hauptsache vom Eingangskondensator C, aufgenommen wird.
In den meisten Fällen wird daher C, so be messen sein, dass er den infolge der Wechsel spannung fliessenden Strom, den sogenannten welligen Strom, führen kann, ohne dass eine übermässige Erhitzung des Kondensators auf- tritt. Das heisst also, dass die Oberfläche des Stromzuführungsleiters für den Elektrolyten von Cl so gross sein muss, dass die Dichte des welligen Stromes nicht unzulässig hoch wird.
Die Kapazität des Ausgangskondensators wird durch die zulässige wellige Spannung zwischen den Klemmen C und D bedingt. Dieser Kapazität wird dann ein möglichst hoher Wert gegeben, was in Anbetracht der sehr geringen Abmessungen des Kondensa- tors überhaupt keine Schwierigkeit bietet.
Es ist daher möglich, die Kapazität der Ab- flaehungsvorrichtung in einem kleinen Raum unterzubringen. Der Reihenwiderstand von C., ist zwar etwas grösser als der eines be kannten gondensatortyps, aber dieser Wi derstandswert spielt keine Rolle, da der von C, aufgenommene wellige Strom sehr gering ist und die Verluste in diesem Kondensator gleichfalls sehr gering sind.
Electrolytic wound capacitor with perforated anode tape. The present invention relates to a wound electrolytic capacitor, in which the anode be made of perforated foil tape is wound together with a power supply foil to the electrolyte and soaked with electrolyte liquid from spacers.
In the circuits in which mainly direct current flows, electrolytic capacitors are preferably used, since they result in a significantly larger capacity per unit volume compared to other capacitors such as those with a paper dielectric. In particular, by using one of the many known roughening processes, the effective surface of the anode, which is decisive for the capacitance of the capacitor, is significantly increased.
Especially by using a chemical treatment, the so-called pickling, there is an increase in surface area and consequently an increase in capacity, which many times, for. B. eight times, the value of an unprocessed anode surface of geometrically the same size.
It has been shown that the size of the surface and thus the capacity cannot be increased to an arbitrarily high value. On the one hand, one has to take into account the fact that with thin foils an optimal surface enlargement occurs when the anode material is heated so far that there are pores in the material which extend from one side to the other. On the other hand, the chemical roughening leads to anodes of greater strength, such as.
B. with profiled rods, just as little to a surface enlargement above a certain limit, since with a progressive treatment Be the projecting parts of the upper surface go back into solution.
In order to still achieve an increase in the capacity per unit volume of the capacitor despite the above-mentioned restriction, according to the invention, the anode consists of at least two perforated strips which are directly, i.e. without the interposition of a current supply foil for the electrolyte and spacer material, rest against each other.
This results in a porous anode with a larger surface and thus of greater capacity because the cavities are made in at least two successive layers of material. As a result of the pores in the strips, the electrolyte can penetrate to the mutually facing sides of the strips, so that these surfaces also take part in the capacity delivery.
The pores in the strips forming the anode are preferably obtained by a chemical treatment of the anode material. By using a leg method, pores of microscopic dimensions are formed, so that the effective surface of the anode strips at the points where the pores are located is not reduced.
In addition, he gives himself an irregular surface due to the pickling, so that between the mutually facing surfaces of the anode strips there are cavities in which the required amount of electrolyte can be placed under, which is then fed through the pores. The irregularities of the surface, however, are not of such sharpness and dimension that there is a risk of damage to the dielectric layer on these surfaces due to the contact between the sides of the anode strips.
The final capacity increase therefore depends on two factors, of which the first is the well-known thorough pickling and the second is the laying on of at least two anode strips.
It is clear that this measure enables a substantial saving in the volume occupied by such a capacitor for a given capacity to be achieved. This results in not only a saving of material for the capacitor housing, but also of material for the power supply foil for the electrolyte, if a separate conductor is used, as is the case with the conventional wound capacitors.
In addition, the amount of electrolyte required is much lower than that of conventional wound capacitors.
Since a capacitor according to the invention has extremely small dimensions, when using the same in a device in which a second capacitor is added, e.g. B. in a flattening device, the capacitor winding advantageously housed inside the second capacitor who the.
Thus, the two capacitors can be wound around the same core if they are both of the wound type, which results in: a very substantial saving in space. The capacitor according to the invention is advantageously used in a flattening device on the output side of such a device. .
In the drawing, FIG. 1 shows an exemplary embodiment of the capacitor according to the invention, while FIG. 2 shows a circuit of a flattening device in which a capacitor of a known type for the input capacitor and an electrical system according to the invention for the output capacitor. lytkondensator is applied.
In Fig. 1, the winding capacitor is partially unrolled to illustrate the construction. There are four Bän rolled up when winding, the order of the layers is: a tape 1 of distance mate rial, z. B. absorbent paper, an anode 2, which will be discussed in more detail, again a spacer material layer 3 and schliess Lich the power supply foil 4 for the electrolyte, which can consist of tin or aluminum.
Aluminum foil is used for the anode 2, which has an original thickness of 250 microns and has been treated in a pickling bath until pores are formed. The film is thus thoroughly pickled. The resulting surface enlargement factor is about 6.
The foil is then formed in a forming electrolyte to the desired tension and further folded in such a way that two strips lying on top of one another are created. The folded film is then rolled up with the other tapes in the manner described above.
The advantage of the described electrolytic capacitor over a previously known electrolytic capacitor of the winding type results from the following: For a known capacitor with a capacitance of 80 microfarads at an operating voltage of 270 volts, about 70 cm anode foil with a width of 5.5 cm is about 70 cm power supply foil and around 70 cm paper are required.
For the capacitor described with the same capacitance at the same operating voltage, however, only about 35 cm double anode foil, i.e. 70 cm stretched, 5.5 cm wide, about 35 cm power supply foil and about 35 cm paper is required.
The saving is also clearly evident from the value for the volume occupied by the two capacitors compared. This is for a coil of known type 35 cm 'and for the described capacitor 25 cm'.
An even more extensive advantage of the capacitor described results from the following consideration: In a flattening device, the circuit of which is shown in FIG. 2, the rectified voltage is applied to the input terminals <I> A </I> and <I> B < / I> created. The alternating voltage superimposed on the direct voltage supplies a current which is mainly absorbed by the input capacitor C.
In most cases, C, will therefore be dimensioned so that it can carry the current flowing as a result of the alternating voltage, the so-called ripple current, without excessive heating of the capacitor occurring. This means that the surface of the power supply conductor for the electrolyte of Cl must be so large that the density of the wavy current does not become impermissibly high.
The capacity of the output capacitor is determined by the permissible ripple voltage between terminals C and D. This capacitance is then given the highest possible value, which in view of the very small dimensions of the capacitor does not present any difficulty at all.
It is therefore possible to accommodate the capacity of the flattening device in a small space. The series resistance of C., is somewhat greater than that of a known condenser type, but this resistance value is irrelevant, since the ripple current absorbed by C, is very low and the losses in this capacitor are also very low.