DE1101621B

DE1101621B - Elektrolytischer Mehrfachkondensator

Info

Publication number: DE1101621B
Application number: DEST8780A
Authority: DE
Inventors: Manfred Wagner
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1954-09-24
Filing date: 1954-09-24
Publication date: 1961-03-09

Description

Elektrolytischer Mehrfachkondensator Die Erfindung bezieht sich auf elektrolytische Kondensatoren mit einer aus mehreren selbständigen Sinterkörpern bestehenden Elektrode aus Ventilmetall, in welche Stromzuleitungen aus Ventilmetall eingesintert sind.
Elektrolytische Kondensatoren enthalten bekanntlich Elektroden aus einem Ventilmetall, das sind Metalle, die sich leicht mit einer das Dielektrikum bildenden Schicht aus einem Umsetzungsprodukt des Metalls, meistens einer Oxydschicht, überziehen. lassen. Die Ausbildung der Elektroden, insbesondere der Anoden,, hat einen erheblidhen Einfluß auf die Kapazität des Kondensators. Um eine große Kapazität zu erzielen, muß die mit der Oxydschicht überzogene Elektrode eine möglichst große Oberfläche aufweisen. Man hat daher als Elektroden für elektrolytische Kondensatoren schon Sinterkörper aus Ventilmetallen, wie z. B. Alumi.num oder Tontal, verwendet. Durch die Verwendung von Sinterkörpern können besonders kleine Kondensatoren verhältnismäßig großer Kapazität hergestellt werden. Bisher hat man Sinterkörper nur für verhältnismäßig kleine Kondensatoren verwendet und bei etwaigem Bedarf an höherer Kapazität mehrere derartige Kondensatoren parallel geschaltet. Wenn man zur Herstellung einzelner Kondensatoren noch größerer Kapazität größere Sinterkörper als Elektroden verwendet, so muß man dabei den Nachteil höherer Verluste in Kauf nehmen, da mit der Größe der Sinterkörper die Verluste des. Kondensators beträchtlich ansteigen. Dies dürfte darauf zurückzuführen sein, daß die von der Elektrodenzuleitung sehr weit entfernten Teile des Sinterkörpers keine gute elektrische Verbindung mit der Zuleitung mehr haben.
Man hat auch die Elektroden schon aus mehreren scheibenförmigen Sinterkörpern zusammengesetzt, die auf einem zentralen Stab angeordnet sind. Bei dieser bekannten Anordnung ist jedoch kein ausreichend guter Kontakt zwischen den Sinterkörpern und der Zuleitung vorhanden, so daß der durch die Unterteilung der Sinterkörper erzielte Vorteil wieder zunichte gemacht wird. Es wurde dabei nicht erkannt, daß die Art der Stromzuleitung und der Anordnung der Zuleitung im Sinterkärper für die Verminderung der Verluste wesentlich ist.
Schließlich sind auch Elektrolytkondensatoren mit biegsamen bandförmigen Elektroden aus abriebfestem Ventilmetall bekannt, in welche Stromzuleitungen aus Ventilmetall eingesintert sind, welche das Elektrodenband in Richtung seiner größten Ausdehnung durchsetzen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß zur Verminderung der Verluste bei elektrolytischen Kondensatoren, deren Elektroden aus Sinterkörpern bestehen, nicht nur die Unterteilung des Sinterkörpers in einzelne Teile wichtig ist, sondern daß auch die Anordnung der Elektrodenzuleitungen im Sinterkörper und die Art, wie die einzelnen Zuleitungen miteinander und mit dem Kondensatoranschluß verbunden sind, ausschlaggebend ist.
Bei einem elektrolytischen Kondensator mit einer aus mehreren selbständigen Sinterkörpern bestehenden Elektrode aus Ventilmetall, in welche Stromzuleitungen aus Ventilmetall eingesintert sind, durchsetzen gemäß der Erfindung die Zuleitungen die einzelnen Sinterkörper in Richtung ihrer größten Ausdehnung, und es sind die Zuleitungsenden untereinander und/ oder mit einer Platte aus Ventilmetall verschweißt.
An Hand der Figuren sollen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
In Fig. 1 bis 3 sind mehrere Abwandlungen der erfindungsgemäßen Elektroden dargestellt, und in Fig. 4 ist ein elektrolytischer Kondensator mit einer erfindungsgemäßen Elektrode gezeigt.
Die Elektrode eines elektrolytischen Kondensators besteht nach Fig. 1 aus zwei Sinterkörpern 1 a und 1 b, die mit Zuleitungselektroden 2 versehen sind. Diese Zuleitungen bestehen aus Drähten, Stiften oder Bändern aus Ventilmetall und sind in bekannter Weise in die Sinterkörper eingepreßt. Mittels der Zuleitungen 2 sind die beiden Sinterkörper an einer gemeinsamen Platte aus Ventilmetall 3 befestigt, beispielsweise durch Anschweißen, was durch die Schweißpunkte 4 angedeutet ist. Da die in Fig.-1 gezeigte Elektrodenanordnung vollkommen aus Ventilmetall besteht, können keinerlei Korrosionen durch Einwirkung des Elektrolyten auftreten.
Im allgemeinen wird mindestens die Anode eines elektrolytischen Kondensators in der beschriebenen Weise ausgeführt. Bei nichtpolarisierten Elektrolytkondensatoren kann, die Kathode des Kondensators ebenso aufgebaut sein.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die einzelnen Sinterkörper, aus denen sich die Elektrode zusammensetzt, auf einem gemeinsamen Träger aufgebracht sind. So können beispielsweise Sinterkörper, wie dies bereits vorgeschlagen wurde, in einem. fortlaufenden. Verfahren auf einen langen. Stab, einen Draht oder ein Band aus Ventilmetall aufgepreßt werden. Dadurch ergibt sich eine wesentliche Vereinfachung bei der Herstellung der Elektroden nach. der Erfindung. In Fig. 2a und 2b sind Beispiele für derartige Elektron den dargestellt. In Fig. 1 a besteht die Elektrode aus zwei Sinterkörpern 1 a und 1 b, die auf einen, gemeinsamen Träger 2 aus Ventilmetall aufgebracht sind. Dieser ist mittels der Schweißpunkte 4 an der Platte 3 aus Ventilmetall befestigt.
Es können auch mehrere derartige Sinterkörper zu einer Elektrode zusammengefaßt werden. Ein Beispiel ist in Fig.2b dargestellt. Die vier Sinterkörper 1a bis 1 d befinden sich auf dem gemeinsamen. Träger 2, der mittels der Schweißpunkte 4 an der Ventilmetallplatte 3 befestigt ist. Der mittlere Schweißpunkt 4 ist zwar nicht unbedingt erforderlich:, jedoch aus Gründen der mechanischen Stabilität zweckmäßig. Alle Teile der Elektrode können aus Tontal bestehen.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform des. Erfindungsgedankens dargestellt. In die Sinterkörper 1 a bis 1 c sind Ventilmetallstäbe 2 eingepreßt und: mittels dieser Stäbe an zwei senkrecht dazu angeordneten Stäbe 2a aus Ventilmetall angeschweißt. Diese können, wie in Fig. 3 dargestellt ist, wieder mit einer Ventilmetallplatte 3 verbunden sein, oder einer dieser Stäbe 2 a wird dicht und isoliert aus dem Kondensator herausgeführt und dient als Elektrodenzuleitung.
Bei den bisher besprochenen. Anordnungen sind die Sinterkörper mit einem gewissen Abstand voneinander angeordnet. Um den. Raumbedarf noch weiter einzuschränken, können die einzelnen Sinterkörper auch dicht gepackt werden.. Zur Vermeidung von, mechanischen Beschädigungen ist es jedoch vorteilhaft, poröse Zwischenlagen als Abstandshalter zwischen den einzelnen Sinterkörpern anzubringen.
In Fig.4 ist ein elektrolytischer Kondensator der zuletzt beschriebenen Art dargestellt. Die SinterkÖrper 1, die auf einen gemeinsamen Trägerkörper 2 aufgepreßt sind, sind derart dicht übereinandergepackt, daß der Trägerkörper schleifenförmig durch das Paket verläuft.
Zur Vermeidung von mechanischen, Beschädigungen der Sinterkörper sind in bekannter Weise zwischen, diese poröse Zwischenlagen 5 eingelegt. Diese müssen aus einem Material bestehen, das vom Elektrolyten nicht angegriffen wird. Das Ende des gemeinsamen Trägerkörpers 2 ist an der Innenseite des Kondensatordeckels bei 4 festgeschweißt. Dieser Deckel besteht aus zwei miteinander mechanisch und elektrisch gut verbundenen Metallschichten, und zwar vorzugsweise aus einer inneren Ventilmetallschicht 3 und einer äußeren Schicht 3a aus gut lötfähigem Metall. Die Berührung der Sinterkörper 1 oder des Trägerkörpers 2 mit dem Kondensatorbecher wird in bekannter Weise durch poröse Einlagen aus Isolierstoff verhindert, wie sie in Fig. 4 bei 6 angedeutet sind. Der Kondensatorbecher 7 ist gegen den Deckel mittels der isolierenden Dichtung 8 abgedichtet. Der Becher 7 dient in diesem Falle als zweite Elektrode. Die Poren des Sinterkörpers sowie der Raum zwischen Sinterkörper und Gehäuse sind mit dem Elektrolyten. 9 ausgefüllt.
Bei bestimmten. Ventilmetallen kann die Größe des Sinterkörpers, bei dem noch tragbare Verluste auftreten, durch das Gewicht des verwendeten Metalls angegeben werden. Bei Verwendung von Tontal wird zweckmäßig weniger als 5 g Tontal für einen einzelnen. Sinterkörper verwendet. Bei besonders hohen Anforderungen. an die Verlustwerte wird man nur Tantalsinterkörper verwenden, die weniger als 2 g Tautal enthalten. Bei Verwendung von Tantalsinterkörpern mit 2 g Tontal liegen die elektrischen Verluste unter 0,02 bei 50 Hz, während die Verluste bei Sinterkörpern über 5 g rasch über 0,1 ansteigen können. Die Größe der .einzelnen Sinterkörper richtet sich also nach .den gewünschten Verlustwerten, während sich ihre Anzahl nach der Kapazität richtet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Elektrolytischer Kondensator mit einer aus mehreren selbständigen Sinterkörpern bestehenden Elektrode aus Ventilmetall, in welche Stromzuleitungen. aus Ventilmetall eingesintert sind, dadurch gekennzeichnet, d'aß -die Zuleitungen (2) die einzelnen Sinterkörper (l a, 1 b, 1 c) in Richtung ihrer größten Ausdehnung durchsetzen und die Zu-. Leitungsenden (4) untereinander und/oder mit einer Platte (2 a) aus Ventilmetall verschweißt sind.
2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für alle Sinterkörper eine gemeinsame Stromzuleitung in Draht- oder Band-- form vorgesehen ist (Fig. 2a und 2b).
3. Kondensator nach Anspruch 1 und 2 unter Verwendung von Tanta,l als Ventilmetall, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen. Sinterkörper nicht mehr als 5 g Tontal enthalten.
4. Kondensator nach Anspruch 3,- dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Sinterkörper nicht mehr als 2 g Tontal enthalten,. In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 280 789, 2 299 228, 2 359 970, 2 368 688, 2 406 345, 2 551869, 2 558 172, 2 566 908, 2 578 667, 2 604 517.