Конденсатор, изготовленный с применением катодной скандийсодержащей фольги

Техническое решение, представленное в данной полезной модели относится к электротехнике, а именно, к производству алюминиевых оксидно-электролитических конденсаторов.
Алюминиевый оксидно-электролитический конденсатор, конструктивно состоит из секции, пропитанной рабочим электролитом, алюминиевого корпуса и уплотнения.
Для изготовления секций автоматическим способом применяются пластины анодной и катодной фольги «непрерывной» длины и требуемой ширины. Традиционный типовой способ изготовления катодной фольги предусматривает травление «непрерывной» полосы алюминиевой фольги на агрегатах травления, при котором полоса фольги последовательно опускается в ванны травления, промывки, очистки, стабилизации и т.п. Известен алюминиевый оксидно-электролитический конденсатор, содержащем намотанные в виде рулона и размещенные в корпусе анод, бумажные прокладки, пропитанные электролитом, и катод, выполненный в виде пористой пленки нитрида титана толщиной 0,23 мкм, нанесенной на алюминиевую фольгу или конденсаторную бумагу, методом плазменно-дугового напыления, (см. патент РФ 2089957 кл. H01G 9/058, опубл. 10.09.1997).
Недостатком известного решения является применение катода, для серийного производства которого требуется разработка и изготовление специального сложного оборудования.
Задачей настоящей полезной модели является разработка технического решения, в котором применение в качестве катода скандийсодержащей фольги позволило бы повысить удельную емкость конденсатора, используя традиционную стандартную технологию изготовления катодной фольги с применением имеющегося типового оборудования.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что применение скандийсодержащей катодной фольги изготовленной по способу, излагаемому в патенте RU №2588942 С2 увеличивает удельную емкость конденсатора за счет совокупного увеличения проекционной площади анодной пластины и за счет увеличения показателя использования емкости анода.
Реализация емкости анода зависит от емкости катодной фольги следующим соотношением (4):
Из (2)
где S - площадь анодной и катодной фольги, каждая;
Собщ. - общая емкость конденсатора;
2
С - общая (удельная) емкость на 1 см анодной фольги;
2
Са - удельная емкость анода на 1 см;
2
Ск - удельная емкость катода на 1 см;
К - показатель использования емкости анода.
Проекционная площадь анода рассчитывается как произведение ширины на длину анодной пластины. В заданном габарите (диаметр и высота) конденсатора ширина анодной пластины рассматривается как неизменная величина, а зависимость допустимого диаметра секции от длины анодной пластины (катодной пластины и бумаги) и общей толщины пакета (бумага-анод-бумага катод) приведена в формуле (5):
где D - диаметр секции,
La, Lк, Lб - длина анода, длина катода, длина бумаги,
da, dк, dб - толщина анода, толщина катода, толщина бумаги,
d опр. - диаметр оправки,
К - коэффициент в зависимости от применяемого оборудования для намотки секций (в данном случае К=0,9).
Ниже приведены примеры экспериментального и расчетного осуществления технического решения на сравнительном образце и исследуемом образце.
Для сравнения были изготовлены конденсаторы номиналом 6,3 В × 15000 мкФ в габарите 21×47 мм (диаметр × высота). Характеристики пакета (анодная фольга-бумага-катодная фольга-бумага) для сравнительного и исследуемых образцов приведены в таблице 1.
Сводные характеристики материалов (фольги и бумаги), примененных для изготовления секций приведены в таблице 2.
Изготовление конденсаторов сравнительного и исследуемого образцов проводилась с применением типовой технологии ОАО «Элеконд», в одинаковых условиях. Значения и характеристики электропараметров сравнительного и исследуемого образцов конденсаторов приведены в таблице 3.
2
Общая (удельная) емкость на 1 см анодной фольги для сравнительного варианта (см. Формула 4):
где 15855 мкФ - емкость конденсатора,
2
340 см - площадь анода.
Показатель использования емкости анода для сравнительного варианта:
2
где 63,4 мкФ/см - удельная емкость анода.
2
Общая (удельная) емкость на 1 см анодной фольги для исследуемого варианта (см. Таблица 3):
где 18971 мкФ - емкость конденсатора,
2
367 см - площадь анода.
Показатель использования емкости анода для исследуемого варианта:
2
где 63.4 мкФ/см - удельная емкость.
Секция алюминиевого оксидно-электролитического конденсатора с катодной скандийсодержащей фольгой схематично представлена фигурой 1 на чертеже. Секция состоит из анодной фольги 1, бумаги - сепаратора 2 (в зависимости от пробивного напряжения количество бумаг в каждом слое может быть представлено от 1 до 3), катодной скандийсодержащей фольги и выводов однонаправленных 4 (в зависимости от конструкции конденсатора вывода могут быть фольговыми или проволочными).
Полученные расчетные и фактические результаты подтверждают, что при использовании катодной скандийсодержащей фольги как конструктивного элемента секции алюминиевого оксидно-электролитического конденсатора происходит увеличение удельной емкости конденсатора за счет увеличения проекционной площади анодной пластины и за счет увеличения показателя использования емкости анода, в совокупности до 20%.