用于高重力應(yīng)用的電容器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能夠經(jīng)受住相對高的重力而不會發(fā)生故障的電容器。本發(fā)明對于具有卷繞式電容器元件的電解電容器尤其有用。
【背景技術(shù)】
[0002]諸如鋁電解電容器這樣的卷繞式電容器經(jīng)常用在要遭受相對高的振動、沖擊和離心力的環(huán)境中。例如，電容器常常并入到深井鉆井設(shè)備以及飛機(jī)和航天器的電路中。典型的卷繞式電容器的額定值應(yīng)能經(jīng)受住高達(dá)25個g的重力。使電容器受到更高的重力會導(dǎo)致電容器故障。
[0003]Rubin的第4，584，630號美國專利公開了一種用于電解電容器的安裝墊片。該安裝墊片是一種柔性的塑料薄片，其在被折疊和插入到管狀外殼內(nèi)部時為電容器部分提供對準(zhǔn)和支持。
[0004]Hutchins等人的US 4，987，519公開了一種鋁電解電容器，其在電容器元件的每個端部處具有氟塑料構(gòu)件。向內(nèi)指向的環(huán)形珠使外殼變形，并且接合氟塑料構(gòu)件，從而形成密封。
[0005]Bruvelaitis等人的第6，307，734號美國專利公開了一種電解電容器，其具有在罐(殼體)內(nèi)圍繞電容器的有機(jī)硅灌封料。在罐102中的壓痕108將硅化合物壓靠到電容器元件上從而將電容器元件牢固地保持在適當(dāng)位置。
[0006]Ashino等人的第2012/0154984號美國專利申請公開了一種具有纏繞在電容器元件外側(cè)的帶狀材料的電解電容器。金屬殼體被向內(nèi)折皺以接合帶狀材料，從而使電容器元件相對于殼體固定在適當(dāng)位置。
[0007]盡管不同的現(xiàn)有技術(shù)嘗試在殼體中對準(zhǔn)、支撐和穩(wěn)定纏繞式電容器，對于能夠在高重力的應(yīng)用中運(yùn)行的電容器仍存在長期的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明涉及能夠經(jīng)受住相對高的重力而不發(fā)生故障的電解電容器。尤其是，本發(fā)明的電容器按照MIL-STD-202G，方法204，測試條件H-高頻振動測試能夠經(jīng)受住35個g或更大，優(yōu)選地為50個g或更大，更優(yōu)選為75個g或更大的重力而不會發(fā)生故障。
[0009]電容器具有纏繞式電容器元件，該纏繞式電容器元件具有陽極、陰極和電介質(zhì)層。該元件具有第一端和與所述第一端相對的第二端，該第一和第二端縱向間隔開。第一和第二接頭從電容器元件伸出并且分別電連接到陽極和陰極。該纏繞式電容器可以設(shè)置成卵形的、扁平形的或橢圓形的，例如，其可以具有大小為從1.5:1到7:1，尤其是從1.5:1到4:1的寬度與高度的縱橫比。電容器元件可以具有軸，該軸在第一端與第二端之間延伸，該軸的中心位于電容器元件的核心處。
[0010]電容器元件的殼體具有底座和覆蓋該底座的蓋。該底座具有底部、位于底座的相對兩側(cè)的兩個側(cè)壁、后壁和與該后壁相對的前壁。電容器元件定位在該殼體的底座構(gòu)件中，縱向排列，電容器元件的第一端面向前壁并且電容器元件的第二端面向后壁。隔間是在殼體中在電容器元件的第一端與底座的前壁之間產(chǎn)生的，該隔間為放置一對端子提供了空間，該對端子用于將來自電容器元件的第一和第二接頭連接到殼體外部的電路。
[0011 ]殼體的蓋具有沿著頂沿的邊緣，在尺寸上與底座相對應(yīng)。該蓋覆蓋底座的內(nèi)部，并且該蓋的下側(cè)被壓成與電容器元件的側(cè)面相接觸，即沿著該元件的長度接觸該元件。在本發(fā)明的一個實施例中，在例如通過焊接將蓋附接上之前，用每平方英寸50鎊或更大，甚至是每平方英寸75鎊或更大的壓力將蓋壓靠到電容器元件上。
[0012]殼體的蓋可以配備至少一個，優(yōu)選地為兩個向內(nèi)突起，諸如脊，該向內(nèi)凸起接合電容器元件的外表面并起到阻擋電容器元件相對于殼體移動的屏障的作用。該突起可以排列成平行于電容器元件的軸線，并且定位在該軸線的任一側(cè)上。在一個實施例中，蓋可以設(shè)置被“反彎”的外邊沿，即，該蓋被向下彎曲以產(chǎn)生向內(nèi)突起和形成與電容器元件相接觸的凹部區(qū)域，然后該邊緣被向上彎曲，使得該邊緣背對底座的底部。在本發(fā)明的一個實施例中，蓋的邊緣的尺寸設(shè)置成在底座內(nèi)周邊內(nèi)滑動。當(dāng)該蓋被裝到適當(dāng)位置時，該蓋的邊緣可以近似與底座的頂部邊沿齊平。
[0013]當(dāng)蓋被附接到底座上時，電容器元件被以足夠大的壓力夾在蓋的下側(cè)與底座的底部之間，與電容器元件摩擦接合，從而對電容器元件相對于殼體的移動，尤其是在縱向方向上的移動造成很強(qiáng)的阻力。
[0014]在電容器被組裝起來時，通過將殼體的內(nèi)部設(shè)計成基本上適合電容器元件可以限制電容器元件相對于殼體的運(yùn)動。例如，底座的內(nèi)部和蓋的下側(cè)可以具有彎曲的邊沿，使得電容器元件的側(cè)面的表面面積的至少80%(S卩，除了第一和第二端之外)甚至是電容器元件的側(cè)面的表面面積的至少90%與殼體相接觸。作為進(jìn)一步的例子，在第一側(cè)壁與底部之間以及在第二側(cè)壁與底部之間的底座的內(nèi)部在側(cè)壁與底部的每個接合點(diǎn)處通過75°或更大的角度設(shè)置有0.125英寸或更大的半徑。
[0015]在本發(fā)明的一個實施例中，底座設(shè)置有定位在底座的后壁與前壁之間的隔板。電容器元件定位在底座中，電容器元件的第一端與隔板相鄰，并且電容器元件的第二端與底座的后壁相鄰。隔板可以具有排列成基本上平行于底座的后壁并且在底座的側(cè)壁之間延伸的表面。在本發(fā)明的一個實施例中，隔板是平行于底座的后壁從底座的一個側(cè)壁延伸到另一個側(cè)壁的壁。
[0016]隔板用作阻擋電容器元件在殼體內(nèi)的運(yùn)動的屏障，尤其是，用作阻擋電容器元件朝向底座的前壁的縱向運(yùn)動的屏障。隔板的高度可以從底座的底部延伸到電容器元件的高度的20%或更高的高度。在一個例子中，隔板從底座的底部延伸到電容器元件的高度的25%至75%的高度。
[0017]隔板可以是底座的一體的部分，并且可以作為底座的向內(nèi)突起，其接合電容器元件并且限制電容器元件相對于殼體的運(yùn)動。術(shù)語“一體的部分”的意思是隔板和底座的其余部分(例如，底部、側(cè)壁、前壁和后壁)的結(jié)構(gòu)是由連續(xù)一片材料形成的。在一個例子中，該底座通過沖壓金屬薄片形成。
[0018]在本發(fā)明的具有隔板的實施例中，在隔板的頂部邊沿與底座的前壁之間在底座中可以生成擱板。該擱板排列成在底部上方的某一高度處近似平行于底座的底部，從而在殼體的底座中產(chǎn)生凹處。可以將端子定位在擱板中形成的孔中(用于將從電容器元件伸出的接頭連接到殼體外部的電路)，借此該端子被抬高到底座底部上方，并且其中底座的前壁的外部不具有任何從其延伸的引線或其他電連接。從在底座中形成的擱板伸出的引線可以連接到直接在殼體周邊下方或周邊內(nèi)的電路板或其他電路。
[0019]該隔板可以由布置成排列于底座的后壁的平面壁組成或包括該平面壁，具有從隔板伸到底座前壁的支柱或其他支撐結(jié)構(gòu)，用于保持隔板的位置和阻止電容器元件朝向前壁滑動?？梢栽诟舭逯性O(shè)置開口，用于電容器元件的第一和第二接頭，其連接到在元件的第一端與底座的前壁之間形成的隔間中的端子。
[0020]在本發(fā)明的一個實施例中，底座配備至少一個向內(nèi)突起，或者蓋配備至少一個向內(nèi)突起，或者底座和蓋二者均可以配備向內(nèi)突起，該向內(nèi)突起能夠接合電容器元件并且阻止電容器元件相對于殼體的運(yùn)動。舉例來說，底座和蓋二者均可以配備向內(nèi)突起，這些向內(nèi)突起彼此垂直以限制電容器元件相對于底座在電容器元件的寬度和長度兩個方向上的運(yùn)動。底座和蓋中的每一者可以由一單片金屬，例如通過沖壓形成。本發(fā)明的一個優(yōu)點(diǎn)是在將電容器元件插入到殼體內(nèi)之前可以在底座和/或蓋中形成向內(nèi)突起。因此，一個優(yōu)點(diǎn)是避免了在電容器被組裝起來之后不得不卷曲外殼，卷曲外殼可能傷害電容器元件。
[0021]出自陽極和陰極的接頭分別電連接到端子。每個端子從殼體內(nèi)部伸出，在殼體內(nèi)部該端子連接到來自電容器元件的接頭之一，每個端子穿過殼體中的孔，并且延伸到殼體的外部。在端子延伸到殼體外部的每個部分周圍設(shè)置了密封。該密封可以為氣密封接。
[0022]在一個例子中，在各個接頭與端子之間的連接的點(diǎn)大致處于相同的高度，從而有助于形成連接和避免可能使電容器經(jīng)受住高重力的能力降