专利名称：具有热量降低结构的电解电容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电解启动电容器，其包括壳体，该壳体包含电解液、至少部分未绝 缘的导电材料导体箔以及至少两个分离的电容器箔，每个电容器箔包括第一层导电材料和 具有相似半导体的特性的第二层。电容器箔布置成使第二层与导体箔相对。本发明还涉及一种结合上文所述类型的电容器的AC电路。
背景技术：
电解电容器是一种通常单位体积电容大于其它类型电容器的电容器，从而使其在 相对高电流和低频的电路中有应用价值。上文所述类型的电容器广泛用于例如启动电机或 驱动电机。这些电容器还广泛用作应是AC传导而非DC传导的电路中的耦合电容器，大电 容值允许它们通过非常低的频率。使用中，电解液根据所连接的AC电源的频率在电容器箔之间沿交替方向传导电 流。这引起电容器发热，最坏情况时会损坏电容器。发热限制了电容器的允许负载。
发明内容
为了保护以免过热和可能的损坏，因此改进例如用于启动AC电机的电容器，本发 明在第一方面，提供了一种上文所述类型的电容器，该电容器包括电路，该电路在从导体箔 到电容器箔的每个第一层的方向上提供第一电导率，并且在从每个第一层到导体箔的相反 方向上提供低于第一电导率的第二电导率。其中，较低的电导率可以例如是指在每个第一 层到导体箔的传导路径上具有较高电阻，或者在从每个第一层到导体箔的方向上根本不具 有电导率。根据本发明，电流可从一个电容器箔的第一层通过电路直接传导到导体箔，因此 该电路绕过(bypass)从该电容器箔的第一层通过该电容箔的第二层以及通过电解液到达 导体箔的导电路径。换言之，从第一层之一到相对的电容器箔的第二层的电荷至少部分地 通过所述电路被旁通，从而降低了存在电解液和第二层之一中的热量。在这点上，第二层与导体箔相对的规定是指第二层面向导体箔。第一电导率优选可高于电解液的电导率，也就是，在从导体箔到每个电容器箔的 传导路径上的通过电路的电阻有益地可低于通过电解液的电阻。这样，不仅较少的热量存 在电解液中，而且有望降低总损耗。电容器箔可包括涂上绝缘氧化层的导电铝箔，或者可由涂上绝缘氧化层的导电铝 箔构成，该绝缘氧化层从而构成第二层具有半导体特性的材料。浸在电解液中的绝缘隔离 纸片(paper-spacer)可布置在第二层和导体箔之间。下文用具有数量目为两个电容器箔和单个导体箔的电容器作为例证阐述本发明。 实际中，可使用任何数量的电容器箔和导体箔，只要电容器箔在电解液中建立至少两个不 同的电势，以及导体箔具有基本上相等的电势。下文中，一个电容器箔将标志为A，另一个电容器箔将标志为B，出于简化，导体箔将标志为C。使用时，箔A和B可连接到AC电源，从而交替地具有最高电势。取决于来自AC电源的电流方向，电容器箔的一个或另一个第二层成为阳极。优选的，导体箔的表面积可大于电容器箔的表面积，例如在电容器箔的总表面积 的范围上。特别的，导体箔可具有朝着每个电容器箔的第二层的未绝缘而导电的表面，该表 面可以足够大，从而当电容器箔布置成与导体箔相邻的行或矩阵时，该表面能够直接与所 有的第二层相邻。电容器箔和导体箔可以是平箔或非平箔，例如弯曲箔或设有增加表面积的纹理的箔。例如，钽可作为铝的替换材料，通常，任何导电材料可用于导体箔的第一层。相应 的，第二层可由任何具有半导体特性的材料制成，也就是说，例如由氧化铝等制成。有时钽比铝贵，但是钽可提供更大的单位体积电容，因而钽特别地能作为用于例 如诸如移动电话等的小型用电产品的空间敏感(space-sensitive)电路中的备选物。半导电特性可由诸如氧化铝的半导体材料提供，或者由本领域中已知的用于此目 的的替换材料提供。此处的半导体特性是指电流在相反方向上传导通过第二层是不同的。 在一个实施方式中，一个方向上的电流基本上被完全阻断，而电流可以在相反的方向上传 导。在一个实施方式中，电容器箔由包括铝材料的蚀刻箔制成，或者包含包括铝材料 的蚀刻箔。在此，第二层与导体箔相对是指表面彼此面对。电容器的层可以堆叠，例如叠在还包含多层纸材料的堆中，该堆可以卷成圆柱体。 该圆柱体可装有连接器，并置于由例如铝等制成的圆柱壳体中。电路可适合于完全阻止从导体箔通过电路到电容器箔的方向上的电流，或者适合 于至少限制此方向上的电流。特别地，该电路可包括用于每个电容器箔的至少一个二极管。 在一个实施方式中，从电容器元件通过电路到导体箔的方向上的导电程度是可调节的，或 者从电容器元件通过电路到导体箔的方向上的电导率可例如基于AC电源供应的功率、基 于电容器的电容等来自动调节。电路，或特别地，电路的每个二极管，可布置在壳体中或壳体外。如上文所述，电容器特别地可用以启动AC电机。为此，电容器箔可以形成尺寸 以促使电容处于20-400微法的范围中，或者更优选处于80-300微法的范围内，或者处于 120-200微法之间。箔有益地布置在彼此相对的两层中，一层由导体箔形成，另一层由电容器箔形成， 这些电容器箔布置成行或矩阵，使得电容器箔具有的第二层的表面都与导体箔的未绝缘而 导电的表面相对。一方面，本发明提供一种上文所述类型的电容器，该电容器连接在诸如电机的用 电装置和适于提供交流电的电源之间，由此电容器箔可交替地改变极性。第二方面，本发明提供了一种保护电解启动电容器的方法，该电容器包括-电解液，-至少部分未绝缘的导电材料导体箔，以及-至少两个分离的电容器箔，每个电容器箔包括第一层导电材料和第二层具有半导体特性的材料，该方法包括布置电容器箔使第二层与导体箔相对，以使电流能够通过电解液从 第一层之一传导到导体箔，在从导体箔到电容器箔的每个第一层的方向上提供第一电导 率，并且在从每个第一层到导体箔的相反方向上提供远高于第一电导率的第二电导率。特别地，和第二电导率相比，第一电导率可以减小到零，使得电流仅能在第一层到 导体箔的一个方向上传导。特别地，第一和第二电导率可由诸如常规电缆或电线的导体以 及连接以提供从每个第一层到导体箔的单向导电性的二极管提供。
下文将参考附图进一步详细描述本发明的实施方式，其中图1示出了具有卷起的箔堆的壳体的透视图；图2示出了未卷起的箔堆。
具体实施例方式图1以透视图示出包括壳体2的电容器1，壳体2包含浸没在电解液中的卷3。卷 3通过引线连接到壳体2外表上的端子4、5。壳体进一步包含电路6，将参考图2进一步详 细地描述电路6。图2示出了是未卷的箔堆7。箔堆对应卷3的箔堆，包括至少部分未绝缘的导电材 料(诸如铝)导体箔8，以及至少两个分离的电容器箔9、10。电容器箔9、10由包括铝材料 的蚀刻箔制成，电容器箔9、10均包括导电材料层和半导体材料层。电容器箔9、10布置成行，使得它们两均具有面对(即相对)导体箔8表面的表面。 当堆7卷成卷3时，该卷装罐到包含电解液的壳体2中。在此情况下，导体箔8在电解液中 具有浮动电势。电路11连接在导体箔8和一个电容器箔9之间，电路12连接在导体箔8和另一 个电容器箔10之间。当堆7卷起时，卷3装罐到壳体2中，电路11和12 —起形成前述的 电路6。每个电路11、12包含二极管结构，通过该结构允许从导电材料层(也就是每个电 容器箔9、10的“第一层”)通过电路6到导体箔8的电流，并且通过该结构阻止从导体箔8 通过电路6到电容器箔9、10的相反方向上的电流。
权利要求
一种电解启动电容器(1)，其包括壳体(2)，该壳体(2)包含-电解液，-至少部分未绝缘的导电材料导体箔(8)，以及-至少两个分离的电容器箔(9，10)，每个电容器箔包括第一层导电材料和第二层具有半导体特性的材料，电容器箔(9，10)布置成使第二层与导体箔(8)相对，其中，电容器包括电路(11，12)，该电路(11，12)在从导体箔到电容器箔的每个第一层的方向上提供第一电导率，并且在从每个第一层到导体箔的相反方向上提供高于第一电导率的第二电导率。
2.根据权利要求1所述的电容器，其中，电路(11，12)包括用于每个电容器箔的至少一个二极管。
3.根据权利要求1或2所述的电容器，其中，二极管设置在壳体(2)外部。
4.根据前述任一项权利要求所述的电容器，其中，电容器箔(8，9)形成尺寸促使电容 处于20-400微法的范围内。
5.根据前述任一项权利要求所述的电容器，其中，导体箔(8)在电解液中具有浮动电势。
6.根据前述任一项权利要求所述的电容器，其中，箔(8，9，10)布置在彼此相对的两层 中，一层由导体箔(8)形成，另一层由电容器箔(9，10)形成，电容器箔(9，10)布置成行或 矩阵，使得它们都具有一个表面与导体箔(8)的表面相对。
7.根据权利要求7所述的电容器，其中，从第一层到导体箔(8)的方向上的电导率是可 调节的。
8.根据权利要求7所述的电容器，其中，从导体箔(8)到第一层的方向上的导电是基本 阻止的。
9.根据前述任一项权利要求所述的电容器，该电容器连接到适于提供交流电的电源， 因而电容器箔(9，10)的极性交替改变。
10.一种电路，包括电源和根据任何权利要求1-9任一项所述的电解电容器。
11.根据权利要求10所述的电路，其中，电源适于提供交流电。
12.根据权利要求10或11所述的电路，进一步包括AC电机。
13.一种保护电解启动电容器的方法，该电容器包括 -电解液，-至少部分未绝缘的导电材料导体箔，以及-至少两个分离的电容器箔(9，10)，每个电容器箔包括第一层导电材料和第二层具有 半导体特性的材料，该方法包括布置电容器箔使第二层与导体箔相对，以使电流能够通过电解液从第一 层之一传导到导体箔，在从导体箔到电容器箔的每个第一层的方向上提供第一电导率，并 且在从每个第一层到导体箔的相反方向上提供高于第一电导率的第二电导率。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，第一电导率为零，使得电流仅从第一层传导到 导体箔，而不在从导体箔到第一层的相反方向上传导。
全文摘要
本发明提供一种电解启动电容器，该电容器包括电解液、至少部分未绝缘的导电材料导体箔、以及至少两个分离的电容器箔。电容器箔布置为与导体箔相对。为降低热量产生，电容器包括电路，该电路在从电容器箔到导体箔的方向上提供电导率，该电路减小或阻止从导体箔到电容器箔再到导体箔的相反方向上的导电。
文档编号H01G9/004GK101877280SQ20101014168
公开日2010年11月3日 申请日期2010年2月11日 优先权日2009年2月11日
发明者N·C·韦劳克 申请人:丹福斯压缩器有限公司