Электрический конденсатор

 

Использование: электротехника, в частности изготовление конденсаторов для накопления энергии. Сущность изобретения: электрический конденсатор содержит электроды, выполненные в виде ленты Мебиуса. 1 з.п.ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании конденсаторов для накопления энергии.

Известен шайбовый конденсатор, выполненный в виде металлических изолированных пластин кольцевой формы.

Известен плоский электрический конденсатор, в котором для увеличения удельной емкости и механической прочности электроды выполнены U-образной формы.

Известен конденсатор, содержащий две группы электродов, выполненных из равных частей полого цилиндра, разрезанного по образующей, и два дополнительных плоскопараллельных электрода.

Известен конденсатор, содержащий три группы электродов, причем каждый электрод выполнен в форме шара, расположенных симметрично один относительно другого.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является электрический конденсатор, содержащий две группы электродов, выполненных в виде колец.

Однако наличие индуктивности в указанных конденсаторах уменьшает емкостное сопротивление конденсатора при его использовании в электро- и радиоцепях, особенно на высоких частотах.

Цель изобретения - повышение емкостного сопротивления.

На фиг.1 изображена схема электрического конденсатора, один из электродов которого вдвое по площади превосходит другой электрод; на фиг.2 - схема технологического процесса изготовления этого конденсатора; на фиг.3 - его эквивалентная схема; на фиг.4 - схема конденсатора с одинаковыми по площади электродами; на фиг.5 - схема технологического процесса изготовления конденсатора, изображенного на фиг.4; на фиг.6 - эквивалентная схема конденсатора, изображенного на фиг.4.

На фиг.2, 5 приняты обозначения (A_i, B_i, C_i, D_i (i = 1,2,3) - обозначение граней (вершин) электродов (обкладок) конденсатора 5.

Конденсатор (см. фиг.1) содержит два плоских, замкнутых, изолированных друг от друга электрода 1, 2, контакты 3, 4, электрически соединенные соответственно с электродами 1, 2, разделенные диэлектриком 5, при этом электроды 1, 2 выполнены в виде ленты Мебиуса.

Электрод 1 расположен на определенном расстоянии R от поверхности электрода 2 по всей ее длине.

На фиг. 2 показано, как выполнить конденсатор, изображенный на фиг.1. Цифрами 1.1 и 1.2 и 2 (см. фиг.2,а) обозначены ленты шириной h, выполненные из необходимого материала, из которого изготовляют электроды конденсатора. Ленты по своей длине укладывают друг на друга. При этом между лентами 1.1 и 2, а также между лентами 2 и 1.2 располагают при необходимости по всей их площади диэлектрик (на фиг.2 они не показаны). Затем придают всей конструкции форму ленты Мебиуса, сопрягая друг с другом точку Д₃ с точкой А₁, С₃-В₁, Д₂-А₂, С₂-В₂, Д₁-С₃, С₂-Д₃ (см. фиг.2,б) В качестве диэлектрика 5 может использоваться конденсаторная бумага. Один из слоев оксидной бумаги может содержать бор. Диэлектрик 5 может быть выполнен из активного диэлектрика, например сегнетоэлектрика.

Из эквивалентной схемы конденсатора 1 (см. фиг.3) его емкость C = ε˙ L ˙ h/R₁ + ε˙L˙h/R₂, где L - длина электрода 2; h - ширина электродов 1, 2; R₁, R₂ - расстояние соответственно между электродом 2 и электродами 1.1, 1.2; ε - диэлектрическая проницаемость диэлектрика.

При R₁ = R₂ = R C = 2ε Lh/R.

На фиг. 4 показана конструкция плоского конденсатора, у которого электроды 1, 2 имеют одинаковую длину. При этом в электроде 2 выполнено щелевидное отверстие 6. Через данное отверстие 6 противоположные стороны пластины, из которой выполнен электрод 1, соединены друг с другом.

Процесс изготовления конденсатора (фиг.4) показан на фиг.5. Электроды 1, 2 изготавливают в виде пластин из необходимого материала, при этом в пластине 2 выполняют отверстие 6 (см. фиг.5,а), а в пластине 1 - сужение (см. фиг. 5, б). Длина сужения не должна превосходить длину окна. В общем случае пластины могут быть разной площади. Затем пластину 1 разрезают на две части по сужению, причем одну из них располагают сверху, пластины 2 по одну сторону отверстия 6, а другую располагают снизу пластины 2 по другую сторону отверстия 6, и соединяют (сваривают) отдельные части пластины 1 друг с другом через отверстие 6 (см. фиг.5,в) в частности под прямым углом. Из конструкции, изображенной на фиг.5,в, формируют ленту Мебиуса так, чтобы точки А₁, В₁, А₂, В₂ были соединены с точками соответственно Д₁, С₁, Д₂, С₂ (см. фиг.5,г). Из эквивалентной схемы (см. фиг.6) C =ε˙L˙h/R, где h_э - эквивалентная площадь электрода; R - расстояние между электродами.

В результате применения данного конденсатора повышается емкостное сопротивление за счет устранения паразитных индуктивностей электродов и диэлектрика; устраняется влияние электрических полей на торцах электродов, так как в ленте Мебиуса отсутствуют начало и конец; повышается механическая стабильность устройства, так как затруднено смещение электродов друг относительно друга, что способствует повышению стабильности электрических параметров.

Формула изобретения

1. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КОНДЕНСАТОР, содержащий плоские, замкнутые, изолированные один от другого электроды, разделенные диэлектриком, отличающийся тем, что каждый из электродов выполнен в виде ленты Мебиуса.

2. Конденсатор по п.1, отличающийся тем, что в одном из электродов выполнено щелевидное отверстие, через которое пропущен другой электрод.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6