CN101483097B - 一种全膜水冷式中频感应加热电容器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全膜水冷式中频感应加热电容器，包括壳体和电容器芯子，壳体上开有容置腔，容置腔内安装有若干个电容器芯子，电容器芯子上设置有芯子引出端，所述壳体的容置腔上部开口固定有隔离上盖，在容置腔内靠近芯子引出端旁设置有引出端冷却通道，引出端冷却通道的两端和芯子引出端的外端分别延伸出隔离上盖，容置腔内还灌注有散热物，电容器芯子包括电容器极板和聚丙烯薄膜介质层构成，电容器极板是金属铝镀层，电容器芯子由双面或单面内串金属化膜以及至少一张双留边薄膜镀层卷绕组成，且电容器芯子构成全膜非对称的卷绕结构。该感应加热电容器，具有结构合理、简单，改变了传统的箔式电容设计思路，以自愈性电容取代非自愈电容，使生产更加方便，产品性能更佳，更加安全可靠，且成本低、体积小的优点。

Description

一种全膜水冷式中频感应加热电容器

技术领域

本发明涉及电容器技术领域，尤其是一种用于感应加热设备上中频、高压、大电流谐振电容。

背景技术

在中频感应加热设备中，作谐振用的电容，主要应用频率范围在1k-100kHz，目的是提高功率因数，改善回路特性，其主要的特点是电流大，无功功率大；有效电流在500A-2000A，无功功率300KVar-2000KVar；其共同特点是，要求频率较高、电流大，dv/dt大，低损耗，低电感，散热快。

常用的中频感应加热电容，其结构包括壳体、导热油、电容器芯子及其芯子引出端，壳体内靠近芯子引出端顶部装设有引出端冷却通道，引出端冷却通道的两端延伸出壳体外，导热油灌注在电容器芯子周围的壳体内。上述感应加热用的电容存在以下不足之处：(1)电容以聚丙烯薄膜作介质，以铝箔为电极，经卷绕成电容芯子，再以紫铜端子作为芯子引出端引出，此种结构的电容有明显缺点，即：由于铝箔较厚，芯子内部两个铝箔之间易残留气体，铝箔分切时边缘带毛刺，再加上芯子内有铝箔，热定型效果不理想等因素造成了产品不稳定，耐压低，使用寿命大打折扣；同时产品的体积相对较大，制造成本高；(2)上述结构的感应加热电容，通过间接水冷冷却紫铜端子，从而达到冷却芯子的目的，能满足一般中频感应加热设备的使用要求，但是，对于要求更高的感应加热设备，电容器必须具备过大电流，高dv/dt，散热快的特点，而现有的许多电容器，受其热效率的限制，容易造成发热严重而失效，或者根本就无法满足这种更高频率，更高电流的应用场合。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术电容器芯子以铝箔为电极，而造成的诸多缺陷；而提供一种结构合理、简单，改变了传统的箔式电容设计思路，以自愈性电容取代非自愈电容，使生产更加方便，产品性能更佳，更加安全可靠，且成本低、体积小的全膜水冷式中频感应加热电容器。

本发明的目的是这样实现的：

一种全膜水冷式中频感应加热电容器，包括有壳体和电容器芯子，壳体上开设有容置腔，容置腔内安装有电容器芯子，电容器芯子上设置有芯子引出端，所述壳体的容置腔上部开口固定有隔离上盖，在容置腔内靠近芯子引出端旁设置有引出端冷却通道，引出端冷却通道的两端和芯子引出端的外端分别延伸出隔离上盖，容置腔内还灌注有散热物，电容器芯子由双面或单面内串金属化膜以及至少一张双留边薄膜镀层卷绕组成，以使电容器芯子构成全膜非对称的卷绕结构。该感应加热电容器，首先，电容器芯子采用全膜结构，取代了我国七、八十年来一直使用的铝箔结构，其主要特点，全膜结构使电容器的具有自愈性，自愈电容取代非自愈电容，耐压更高，更安全可靠，从而降低成本，减小体积；其次，电容器芯子采用由双面或单面内串金属化膜以及至少一张双留边薄膜镀层卷绕组成，降低单个芯子损耗和电感，增大了过流能力，容易散热，保证产品足够的耐电压；再有，由于电容器芯子全部采用薄膜，芯子热定型效果得到改善，加上金属化膜的镀层相对较薄，芯子内串联桥内残不易残留气体，从而提高了产品的耐电压和稳定性；若电容器芯子以并联接芯子引出端引出，能更好地解决使用频率高、电流大、dv/dt大的问题；最后，电容器芯子的卷绕采用非对称结构，根据物理学磁场原理，不同的位置的芯子过电流的大小不一致，芯子内部采用不同的结构，这样，可满足了整个电容器的电流分布原理，使电容器设计更加合理化，采用这样的结构不但可以降低了成本，减小了电容器的体积，而且使产品更加小型化，符合了现代市场的装备发展小型化的趋势。

本发明的目的还可以采用以下技术措施解决：

作为电容器芯子的更具体实施方式，所述电容器芯子由双面内串金属化膜以及两张双留边薄膜镀层卷绕组成，两张双留边薄膜镀层采用面对面无感结构卷绕，双留边薄膜镀层上设置有金属铝镀层，两张双留边薄膜镀层之间的金属铝镀层并接在一起。

作为电容器芯子的另一种更具体实施方式，所述电容器芯子由单面内串金属化膜以及一张双留边薄膜镀层卷绕组成。

所述散热物可以是阻热阻燃的半干式有机物；由于感应加热电容器作为谐振电容器，应用的频率范围相对来说比较高，在工作中，大电流会使电容器的上面板感应产生涡流，从而加热电容器的上面板，产生的危害比较大，一是使电容器的温度升高电容器失效，二是消耗能量，使设备的能量损耗增大；为此，我们专门为了应用感应加热电容器散热研制的有机物散热体，其特点是，在低温状态下成半固体状态，随着温度的升高，由半固体变成液体，流动性增加，导热性能更好，并且研制的有机物在常温和高温状态下性能不变，能满足环保要求；以解决目前市场上，采用不同的油类产品灌注电容器进行散热，其缺点是在电容器工作温度上升时，电容器上方的温度逐渐升高，变为气体而流失，电容顶部就无法得到有效散热，最终散热效果变差；而且，采用油类灌注的产品很容易造成污染，在许多环保要求高的场合根本不使适用，我公司研制的有机物能有效克服上述缺点。

所述芯子引出端是防漏端子，以使其具有防漏作用。

作为引出端冷却通道最佳的实施方式，所述引出端冷却通道呈U形，U形的引出端冷却通道的两端兼作公共引出电极，以承受大电流。

上述U形的引出端冷却通道固定在散热铜板上，引出端冷却通道和散热铜板均安装在容置腔内靠近芯子引出端位置旁；通过增设散热铜板，这样，冷却效果将更佳，并且增加了端子的过流能力。

所述壳体是用铝材料制成的外壳体，对应的隔离上盖为铝盖体，铝盖体上分别开有引出端冷却通道口、芯子引出端口和兼有防暴作用的有机物灌注口，铝盖体的引出端冷却通道口周边设有可减少涡流的横槽。由于感应加热电容器作为谐振电容器，应用的频率范围相对来说比较高，在工作中，大电流会使电容器的上面板感应产生涡流，从而加热电容器的上面板，产生的危害比较大，一是使电容器的温度升高电容器失效，二是消耗能量，使设备的能量损耗增大，为此，我们通过在电容器的铝盖体，即：在隔离上盖上开设的槽，以截断涡流的电流通道，大大减少了涡流，通过减小涡流，降低了电容器的发热温度，增大了电容器的使用寿命，降低了能耗。

作为横槽的更具体实施方式，所述铝盖体的引出端冷却通道口周边设有可减少涡流的左、右、上、下四个横槽，左、右横槽与上、下横槽之间共同构成近似十字形横槽。

所述壳体也可以是用塑料制成的外壳体，对应的隔离上盖为塑料盖体，塑料盖体分别开有引出端冷却通道口、芯子引出端口和兼有防暴作用的有机物灌注口。

为了满足使用的要求，所述容置腔内可以是安装有若干个电容器芯子，各个电容器芯子之间采用并联方式相互电连接。

所述双面内串金属化膜由中间有机薄膜及其双面的金属镀层组成。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的全膜水冷却式中频感应加热电容器，通过全膜结构，非对称性设计，改变了传统的箔式电容设计思路，自愈性电容取代非自愈电容，使生产更加方便，产品性能更佳，更加安全可靠，成本低，体积小，其结构合理，简单；

(2)本发明的全膜水冷却式中频感应加热电容器，还通过在芯子引出端旁设置引出端冷却通道，间接地利用水冷冷却芯子引出端，同时，通过在壳体内灌注半固体有机物，大大地加快了电容器芯子的导热速度，使热量及时被散走，具有极好的散热效果，使电容器适用于过大电流，高dv/dt，且散热快，可适用于更高要求的感应加热设备使用；

(3)该结构的加热电容器，还通过灌注阻热阻燃的半干式有机物，即：半固体有机物，大大改善了电容器的散热效果，温度越高，流动性越好，导热性能更好，且性能稳定，环保，节约了成本；

(4)该电容器，还设计了专用U型引出端冷却通道，并在冷却水通道上安装散热铜板，冷却效果将更佳，并且增加了端子的过流能力，减少了材料，提高了散热效率；

(5)在电容器铝壳体的隔离上盖，开设的槽，以减少涡流，降低了电容器的表面的发热温度，增大了电容器的使用寿命，降低了能耗，节省了能源。

附图说明

图1是本发明的一种全膜水冷式中频感应加热电容器的结构示意图；

图2是图1的铝材料隔离上盖的立体图；

图3是图1的另一实施例示意图；

图4是图3的塑料隔离上盖的立体图；

图5是图1和图2中使用的引出端冷却通道及其散热铜板结合的示意图；

图6是图1和图2中使用的三个电容器芯子立体图；

图7是图6的电容器芯子卷绕状态示意图；

图8是图7的A-A向剖视图；

图9是图7的双面金属化薄膜示意图；

图10是是图7的另一实施例示意图；

图11是图10的B-B向剖视图。

具体实施方式

如图1至图11所示，一种全膜水冷式中频感应加热电容器，包括壳体1和电容器芯子2，壳体1上开设有容置腔101，容置腔101内安装有电容器芯子2，电容器芯子2上设置有防漏的芯子引出端3，所述壳体1的容置腔101上部开口固定有隔离上盖4，在容置腔101内靠近芯子引出端3旁设置有U形引出端冷却通道5，引出端冷却通道5的两端501、502和芯子引出端3的外端301分别延伸出隔离上盖4，U形的引出端冷却通道5的两端兼作公共引出电极，容置腔101内还灌注有阻热阻燃的半干式有机物作为散热物6，电容器芯子2由双面内串金属化膜201以及两张双留边薄膜镀层202、203卷绕组成，两张双留边薄膜镀层202、203采用面对面无感结构卷绕，双留边薄膜镀层202、203上设置有金属铝镀层2a，两张双留边薄膜镀层202、203之间的金属铝镀层2a并接在一起，以使电容器芯子2构成全膜非对称的卷绕结构；所述电容器芯子2还可以由单面内串金属化膜204以及一张双留边薄膜镀层205卷绕组成，见图10至图11所示。其中，双面内串金属化膜201由中间有机薄膜2b及其双面的金属镀层2c组成，见图7至图9所示。

见图5所示，所述U形的引出端冷却通道5固定在散热铜板7上，引出端冷却通道5和散热铜板7均安装在容置腔101内靠近芯子引出端3位置旁。

如图1和图2所示，所述壳体1是用铝材料制成的外壳体，对应的隔离上盖4为铝盖体，铝盖体上分别开有引出端冷却通道口401、芯子引出端口402和兼有防暴作用的有机物灌注口403。所述铝盖体的引出端冷却通道口401周边设有可减少涡流的左、右、上、下四个横槽4a、4b、4c、4d，左、右横槽4a、4b与上、下横槽4c、4d之间共同构成近似十字形布设。

如图3和图4所示，所述壳体1是用塑料制成的外壳体，对应的隔离上盖4为塑料盖体，塑料盖体分别开有引出端冷却通道口401、芯子引出端口402和兼有防暴作用的有机物灌注口403。

为了满足使用的要求，所述壳体1的容置腔101内安装有若干个电容器芯子2，各个电容器芯子2之间采用并联方式相互电连接。

Claims (12)

1.一种全膜水冷式中频感应加热电容器，包括壳体(1)和电容器芯子(2)，壳体(1)上开设有容置腔(101)，容置腔(101)内安装有电容器芯子(2)，电容器芯子(2)上设置有芯子引出端(3)，其特征是，所述壳体(1)的容置腔(101)上部开口固定有隔离上盖(4)，在容置腔(101)内靠近芯子引出端(3)旁设置有引出端冷却通道(5)，引出端冷却通道(5)的两端(501、502)和芯子引出端(3)的外端(301)分别延伸出隔离上盖(4)，容置腔(101)内还灌注有散热物(6)，电容器芯子(2)由双面或单面内串金属化膜以及至少一张双留边薄膜镀层卷绕组成，且电容器芯子(2)构成全膜非对称的卷绕结构。

2.根据权利要求1所述全膜水冷式中频感应加热电容器，其特征是，所述电容器芯子(2)由双面内串金属化膜(201)以及两张双留边薄膜镀层(202、203)卷绕组成，两张双留边薄膜镀层(202、203)采用面对面无感结构卷绕，双留边薄膜镀层(202、203)上设置有金属铝镀层(2a)，两张双留边薄膜镀层(202、203)之间的金属铝镀层(2a)并接在一起。

3.根据权利要求1所述全膜水冷式中频感应加热电容器，其特征是，所述电容器芯子(2)由单面内串金属化膜(204)以及一张双留边薄膜镀层(205)卷绕组成。

4.根据权利要求1所述全膜水冷式中频感应加热电容器，其特征是，所述散热物(6)是阻热阻燃的半干式有机物。

5.根据权利要求1所述全膜水冷式中频感应加热电容器，其特征是，所述芯子引出端(3)是防漏端子。

6.根据权利要求1所述全膜水冷式中频感应加热电容器，其特征是，所述引出端冷却通道(5)呈U形，U形的引出端冷却通道(5)的两端兼作公共引出电极。

7.根据权利要求4所述全膜水冷式中频感应加热电容器，其特征是，所述U形的引出端冷却通道(5)固定在散热铜板(7)上，引出端冷却通道(5)和散热铜板(7)均安装在容置腔(101)内靠近芯子引出端(3)位置旁。

8.根据权利要求1所述全膜水冷式中频感应加热电容器，其特征是，所述壳体(1)是用铝材料制成的外壳体，对应的隔离上盖(4)为铝盖体，铝盖体上分别开有引出端冷却通道口(401)、芯子引出端口(402)和兼有防暴作用的有机物灌注口(403)，铝盖体的引出端冷却通道口(401)周边设有可减少涡流的横槽。

9.根据权利要求8所述全膜水冷式中频感应加热电容器，其特征是，所述铝盖体的引出端冷却通道口(401)周边设有可减少涡流的左、右、上、下四个横槽(4a、4b、4c、4d)，左、右横槽(4a、4b)与上、下横槽(4c、4d)之间共同构成近似十字形横槽。

10.根据权利要求1所述全膜水冷式中频感应加热电容器，其特征是，所述壳体(1)是用塑料制成的外壳体，对应的隔离上盖(4)为塑料盖体，塑料盖体分别开有引出端冷却通道口(401)、芯子引出端口(402)和兼有防暴作用的有机物灌注口(403)。

11.根据权利要求1所述全膜水冷式中频感应加热电容器，其特征是，所述容置腔(101)内安装有若干个电容器芯子(2)，各个电容器芯子(2)之间采用并联方式相互电连接。

12.根据权利要求1所述全膜水冷式中频感应加热电容器，其特征是，所述双面内串金属化膜(201)由中间有机薄膜(2b)及其双面的金属镀层(2c)组成。

Images