CN102385990A - 一种脉冲电容器 - Google Patents

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Abstract

一种脉冲电容器，属于电容器，解决现有金属化膜脉冲电容器等效串联电感偏高的问题，适用于要求电容器内部电感为纳亨级别的脉冲功率系统。本发明在芯轴上自内向外依次卷绕有第一组电容膜、第一聚酯绝缘膜、第二组电容膜、第二聚酯绝缘膜、第三组电容膜和第三聚酯绝缘膜，第三聚酯绝缘膜外装有外壳；第一、第二组电容膜上端面连接，下端面之间绝缘；第二、第三组电容膜下端面连接，上端面之间绝缘；第三组电容膜和外壳之间绝缘；第一组电容膜下端面做低压引出电极，接脉冲电容器外壳，第三组电容膜上端面做高压引出电极，接脉冲电容器高压输出端。本发明能承受更高的应用电压，减小了整个电容器的等效串联电感，可达纳亨级别。

Description

一种脉冲电容器
技术领域
本发明属于电容器，具体涉及一种脉冲电容器，适用于要求电容器内部电感为纳亨级别的脉冲功率系统。
背景技术
用于脉冲电容器的主要储能介质材料是高分子介质薄膜，根据金属电极形式，可分为箔式电容器和金属化膜电容器两种。箔式电容器由绝缘介质薄膜和铝箔卷绕，采用液体浸渍剂浸渍，再加上引出片(电极)构成；金属化膜电容器由表面蒸镀了金属的绝缘介质薄膜卷绕而成，由于具有金属电极，脉冲电容器必然存在内部电感和内部电阻，一个实际的脉冲电容器可以采用串联的电容、电阻和电感等效表示，其中的等效串联电感会影响脉冲放电时电流的峰值、脉宽等参数。对于要求快速放电和大电流放电的领域，要求电容器具备较低的等效串联电感。
现有的箔式电容器和金属化膜电容器的元件都是以某个固定的芯轴为中心，将介质薄膜卷绕在芯轴上。箔式电容器的电感可以达到纳亨级别，但是其可靠性不高，而且应用场强较低；金属化膜电容器单个元件的等效串联电感都一般大于纳亨级，有些金属化膜电容器元件的等效串联电感可达上百纳亨。
对于要求快速放电以及大电流放电的应用领域，上述电容器结构因为其等效串联电感偏大，都不能完全适应。
需要一种新型的电容器结构，它能够减小在卷绕过程中因为电极结构而产生的等效串联电感，使电容器能够在快速放电或大电流放电的应用领域应用。
发明内容
本发明提供一种脉冲电容器，用于脉冲功率系统，解决现有金属化膜脉冲电容器等效串联电感偏高的问题，适用于快速放电或大电流放电的应用领域。
本发明的一种脉冲电容器，包括芯轴及卷绕其上的电容膜，其特征在于：
所述芯轴上自内向外依次卷绕有第一组电容膜、第一聚酯绝缘膜、第二组电容膜、第二聚酯绝缘膜、第三组电容膜和第三聚酯绝缘膜，第三聚酯绝缘膜外装有外壳；
所述第一组电容膜和第二组电容膜上端面通过喷镀金属层连接，所述第一组电容膜和第二组电容膜下端面之间由第一聚酯绝缘膜实现绝缘；
所述第二组电容膜和第三组电容膜下端面通过喷镀金属层连接，所述第二组电容膜和第三组电容膜上端面之间由第二聚酯绝缘膜实现绝缘；
所述第三组电容膜和外壳之间由第三聚酯绝缘膜实现绝缘；
所述第一组电容膜下端面喷镀金属层连接镀锡铜排做低压引出电极，接脉冲电容器外壳，
第三组电容膜上端面喷镀金属层连接镀锡铜排做高压引出电极，接脉冲电容器高压输出端；
所述第一、第二、第三组电容膜采用金属化聚丙烯薄膜、或者由铝箔和聚丙烯薄膜贴合的组合薄膜、或者金属化聚丙烯薄膜与组合薄膜混合绕制。
所述的脉冲电容器，其特征在于：
所述芯轴采用聚碳酸酯(PC)材料；
所述第一、第二和第三聚酯绝缘膜的卷绕层数应保证它们的耐压水平大于整个脉冲电容器额定电压的三分之二。
所述的脉冲电容器，其特征在于：
所述第一组电容膜、第二组电容膜和第三组电容膜的电容量相等，当外加电压时，每组电容膜上分得的电压相等。
本发明采用同轴卷绕串联结构，三组电容膜通过串联所构成的电容能承受更高的应用电压，通过喷镀金属层的设计使第一组电容膜和第三组电容膜内部流过的电流与第二组电容膜内部和外壳流过的电流方向相反，这种反向电流的存在减小了整个电容器的磁通量，使整个电容器的等效串联电感显著减小，可达纳亨级别。
附图说明
图1为本发明的实施例剖面示意图；
图2为本发明的另一个实施例剖面示意图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明第一个实施例包括芯轴1及卷绕其上的电容膜，在所述芯轴1上自内向外依次卷绕有第一组电容膜2、第一聚酯绝缘膜3、第二组电容膜4、第二聚酯绝缘膜5、第三组电容膜6和第三聚酯绝缘膜7，第三聚酯绝缘膜7外装有金属外壳8；
所述第一组电容膜和第二组电容膜上端面通过喷镀金属层9连接，所述第一组电容膜和第二组电容膜下端面之间由第一聚酯绝缘膜实现绝缘；
所述第二组电容膜和第三组电容膜下端面通过喷镀金属层10连接，所述第二组电容膜和第三组电容膜上端面之间由第二聚酯绝缘膜实现绝缘；
所述第三组电容膜和外壳之间由第三聚酯绝缘膜实现绝缘；
所述第一组电容膜2下端面喷镀金属层焊接镀锡铜排做低压引出下电极11，下电极11通过焊接方式连接脉冲电容器金属外壳8，
第三组电容膜6上端面喷镀金属层连接镀锡铜排做高压引出上电极12，接脉冲电容器高压输出端13。
本实施例中，所述芯轴1采用聚碳酸酯(PC)材料，外径为9mm；
第一组电容膜2、第二组电容膜4和第三组电容膜6均采用金属化聚丙烯薄膜与组合薄膜混合绕制：各层交替，绕制一层金属化聚丙烯薄膜，再绕制一层组合薄膜；组合薄膜由铝箔和聚丙烯薄膜贴合构成。整个脉冲电容器的电容量为2μF，设计卷绕时应保证第一组电容膜2、第二组电容膜4和第三组电容膜6的电容量均为6μF，从而保证了在外加电压时三组电容膜上分得的电压相等；
本实施例中，整个脉冲电容器额定电压为5kV。第一、第二和第三聚酯绝缘膜的卷绕层数应保证它们的耐压水平大于整个脉冲电容器额定电压的三分之二，即大于3.3kV。
第二个实施例如图2所示，第一电容器元件14和第二电容器元件15结构相同，均按照图1卷绕而成，只是没有外壳。将第一电容器元件14上下倒置，再使用镀锡铜排将第一电容器元件的第三组电容膜的下端喷金面与第二电容器元件的第三组电容膜的上端喷金面连结，这样就完成了第一电容器元件和第二电容器元件的串联，此后将串联后的第一电容器元件和第二电容器元件装入金属外壳16。第二电容器元件15的第一组电容膜的下端喷金面用镀锡铜排与金属外壳相连。电容器工作时，金属外壳16用作低压电极，应与大地相连。第一电容器元件14的第一组电容膜的上端喷金面用镀锡铜排与顶盖18上的金属电极相连，用作高压电极。
金属外壳16中填充满环氧材料，用于绝缘、隔离外界空气和减少震动。

Claims (3)

1.一种脉冲电容器，包括芯轴及卷绕其上的电容膜，其特征在于：
所述芯轴上自内向外依次卷绕有第一组电容膜、第一聚酯绝缘膜、第二组电容膜、第二聚酯绝缘膜、第三组电容膜和第三聚酯绝缘膜，第三聚酯绝缘膜外装有外壳；
所述第一组电容膜和第二组电容膜上端面通过喷镀金属层连接，所述第一组电容膜和第二组电容膜下端面之间由第一聚酯绝缘膜实现绝缘；
所述第二组电容膜和第三组电容膜下端面通过喷镀金属层连接，所述第二组电容膜和第三组电容膜上端面之间由第二聚酯绝缘膜实现绝缘；
所述第三组电容膜和外壳之间由第三聚酯绝缘膜实现绝缘；
所述第一组电容膜下端面喷镀金属层连接镀锡铜排做低压引出电极，接脉冲电容器外壳，
第三组电容膜上端面喷镀金属层连接镀锡铜排做高压引出电极，接脉冲电容器高压输出端；
所述第一、第二、第三组电容膜采用金属化聚丙烯薄膜、或者由铝箔和聚丙烯薄膜贴合的组合薄膜、或者金属化聚丙烯薄膜与组合薄膜混合绕制。
2.如权利要求1所述的脉冲电容器，其特征在于：
所述芯轴采用聚碳酸酯材料；
所述第一、第二和第三聚酯绝缘膜的卷绕层数应保证它们的耐压水平大于整个脉冲电容器额定电压的三分之二。
3.如权利要求1或2所述的脉冲电容器，其特征在于：
所述第一组电容膜、第二组电容膜和第三组电容膜的电容量相等，当外加电压时，每组电容膜上分得的电压相等。
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