CN103531357A - 电力电容器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种电力电容器及其制造方法，包括安装在主绝缘内的芯子和至少2个与外部电路连接的引出端，所述的芯子包括多个相互叠装在一起的焊装组件，每个焊装组件包括多个电容元件，每个电容元件由两张铝箔和两组薄膜卷绕而成，每个电容元件的两张铝箔上具有分别从薄膜的边缘相反方向伸出的两个电极，并且每个电极的尺寸a为10mm至15mm。每个焊装组件内部的各电容元件之间通过第一批的多层共焊的超声波焊接结构实现电气连接，各焊装组件之间通过第二批的多层共焊的超声波焊接结构实现电气连接，位于芯子的上、下端的两个焊装组件分别与引出端之间通过多层共焊的冷机械夹接结构实现电气连接。采用本发明可使电极尺寸减小50%至60%，可增加电容元件的电容量6%至10%。
Description
技术领域
本发明属于电力电容器制造领域，涉及一种电力电容器及其制造方法，具体涉及其内部电容元件、组件、芯子的整体电气连接加工新方案。
背景技术
电力电容器广泛应用于电力系统，在高电压试验、激光技术、高能物理、工农业生产及日常生活中也广为应用。图1至图3给出了现有电力电容器的基本构造，包括如图3所示的由多个电容元件1A组装而成的芯子10A。参见图1和2，每个电容元件1A具有长度L、宽度W和厚度H，电容元件1A由两张铝箔2A与两组薄膜3A（承担储能功能）重叠卷绕而成，每组薄膜由2-3张绝缘介质组成，每张铝箔2A的边缘包括一个尺寸为A的边条，且两张铝箔2A的边条沿长度L方向从薄膜3A的边缘伸出的方向相反，于是，这两个分别从薄膜3A的边缘相反方向伸出的边条构成了每个电容元件1A的两个电极4A，即，边条尺寸A也就是电极4A的尺寸。在制造中，在各个电容元件1A的电极4A之间、相关的电容元件的引出端与芯子10A的引出端之间，均需采用电气连接。自全膜电容器问世后的近30年来，在世界范围内的薄膜电容器制造行业中，电力电容器的电气连接模式有三种：一是焊料钎焊模式（最老模式），二是冷机械夹接模式，三是冷焊接与冷机械夹接相结合模式。下面简要归纳三种现有模式各自的特点和局限性：
焊料钎焊模式目前大多数生产企业还在沿用，通常是采用如图3所示的连接片5A的结构，这种焊料钎焊方式是利用熔点低于铝箔、铜带、熔丝等母材的锡铅焊料，在低于母材熔点并高于锡铅焊料熔点的温度下进行钎焊焊接，需通过加温后，再将液态的锡铅焊料在母材表面润湿、铺展和在母材间隙中填缝等工艺流程，其具体连接结构如图3所示，钎焊需在电容元件1A组装成芯子10A后才能进行，各电容元件1A的电极需通过钎焊逐个焊接到连接片5A上，电极与连接片5A之间需铺展、填充很大的锡铅焊料层6A，其电气连接的工序需在组装成芯子后进行。焊料钎焊方式存在的主要问题是难以保证焊接质量，由于电极与连接片5A之间的钎焊需加热并由人工操作完成，加热温度由操作人员凭经验控制，如果温度太低，则产生虚焊、增加接触电阻、影响产品寿命；而如果温度太高，则损伤绝缘介质，造成膜的老化和粘连，影响产品的电气性能。由于钎焊前需对连接片5A进行搪锡处理，而搪锡工序需采用专用的搪锡和温控设备，而且锡铅焊料价格较贵，导致生产成本高。此外，焊料钎焊模式污染环境，影响员工身体健康。
冷机械夹接模式是采用特殊的夹持件及工具进行元件的电极间的电气连接，由于元件电极伸出薄膜的长度须比钎焊加长，在电极尺寸A小于15mm的情况下无法实施冷机械夹接工艺，在电极尺寸A小于20mm的情况下难以获得理想的夹接效果，因此，需要加大铝箔的电极的尺寸A，而铝箔成本较高。此外，夹接及检测设备的投资费用较高，夹接工艺操作复杂，加工效率比焊料钎焊模式低。
冷焊接与冷机械夹接结合模式是采用冷焊接方式进行元件的电极之间的电气连接，同时采用冷机械夹接方式进行芯子引出端的电气连接。由于此焊接方式需要对工件施以一定的静压力，因此焊接设备的焊头尺寸受强度所限不能做得太小，为此须将铝箔电极尺寸A至少加长到25mm（1英寸），这首先提高了材料成本，同时还需将电容元件的厚度H至少加大到20mm，而厚度H的加大造成电容元件并联数量的减少，当厚度H≥20mm时，使并联数≤14，这就排除了生产含有内熔丝的电容器的操作可能性。此外，夹接、焊接及检测设备的投资费用较高也是该模式存在的缺点。
上述现有的三种电气连接模式由于需加大电极尺寸A，而且电气连接的工序被全部限制在组装成芯子之后，而组装成芯子后的电气连接只能采用手工连接，不仅电气连接的质量尚不理想，并且生产效率低、成本较高。然而由于电气连接对于电力电容器的电气性能和质量稳定性具有十分敏感的影响，同时又牵涉到复杂的加工工艺，因此，上述电力电容器的制造方法一直沿用到现在，特别是电容器内部的电容元件的电气连接结构方面的进步不大，这与随着相关材料的进步导致电容器的迅速发展的趋势不符。
发明内容
为了突破上述现有技术的发展瓶颈，本发明的目的在于提供了一种电力电容器及其制造方法，不仅有效优化了电气连接的质量，提高了生产效率，可大幅度降低产品的制造成本，而且避免了对环境的污染和对员工健康的危害，还能很好地满足内熔丝电容器多元件特点的结构要求。
为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案。
一种电力电容器，包括安装在壳体内的主绝缘70、安装在主绝缘70内的芯子10和至少2个与外部电路连接的引出端71、72，其中所述的芯子10包括多个相互叠装在一起的焊装组件13、14、15，每个焊装组件13、14、15包括多个电容元件1，每个电容元件1由两张铝箔2和两组薄膜3卷绕而成，每个电容元件1的两张铝箔2上具有分别从薄膜3的边缘相反方向伸出的两个电极4，并且每个电极4的尺寸a为10mm至15mm；所述的每个焊装组件13、14、15内部的各电容元件1之间通过第一批的多层共焊的超声波焊接结构11实现电气连接，各焊装组件13、14、15之间通过第二批的多层共焊的超声波焊接结构11实现电气连接，位于所述的芯子10的上、下端的两个焊装组件13、15分别与引出端71或72之间通过冷机械夹接结构12实现电气连接。
优选的，所述的多层共焊的超声波焊接结构11为带保护片16的双极满层共焊复合结构111或不带保护片的双极满层共焊简单结构，双极满层共焊复合结构111或双极满层共焊简单结构的设置部位在相邻两个电容元件1的相邻两个电极4的相邻两个电气连接部41和42上。
优选的，所述的多层共焊的超声波焊接结构11为带保护片16的单极满层共焊复合结构112或为不带保护片的单极满层共焊简单结构，单极满层共焊复合结构112或单极满层共焊简单结构的设置部位在同一个电容元件1的同一个电极4的两个电气连接部41或42中的一个上。
优选的，所述的冷机械夹接结构12包括一个夹前结构和接线夹7，夹前结构建立在所述的芯子10的上、下端的两个焊装组件13、15中的用作引出电气连接的那个电极(4)的连接部41、42上，所述的接线夹7设置在引出端71或72上，接线夹7与所述的夹前结构之间采用冷机械夹接。
进一步的，所述的夹前结构为建立在所述的那个电极(4)的连接部41或42上的多层紧贴的接触结构；或者所述的夹前结构为建立在所述的那个电极(4)的连接部41或42上的多层共焊的超声波焊接结构。优选的，所述的电极4的尺寸a优选为12mm。
优选的，所述的多层共焊的超声波焊接结构11的焊点110的形状为网状长方形。
优选的，所述的多层共焊的超声波焊接结构11朝电容元件1的厚度H方向弯曲。
根据本发明的一种电力电容器的制造方法，包括以下步骤：
步骤一:制作多个规格相同的电容元件1，其中每个电容元件1由两张铝箔2和两组薄膜3，卷绕而成，并且每个电容元件1的两侧边缘分别伸出的两个电极4，每个电极4的尺寸a均为10mm至15mm；
步骤二:采用超声波焊接设备将预定数量的多个电容元件1的电极4在无压力的状态下依次进行超声波焊接，以实现每个电容元件1的电极4之间的电气连接，并且将多个电容元件1叠装在一起，分别形成多个焊装组件13、14、15，采用超声波焊接设备在每个焊装组件上建立第一批的多层共焊的超声波焊接结构11，以便在同一个焊装组件内的各电容元件1之间建立起固定连接关系，同时在同一个焊装组件内的各电容元件1的电极4之间实现电气连接；
步骤三:将各焊装组件13、14、15之间固定连接之后，按照设计要求压装成芯子10；
步骤四:采用超声波焊接工具对压装好的芯子10进行超声焊接，在构成芯子10的各焊装组件13、14、15之间建立第二批的多层共焊的超声波焊接结构11，以实现每个相邻叠装的焊装组件13、14、15之间的电气连接；
步骤五:先分别在处于芯子10的上、下两端的焊装组件13、15中的最外侧引出的那个电极4建立夹前结构，然后用手持式机械夹接工具分别将电容器的引出端71、72上的接线夹7与夹前结构进行夹接，形成电容器的各引出端的冷机械夹接结构12。
进一步的，步骤五中还进一步包括弯曲、整理超声波多层共焊的超声波焊接结构11、冷机械夹接结构12，以及在此之后的将芯子10固定安装在壳体内的步骤。
本发明针对焊头尺寸大、元件压装成芯子后操作不便的现状，通过采用先焊接后压装的工艺方法，在芯子压装前，先将多个电容元件用台式超声波焊接机在无压力状态下依次进行冷焊接，特别是采用超声波焊接工艺，将相邻元件的同一电极的多层铝箔焊接在一起而形成双极满层超声共焊连接结构，然后组装形成并联段电容组件结构，接着将多个并联段电容组件结构按设计要求叠放并压装成芯子，再用超声波焊接机进行串联连接，最后进行引出线的冷机械夹接。经试验证明，采用本发明的方法生产出的电容器的电容元件的电极伸出的尺寸由25.4mm降低到12mm,可使每个电容元件的电极尺寸减小50%至60%，电容元件的厚度不受限制，并且在使用相同尺寸系列的铝箔商品的前提下，可增加电容元件的电容量6%至10%，有效降低了材料成本，简化了组装件芯子的加工难度，而且元件数量的多少不再受到限制，使得产品的电气性能、产品工艺、质量控制达到综合最优状态，显著提高了电力电容器的整体电气性能及产品的可靠性和经济性。
附图说明
图1是现有技术的电力电容器的电容元件1A的外形结构示意图。
图2是图1的左侧视图，示意性示出了现有技术的电容元件1A由两张铝箔2A与两组薄膜3A重叠卷绕而成的结构。
图3是现有技术的电力电容器的芯子10A的外形结构示意图，其电气连接采用锡铅焊料钎焊方式，电容元件1A的电极4A通过钎焊逐个焊接到连接片5A上，电极4A与连接片5A之间通过搪锡锌焊料、铺展工序和填充锡铅焊料等焊接工序，建立起很大很厚的焊料层6A。
图4是本发明的电力电容器的平面结构示意图。
图5是图4的左侧视的局部放大示意图。
图6是图4所示的电容器的经焊装组件13、14、15组装的平面结构示意图。
图7是图6的左侧视图。
图8是图4所示的电容器的电容元件1的结构示意图。
图9是图8的E—E剖视图，图9中示出了电容元件1的具体结构
图10是在图8的左侧视图下旋转90°后的放大示意图。
图11是图6的C局部放大示意图。
图12是图11的仰视图。
图13是图4的D局部放大示意图。
图14是图13的仰视图。
具体实施方式
以下结合附图4至14给出的实施例，进一步说明本发明的电力电容器的具体实施方式。本发明的电力电容器不限于以下实施例的描述。
附图中，图4是本发明的电力电容器的平面结构示意图，它从一个角度示出了该电容器实施例的外形及内部结构。图5是图4的左侧视的局部放大示意图，它从另一个角度示出了本发明的电力电容器实施例的外形及内部结构。图6是图4所示的电容器的经焊装组件13、14、15组装的平面结构示意图，它们分别在组装成芯子10前已经过第一批超声波焊接工序成形。图7是图6的左侧视图。图8是图4所示的电容器的电容元件1的结构示意图，与图1中所示的大尺寸电极4A相比，电极4A的尺寸A大于20mm，而图8中所示的电极4为小尺寸电极，其尺寸a为10mm至15mm。图9是图8的E—E剖视图，图9中示出了电容元件1由两张铝箔2与两组薄膜3重叠卷绕而成的的具体结构，图中所示的每组薄膜3包括两张薄膜，图中仅示出了卷绕一层的情况，实际卷绕层数为多层。为了便于示出电容元件1的结构，图9中所示的卷绕的铝箔2与薄膜3之间的距离、铝箔2和薄膜3的厚度被放大了，其中卷绕后的铝箔2A与薄膜3A的层数为示意性的1组，实际层数应根据设计需要确定。图10是在图8的左侧视图下旋转90°后的放大示意图。图11是图6的C局部放大示意图，图11中示出了多层共焊的超声波焊接结构11的带保护片16的双极满层共焊复合结构111的外形结构。图12是图11的仰视图，它从另一个角度示出了双极满层共焊复合结构111的外形结构，图12中还示出了超声波焊接结构11的焊点110的形状。图13是图4的D局部放大示意图，图13中示出了冷夹接结构12的外形结构。图14是图13的仰视图，它从另一个角度示出了冷夹接结构12的外形结构。
参见图4，本发明的电力电容器包括主绝缘70、安装在主绝缘70内的芯子10以及分别从芯子10的最上层和最下层的电容元件的电气联接部电气连接的2个引出端71、72（参见图6、7），两个引出端71、72分别为电力电容器与外部电路电气连接的两个极，引出端71或72的外端最终与电容器顶盖（图中未示出）上的绝缘子（图中未示出）相连接，形成两个外接电极，供接入电力网的外部电路（图4），引出端71或72的内端与一个接线夹7连接（图14），或者说，接线夹7设置在引出端71或72的内端。如图4所示的实施例中，所述的芯子10包括3个纵向叠装在主绝缘70内的焊装组件13、14和15，焊装组件15布设在下层，焊装组件14布设在中层，焊装组件13布设在上层。上层的焊装组件13和下层的焊装组件15分别与2个引出端71、72的接线夹7电气连接，同时它们还分别与中层的焊装组件14电气连接，而这些电气连接采用串联或并联是根据设计要求可以选择的，例如图4给出的实施例的3个焊装组件13、14和15之间的电气连接采用串联连接，不过，焊装组件的数量可以是2个或多于3个。例如，如果设计要求的焊装组件的数量为2个，则不设中层的焊装组件14；如果设计要求的焊装组件的数量为4个及以上，则中层的焊装组件14设为2个及以上。由此可见，不管焊装组件的数量设定为几个，上层的焊装组件13和下层的焊装组件15是必不可缺的。根据电容器的参数要求，芯子可由不同的元件和不同的串并联组合而成，焊装组件之间的串联或并联形式也可以根据具体设计要求而定，但不管是串联还是并联，都可以通过本发明实现相邻两个焊装组件之间的电气连接，且无需增加连接片之类的导电零件。
随着铝箔、薄膜的商品化生产的发展，铝箔、薄膜商品形成系列化尺寸，使得电容元件的长度L也呈现系列化趋势，因为利用铝箔、薄膜商品的固有宽度尺寸，不仅对于确保电容元件的电气性能有益，而且还能避免浪费昂贵的铝箔、薄膜材料，省去复杂的裁剪工序。从图1所示的已有电容元件1A的构造可见，其长度L等于薄膜宽度B加上2倍的电极尺寸A，但电极尺寸A不能贡献电容量。因此，在采用系列化尺寸的铝箔、薄膜商品制作电容元件1A的过程中，本发明通过缩小电极尺寸A，使电容元件1A在保持长度L不变的同时增加电容量，试验证明这是降低生产成本并提高产品附加值的有效的手段。特别是在铝箔、薄膜制造技术尚处于不发达的地区，充分利用国际市场的标准化、系列化的铝箔、薄膜商品及商品的系列化尺寸，制造出体积小、电容量大、质量高的电力电容器产品，对于加快发展电力电容器的技术和产业十分重要。下面参见图6-10具体说明。
如图6、7所示，每个焊装组件13、14或15包括数量不等的多个电容元件1，每个电容元件1由两张铝箔2和两组薄膜3卷绕而成，其中铝箔2是电容元件1的导电层，承担电极功能，薄膜3是电容元件1的绝缘介质层。如图8至图10所示，电容元件1的两张铝箔2分别具有一个很窄的从相反方向伸出于薄膜3的边缘的边条，该边条构成了电容元件1的电极4，当铝箔2和两组薄膜3卷绕数圈后，所述的边条随之卷绕相同的圈数，所以，由卷绕数圈的边条构成的电极4实际上是由铝箔2的多层边条构成，并且相邻两层边条之间无绝缘介质（图10）。卷绕好的电容元件1压扁后的形状如图10所示，电容元件1的同一个电极4被薄膜3的中心层30分隔成2个尺寸相同的电气连接部41和42，这两个电气连接部41、42分别由构成同一个电极4的多层边条叠成，每个电气连接部41或42的边条层数等于卷绕好的电容元件1的卷绕圈数，用于提供与同一个电容元件1的层间、与其他电容元件1的电气连接部之间或者与接线夹7之间的电气连接。图8中每张铝箔2的电极4的尺寸a为10mm至15mm，优选为12mm，这种电极4的尺寸a是目前冷焊接和/或冷机械夹接电气连接中最小的，以尺寸a优选为12mm为例，本发明的电极4的尺寸a比现有技术的冷焊接方式的25mm的电极尺寸A缩小了52%，以尺寸a优选为12mm、元件长度L为350mm为例，本发明的电容元件1的电容量比现有技术的冷机械夹接方式增加了8.6%。
实现电极4的尺寸a的最小化，是采用下面所述的本发明的电力电容器的制造新方法和电气连接的新结构所实现的。如图4所示的，将构成每个焊装组件13、14或15的各电容元件1之间先通过第一批多层共焊的超声波焊接结构11实现电气连接，然后将各焊装组件13、14和15之间通过第二批多层共焊的超声波焊接结构11实现电气连接。在此所谓的第一批是指在压装成芯子10前的工序上形成的多层共焊的超声波焊接结构11，而第二批是指在压装成芯子10后的工序上形成的多层共焊的超声波焊接结构11。第一批的多层共焊的超声波焊接结构11与第二批的多层共焊的超声波焊接结构11在结构形式上没有区别，但由于其形成的工序、加工对象和使用设备不同，所以在连接质量、焊接效率等方面必然存在区别。第一批的多层共焊的超声波焊接结构11是在超声波焊接设备上实现的，其优点在于，能充分利用设备提供的质量控制环境和自动化生产条件，进一步提升焊接质量的水平和大幅度提高自动化生产的程度。第二批的多层共焊的超声波焊接结构11是在超声波焊接工具上实现的，其优点在于能完成现有的冷焊机设备不能实现的焊接，但不足是焊接质量的控制需靠人，影响生产效率。况且，第一批的多层共焊不仅是实现超声波焊接结构11的环节，而且也是由多个电容元件1组成每个焊装组件13、14或15的环节，通过该环节在压装前先焊接的制造方法和形成焊装组件的结构形式，将绝大部分的电气连接提前在能实现多层共焊的超声波焊接机上完成，可以有效克服现有焊接质量的不稳定直接制约产品向高端发展和限制产品经济性能的提升的问题。其优点体现在：冷态焊接，不损伤绝缘介质；焊接材料不熔融，不会脆弱金属特性；焊点导电性好，连接电阻极小，附加的电的损耗近乎为零；对焊接金属表面要求低，氧化或电镀均不影响焊接；焊接周期短，不需任何助焊剂、助焊气及焊料；焊接无高温热源，无污染，环保安全；特别是简化了组装芯子的加工难度，且电容元件数量不受限制，还能满足内熔丝电力电容器的生产需要。
上述的多层共焊是超声波焊接结构11的重要结构特征，“多层共焊”是指将铝箔的多层边条即电极4共焊在一起，各层边条之间在无压力的情况下也能保持紧密、牢固的连接，并且不会自行脱离的焊接结构。因此，多层共焊结构特征的基本功能之一是确保良好的电气连接性能，使连接电阻达到极小（近乎为零）的程度。多层共焊结构特征的基本功能之二是确保良好的机械连接性能，使同一个焊装组件13、14或15内的多个电容元件1不松散、不分离，并且第一批的焊接质量不会因后续的压装成形芯子等工序而受到影响。本发明的多层共焊包括两种具体形式，一种是满层共焊形式，另一种是非满层共焊形式。“满层共焊”是指电极4的一个电气连接部41或42的全部边条均焊在一起的形式，而“非满层共焊”是指电极4的一个电气连接部41或42的部分边条共焊在一起的形式。其中，满层共焊是一种优选的方式，因为电极4的全部边条都参与载流，所以能最大程度地提高电极4的导电能力，同时各边条的均衡载流会减小导体温升。相比之下，非满层共焊的缺层情况下产生的未被共焊的边条可能会带来一些不利，如给后续的整理带来困难。根据是否带有保护片16，上述的超声波焊接结构11可包括两种具体的结构形式，其中一种是复合结构形式，另一种是简单结构形式。参考图11和12所示，复合结构形式包括保护片16，保护片16放于接线夹7与电容元件1之间，起保护元件电极的作用，保护片16包覆在电极4的电气连接部41或42的全部边条的外面，经超声波焊接后形成带保护片16的满层共焊复合结构，其中保护片16与全部边条焊接在一起，复合结构形式不仅能进一步加强超声波焊接结构11的连接强度，同时还能保护超声波焊接结构11不被破坏。如果不带保护片16，则形成满层共焊的简单结构形式。根据电气连接的不同要求，超声波焊接结构11还可分为两种基本形式，其中一种是双极的形式，即超声波焊接结构11具有相邻两个电极4之间电气连接的功能，另一种是不具有两个电极4之间电气连接的功能的单极的形式。可见，本发明的多层共焊的超声波焊接结构11可以有多种具体形式，其中多层共焊的超声波焊接结构11最有用的形式为以下四种：一是带保护片16的双极满层共焊复合结构111；二是带保护片16的单极满层共焊复合结构112；三是不带保护片16的双极满层共焊简单结构；四是不带保护片16的单极满层共焊简单结构。这四种形式的具体应用说明如下：
如图11和12所示，上述的带保护片16的双极满层共焊复合结构111具有相邻两个电极4之间电气连接的功能，保护片16包覆在相邻两个电极4的电气连接部41和42的全部边条的外面，经超声波焊接后，保护片16与两个电气连接部41和42的全部边条焊接在一起，这种结构111在焊装组件13、14或15的内部电气连接上使用最多（参见图6、7）。上述第三种的不带保护片的双极满层共焊简单结构（图中未示出）与第一种的带保护片16的双极满层共焊复合结构111的区别仅在于它不带保护片16，在连接强度和保护要求不需要很高的情况下，第三种的不带保护片的双极满层共焊简单结构也能满足较好的使用要求。如6和7所示，上述的带保护片16的单极满层共焊复合结构112不具有相邻两个电极4之间电气连接的功能，保护片16包覆在一个电极4的两个电气连接部41、42中的一个电气连接部41或42的全部边条的外面，经超声波焊接后，保护片16与这一个电气连接部41或42的全部边条焊接在一起，它主要在冷机械夹接结构12的形成过程中配合使用，为了便于后续的安装整理以进一步改善产品性能，它也可用于不具有电气连接要求的电气连接部41或42。上述的第四种的不带保护片的单极满层共焊简单结构（图中未示出）与带保护片的单极满层共焊复合结构112的区别仅在于它不带保护片16，它比较适用于不具有电气连接要求的电气连接部41或42，以便于后续的整理。
参见图4、6、7、13、14，将上焊装组件13或下焊装组件15与芯子10的引出端71或72之间采用冷机械夹接结构12实现电气连接，即将上层的焊装组件13与引出端71之间采用冷机械夹接结构12连接，再将下层的焊装组件15与引出端72之间采用冷机械夹接结构12连接。这里所述的冷夹接结构12包括设置在引出端71或72上的接线夹7和设置在电极4上的夹前结构（图中未标注），夹前结构建立在所述的芯子10的上、下端的两个焊装组件13、15中的用作引出电气连接的那个电极4的连接部41、42上，所述的接线夹7与所述的夹前结构之间采用冷机械夹接。夹前结构包括两种形式，其中一种形式为建立在所述的那个电极4的连接部41或42上的多层紧贴的接触结构，它在外压力的作用下多层紧贴接触，但不焊链，其优点在于结构简单；另一种形式为建立在所述的那个电极4的连接部41或42上的多层共焊的超声波焊接结构，它的具体形式是单极满层共焊复合结构112或单极满层共焊简单结构中的一种，与前述的第一、二批的多层共焊的超声波焊接结构11在结构形式上相同，只是连接部位不同，用于实现芯子10的位于最上层或最下层的电容元件1的电极4的位于最外侧的那个连接部41或42与接线夹7之间的电气连接，该电极4是指焊装组件13或15中的用作电气连接引出的那个电极4。所述的冷机械夹接结构12的一种理想的结构方案是多层共焊的冷夹接结构，即采用多层共焊的夹前结构，优选采用带保护片16的单极满层共焊复合结构112，接线夹7承担电容器电极引出功能，接线夹7与上述的电气连接外电极的单极满层共焊复合结构112之间采用冷机械夹接，可进一步提高导电性能或连接强度。这里所述的冷机械夹接是通过机械夹紧力实现连接的，接线夹7上可以附设有提供夹紧力的装置，也可另外增设提供夹紧力的夹子（图中未示出）。多层共焊的夹前结构的另一种实施方式是，采用不带保护片16的单极满层共焊简单结构与接线夹7之间实现冷机械夹接的形式，这种形式的连接强度不如前述的带保护片16的单极满层共焊复合结构112，但也能满足基本的连接功能要求。可替代多层共焊的夹前结构的方案还包括采用非多层共焊的纯冷机械夹接的形式，即多层紧贴的接触结构，在这种情况下，由于电容元件1的电极4的电气连接部41或42的各边条之间没有建立共焊连接关系，因此如果撤去夹子提供的夹紧力，则各边条之间可能会出现分离。即使在施加夹紧力的情况下，这种非多层共焊的纯冷机械夹接的形式的夹接头所夹紧的电气连接部41或42的各边条之间还存在较大的接触电阻，该接触电阻会导致温升和电的损耗。
参见图12，本发明的多层共焊的超声波焊接结构11的焊点110的形状为网状长方形，这是一个优选的方案，它可以在较小的电极4的尺寸a的情况下，使焊点110的面积最大化，而焊点110的面积越大，则该焊接结构11的导电能力越强。
参见图5，本发明的多层共焊的超声波焊接结构11可朝电容元件1的厚度H方向弯曲，显然，这种弯曲的结构可进一步缩小芯子10的长度尺寸，有利于改善芯子10与主绝缘70之间的绝缘隔离效果。与现有的冷焊接或冷机械夹接方式相比，本发明的多层共焊的超声波焊接结构11不仅可以实现所述的弯曲，而且可以非常便捷地实现所述的弯曲工序。
下面结合附图1至14说明本发明的电力电容器的制造方法，它包括以下工序步骤：
步骤一:制作多个规格相同的电容元件1，其中每个电容元件1由两张铝箔2和两组薄膜3卷绕而成，并且每个电容元件1的两侧边缘分别伸出的两个电极4，每个电极4的尺寸a均为10mm至15mm；（参见图8至图10）；
步骤二:采用超声波焊接设备将预定数量的多个电容元件1的电极4在无压力的状态下依次进行超声波焊接，以实现每个电容元件1的电极4之间的电气连接，并且将多个电容元件1叠装在一起，分别形成多个焊装组件13、14、15，采用超声波焊接设备在每个焊装组件上建立第一批的多层共焊的超声波焊接结构11，以便在同一个焊装组件内的各电容元件1之间建立起固定连接关系，同时在同一个焊装组件内的各电容元件1的电极4之间实现电气连接；（见图6至图7）
步骤三:将各焊装组件13、14、15之间固定连接之后，按照设计要求压装成芯子10；（见图4）
步骤四:采用超声波焊接工具对压装好的芯子10进行超声焊接，在构成芯子10的各焊装组件13、14、15之间，按照焊装组件之间的串并联电气连接的设计要求建立第二批的多层共焊的超声波焊接结构11，以实现每个相邻叠装的焊装组件13、14、15之间的电气连接，满足芯子10所需要的各焊装组件13、14、15之间的串并联连接；（见图4、6、7、11、12）
步骤五:先分别将处于芯子10的上、下两端的焊装组件13、15中的最外侧引出的那个电极4建立夹前结构，然后用手持式机械夹接工具分别将电容器的引出端71、72上的接线夹7与该夹前结构进行夹接，所述的夹接包括接线夹7与多层共焊的超声波焊接结构11之间的夹紧连接，形成电容器的各引出端的冷机械夹接结构12，满足芯子10的整体电容功能（见图4、6、7、13、14）。
上述步骤五中还包括弯曲、整理超声波多层共焊的超声波焊接结构11、冷焊接结构12，将弯曲、整理后的芯子10固定安装在主绝缘70内（见图5），以及在此之后的将主绝缘70和芯子10安装在壳体（图中未示出）内的步骤。
所述的超声波焊接设备可以是一种通用的超声波焊接机，或者是一种以通用的超声波焊接机为主体构成的流水线。超声波焊接工具可采用在组装成芯子后易于实现超声波焊接的操作的超声波焊接工具，并且。所述的手持式机械夹接工具是一些与冷机械夹接结构12相匹配的公知的工具。
Claims (10)
1.一种电力电容器，包括安装在主绝缘(70)内的芯子(10)和至少2个与外部电路连接的引出端（71、72），其特征在于：
所述的芯子（10）包括多个相互叠装在一起的焊装组件（13、14、15），每个焊装组件（13、14、15）包括多个电容元件（1），每个电容元件(1)由两张铝箔(2)和两组薄膜(3)卷绕而成，每个电容元件(1)的两张铝箔(2)上具有分别从薄膜(3)的边缘相反方向伸出的两个电极(4)，并且每个电极(4)的尺寸a为10mm至15mm；
所述的每个焊装组件（13、14、15）内部的各电容元件(1)之间通过第一批的多层共焊的超声波焊接结构(11)实现电气连接，各焊装组件（13、14、15）之间通过第二批的多层共焊的超声波焊接结构(11)实现电气连接，位于所述的芯子(10)的上、下端的两个焊装组件（13、15）分别与引出端（71或72）之间通过冷机械夹接结构(12)实现电气连接。
2.根据权利要求1所述的电力电容器，其特征在于：所述的多层共焊的超声波焊接结构(11)为带保护片(16)的双极满层共焊复合结构(111)或不带保护片的双极满层共焊简单结构，双极满层共焊复合结构(111)或双极满层共焊简单结构的设置部位在相邻两个电容元件(1)的相邻两个电极（4）的相邻两个电气连接部（41和42）上。
3.根据权利要求1所述的电力电容器，其特征在于：所述的多层共焊的超声波焊接结构(11)为带保护片(16)的单极满层共焊复合结构(112)或为不带保护片的单极满层共焊简单结构，单极满层共焊复合结构(112)或单极满层共焊简单结构的设置部位在同一个电容元件(1)的同一个电极（4）两个电气连接部（41或42）中的一个上。
4.根据权利要求1所述的电力电容器，其特征在于：
所述的冷机械夹接结构(12)包括一个夹前结构和接线夹(7)，夹前结构建立在所述的芯子(10)的上、下端的两个焊装组件（13、15）中的用作引出电气连接的那个电极(4)的连接部（41、42）上，所述的接线夹(7)设置在引出端（71或72）上，接线夹(7)与所述的夹前结构之间采用冷机械夹接。
5.根据权利要求4所述的电力电容器，其特征在于：
所述的夹前结构为建立在所述的那个电极(4)的连接部（41或42）上的多层紧贴的接触结构；或者
所述的夹前结构为建立在所述的那个电极(4)的连接部（41或42）上的多层共焊的超声波焊接结构。
6.根据权利要求1所述的电力电容器，其特征在于：所述的电极(4)的尺寸a优选为12mm。
7.根据权利要求1至3所述的任意一种电力电容器，其特征在于：所述的多层共焊的超声波焊接结构(11)的焊点(110)的形状为网状长方形。
8.根据权利要求1至3所述的任意一种电力电容器，其特征在于：所述的多层共焊的超声波焊接结构(11)朝电容元件1的厚度H方向弯曲。
9.一种电力电容器的制造方法，包括以下步骤：
步骤一：制作多个规格相同的电容元件（1），其中每个电容元件(1)由两张铝箔(2)和两组薄膜(3)卷绕而成，并且每个电容元件(1)的两侧边缘分别伸出的两个电极(4)，每个电极(4)的尺寸a均为10mm至15mm；
步骤二：采用超声波焊接设备将预定数量的多个电容元件1的电极（4）在无压力的状态下依次进行超声波焊接，以实现每个电容元件（1）的电极（4）之间的电气连接，并且将多个电容元件（1）叠装在一起，分别形成多个焊装组件（13、14、15），采用超声波焊接设备在每个焊装组件上建立第一批的多层共焊的超声波焊接结构（11），以便在同一个焊装组件内的各电容元件（1）之间建立起固定连接关系，同时在同一个焊装组件内的各电容元件（1）的电极（4）之间实现电气连接；
步骤三：将各焊装组件（13、14、15）之间固定连接之后，压装成芯子(10)；
步骤四：采用超声波焊接工具对压装好的芯子(10)进行超声焊接，在构成芯子(10)的各焊装组件（13、14、15）之间建立第二批的多层共焊的超声波焊接结构(11)，以实现每个相邻叠装的焊装组件（13、14、15）之间的电气连接；
步骤五：先分别将处于芯子(10)的上、下两端的焊装组件（13、15）中的最外侧引出的那个电极(4)建立夹前结构，然后用手持式机械夹接工具分别将电容器的引出端（71、72）上的接线夹（7）与夹前结构进行夹接，形成电容器的各引出端的冷机械夹接结构(12)。
10.根据权利要求9所述的电力电容器的制造方法，其特征在于：步骤五中进一步包括弯曲、整理超声波多层共焊的超声波焊接结构(11)、焊冷焊接结构(12)，将芯子(10)固定安装在主绝缘(70)内的步骤。
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