CN108320915A - 一种铝电解电容器及分体式卷芯 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝电解电容器，包括铝壳、盖板、铝管和芯包，所述盖板密封设置于所述铝壳顶端，所述盖板上固定设置有螺栓和密封塞，所述铝管同轴贯通于所述铝壳和所述盖板，所述铝壳与所述铝管围设成容置腔，所述芯包固定设置于所述容置腔内，所述铝壳、所述盖板、所述铝管和所述芯包形成空心结构的铝电解电容器。本发明还公开了一种分体式卷芯。本发明铝电解电容器为空心结构，散热面积大，可以通水冷或风冷，散热速度快，能够有效降低铝电解电容器使用时内部的温度，散热效果好。本发明的分体式卷芯，能够有效地固定住芯包并能够从芯包内直接取出，结构简单，体积小巧、紧凑，通用性强。
Description
技术领域
本发明涉及电解电容器技术领域，尤其涉及一种铝电解电容器及分体式卷芯。
背景技术
铝电解电容器是各种电子产品中不可替代的基础元件，主要起滤波、能源转换、电能输送等功能，其具有以下优点：(1)单位体积的电容量非常大，比其它种类的电容大几十到数百倍；(2)额定的容量可以做到非常大，很容易做到几万μf甚至几f；(3)价格上比其它种类具有优势。因而广泛应用于电源、主机板、电子节能灯、通信机、电子整机、仪器和仪表等。
但铝电解电容器同时具有发热的缺点，电解电容器在使用过程中容易中心温度过高导致下列问题：(1)电解纸碳化，内部气压过高造成电容器压力阀释放，对电容器的性能参数和寿命影响很大；(2)电容器发热会加快电解液的消耗以致干涸，甚至造成电解液的沸腾；(3)电解电容器的漏电流和损耗变大，降低纹波电流的承受能力，急剧缩短电容器的使用寿命，产生瞬时超温等危害。因此，电解电容器自身的散热性能很重要。
现有技术中的铝电解电容器对散热性能的改善主要是通过采取散热性好的材料、优化卷绕环境和浸渍环境和改良封装形式等，但这些措施对电容器内部的散热起不到多大的作用，不能彻底解决铝电解电容器的发热问题。
针对现有铝电解电容器散热效果不佳的问题，因此，有必要设计一种散热面积大、散热速度快、散热效果好，能够有效降低使用时电容器内部的温度，提高电容器的耐大纹波电流能力，延长电容器寿命，并且结构简单的铝电解电容器及分体式卷芯。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种散热面积大、散热速度快、散热效果好，能够有效降低使用时电容器内部的温度，提高电容器的耐大纹波电流能力，延长电容器寿命，并且结构简单的铝电解电容器及分体式卷芯。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种铝电解电容器，包括铝壳、盖板、铝管和芯包，所述盖板密封设置于所述铝壳顶端，所述盖板上固定设置有螺栓和密封塞，所述铝管同轴贯通于所述铝壳和所述盖板，所述铝壳与所述铝管围设成容置腔，所述芯包固定设置于所述容置腔内，所述铝壳、所述盖板、所述铝管和所述芯包形成空心结构的铝电解电容器。
进一步地，所述芯包包括阳极箔片、第一电解纸、阳极引出条、阴极箔片、第二电解纸和阴极引出条，所述阳极箔片、第一电解纸、阴极箔片和第二电解纸依次卷绕形成空心结构的芯包。
进一步地，所述螺栓包括第一螺栓和第二螺栓，所述第一螺栓与阳极引出条连接，所述第二螺栓与阴极引出条连接。
进一步地，所述密封塞包括圆台部和圆柱部，所述圆台部和圆柱部固定连接，所述圆柱部贯通设置于所述盖板内。
进一步地，所述铝壳外还套设于绝缘套管，所述铝壳底部与所述绝缘套管之间还设置有绝缘垫。
进一步地，所述铝管的外径与所述铝壳的外径之比范围为0.2-0.25。
相应地，本发明还公开了一种分体式卷芯，用于在卷绕工序中将芯包固定并形成空心结构，包括第一卷芯和第二卷芯，所述第一卷芯和第二卷芯贴合形成圆柱体，所述圆柱体插入芯包中心。
优选地，所述第一卷芯与所述第二卷芯均为金属材料制成。
实施本发明，具有如下有益效果：
(1)本发明的铝电解电容器为空心结构，铝管为空心管，铝管贯通设置在铝壳内，散热面积大，可以通水冷或风冷，散热速度快，能够有效降低铝电解电容器使用时内部的温度，散热效果好，能够提高电容器的耐大纹波电流能力并且延长电容器寿命。
(2)本发明的铝电解电容器的密封塞，包括圆台部和圆柱部，圆柱部贯通设置于盖板内，圆台部远离盖板设置，能够避免密封塞脱落，提高了铝电解电容器的密封性和安全性。
(3)本发明的分体式卷芯，包括第一卷芯和第二卷芯，第一卷芯和第二卷芯插在芯包的中心，能够有效地固定住芯包，芯包卷绕完成后，能够从芯包内直接取出，并且结构简单，体积小巧、紧凑，通用性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1是本发明铝电解电容器的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是图1的仰视图；
图4是图1的A-A向剖视图；
图5是本发明密封塞的结构示意图；
图6是图5的俯视图；
图7是图5的仰视图；
图8是本发明芯包的结构示意图；
图9是本发明分体式卷芯的结构示意图；
图10是本发明的铝电解电容器在85℃下的不同测试点的温升曲线图。
其中，图中对应的附图标记为：1-铝壳，2-盖板，21-螺栓，211-第一螺栓，212-第二螺栓，22-密封塞，221-圆台部，222-圆柱部，3-铝管，4-芯包，41-阳极箔片，42-第一电解纸，43-阳极引出条，44-阴极箔片，45-第二电解纸，46-阴极引出条，5-绝缘套管，6-绝缘套，7-第一卷芯，8-第二卷芯。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1-8所示，本发明公开了一种铝电解电容器，包括铝壳1、盖板2、铝管3和芯包4，所述盖板2密封设置于所述铝壳1顶端，所述盖板2上固定设置有螺栓21和密封塞22，所述铝管3同轴贯通于所述铝壳1和所述盖板2，所述铝壳1与所述铝管3围设成容置腔，所述芯包4固定设置于所述容置腔内，所述铝壳1、所述盖板2、所述铝管3和所述芯包4形成空心结构的铝电解电容器。
所述芯包4包括阳极箔片41、第一电解纸42、阳极引出条43、阴极箔片44、第二电解纸45和阴极引出条46，所述阳极箔片41、第一电解纸42、阴极箔片44和第二电解纸45依次卷绕形成空心结构的芯包4。所述螺栓21包括第一螺栓211和第二螺栓212，所述第一螺栓211与阳极引出条43连接，所述第二螺栓212与阴极引出条46连接。
所述密封塞22包括圆台部221和圆柱部222，所述圆台部221和圆柱部222固定连接，所述圆柱部222贯通设置于所述盖板2内，与现有技术在不同的是，本发明的圆台部221设置方向为远离盖板2，能够避免密封塞脱落，提高了铝电解电容器的密封性和安全性。
所述铝壳1外还套设于绝缘套管5，所述铝壳1底部与所述绝缘套管5之间还设置有绝缘垫6。所述铝管3的外径与所述铝壳1的外径之比范围为0.2-0.25。
实施例二
本实施例公开了一种铝电解电容器，包括铝壳1、盖板2、铝管3和芯包4，所述盖板2密封设置于所述铝壳1的顶端，所述盖板2上固定设置有螺栓21和密封塞22，所述螺栓21包括第一螺栓211和第二螺栓212，所述密封塞22包括圆台部221和圆柱部222，所述圆台部221和圆柱部222固定连接，所述圆柱部222贯通设置于所述盖板2内。
所述铝管3同轴贯通于所述铝壳1和所述盖板2，所述铝壳1与所述铝管3围设成容置腔，所述芯包4固定设置于所述容置腔内，所述铝壳1、所述盖板2、所述铝管3和所述芯包4形成空心结构的铝电解电容器。
所述芯包4包括阳极箔片41、第一电解纸42、阳极引出条43、阴极箔片44、第二电解纸45和阴极引出条46，所述阳极箔片41、第一电解纸42、阴极箔片44和第二电解纸45依次卷绕形成空心结构的芯包4。所述第一螺栓211与阳极引出条43连接，所述第二螺栓212与阴极引出条46连接。所述铝壳1外还套设于绝缘套管5，所述铝壳1底部与所述绝缘套管5之间还设置有绝缘垫6。
本发明的铝电解电容器的规格为400V、9200μF，铝壳1的直径为77mm，铝壳1的高度为142mm，铝管3的外径为17.8mm，铝管3的内径为16.3mm。所述铝管3的外径与所述铝壳1的外径之比为0.23。
在一定条件下，随机挑选8个铝电解电容器来测试容量值、损耗、漏电流和ESR(等效串联电阻)。
测试条件：(1)漏电流的测试电压为400V，测试时间60h；
(2)容量、ESR的测试频率为120Hz；
(3)测试温度为25℃；
(4)测试湿度为58.5％。
测试标准：(1)容量值为标准值9200μF的-20％-20％，即7360-11040μF；
(2)损耗不超过15％；
(3)漏电流在通电5min后，漏电流最大值不超过5000μA；
(4)ESR最大值为12mΩ。
测试工具：(1)漏电流：YD2611A型电解电容漏电流测试仪；
(2)容量、损耗和ESR：TH2615型大电容测量仪
测试结果：8个铝电解电容器的测试结果见表1。
表1为铝电解电容器的测试数据
如表1所示，8个铝电解电容器的最大容量值为8224μF，最小容量值为8191μF，平均容量值为8207μF，最大损耗为3.32％，最小损耗为3.17％，平均损耗为3.25％，最大漏电流为2100μA，最小漏电流为1800μA，平均漏电流为1913μA，最大ESR为6.46mΩ，最小ESR为6.13mΩ，平均ESR为6.31mΩ。
测试结论：本发明的铝电解电容器的容量、损耗、漏电流和ESR的测试结果均在正常范围值内，无异常现象。对本发明的铝电解电容器进行温升试验，测试该铝电解电容器的散热性能。
测试点：(1)环境温度记为A点；
(2)芯包温度记为B点；
(3)在铝壳1上取对称的两点，分别记为C点和D点；
(4)在该电容器的中心取对称的两点，分别记为E点和F点。
环境温度：85℃。
纹波电流：30A。
测试频率：120Hz。
测试时间：共6h，每0.5h分别记录各个测试点的温度。
测试结果：温升数据的测试结果见表2和图10。
表2为铝电解电容器在85℃下的不同测试点的温升数据
随着时间的增加，芯包的温度趋于电容器中心的温度，在第6h时，环境温度A点为85.367℃；电容器的中心温度F点和E点分别为90.826℃和90.521℃，其中F点与A点的温度差值为5.459℃，E点与A点的温度差值为5.154℃，由此可知电容器中心温度与环境温度的差值为5℃左右，而现有技术中85℃温升实验中铝电解电容器的中心温度与环境温度的温度差值为10℃左右。由此可见，本发明的铝电解电容器的铝管设计为空心结构，散热面积大，可以通水冷或风冷，散热速度快，能够有效降低铝电解电容器使用时内部的温度，散热效果好。
实施例三
如图9所示，本发明公开了一种分体式卷芯，用于在卷绕工序中将芯包固定并形成空心结构，包括第一卷芯7和第二卷芯8，所述第一卷芯7和第二卷芯8贴合形成圆柱体，圆柱体插入芯包中心，能够有效地固定住芯包，芯包卷绕完成后，能够从芯包内直接取出，并且结构简单，体积小巧、紧凑，通用性强。所述第一卷芯7与所述第二卷芯8均为金属材料制成。
实施本发明，具有如下有益效果：
(1)本发明的铝电解电容器为空心结构，铝管为空心管，铝管贯通设置在铝壳内，散热面积大，可以通水冷或风冷，散热速度快，能够有效降低铝电解电容器使用时内部的温度，散热效果好，能够提高电容器的耐大纹波电流能力并且延长电容器寿命。
(2)本发明的铝电解电容器的密封塞，包括圆台部和圆柱部，圆柱部贯通设置于盖板内，圆台部远离盖板设置，能够避免密封塞脱落，提高了铝电解电容器的密封性。
(3)本发明的分体式卷芯，包括第一卷芯和第二卷芯，第一卷芯和第二卷芯插在芯包的中心，能够有效地固定住芯包，芯包卷绕完成后，能够从芯包内直接取出，并且结构简单，体积小巧、紧凑，通用性强。
以上所揭露的仅为本发明的几个较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种铝电解电容器，其特征在于，包括铝壳(1)、盖板(2)、铝管(3)和芯包(4)，
所述盖板(2)密封设置于所述铝壳(1)顶端，所述盖板(2)上固定设置有螺栓(21)和密封塞(22)，
所述铝管(3)同轴贯通于所述铝壳(1)和所述盖板(2)，所述铝壳(1)与所述铝管(3)围设成容置腔，所述芯包(4)固定设置于所述容置腔内，所述铝壳(1)、所述盖板(2)、所述铝管(3)和所述芯包(4)形成空心结构的铝电解电容器。
2.根据权利要求1所述的铝电解电容器，其特征在于，所述芯包(4)包括阳极箔片(41)、第一电解纸(42)、阳极引出条(43)、阴极箔片(44)、第二电解纸(45)和阴极引出条(46)，所述阳极箔片(41)、第一电解纸(42)、阴极箔片(44)和第二电解纸(45)依次卷绕形成空心结构的芯包(4)。
3.根据权利要求2所述的铝电解电容器，其特征在于，所述螺栓(21)包括第一螺栓(211)和第二螺栓(212)，所述第一螺栓(211)与阳极引出条(43)连接，所述第二螺栓(212)与阴极引出条(46)连接。
4.根据权利要求1或3所述的铝电解电容器，其特征在于，所述密封塞(22)包括圆台部(221)和圆柱部(222)，所述圆台部(221)和圆柱部(222)固定连接，所述圆柱部(222)贯通设置于所述盖板(2)内。
5.根据权利要求1所述的铝电解电容器，其特征在于，所述铝壳(1)外还套设于绝缘套管(5)，所述铝壳(1)底部与所述绝缘套管(5)之间还设置有绝缘垫(6)。
6.根据权利要求5所述的铝电解电容器，其特征在于，所述铝管(3)的外径与所述铝壳(1)的外径之比范围为0.2-0.25。
7.一种分体式卷芯，用于在卷绕工序中将芯包固定并形成空心结构，其特征在于，包括第一卷芯(7)和第二卷芯(8)，所述第一卷芯(7)和第二卷芯(8)贴合形成圆柱体，所述圆柱体插入芯包中心。
8.根据权利要求7所述的分体式卷芯，其特征在于，所述第一卷芯(7)与所述第二卷芯(8)均为金属材料制成。
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