CN108597873B - 一种大容量薄膜电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大容量薄膜电容器，包括连接电源正极的正极连接端子、与电容芯正极焊接的正极连接极板、连接电源负极的负极连接端子、电容芯、与电容芯负极焊接的负极连接极板，还包括负极连接铜箔、正极连接铜箔、正负极隔离板、若干左侧极板铜箔隔离件和若干右侧极板铜箔隔离件，电容芯方形排布。正极连接铜箔分别穿过若干左侧极板铜箔隔离件、正负极隔离板、相应的相邻四个电容芯之间的空间后与电容芯正极焊接一体，负极连接铜箔分别穿过若干右侧极板铜箔隔离件、正负极隔离板、相应的相邻四个电容芯之间的空间与电容芯负极焊接一体。本发明提高了电容器的容密，减小了电容体积，且降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种大容量薄膜电容器。
背景技术
随着高压输配电、大型风力发电机组的不断出现，电能转换技术的成熟，电力输配就显得格外重要。而作为电力输配环节中大量使用的电力电子器件(如可控二极管、晶闸管、绝缘栅双极型晶体管等)，其工作均采用可控开关来实现对电源的转换。为了获取品质更佳的电性能，器件厂家不断加大可控器件的开关灵敏度，致使器件在电路使用中的频率得以提升。高频率虽然有助于电源品质的提升，但也衍生出不利的特征——高频纹波。电路中，高频纹波对于电源品质的影响极大，为了抑制高频纹波对电路的影响，均采用容、感性器件进行滤波，以保证电路的品质。电网设计中，考虑到电网的特质——感性，故一般均选用容性器件(电容)进行滤波。
作为可控器件，随着器件自身频率的增高，纹波的频率与幅值均有升高。故此，作为滤波的容性器件(电容)，其性能也向着高压、大容量的方向发展。高电压对于电容来讲，可通过增加基膜膜厚、串联电容来实现，其操作也较为简单。而大容量则需考虑在安全范围内增大两级重合面积(现有电容工艺已限定其发展——各供应商已基本同步，难有提升)，以及增加电容组并联电容芯数量(该方法操作最为常见)。
综上可知，用于增大薄膜电容器容量的方法是：在有限的空间里，增大并联电容芯子数量。这种方法是最简单，也是可行的方案。
当然，合理利用空间滤波的电容在此因素下(器件高频)，必然向着大容量的方向发展。
结合现有电容芯子，我们可以发现，现在电容芯多为圆柱形结构(如图1所示)——方形电容芯加工难度大，故极少使用。图1中，1为电容芯棒，主要用于电容功能能够模卷绕；2为电容本体功能层，主要起存贮电能部分；3为喷金层(电容芯两端均有)，用于焊接铜箔。
电容芯在并联焊接成大容量电容时，一般采用三角形、正方形等形状进行排列，而这种排列都会有部分空间无法使用，造成浪费。具体请参考图2-1，2-2.
从图2-1，2-2三角形、方形排列浪费空间示意可以看出，围成三角形或方形的中心必然存在一定空间(阴影线部分)。当外引铜板与圆柱形电容芯焊接时，该空间就会被浪费。故此，将电容芯围成的空心结构利用起来，对于提升大容量电容就显得十分必要。
现有常规大容量电容器的结构，如图3所示，图4为现有大容量电容联机结构示意图。该常规大容量电容器具体包括：1，连接电源正极的正极连接端子；2，与电容芯正极焊接的正极连接极板；3，电容芯；4，与电容芯负极焊接的负极连接极板；5，连接电源负极的负极连接端子。传统大容量电容构造中，构成主回路的铜板至于电容芯两端。故此，由正负极板与电容芯组成的回路面积偏大，电感自然也就偏大。
发明内容
由于目前现行的大电容——采用圆柱形电容芯并联焊接成型的电容，因其自身诸多不利因素的限制，自身必然存在大电感、容量/体积低等弊病。而现有大电容的弊病，与电路对滤波电容的要求背离(滤波要求高容密、低电感)，故本发明的目的是提出一种大容量薄膜电容器，以解决上述所述存在的问题。
本发明的一种大容量薄膜电容器，通过以下技术方案予以解决：
本发明的一种大容量薄膜电容器，包括连接电源正极的正极连接端子、与电容芯正极焊接的正极连接极板、连接电源负极的负极连接端子、电容芯、与电容芯负极焊接的负极连接极板，还包括负极连接铜箔、正极连接铜箔、正负极隔离板、若干左侧极板铜箔隔离件和若干右侧极板铜箔隔离件，所述电容芯方形排布，所述正极连接铜箔分别穿过所述若干左侧极板铜箔隔离件、正负极隔离板、相应的相邻四个电容芯之间的空间后与电容芯正极焊接一体，所述负极连接铜箔分别穿过所述若干右侧极板铜箔隔离件、正负极隔离板、相应的相邻四个电容芯之间的空间与电容芯负极焊接一体。
其中，所述正极连接铜箔在正极连接极板上、负极连接铜箔在负极连接极板上均匀分布。
其中，所述正极连接极板与正极连接端子、正极连接铜箔、电容芯焊接组成电容包正极部件；负极连接极板与负极极连接端子、负极连接铜箔、电容芯焊接组成电容包负极部件。
其中，所述电容包正极部件中的正极连接铜箔对应焊接在所述电容包负极部件中电容芯的正极端，所述电容包负极部件中的负极连接铜箔对应焊接所述电容包正极部件中电容芯的负极。
以下通过具体的实验数据说明本发明的有益效果：
图5为普通电容芯组电感仿真数据，图6为本发明的电容芯组电感仿真数据，图7为端子电感仿真数据。即图5，6，7以数值证明电感量的减小量(数值仅说明示例工件，不同产品数值不一定相同)。
结合图5、图6、图7相关数据，我们可以计算出图6相对图5结构，其电感量减少的百分量为：11.5％。即
((18.133-7.9203)-(16.961-7.9203))/(18.133-7.9203)×100％＝11.5％
通过计算，我们可以得知：本发明大容量在正负极板阶层布置后，其电感量相较传统大容量电容约有12％左右的降幅。
本发明的构造与传统电容的构造，主要差别在所使用的连接极板。因二者的结构不同，本发明大容量电容在材料使用上也比传统大容量电容有优势。具体数据如下：
经测算，传统大容量电容进行连接所耗费的金属量为1.55Kg，而本发明电容的金属耗费量为：1.03Kg(金属质量按紫铜核算)。两者相比，本发明电容所选用的叠层结构相比传统结构，材料约节省33.5％。
故与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的这种大容量薄膜电容器(电容芯方形排布)，充分利用电容芯围成的无用空间，提高了电容器的容密，减小了电容体积(同等容量下)；叠层正负极铜板(构成母线)，减少了电容器自身回路的电感量，进而提升了电路性能。
除以上优点外，使用铜箔代替厚重的铜板进行电容芯的焊接，可以减少材料的使用；穿板式设计，利用了电容芯围成的无用空间，使得电容器结构更加紧促。
附图说明
图1为电容芯子构造图
图2-1为电容芯三角形排列示意图
图2-2为电容芯正方形排列示意图
图3为现有电容芯组结构示意图
图4为现有大容量电容联机结构示意图
图5为现有电容芯组电感仿真数据
图6为本发明电容芯组电感仿真数据
图7为本发明端子电感仿真数据
图8为本发明电容芯组结构示意图
图9为本发明电容芯组爆炸结构示意图
图10为本发明大容量电容联机结构示意图
图11为本发明大容量薄膜电容器外观图
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
如图8、9、10所示，本发明的一种大容量薄膜电容器，包括连接电源正极的正极连接端子1、与电容芯正极焊接的正极连接极板2、连接电源负极的负极连接端子7、电容芯4、与电容芯负极焊接的负极连接极板6，还包括负极连接铜箔3、正极连接铜箔5、正负极隔离板8、若干左侧极板铜箔隔离件9和若干右侧极板铜箔隔离件9，电容芯4方形排布，正极连接铜箔5分别穿过若干左侧极板铜箔隔离件9、正负极隔离板8、相应的相邻四个电容芯4之间的空间后与电容芯4正极焊接一体，负极连接铜箔3分别穿过若干右侧极板铜箔隔离件9、正负极隔离板8、相应的相邻四个电容芯之间的空间与电容芯负极焊接一体。
其中，正极连接铜箔5在正极连接极板2上、负极连接铜箔3在负极连接极板6上均匀分布。
其中，正极连接极板6与正极连接端子1、正极连接铜箔5、电容芯4焊接组成电容包正极部件；负极连接极板6与负极连接端子7、负极连接铜箔3、电容芯4焊接组成电容包负极部件。
使用正负极隔离板8与极板铜箔隔离件9对电容包正、负两组部件进行绝缘，进而装配成具有低电感结构的单元，再焊接两组电容芯剩余的极性端(电容包正极部件铜箔对应焊接在电容包负极部件电容芯的正极端，电容包负极部件铜箔对应焊接电容包正极部件电容芯的负极端)。装配焊接完成后的电容芯组，通过绑定后定型，在与壳体配合后灌入绝缘树脂，待固化后即成型，如图11所示。
Claims (2)
1.一种大容量薄膜电容器，其特征在于，包括连接电源正极的正极连接端子、与电容芯正极焊接的正极连接极板、连接电源负极的负极连接端子、电容芯、与电容芯负极焊接的负极连接极板，还包括负极连接铜箔、正极连接铜箔、正负极隔离板、若干左侧极板铜箔隔离件和若干右侧极板铜箔隔离件，所述电容芯方形排布，所述正极连接铜箔分别穿过所述若干左侧极板铜箔隔离件、正负极隔离板、相应的相邻四个电容芯之间的空间后与电容芯正极焊接一体，所述负极连接铜箔分别穿过所述若干右侧极板铜箔隔离件、正负极隔离板、相应的相邻四个电容芯之间的空间与电容芯负极焊接一体；
所述正极连接铜箔在正极连接极板上、负极连接铜箔在负极连接极板上均匀分布；
所述正极连接极板与正极连接端子、正极连接铜箔、电容芯焊接组成电容包正极部件；负极连接极板与负极连接端子、负极连接铜箔、电容芯焊接组成电容包负极部件。
2.根据权利要求1所述的大容量薄膜电容器，其特征在于：所述电容包正极部件中的正极连接铜箔对应焊接在所述电容包负极部件中电容芯的正极端，所述电容包负极部件中的负极连接铜箔对应焊接所述电容包正极部件中电容芯的负极端。
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