CN110473708A - 一种新型水冷谐振电容器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型水冷谐振电容器。该电容器包括电容器芯子、循环水冷装置和铜板，电容器芯子的上下端面分别设置有第一电极引出端和第二电极引出端，电容器芯子包括铝箔、聚丙烯光膜、金属化层和金属化聚丙烯膜绕卷而成，第一铝箔和第二铝箔相互分隔出一定空间并且分别与聚丙烯光膜重叠形成内串式结构，电容器芯子的第一铝箔及第二铝箔分别通过第一电极引出端、第二电极引出端引出，铜板包括上铜板和下铜板，上铜板和下铜板之间对称设置有两个凹面焊接位，上铜板上设置有第一电极固定螺孔和第二电极固定螺孔，下铜板上设置有第三电极固定螺孔和第四电极固定螺孔。本发明提供的新型水冷谐振电容器，提高电容器可靠性和使用寿命。

Description

一种新型水冷谐振电容器

技术领域

本发明涉及电容器技术领域，特别是涉及一种新型水冷谐振电容器。

背景技术

谐振电容器是高频感应加热装置中的关键功率器件，与电路中其他元件配合产生谐振电流，驱动加热器件升温。因此在工作过程中频率很高，发热量很大。谐振电容器的质量和工作寿命直接决定了感应加热设备的可靠性和使用寿命。由于谐振电容器工作过程中电流很大，频率很高，因此发热量十分惊人。如不及时采取措施将热量带走，一旦工作过程中热量积累严重，电容器温升过高，会严重降低使用寿命。

发明内容

本发明提供一种新型水冷谐振电容器，可以大幅度降低电容器工作过程中的热量积累，提高电容器可靠性和使用寿命。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种新型水冷谐振电容器，包括电容器芯子、循环水冷装置和铜板，所述电容器芯子为圆柱形，所述电容器芯子的上下端面分别设置有第一电极引出端和第二电极引出端，所述第一电极引出端和第二电极引出端上均设有喷金层，所述电容器芯子设置为两个，所述电容器芯子包括铝箔、聚丙烯光膜、金属化层和金属化聚丙烯膜绕卷而成，所述铝箔包括第一铝箔和第二铝箔，所述第一铝箔和第二铝箔相互分隔出一定空间并且分别与所述聚丙烯光膜重叠形成内串式结构，所述电容器芯子的第一铝箔及第二铝箔分别通过所述第一电极引出端、第二电极引出端引出，所述铜板包括上铜板和下铜板，所述上铜板和下铜板之间对称设置有两个凹面焊接位，所述电容器芯子的上下端面分别紧贴在上下铜板的凹面焊接位之中，再采用焊接材料填充所述凹面焊接位的内部空间，所述电容器芯子与所述铜板之间填充有绝缘材料，所述上铜板上设置有第一电极固定螺孔和第二电极固定螺孔，所述第一电极固定螺孔、第二电极固定螺孔分别与两个第一电极引出端相连通，所述下铜板上设置有第三电极固定螺孔和第四电极固定螺孔，所述第三电极固定螺孔、第四电极固定螺孔分别与两个第二电极引出端相连通，所述循环水冷装置包括循环水盒和水泵，所述循环水盒为两个，所述循环水盒分别固定在所述上铜板的顶部与所述下铜板的底部，所述循环水盒的两侧分别设置有进水管和出水管，所述循环水盒的出水管与所述水泵的进水口相连接，所述水泵的出水口与所述循环水盒的进水管相连接。

可选的，所述循环水盒中设置有温度传感器，所述温度传感器与制冷机的温度控制端相连接，所述制冷机的输出端连接有制冷管，所述制冷管设置在所述循环水盒内。

可选的，所述制冷机的温度设定为20°±2℃。

可选的，所述填充材料为环氧树脂。

可选的，所述喷金层的材料为锌锡合金。

可选的，所述第一电极固定螺孔、第二电极固定螺孔、第三电极固定螺孔和第四电极固定螺孔的大小为M5～M8。

可选的，所述循环水盒为铜质密封盒子。

可选的，所述温度传感器采用的型号为PT100或PT1000。

本发明所述新型水冷谐振电容器中所用的焊接材料填充方法包括有以下步骤：

步骤1：加热融化低温焊锡；

步骤2：在焊锡凝固前，使用定位技术，保证两个电极焊接后方向一致；

步骤3：快速焊接电容器的其中一个电极；

步骤4：焊接后迅速在冷却台上冷却，放置电容器芯子在高温下损伤；

步骤5：再次重复步骤3、4焊接另外一个电极；

步骤6：定位后的电容器迅速放到冷却台上冷却。

该技术与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明提供的一种新型水冷谐振电容器，包括铜电极、电容器芯子、铝箔、聚丙烯光膜、金属化层和金属化聚丙烯膜。芯子采用铝箔和聚丙烯光膜和金属化聚丙烯膜围绕硬质芯棒绕制而成，两端喷金属层。使用低温焊锡与铜电极焊接在一起。铜电极作为电容器使用时的引出电极和热传导介质。铜电极上开槽，将电容器芯子包裹在内以提高热传导效率。使用铜板和电容器芯子采用低电阻耐高温焊接的熔焊技术，降低接触电阻，结构充分利用第一铝箔和第二铝箔组合承载大电流能力强和金属化薄膜电容的自愈特性，本结构还通过第一铝箔和第二铝箔做电极，用单面金属化膜做内部串联连接膜形成内串式结构。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例新型水冷谐振电容器的结构示意图；

图2为本发明实施例新型水冷谐振电容器的剖视图；

图3为本发明实施例新型水冷谐振电容器的俯视图；

图4为本发明实施例电容器芯子的外形图；

图5为本发明实施例电容器芯子的结构图；

图6为本发明实施例谐振电容器的薄膜结构示意图；

图7为本发明实施例电极固定螺孔的安装示意图；

图8为本发明实施例循环水盒的安装示意图。

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。

本发明提供一种新型水冷谐振电容器，可以大幅度降低电容器工作过程中的热量积累，提高电容器可靠性和使用寿命。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例新型水冷谐振电容器的结构示意图，如图1所示，一种新型水冷谐振电容器，其特征在于，包括电容器芯子3、循环水冷装置和铜板，所述电容器芯子3为圆柱形，所述电容器芯子3的上下端面分别设置有第一电极引出端和第二电极引出端，所述第一电极引出端和第二电极引出端上均设有喷金层，所述电容器芯子3设置为两个，所述电容器芯子3包括铝箔、聚丙烯光膜6、金属化层8和金属化聚丙烯膜7绕卷而成，所述铝箔包括第一铝箔4和第二铝箔5，所述第一铝箔4和第二铝箔5相互分隔出一定空间并且分别与所述聚丙烯光膜6重叠形成内串式结构，所述电容器芯子3的第一铝箔4及第二铝箔5分别通过所述第一电极引出端、第二电极引出端引出，所述铜板包括上铜板1和下铜板2，所述上铜板1和下铜板2之间对称设置有两个凹面焊接位，所述电容器芯子3的上下端面分别紧贴在上下铜板的凹面焊接位之中，再采用焊接材料填充所述凹面焊接位的内部空间，所述电容器芯子3与所述铜板之间填充有绝缘材料9，所述填充材料9为环氧树脂。所述喷金层的材料为锌锡合金。所述制冷机的温度设定为20°±2℃。当温度传感器器检测到循环水盒中的水温度大于等于制冷机的温度设定值时，制冷机开始工作，通过制冷管将循环水盒中的水设定在要求范围内。所述第一电极固定螺孔10、第二电极固定螺孔11、第三电极固定螺孔12和第四电极固定螺孔13的大小为M5～M8。所述循环水盒为铜质密封盒子。所述温度传感器采用的型号为PT100或PT1000。

所述的焊接材料填充方法包括有以下步骤：

步骤1：加热融化低温焊锡；

步骤2：在焊锡凝固前，使用定位技术，保证两个电极焊接后方向一致；

步骤3：快速焊接电容器的其中一个电极；

步骤4：焊接后迅速在冷却台上冷却，放置电容器芯子在高温下损伤；

步骤5：再次重复步骤3、4焊接另外一个电极；

步骤6：定位后的电容器迅速放到冷却台上冷却。

两个电容器芯子3并排放置，上下端面各焊接一个铜电极。电容器芯子3插入铜电极焊接槽内，采用特殊焊接工艺将电容器芯子3端面与铜电极焊接在一起。焊接采用特殊设计的低温焊锡，保证焊接强度的情况下降低焊接温度对芯子的损伤。铜电极间填充环氧树脂作为封装和固定材料。图2为本发明实施例新型水冷谐振电容器的剖视图；图3为本发明实施例新型水冷谐振电容器的俯视图。铜电极为一长方形紫铜块，表面经打磨抛光后，在其上加工出电极固定螺孔和芯子焊接槽。每个电容用两块电极，作为电容器引出电极的同时兼做芯子热量传导介质。图4为本发明实施例电容器芯子的外形图；图5为本发明实施例电容器芯子的结构图。

图6为本发明实施例谐振电容器的薄膜结构示意图，如图6所示，电容器芯子3是电容器主体，整体为圆柱形，其结构为使用两片铝箔作为引出电极，两片铝箔下面的金属化膜金属层作为中间电极，两片铝箔与金属化膜金属层之间用聚丙烯光膜隔开，所述金属化膜金属层下面设置有金属化聚丙烯膜7。

图7为本发明实施例电极固定螺孔的安装示意图，如图7所示，所述上铜板上设置有第一电极固定螺孔10和第二电极固定螺孔11，所述第一电极固定螺孔10、第二电极固定螺孔11分别与两个第一电极引出端相连通，所述下铜板上设置有第三电极固定螺孔12和第四电极固定螺孔13，所述第三电极固定螺孔12、第四电极固定螺孔13分别与两个第二电极引出端相连通。

图8为本发明实施例循环水盒的安装示意图，如图8所示，所述循环水冷装置包括循环水盒14和水泵，所述循环水盒14为两个，所述循环水盒14分别固定在所述上铜板1的顶部与所述下铜板2的底部，所述循环水盒14的两侧分别设置有进水管15和出水管16，所述循环水盒14的出水管16与所述水泵的进水口相连接，所述水泵的出水口与所述循环水盒14的进水管15相连接。所述循环水盒14中设置有温度传感器，所述温度传感器与所述制冷机的温度控制端相连接，所述制冷机的输出端连接有制冷管，所述制冷管设置在所述循环水盒14内。使用时需在铜电极上安装循环水盒14，通过流动的冷水将热量带走，保持电容器温度稳定。

本发明提供的一种新型水冷谐振电容器，包括铜电极、电容器芯子、铝箔、聚丙烯光膜、金属化层和金属化聚丙烯膜。芯子采用铝箔和聚丙烯光膜和金属化聚丙烯膜围绕硬质芯棒绕制而成，两端喷金属层。使用低温焊锡与铜电极焊接在一起。铜电极作为电容器使用时的引出电极和热传导介质。铜电极上开槽，将电容器芯子包裹在内以提高热传导效率。使用铜板和电容器芯子采用低电阻耐高温焊接的熔焊技术，降低接触电阻，结构充分利用第一铝箔和第二铝箔组合承载大电流能力强和金属化薄膜电容的自愈特性，本结构还通过第一铝箔和第二铝箔做电极，用单面金属化膜做内部串联连接膜形成内串式结构。芯子大功率条件下工作时自发热严重，主要原因时芯子内部过电流能力弱，串联电阻高。大电流下发热功率高造成。采用铝箔作为电极，电极厚度比常规金属化电极要厚1000倍以上，串联电阻只有金属化电极千分之一左右。大大降低高频下的发热功率。高频下自发热现象大大降低。同时芯子进行真空浸渍处理，浸渍材料种类、真空度、浸渍温度和浸渍时间，直接决定了芯子可靠性和寿命。通过合理选择浸渍参数，本发明大大延长了电容器芯子在大功率下的使用寿命和可靠性问题。内部热量积累，主要原因时电容器芯子被封装树脂密封，芯子本身和周围树脂都是热的不良导体，热量无法顺利导出。本发明采用铝箔电极，本身就利于热量往芯子端面传到，电极采用大面积铜电极，铜电极通过开槽将芯子包裹住，芯子端面及四周热量可以顺利传导到铜电极上。使用时需在铜电极上安装循环水盒，通过流动的冷水将热量带走，保持电容器温度稳定。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种新型水冷谐振电容器，其特征在于，包括电容器芯子、循环水冷装置和铜板，所述电容器芯子为圆柱形，所述电容器芯子的上下端面分别设置有第一电极引出端和第二电极引出端，所述第一电极引出端和第二电极引出端上均设有喷金层，所述电容器芯子设置为两个，所述电容器芯子包括铝箔、聚丙烯光膜、金属化层和金属化聚丙烯膜绕卷而成，所述铝箔包括第一铝箔和第二铝箔，所述第一铝箔和第二铝箔相互分隔出一定空间并且分别与所述聚丙烯光膜重叠形成内串式结构，所述电容器芯子的第一铝箔及第二铝箔分别通过所述第一电极引出端、第二电极引出端引出，所述铜板包括上铜板和下铜板，所述上铜板和下铜板之间对称设置有两个凹面焊接位，所述电容器芯子的上下端面分别紧贴在上下铜板的凹面焊接位之中，再采用焊接材料填充所述凹面焊接位的内部空间，所述电容器芯子与所述铜板之间填充有绝缘材料，所述上铜板上设置有第一电极固定螺孔和第二电极固定螺孔，所述第一电极固定螺孔、第二电极固定螺孔分别与两个第一电极引出端相连通，所述下铜板上设置有第三电极固定螺孔和第四电极固定螺孔，所述第三电极固定螺孔、第四电极固定螺孔分别与两个第二电极引出端相连通，所述循环水冷装置包括循环水盒和水泵，所述循环水盒为两个，所述循环水盒分别固定在所述上铜板的顶部与所述下铜板的底部，所述循环水盒的两侧分别设置有进水管和出水管，所述循环水盒的出水管与所述水泵的进水口相连接，所述水泵的出水口与所述循环水盒的进水管相连接。

2.根据权利要求1所述的新型水冷谐振电容器，其特征在于，所述循环水盒中设置有温度传感器，所述温度传感器与制冷机的温度控制端相连接，所述制冷机的输出端连接有制冷管，所述制冷管设置在所述循环水盒内。

3.根据权利要求2所述的新型水冷谐振电容器，其特征在于，所述制冷机的温度设定为20°±2℃。

4.根据权利要求1所述的新型水冷谐振电容器，其特征在于，所述填充材料为环氧树脂。

5.根据权利要求1所述的新型水冷谐振电容器，其特征在于，所述喷金层的材料为锌锡合金。

6.根据权利要求1所述的新型水冷谐振电容器，其特征在于，所述第一电极固定螺孔、第二电极固定螺孔、第三电极固定螺孔和第四电极固定螺孔的大小为M5～M8。

7.根据权利要求1所述的新型水冷谐振电容器，其特征在于，所述循环水盒为铜质密封盒子。

8.根据权利要求1所述的新型水冷谐振电容器，其特征在于，所述温度传感器采用的型号为PT100或PT1000。

9.根据权利要求1所述的新型水冷谐振电容器，其特征于在，所述的焊接材料填充方法包括有以下步骤：

步骤1：加热融化低温焊锡；

步骤2：在焊锡凝固前，使用定位技术，保证两个电极焊接后方向一致；

步骤3：快速焊接电容器的其中一个电极；

步骤4：焊接后迅速在冷却台上冷却，放置电容器芯子在高温下损伤；

步骤5：再次重复步骤3、4焊接另外一个电极；

步骤6：定位后的电容器迅速放到冷却台上冷却。