CN1136211A - 电容器 - Google Patents

Abstract

一种电容器，包括有金属化膜的电容器芯和容装密封电容器芯的一个外壳。电容器芯包括保护装置，用于防止在过电压时电容器芯绝缘被击穿或热击穿。电容器还包括保险装置，用于在由于受热而产生高内压时保持电容器安全。因此，保护装置和保险装置能可靠地工作，在各种使用条件下保护电容器，使电容器寿命更长。

Description

电容器

本发明涉及电容器，特别涉及电气设备中用的电容器。

包括金属化膜的在如洗衣机的电气设备中使用的电容器，它包括设置在壳中的电容器芯，壳中填充有绝缘体，如空气、聚丁烯油或树脂。要求电容器在电气设备中能长期可靠地使用。还需要电容器被安全地使用。

在典型的包括金属化膜电容器芯的现有电容器中，包括在介质膜上构成的小金属化电极，每个小电极上设置的作为防止绝缘击穿的保护性装置的熔断器部分。因此，电容器芯可以认为是一组小电容器。当电容器芯中一对相对的小电极之间出现绝缘击穿时，与绝缘击穿有关的一对小电极在熔断器部分与电容器芯电气断开，或者防护机构防止其它小电容器芯绝缘击穿。因而使电容器的寿命变长。

然而，当高环境温度中的温度升高时，电容器中的电容器芯内的膜层之间间隙变得较窄，电晕放电的起始电压变高。在高温击穿前不会出现大的绝缘击穿，只是击穿电流小于高温击穿下使熔断器破坏所需的最小电流。即，在这种使用条件下保护装置不能正常工作。之后，在热击穿下，电容器不会停止受热或出现热击穿。因此，电容器会伴随着烟或燃烧而最终击穿。

当小电容器中介质材料部分击穿时，由于每个小金属电极有一熔断器，因此保护装置工作正常。然而，保护装置不能防止由喷涂金属法构成的螺旋形金属化膜的端平面与电容器芯和电极之间连接的引线之间的不正常连接，不能保护电容器。因而，在这些不正常处易于受热。一旦受热，会出现热击穿，电容器会随着冒烟热烧燃击穿。

另一种现有的电容器中，包括金属化膜，电容器内设置的保险装置，用于在绝缘击穿过电流或类似情况引起的不正常受热使内部压力增加时防止电容器损坏。例如，在壳内设置可伸缩的部分，以减小内部压力。当内压力增大时，为减小内部压力，可伸缩部分扩张。而且，为了破坏为电容器芯提供电能的引线，设置了机械强度弱的部分。当电容器壳内的内部压力增大时，机械强度弱的部分使电容器芯从电容器的外引线脱落。之后，供给电容器的电能截断。

有保险装置的电容器中，只在电容器芯部分的绝缘击穿引起整个电容器芯绝缘击穿，在绝缘击穿处产生的气体使保险装置起作用，或电容器功能丧失。因此，电容器寿命变短。即，不可能部分保留绝缘击穿，以保持电容器正常工作。气体产生的速度与介质材料，所加电压和温度有很大关系。高额定电压电容器的气体产生速度非常高，高气压会使外壳的顶板从壳上脱落。即，电容器安全性低。特别是当电容器包括用树脂涂覆的电容器芯时，壳内的树脂膨胀立即引起气体击穿，壳的顶板趋于脱落。

而且，当电容器长期使用时，若外壳因生锈等原因而出现缺陷时，外壳不能保持密封。当出现不正常情况电容器发热时，由于内部压力不增大。保险装置不会正常工作。之后电容器会随冒烟燃烧而击穿。

本发明的目的是提供一种在使用条件下安全而仅高可靠的电容器。

本发明的另一个目的是提供一种长寿命电容器。

本发明的电容器包括密封在外壳内包括金属化膜的电容器芯。金属化膜包括金属电极，每个金属电极包括熔断器部分，作为保护装置。引线将电容器芯连接到设置在外壳的两个引出端。当外壳内的内部压力增大时，可伸缩型，切断型等保险装置使引线断开。在因受热而在高内压力的情况下保险装置切断供给电容器的电能而保护电容器。保护装置将因过压而出现绝缘击穿的部分与电容器芯的其它部分分开。电容器芯的整个表面最好用树脂层包覆。然后，电容器芯不要处于绝缘击穿之类的危险状态。

本发明的优点是，在绝缘击穿和热击穿的使用条件下电容器有较高的可靠性。

本发明的另一优点是，电容器有较长的寿命。

本发明的第三优点是，在高温下电容器是安全的。

通过结合附图对本发明优选实施例进行的以下说明，本发明的这些目的和其它目的和本发明的特征会更清楚。

图1是有可伸缩型保险装置的电容器的局部剖开正视图；

图2A和2B是部分金属化膜的顶平面图和底平面图；

图3是有截断型保险装置的电容器的局部剖开正视图；

图4有可伸缩型保险装置的电容器的局部剖开正视图；

图5是本发明第一实施例的电容器A的过压测试结果曲线图，电容器B作为一个对比例，电容器C作为另一对比例。

现在看附图，其中相同的符号表示几个图中的相同的或相当的部分。图1展示了有可伸缩性保险装置的本发明的一个实施例的电容器。外壳2和顶板4构成密封外壳，在顶板附近外壳2有一可伸缩部分6。顶板4上设置两个外引出端8。绕在芯轴11上的电容器芯10放在密封壳内，为了清楚，只画了半个电容器芯。电容器芯10的两端有喷涂金属层12。引线14连接在外引出端8与金属喷涂层12之间。引线14有机械强度弱的部分16，包括例如有与圆形引线14不同的扁平形引线部分。当密封外壳中的内压力增大时，可伸缩部分6伸开。机械强度弱的部分4断开，使外引出端8与电容器芯10断开，阻止供给电能。即，可伸缩部分6和机械强度弱的部分16起到保险装置作用。包括机械强度弱的部分16的引线14穿过绝缘管18保护它与金属喷涂层12无不正常接触。外壳2、4内填充聚丁烯油。按上述方法制成的电容器的额定电压为200V，额定电容量为60μF。该电容器称作电容器A。

电容器芯10包括金属化膜30。如图2A所示，在聚乙烯对苯二甲酸酯膜32的一边形成铝淀积金属膜，并将其分成许多小电极34。为了在膜32的一端附近有窄的熔断器部分36，每个分成的电极34有图2所示图形，窄的熔断器部分36是保护装置。在膜32的另一端附近不构成电极34。如图2B所示，在膜32的另一边也构成铝淀积金属膜38。缠绕该膜和其它聚苯烯膜(未画)。然后，在绕成的电容器芯10的两端喷涂如锌等的金属构成金属喷涂层12、老化加热之后，将引线14连接其上。因此电容器包括一组小电容器。

之后，按实施例电容器A相同的制造方法制造有相同保护装置的对比例，称为电容器B，只是电容器芯装在代替有可伸缩部分的外壳2的树指外壳内，树脂外壳内增充环氧树脂。而且，用相同方法制造另一对比例，叫做电容器C，只是没设置保护装置或熔断部分，但它包括上述保险装置。

本发明第2实施例中，按上述实施例制成的电容器芯装在有断开型保险装置的外壳内，如图3所示。外壳102和顶板104构成密封外壳。在顶板104上设置两个外引出端108。电容器芯10放在外壳102内，为了清楚只画出半个芯。在电容器芯10的两端有金属喷涂层12。引线114连接在外引出端108和金属喷涂层12之间，引线114到外引出端108的连接部分设置有机械强度弱的部分116。当外壳中的内压力因过电压之类的原因而增大时，顶板104被冲击，机械强度弱的部分116断开，使外引出端108从电容器芯10断开，阻止电能供给。即，顶板104和机械强度弱的部分116起到断开型保险装置的作用。外壳中填充聚丁烯油。按上述方法制成的电容器有额定电压200V和额定电容量60μF。该电容器称作电容器A。

而且，用相同的方法制成对比例，叫做电容器C，只是没设置保护装置，但它包括上述安全装置。

该实施例中不制造与第1实施例的电容器B相同的对比例，因为它相当于第一实施例的电容器B。由于同样的原因，在下述的一些实施例中也不制造电容器B。

本发明第3实施例中，按上述第1实施例制造的电容器芯包括用环氧树脂完全涂覆的金属化膜，它位于有可伸缩型保险装置的外壳内，如图1所示，外壳内填充有聚丁烯油。按上述方法制造的电容器有额定电压200V，额定电容量60μF。

之后，按第1实施例的电容器A相同的方法制造有相同保护装置的对比例，称为电容器B，只是电容器芯位于无伸缩型保险装置的树脂外壳(未画出)内，树脂外壳中填充环氧树脂。同样制成另一对比例，称为电容器C，只是不装保护装置，但它包括可伸缩的保险装置。

本发明的第4实施例中，按上述第2实施例制造的有金属化膜的电容器芯用环氧树脂完全包覆，它放在有切断型保险装置的外壳中，如图3所示，外壳中填充聚丁烯油。按上述方法制成的电容器有额定电压200V、额定电容量60μF。电容器称为电容器A。

按第2实施例的电容器A相同的方法制造有相同保护装置的对比例，称为电容器B，只是电容器芯位于切断型保险装置的代替外壳102的树脂外壳中，树脂外壳用环氧树脂填充。而且，同样制成另一对比例，称为电容器C，只是不设保护装置，但它包括切断型保险装置如图3所示。

本发明第5实施例中，电容器包括多层型电容器芯210。用公知方法制造多层型电容器芯210。在聚乙烯对二甲酸酯膜的两边形成铝淀积膜，一边上构成的淀积膜有包括电极段和与图2A所示相同的用作保护装置的熔断器的图形。膜与另外的聚丙烯膜迭层成圆柱形。然后切成环形。每个环的两边上喷涂金属，并使其加热老化。再将其切割构成电容器芯210，并用引线214与其连接。之后将多层型电容器芯210放入外壳中，外壳包括有可伸缩型保险装置206的壳202和带引出端208的顶板204，外壳填充聚丁烯油220。按上述方法制成的电容器有额定电压200V，额定电容量60μF，它称为电容器A。

之后，按与第5实施例的电容器A相同的制造方法制造有相同保护装置的对比例，称为电容器B，只是电容器芯是放在代替外壳202的树脂外壳中，外壳用环氧树脂填充。电容器B不包括可伸缩型保险装置。而且，同样制造另一对比例，叫作电容器C，只是不装保护装置，但包括可伸缩型保险装置。

本发明第六实施例中，按上述第5实施例制造的有金属化膜的电容器芯210放在切断型保险装置的外壳中，如图3所示，壳中用聚丁烯油填充。上述方法制成的电容器有额定电压200V，额定电容量60μF。

而且，同样制造出对比例，称为电容器C，只是不设保护装置，但它包括切断型保险装置。

本发明第7实施例中，按上述第5实施例制造的有金属化膜的电容器芯210用环氧树脂完全包覆，它位于有图5所示可伸缩型保险装置的壳内，壳内填充聚丁烯油。按上述方法制成的电容器有额定电压200V，额定电容量60μF。

之后，按第5实施例的电容器A相同的方法制造有相同保护装置的对比例，称为电容器B，只是电容器芯位于无伸缩型保险装置的树脂外壳内，外壳用环氧树脂填充。而且，同样制成另一对比例，称为电容器C，只是不设保护装置，但它包括可伸缩型保险装置。

本发明第8实施例中，按上述第5实施例制造的有金属化膜的电容器芯210用环氧树脂完全包覆，它们位于有图3所示切断型保险装置的外壳内，壳内填充聚丁烯油。上述方法制成的电容器有额定电压200V，额定电容量60μF。

之后，与第5实施例的电容器A相同的方法制造有相同保护装置的对比例，称为电容器B，只是电容器芯位于无切断型保险装置的树脂外壳内，外壳用环氧树脂填充。而且，同样制成另一对比例，称为电容器C，只是不设保持装置，但它包括切断型保险装置。

在最大额定温度30℃下，在升高的交流电压下，测试上述实施例的电容器A和对比例电容器B和C的加过压强制击穿。作为典型例，图5给出了第1实施例的电容器A的10个样品和与第1实施例对比的电容器B和C各10个样品的结果。横座标表示加给电容器的交流电压，纵座标表示电容器未被击穿的比例。

当电压增大到600V附近时，有保护装置而无保险装置的全部电容器B带烟破坏，因为它们易于热击穿。另一方面，本发明的有保护装置和可伸缩型与切断型的保险装置在较高电压下保持不击穿。由于有保险装置，它们也被破坏了但无烟。只有保险装置的对比例C也破坏了，但由于没用保险装置，因而无烟。留下的未被破坏的电容器A的比例必须大于只有保险装置的对比电容器C的未被破坏的比例。这是因为，即使在一对电极绝缘击穿时，电容器A由于有保护装置，因而仍保留一部分，而对比电容器C由于有保险装置整个电容器被破坏。

在各种温度下对实施例8的三种电容器，而电容器A、B和C测试。表1给出了第1实施例中电容器A、对比电容器和C的10个样品的结果。表1中的数据表明了测试中仍保持正常的电容器数量与被测电容器数之比。室温下，与预计的情况一致，全部电容器工作正常。另一方面，在高温下(+30℃)，只有保护装置的10个电容器B中有7个被带烟破坏了。而电容器A和C没击穿仍保持正常。然而，若外壳有缺陷不能保持外壳密封，则电容器C的保险装置不会正常工作，或全部电容器C被破坏。相反，在高温下和有缺陷的外壳内有保护装置和保险装置的电容器A工作正常。

表1测试结果

如上所述，由于本发明电容器既有保护装置同时有保险装置，因而对过压和热击穿更安全，其综合的优点是显而易见的。即使在高环境温度下保护装置不能工作或由于喷涂金属层加热而出现击穿时，由于电容器芯位于有保险装置的外壳内，由于内部压力增大，也能切断供给电容器的电能。

而且，由于电容器芯包括保护装置，电容器只是由于一个小电容器的绝缘击穿而减小，整个电容器不被热击穿、因而电容器的寿命延长了。

即使在外壳长期使用后而有缺陷不能保持密封的情况下，由于电容器有包括小的分开的电极的保护装置，因而电容器有长寿命。

由于一对小电极之间的小部分出现绝缘击穿，而电容器芯留下的部分电气不连接，因而产气速度慢。因而可防止外壳中的内压力急剧增大。因而，即使电容器破坏了也不会出烟和燃烧。

若用热固性树脂整个包覆电容器芯，电容器不会出现绝缘击穿危险。

上述诸实施例中，电容器芯包括聚乙烯对苯二甲酸酯膜和聚丙烯膜的金属化膜。然而，也可用聚碳酸酯膜、聚苯乙烯膜、聚乙烯膜、纸中之一种或它们的组合膜来代替聚乙烯对苯二甲酸酯膜和聚丙烯膜。实施例中，聚乙烯对苯二甲酸酯膜的两边淀积金属。然而，膜也可以包括只在一边上淀积的金属化层，为了获得所需电容量可以将这样的一对膜迭层。也可用锌代替铝作为淀积金属。也可用尿烷树脂代替环氧树脂而使包括金属化膜的电容器芯变硬，电容器芯可以是圆筒形、矩形或扁平形。尽管聚丁烯油和环氧树脂填入本实施例的外壳内、电容器芯也可密封在有空气的外壳内。

尽管结合附图和本发明的优选实施例对本发明作了充分说明。要注意的是，对本行业的技术人员而言会出现各种变化和改型。这些变化和改型应该认为是在所附权利要求请求信号的发明范围内，而不是脱离本发明的。

Claims (16)

1.一种电容器，包括：

一个包括金属化膜的电容器芯，金属化膜包括金属化电极、每个金属化电极包括一熔断器部分；

连接到电容器芯的引线；

一个外壳，它装有所述电容器芯，并使电容器芯密封其内，外壳包括与引线连接的两个引出端；和

一个保险装置，当壳中的内压力增大时，保险装置使引线断开。

2.按权利要求1的电容器，其特征是，保险装置包括外引出端与引线连接之间的机械强度弱的部分，当外壳中内压力增大时，保险装置向外移动。

3.按权利要求1的电容器，其特征是：保险装置包括设置于引线中的机械强度弱的部分和设置于外壳内的可伸缩部分。

4.按权利要求1的电容器，还包括涂在电容器芯的整个表面上的树脂层。

5.按权利要求2的电容器、还包括涂在电容器芯的整个表面上的树脂层。

6.按权利要求3的电容器，还包括涂在电容器芯的整个表面上的树脂层。

7.按权利要求4的电容器，其特征是，热固性树脂包括环氧树脂或尿烷树脂。

8.按权利要求1的电容器，其特征是，电容器芯是卷挠式电容器芯。

9.按权利要求1的电容器，其特征是，电容器芯是多层电容器芯。

10.按权利要求1的电容器，其特征是，金属化膜包括在其两边上构成的金属膜，并且，至少一个金属膜包括多个小电极。

11.按权利要求1的电容器，其特征是，金属化膜包括介质膜，它带有在其侧边上淀积的金属膜，金属化膜包括多个金属电极，每个金属电极包括熔断器部分。

12.按权利要求1的电容器，其特征是，金属电极由铝制成。

13.按权利要求1的电容器，其特征是，金属电极用锌构成。

14.按权利要求1的电容器，其特征是，电容器是圆筒形或扁平形。

15.按权利要求1或4的电容器，还包括填充在有电容器芯的外壳中的聚丁烯油。

16.按权利要求1的电容器，还包括填充在有电容器芯的外壳内的空气。

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