CN114242456A - 用于卷制电容器芯子的金属化薄膜和采用该薄膜的电容器 - Google Patents

Abstract

一种用于卷制电容器芯子的金属化薄膜和采用该薄膜的电容器，所述金属化薄膜包括：金属镀层、第一薄膜和第二薄膜；金属镀层附着在第一薄膜上，第二薄膜位于第一薄膜背离金属镀层的一面。本发明中，将用于卷制电容器芯子的金属化薄膜中的绝缘薄膜分割为相贴合的第一薄膜和第二薄膜，使得金属镀层熔断时只需要击穿第一薄膜便可实现自愈，降低了绝缘薄膜自愈所需的能量，提高了电容器芯子的自愈能力。同时，通过第二薄膜保证了绝缘薄膜的整体厚度，从而保证了电容器芯子的耐压等级，实现了电容器芯子的耐压能力和自愈能力之间的平衡。

Description

用于卷制电容器芯子的金属化薄膜和采用该薄膜的电容器

技术领域

本发明涉及电容器领域，尤其涉及一种用于卷制电容器芯子的金属化薄膜和采用该薄膜的电容器。

背景技术

由于聚丙烯薄膜具有自愈特性，被广泛的应用于电容器的极板绝缘介质。自愈特性指的是薄膜介质局部(极微量)击穿而不影响整体绝缘性能的一种特性。

目前市场上的使用的聚丙烯薄膜电容器的薄膜厚度是根据电容器的工作电压来确定的。由于聚丙烯的电气强度是一定的，一般来说，随着电容器的工作电压的增加，采用的薄膜厚度会随之增加，而随着薄膜厚度的增加，薄膜介质击穿所需要的能量也相应增加，电容器的自愈性能会随之下降，对电容器的使用安全性产生隐患。

针对上述问题，目前的电容器制造厂商采取的应对方案如下：1、使用含保险丝的分割膜，通过保险丝熔断将故障部位隔离；2、降低金属镀层的厚度，减小自愈能量，提高自愈性能。上述两种方案均有一定的弊端，前者由于薄膜中包含网格保险丝，从而降低电容器极板的有效面积，导致电容器体积增加；后者由于降低了金属镀层厚度，增加了电容器的方阻，降低了电容器的性能。

发明内容

为了解决上述现有技术无法有效提高电容器的自愈能力的缺陷，本发明提出了一种用于卷制电容器芯子的金属化薄膜和采用该薄膜的电容器。

本发明提出的一种用于卷制电容器芯子的金属化薄膜，减小了薄膜介质的自愈能量需求，大大提高了自愈能力。

一种用于卷制电容器芯子的金属化薄膜，其特征在于，包括：金属镀层、第一薄膜和第二薄膜；金属镀层附着在第一薄膜上，第二薄膜位于第一薄膜背离金属镀层的一面，第一薄膜和第二薄膜均为绝缘膜。

优选的，第一薄膜的厚度小于或等于第二薄膜的厚度。

本发明提出的一种电容器，采用了本发明提出的用于卷制电容器芯子的金属化薄膜，大大提高了电容器工作的可靠性。

一种电容器，包括外壳和设置在外壳内的电容器芯组，电容器芯组由多个电容器芯子封装形成，所述电容器芯子包括芯棒和卷绕在芯棒上的金属化薄膜；

电容器芯组中，所有电容器芯子层叠排布，且各电容器芯子的中心轴线水平设置；在竖直方向上，以位于电容器芯组上部的1/n的电容器芯子记作上部芯子，以剩余的电容器芯子记作下部芯子，n为电容器芯组中包含的电容器芯子的数量与上部芯子的数量的比值，4≤n≤2；上部芯子和下部芯子中，至少上部芯子采用本发明提供的金属化薄膜。

优选的，上部芯子中金属镀层的方阻小于下部芯子中金属镀层的方阻。

优选的，上部芯子和下部芯子均采用上述的金属化薄膜，上部芯子的金属镀层和下部芯子的金属镀层材质相同，上部芯子的金属镀层的厚度大于下部芯子的金属镀层的厚度，且上部芯子中第一薄膜的厚度大于下部芯子中第一薄膜的厚度。

优选的，上部芯子的金属镀层对应的方阻记作R1，下部芯子的金属镀层对应的方阻记作R2，则，R1≤0.9╳R2。

优选的，至少一个电容器芯组的外周缠绕有感温电缆，感温电缆的集成模块设置在外壳外部；所述外壳上设有用于固定感温电缆伸出外壳的一端的固定件，所述固定件采用与感温电缆导电连接的导体。

优选的，所述感温电缆缠绕在中间位置的电容器芯组上。

优选的，感温电缆缠绕在电容器芯组的上部；或者，从被感温电缆缠绕的电容器芯组的下端至上端，感温电缆的缠绕密度逐渐增大，缠绕密度为竖直方向上单位长度内的感温线缆的缠绕圈数。

优选的，还包括接线端子和绝缘填充层；外壳由壳体和盖板组成；电容器芯组设置在壳体内部，接线端子和固定件均设置在盖板上，接线端子与电容器芯组一一对应并连接；感温电缆缠绕在其中一个电容器芯组的绝缘层外周；盖板上设有注脂口，通过注脂口注入壳体内部的树脂形成绝缘填充层。

本发明的优点在于：

(1)本发明中，将用于卷制电容器芯子的金属化薄膜中的绝缘薄膜分割为相贴合的第一薄膜和第二薄膜，使得金属镀层熔断时只需要击穿第一薄膜便可实现自愈，降低了绝缘薄膜自愈所需的能量，提高了电容器芯子的自愈能力。同时，通过第二薄膜保证了绝缘薄膜的整体厚度，从而保证了电容器芯子的耐压等级，实现了电容器芯子的耐压能力和自愈能力之间的平衡。

(2)本发明中，通过绝缘薄膜的一分为二，在没有改变金属化薄膜的整体厚度和耐压性能的基础上，实现了对电容器芯子的自愈能力的提升。

(3)本发明中，设置第一薄膜的厚度小于或等于第二薄膜的厚度，进一步降低了绝缘薄膜自愈所需的能量，保证了电容器芯子的耐压性能。

(4)本发明中的电容器芯组中的上部芯子采用本发明提供的电容器芯子，以提高其自愈能力，克服了上部芯子由于工作温度高于下部芯子导致的金属镀层熔断风险，保证了电容器芯组中上部芯子的工作可靠性，从而保证电容器芯组整体工作的可靠性。

(5)上部芯子的方阻小于下部芯子的方阻，克服了高温区域的电阻增大效应，保证了电容器芯组的方阻稳定性。上部芯子中第一薄膜的厚度大于下部芯子中第一薄膜的厚度，以满足第一薄膜厚度和金属镀层熔断时释放能量的平衡，从而保证不同厚度的金属镀层的电容器芯子的自愈能力和耐压能力。

(6)本发明中，感温电缆的设置，实现了对电容器工作温度的实时的、可靠的监控。

附图说明

图1为电容器芯子侧视图；

图2为金属化薄膜结构图；

图3为电容器芯子的金属化薄膜展开示意图；

图4为电容器芯子中金属镀层熔断示意图；

图5为电容器透视图；

图6为电容器芯组中电容器芯子排列示意图。

1、电容器芯子；11、芯棒；12、金属化薄膜；121、金属镀层；122、第一薄膜；123、第二薄膜；124、喷金层；2、用于连接电容器芯组中各电容器芯子的铜带；3、绝缘板；4、用于连接引出电机的铜带；5、外壳；51、壳体；52、盖板；6、感温电缆；7、接线端子；8、固定件；9、绝缘层；X0、分割线；电容器芯组中处于分割线X0以上的电容器芯子为上部芯子，处于分割线以下的的电容器芯子为下部芯子。

具体实施方式

实施例1

参照图1、图2、图3、图4，本实施例提出的一种电容器芯子，包括芯棒11和卷绕在芯棒11上的金属化薄膜12，所述金属化薄膜12由和附着在上的金属镀层121组成，绝缘薄膜分割为第一薄膜122和第二薄膜123，第一薄膜122和第二薄膜123之间断开。具体的，金属镀层121附着在第一薄膜122上，第二薄膜123位于第一薄膜122背离金属镀层121的一面。

如此，本实施例中，通过绝缘薄膜的厚度保证了电容器芯子的耐压等级，通过绝缘薄膜的一分为二，使得金属镀层121熔断时只需要击穿第一薄膜122便可实现自愈，降低了金属镀层121自愈所需的能量，提高了电容器芯子的自愈能力，实现了电容器芯子的耐压能力和自愈能力之间的平衡。且，本实施例中，没有增加保险丝等额外部件，实现了在保证电容器芯子原有的体积优势的基础上提升其自愈性能。

本实施例进一步实施时，可设置第一薄膜122的厚度小于或等于第二薄膜123的厚度，以进一步降低金属镀层121自愈所需的能量，保证电容器芯子的耐压性能。

具体的，本实施例提供的一种具体的电容器芯子，包括芯棒11和卷绕在芯棒11上的四层金属化薄膜12，该电容器芯子的两端分别喷镀喷金层124作为电极，四层金属化薄膜12中相邻的两个金属镀层121分别连接不同的喷金层124。

实施例2

参照图5、图6，本实施例提出的一种电容器，包括外壳5和设置在外壳5内的电容器芯组。电容器芯组由多个电容器芯子1封装形成。

本实施例中，电容器芯组中，所有电容器芯子1层叠排布，且各电容器芯子1的中心轴线水平设置；在竖直方向上，以位于电容器芯组上方的部分电容器芯子1记作上部芯子，以电容器芯组中剩余的电容器芯子记作下部芯子。

由于温度分布特性，上部芯子的工作温度大于下部芯子，因此，上部芯子中的金属镀层121更容易被击穿，因此，本实施例中，上部芯子采用实施例1提供的电容器芯子，以提高其自愈能力，保证电容器芯组中上部芯子的工作可靠性，从而保证电容器芯组整体工作的可靠性。

具体实施时，根据温度分布规则，上部芯子选取电容器芯组中位于上方的1/4到1/2分之一的电容器芯子，即上部芯子的数量与电容器芯组中全部电容器芯子的数量的比值为1/4到1/2。

具体实施时，下部芯子也可采用实施例1提供的电容器芯子。

实施例3

参照图6，在实施例2的基础上，本实施例中，上部芯子的方阻小于下部芯子的方阻，以平衡上部芯子的工作温度对齐载流的不利影响。例如，上部芯子的金属镀层121和下部芯子的金属镀层121材质相同时，可通过上部芯子的金属镀层121的厚度大于下部芯子的金属镀层121的厚度，以实现上部芯子的方阻小于下部芯子的方阻。

具体实施时，上部芯子的金属镀层121对应的方阻记作R1，下部芯子的金属镀层121对应的方阻记作R2，则，R1≤0.9╳R2。

进一步的，本实施例中，上部芯子中第一薄膜122的厚度大于下部芯子中第一薄膜122的厚度，以满足第一薄膜122厚度和金属镀层121熔断时释放能量的平衡，从而保证不同厚度的金属镀层121的电容器芯子的自愈能力和耐压能力。

实施例4

参照图5，在实施例2或者实施例3的基础上，本实施例中，在外壳5内至少一个电容器芯组的外周缠绕感温电缆6，以检测电容器的工作温度。

具体的，本实施例中，外壳5由壳体51和盖板52组成。电容器芯组设置在壳体51内部，盖板52设置在壳体51上，盖板52与壳体51配合以密封电容器芯组。盖板52上设置有接线端子7，接线端子7与电容器芯组一一对应并连接，以便为电容器芯组提供对外连接端。感温电缆6缠绕在其中一个电容器芯组的绝缘层9外周，感温电缆6用于提供信号电流的集成模块设置在外壳5外部，以避免集成模块设置在壳体51内部挤占空间。盖板52上设有注脂口，通过注脂口注入壳体51内部的树脂形成绝缘填充层。

本实施例中，通过感温电缆6实现对电容器芯组的工作温度的实时监控，感温电缆6缠绕在电容器芯组外周后通过绝缘填充层固定，保证了电容器结构的稳定。且，相对于从壳体51外部检测电容器芯组的问题，本实施例中，通过感温电缆6测温，感温电缆6的集成模块设置在壳体51外部，保证了对电容器芯组即时、精确的温度检测，有利于保证电容器芯组工作状态的精确检测和判断。同时，本实施例中，感温电缆6嵌入绝缘填充层，不影响壳体51内部的结构稳定，避免了温度检测对电容器芯组的影响，保证了电容器芯组的正常工作。

具体的，本实施例中，外壳5内部设有多个电容器芯组时，可将感温电缆6缠绕在多个电容器芯组中处于中间位置的电容器芯组上，中间位置为温度最集中的位置，如此，可通过感温电缆6监测到电容器内部的最高温度，保证电容器工作温度监控的可靠性。

具体的，本实施例中，从电容器芯组的下端至上端，感温电缆6的缠绕密度逐渐增大，即竖直方向上相邻两圈感温线缆的间距逐渐减小。如此，感温电缆6在被缠绕的电容器芯组上的分布密度与该电容器芯组在竖直方向上的温度分布正相关，进一步保证了感温电缆6对该电容器芯组的温度检测的准确性。具体实施时，也可设置，感温电缆6经缠绕在被缠绕的电容器芯子1的上部，可有效减少感温电缆6的长度，并保证温度检测的精度。

具体的，本实施例中，盖板52上还设有用于固定感温电缆6伸出外壳5的一端的固定件8，即感温电缆6穿过盖板52并被盖板52外侧的固定件8固定，所述固定件8采用与感温电缆6导电连接的导体，以方便通过该固定件8测试测量结果。

具体实施时，所述固定件8可采用螺栓。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于卷制电容器芯子的金属化薄膜，其特征在于，包括：金属镀层(121)、第一薄膜(122)和第二薄膜(123)；金属镀层(121)附着在第一薄膜(122)上，第二薄膜(123)位于第一薄膜(122)背离金属镀层(121)的一面；第一薄膜(122)和第二薄膜(123)均为绝缘膜。

2.如权利要求1所述的用于卷制电容器芯子的金属化薄膜，其特征在于，第一薄膜(122)的厚度小于或等于第二薄膜(123)的厚度。

3.一种电容器，其特征在于，包括外壳(5)和设置在外壳(5)内的电容器芯组，电容器芯组由多个电容器芯子(1)封装形成，所述电容器芯子(1)包括芯棒(11)和卷绕在芯棒(11)上的金属化薄膜(12)；

电容器芯组中，所有电容器芯子(1)层叠排布，且各电容器芯子(1)的中心轴线水平设置；在竖直方向上，以位于电容器芯组上部的1/n的电容器芯子(1)记作上部芯子，以剩余的电容器芯子记作下部芯子，n为电容器芯组中包含的电容器芯子的数量与上部芯子的数量的比值，4≤n≤2；上部芯子和下部芯子中，至少上部芯子采用如权利要求1或2所述的金属化薄膜(12)。

4.如权利要求3所述的电容器，其特征在于，上部芯子中金属镀层的方阻小于下部芯子中金属镀层的方阻。

5.如权利要求4所述的电容器，其特征在于，上部芯子和下部芯子均采用如权利要求1或2所述的金属化薄膜(12)，上部芯子的金属镀层(121)和下部芯子的金属镀层(121)材质相同，上部芯子的金属镀层(121)的厚度大于下部芯子的金属镀层(121)的厚度，且上部芯子中第一薄膜(122)的厚度大于下部芯子中第一薄膜(122)的厚度。

6.如权利要求4所述的电容器，其特征在于，上部芯子的金属镀层(121)对应的方阻记作R1，下部芯子的金属镀层(121)对应的方阻记作R2，则，R1≤0.9╳R2。

7.如权利要求3所述的电容器，其特征在于，至少一个电容器芯组的外周缠绕有感温电缆(6)，感温电缆(6)的集成模块设置在外壳(5)外部；所述外壳(5)上设有用于固定感温电缆(6)伸出外壳(5)的一端的固定件(8)，所述固定件(8)采用与感温电缆(6)导电连接的导体。

8.如权利要求7所述的电容器，其特征在于，所述感温电缆(6)缠绕在中间位置的电容器芯组上。

9.如权利要求8所述的温度可监控型交流滤波电容器，其特征在于，感温电缆(6)缠绕在电容器芯组的上部；或者，从被感温电缆(6)缠绕的电容器芯组的下端至上端，感温电缆(6)的缠绕密度逐渐增大，缠绕密度为竖直方向上单位长度内的感温线缆(6)的缠绕圈数。

10.如权利要求7项所述的电容器，其特征在于，还包括接线端子(7)和绝缘填充层；外壳(5)由壳体(51)和盖板(52)组成；电容器芯组设置在壳体(51)内部，接线端子(7)和固定件(8)均设置在盖板(52)上，接线端子(7)与电容器芯组一一对应并连接；感温电缆(6)缠绕在其中一个电容器芯组的绝缘层(9)外周；盖板(52)上设有注脂口，通过注脂口注入壳体(51)内部的树脂形成绝缘填充层。

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