CN114284068B - 电容器的防爆结构 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种能够保证防爆动作的及时性的电容器的防爆结构，将导电柱及其所连的电极排的端部和接线端子布置于电容器盖板的偏于中部的部位，电极排的另一端布置在电容器盖板上的偏于边缘的部位，因此电容器盖板外凸隆起时电极排的一端相对固定、另一端则向外显著拉延，此时切刀的刀刃抵靠在电极排中部的强度薄弱部位，因此可以轻易地将电极排分断开来，保证了及时断路，避免了气体进一步的增加，防止了爆炸现象的发生。

Description

电容器的防爆结构

技术领域

本发明涉及电容器技术领域，具体涉及一种电容器的防爆结构。

背景技术

金属化薄膜电容器具有功率密度高、循环使用寿命长以及充电速度快等优点，在移动通讯、太阳能发电、信息技术等多种领域具有广阔的应用前景。金属化薄膜电容器在大电流充放电工中，特别是在高温工作环境下，由于电容器内部的化学反应、电化学反应即高温蒸发，如果因为过温、过压导致金属化薄膜发生大规模击穿或自愈，则会产生大量的气体，这会使得电容器壳内部的气压显著增大，导致电容器发生鼓肚变形，严重时则发生爆炸。因此，现有技术中通常在电容器壳体内安装防爆阀，用于防止电容器爆炸，当电容器内部压力达到极限时，电极排被冲裂，以此实现泄压。对于承载电流较小的电容器来说电极排可以设置的较薄，因此很容易被冲裂，但是对于承载电流要求较高的电容器来说，其电极排相应的厚度较厚，不易被冲裂。若电极排不能及时破裂，电容器仍存在爆炸风险。

为了解决上述问题，名称为《一种低压并联电容器用防爆结构》(申请公布号：CN109448992A)的中国发明申请公开了以下技术方案：一种低压并联电容器用防爆结构，包括两个绝缘板、位于两个绝缘板之间的防爆组件，所述绝缘板的尾端设置有L形连接板，所述连接板的横部与绝缘板的尾端固定连接；所述防爆组件包括电极排、两个呈对称设置的固定板，所述电极排包括V形中间段、分别设置在中间段两端的平直段、设置在平直段末端的余留段，所述中间段的中央设置有通孔，所述平直段与绝缘板的首端固定连接，所述平直段与中间段交界部位的两侧分别设置有V形缺口；所述固定板包括与平直段固定连接的平板段、紧贴中间段一侧的倾斜段、与通孔相适配的钩部，所述倾斜段设置在平板段和钩部之间，所述电极排由多层导电片叠加构成。上述方案中，电极排由多层导电片叠加构成，这使得电极排能够承受更大的电流冲击，而且由于单层导电片的厚度较薄，再加上在电极排上相对于设置的缺口，使得电极排在相对较小的拉力下即可被拉断，但是电极排的断裂仅仅是依靠电容器壳的侧壁发生鼓胀变形形成的拉力来实现的，不能够保证该防爆结构的防爆动作的及时性，仍然存在安全风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够保证防爆动作的及时性的电容器的防爆结构。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：一种电容器的防爆结构，电容器盖板的内侧板面上设置电极排，电容器盖板的外侧板面上设置接线端子，电极排、接线端子与电容器盖板之间设置有绝缘部件，导电柱穿置通过电容器盖板上设置的加设密封结构的工艺过孔，导电柱的两端分别与电极排、接线端子电连接，电极排的两端分置于电容器盖板的偏于中部和偏于边缘部位，与导电柱相连的电极排的一端和接线端子布置于电容器盖板的偏于中部的部位，电极排的另一端固定于电容器盖板上的偏于边缘的部位，固定于电容器盖板上的偏于边缘部位的切刀的刀刃延伸至电极排的中部设置的强度薄弱部位。

上述方案中，将导电柱及其所连的电极排的端部和接线端子布置于电容器盖板的偏于中部的部位，电极排的另一端布置在电容器盖板上的偏于边缘的部位，因此电容器盖板外凸隆起时电极排的一端相对固定、另一端则向外显著拉延，此时切刀的刀刃抵靠在电极排中部的强度薄弱部位，因此可以轻易地将电极排分断开来，保证了及时断路，避免了气体进一步的增加，防止了爆炸现象的发生。

附图说明

图1为电容器盖板的内板面结构示意图；

图2为电容器盖板的外板面结构示意图；

图3为图1中去除电极排的结构示意图；

图4为图3中去除安装块的结构示意图；

图5为安装块、电极排和切刀的装配示意图；

图6为电极排和切刀的装配示意图；

图7为图6的主视图；

图8为切刀的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图1-图8对本发明做进一步详细论述：一种电容器的防爆结构，电容器盖板10的内侧板面上设置电极排30，电容器盖板10的外侧板面上设置接线端子20，电极排30、接线端子20与电容器盖板10之间设置有绝缘部件，导电柱40穿置通过电容器盖板10上设置的加设密封结构的工艺过孔，导电柱40的两端分别与电极排30、接线端子20电连接，电极排30的两端分置于电容器盖板10的偏于中部和偏于边缘部位，与导电柱40相连的电极排30的一端和接线端子20布置于电容器盖板10的偏于中部的部位，电极排30的另一端固定于电容器盖板10上的偏于边缘的部位，固定于电容器盖板10上的偏于边缘部位的切刀34的刀刃341延伸至电极排32的中部设置的强度薄弱部位。

电容器工作失常情况下，其内部产生大量气体，电容器内腔中的压力增大，电容器盖板10将会出现向外隆起的变形情况，具体讲就是由于电容器盖板10边缘受到电容器壳体孔口的约束而向外隆起的现象微少，中部则明显地向外隆起，将导电柱40及其所连的电极排30的端部和接线端子20布置于电容器盖板10的偏于中部的部位，电极排30的另一端布置在电容器盖板10上的偏于边缘的部位，因此电容器盖板10外凸隆起时电极排30的一端相对固定、另一端则向外显著拉延，此时切刀50的刀刃51抵靠在电极排30中部的强度薄弱部位，可以轻易地将电极排30分断开来，保证了及时断路，避免了气体进一步的增加，防止了爆炸现象的发生。

所述的电极排30的中部呈V形且其开口指向电容器盖板10的板面一侧，电极排30的中部的V形折角边为强度薄弱部位。中部选择V形形状的电极排30，在其折置角线部位自然构成了应力集中区域，也就是强度薄弱部位，在不影响其导电截面积的前提下，又能够确保防爆性能的实现。

作为本发明的优选方案，位于强度薄弱部位两侧的电极排30一端的固定板32与电极排安装座60固定连接、另一端的浮动板33与导电柱40相连。电极排安装座60是由绝缘材料制成，且电极排安装座60与电容器盖板10不是固定连接的，因此在电容器失常时，电容器盖板10的中部向外鼓胀，与电容器盖板10中部相连的电极排30的浮动板33随之一起向外侧运动，而电极排30的固定板32是固定在电极排安装座60上的，因此不会向外侧移动或者是只会向外移动较小距离，浮动板33向外移动的过程中会带动电极排30中部的V形结构向外移动并与切刀50的刀刃51压紧，从而轻松地将强度薄弱部位切断，保证了及时断路。

进一步的，切刀50的一端与电极排30上的固定于电容器盖板10上的偏于边缘的部位的固定板32叠合固定，切刀50另一端的刀刃51延伸至电极排30的强度薄弱部位。也就是说切刀50也是固定在电极排安装座60上的，在电容器失常时，电容器盖板10的中部向外鼓胀，切刀50不会向外侧移动或者是只会向外移动较小距离，这样才能将向外移动较大距离的电极排30中部的V形结构区域的强度薄弱部位切断。

为了保证强度薄弱部位能够被及时地切断，电极排30的中部的V形折角边中间位置处开设有缺口31，缺口31自中部的强度薄弱部位向两侧翼板延伸，缺口31在电容器盖板10上的投影为菱形。通过缺口31的设置，进一步减弱强度薄弱部位的强度，使得减弱强度薄弱部位更容易被切刀50切断。

作为本发明的优选方案，切刀50的刀刃51为三角形的扁铲状，且刀刃51的刃尖部插置于缺口31，刃尖两侧的刃口与菱形缺口31的两对角相抵，只要浮动板33随着电容器盖板10一起向外侧运动，能够提高切断强度薄弱部位的及时性，刃尖两侧的刃口就会切割缺口31两侧的强度薄弱部位，刀刃51所在的板面与浮动板33一侧的翼板呈锐角布置。

为了减小切断电极排30所需要的力，所述的电极排30为多层电极片叠摞构成。举例来说，假如电容器需要承载的最大电流为A，所需要电极排30的厚度为0.6cm，如果采用单片0.6cm厚度的电极片来说，需要的力为F，本发明中采用三片厚度为0.2cm的电极片叠摞构成，其同样可以承载的最大电流为A，但是由于切刀50是先切断一片0.2cm厚度的电极片，再切断一片0.2cm厚度的电极片，其所需要的力大大减小，只需略大于1/3F的力即可切断三片0.2cm厚度的电极片，从而保证电极排30可以轻易被切断，防止存在安全风险。

进一步的，所述的电极排安装座60呈罩壳状，包括底板61和底板61周圈围设的围板62，底板61的中部开设有缺失部611，缺失部611对应着电容器盖板10的中部区域，电极排30的固定板32与底板61偏于边缘的实体部分固定连接、浮动板33凸伸至缺失部611内并通过导电柱40与接线端子20相连，这样电容器盖板10外凸隆起时，浮动板33向外显著拉延，确保切刀50能够切断电极排30中部的V形结构区域的强度薄弱部位。

现有技术中，电极排30一般都是通过焊接的方式与固定座71和电极排安装座60连接的，由于外部影响焊点质量的因素较多，无法保证每个焊点质量一致，位于缺失部611内的电容器盖板10内板面上设置有固定座71，电极排30的浮动板33压置于固定座71上，导电柱40穿过电极排30的浮动板33、固定座71以及电容器盖板10上的通孔后与接线端子20固定连接。本发明中采用导电柱40将电极排30的浮动板33固定，不仅简化了装配工艺，还能够保证各个浮动板33的连接的可靠性。

为了进一步提高绝缘性能，固定座71与电容器盖板10内板面之间还垫设有纸板72和绝缘板73，罩壳状的电极排安装座60罩设在纸板72和绝缘板73外部，纸板72和绝缘板73上也对应开设有导电柱40穿过的通孔。

电容器盖板10的外板面上还设置有绝缘座74，绝缘座74上有安装台741，接线端子20卡置在安装台741上，导电柱40穿过电容器盖板10、安装台741上的通孔后与接线端子20的螺纹孔螺纹连接。导电柱40直接与接线端子20螺纹连接，夹置于两者之间的各个部件不需要单独连接，简化了装配工艺。

电容器盖板10中部冲压呈向电容器腔室内凹的浅盘11，浅盘11的外周与电容器内腔尺寸吻合，浅盘11的盘沿处构成与电容器开口处铆接的翻边12，电极排安装座60的底板61为圆形板切除两对边构成，剩下的两相对的弧形边a的曲率半径与浅盘11的曲率半径相等且曲率中心重合，弧形边a处对应的围板62的外周与电容器内腔尺寸吻合。浅盘11和电极排安装座60的底板61置于电容器壳体内，翻边12与电容器壳体的开口处铆接，由于电容器壳体内腔腔壁自身的限位作用，电极排安装座60无法在电容器壳体内发生转动动作，稳定的安装在电容器壳体内腔中。

一般来说，一个电容器盖板10外会设置有多个接线端子20，所以电极排安装座60上通过隔板分隔出三个安装位，固定座71上也通过隔板分隔出三个安装位，三组电极排30并排设置在三个安装位上，绝缘座74上也对应设置有三个安装台741。这里再一次体现出采用导电柱40来固定电极排30的浮动端33的好处，如果采用传统的焊接方式，很难保证三个电极排30的浮动端33焊点质量一致，则会出现当电容器失效时，有的电极排30被切断，有的电极排30未被切断的情况发生，无法确保电容器的防爆性能，而通过导电柱40便可以保证三个电极排30的浮动端33的连接强度的一致性。

同理，电极排安装座60、切刀50以及电极排30的固定板32通过铆钉固定连接，工艺简单，连接牢固可靠。

进一步的，电极排30的浮动板33与固定座71之间还垫设有绝缘纸板75，进一步提高绝缘性。

Claims (9)

1.一种电容器的防爆结构，电容器盖板（10）的内侧板面上设置电极排（30），电容器盖板（10）的外侧板面上设置接线端子（20），电极排（30）、接线端子（20）与电容器盖板（10）之间设置有绝缘部件，导电柱（40）穿置通过电容器盖板（10）上设置的加设密封结构的工艺过孔，导电柱（40）的两端分别与电极排（30）、接线端子（20）电连接，其特征在于：电极排（30）的两端分置于电容器盖板（10）的偏于中部和偏于边缘部位，与导电柱（40）相连的电极排（30）的一端和接线端子（20）布置于电容器盖板（10）的偏于中部的部位，电极排（30）的另一端固定于电容器盖板（10）上的偏于边缘的部位，固定于电容器盖板（10）上的偏于边缘部位的切刀（50）的刀刃（51）延伸至电极排（32）的中部设置的强度薄弱部位；

所述的电极排（30）的中部呈V形且其开口指向电容器盖板（10）的板面一侧，电极排（30）的中部的V形折角边为强度薄弱部位；

位于强度薄弱部位两侧的电极排（30）一端的固定板（32）与电极排安装座（60）固定连接、另一端的浮动板（33）与导电柱（40）相连；

电极排（30）的中部的V形折角边中间位置处开设有缺口（31），缺口（31）自中部的强度薄弱部位向两侧翼板延伸，缺口（31）在电容器盖板（10）上的投影为菱形；

切刀（50）的刀刃（51）为三角形的扁铲状，且刀刃（51）的刃尖部插置于缺口（31），刃尖两侧的刃口与菱形缺口（31）的两对角相抵，刀刃（51）所在的板面与浮动板（33）一侧的翼板呈锐角布置；

电容器盖板（10）的外板面上还设置有绝缘座（74），绝缘座（74）上有安装台（741），接线端子（20）卡置在安装台（741）上，导电柱（40）穿过电容器盖板（10）、安装台（741）上的通孔后与接线端子（20）的螺纹孔螺纹连接；

电极排安装座（60）上通过隔板分隔出三个安装位，固定座（71）上也通过隔板分隔出三个安装位，三组电极排（30）并排设置在三个安装位上，绝缘座（74）上也对应设置有三个安装台（741）。

2.根据权利要求1所述的电容器的防爆结构，其特征在于：切刀（50）的一端与电极排（30）上的固定于电容器盖板（10）上的偏于边缘的部位的固定板（32）叠合固定，切刀（50）另一端的刀刃（51）延伸至电极排（30）的强度薄弱部位。

3.根据权利要求1所述的电容器的防爆结构，其特征在于：所述的电极排（30）为多层电极片叠摞构成。

4.根据权利要求1所述的电容器的防爆结构，其特征在于：所述的电极排安装座（60）呈罩壳状，包括底板（61）和底板（61）周圈围设的围板（62），底板（61）的中部开设有缺失部（611），电极排（30）的固定板（32）与底板（61）偏于边缘的实体部分固定连接、浮动板（33）凸伸至缺失部（611）内并通过导电柱（40）与接线端子（20）相连。

5.根据权利要求4所述的电容器的防爆结构，其特征在于：位于缺失部（611）内的电容器盖板（10）内板面上设置有固定座（71），电极排（30）的浮动板（33）压置于固定座（71）上，导电柱（40）穿过电极排（30）的浮动板（33）、固定座（71）以及电容器盖板（10）上的通孔后与接线端子（20）固定连接。

6.根据权利要求5所述的电容器的防爆结构，其特征在于：固定座（71）与电容器盖板（10）内板面之间还垫设有纸板（72）和绝缘板（73），罩壳状的电极排安装座（60）罩设在纸板（72）和绝缘板（73）外部，纸板（72）和绝缘板（73）上也对应开设有导电柱（40）穿过的通孔。

7.根据权利要求4所述的电容器的防爆结构，其特征在于：电容器盖板（10）中部冲压呈向电容器腔室内凹的浅盘（11），浅盘（11）的外周与电容器内腔尺寸吻合，浅盘（11）的盘沿处构成与电容器开口处铆接的翻边（12），电极排安装座（60）的底板（61）为圆形板切除两对边构成，剩下的两相对的弧形边（a）的曲率半径与浅盘（11）的曲率半径相等且曲率中心重合，弧形边（a）处对应的围板（62）的外周与电容器内腔尺寸吻合。

8.根据权利要求4所述的电容器的防爆结构，其特征在于：电极排安装座（60）、切刀（50）以及电极排（30）的固定板（32）通过铆钉固定连接。

9.根据权利要求4所述的电容器的防爆结构，其特征在于：电极排（30）的浮动板（33）与固定座（71）之间还垫设有绝缘纸板（75）。