CN1153393A - 电容器 - Google Patents

Abstract

一种电容器具有塑料薄膜(4a、4b)、在此塑料薄膜(4a、4b)上形成的铝镀膜(5a、5b)，以及在塑料薄膜(4a、4b)一边部分的一侧铝镀膜(5a、5b)上形成的锌镀膜(6a、6b)。

Description

电容器

本发明涉及充入和放出能量的电容器，它可用作电力电容器或类似的电容器。

充入和放出能量的电容器可用于闪光灯或类似器件电源装置中的脉冲电压发生器和/或脉冲电流发生器。此外，电容器也可用在诸如脉冲测试设备等测试设备中，以检测电力设备对地的介电强度。

常规的电容器包括装有两个电极的壳体(casing)，至少一个电容器元件包含并封装在壳体中。依据所需电压和/或所需电容，可使壳体中的多个电容器元件串联或并联。通过弯曲两个片状绝缘部件和两个片状电极部件构成电容器元件。由纸、塑料薄膜，或者包括纸和塑料薄膜的合成薄膜形成每个绝缘部件。由铝箔或被金属化的纸构成电极部件，此金属化的纸上镀了锌等金属。

此外，在常规的电容器中，众所周知为了达到小尺寸和轻的重量，用金属化薄膜作为电容器元件。以塑料薄膜和镀在塑料薄膜上的金属镀膜构成金属化薄膜。塑料薄膜用作绝缘部件，金属镀膜用作电极部件。

近来，以上提及的电源装置和测试设备甚需达到小尺寸和轻的重量，从而，也需要其中的电容器达到小尺寸和轻的重量。因为大多数常规电容器的体积由两片状金属化薄膜卷在一起构成的电容器元件的体积所占据，所以电容器元件的尺寸应变小是必要的。具体来说，必须减少塑料薄膜的厚度。换句话说，塑料薄膜的电位梯度变大。

在常规的电容器中，很难减少塑料薄膜的厚度。这是因为，如果塑料薄膜的厚度变薄，耐压特性和寿命特性都将受到损害。

为了克服这个困难，已提出各种改进方案，以增加较薄塑料薄膜的耐压特性和寿命特性。

在各种改进方案中，已知一种对金属镀膜提供厚边结构的方案，用于进行自愈合。即，沿金属镀膜一边部分形成带状厚的台阶部分，从而金属镀膜的带状台阶部分以外，剩余的部分变得很薄。包括台阶部分的一边部分将与金属喷涂部分接触，此金属喷涂部分与一个或两个电极端相连。

在此电容器中，铝镀膜一般具有由于扩散特性引起的良好自愈合。即，在铝镀膜中，由自愈合形成较小的孔。因此，由自愈合引起的电容衰减很小。

相反，在锌镀膜中，在进行自愈合时，孔与铝镀膜的孔相比变得更大。因此，电容的衰减也大。

由此厚边结构，依据自愈合提高了塑料薄膜的电位梯度。现已得知，自愈合的机理可作下述描述；

(1)塑料薄膜中一般产生绝缘缺陷部分，系因其中存在的气泡所导致的。当给两个金属镀膜提供电压时，短路电流在绝缘缺陷部分处流过两个金属镀膜。

(2)从而，靠近绝缘缺陷部分的一部分金属镀膜扩散并被短路电流的热量所蒸发。结果，由于靠近绝缘缺陷部分的那部分金属镀膜的消失，可恢复绝缘缺陷部分的介电强度。

当不完整地进行自愈合时，电容器的介电强度由绝缘缺陷部分的介电强度来限定。在完整地进行自愈合时，电容器的介电强度等于塑料薄膜的固有介电强度。即，当完整地进行自愈合时，与不完整地进行自愈合的情况相比，可增加塑料薄膜的电位梯度。

在下述条件(1)和(2)下有效地进行自愈合：

(1)金属镀膜的厚度变薄，从而金属镀膜很容易扩散和蒸发，以及

(2)减少了短路电流。

在每一薄膜均为含带状部分的锌镀膜的金属化簿膜常规电容器与每一薄膜均为含带状部分的铝镀膜的金属化薄膜常规电容器的厚边结构中，金属镀膜的厚度变得比台阶部分的厚度薄。特别是在锌镀膜的情况下(它将在以后进行描述)，提高了自愈合的能力。此外，在厚边结构的常规电容器中，在金属镀膜的一边部分上形成台阶部分。从而试图改善金属镀膜和金属喷涂部分之间的连接特性。

在厚边结构的常规电容器中，一般把锌用于金属镀膜，但几乎不用铝作金属镀膜。其原因是，当只使用铝时，不能象锌那样在金属镀膜上形成相当厚的台阶部分。当只用铝在金属镀膜上形成台阶部分时，由于台阶部分很薄，担心在短时间内损害金属镀膜和金属喷涂部分之间的连接可靠性。从而，产生的问题是电容器可允许的最大充电和放电电流将被限定为很小的值。

此外，在厚边结构的电容器中，即使用锌作为金属镀膜以及台阶部分，也很难形成如此小的厚度，以提高金属镀膜的自愈合能力。因此，在常规电容器中，存在的问题是，不可能增加电位梯度和达到小尺寸。

本发明的目的是提供一种可解决上述问题的电容器。

为了实现上述目的，依据本发明的电容器包括：

两长方形金属化薄膜的卷在一起的筒，这两个金属化薄膜互相重叠，

每个金属化薄膜包括长方形塑料薄膜，在此塑料薄膜上形成铝镀膜，沿铝镀膜的边缘形成锌镀膜带，

在一个金属化薄膜上，在长方形塑料薄膜的一侧边缘沿横向镀锌镀膜带，在另一个金属化薄膜上，在长方形塑料薄膜的另一侧边缘沿横向镀锌镀膜带。

依据本发明的电容器具有两个金属化薄膜，将铝镀膜镀于塑料薄膜的两个面上作为主电极部分。此外，每个塑料薄膜的一侧边缘部分上，形成带状的锌镀膜，从而由铝镀膜上的锌镀膜形成厚边结构。因此，可获得适当的自愈合特性(self-healing)，使自愈合部分的尺寸变小。结果，每个塑料薄膜的介电强度可恢复固有介电强度。此外，可增加电位梯度。此外，以外锌镀膜用在厚边结构中，所以可增加允许的电流最大值。结果，在本发明的电容器中，可获得尺寸小重量轻，但寿命特性极好的电容器。

在附加的权利要求书中特别提出了本发明新的特点，从以下结合附图的详细描述，可使本发明的结构和内容及其其它目的和特点变得更容易理解和明显起来。

图1是示出本发明第一实施例主要部分的透视图。

图2是示出图1的电容器元件结构的透视图。

图3A是示出在第一实施例金属化薄膜中铝镀膜上形成锌镀膜前状态的剖面图。

图3B是示出在第一实施例金属化薄膜中铝镀膜上形成锌镀膜后状态的剖面图。

图4A是示出在第二实施例的第一金属化薄膜中铝镀膜上形成锌镀膜前状态的剖面图。

图4B是示出在第二实施例的第二金属化薄膜中铝镀膜上形成锌镀膜前状态的剖面图。

图4C是示出在第二实施例的第一金属化薄膜中铝镀膜上形成锌镀膜后状态的剖面图。

图4D是示出在第二实施例的第二金属化薄膜中铝镀膜上形成锌镀膜后状态的剖面图。

图5是示出第三实施例金属化薄膜的透视图。

图6是示出第三对照例子金属化薄膜的剖面图。

图7是示出比较研究1中击穿测试结果的图。

图8A是示出击穿测试后第一实施例金属化薄膜的透视图。

图8B是沿图8A中IIIVB-IIIVB线取的剖面图，示出击穿测试后第一实施例的金属化薄膜。

图9A是示出击穿测试后第三实施例金属化薄膜的透视图。

图9B是沿图9A中IXB-IXB线取的剖面图，示出击穿测试后第三实施例的金属化薄膜。

图10是示出比较研究1中充电和放电测试结果的图。

图11是示出第四对照例子电容器体积百分比的图。

图12是示出比较研究2中击穿测试结果的图。

图13是示出比较研究2中充电和放电测试结果的图。

图14是示出九种电容器(A)中击穿测试结果的图。

图15是示出九种电容器(A)中充电和放电测试结果的图。

图16是示出八种电容器(B)中击穿测试结果的图。

图17是示出八种电容器(B)中充电和放电测试结果的图。

可确定一些或所有的图是用于表示目的的示意图，它们不必描述示出元件的实际相关尺寸或位置。

以下，参考附图描述本发明的较佳实施例。

《第一实施例》

图1是示出本发明第一实施例电容器主要部分的透视图。图2是示出图1的电容器元件结构的透视图。在本发明的描述中，由图2的箭头“W”示出金属化薄膜的横向，由图2的箭头“L”示出金属化薄膜的纵向。

在图1和2中，电容器包括柱形电容器元件1，以及分别装在电容器元件1两端部分的两个金属喷涂部分2a、2b。电容器元件1和两金属喷涂部分2a、2b包含并封装在金属形成的壳体(未示出)中。已知为了增加电容器元件1与壳体的绝缘性，在壳体内部充满聚丁烯合成润滑油。此外，壳体一般具有一内压检测装置，诸如用于检测电容器故障的波纹管压力传感器。

通过把第一金属化薄膜3a放在第二金属化薄膜3b上，然后把重叠的薄膜卷在一起形成筒来构成电容器元件1。利用金属溅射方法由锌形成两个金属喷涂部分2a、2b。两金属喷涂部分2a、2b中的每个都与装有壳体的电极(未示出)相连，从而电容器元件1与外部电力设备相连。

第一金属化薄膜3a包括大约10μm厚用作衬底的长方形的聚乙烯对苯二酸酯(以下叫做PET薄膜)4a，镀在PET薄膜4a的一个表面上几百厚的铝镀膜5a，以及镀在铝镀膜5a上大约一百厚的锌镀膜6a。同样地，第二金属化薄膜3b包括PET薄膜4b，镀在PET薄膜4a一个表面上的铝镀膜5b，以及镀在铝镀膜5a上的锌镀膜6b，所有的厚度都相同。PET薄膜4a、4b中的每个用作绝缘部件，铝镀膜5a、5b中的每一个和锌镀膜6a、6b中的每一个用作电极部件。

如图2所示，第一金属化薄膜3a位于第二金属化薄膜3b上，从而PET薄膜4a与锌镀膜6b接触。此外，第一和第二金属化薄膜3a和3b沿图2的箭头“R”所示旋转方向弯曲，从而产生电容器元件1。

例如，参考图3A和3B详细描述第一金属化薄膜3a。

图3A是示出在第一实施例金属化薄膜中铝镀膜上形成锌镀膜前状态的剖面图。图3B是示出在第一实施例金属化薄膜中铝镀膜上形成锌镀膜后状态的剖面图。当然，扩大地放大示出的各个薄膜的厚度，以表示出结构。

如图3A所示，由气相镀方法在PET薄膜3a的一表面上镀具有预定图形的铝镀膜5a。即，沿横向的铝镀膜5a的宽度小于PET薄膜4a的宽度。因此，当铝镀膜5a的左侧边缘与金属喷涂部分2a(图1)相连，可防止铝镀膜5a右侧边缘的触点与金属喷涂部分2b(图1)相连。

接着，如图3B所示，由使用掩模的气相淀积方法，在铝镀膜5a上沿其边缘形成带状锌镀膜6a。于是，在已于PET薄膜3a上形成的铝镀膜5a上形成锌镀膜6a。结果，铝镀膜5a和锌镀膜6a一起在PET薄膜3a上形成厚边结构，从而金属喷涂部分2a(图1)与铝镀膜5a和锌镀膜6a的边缘部分相连。

在预定的条件下并在真空容器中进行这些形成铝镀膜5a和锌镀膜6a的工艺，例如在0.001mmHg的真空和130℃±10℃。

除了上述说明以外，其中通过把第一和第二金属化薄膜3a、3b卷在一起构成柱形电容器元件1，还可以有变化的结构，从而通过把第一和第二金属化薄膜3a、3b卷成椭圆形构成电容器元件。此外，除了上述说明以外，其中由PET薄膜4a形成绝缘部件，也可以有变化的结构，从而由聚丙烯薄膜、聚碳酸酩薄膜、聚苯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜，或其组合薄膜形成绝缘薄膜。

《第二实施例》

图4A是示出在第二实施例的第一金属化薄膜中铝镀膜上形成锌镀膜前状态的剖面图。图4B是示出在第二实施例的第二金属化薄膜中铝镀膜上形成锌镀膜前状态的剖面图。图4C是示出在第二实施例的第一金属化薄膜中铝镀膜上形成锌镀膜后状态的剖面图。图4D是示出在第二实施例的第二金属化薄膜中铝镀膜上形成锌镀膜后状态的剖面图。

在此第二实施例中，电容器元件1基本上与第一实施例中的电容器元件相同，除了铝镀膜的图形以外。因此，由相同的标号和和标记示出与第一实施例相应的部分和元件，对它们进行与第一实施例中类似的描述。在以下的描述中，主要说明此第二实施例与第一实施例的区别。

此第二实施例的主旨是在第一和第二PET薄膜上形成多个(例如，四片)长方形铝镀膜。此外，当第一金属化薄膜位于第二金属化薄膜上时，在第一金属化薄膜上多个铝镀膜的相邻两个之间形成缝隙，在第二金属化薄膜上多个铝镀膜的相邻两个之间也形成缝隙，如以下选择前者的每个缝隙和后者的每个缝隙之间的关系。第一金属化薄膜上的缝隙和第二金属化薄膜上的缝隙以交错的关系来镀。从而，在电容器元件1中形成多个串联的电容器部分。

在此第二实施例中，在PET薄膜4a上，由四个铝镀膜5a1、5a2、5a3、5a4和三个缝隙7a1、7a2、7a3形成条。即，如图4A所示，在PET薄膜4a的一个表面上形成四个铝镀膜5a1、5a2、5a3、5a4，从而这四个铝镀膜5a1、5a2、5a3、5a4沿纵向相互平行地来镀。从而，在四个铝镀膜5a1、5a2、5a3、5a4的相邻两个之间沿纵向平行地形成三个长方形分隔的缝隙7a1、7a2、7a3。

同样地，如图4B所示，在PET薄膜4b的一个表面上形成四个铝镀膜5b1、5b2、5b3、5b4，从而这四个铝镀膜5b1、5b2、5b3、5b4沿纵向相互平行地来镀。从而，在四个铝镀膜5b1、5b2、5b3、5b4的相邻两个之间沿纵向平行地形成三个长方形分隔的缝隙7b1、7b2、7b3。

接着，如图4C所示，在铝镀膜5a1上形成锌镀膜6a，从而产生第一金属化薄膜3a。此外，铝镀膜5a1和锌镀膜6a形成与金属喷涂部分2a(图1)接触的厚边结构。

同样地，如图4D所示，在铝镀膜5b4上形成锌镀膜6b，从而产生第一金属化薄膜3b。此外，铝镀膜5b4和锌镀膜6b形成与金属喷涂部分2b(图1)接触的厚边结构。

在第一金属化薄膜3a置于第二金属化薄膜3b上之后，从而三个缝隙7a1、7a2、7a3不分别放在三个缝隙7b1、7b2、7b3上，把第一和第二金属化薄膜3a和3b卷在一起。从而，电容器元件1(图1)构成多个元件串联的电容器。即，在此电容器元件1中，在各个铝镀膜5a1、5a2、5a3、5a4和各个铝镀膜5b1、5b2、5b3、5b4之间形成七个串联的电容器。

《第三实施例》

图5是示出第三实施例金属化薄膜的透视图。

在此第三实施例中，电容器元件1基本上与第二实施例中的电容器元件相同，除了在多个铝镀膜和锌镀膜上沿横向平行地形成多个切断(cut-out)部分。因此，由相同的标号和和标记示出与第二实施例相应的部分和元件，对它们进行与第二实施例中类似的描述。在以下的描述中，主要说明此第三实施例与第二实施例的区别。

如图5所示，各个铝镀膜5a1、5a2、5a3、5a4和锌镀膜6a沿纵向被多个切断部分8分成多片。用激光束加工方法、使用油的蒸气淀积方法或类似的方法，在PET薄膜4a上沿横向平行地形成多个切断部分8。

在第三实施例中，在第二实施例的至少一个第一和第二金属化薄膜3a和3b上形成多个切断部分8。从而，具有七个串联电容器的多套电容器元件进一步并联，从而形成图1形状的电容器元件1。

以下，示出上述实施例与对照例子不同组合的比较研究。

准备了三个对照例子，第一对照例子、第二对照例子和第三对照例子。

将在以下的描述中说明这三个对照例子的每个电容器元件。

第一对照例子具有在PET薄膜的一个表面上形成的铝镀膜，此铝镀膜具有图3A所示的图形，从而完成了金属化薄膜的制造。此铝镀膜的电阻率被调节到每平方8-30Ω。接着，通过把两个金属化薄膜卷在一起形成电容器元件，在电容器元件的两端部分上分别设置了金属喷涂部分。

第二对照例子具有在PET薄膜的一个表面上形成的铝镀膜，此铝镀膜具有图3A所示的图形，从而完成了金属化薄膜的制造。此铝镀膜的电阻率被调节到每平方1.5-7Ω。接着，通过把两个金属化薄膜卷在一起形成电容器元件，在电容器元件的两端部分上分别设置了金属喷涂部分。

第三对照例子具有锌镀膜15a，此锌镀膜具有如图6所示在PET薄膜14a的一个表面上形成的厚边结构，从而完成金属化薄膜13a的制造。在此锌镀膜15a中，厚边结构部分的电阻率被调节到每平方1.5-7Ω，除厚边结构部分以外薄的部分的电阻被调节到每平方8-30Ω。接着，通过把两个金属化薄膜13a卷在一起形成电容器元件，在电容器元件的两端部分上分别设置了金属喷涂部分。第三对照例子的电容器元件与常规的具有厚边结构的电容器元件相同。

《比较研究1》

在比较研究1中，为了示出第一实施例电容器在技术上的优点，把上述第一实施例的电容器与三个对照例子的电容器相比较。在图2所示第一实施例的电容器元件1中，图2所示各个铝镀膜5a、5b的电阻率被调节到每平方8-30Ω。此外，各个锌镀膜6a、6b(图2)的电阻率被调节到每平方1.5-7Ω。

根据金属化薄膜的外观，第三对照例子类似于第一实施例的外观。然而，第一实施例和第三对照例子之间有区别，区别如以下(1)和(2)；

(1)对于镀在PET薄膜上的主电极部分，第一实施例的金属化薄膜是由铝镀膜5a、5b(图2)形成的。与第一实施例相反，第三对照例子的主电极部分是由图6所示锌镀膜15a形成的。

(2)对于厚边结构，第一实施例的金属化薄膜是由双镀膜形成的，此双镀膜由铝镀膜5a、5b和带状锌镀膜6a、6b(图2)构成。与第一实施例相反，第三对照例子的厚边结构仅由图6的锌镀膜15a形成。

在比较研究1中，第一实施例和三个对照例子的每个电容器元件都包含在壳体中，该壳体装有内压检测器件。每个金属喷涂部分都与电极柱相连，壳体的内部充满聚丁烯合成润滑油。第一实施例和三个对照例子的每个PET薄膜的厚度都是10μm，第一实施例和三个对照例子的每个电容器的电容都是30μF。

参考图7将说明比较研究1中击穿测试的结果。

图7是示出比较研究1中击穿测试结果的图，其中横坐标代表电容器的类型，纵坐标以击穿电压来定刻度。在图7的横坐标中，横坐标上的点“A”、“B”、“C”和“D”分别表示第一实施例、第一对照例子、第二对照例子和第三对照例子的电容器。

为了获得各个电容器中击穿电压的平均值，对十个电容器进行击穿测试。在击穿测试中，把测试电压加到各个电容器，以预定的速率增加测试电压，直到在每个电容器中产生击穿。

此外，击穿测试中的测试条件如下：

(1)温度是20±15℃。

(2)湿度是50±20％。

(3)测试电压的增加速率是每分钟100V。

如图7所示，与第三对照例子相比，第一实施例的电容器中击穿电压的平均值超过第三对照例子中的平均值。具体来说，第一实施例击穿电压与第三对照例子击穿电压之间的差值是700-1000V。第一对照例子的电容器中击穿电压的平均值类似于第一实施例中的平均值。然而，与第一实施例相比，第一对照例子的电容器中击穿电压变化更广。第二对照例子的电容器中击穿电压的平均值低于第一实施例和第一对照例子中的平均值，但高于第三对照例子中的平均值。

参考图8A、图8B、图9A和图9B，说明击穿测试后各个电容器金属化薄膜上的自愈合。

图8A是示出击穿测试后第一实施例金属化薄膜的透视图。图8B是沿图8A中IIIVB-IIIVB线取的剖面图，示出击穿测试后第一实施例的金属化薄膜。图9A是示出击穿测试后第三实施例金属化薄膜的透视图。图9B是沿图9A中IXB-IXB线取的剖面图，示出击穿测试后第三实施例的金属化薄膜。

为了确定自愈合，发明人分解了击穿测试后的各个电容器，并观察了金属化薄膜的状态。

如图8A和图8B所示，在绝缘缺陷部分9上方的铝镀膜5a中形成了轻度的和期望的自愈合部分10。众所周知，由于PET薄膜4a中存在的气泡，引起在PET薄膜中产生绝缘缺陷部分9。当把测试电压加到电容器时，由于短路电流，引起绝缘缺陷部分9上方铝镀膜5a的扩散形成自愈合部分10。

如图9A和图9B所示，在绝缘缺陷部分11上方的锌镀膜15a中广泛地形成自愈合部分12。

铝镀膜5a中自愈合部分10的尺寸小于锌镀膜15a中自愈合部分12的尺寸。即，在第一实施例的金属化薄膜3a中，适当地进行自愈合，由短路电流给PET薄膜的热损伤是允许的。因此，认为PET薄膜4a的介电强度几乎恢复到PET薄膜4a的固有介电强度。

相反，在第三对照例子的金属化薄膜13a中，大大损失了锌镀膜15a，且短路电流给PET薄膜14a的热损伤是过量的。因此，PET薄膜14a绝缘缺陷部分11的尺寸变得比PET薄膜4a绝缘缺陷部分9的尺寸大。于是，在PET薄膜14a上形成锌镀膜15a的情况下，未适当地进行自愈合。结果，PET薄膜14a的介电强度没有恢复到PET薄膜14a的固有介电强度。

在第一对照例子的金属化薄膜(未示出)中，自愈合部分的尺寸设定得比自愈合部分12和自愈合部分10的尺寸小。然而，在第一对照例子的金属化薄膜中，靠近金属喷涂部分的铝镀膜被短路电流扩散并蒸发。从而，第一对照例子的电容器元件不与金属喷涂部分相连，丧失了电容器元件的电容。原因是铝镀膜的电阻率太大了。相应地，在此第一对照例子中，就击穿电压而言没有问题。然而，在第一对照例子中，存在的问题是允许的最大充电和放电电流。

在第二对照例子的金属化薄膜(未示出)中，自愈合部分的尺寸变得象第三对照例子中的尺寸一样大。因此，在铝镀膜的电阻率很小的情况下，击穿、电压不能得到改善是确定的。

参考图10说明比较研究1中充电和放电测试的结果。

图10是示出比较研究1中充电和放电测试结果的图，其中横坐标以充电和放电操作循环的次数来定刻度，纵坐标以电容的衰减率来定刻度。

充电和放电测试的主要目的是检验第一实施例、第一对照例子、第二对照例子和第三对照例子中电容器的允许的最大充电和放电电流。

充电和放电的测试条件如下所示：

(1)温度是20±15℃。

(2)湿度是50±20％。

(3)所加电压是2500V。

(4)充电电流和放电电流的峰值电流是200A。

(5)放电时间是200微秒。

在图10中，实线30表示第一实施例电容器中的测试结果，双点划线31表示第一对照例子电容器中的测试结果。此外，虚线32表示第二对照例子电容器中的测试结果，点划线33表示第三对照例子电容器中的测试结果。

如图10所示，第一实施例电容器中电容的衰减率是最小的，电容衰减率变化较小的依次是第二、第三和第一对照例子。此外，依据充电和放电操作循环增加的次数，明显地示出了测试结果的每个不同点。

以下，类似于击穿测试的情况，为了确定自愈合，发明人分解了充电和放电测试后的各个电容器，并观察了金属化薄膜的状态。

在第一对照例子的金属化薄膜(未示出)中，如同击穿测试的情况，相当适度地进行了自愈合。然而，虽然自愈合部分的数目很少，但靠近金属喷涂部分的铝镀膜被短路电流扩散并蒸发。从而，第一对照例子的电容器元件不与金属喷涂部分相连，也丧失了电容器元件的电容。类似于击穿测试的情况，其原因被认为是铝镀膜的电阻率太大了。

在第二对照例子的金属化薄膜(未示出)中，靠近金属喷涂部分的铝镀膜的扩散程度小于第一对照例子中的程度。同样地，在第二对照例子的金属化薄膜(未示出)中，靠近金属喷涂部分的铝镀膜的扩散程度比第一对照例子中的程度小，电容的衰减小于第一对照例子中的电容衰减。

然而，在第二和第三对照例子的金属化薄膜中，自愈合部分的数目很大，且自愈合得不好。此外，在第二和第三对照例子的金属化薄膜中，每个自愈合部分的尺寸也很大。

在第一实施例的金属化薄膜3a中，自愈合部分10的数目很少，自愈合部分10的尺寸小于其它对照例子中的尺寸。

依据击穿测试和充电与放电的测试结果，由以下公式(1)-(3)设计第一实施例和第一到第三比较例子中的各个电容器，从而它们具有相同的寿命特性。

(1)额定电压是2400V。

(2)标定电流是100A。

(3)电容是30μF。

当计算每个电容器的体积时，获得的第一实施例中电容器的计算值比第一到第三对照例子中电容器的计算值小大约25---30％。

于是，在第一实施例的电容器中，金属化薄膜3a、3b(图2)包括镀在PET薄膜4a、4B(图2)上的铝镀膜5a、5b，此铝镀膜分别用作主电极部分。在每个PET薄膜4a、4b的一边部分中，分别在铝镀膜5a、5b上形成锌镀膜6a、6b，从而由铝镀膜5a、5b和锌镀膜6a、6b形成厚边结构。从而，有可能适当地进行自愈合，自愈合部分10(图8A和8B)的尺寸也可变小。结果，可恢复PET薄膜4a、4b的介电强度。有可能增加电位梯度。因为把锌镀膜6a、6b用在厚边结构中，所以可增加允许的最大充电和放电电流。

结果，在第一实施例的电容器中，可获得具有良好寿命特性的小尺寸且重量轻的电容器。

《比较研究2》

在比较研究2中，为了示出第二和第三实施例电容器在技术上的优点，把上述第二和第三实施例的电容器与一个第四对照例子的电容器相比较。

在图4C和4D所示第二实施例的电容器元件中，各个铝镀膜5a、5b的电阻率被调节到每平方8-30Ω。各个锌镀膜6a、6b的电阻率被调节到每平方1.5-7Ω。

在图5所示第三实施例的电容器元件中，各个铝镀膜的电阻率被调节到每平方8-30Ω。各个锌镀膜的电阻率被调节到每平方1.5-7Ω。

第四对照例子的电容器由第一实施例的七个电容器串联构成。

在此比较研究2中，第二实施例、第三实施例以及第四对照例子的每个PET薄膜4a、4b的厚度都是10μm，第二实施例、第三实施例和第四对照例子的每个电容器的电容都是4.3μF。此外，每个电容器的额定电压都是17000V。

参考图11说明每个电容器体积的计算结果。

图11是示出第四对照例子电容器体积百分比的图，其中横坐标代表电容器的类型，纵坐标由用于第四对照例子电容器体积的百分比来定刻度。在图11的横坐标中，横坐标上的点“E”、“F”和“G”分别表示第二实施例、第三实施例和第四对照例子的电容器。

由点“E”示出的电容器具有第二实施例中所述的结构，它是通过把图4C和图4D的金属化薄膜3a、3b组合在一起制成的，其电容是4.3μF，额定电压是17000V。

由点“F”示出的电容器具有第三实施例中所述的结构，其电容是4.3μF，额定电压是17000V。

由点“G”示出的电容器具有参考图1到3所述的结构，其电容是4.3μF，额定电压是17000V。

如图11所示，在第四对照例子的电容器体积是100％的情况下，第二和第三实施例的电容器体积分别是大约80％和75％。即，第二和第三实施例的体积比第四对照例子的体积小20-25％。原因是，在第二和第三实施例的电容器中，由多个元件串联的电容器构成电容器元件。相反，在第四对照例子中，七个电容器串联。从而，在第四对照例子中，为了连接各个电容器，需要引线且其中一部分需要被焊接起来。

将参考图12和图13分别说明比较研究2中击穿测试和充电与放电测试的结果。

图12是示出比较研究2中击穿测试结果的图，其中横坐标代表电容器的类型，纵坐标由击穿电压来定刻度。图13是示出比较研究2中充电和放电结果的图，其中横坐标由充电和放电操作循环的次数来定刻度，纵坐标由电容的衰减率来定刻度。

在击穿测试和充电与放电测试中，测试条件与比较研究1中击穿测试和充电与放电测试的条件相同。在图12的横坐标中，点“E”、“F”和“G”表示如图11中相同标记表示和说明的相同电容器。在图13中，实线34表示第二实施例中的测试结果，点划线35表示第三实施例中的测试结果。此外，虚线36表示第四对照例子电容器中的测试结果。

如图12和13所示，在击穿测试和充电与放电测试中，确认在第二和第三实施例以及第四对照例子中示出令人满意的测试结果。特别是，第三实施例的测试结果(由点划线35和点“F”所示)更优于第二实施例和第四对照例子中的测试结果。原因是，在第三实施例中，铝镀膜5a1-5a4和锌镀膜6a沿纵向分成图5所示的多片。从而，在第三实施例中，可抑制短路电流。结果，使得自愈合部分小于第二实施例和第四对照例子中的自愈合部分。

在第二和第三实施例中，铝镀膜5a、5b沿横向分成图4C和4D所示的多片。当第一金属化薄膜3a位于第二金属化薄膜3b上时，第一金属化薄膜3a和第二金属化薄膜3b上的缝隙交错排列。从而，在电容器元件1中形成多个元件串联的电容器。结果，即使形成具有大额定电压的电容器，也可使得电容器很小。

此外，在第三实施例中，铝镀膜5a1-5a4和锌镀膜6a沿纵向分成图5所示的多片。从而，可抑制短路电流。结果，可使自愈合部分的尺寸变小。此外，可增加PET薄膜4a、4b的介电强度。

《比较研究3》

[比较研究3-A]

在比较研究3-A中，准备了九种电容器(A)，每种电容器都具有图2所示电阻率不同的各个铝镀膜5a、5b。这九种电容器(A)都具有由图2电容器元件1制成的第一实施例中所述的结构，对于这九种电容器(A)，各个锌镀膜6a、6b的电阻率都设定为每平方3Ω。在各个连接薄膜5a、5b的电阻率中，九种电容器(A)的电阻率被分别调节到每平方3、5、8、10、12、20、30、35和40Ω。每种电容器(A)都包含在装有内压检测器件的壳体中。此外，每个金属喷涂部分2a、2b(图1)都与电极端相连，壳体内部都充满聚丁烯合成润滑油。

在九种电容器(A)中，每种PET薄膜4a、4b(图2)的厚度都是10μm，每种电容器的电容都是30μF。

将参考图14将说明九种电容器(A)中击穿测试的结果。

图14是示出九种电容器(A)中击穿测试结果的图，其中横坐标由各个铝镀膜的电阻率来定刻度，纵坐标以击穿电压来定刻度。

为了获得九种电容器(A)中击穿电压的平均值，对十个电容器进行击穿测试。在击穿测试中，把测试电压加到各个电容器，以预定的速率增加测试电压，直到在每个电容器中产生击穿。

此外，击穿测试中的测试条件如下：

(1)温度是20±15℃。

(2)湿度是50±20％。

(3)测试电压的增加速率是每分钟100V。

如图14的实线37所示，依据各个铝镀膜5a、5b的电阻率改变击穿电压。在各个铝镀膜5a、5b的电阻率低于每平方8Ω的情况下，击穿电压很低，且随着各个铝镀膜5a、5b的电阻率的增加而增加。

当各个铝镀膜5a、5b的电阻率在每平方8和12Ω之间的范围内时，击穿电压缓慢上升。此外，当各个铝镀膜5a、5b的电阻率在每平方12和40Ω之间的范围内时，击穿电压为恒定值。

因此，为了稳定地获得平均值高的击穿电压，必须把各个铝镀膜5a、5b的电阻率调节到每平方8Ω或更高。

参考图15说明九种电容器(A)中充电和放电测试的结果。

图15是示出九种电容器(A)中充电和放电测试结果的图，其中横坐标以各个铝镀膜的电阻率来定刻度，纵坐标以电容的衰减率来定刻度。

为了确定九种电容器(A)中的允许最大充电和放电电流，对每九种电容器(A)的十个电容器进行充电和放电测试。把第2500次充电和放电操作处的衰减率作为每个电容器衰减率的值。

此外，充电和放电的测试条件如下所示：

(1)所加电压是2500V。

(2)充电电流和放电电流的峰值是200A。

(3)放电时间是200微秒。

如图15的实线30所示，当各个铝镀膜5a、5b的电阻率在每平方8Ω以下时，电容衰减率的值是很小的值。

当各个铝镀膜5a、5b的电阻率处于每平方8和30Ω之间的范围内时，电容衰减率的值稳定地处于1和2％之间的范围。此外当各个铝镀膜5a、5b的电阻率超过每平方30Ω时，电容衰减率的值随着各个铝镀膜5a、5b电阻率的增加而变得更大。即，当各个铝镀膜5a、5b的电阻率超过每平方30Ω时，可以确信，允许的最大充电和放电电流是减少了。

此外，为了确认自愈合，发明人分解了充电和放电测试后的各个电容器，并观察了金属化薄膜3a、3b(图2)的状态。

观察结果证实，当各个铝镀膜5a、5b的电阻率处于每平方8和30Ω之间的范围内时，可适当地进行自愈合。此外，对各个铝镀膜5a、5b进行轻度和期望地扩散。当各个铝镀膜5a、5b的电阻率低于每平方8Ω时，自愈合部分10(图8A和8B)的尺寸较大。此外，各个铝镀膜5a、5b上扩散进行得更大。

当各个铝镀膜5a、5b的电阻率超过每平方30Ω时，适当地进行自愈合。然而，在自愈合部分10中，各个铝镀膜5a、5b进一步扩散和蒸发。因为各个铝镀膜5a、5b的厚度很薄，所以每次短路电流流动时的电晕放电扩大了各个铝镀膜5a、5b的扩散。从而，认为电容大大减少。

于是，当各个铝镀膜5a、5b的电阻率处于每平方8和30Ω之间的范围内时，可满足击穿电压和允许的最大充电和放电电流。

[比较研究3-B]

在比较研究3-B中，准备了八种电容器(B)，每种电容器都具有图2所示电阻率不同的各个锌镀膜6a、6b。这八种电容器(B)都具有由图2电容器元件1制成的第一实施例中所述的结构，对于这八种电容器(B)，各个铝镀膜5a、5b的电阻率都设定为每平方15Ω。在各个锌镀膜6a、6b的电阻率中，八种电容器(B)的电阻率被分别调节到每平方1、1.5、2、3、5、7、8和9Ω。每种电容器(B)都包含在装有内压检测器件的壳体中。此外，每个金属喷涂部分2a、2b(图1)都与电极端相连，壳体内部都充满聚丁烯合成润滑油。

在八种电容器(B)中，每种PET薄膜4a、4b(图2)的厚度都是10μm，每种电容器的电容都是30μF。

将参考图16将说明八种电容器(B)中击穿测试的结果。

图16是示出八种电容器(B)中击穿测试结果的图，其中横坐标由各个锌镀膜的电阻率来定刻度，纵坐标以击穿电压来定刻度。

为了获得八种电容器(B)中击穿电压的平均值，对十个电容器进行击穿测试。在击穿测试中，把测试电压加到各个电容器，以预定的速率增加测试电压，直到在每个电容器中产生击穿。

此外，击穿测试中的测试条件如下：

(1)温度是20±15℃。

(2)湿度是50±20％。

(3)测试电压的增加速率是每分钟100V。

如图16的实线39所示，在各个锌镀膜6a、6b的电阻率低于每平方1Ω的情况下，击穿电压比其它电容器的击穿电压小几百伏。

当各个锌镀膜6a、6b的电阻率在每平方1.5或更大时，击穿电压稳定地取恒定值。

为了确认自愈合，发明人分解了击穿测试后的各个电容器，并观察了金属化薄膜3a、3b(图2)的状态。结果，当各个锌镀膜6a、6b的电阻率是每平方1Ω时，各个锌镀膜6a、6b中形成很大的有害部分。因为各个锌镀膜6a、6b的厚度太厚，不可能适当地进行自愈合。当各个锌镀膜6a、6b的电阻率是1.5Ω或更大时，可适当地进行自愈合。

参考图17说明八种电容器(B)中充电和放电测试的结果。

图17是示出八种电容器(B)中充电和放电测试结果的图，其中横坐标以各个锌镀膜的电阻率来定刻度，纵坐标以电容的衰减率来定刻度。

为了确定八种电容器(B)中允许的最大充电和放电电流，对每八种电容器(B)的十个电容器进行充电和放电测试。把第2500次充电和放电操作处的衰减率作为每个电容器衰减率的值。

此外，充电和放电的测试条件如下所示：

(1)所加电压是2500V。

(2)充电电流和放电电流的峰值是200A。

(3)放电时间是200微秒。

如图17的实线40所示，当各个锌镀膜6a、6b的电阻率超过每平方7Ω以下时，电容衰减率的值变大。

为了确认自愈合，发明人分解了充电和放电测试后的各个电容器，并观察了金属化薄膜的状态。

观察结果证实，当各个锌镀膜6a、6b的电阻率是每平方7Ω时，形成每个锌镀膜6a、6b的扩散。因为各个锌镀膜6a、6b的电阻率很大，所以减少了允许的最大充电和放电电流。此外，各个锌镀膜6a、6b由于电流的流动而扩散和蒸发。

于是，当各个锌镀膜6a、6b的电阻率处于每平方1.5到7Ω之间的范围内时，可满足击穿电压和允许的最大充电和放电电流。

如上所述，各个锌镀膜6a、6b的电阻率被调节到每平方1.5到7Ω之间的范围。从而，可防止各个锌镀膜6a、6b的扩散，并防止允许的最大充电和放电电流的减少。此外，各个铝镀膜5a、5b的电阻率被调节到每平方8到30Ω之间的范围。从而，可使自愈合部分10的尺寸变小。结果，可增加电容器的介电强度。

为了提高锌镀膜的抗湿(湿度)特性，已知用锌和铝的混合(化合)镀膜代替锌镀膜。在本发明的电容器中，在PET薄膜上形成铝镀膜，在位于PET薄膜一边部分的一侧的铝镀膜上镀锌镀膜。即，就PET薄膜上的双镀薄膜而言，本发明的电容器与混合镀膜的常规电容器之间有差别。

虽然已依据较佳实施例描述了本发明，但要理解所揭示的内容不能解释为对本发明的限制。在阅读了上述揭示的内容后，各种替换和改进，对本发明领域内的那些熟练技术人员来说，毫无疑问将是很清晰的。相应地，所附权利要求书之意图是要说明，属于本发明的实际精神和范围之列，它包含了所有的替换和改进。

Claims (4)

1.一种电容器，其特征在于包括：

两个长方形金属化薄膜(3a、3b)卷在一起的卷，所述金属化薄膜相互重叠，

所述两个金属化薄膜的每一个都包括长方形塑料薄膜(4a或4b)、在所述塑料薄膜上形成的铝镀膜(5a或5b)，以及沿所述铝镀膜的一边形成的锌镀膜(6a或6b)带，

在所述两个金属化薄膜中的一个上，所述锌镀膜带镀在所述长方形塑料薄膜的一侧边缘并沿纵向延伸，在所述两个金属化薄膜中的另一个上，所述锌镀膜带镀在所述长方形塑料薄膜的另一侧边缘并沿纵向延伸。

(图1---图5)

2.如权利要求1所述的电容器，其特征在于所述铝镀膜(5a、5b)被沿横向分开其沿纵向延伸的长方形隔离缝隙分成多个长方形片，所述两个金属化薄膜中一个的所述长方形隔离缝隙位于所述两个金属化薄膜中另一个的各个隔离缝隙之间，从而所述长方形隔离缝隙的横截面部分以台阶方式排列。

(图4A---图4D)

3.如权利要求2所述的电容器，其特征在于在至少一个所述两个金属化薄膜中，所述铝镀膜(5a1---5a4)和所述锌镀膜(6a)沿所述两个金属化薄膜的纵向分成多片。

(图5)

4.如权利要求1所述的电容器，其特征在于所述铝镀膜的电阻率被调节到每平方8和30Ω之间的范围内，所述锌镀膜的电阻率被调节到每平方1.5到7Ω之间的范围内。

(图1---图17)

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