CN1187678A - 膜电容器和金属化膜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及膜电容器和用于制造膜电容器的一种金属化膜。金属化膜包括一个由绝缘材料形成的基膜(3)和一个在基膜(3)上形成的金属涂层(4)。许多未涂覆部分在金属涂层(4)中形成为区域分割界限(12)以便分别在金属涂层(4)中形成许多电极区(14),许多由电极区(14)中的两个或多个包围的熔融连接区(16)和许多熔融部分(18A－18D)。熔融部分(18A－18D)与包围一个熔融连接区(16)的电极区(14)和每一个熔融连接区(16)带电连接。

Description

膜电容器和金属化膜

本发明涉及膜电容器和用于制造膜电容器的金属化膜。

本申请是以日本专利申请Hei 8-312356，Hei 8-312357和Hei 8-312361为基础，在这里可结合其内容作为参考。

膜电容器一般是靠预制第一和第二塑料膜来制造的，在膜上涂有一层薄薄的金属层，把第二层膜放在第一层膜上，然后把重叠的膜卷起来，这样就形成了一个圆柱体，在圆柱体的两端通过热喷涂的方式就形成了一副输出电极。

最近，为了达到提高安全性的目的，一种具有熔融功能的膜电容器已开始得到使用。在这种具有熔融功能的膜电容器中，许多未涂覆的部分在至少两个金属化膜中的一个的金属涂层中形成，这样，金属涂层被分成许多矩形电极区和许多狭窄的熔融部分，其与每个电极区带电连接到一个输出电极上。根据这种类型的膜电容器，如果在第一和第二金属化膜的电极区之间发生了短路，那么，由于强电流通过熔融部分而使熔融部分立即蒸发，于是，包括短路点在内的区域的电流的补充就能被阻止。

在这种类型的膜电容器中，因为不管短路在电容器中什么时候发生，至少有一个电极区要失效，所以电容器的电容量将会逐渐的降低。而且熔融部分的击穿也可能由其它原因引起，例如，在第一金属化膜与第二金属化膜的金属层之间产生的电晕放电。因此，在具有熔融功能的膜电容器中电容量的降低的比例相对来说是比较大的，人们希望降低由每一熔融部分的击穿而产生的电容量减少。

为了实现这个目的，日本专利申请，第一次公开的No.Hei4-225508阐述了一种膜电容器，在这种膜电容器中，电极区域的面积通过安排许多以格子模式的矩形电极区而被减少。每个电极区的四个角中的每一个通过一个熔融部分与其它电极区的相邻的三个角相连接。这就是说，每个熔融部分同时与四个电极区相连接。

可是，在这种类型的膜电容器中，当其中一个熔融部分由于短路而被击穿时，与该断开的熔融部分相邻的熔融部分也可能被击穿，好像由于电流振荡产生的连锁反应。因此，尽管电极区的面积很小，但是发生在每一击穿熔融部分的电容量的降低与传统的方式比较起来却没能得到改进。

本发明的目的是提供一种膜电容器和具有熔融功能的金属化膜，其中，当获得合适的熔融功能时电容量的减小就能被降低。

为了实现这个目的，依据本发明的第一方面，金属化膜包括一个由绝缘材料形成的基膜和一个在基膜上形成的金属涂层。在金属涂层中许多未涂覆部分形成为区域分割界限为了在金属涂层中分别形成许多电极区，许多由两个或多个电极区包围的熔融连接区域和许多熔融部分其带电连接围绕一个熔融连接区的电极区与每一个熔融连接区。

依据本发明的第一方面，膜电容器包括彼此相互重叠在一起的第一金属化膜和第二金属化膜，至少第一金属化膜是上述的金属化膜。第一和第二金属化膜可以被卷在一起形成一个卷筒电容器，或者可以交替地堆在一起形成一个层叠的电容器。第一金属化膜的金属涂层与第一电极端相连接，第二金属化膜的金属涂层与第二电极端相连。

依据本发明的第一方面，因为许多与彼此邻接的电极区相连的熔融部分经过具有一预定面积的熔融连接区而彼此相互连接，邻近的熔融部分进行彼此热绝缘是可能的。因此，当一个熔融部分由于短路而被切断时，防止邻近的其它熔融部分由于在蒸发熔融部分产生的热而造成击穿是完全可能的，于是，当得到一个合适的熔融功能时，膜电容器的电容量就能被降低。

依据本发明的第二方面，在金属化膜和膜电容器中，许多未涂覆的部分在金属涂层中形成为区域分割界限以致在金属涂层中分别形成许多电极区和许多与邻近的多个电极区带电连接的熔融部分。被选择的几个熔融部分与其它的熔融部分有不同的宽度，这就是说，被选择的几个熔融部分与其它的熔融部分有不同的熔融电流。

依据本发明的第二方面，因为被选择的几个熔融部分与其它的熔融部分有不同的熔融电流，当在一个电极区发生电晕放电时，仅有较低熔融电流的相邻的熔融部分将被击穿，而具有较高熔融电流的相邻的熔融部分保持未被切断。因此，可以减少电极区不必要的失效，而这种失效当电晕放电时就可发生。由此限制膜电容器的电容量的降低是可能的。

依据本发明的第三方面，在金属化膜和膜电容器中，许多第一未涂覆部分在所说的金属涂层中形成为电极分割界限以便在所说的金属涂层中分别形成许多电极区和许多与相邻的所说的几个电极区带电相连的第一熔融部分。而且，许多第二未涂覆部分在所说的金属涂层中被形成为终端的分割界限以便在所说的金属涂层中分别形成沿所说的基膜的边缘延伸的终端区和与所说的终端区和所说的电极区带电相连的第二熔融部分。

依据本发明的第三方面，因为第二熔融部分与所说的终端区和所说的电极区带电连接形成，所以处理在终端区附近发生的短路就成为可能，电容器安全性因此就能得到改进。

图1展示的是依据本发明的第一个实施例的金属化膜和一个膜电容器；

图2是依据本发明的又一个实施例的金属化膜的平面图；

图3-8分别表示本发明的又一个实施例的熔融模式的放大的平面图；

图9-17分别展示的是依据本发明的又一个实施例的金属化膜和一个膜

电容器。

现在参考图1，它说明的是本发明的膜电容器1和金属化膜2的一个实施例。在此实施例中，膜电容器1包括第一和第二金属化膜，一副相同的膜2，膜2彼此重叠在一起并卷起形成一个圆柱体(未示)。一副终端电极20在圆柱体的两端形成以便分别与金属化膜2的金属涂层4中之一通过一个合适的方法，例如，通过金属喷涂，相连接。这样，例如铅线中的铅元素就会连接到终端电极20上，并且一个用于保护圆柱体的护套分别安装在圆柱体上(未示)。

虽然本实施例使用了一副相同的膜2，但使用一个金属化膜，一个与金属化膜20有相同宽度的但没有区域分割界限12的金属化膜也是可能的。甚至在这样一种结构中，也可以获得与图1中所示的实施例相同的效果。

而且，本发明不受如在图1中所示的应用于卷筒电容器的限制，而且也可以应用到叠层电容器上。在形成叠层电容器的情况中，第一和第二金属化膜20被分割成矩形，矩形膜交替地叠放在一起形成一个层状体。

金属化膜2包括一个具有一恒定宽度的塑料基膜3和一个成型在基膜3的表面上的金属涂层4。沿着基膜3的一个侧边，一个具有恒定宽度的笔直的未涂覆部分6形成为一个纵向界限6，这样就可以使金属涂层4与连接到相对的金属化膜2上的终端电极20分离开。第一金属化膜2以相反的方式安放在第二金属化膜2上，同时在纵向界限6与另一个膜2的侧边之间保持一个恒定的距离。于是，终端电极20被分别连接到每一个金属涂层4上，同时防止在两金属涂层4之间的短路。

而且，在金属涂层4中，许多未涂覆的部分12形成为区域分割界限12以便分别形成许多电极区14，许多由两个或多个电极区14包围的熔融连接区16，和许多带电相连每一个熔融连接区16与电极区14(包围一个熔融连接区16)的熔融部分18A-18D。

在这个实施例中，区域分割界限12成“H”形，其由一个相对长的直线型的电极分割部分8和一个其与电极分割部分8的两端垂直延伸出的相对短的直线型的熔融成型部分10组成。在本发明中的8和10部分的宽度不受限制，可是，优选是在0.05-3mm之间，更优选是在0.1-2mm之间，最合适的是在0.2-1.5mm之间。如果8和10部分的宽度小于0.05mm，那么形成区域分割界限12就变得很困难。相反，如果8和10部分的宽度大于5mm，那么电容器的电容量会变得不必要的小。

在这个实施例中，区域分割界限12被安排成一个网格结构，并在网格之间形成间隙。于是，电极区14和熔融连接区16将近成正方形，电极区14的四个角中的每一个通过熔融部分18A-18D中的一个与熔融连接区16的四个角中的每一个带电连接。本实施例中的网格结构相对于膜2的纵向方向成45°角；可是，网格结构也可以被安排成任意角度，例如相对于膜2的纵向方向成0°角。

在本发明中熔融成型部分10的长度L2不受限制；可是优选是在电极分割部分8的长度L1的0.6-100％范围内，最好是在电极分割部分8的长度L1的2.5-30％范围内。如果L2的长度小于L1长度的0.6％时，那么防止熔融部分18A-18D同时熔融就变得很困难。相反，如果L2的长度比L1本身的长度还长，那么，在熔融连接区16中发生自身恢复的可能性就会增加。自身恢复是一种现象，在该现象中熔融连接区16的金属涂层由于在其中发生短路而蒸发，这样一种自身恢复切断熔融部分18A-18D是可能的。因此，最好熔融连接区16相对于电极区14要足够的小。熔融连接区16的面积优选是在电极区14的面积的0.004-35％的范围内，最好是在0.06-20％的范围内。正如图3所示的那样，面积的测定可以通过沿8和10部分的中心线M分割的区域来进行。

一般来说，电极分割部分8的长度L1优选是在5-50mm的范围内，最好是在7-20mm的范围内，熔融成型部分10的长度L2优选是在0.3-10mm的范围内，较好的是在0.5-3mm的范围内，最佳的范围是在0.5-2mm。可是，本发明不受这些范围的限制。

在本发明中熔融部分18A-18D的宽度W1-W4不受限；可是，它们优选是在0.05-5mm的范围内，最好是在0.1-1.5mm的范围内。W1-W4的宽度彼此可以相同也可以不同，如下所示：

             表1

W1＝W2＞W3＝W4    W1＝W2＜W3＝W4

W1＝W3＞W2＝W4    W1＝W3＜W2＝W4

W1＞W2＝W3＝W4    W1＝W2＝W3＞W4

W1＜W2＝W3＝W4    W1＝W2＝W3＜W4

W1＜W2＜W3＜W4    W1＞W2＞W3＞W4

W2＜W1＜W4＜W3    W2＞W1＞W4＞W3

熔融部分18A-18D的最大宽度优选是其最小宽度的1.5-10倍，较好的是其最小宽度的1.5-5倍，最好的是其最小宽度的2-3倍。

在宽度W1-W4中的至少一个与其它的不同情况下，当四个熔融部分18A-18D中的一个断流，强电流在剩余三个熔融部分中的流动时所有剩余熔融部分同时断流的风险就能减少，膜电容器的电容量的不必要的降低因此就能被减少。可是，甚至在W1-W4的宽度相同的情况下，防止由于一个熔融部分蒸发所带来的热冲击而给邻近的熔融部分造成不必要的击穿是可能的。

在这个实施例中，正如图3中所示的那样，在熔融成型部分10的两端成半圆形，熔融部分18A-18D在其中心处有一狭窄的形状。可是，本发明并不受此限制；例如，熔融成型部分10的两端可以象图4所示的那样成正方形。

在本发明中，基膜3的材料不受限制；但优选为由聚对苯二甲酸乙二醇酯，聚丙烯，聚苯乙烯，聚碳酸酯，聚四氟乙烯，和聚乙烯所组成的组中的一种、两种或多种。基膜3可以是由上述材料中的两种或多种所组成的多层。

金属涂层4的材料优选为由铝、锌、铜和这些金属的合金所组成的组中的一种、两种或多种。可是，本发明并不限仅使用这些材料。

金属化膜2可以通过各种方法制造。第一种方法包括在塑料膜的表面上应用屏蔽油的步骤以便形成一个由区域分割界限12和纵向界限6所组成的模式，和在塑料膜的表面上通过真空淀积的方式形成一金属涂层。塑料膜的宽度可以几倍于基膜3的宽度；在这种情况下，塑料膜在金属涂层淀积后被切割。屏蔽油优选是氟化合物，例如，全氟烃基聚醚，它可以阻止在塑料膜上金属淀积。

制造金属化膜2的第二种方法包括通过真空淀积的方式在塑料膜的表面上均匀形成一金属涂层的步骤，和通过当扫描时用细的激光射线局部照射金属涂层的方式形成未涂覆的部分6和12。

根据本实施例的膜电容器1和金属化膜2，由于四个邻近的熔融区18A-18D彼此通过具有比熔融区18A-18D的面积大的熔融连接区16相连接，所以，邻近的熔融部分18A-18D彼此进行热绝缘是可能的。因此，当由于短路而造成熔融部分18A-18D中的一个蒸发时，防止邻近的熔融部分由于蒸发所产生的热冲击而造成击穿是可能的。于是，膜电容器1的电容量的降低当得到一个合适的熔融功能时就能被减少。

而且，因为熔融连接部分16的面积要比电极区14的面积小，所以电流对熔融连接区16的冲击风险是很小的。因此，防止所有四个熔融部分18A-18D由于电流脉冲，例如在熔融连接部分16发生电晕放电，同时被击穿是可能的。

与此相比，在日本专利申请，第一次公开，No.Hei 4-225508中所披露的膜电容器中，因为许多熔融部分被汇集在一个小的区域内，这些熔融部分当它们中的一个由于强电流作用而蒸发时可能发生同时击穿。

【实施例2】

依据本发明的第二个实施例，图2显示的是一个金属化膜2。在这个实施例中，熔融成型部分10成一弧形，相邻的四个熔融成型部分10被安排形成一个环。在此实施例中，每个熔融成型部分10的两端有一正方形，熔融部分有一矩形。可是，每一熔融成型部分10的两端可以有另一种形状，例如半圆形(见图3)或三角形。实施例2的其它结构可以与实施例1的结构相同。熔融部分18的宽度可以与实施例1中描述的彼此不同。

【实施例3～5】

区域分割界限12可以分别成图5-7所示的形状。在图5所示的第三实施例中，每一熔融成型部分10形成一线性直线相对于电极分割部分8成45°角倾斜，熔融成型部分10的端部有一半圆形。本实施例的其它结构可以与第一实施例中的结构相同。

在图6所示的第四实施例中，每一熔融成型部分10成一“Y”形，熔融成型部分10的端部成一矩形。本实施例的其它结构可以与实施例1中的结构相同。

在图7所示的第五实施例中，区域分割界限12是一简单的直线。区域分割界限12被这样安排以便相邻的四个界限12的端部包围一个熔融连接区16。本实施例的其它结构可以与实施例1中的结构相同。

【实施例6】

在图8所示的第六实施例中，区域分割界限12被安置成一蜂窝状，电极区14成六边形。熔融成型部分10的形状可以与在图3-7所示的形状相同。本实施例的其它结构可以与实施例1中的结构相同。熔融部分18的宽度W1-W3可以彼此不同。

【实施例7】

图9所示的是依据本发明的第七实施例。在这个实施例中，区域分割界限12成十字形，界限12被安置成网格结构并相对于金属化膜2的纵向方向成一定角度同时在它们之间形成熔融部分18A-18D。每一电极区14通过四个熔融部分18A-18D分别与相邻的四个电极区14带电连接，至少四个熔融部分18A-18D的宽度W1-W4中的一个要与列于表1中的其它宽度不同。特别是，图9中所示的实施例中满足W1＜W2＜W3＜W4的关系式。比较起来，图10显示的是包括两种类型的熔融部分18A和18B的实施例7的一种改进，并且满足W1＜W2的关系式。

本实施例不包括熔融连接区(16)。本实施例的其它结构可以与实施例1的结构相同。

在第七实施例中，因为所选择的熔融部分18A-18D中的一些与熔融部分的另一些有不同的熔融电流，所以，当在其中一个电极区14发生电晕放电时，仅具有较低熔融电流的邻近的熔融部分将击穿，然而，具有较高熔融电流的相邻的熔融部分仍然未被切断。因此，有可能减少电晕放电时可能发生的电极区14的不必要的失效，从而限制膜电容器1的电容量的降低便成为可能。

【实施例8】

图11显示的是第八个实施例，其中，具有一十字形的区域分割界限12被安排形成一网格结构其与金属化膜2的纵向方向平行或垂直。而且，在本实施例中，许多第二未涂覆部分24在金属涂层4中形成为终端分割界限24以便分别形成沿基膜3的边缘延伸的终端区22和与终端区22和电极区14带电相连的第二熔融部分26。终端区22与终端电极20带电相连，该终端电极20在金属化膜2的侧端形成。本实施例的其它结构可以与实施例7中的结构相同。

依据第八实施例，由于形成第二熔融部分26，甚至当与终端区22相邻的区域发生短路时，获得熔融功能是可能的。

【实施例9】

在图12所示的实施例9中，区域分割界限12成一直线形，它们被安排形成网格结构。细的熔融部分18A和宽的熔融部分18B在区域分割界限12间形成，每一电极区14经过两个细的熔融部分18A和两个宽的熔融部分18B与邻近的八个电极区14带电连接。

在本实施例中，因为细的熔融部分18A比宽的熔融部分18B有较小的熔融电流，所以，当电晕放电在电极区14中的一个发生时，仅有细的熔融部分14A将被击穿而宽的熔融部分18B仍保持未被切断。因此，减少电极区14由于电晕放电而造成的不必要的失效是可能的，于是，限制膜电容器1的电容量的降低就成为可能。

【实施例10～14】

图13-17分别显示的是本发明的第十至第十四实施例。这些实施例的特征在于许多终端分割界限24在金属涂层4中形成以便分别形成沿基膜3的边缘延伸的终端区22，与终端区22带电连接的第二熔融部分26和电极区14。终端区22带电连接到在金属化膜2的两侧端形成的终端电极20。这些实施例的其它结构可以与前述实施例的结构相同。第二熔融部分26和终端分割界限24的宽度可以与第一熔融部分18和区域分割界限12的宽度范围相同。在这些实施例中，第一熔融部分18的宽度可以彼此相同或彼此不同。

依据这些实施例，因为第二熔融部分26的形成，所以，甚至当在与终端区22相邻的区域内，例如，在图13所显示的区域28内，发生短路时，获得熔融功能是可能的。

Claims (13)

1.一种金属化膜包括由一种绝缘材料形成的基膜(3)，一个在所说的基膜(3)上形成的金属涂层(4)，其中许多未涂覆的部分在所说的金属涂层(4)中形成为区域分割界限(12)以便分别在所说的金属涂层(4)中形成许多电极区(14)，许多由所说的电极区(14)中的两个或多个包围的熔融连接区(16)和许多与包围一个所说的熔融连接区(16)的所说的电极区(14)和每一所说的熔融连接区(16)带电连接的熔融部分(18A-18D)。

2.根据权利要求1的金属化膜，其中每个所说的熔融连接区(16)的面积为0.1-100mm²。

3.根据权利要求1的金属化膜，其中每个所说的电极区(14)基本上是四边形的，四个熔融部分(18A-18D)被连接到所说的每个电极区(14)的四个角上。

4.根据权利要求1的金属化膜，其中每个所说的电极区(14)基本上是六边形，六个熔融部分(18A-18D)被连接到所说的每个电极区(14)的六个角上。

5.根据权利要求1的金属化膜，其中所说的熔融部分(18A-18D)中的每一个宽度为0.05-5mm。

6.根据权利要求1的金属化膜，其中所说的熔融部分(18A-18D)中的一部分的宽度不同于所说的熔融部分(18A-18D)的其它部分的宽度。

7.一利金属化膜包括由一种绝缘材料形成的基膜(3)，一个在所说的基膜(3)上形成的金属涂层(4)，其中许多未涂覆的部分在所说的金属涂层(4)中形成为区域分割界限(12)以便分别在所说的金属涂层(4)中形成许多电极区(14)和许多与相邻的几个所说的电极区(14)中带电连接的熔融部分(18A-18D)，其中所选的儿个所说的熔融部分(18A-18D)与所说的熔融部分(18A-18D)中的其它的有不同的宽度。

8.根据权利要求7的金属化膜，其中所说的熔融部分(18A-18D)中所选的几个与所说的熔融部分(18A-18D)中其它的有不同的熔融电流。

9.根据权利要求7的金属化膜，其中所说的每个熔融部分(18A-18D)有0.05-5mm的宽度，所说的熔融部分(18A-18D)中的所说的那几个的宽度1.5-10倍于所说的熔融部分(18A-18D)中其余部分的宽度。

10.一种金属化膜包括由一种绝缘材料形成的基膜(3)，一个在所说的基膜(3)上形成的金属涂层(4)，其中许多第一未涂覆的部分在所说的金属涂层(4)中形成为电极分割界限以便分别在所说的金属涂层(4)中形成许多电极区(14)和许多与所说的电极区(14)中相邻的几个带电连接的第一熔融部分(18)，而且，其中许多第二未涂覆部分在所说的金属涂层(4)中形成为终端分割界限以便分别在所说的金属涂层(4)中形成沿所说的基膜(3)的边缘延伸的终端区和与所说的终端区和所说电极区(14)带电连接的第二熔融部分(22)。

11.一种膜电容器包括彼此重叠在一起的第一和第二金属化膜，其中所说的第一金属化膜包括由一种绝缘材料形成的基膜(3)和一个在所说的基膜(3)上形成的金属涂层(4)，其中许多未涂覆的部分在所说的金属涂层(4)中形成为区域分割界限(12)以便分别在所说的金属涂层(4)中形成许多电极区(14)，许多由所说的电极区(14)中的两个或多个包围的熔融连接区(16)和许多与包围一个所说的熔融连接区(16)的所说的电极区(14)和所说的每一个熔融连接区(16)带电连接的熔融部分(18A-18D)。

12.一种膜电容器包括彼此重叠在一起的第一和第二金属化膜，其中所说的第一金属化膜包括由一种绝缘材料形成的基膜(3)和一个在所说的基膜(3)上形成的金属涂层(4)，其中许多未涂覆的部分在所说的金属涂层(4)中形成为区域分割界限(12)以便分别在所说的金属涂层(4)中形成许多电极区(14)和许多与相邻的几个所说的电极区(14)带电连接的熔融部分(18A-18D)。其中所选的几个所说的熔融部分(18A-18D)与所说的熔融部分(18A-18D)中其它的那些有不同的宽度。

13.一种膜电容器包括彼此重叠在一起的第一和第二金属化膜，其中所说的第一金属化膜包括由一种绝缘材料形成的基膜(3)和一个在所说的基膜(3)上形成的金属涂层(4)，其中许多第一未涂覆的部分在所说的金属涂层(4)中形成为电极分割界限以便分别在所说的金属涂层(4)中形成许多电极区(14)和许多带电连接相邻的几个所说的电极区(14)的第一熔融部分(18)，而且，其中许多第二未涂覆部分在所说的金属涂层(4)中形成为终端分割界限以便分别在所说的金属涂层(4)中形成沿所说的基膜(3)的边缘延伸的终端区和所说的带电连接终端区和所说的电极区(14)的第二熔融部分(22)。

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