CN202678109U - 高方阻金属化聚合物薄膜电容器 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种电容器，尤其涉及一种应用于电力电子电路DC-Link的高方阻金属化聚合物薄膜电容器，包括电容器外壳、电容芯子、电容芯子的引出电极，以及填充到电容器内部的环氧树脂灌封材料，电容芯子由两层金属化薄膜无感卷制而成，金属化薄膜包括聚丙烯薄膜介质层及涂覆在薄膜介质层之上的金属化层，其特征在于：所述金属化层分为加厚区、高方阻区和留边区，加厚区和留边区位于边沿，高方阻区位于中间；所述高方阻区采用锌铝复合金属层。本实用新型提供了一种能承受纹波电流和电压，且自愈能力强、使用寿命长的高方阻金属化聚合物薄膜电容器。

Description

高方阻金属化聚合物薄膜电容器
技术领域
本发明涉及一种电容器，尤其涉及一种应用于电力电子电路DC-Link的高方阻金属化聚合物薄膜电容器。
背景技术
电力电子电路DC-Link电容用于三相桥式整流或两相整流输出负载有突变的应用中，防止因负载的突变造成直流母线的寄生电感产生感生电势而导致的直流母线电压大幅度突变。要求产品能满足直线电压波动，还要吸收来自直流母线电压或负载的纹波电流，因此需要能承受高纹波电流的能力。
现有铝电解电容自身可承受的纹波电流值较低，而需要多个铝电解电容的串联或并联才能满足所需要的纹波电流要求，但铝电解电容体积大，在空间上已不能容许；且应用环境决定了铝电解电容的温度与寿命不能满足要求。
国内目前采用纹波电流承受能力相同的薄膜电容代替铝电解电容，所才要能够的金属化薄膜分为加厚区方阻和非加厚区方阻，加厚区方阻较小，为2～4Ω，非加厚区方阻为7.5Ω左右。其优点是加厚区边缘电流密度大，很快就可以自愈。但是，当靠近金属化膜的留边附近有疵点时，由于电流密度较小，无法迅速自愈，电弧产生的热量会引起该点邻近层介质发热，介电强度下降，从而发生击穿，此时该处企图自愈而又无法自愈，这样就会引起邻近多层介质的企图自愈和击穿，因击穿使电流增大，自愈使电流减少，结果电流在较长一段时间不会剧烈增加，而连续自愈和击穿产生的大量气体就会使电容器外壳鼓胀，直到发生外壳爆裂。
发明内容
本发明的目的在于弥补现有技术的不足，以体积小、储能密度大的金属化薄膜电容器为基础，提供了一种能承受纹波电流和电压，且自愈能力强、使用寿命长的高方阻金属化聚合物薄膜电容器。
本发明的技术方案如下：
高方阻金属化聚合物薄膜电容器，包括电容器外壳、电容芯子、电容芯子的引出电极，以及填充到电容器内部的环氧树脂灌封材料，电容芯子由两层金属化薄膜无感卷制而成，金属化薄膜包括聚丙烯薄膜介质层及涂覆在薄膜介质层之上的金属化层，其特征在于：所述金属化层分为加厚区、高方阻区和留边区，加厚区和留边区位于边沿，高方阻区位于中间；所述高方阻区采用锌铝复合金属层。
所述金属化薄膜是在双向拉伸的耐高温聚丙烯薄膜介质层基材上先真空蒸镀一层导电性能和附着力好的铝，形成铝镀层；再在铝镀层上真空蒸镀一层锌，即锌镀层，因为铝镀层和锌镀层厚度较薄，真空蒸镀时熔融形成锌铝复合金属层。薄膜介质层基材耐高温聚丙烯薄膜可耐温120℃，使得成品电容器工作温度-40-85℃内长期运行都不会影响其电性能，介电强度达700V.DC/um，而普通PPTS聚丙烯薄膜介电强度只有600V.DC/um。在耐高温聚丙烯薄膜介质基膜上真空蒸镀锌铝复合金属层时，先在薄膜介质基膜上镀一层溶点高、导电性能和附着力好的铝，再在铝镀层上蒸镀一层锌，锌镀层与喷金材料相同，不易发生电化学腐蚀；铝层表面有一层防氧化物质防止金属化层氧化，提高了使用寿命。这种金属化薄膜卷绕而成的电容容值损失小，耐压能力强，寿命长。
所述加厚区的镀层比高方阻区厚，加厚区上设置有方阻渐变区，方阻渐变区的镀层由高方阻区向加厚区逐渐加厚。边缘镀层加厚区增大了与喷金层的接触面积，减少了等效串联电阻。同时其电流密度分布特点是加厚区边缘至留边区电流密度呈递减趋势。这种金属化薄膜制成的电容器其耐压性能与自愈性能力相关。金属化层自愈能力越强，耐压越好。金属化层的自愈能力与金属化层厚度相关，金属化层越薄，自愈需要的能量越小，自愈越容易；反之，金属化层越厚，自愈所需能量越大，自愈越困难，当有自愈点时，由于不能迅速自愈，电弧产生的热量会引起该点邻近层介质发热，介电强度下降，发生击穿，进而引起邻近点多层介质企图自愈和击穿，连续自愈击穿产生的大量气体就会使电容量外壳鼓胀直至暴裂，导致电容早期失效。
由上述技术方案可知，本发明的有益效果是：首先，金属化层采用锌铝复合金属层，铝镀层有利于防止镀层的进一步氧化，提高了使用寿命；锌铝复合金属层的分区结构与电容电流密度分布特点相吻合，自愈性好，显著提高了抗电强度和自愈能力，可以降低基膜的厚度，不仅可以缩小电容器的体积，降低生产成本。其次，边缘加厚区镀层加厚使金属化薄膜与喷金层接触更好，减少了等效串联电容。
附图说明
图1是本发明局部剖视图。
图2是本发明组件电容芯子卷绕结构示意图。
图3是本发明组件电容芯子叠层结构示意图。
图4是本发明组件金属化薄膜局部俯视图。
图5是图4中D-D处剖面示意图。
图6是图5局部放大示意图。
具体实施方式
为更清楚地说明本发明的内容，下面结合附图和具体实施方式作进一步的描述：
如图1、图2、图4、图5和图6所示，高方阻金属化聚合物薄膜电容器，包括电容器外壳2、电容芯子4、电容芯子4的引出电极1，以及填充到电容器内部的环氧树脂灌封材料3，电容芯子4由两层金属化薄膜5无感卷制而成，金属化薄膜5包括聚丙烯薄膜介质层52及涂覆在薄膜介质层52之上的金属化层51，金属化层51分为加厚区a、高方阻区b和留边区c，加厚区a和留边区c位于边沿，高方阻区b位于中间，高方阻区b采用锌铝复合金属层。
如图3和图6所示，金属化薄膜5是在双向拉伸的耐高温聚丙烯薄膜介质层52基材上先真空蒸镀一层导电性能和附着力好的铝，形成铝镀层511；再在铝镀层511上真空蒸镀一层锌，即锌镀层512，因为铝镀层511和锌镀层512厚度较薄，真空蒸镀时熔融形成锌铝复合金属层513。
薄膜介质层52基材耐高温聚丙烯薄膜可耐温120℃，使得成品电容器工作温度-40-85℃内长期运行都不会影响其电性能，介电强度达700V.DC/um，而普通PPTS聚丙烯薄膜介电强度只有600V.DC/um。在耐高温聚丙烯薄膜介质52基膜上真空蒸镀锌铝复合金属层513时，先在基膜上镀一层溶点高、导电性能和附着力好的铝，再在铝层上蒸镀一层锌，锌镀层512与喷金材料相同，不易发生电化学腐蚀；铝镀层511表面有一层防氧化物质防止金属化层氧化，提高了使用寿命。使得金属化薄膜卷绕而成的电容容值损失小，耐压能力强，寿命长。
如图4、图5和图6所示，加厚区a的镀层比高方阻区b厚，加厚区a上设置有方阻渐变区d，方阻渐变区d的镀层由高方阻区b向加厚区a逐渐加厚。边缘镀层加厚区a增大了与喷金层的接触面积，减少了等效串联电阻。同时其电流密度分布特点是加厚区a边缘至留边区c电流密度呈递减趋势。
上述实施例不能认为是对本发明保护范围的限制，本领域内的技术人员基于本发明的技术方案或手段做出的改变或改进，若属于本申请的权利要求及其等同技术范畴内，均应落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (3)

1.高方阻金属化聚合物薄膜电容器，包括电容器外壳、电容芯子、电容芯子的引出电极，以及填充到电容器内部的环氧树脂灌封材料，电容芯子由两层金属化薄膜无感卷制而成，金属化薄膜包括聚丙烯薄膜介质层及涂覆在薄膜介质层之上的金属化层，其特征在于：所述金属化层分为加厚区、高方阻区和留边区，加厚区和留边区位于边沿，高方阻区位于中间；所述高方阻区采用锌铝复合金属层。
2.根据权利要求1所述的高方阻金属化聚合物薄膜电容器，其特征在于：所述金属化薄膜是在双向拉伸的耐高温聚丙烯薄膜介质层基材上先真空蒸镀一层导电性能和附着力好的铝，再在铝镀层上真空蒸镀一层锌。
3.根据权利要求1所述的高方阻金属化聚合物薄膜电容器，其特征在于：所述加厚区的镀层比高方阻区厚，加厚区上设置有方阻渐变区，方阻渐变区的镀层由高方阻区向加厚区逐渐加厚。
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