CN206331919U - 金属化膜电容器芯子 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电容器技术领域，尤其是涉及高场强应用的金属化膜电容器技术领域，具体公开了一种金属化膜电容器芯子，包括卷绕的至少两层金属化膜，相邻的两层金属化膜平行，金属化膜由介质层和位于其上的电极构成，电极为金属镀层，金属镀层与介质层在一端齐平，且金属镀层在齐平一端设有加厚区，金属镀层与介质层在另一端处形成留边，金属镀层在加厚区与留边之间为活动区，活动区为均匀方阻结构，相邻两层金属化膜活动区的均匀方阻值不同。本实用新型既具有良好的自愈特性，又具有较好的散热性，易于实现整体发热功率的控制，结构简单，制造难度低，成本低。

Description

金属化膜电容器芯子

技术领域

本实用新型涉及电容器技术领域，尤其是涉及高场强应用的金属化膜电容器技术领域。

背景技术

金属化膜电容器广泛应用于高低压电气领域，其应用场合包括了交流(滤波、无功补偿等)、直流支撑DC-Link和脉冲放电领域等。金属化膜电容器是采用真空蒸镀技术，将很薄的金属电极(通常为纳米级的Zn、Al或者Zn与Al的合金)蒸镀在厚度为微米级的聚合物薄膜上，然后卷绕成金属化元件串并联组合而成。

图1为一种常用的金属化膜电容器芯子结构，其由金属镀层电极1和位于其下的聚合物薄膜介质层2构成，电极1在其与介质层2齐平的一端设有加厚区，在介质层2的另一端设有留边，电极1在加厚区与留边之间活动区为均匀方阻结构。金属化膜电容器工作时，由于电极1很薄，使其具有独特的自愈性。当电容器芯子中两个间隔的电极1间存在电弱点(疵点)，电弱点处介质层2薄膜在外施电压下会被击穿，击穿点形成放电通道，产生大电流，而由于金属化膜非常薄、方阻较大，击穿点处大电流产生焦耳热使得局部温度非常高，使周围金属化膜受热蒸发并向外扩散，因而电极1上围绕击穿点形成新的空白区，使得电容器绝缘恢复。因此，电极越薄、电极方阻越大，自愈时所需放电能量越小，自愈性越好。

但是，由于电容器的电流密度分布特点是由加厚区至留边处电流密度呈递减趋势，靠近金属化膜的加厚区有疵点时，由于此处电流密度较大，很快就可以自愈；而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，发热严重，容易使电容器产生热致失效，尤其是当环境温度高且散热条件较差或应用工况比较严苛时，可导致电容器发生燃烧、爆裂等现象。

图2为一种改进的金属化膜电容器芯子结构，与前述图1电容器芯子结构不同之处在于，电极1在加厚区与空白区之间活动区为线性渐变方阻结构，其方阻值从加厚区边缘到留边处呈递减趋势(即金属镀层厚度逐渐减小)，与电容器的电流密度分布相适应，提高了电容器的自愈性能。

但渐变方阻在实际应用中存在种种问题，一方面是实际加工制造中，一般在方阻高于30Ω/□就属于高方阻膜，其蒸镀难度较大。方阻越大，其偏差越大，难以控制。另一方面，产品的实际试验考核，渐变方阻虽然发热量明显降低，但其在高场强应用场合，寿命反而比均匀方阻差。解剖发现，由于其渐变的结构，高方阻容易自愈，其自愈点均分别集中在两电极1的高方阻处，有效极板宽度由两侧向中间迅速减小，使其电容量迅速下降，因此虽然降低了发热，但寿命反而比均匀方阻的产品要明显缩短。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种金属化膜电容器芯子，既具有良好的自愈特性，又具有较好的散热性，易于实现整体发热功率的控制，结构简单，制造难度低，成本低。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：金属化膜电容器芯子，包括卷绕的至少两层金属化膜，相邻的两层金属化膜平行，所述金属化膜由介质层和位于其上的电极构成，所述电极为金属镀层，所述金属镀层与介质层在一端齐平，且所述金属镀层在所述齐平一端设有加厚区，所述金属镀层与介质层在另一端处形成留边，所述金属镀层在加厚区与留边之间为活动区，所述活动区为均匀方阻结构，相邻两层金属化膜活动区的均匀方阻值不同。

所述介质层为聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚乙烯。

所述金属镀层为锌、铝或锌铝合金。

所述金属化膜为两层，其中一层金属化膜活动区的均匀方阻值为另一层金属化膜活动区的均匀方阻值的30％-80％。

进一步地，金属化膜在加厚区的一端为波浪形。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型金属化膜电容器芯子中金属化膜活动区采用均匀方阻结构，且一层金属化膜的活动层方阻为设计值，相邻另一层金属化膜的活动层方阻值降低，能够减小其中一层有效极板的等效电阻以降低整体的串联等效电阻，并且保留了原有的自愈性，且将自愈定向集中至其中的高方阻层，避免了有效极板宽度迅速减小；一层金属化膜的方阻值降低，会使得其金属镀层厚度增加，进而能够改善导热性能，且金属镀层蒸镀的控制难度降低，制备成本降低。

附图说明

图1为现有技术一种常用的金属化膜电容器芯子结构示意图；

图2为现有技术另一种金属化膜电容器芯子结构示意图；

图3为本实用新型金属化膜电容器芯子结构示意图；

图4为图3中一层金属化膜的结构示意图。

其中，图1-3均为电容器芯子的截面图；

1、电极；2、介质层；3、加厚区；4、留边；5、活动区；11、电极一；12、电极二；

电极一的活动区厚度小于电极二的活动区厚度。

具体实施方式

为了解决现有技术中金属化膜电容器芯子中金属化膜采用均匀方阻结构发热功率偏大和采用渐变方阻结构寿命短的技术问题，本实用新型公开了一种金属化膜电容器芯子，通过采用至少两层不同均匀方阻结构金属化膜的技术手段，能够提高自愈散热性能，延长使用寿命。

本实用新型提供一种金属化膜电容器芯子，包括卷绕的至少两层金属化膜，相邻的两层金属化膜平行，金属化膜由介质层2和位于其上的电极1构成，电极1为金属镀层，金属镀层与介质层2在一端齐平，且金属镀层在齐平一端设有加厚区3，金属镀层与介质层2在另一端处形成留边4，金属镀层在加厚区3与留边4之间为活动区5，活动区5为均匀方阻结构，相邻两层金属化膜活动区5的均匀方阻值不同。

介质层2为聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚乙烯。

金属镀层为锌、铝或锌铝合金。

优选的，金属化膜为两层，其中一层金属化膜活动区5的均匀方阻值为另一层金属化膜活动区5的均匀方阻值的30％-80％。

下面结合现有技术金属化膜电容器芯子对本实用新型作进一步说明。

以图1所示一种金属化膜电容器芯子为例，其均匀方阻活动层为140Ω/□、加厚区3方阻为4Ω/□。

对应的，图2金属化膜电容器芯子渐变方阻最小值为4Ω/□、最大方阻值为276Ω/□。相同工况下，经测算均匀方阻的极板发热功率为渐变方阻的1.95倍。但是，图2金属化膜电容器芯子的最大方阻276Ω/□制备时偏差很大、难以控制，良品率低。

对应的，本实用新型优选实施例两层金属化膜电容器芯子，电极一11的均匀方阻为140Ω/□，电极二12的均匀方阻值为70Ω/□。相同工况下，新型方阻的极板发热功率为均匀方阻的3/4，使用寿命两者相当。

对本实用新型进一步地改进，金属化膜在加厚区的一端为波浪形，见图4。波浪形增加了电容器芯子喷金时的接触面积，有效提高耐浪涌电流、温度的冲击能力。

以上对本实用新型进行了详细介绍，本实用新型中应用具体个例对本实用新型的实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型，应当指出，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可对本实用新型进行若干改进，这些改进也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.金属化膜电容器芯子，包括卷绕的至少两层金属化膜，相邻的两层金属化膜平行，所述金属化膜由介质层(2)和位于其上的电极(1)构成，所述电极(1)为金属镀层，其特征在于：所述金属镀层与介质层(2)在一端齐平，且所述金属镀层在所述齐平一端设有加厚区(3)，所述金属镀层与介质层(2)在另一端处形成留边(4)，所述金属镀层在加厚区(3)与留边(4)之间为活动区(5)，所述活动区(5)为均匀方阻结构，相邻两层金属化膜活动区(5)的均匀方阻值不同。

2.根据权利要求1所述的金属化膜电容器芯子，其特征在于，所述介质层(2)为聚丙烯、聚酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯或聚乙烯。

3.根据权利要求1所述的金属化膜电容器芯子，其特征在于，所述金属镀层为锌、铝或锌铝合金。

4.根据权利要求1所述的金属化膜电容器芯子，其特征在于，所述金属化膜为两层，其中一层金属化膜活动区(5)的均匀方阻值为另一层金属化膜活动区(5)的均匀方阻值的30％-80％。

5.根据权利要求4所述的金属化膜电容器芯子，其特征在于，所述金属化膜在加厚区的一端为波浪形。