CN207353092U - 一种具有伞裙结构的管状高压陶瓷电容器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有伞裙结构的管状高压陶瓷电容器，属于电容器技术领域，包括陶瓷管，该陶瓷管上、下两端面均设有伞裙结构；该陶瓷管内、外壁分别包裹有内、外金属电极层，该内、外金属电极层表面分别焊接金属引线，引出的内、外金属引线分别作为本高压陶瓷电容器的低压、高压电极。本实用新型解决了电极边缘电场集中的问题，减少了电极边缘击穿的概率，大幅提高了高压陶瓷电容器的耐压性能和可靠性，同时电容量相对传统圆片形高压陶瓷电容得到大幅提升，可应用于高精度电容分压器、供能电源等电力高压设备，也可应用于高功率电源等需要大容量陶瓷电容的设备。

Description

一种具有伞裙结构的管状高压陶瓷电容器

技术领域

本实用新型涉及一种具有伞裙结构的管状高压陶瓷电容器，属于电容器技术领域。

背景技术

高压陶瓷电容器由于具有宽的工作温度范围、高可靠性、长寿命、体积小等优势在各行各业得到广泛应用，是电力设备、交直流高压电源以及高功率脉冲源等高压设备中不可缺少的电子元件之一。目前高压陶瓷电容器瓷芯多采用圆片型结构，上、下表面烧制满银电极，该电容器整体采用环氧树脂封装，该结构电容器占据了高压陶瓷电容器的绝大部分市场，容量一般较小。随着高压设备小型化、轻型化的发展，对高压电容器提出了更加苛刻的要求，即要求电容器具有更高的耐压特性、更大的电容量。常规的圆片形高压陶瓷电容器已无法满足这种发展需求，主要是由于以下两点不足：一是圆片形高压陶瓷电容器沿面距离短，电极边缘电场集中，在使用过程中绝大部分失效都是由于电极边缘击穿导致电容器失效，严重制约了高压陶瓷电容器性能的发挥；二是圆片形高压陶瓷电容器容量较小，以目前比较成熟的N4700瓷料为例(介电常数为2000)，10kVac电压等级的电容容量最大仅为2nF，对应瓷片尺寸为直径60mm、厚度15mm。圆片形高压陶瓷电容器容量难以进一步提升的主要原因是，随着其容量增加，尺寸进一步增加，所采用的瓷片烧结难度越来越大，烧结过程中容易出现内外烧结不均匀：表面已烧结完成，瓷片内部还未烧结致密，从而使得瓷片性能大幅降低，严重时导致瓷片开裂，制约了电容量的进一步提升。而目前电网设备对高压陶瓷电容器的容量要求提出越来越高的要求，很多应用场合要求在5nF以上，例如，载波通讯耦合电容器、取能电源等。如何将高压陶瓷电容器的容量和耐压强度进一步提升，将是高压陶瓷电容器在电力设备、高压电源等领域面临的迫切需要突破的技术瓶颈。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对目前高压陶瓷电容器容量难以进一步提升的技术问题，提供一种具有伞裙结构的管状高压陶瓷电容器，该高压电容器相对传统圆片高压陶瓷电容器具有更高绝缘强度、更大电容量。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种具有伞裙结构的管状高压陶瓷电容器，其特征在于，包括陶瓷管，该陶瓷管上、下两端面均设有伞裙结构；该陶瓷管内、外壁分别包裹有内、外金属电极层，该内、外金属电极层表面分别焊接金属引线，引出的内、外金属引线分别作为本高压陶瓷电容器的低压、高压电极。

可选地，所述伞裙结构为弧形凹槽或弧形突起。

可选地，所述金属电极层采用浆料涂覆或电镀方式包裹于陶瓷管内、外壁。

本实用新型的特点及有益效果在于：

本实用新型的高压陶瓷电容器具有良好的烧结特性，相对常规的圆片电容器在烧结尺寸接近的条件下具有更大的电极面积，可以实现更大的电容量，电容器可以达到5nF以上。另外，陶瓷管上下端采用伞裙结构，有效改善了电极边缘的场增强，减少了电极边缘击穿的概率，使得管状高压陶瓷电容器在实现容量大幅增加的条件下，仍然保持了高绝缘强度，大幅提高了高压陶瓷电容器的耐压性能和可靠性，应用前景广阔。

本实用新型采用具有伞裙结构的陶瓷管作为高压陶瓷电容器，在保证电容器耐压能力的条件下，大幅增加了电容容值，可应用于电力设备、高压电源等高电压领域。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的一种具有伞裙结构的管状高压陶瓷电容的结构示意图。

图2为本实用新型实施例2的一种具有伞裙结构的管状高压陶瓷电容的结构示意图。

图3为本实用新型实施例1的管状高压陶瓷电容器采用环氧树脂封装后的结构示意图。

图4为本实用新型实施例2的管状高压陶瓷电容器采用环氧树脂封装后的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型做进一步说明。

本实用新型提出的一种具有伞裙结构的管状高压陶瓷电容器，包括陶瓷管，该陶瓷管上、下两端面均设有伞裙结构，所述伞裙结构为弧形凹槽或弧形突起；该陶瓷管内、外壁分别包裹有内、外金属电极层，该内、外金属电极层表面分别焊接金属引线，引出的金属引线分别作为本高压陶瓷电容器的端电极(内金属引线为低压电极、外金属引线为高压电极)。

所述金属电极层采用浆料涂覆或电镀方式包裹于陶瓷管内、外壁，且金属电极层边缘打磨光滑；金属电极层材料为银、铜、镍、铝中任意一种。

所述金属引线为铜引线、银引线和铝引线中的任意一种。

为了进一步提高本电容器表面的绝缘强度，该电容器整体可由环氧树脂采用常规封装技术进行包封。

实施例1

本实施例的一种具有伞裙结构的管状高压陶瓷电容器10的结构如图1所示，包括高介电常数陶瓷管1，该陶瓷管采用介电常数为2000的N4700瓷料经压制成型、高温烧结工艺制备，陶瓷管内径30mm、外径60mm、高度40mm；陶瓷管上、下两端面采用一次压制成型或成型后再加工方式(具体加工方式为本领域常规工艺)对称设有伞裙结构4-1，该伞裙结构为一圈弧形凹槽，凹槽深度为2mm；陶瓷管内、外表面分别包裹有内、外银电极层2-1和2-2(本实施例内外银电极层厚度为1～10μm)，该电极层通过涂覆银浆、经过高温烧结形成，银电极层边缘均进行打磨、光滑无毛刺；在内、外银电极层2-1和2-2表面采用焊锡膏焊接铜引线3-1和3-2，并分别从陶瓷管上、下端引出，作为本高压陶瓷电容器的端电极。

将本实施例的电容器采用环氧树脂5通过常规的封装技术进行包封，包封后结构如图 3所示。

本实施例的制备工艺均为常规工艺。

本实施例有效性验证：本实施例采用介电常数～2000的N4700瓷料制备的具有伞裙结构的管状高压陶瓷电容器，在陶瓷管内径30mm、外径60mm、高度40mm的尺寸条件下，容量为6.4nF，交流耐压为55kV，雷电冲击电压达到95kV，相对采用相同瓷料制备的圆片高压陶瓷电容器可实现的最大容量(2nF)得到了大幅增加，且耐压能力没有恶化。

本实施例的具有伞裙结构的管状高压陶瓷电容器在烧结成型过程中具有易烧结、烧结均匀性高的特点，相对于圆片高压陶瓷电容器，电容量得到大幅提升，同时陶瓷管两端面采用伞裙结构降低了边缘电场集中，从而有效提升了绝缘强度。该种结构的高压陶瓷电容器在电力设备、高压电源等领域展现出良好的应用前景。

实施例2

本实施例的一种具有伞裙结构的管状高压陶瓷电容器20的结构如图2所示，本实施例与实施例1大致相同，不同之处在于，本实施例的伞裙结构4-2为内、外两圈弧形凹槽，两圈凹槽的中心间距为6mm，凹槽深度为2mm。与实施例1相比，本实施例采用的伞裙结构可增加内外电极层之间的沿面距离，进一步降低边缘电场强度。将本实施例的电容器采用环氧树脂5通过常规的封装技术进行包封，包封后结构如图4所示。

Claims (3)

1.一种具有伞裙结构的管状高压陶瓷电容器，其特征在于，包括陶瓷管，该陶瓷管上、下两端面均设有伞裙结构；该陶瓷管内、外壁分别包裹有内、外金属电极层，该内、外金属电极层表面分别焊接金属引线，引出的内、外金属引线分别作为本高压陶瓷电容器的低压、高压电极。

2.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述伞裙结构为弧形凹槽或弧形突起。

3.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述金属电极层采用浆料涂覆或电镀方式包裹于陶瓷管内、外壁。