一種具有改進的內部熔絲結構的電力電容器的製造方法

2023-06-10 23:51:16 4

一種具有改進的內部熔絲結構的電力電容器的製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種具有改進的內部熔絲結構的電力電容器，包括設於電容器殼體內的芯子，所述的芯子包括多個相互疊裝在一起的焊裝組件，每個焊裝組件包括多個電容元件組裝體，每個電容元件組裝體包括電容元件、元件內襯墊、元件外襯墊、熔絲和膠帶，所述的熔絲包括熔體部分以及設於熔體部分兩端的端子，其特徵在於，所述的熔絲的熔體部分通過膠帶固定在元件內襯墊的非疊裝一側並位於元件內襯墊和元件外襯墊之間，所述的熔絲的一個端子與電容元件的一個電極電氣連接，另一個端子從元件外襯墊的孔中伸出。本發明不會影響元件的壓緊係數，進而可以避免影響電容器電氣性能的問題。
【專利說明】—種具有改進的內部熔絲結構的電力電容器

【技術領域】
[0001]本發明屬於電力電容器製造領域，涉及一種電力電容器及其製造方法，具體涉及其內部熔絲的整體結構及電氣連接加工新方案。

【背景技術】
[0002]在電力電容器製造領域，內部熔絲被廣泛應用於高壓並聯及高壓串聯電容器中，其作用在於在電容器內部的每個元件上串聯一根熔絲，以便當元件擊穿時熔絲熔斷，將故障元件與迴路有效地斷開，由於電容值變化不大，電容器仍可繼續運行，避免了由於個別元件的早期損壞導致整臺電容器退出運行，從而延長電容器的使用壽命，減少運行時的損壞率，提高運行的可靠性。圖1至圖10給出了現有含內熔絲電容器的基本組裝構造，參見圖1和圖2，每個電容元件1A具有長度L、寬度W和厚度H，電容元件1A由兩張鋁箔2A與兩組薄膜3A(承擔儲能功能)重疊卷繞而成，每組薄膜由2-3張絕緣介質組成，每張鋁箔2A的邊緣包括邊條，且兩張鋁箔2A的邊條沿長度L方向從薄膜3A的邊緣伸出的方向相反，於是，這兩個分別從薄膜3A的邊緣相反方向伸出的邊條構成了每個電容元件1A的兩個電極4A，S卩，邊條的尺寸A也就是電極4A的尺寸。在製造中，電容元件1A組裝成芯子20A之前，需先將熔絲6A裝配到電容元件1A上，見圖3和圖4,先在元件的外表面上包裹元件內襯墊5A (圖5)及元件外襯墊8A (圖7)，再將熔絲6A用膠帶7A粘貼到元件外襯墊8A上，形成組裝體10A(圖3)，然後將組裝體10A組裝成芯子20A，再對芯子20A中各個電容元件10A的電極4A之間、電極4A與熔絲之間、熔絲與熔絲之間、相關的電容元件的引出端與芯子20A的引出端之間進行電氣連接，以形成完整的電容器內部芯子的結構，電氣連接方式為焊料釺焊模式。該結構的特點及局限性如下:
[0003]現階段生產帶內熔絲結構電容器的生產企業大多數採用上述結構，其主要特點是:①熔絲結構簡單；②熔絲的放置僅佔有箱體的少許有效空間熔絲貼於元件襯墊的大面處，使元件疊置後可保證熔絲具有良好的隔離性能，故障元件的熔絲動作不會引起相鄰完好元件的熔絲的誤動作熔絲動作後的有害殘餘物擴散較慢，不會很快影響整臺電容器的性能，但隨著絕緣油的循環，這些有害殘餘物仍然會擴散，進而影響整臺電容器的性能；⑤熔絲的放置影響元件的壓緊係數，進而影響元件極板間電場分布的均勻性，從圖3中可以看出元件a、b、c、d區域中只有d區域的壓緊程度未受熔絲的影響，符合設計要求，其餘a、b、c區域的壓緊程度均高於設計要求，而以a區域(折邊處)的壓緊程度為最大，若芯子中熔絲縱向排列均在一條線上(最嚴酷的情況)，必將造成元件a區域的壓緊係數超過合理範圍，進而影響該區域的電場分布，使該區域的電場強度高於d區域，由於電場強度與電容器的使用壽命緊密相關，因此這種結構會直接影響電容器的使用壽命，從以往對損壞的電容器的解剖情況看，a區域的擊穿比例遠遠大於其它區域，足以證明該區域是影響電容器電氣性能的薄弱點，應加以改善；⑥熔絲的放置影響元件的壓緊係數，進而影響該區域絕緣油的浸潰效果，也直接影響電容器的電氣性能及使用壽命。


【發明內容】

[0004]本發明的目的在於提供一種電力電容器內熔絲新的組裝結構及其製造方法，以解決由於熔絲的放置位置不當影響元件的壓緊係數進而影響電容器電氣性能的問題。
[0005]為了達到上述目的，本發明提供了一種具有改進的內部熔絲結構的電力電容器，包括設於電容器殼體內的芯子，所述的芯子包括多個相互疊裝在一起的焊裝組件，每個焊裝組件包括多個電容元件組裝體，每個電容元件組裝體包括電容元件、元件內襯墊、元件外襯墊、熔絲和膠帶，元件內襯墊設於電容元件外側，元件外襯墊設於元件內襯墊的外側，所述的熔絲包括熔體部分以及設於熔體部分兩端的端子，其特徵在於，所述的熔絲的熔體部分通過膠帶固定在元件內襯墊的非疊裝一側並位於元件內襯墊和元件外襯墊之間，所述的元件外襯墊開有孔，所述的熔絲的一個端子與電容元件的一個電極電氣連接，另一個端子從元件外襯墊的孔中伸出。
[0006]優選地，所述的熔絲一個端子與電容元件的一個電極之間通過多層共焊的超聲波焊接結構實現電氣連接。
[0007]優選地，所述的電容元件的另一個電極通過多層共焊的超聲波焊接結構實現電氣連接。
[0008]優選地，所述的電容器殼體的上下兩端設有引出端，位於所述的芯子的上、下端的兩個焊裝組件分別與引出端之間通過冷機械夾接結構實現電氣連接。
[0009]優選地，所述的多層共焊的超聲波焊接結構為帶保護片的單極滿層共焊複合結構或為不帶保護片的單極滿層共焊簡單結構。
[0010]優選地，所述的膠帶完全覆蓋熔絲的熔體部分，膠帶與元件內襯墊構成對熔絲的熔體部分的密封結構。
[0011]本發明還提供了上述的具有改進的內部熔絲結構的電力電容器的製造方法，其特徵在於，包括以下步驟:
[0012]步驟1:製作電容元件；
[0013]步驟2:採用超聲波焊接設備將電容元件中的一個電極與熔絲的一個端子在無壓力的狀態下進行超聲波焊接，以實現電容元件的電極與熔絲之間的電氣連接；
[0014]步驟3:在電容元件上包裹元件內襯墊，再用膠帶將熔絲的熔體部分密封在元件內襯墊的非疊裝一側並裝上元件外襯墊，形成電容元件組裝體；
[0015]步驟4:將每個電容元件的另一個電極在無壓力的狀態下進行超聲波焊接，以實現每個電容元件的電極之間的電氣連接；
[0016]步驟5:將多個電容元件組裝體疊裝在一起，按需要進行電氣連接，形成多個焊裝組件，將多個焊裝組件按照設計要求壓裝並進行電氣連接形成芯子；
[0017]步驟6:將位於所述的芯子的上、下端的兩個焊裝組件分別與位於電容器殼體上下兩端的引出端之間通過冷機械夾接結構實現電氣連接。
[0018]與現有技術相比，本發明的有益效果是:
[0019]1、本發明採用了改進的熔絲結構，該結構不會影響元件的壓緊係數，進而可以避免影響電容器電氣性能的問題；
[0020]2、本發明所述的膠帶粘貼在元件內襯墊及熔絲上，具有對熔絲熔體部分的密封功能，以避免熔絲動作後的有害殘餘物的擴散，膠帶同時也起到熔絲間的隔離作用，由於膠帶很薄，不會引起元件局部增厚引出壓緊係數不均衡的問題。元件外襯墊起到熔絲間的第二道隔離作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是現有技術的電力電容器的電容元件1A的外形結構示意圖。其中，Η為電容元件的厚度、L為電容元件的長度，W為電容元件的寬度；(:為電容元件電極(鋁箔)的有效寬度減去2邊的折邊寬度，Β為薄膜寬度；
[0022]圖2是圖1的左側視圖，其中示出了現有技術的電容元件1Α是由兩張鋁箔2Α與兩組薄膜3Α重疊卷繞而成的結構。
[0023]圖3是現有技術的電力電容器的電容元件組裝體10Α的外形結構示意圖。其中，D為元件內襯墊5Α的寬度；
[0024]圖4是圖3的左側視圖。
[0025]圖5是現有技術的電力電容器的電容元件組裝體10Α中的元件內襯墊5Α的示意圖。
[0026]圖6是現有技術的電力電容器的電容元件組裝體10Α中的熔絲6Α的示意圖。
[0027]圖7是現有技術的電力電容器的電容元件組裝體10Α中的元件外襯墊8Α的示意圖。
[0028]圖8是現有技術的電力電容器的芯子20Α連接片側的外形結構示意圖，其電氣連接採用錫鉛焊料釺焊方式，電容元件1Α的電極4Α通過釺焊逐個焊接到連接片11Α上，電極4Α與連接片11Α之間通過搪錫鋅焊料、鋪展工序和填充錫鉛焊料等焊接工序，建立起很大很厚的焊料層12Α。
[0029]圖9是現有技術的電力電容器的芯子20Α熔絲側的外形結構示意圖，其電氣連接採用錫鉛焊料釺焊方式，熔絲通過釺焊逐個焊接到電容元件1Α的電極4Α的焊料層13Α上。
[0030]圖10是圖9的左側視的局部放大示意圖。
[0031]圖11是本發明的電力電容器的電容元件組裝體10結構示意圖。
[0032]圖12是圖11的左側視圖。
[0033]圖13是圖11所示的電容器的電容元件1的結構示意圖。每個電極的尺寸a為10mm 至 15mm。
[0034]圖14是本發明的電力電容器的芯子20的電容元件並聯側的外形結構示意圖。
[0035]圖15是本發明的電力電容器的芯子20的電容元件與熔絲串聯側的外形結構示意圖。
[0036]圖16是圖15的左側視圖。
[0037]圖17是圖11的仰視的局部示意圖。
[0038]圖18是電容元件組裝體10中的元件外襯墊8的示意圖。
[0039]圖19是圖12的N局部放大示意圖。
[0040]圖20是圖11的Μ局部放大示意圖。

【具體實施方式】
[0041]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。
[0042]本發明是在申請號為201320634079.4的中國專利《電力電容器及其製造方法》之上進行改進所得到的技術方案，本發明實施例中的電容元件的結構、多層共焊的超聲波焊接結構、帶保護片的單極滿層共焊複合結構、不帶保護片的單極滿層共焊簡單結構、冷機械夾接結構與上述專利相同。
[0043]實施例
[0044]如圖14和15所示，本發明的具有改進的內部熔絲結構的電力電容器，包括設於電容器殼體內的芯子20，所述的芯子20包括多個相互疊裝在一起的焊裝組件23、24、25，每個焊裝組件23、24、25包括多個電容元件組裝體10,如圖11所示,每個電容元件組裝體10包括電容元件1、元件內襯墊5A、元件外襯墊8A、熔絲6A和膠帶7，其中，電容元件1的結構如圖13所示。元件內襯墊5A設於電容元件1外側，元件外襯墊8A設於元件內襯墊5A的外側，所述的熔絲6A包括熔體部分以及設於熔體部分兩端的端子，所述的熔絲6A的熔體部分通過膠帶7固定在元件內襯墊5A的非疊裝一側並位於元件內襯墊5A和元件外襯墊8之間，如圖17所示，所述的膠帶7完全覆蓋熔絲6A的熔體部分，膠帶7與元件內襯墊5A構成對熔絲6A的熔體部分的密封結構。如圖18所示，所述的元件外襯墊8開有圓孔，如圖20所示，所述的熔絲6A—個端子與電容元件1的一個電極之間通過多層共焊的超聲波焊接結構11實現電氣連接。所述的多層共焊的超聲波焊接結構11為帶保護片16的單極滿層共焊複合結構113。所述的電容元件1的另一個電極通過多層共焊的超聲波焊接結構實現電氣連接。如圖19所示，所述的熔絲6A的另一個端子從元件外襯墊8的圓孔中伸出。所述的電容器殼體的上下兩端設有引出端71、72，位於所述的芯子20的上、下端的兩個焊裝組件23,25分別與引出端71、72之間通過冷機械夾接結構實現電氣連接。
[0045]上述的具有改進的內部熔絲結構的電力電容器的製造方法，具體步驟如下:
[0046]步驟1:按照申請號為201320634079.4的中國專利《電力電容器及其製造方法》中公開的方法製作電容元件1 ;
[0047]步驟2:用膠帶7將熔絲6A的熔體部分密封在元件內襯墊5A外表面的非疊裝一側；
[0048]步驟3:在電容元件1上包裹元件內襯墊5A，採用超聲波焊接設備將電容元件1中的一個電極4與兀件內襯墊5A上的熔絲6A的一個端子在無壓力的狀態下進行超聲波多層共焊，以實現電容元件1的電極4與熔絲6A之間的電氣連接；
[0049]步驟4:將熔絲6A的另一端子從元件外襯墊8側面的圓孔穿過並包裹好元件，形成電容元件組裝體10。
[0050]步驟5:採用超聲波焊接設備將預定數量的多個電容元件組裝體10的電容元件1的另一電極4在無壓力的狀態下依次進行超聲波焊接，以實現每個電容元件1的電極4之間的電氣連接，並且將多個電容元件1疊裝在一起，分別形成多個焊裝組件23、24、25 ；
[0051]步驟6:如圖16所示，將多個焊裝組件23、24、25按照設計要求壓裝並進行元件外襯墊8側面的圓孔穿過的熔絲6A的另一個端子與連接片11A的焊料釺焊以形成芯子20 ；
[0052]步驟7:將位於所述的芯子20的上、下端的兩個焊裝組件23、25分別與位於電容器殼體上下兩端的引出端71、72之間按照上述專利方法通過冷機械夾接結構實現電氣連接。
【權利要求】
1.一種具有改進的內部熔絲結構的電力電容器，包括設於電容器殼體內的芯子(20),所述的芯子(20)包括多個相互疊裝在一起的焊裝組件(23、24、25)，每個焊裝組件(23、24、25)包括多個電容元件組裝體(10),每個電容元件組裝體(10)包括電容元件(I)、元件內襯墊(5A)、元件外襯墊(8A)、熔絲(6A)和膠帶(7)，元件內襯墊(5A)設於電容元件(I)外偵牝元件外襯墊(M)設於元件內襯墊(5A)的外側，所述的熔絲(M)包括熔體部分以及設於熔體部分兩端的端子，其特徵在於，所述的熔絲(M)的熔體部分通過膠帶(7)固定在元件內襯墊(5A)的非疊裝一側並位於元件內襯墊(5A)和元件外襯墊(8)之間，所述的元件外襯墊(8)開有孔，所述的熔絲(M)的一個端子與電容元件(I)的一個電極電氣連接，另一個端子從元件外襯墊(8)的孔中伸出。
2.如權利要求1所述的具有改進的內部熔絲結構的電力電容器，其特徵在於，所述的熔絲(M) 一個端子與電容元件(I)的一個電極之間通過多層共焊的超聲波焊接結構(11)實現電氣連接。
3.如權利要求1所述的具有改進的內部熔絲結構的電力電容器，其特徵在於，所述的電容元件(I)的另一個電極通過多層共焊的超聲波焊接結構實現電氣連接。
4.如權利要求1所述的具有改進的內部熔絲結構的電力電容器，其特徵在於，所述的電容器殼體的上下兩端設有引出端(71、72)，位於所述的芯子(20)的上、下端的兩個焊裝組件(23、25)分別與引出端(71、72)之間通過冷機械夾接結構實現電氣連接。
5.如權利要求1所述的具有改進的內部熔絲結構的電力電容器，其特徵在於，所述的多層共焊的超聲波焊接結構(11)為帶保護片(16)的單極滿層共焊複合結構(113)或為不帶保護片的單極滿層共焊簡單結構。
6.如權利要求1所述的具有改進的內部熔絲結構的電力電容器，其特徵在於，所述的膠帶⑵完全覆蓋熔絲(6A)的熔體部分，膠帶(7)與元件內襯墊(5A)構成對熔絲(6A)的熔體部分的密封結構。
【文檔編號】H01G2/16GK104319093SQ201410348877
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年7月22日 優先權日:2014年7月22日
【發明者】張雅舒, 王寧來, 周存和, 李新民 申請人:正泰電氣股份有限公司