一種脈衝電容器的製作方法
2024-02-14 00:30:15
專利名稱：一種脈衝電容器的製作方法
技術領域：
本發明屬於電容器，具體涉及一種脈衝電容器，適用於要求電容器內部電感為納亨級別的脈衝功率系統。
背景技術：
用於脈衝電容器的主要儲能介質材料是高分子介質薄膜，根據金屬電極形式，可分為箔式電容器和金屬化膜電容器兩種。箔式電容器由絕緣介質薄膜和鋁箔卷繞，採用液體浸漬劑浸漬，再加上引出片(電極)構成；金屬化膜電容器由表面蒸鍍了金屬的絕緣介質薄膜卷繞而成，由於具有金屬電極，脈衝電容器必然存在內部電感和內部電阻，一個實際的脈衝電容器可以採用串聯的電容、電阻和電感等效表示，其中的等效串聯電感會影響脈衝放電時電流的峰值、脈寬等參數。對於要求快速放電和大電流放電的領域，要求電容器具備較低的等效串聯電感。現有的箔式電容器和金屬化膜電容器的元件都是以某個固定的芯軸為中心，將介質薄膜卷繞在芯軸上。箔式電容器的電感可以達到納亨級別，但是其可靠性不高，而且應用場強較低；金屬化膜電容器單個元件的等效串聯電感都一般大於納亨級，有些金屬化膜電容器元件的等效串聯電感可達上百納亨。對於要求快速放電以及大電流放電的應用領域，上述電容器結構因為其等效串聯電感偏大，都不能完全適應。需要一種新型的電容器結構，它能夠減小在卷繞過程中因為電極結構而產生的等效串聯電感，使電容器能夠在快速放電或大電流放電的應用領域應用。
發明內容
本發明提供一種脈衝電容器，用於脈衝功率系統，解決現有金屬化膜脈衝電容器等效串聯電感偏高的問題，適用於快速放電或大電流放電的應用領域。本發明的一種脈衝電容器，包括芯軸及卷繞其上的電容膜，其特徵在於所述芯軸上自內向外依次卷繞有第一組電容膜、第一聚酯絕緣膜、第二組電容膜、 第二聚酯絕緣膜、第三組電容膜和第三聚酯絕緣膜，第三聚酯絕緣膜外裝有外殼；所述第一組電容膜和第二組電容膜上端面通過噴鍍金屬層連接，所述第一組電容膜和第二組電容膜下端面之間由第一聚酯絕緣膜實現絕緣；所述第二組電容膜和第三組電容膜下端面通過噴鍍金屬層連接，所述第二組電容膜和第三組電容膜上端面之間由第二聚酯絕緣膜實現絕緣；所述第三組電容膜和外殼之間由第三聚酯絕緣膜實現絕緣；所述第一組電容膜下端面噴鍍金屬層連接鍍錫銅排做低壓引出電極，接脈衝電容器外殼，第三組電容膜上端面噴鍍金屬層連接鍍錫銅排做高壓引出電極，接脈衝電容器高壓輸出端；
所述第一、第二、第三組電容膜採用金屬化聚丙烯薄膜、或者由鋁箔和聚丙烯薄膜貼合的組合薄膜、或者金屬化聚丙烯薄膜與組合薄膜混合繞制。所述的脈衝電容器，其特徵在於所述芯軸採用聚碳酸酯(PC)材料；所述第一、第二和第三聚酯絕緣膜的卷繞層數應保證它們的耐壓水平大於整個脈衝電容器額定電壓的三分之二。所述的脈衝電容器，其特徵在於所述第一組電容膜、第二組電容膜和第三組電容膜的電容量相等，當外加電壓時， 每組電容膜上分得的電壓相等。本發明採用同軸卷繞串聯結構，三組電容膜通過串聯所構成的電容能承受更高的應用電壓，通過噴鍍金屬層的設計使第一組電容膜和第三組電容膜內部流過的電流與第二組電容膜內部和外殼流過的電流方向相反，這種反向電流的存在減小了整個電容器的磁通量，使整個電容器的等效串聯電感顯著減小，可達納亨級別。
圖1為本發明的實施例剖面示意圖；圖2為本發明的另一個實施例剖面示意圖。
具體實施例方式下面根據附圖和實施例對本發明進一步說明。如圖1所示，本發明第一個實施例包括芯軸1及卷繞其上的電容膜，在所述芯軸1 上自內向外依次卷繞有第一組電容膜2、第一聚酯絕緣膜3、第二組電容膜4、第二聚酯絕緣膜5、第三組電容膜6和第三聚酯絕緣膜7，第三聚酯絕緣膜7外裝有金屬外殼8 ；所述第一組電容膜和第二組電容膜上端面通過噴鍍金屬層9連接，所述第一組電容膜和第二組電容膜下端面之間由第一聚酯絕緣膜實現絕緣；所述第二組電容膜和第三組電容膜下端面通過噴鍍金屬層10連接，所述第二組電容膜和第三組電容膜上端面之間由第二聚酯絕緣膜實現絕緣；所述第三組電容膜和外殼之間由第三聚酯絕緣膜實現絕緣；所述第一組電容膜2下端面噴鍍金屬層焊接鍍錫銅排做低壓引出下電極11，下電極11通過焊接方式連接脈衝電容器金屬外殼8，第三組電容膜6上端面噴鍍金屬層連接鍍錫銅排做高壓引出上電極12，接脈衝電容器高壓輸出端13。本實施例中，所述芯軸1採用聚碳酸酯(PC)材料，外徑為9mm ；第一組電容膜2、第二組電容膜4和第三組電容膜6均採用金屬化聚丙烯薄膜與組合薄膜混合繞制各層交替，繞制一層金屬化聚丙烯薄膜，再繞制一層組合薄膜；組合薄膜由鋁箔和聚丙烯薄膜貼合構成。整個脈衝電容器的電容量為2 μ F，設計卷繞時應保證第一組電容膜2、第二組電容膜4和第三組電容膜6的電容量均為6 μ F，從而保證了在外加電壓時三組電容膜上分得的電壓相等；本實施例中，整個脈衝電容器額定電壓為5kV。第一、第二和第三聚酯絕緣膜的卷
4繞層數應保證它們的耐壓水平大於整個脈衝電容器額定電壓的三分之二，即大於3. 3kV。第二個實施例如圖2所示，第一電容器元件14和第二電容器元件15結構相同，均按照圖1卷繞而成，只是沒有外殼。將第一電容器元件14上下倒置，再使用鍍錫銅排將第一電容器元件的第三組電容膜的下端噴金面與第二電容器元件的第三組電容膜的上端噴金面連結，這樣就完成了第一電容器元件和第二電容器元件的串聯，此後將串聯後的第一電容器元件和第二電容器元件裝入金屬外殼16。第二電容器元件15的第一組電容膜的下端噴金面用鍍錫銅排與金屬外殼相連。電容器工作時，金屬外殼16用作低壓電極，應與大地相連。第一電容器元件14的第一組電容膜的上端噴金面用鍍錫銅排與頂蓋18上的金屬電極相連，用作高壓電極。金屬外殼16中填充滿環氧材料，用於絕緣、隔離外界空氣和減少震動。
權利要求
1.一種脈衝電容器，包括芯軸及卷繞其上的電容膜，其特徵在於所述芯軸上自內向外依次卷繞有第一組電容膜、第一聚酯絕緣膜、第二組電容膜、第二聚酯絕緣膜、第三組電容膜和第三聚酯絕緣膜，第三聚酯絕緣膜外裝有外殼；所述第一組電容膜和第二組電容膜上端面通過噴鍍金屬層連接，所述第一組電容膜和第二組電容膜下端面之間由第一聚酯絕緣膜實現絕緣；所述第二組電容膜和第三組電容膜下端面通過噴鍍金屬層連接，所述第二組電容膜和第三組電容膜上端面之間由第二聚酯絕緣膜實現絕緣；所述第三組電容膜和外殼之間由第三聚酯絕緣膜實現絕緣；所述第一組電容膜下端面噴鍍金屬層連接鍍錫銅排做低壓引出電極，接脈衝電容器外殼，第三組電容膜上端面噴鍍金屬層連接鍍錫銅排做高壓引出電極，接脈衝電容器高壓輸出端；所述第一、第二、第三組電容膜採用金屬化聚丙烯薄膜、或者由鋁箔和聚丙烯薄膜貼合的組合薄膜、或者金屬化聚丙烯薄膜與組合薄膜混合繞制。
2.如權利要求1所述的脈衝電容器，其特徵在於 所述芯軸採用聚碳酸酯材料；所述第一、第二和第三聚酯絕緣膜的卷繞層數應保證它們的耐壓水平大於整個脈衝電容器額定電壓的三分之二。
3.如權利要求1或2所述的脈衝電容器，其特徵在於所述第一組電容膜、第二組電容膜和第三組電容膜的電容量相等，當外加電壓時，每組電容膜上分得的電壓相等。
全文摘要
一種脈衝電容器，屬於電容器，解決現有金屬化膜脈衝電容器等效串聯電感偏高的問題，適用於要求電容器內部電感為納亨級別的脈衝功率系統。本發明在芯軸上自內向外依次卷繞有第一組電容膜、第一聚酯絕緣膜、第二組電容膜、第二聚酯絕緣膜、第三組電容膜和第三聚酯絕緣膜，第三聚酯絕緣膜外裝有外殼；第一、第二組電容膜上端面連接，下端面之間絕緣；第二、第三組電容膜下端面連接，上端面之間絕緣；第三組電容膜和外殼之間絕緣；第一組電容膜下端面做低壓引出電極，接脈衝電容器外殼，第三組電容膜上端面做高壓引出電極，接脈衝電容器高壓輸出端。本發明能承受更高的應用電壓，減小了整個電容器的等效串聯電感，可達納亨級別。
文檔編號H01G4/228GK102385990SQ201110276599
公開日2012年3月21日 申請日期2011年9月16日 優先權日2011年9月16日
發明者呂霏, 李化, 李智威, 林福昌, 陳耀紅 申請人:華中科技大學