專利名稱：一種金屬化膜電容器組件的制作方法
技術領域：
本發明屬于脈沖功率領域使用的電容器，具體涉及一種金屬化膜電容器組件，應用在大氣壓或低氣壓環境。
背景技術：
金屬化膜電容器由于采用金屬化工藝，具有自愈性能，可以工作在臨界擊穿場強下，大大提高介質膜的儲能密度，減小儲能元件的體積。因此，目前金屬化膜電容器常作為脈沖功率電源的初級儲能和中間儲能。值得指出的是，現有高壓金屬化膜電容器，為達到較高儲能密度，需要電容器整機具有較高的封裝系數，即體積利用率，這就需要考慮內部絕緣結構設計。一般大氣條件下應用的脈沖電容器多采用金屬或絕緣外殼封裝，內部用空氣或其他氣體作為絕緣介質的，稱為干式結構；內部注入浸漬劑作為絕緣介質的，稱為浸漬式結構。當脈沖電容器面向低氣壓環境(氣壓低于I(T1Pa)應用時，干式結構存在的安全隱患是一旦密封產生缺口，極易在其內部形成局部低氣壓區，導致內部在較低電壓下發生閃絡放電，造成電容器爆炸。浸漬式結構同樣可能會發生浸漬劑泄漏甚至爆炸的危險。本發明中涉及的DMD絕緣紙全稱為聚酯薄膜、聚酯纖維非織布復合絕緣紙。
發明內容
本發明提供一種金屬化膜電容器組件，解決現有高壓金屬化膜電容器在大氣壓或低氣壓環境下應用容易爆炸的問題。本發明的一種金屬化膜電容器組件，包括電容芯子、DMD絕緣紙、高壓引出電極和低壓引出電極，其特征在于所述電容芯子由兩層金屬化聚丙烯薄膜層疊在一起卷繞在芯軸上，卷繞后兩層金屬化聚丙烯薄膜末端之間插入聚丙烯光膜，聚丙烯光膜包裹在金屬化聚丙烯薄膜外，再卷繞10 30圈，卷繞后兩端面均噴鍍金屬層；所述金屬化聚丙烯薄膜的結構為聚丙烯薄膜上表面的一端留有絕緣邊緣，上表面其它區域噴鍍金屬蒸鍍電極；兩層金屬化聚丙烯薄膜層疊時，噴鍍金屬蒸鍍電極的面朝向相同，絕緣邊緣分開在左側和右側；M個電容芯子兩端面分別焊接銅排，實現電容并聯，組成電容堆棧，2;N個電容堆棧的前端面或后端面焊接銅排，實現電容堆棧串聯，組成電容組件， N ^ 2 ；各電容堆棧之間具有2 10層DMD絕緣紙，進行電氣絕緣；電容組件中，第一個電容堆棧未通過焊接銅排實現電氣串聯的端面通過匯流銅排連接高壓引出電極或低壓引出電極，第N個電容堆棧未通過焊接銅排實現電氣串聯的端面通過匯流銅排連接低壓引出電極或高壓引出電極；采用聚氨酯灌封膠對所述電容組件、DMD絕緣紙、匯流銅排、高壓引出電極和低壓引出電極整體灌封，并露出部分高壓引出電極和低壓引出電極，構成所述金屬化膜電容器組件。本發明可保證電容芯子排列緊密，整機有較高的封裝系數和較高的儲能密度；各電容堆棧之間采取兩層以上DMD絕緣紙進行電氣隔離，能達到較高的電氣強度；用高韌性和高硬度的聚氨酯灌封可防止電容器在低氣壓環境(氣壓低于I(T1Pa)應用時內部形成局部低氣壓區，發生由內部閃絡放電導致的爆炸，保證在大氣環境或者低氣壓環境下都能具有良好的絕緣可靠性和較高的工作電壓；另外，聚氨酯具有一定的吸聲功能，能降低電容器工作時自愈噪聲；同時，聚氨酯灌封結構可避免電容器使用時間久后潮氣進入內部；而且聚氨酯固化后可將高低壓電極及內部連接線固定，限制大電流電動力作用時導線大幅擺動，保證在大電流放電條件下具有較好的機械性能和使用壽命。
圖I(A)為電容芯子結構示意圖；圖1 (B)為金屬化聚丙烯薄膜示意圖；圖2(A)為本發明的一個基本電容堆棧；圖2(B)為本發明的一個基本電容堆棧側視圖；圖3(A)為圖2中兩個電容堆棧串聯組成電容組件的側視圖；圖3(B)為圖2中兩個電容堆棧串聯組成電容組件的俯視圖；圖4 (A)為圖3中電容組件灌封結構側視圖；圖4(B)為圖3中電容組件灌封結構俯視圖；圖5㈧為3個電容堆棧串聯組成電容組件的側視圖；圖5(B)為3個電容堆棧串聯組成電容組件的俯視圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。如圖1(A)、圖 1(B)、圖 2(A)、圖 2(B)、圖 3(A)、圖 3(B)、圖 4(A)、圖 4(B)所示，本發明實施例包括電容芯子5、銅排6、DMD絕緣紙8、匯流銅排9、高壓引出電極10a、低壓引出電極IOb和聚氨酯灌封膠11。如圖1(A)、圖I(B)所示，電容芯子5由兩層金屬化聚丙烯薄膜2層疊在一起卷繞在芯軸1上，卷繞后兩層金屬化聚丙烯薄膜2末端之間插入聚丙烯光膜3，聚丙烯光膜包裹在金屬化聚丙烯薄膜2外，再卷繞20圈，卷繞后兩端面均噴鍍金屬層4 ；所述金屬化聚丙烯薄膜2的結構為聚丙烯薄膜加上表面的一端留有絕緣邊緣 2b，上表面其它區域噴鍍金屬蒸鍍電極2c ；兩層金屬化聚丙烯薄膜2層疊時，噴鍍金屬蒸鍍電極2c的面朝向相同，絕緣邊緣2b分開在左側和右側；每個電容芯子5的電容量為50 μ F，額定電壓為4kV。如圖2(A)、圖2(B)所示，18個電容芯子5排列成3X6陣列，兩端面分別焊接銅排 6，實現電容并聯，組成電容堆棧7。每個電容堆棧7的電容量為900 μ F，額定電壓為4kV。如圖3(A)、圖3(B)所示，兩個電容堆棧7的前端面焊接銅排6，實現電容堆棧串聯，組成電容組件。兩個電容堆棧7之間插入2層DMD絕緣紙8，每層DMD絕緣紙能承受的電壓為SkV ；左側電容堆棧7的后端面通過匯流銅排9連接高壓引出電極10a，右側電容堆棧7的后端面通過匯流銅排9連接低壓引出電極10b。如圖4 (A)、圖4⑶所示，采用聚氨酯灌封膠11對所述電容組件、DMD絕緣紙8、匯流銅排9、高壓引出電極IOa和低壓引出電極IOb整體灌封，并露出部分高壓引出電極IOa 和低壓引出電極10b，用于與外部電氣連接，構成金屬化膜電容器組件；灌封時，電容組件置于內壁涂有脫模劑的容器中。灌封前電容組件及容器置于 80°C的環境中加熱兩個小時，除去表面濕氣。然后將聚氨酯灌封膠11導入容器中，待聚氨酯灌封膠11經過Mh固化后從容器中取出電容組件。整個金屬化膜電容器組件電容量為 450 μ F，額定電壓為8kV。如圖5(A)、圖5(B)所示，3個電容堆棧7實現電容堆棧串聯組成電容組件；第一、 第二個電容堆棧7前端面焊接銅排6實現電氣連接；第二、第三個電容堆棧7后端面焊接銅排6實現電氣連接；第一和第二個電容堆棧7之間、第二和第三個電容堆棧7之間分別插入 2層DMD絕緣紙8 ；第一個電容堆棧7的后端面通過匯流銅排9連接高壓引出電極10a，第三個電容堆棧7的前端面通過匯流銅排9連接低壓引出電極10b。圖5 (A)、圖5 (B)所示電容組件的聚氨酯灌封結構與圖4 (A)、圖4 (B)相同。整個電容組件電容量為300 μ F，額定電壓為12kV。
權利要求
1. 一種金屬化膜電容器組件，包括電容芯子、DMD絕緣紙、高壓引出電極和低壓引出電極，其特征在于所述電容芯子由兩層金屬化聚丙烯薄膜(2)層疊在一起卷繞在芯軸(1)上，卷繞后兩層金屬化聚丙烯薄膜(2)末端之間插入聚丙烯光膜(3)，聚丙烯光膜包裹在金屬化聚丙烯薄膜(2)外，再卷繞1(Γ30圈，卷繞后兩端面均噴鍍金屬層(4)；所述金屬化聚丙烯薄膜(2)的結構為聚丙烯薄膜(2a)上表面的一端留有絕緣邊緣 (2b)，上表面其它區域噴鍍金屬蒸鍍電極(2c);兩層金屬化聚丙烯薄膜(2)層疊時，噴鍍金屬蒸鍍電極(2c)的面朝向相同，絕緣邊緣(2b)分開在左側和右側；M個電容芯子(5)兩端面分別焊接銅排(6)，實現電容并聯，組成電容堆棧(7)，M> 2; N個電容堆棧(7 )的前端面或后端面焊接銅排(6 )，實現電容堆棧串聯，組成電容組件， N ^ 2 ；各電容堆棧(7)之間具有2 10層DMD絕緣紙(8)，進行電氣絕緣；電容組件中，第一個電容堆棧未通過焊接銅排(6)實現電氣串聯的端面通過匯流銅排 (9)連接高壓引出電極(10a)或低壓引出電極(10力)，第N個電容堆棧未通過焊接銅排(6) 實現電氣串聯的端面通過匯流銅排(9)連接低壓引出電極(10力)或高壓引出電極(10a);采用聚氨酯灌封膠(11)對所述電容組件、DMD絕緣紙、匯流銅排、高壓引出電極和低壓引出電極整體灌封，并露出部分高壓引出電極和低壓引出電極，構成所述金屬化膜電容器組件。
全文摘要
一種金屬化膜電容器組件，屬于脈沖功率領域使用的電容器，解決現有高壓金屬化膜電容器在大氣壓或低氣壓環境下應用容易爆炸的問題。本發明包括電容芯子、DMD絕緣紙、高壓引出電極和低壓引出電極，M個電容芯子實現電容并聯，組成電容堆棧；N個電容堆棧實現電容串聯，組成電容組件，各電容堆棧之間具有DMD絕緣紙；采用聚氨酯灌封膠對電容組件、DMD絕緣紙、高壓和低壓引出電極整體灌封，構成所述金屬化膜電容器組件。本發明有較高的儲能密度和電氣強度，在大氣壓或者低氣壓環境下具有良好的絕緣可靠性，在大電流放電條件下具有較好的機械性能和使用壽命。
文檔編號H01G4/224GK102522198SQ20111040548
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月8日 優先權日2011年12月8日
發明者劉德, 呂霏, 李化, 李智威, 林福昌, 章妙, 陳耀紅 申請人:華中科技大學