本發明涉及一種變頻功率電子電容器，屬于微波電路
技術領域：
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背景技術：
：變頻節能全固態微型化中頻、高頻、超音頻感應加熱設備、大功率開關電源及專用自動控制系統等廣泛應用于空調等家用電器、航空、軍工制造、有色金屬的加熱、熱處理氣淬火、退火調質、釬焊、熱鍛、標準件生產、機械制造等廣泛領域得到了普遍應用，是目前國家大力推廣的節能環保產品。采用特殊功率元器件及獨特的逆變技術，輸出振蕩頻率最高可達400khz，特別適合小型金屬物品的快速加熱等：輸出振蕩功率20～160kva；輸出振蕩頻率30～150khz；輸出振蕩電流200～2000a。與這些高頻感應加熱設備與之配套的關鍵串聯諧振電容器獲得了良好的發展空間和機遇，就其設計、工藝、質量水平都有較大差異。目前使用的空調控制器上的電解電容器主要存在設計方面不合理，外殼結構材料選用不當，體積大，工作頻率受到限制；高頻參數性能差，固有電感較大，阻抗頻率特性和等效串聯電阻大；當高頻電流提高時，有功功率的消耗也增加，電容器發熱、壽命縮短，發熱溫升突破了熱平衡造成熱擊穿；工藝落后，一致性差、壽命短、電解電容器的環保問題也很差。空調的特點是能用于制冷制熱，環保、熱泵高效化等，但是，隨著使用時間、使用臺數的增加，空調的用電量達到了家庭總耗電量的25％，因此從消費者降低年度耗電量和防止全球變暖的觀點而言，省電這一需求正在日益增長，而變頻空調是根據設定溫度與室溫的差，按其相應的轉速來驅動壓縮機，其中一大半的使用時間都是在額定一半以下的轉速(部分負載)下運行。因此，對于變頻產生的電源諧波，限制要比日本嚴。因此，在電路設計時，通過加大電抗器的容量、增加pfc電路等措施來解決電源諧波的問題，這也是導致變頻成本高的原因之一。技術實現要素：本發明解決的技術問題為：克服現有技術的不足，提供一種變頻功率電子電容器，即一種以金屬化鋅鋁材料為導電電極，以聚丙烯薄膜為介質的高頻聚丙烯薄膜介質諧振電容器，降低發熱損耗；提高高頻下的局部放電電壓和改善散熱條件，高頻性能更加優良，壽命更長。本發明解決的技術方案為：一種變頻功率電子電容器，包括：焊片、tc線、cp線、護套線、外殼、噴金層、芯體；外殼為中空腔體，一端設有開口；芯體設置在外殼內，芯體兩端連接噴金層；噴金層內側與芯體連接，每個噴金層外側各設有并列平行的焊片、tc線、cp線、護套線，焊片、tc線、cp線、護套線的一端通過噴金層連接，焊片、tc線、cp線、護套線的另一端從外殼的開口一端伸出；外殼內填充有填充料。所述外殼采用高頻渦流發熱很小的非鐵磁材質，如塑料等。所述芯體以聚丙烯薄膜為介質。所述外殼采用非金屬外殼。所述變頻功率電子電容器采用阻燃等級ul94-5va、密度1.75g/cm3～3g/cm3的環氧樹脂或聚氨酯材料進行封裝。所述焊片、tc線、cp線、護套線從外殼的開口一端伸出的另一端作為電容器的引腳，采用金屬材質。所述引腳采用金屬材料制造而成。所述噴金層的材料為噴涂金屬材料，采用鋅、錫等金屬材料；所述填充料采用阻燃等級ul94-5va、密度1.75g/cm3～3g/cm3的環氧樹脂或聚氨酯材料。所述芯體與外殼底部的距離取值優選范圍為1.5mm～3mm，且噴金層與外殼內壁的距離優選取值范圍為1.5mm～3mm。本發明相對于現有技術的有益效果在于：(1)本發明的變頻功率電子電容器應用到家用空調上，可以滿足國際標準的電源諧波限制。(2)本發明的變頻功率電子電容器成本低可以向全球市場推廣，以降低變頻空調的成本，能夠為變頻空調的普及、以及降低年度耗電量做出很大的貢獻。(3)本發明的變頻功率電子電容器搭載實現的“變頻空調無電解電容驅動關鍵技術研究與產業化”項目順利通過了專家的會審，經專家評議，項目技術均達到國際領先水平，項目技術指標完成較好，經濟和社會效益顯著，技術具有很好的創新性。(4)本發明針對無電解電容驅動技術在功率范圍、電流諧波、振動抑制等方面存在的技術難題取得了多項技術突破，解決了無電解電容驅動技術在變頻空調應用中所面臨的重要技術難題，使變頻空調器的性價比顯著提升，將引領空調行業的又一重大變革。(5)本發明的變頻功率電子電容器提升了變頻空調的效率，為綠色、低碳環境做出了貢獻，引領了家電變頻化、節能化的發展趨勢，每年可為國家節省數十gw(gw代表功率的單位)的發電量、上百億的電力支出。(6)本發明內部結構更加合理，采用低esl和低esr技術，適應高頻、大電流，減小自感和等效串聯電阻，降低發熱損耗；提高高頻下的局部放電電壓和改善散熱條件，高頻性能更加優良，壽命更長。(7)本發明提出了可以同時解決變頻降成本和滿足諧波標準的無電解電容變頻器這一方案，spw和mps電路，本發明不使用大型/高成本的電解電容、電抗器、pfc電路，通過變頻控制來減少輸入電流的諧波成分，可滿足全球最嚴的電源諧波標準。(8)本發明的電容器的省電效果很大，能夠結合使用永磁電機，使使用本發明的電容器的變頻空調的年度耗電量降低30～40％。附圖說明圖1為本發明的結構示意圖。具體實施方式本發明的基本思路為：提供一種變頻功率電子電容器，涉及有機介質固定電容器
技術領域：
，包括外殼，外殼內設置有芯體，芯體兩端連接噴金層，噴金層外側連接焊片、tc線、cp線、護套線，所述外殼內填充有填充料(環氧樹脂、聚氨酯等材料)，外殼采用高頻渦流發熱很小的非鐵磁材質外殼，如塑料外殼，芯體以聚丙烯薄膜為介質，以鋅鋁金屬材料為導電電極。本發明內部結構更加合理，采用低esl和低esr技術，適應高頻、大電流工作環境，減小自感和等效串聯電阻，降低發熱損耗；提高高頻下的局部放電電壓和改善散熱條件，高頻性能更加優良，壽命更長，且本發明可以抑制諧波對電力設備絕緣產生加速老化效應，避免諧波疊加后的電壓峰值對金屬化膜電容器老化帶來的影響。下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步詳細描述。如圖1所示，一種變頻功率電子電容器，其特征在于包括：焊片1、外殼2、噴金層3、芯體4；外殼2為中空腔體，一端設有開口，外殼2可采用高頻渦流發熱很小的非鐵磁材質，如塑料外殼2也可采用非金屬外殼。芯體4設置在外殼2內，芯體4優選以聚丙烯薄膜為介質，芯體4形狀優選為內置塑料骨架的圓柱體或壓扁的長方體、芯體尺寸能夠根據產品的容量設計定制，芯體優選使用的金屬化聚丙烯薄膜的厚度為2.5μm～7μm。芯體4兩端連接噴金層3；噴金層3內側與芯體4連接，每個噴金層3外側各設有并列平行的焊片、tc線、cp線、護套線，焊片、tc線、cp線、護套線1，焊片、tc線、cp線、護套線的一端通過噴金層連接3，焊片、tc線、cp線、護套線的另一端從外殼2的開口一端伸出，優選方案為：tc線和cp線，tc線和cp線外設有護套線1，tc線、cp線的一端通過焊片連接噴金層3，tc線、cp線的另一端從外殼2的開口一端伸出；焊片、tc線、cp線、護套線從外殼2的開口一端伸出的另一端作為電容器的引腳，采用金屬材質，引腳優選采用鋅或者鋁質材料制造而成。焊片、tc線、cp線、護套線1與噴金層3的接觸面積的優選比值在1/6～1/8，且焊片1的厚度優選在0.5～2mm(187#、250#等)以上(優選含鍍鋅銅鎳層)，能夠有效提高高頻下的局部放電電壓、改善散熱條件、耐鹽霧腐蝕條件、導電率高等條件，高頻性能更加優良、電損耗小，壽命更長。芯體為圓柱體時，噴金層厚度優選值為：(芯體直徑/2)*(芯體直徑/2)*3.14*0.0068/0.2～(芯體直徑/2)*(芯體直徑/2)*3.14*0.0068/2；外殼2內填充有填充料5，填充料5為環氧樹脂或聚氨酯等材料；噴金層3的材料為噴涂金屬材料，采用鋅、錫等金屬材料；噴金層3的厚度優選范圍0.5mm～1mm、密度優選范圍為6g/cm3～9g/cm3，該優選方案使電容器在功率范圍選擇(50～60hz)、電流諧波抑制、振動抑制等方面性能大幅提高。改善由于芯體接觸電阻過高而導致的電容器早期失效等問題，提高電容器的使用壽命，大大改善使用此電容器的整機的使用壽命由元件導致的問題縮小。芯體4與外殼底部的距離取值優選范圍為1.5mm～3mm，噴金層3與外殼內壁的距離優選取值范圍為1.5mm～3mm，該優選方案能夠使填充料5在芯體4與外殼底部之間、噴金層3與外殼內壁之間產生最大化的作用，能夠進一步有效提高高頻下的局部放電電壓和改善散熱條件。芯體直徑優選為：sqrt(((2550*薄膜厚度*薄膜厚度*電容器容量μf))/(39.4*(薄膜寬度-p1)))+40)至sqrt(((2550*薄膜厚度*薄膜厚度*電容器容量μf))/(39.4*(薄膜寬度-p1)))+30)，匹配參數p1取5～10，電容器容量取1～100μf，式中所述薄膜為芯體4的介質聚丙烯薄膜；這種優選方案能夠提高金屬化聚丙烯安全保險絲薄膜小型化壽命制作電容器工藝的難點，改善現有薄膜電容器早期壽命失效等問題，尤其適用于變頻控制器和變頻空調等家用電器領域。當外殼為長方體、芯體為圓柱體時，填充料環氧樹脂或聚氨酯的總填充量優選值為：((外殼長度-q1)*(外殼寬度-q2)*(外殼高度-q3)-(芯體直徑+q4)/2*(芯體直徑+q5)/2*3.14*(薄膜寬度+q6))*0.0015；確保密封無氣泡等問題，長度參數q1取2～5，寬度參數q2取2～5，高度參數q3取1～3，芯體直徑參數1：q4取1～3，芯體直徑參數2：q5取1～3，薄膜寬度參數：q6取2～5，該優選方案能提高傳統產品的密封不良由空氣濕氣浸入的風險，改善新型設計的安全膜產品早期失效，提高壽命的問題，更安全、環保高效。本發明的變頻功率電子電容器采用阻燃等級ul94-5va、密度1.75g/cm3～3g/cm3的樹脂進行封裝；提高傳統產品應外部因素導致的失火等問題，改善內部保險裝置結構，使其更安全高效環保，壽命長。本發明的變頻功率電子電容器為適應高頻、高壓、大電流的工作條件，優選采用低等效串聯電感(低esl)和低等效串聯電阻(低esr)技術，其核心就是減小芯子(元件)固有電感、消除芯體和芯體間的電感，使等效串聯電感esl在有限的條件下達到最低；減小高頻電流流經的路徑，增大電流流經的截面積，降低高頻電流密度，使等效串聯電阻esr在有限的條件下降到最低。經過測試，本發明的變頻功率電子電容器的各項額定標準值，見下表1：表1本發明的變頻功率電子電容器的各項額定標準值標稱電容量額定工作電壓額定工作頻率最大峰值電流最大無功功率4～100μf0.45～2kv1hz～10khz200in100-500kvar通過表1體現了本發明的變頻功率電子電容器的優點，即在標稱電容量下，額定工作電壓、額定工作頻率、最大峰值電流、最大無功功率使本發明的變頻功率電子電容器能夠適應高頻、大電流，減小自感和等效串聯電阻，降低發熱損耗：本發明的電容器的額定電流優選值為：2*π*電容器的容量*工作電壓*工作頻率*0.000001～2*π*電容器的容量*工作電壓*工作頻率*0.000003，該優選方案綜合考慮了電容器的容量、電壓和頻率的具體關系，使電容器的額定電流的合理性大幅提高、提高了電損耗率，改善了因為損失的電流部位遇到電阻概率降低，是各種電器變頻控制器模塊的優選方案。本發明的芯體使用了高頻性能穩定、優質的介質材料，降低了電容器芯體的極板電阻和接觸電阻，且降低了固有電感，芯體能完全、徹底浸漬，提高高頻下的局部放電電壓和改善散熱條件；本發明殼體的材質，使本發明的變頻功率電子電容器在高頻下不致產生發熱；本變頻功率電子電容器特點很多，體積小、容量大、低損耗、高耐壓、抗大電流沖擊、自愈性能優良、散熱性能好、超長使用壽命；本發明的變頻功率電子電容器噴金層4的芯體以聚丙烯薄膜為基膜，鋅鋁金屬材料為導電介質，帶有內部安全裝置，例如：保險熔絲，菱形、t型等花紋，保險熔絲優選為0.35～0.5mm寬，防爆裂，可以達到iec60252、gb3667.1-2016、gb17702標準中的s3等級；另外變頻功率電容器是尤其優選用于低壓調諧濾波器及低壓去諧濾波器的電容器，本發明能夠應用于彩電、顯示器、led燈、閃光燈、節能燈、音響、重點應用于空調變頻器電路中、ups…電源等電子設備開關電源電路，具有可靠性高，能承受大紋波電流等特點。電容尺寸可根據顧客要求適當調整，以上是供應變頻空調用電容器現在市場上解決諧波問題，主要有低壓調諧濾波器及低壓去諧濾波器，由于諧波會對電力設備絕緣產生加速老化效應，諧波疊加后的電壓峰值對金屬化膜電容器老化有很大的影響，本發明的電容器是綜合考慮了材料選用，工藝及試驗方法等方面的因素，使本發明的電容器成為優選用于低壓調諧濾波器及低壓去諧濾波器的電容器。以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。本發明未詳細闡述部分屬于本領域公知技術。當前第1頁12