一種可供液體絕緣介質浸漬的電容元件及電容器的制作方法

本實用新型屬于電容器領域，具體地說，涉及一種可供液體絕緣介質浸漬的電容元件及電容器。

背景技術：

聚酯薄膜介電常數大，絕緣性能良好，在電容器領域廣泛應用，但因其表面光滑，使用聚酯薄膜和金屬箔直接卷繞的電容器無法被液體絕緣介質浸漬，而不能直接用于全膜電容器。聚丙烯薄膜絕緣性能和浸漬性能良好，但因其介電常數較小，用聚丙烯膜設計的全膜電容器儲能密度低。可以采用聚酯薄膜和電容器紙復合介質結構改善了聚酯薄膜不易浸漬的特點，但電容器紙的擊穿場強低，限制了產品場強選取，不能充分發揮聚酯薄膜的優勢。

聚丙烯介電常數為負溫度系數，單獨用聚丙烯薄膜設計的電容器有較大溫度漂移。聚酯薄膜和電容器紙介電常數為正溫度系數，單獨用聚酯薄膜或聚酯薄膜與紙復合結構的電容器電容量有較大的溫度漂移。為了解決電容器電容量溫度漂移問題，專利200520143569.X公告了一種聚酯薄膜和聚丙烯薄膜復合結構電容器，但它以聚酯薄膜或聚丙烯薄膜表面金屬層作為電極，解決了溫度漂移的問題，但是該復合結構的電容器不具有可浸漬性，無法用于制造油浸全膜電容器。

有鑒于此特提出本實用新型。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題在于克服現有技術的不足，提供一種可浸漬、低電容溫度系數、高儲能密度的電容。

為解決上述技術問題，本實用新型采用技術方案的基本構思是：

一種可供液體絕緣介質浸漬的電容元件,包括兩電極材料層和設置于兩電極材料層之間的聚酯薄膜和聚丙烯膜,所述聚丙烯膜具有粗糙表面，所述粗糙表面與所述聚酯薄膜相貼合設置，所述聚丙烯膜的粗糙表面吸附液體絕緣介質形成液體絕緣介質層。

通過在聚丙烯膜上設置粗糙表面，利用粗糙表面的吸附作用，使液體絕緣介質將聚酯薄膜與聚丙烯膜之間的間隙中的氣體排出，吸附的液體絕緣介質形成了一層液體絕緣介質層，提高了電容元件的抗擊穿能力；聚丙烯膜具有良好的絕緣性能，與電容器紙相比擊穿場強高，能夠應用于較高場強下，適用范圍更廣；該結構解決了聚酯薄膜不易浸漬的缺陷，使其應用在全膜電容器中，提高了全膜電容器儲能密度。

所述兩電極材料層之間設置一層聚酯薄膜，所述聚酯薄膜與所述任意一電極材料層之間設置聚丙烯膜，或者所述聚酯薄膜與兩電極材料層之間分別設置聚丙烯膜，所述聚丙烯膜上與所述聚酯薄膜相貼合的一面為粗糙表面。

通過在電極之間設置一層聚酯薄膜，并在聚酯薄膜與電極材料之間設置聚丙烯膜，通過聚丙烯膜上的粗糙表面提高聚酯薄膜制得的全膜電容器的可浸漬性，使其能夠應用于全膜電容器，提高了全膜電容器儲能密度。

所述兩電極材料層之間至少設置兩層聚酯薄膜，相鄰兩層聚酯薄膜之間設有聚丙烯膜，所述聚丙烯膜的兩側面均為粗糙表面。

根據不同的電壓需求，在兩電極材料層之間至少設置兩層聚酯薄膜，通過在任意相鄰兩層聚酯薄膜之間設有聚丙烯膜，使相鄰兩層聚酯薄膜不直接貼合，減少氣體無法排除的可能，使由聚酯薄膜設計的全膜電容器符合要求。

所述聚酯薄膜與所述電極材料層之間設置聚丙烯膜，所述聚丙烯膜上至少與所述聚酯薄膜相貼合的一面為粗糙表面。

所述聚丙烯膜上與所述電極材料層相貼合的一面為粗糙表面。

通過在聚丙烯膜上與所述電極材料層相貼合的一面為粗糙表面，充分發揮聚丙烯膜的可浸漬性和絕緣性能。

所述聚丙烯膜的粗糙表面為由聚丙烯膜內部不同密度的晶型轉換獲得或電暈處理獲得。

通過聚丙烯膜表面的粗糙表面，實現了聚丙烯膜對液體絕緣介質較強的吸附作用，使液體絕緣介質進入聚丙烯膜與聚酯薄膜之間，將其間的氣體排出，提高了聚酯薄膜的浸漬性，從而提高了元件的電壓耐受能力，實現了聚酯薄膜在油浸式全膜電容器中的應用。

所述粗糙表面的平均粗糙度不小于0.2μm。

聚丙烯膜的粗糙表面的平均粗糙度不小于0.2μm，能夠實現較好的吸附，滿足全膜電容器的設計要求。

所述聚酯薄膜和所述聚丙烯膜平行疊放于所述兩電極材料層之間，所述聚酯薄膜和所述聚丙烯膜間隔設置。

將聚酯薄膜和所述聚丙烯膜間隔設置，聚丙烯介電常數為負溫度系數，聚酯薄膜介電常數為正溫度系數，兩種材料復合后介電常數的溫度效應相互抵消，電容溫度系數減小，電容的溫度漂移小。

所述電極材料層為金屬箔。

一種具有上述電容元件的電容器，所述電容器包括電容器殼體、液體絕緣介質和所述的電容元件，所述電容元件設置于所述液體絕緣介質內，所述液體絕緣介質與所述電容元件密封設置于所述電容器殼體內。

采用上述技術方案后，本實用新型與現有技術相比具有以下有益效果：通過聚丙烯膜上設置粗糙表面，粗糙表面的吸附作用，使液體絕緣介質將聚酯薄膜與聚丙烯膜之間的間隙中的氣體被置換出來，吸附的液體絕緣介質形成了一層液體絕緣介質層，提高了電容元件的抗擊穿能力和可浸漬性；與電容器紙相比，聚丙烯膜具有絕緣性能，擊穿場強高，能夠應用于較高場強下，適用范圍更廣；該結構解決了聚酯薄膜不易浸漬的缺陷，能夠提高其在全膜電容器中的應用，進而提高了油浸全膜電容器的儲能密度。

下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細的描述。

附圖說明

附圖作為本實用新型的一部分，用來提供對本實用新型的進一步的理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，但不構成對本實用新型的不當限定。顯然，下面描述中的附圖僅僅是一些實施例，對于本領域普通技術人員來說，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。在附圖中：

圖1是本實用新型一層聚酯薄膜+一層聚丙烯粗化膜形成的兩層介質排布結構示意圖；

圖2是本實用新型兩層聚酯薄膜+一層聚丙烯粗化膜形成的三層介質排布結構示意圖；

圖3是本實用新型一層聚酯薄膜+兩層聚丙烯粗化膜形成的三層介質排布結構示意圖；

圖4是本實用新型兩層聚酯薄膜+兩層聚丙烯粗化膜形成的四層介質排布結構示意圖；

圖5是本實用新型三層聚酯薄膜+兩層聚丙烯粗化膜形成的五層介質排布結構示意圖；

圖6是本實用新型兩層聚酯薄膜+三層聚丙烯粗化膜形成的五層介質排布結構示意圖。

圖中：1、金屬箔 2、聚酯薄膜 3、聚丙烯粗化膜。

需要說明的是，這些附圖和文字描述并不旨在以任何方式限制本實用新型的構思范圍，而是通過參考特定實施例為本領域技術人員說明本實用新型的概念。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。

實施例一

一種可供液體絕緣介質浸漬的電容元件,包括兩電極材料層和設置于兩電極材料層之間的聚酯薄膜2和聚丙烯膜,所述聚丙烯膜具有粗糙表面，所述粗糙表面與所述聚酯薄膜2相貼合設置，所述聚丙烯膜的粗糙表面吸附液體絕緣介質形成液體絕緣介質層。

聚酯薄膜2和聚丙烯膜平行疊放于兩電極材料層之間，聚酯薄膜2、聚丙烯膜為串聯的方式，增加電容器兩極板之間的電壓，聚酯薄膜2、聚丙烯膜和電極材料層卷繞形成電容元件。電容元件根據需要通過串聯和/或并聯的方式連接形成電容芯子，電容芯子設置于液體絕緣介質內，液體絕緣介質與電容芯子密封設置于電容器殼體內，形成全膜電容器，該結構尤其適合油浸全膜電容器的制造。

進一步地，聚酯薄膜2和聚丙烯膜間隔設置，聚丙烯介電常數為負溫度系數，聚酯薄膜2介電常數為正溫度系數，兩種材料復合后介電常數的溫度效應相互抵消，電容溫度系數減小，電容的溫度漂移小。

進一步地，所述聚丙烯膜的粗糙表面為由聚丙烯膜內部不同密度的晶型轉換獲得或電暈處理獲得的聚丙烯粗化膜。聚丙烯粗化膜具有粗糙表面，粗糙表面吸附液體絕緣將聚酯薄膜2和聚丙烯膜之間的氣體置換。

聚丙烯粗化膜的粗糙表面的平均粗糙度不小于0.2μm，使聚丙烯膜與聚酯薄膜2之間形成一定的間隙，液體絕緣介質在吸附作用下進入二者之間的間隙，排出其間的氣體。

雖然聚酯薄膜2電氣性能優異，介電常數大，但其表面粗糙度低，表面粗糙度僅約0.1μm，表面相對光滑，由多層聚酯薄膜2直接卷制的元件因層間間隙小，無法使用液體絕緣介質浸漬，浸漬性能差。聚丙烯粗化膜3表面可達一定的粗糙度，有良好的浸漬性能，但介電常數小，儲能密度低，限制了其應用。

聚丙烯粗化膜3的粗糙表面吸附液體絕緣介質，將聚酯薄膜2與聚丙烯粗化膜3之間的間隙中的氣體排出。由于氣體的抗擊穿能力差，通過聚丙烯粗化膜3吸附的液體絕緣介質將氣體排出后形成了一層液體絕緣介質層，提高了電容元件的可浸漬性，進而提高了電容元件抗擊穿能力；聚丙烯粗化膜3具有良好的絕緣性能，擊穿場強高，應用聚酯薄膜2和聚丙烯粗化膜3能夠應用于較高場強下，適用范圍更廣；聚丙烯粗化膜3和聚酯薄膜2間隔疊放于兩電極材料層之間，克服了聚酯薄膜2不易浸漬的缺陷，使其應用在全膜電容器中，提高了全膜電容器儲能密度，同時聚丙烯粗化膜3和聚酯薄膜2都具有高擊穿場強，兩種材料復合后形成更高擊穿場強。

進一步地，電極材料層為金屬箔1，金屬箔作為極板，液體絕緣介質為絕緣介質油、芐基甲苯。

在卷繞時，金屬箔有6種結構形式，任意一種結構形式均可實現本實用新型的功能：折邊、凸箔結構；折邊、隱箔結構；不折邊、凸箔結構；不折邊、隱箔結構；激光分切、凸箔結構；激光分切、隱箔結構。

實施例二

如圖1所示，本實施例為對實施例一的進一步解釋，兩層金屬箔1之間設置一層聚酯薄膜2，聚酯薄膜2與任意一層金屬箔之間設置聚丙烯粗化膜3，在兩層金屬箔1之間形成了兩層介質，聚丙烯粗化膜3上與聚酯薄膜2相貼合的一面為粗糙表面。

聚丙烯粗化膜3為雙面聚丙烯粗化膜3也可以為單面聚丙烯粗化膜3，聚丙烯粗化膜3上與聚酯薄膜2相貼合的一面為粗糙表面，粗糙表面具有吸附作用，聚丙烯粗化膜3的粗糙表面與聚酯薄膜2相貼合時，會在吸附作用下將液體絕緣介質吸附至聚丙烯粗化膜3與聚酯薄膜2之間，將其間的氣體排出，提高電氣元件的浸漬性。

金屬箔為折邊、凸箔結構形式。

實施例三：

如圖2所示，兩層金屬箔之間設置一層聚酯薄膜2，在聚酯薄膜2與兩層金屬箔之間分別設置聚丙烯粗化膜3，使兩層金屬箔1之間形成三層介質，使聚酯薄膜2的兩側均與聚丙烯粗化膜3接觸，使其兩側均能夠浸漬在液體絕緣介質中，減少其不可浸漬性對電容元件的影響，充分發揮聚酯薄膜2的優良性能。

聚酯薄膜2與距離其最近的金屬箔1之間設置的聚丙烯粗化膜3為雙面聚丙烯粗化膜3或者單面聚丙烯粗化膜3，當設置為單面聚丙烯粗化膜3時，粗糙表面設置在聚酯薄膜2上與聚丙烯粗化膜3相鄰的一側。

金屬箔為不折邊、隱箔結構形式。

如圖3所示，兩層金屬箔1之間設置兩層聚酯薄膜2，兩層聚酯薄膜2之間設有聚丙烯粗化膜3，使兩層金屬箔1之間形成三層介質，所述聚丙烯粗化膜3的兩側面均為粗糙表面，即設置在兩層聚酯薄膜2之間的聚丙烯粗化膜3為雙面聚丙烯粗化膜3。

金屬箔為折邊、隱箔結構形式。

實施例四：

如圖4所示，兩層金屬箔1之間設置兩層聚酯薄膜2，兩層聚酯薄膜2之間設有聚丙烯粗化膜3，其中一層聚酯薄膜2與距離其最近的金屬箔1之間設置聚丙烯粗化膜3，使兩層金屬箔1之間形成四層介質，兩層聚酯薄膜2之間設置的聚丙烯粗化膜3為雙面聚丙烯粗化膜3，聚酯薄膜2與距離其最近的金屬箔1之間設置的聚丙烯粗化膜3為雙面聚丙烯粗化膜3或者單面聚丙烯粗化膜3，當設置為單面聚丙烯粗化膜3時，粗糙表面設置在聚酯薄膜2上與聚丙烯粗化膜3相鄰的一側。

金屬箔為不折邊、凸箔結構形式。

實施例五：

如圖5所示，兩電極材料層之間設置兩層聚酯薄膜2，兩層聚酯薄膜2之間設有聚丙烯粗化膜3，任意一層聚酯薄膜2與金屬箔1之間也設置聚丙烯粗化膜3，使兩層金屬箔1之間形成五層介質，兩層聚酯薄膜2之間設置的聚丙烯粗化膜3為雙面聚丙烯粗化膜3，聚酯薄膜2與距離其最近的金屬箔1之間設置的聚丙烯粗化膜3為雙面聚丙烯粗化膜3或者單面聚丙烯粗化膜3，當設置為單面聚丙烯粗化膜3時，粗糙表面設置在聚酯薄膜2上與聚丙烯粗化膜3相鄰的一側。

金屬箔為激光分切、隱箔結構形式。

如圖6所示，兩層金屬箔之間設置三層聚酯薄膜2，任意兩層聚酯薄膜2之間設有聚丙烯粗化膜3，使兩層金屬箔1電極之間形成五層介質，任意兩層聚酯薄膜2之間設置的聚丙烯粗化膜3為雙面聚丙烯粗化膜3，位于一側邊位的聚酯薄膜2與該側的金屬箔1電極之間貼合。

金屬箔為激光分切、隱箔結構形式。

實施例六

產品要求：額定電壓為100kVdc，額定電容為2μF，用于沖擊電壓發生器的脈沖電容器，電容器允許短路放電，出廠試驗耐受電壓為130kVdc。

產品設計：外部采用4并15串結構，電極材料層間介質由2層11.5μm聚酯薄膜和1層12.7μm聚丙烯雙面粗化膜組成，極間介質排列順序為1層11.5μm聚酯薄膜+1層12.7μm聚丙烯薄膜+1層11.5μm聚酯薄膜，極板采用凸箔、折邊設計，金屬箔厚度為4.5μm，液體絕緣介質為芐基甲苯。產品箱殼尺寸為343mm×178mm×1000mm，能量密度為164J/L。

對比例1

型號為MWF100-2的脈沖電容器，額定電壓、額定電容相同，用于沖擊電壓發生器，采用膜紙復合結構，液體絕緣介質為十二烷基苯，箱殼尺寸為374mm×178mm×1228mm，能量密度為123J/L。

結論：通過上述的實驗可以看出，實施例六的儲能密度比對比例1的儲能密度提高33％。

以上所述僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，雖然本實用新型已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本實用新型，任何熟悉本專利的技術人員在不脫離本實用新型技術方案范圍內，當可利用上述提示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型方案的范圍內。