专利名称:一种半T型三阶梯金属化安全膜电容器
专利类型:实用新型专利
专利申请号:CN202011245873.0
专利申请(专利权)人:嘉善赛晶电容器有限公司,无锡赛晶电力电容器有限公司
权利人地址:浙江省嘉兴市嘉善县惠民街道晋吉路56号CAF变流车间西侧厂房
专利发明(设计)人:邓光昭,尤畅,周幸福,张鑫,苏闽榕
专利摘要:一种半T型三阶梯金属化安全膜电容器,其包括绝缘芯棒,以及第一、第二金属化安全膜。所述第一金属化安全膜包括基膜,金属镀层,以及T型绝缘件。所述金属镀层按厚度包括加厚区、低方阻区、中方阻区、高方阻区以及留边区。所述金属镀层的厚度相应调整,在电流大小的变换中可以保证各部分所述金属镀层上的电流密度基本一致,极大的提升了金属化安全膜承受电流的能力,进而使得所述第一、第二金属化安全膜的损耗降低。所述T型绝缘件只设置在所述中方阻区与所述高方阻区上,使得金属化安全膜上的绝缘物质大量减少且由所述T型绝缘件分割的各个镀膜区域的面积也相应变小,从而在某块镀膜区域被切断时,损失的电容也相应变小,进而使得电容器更加的耐用。
主权利要求:
1.一种半T型三阶梯金属化安全膜电容器,其特征在于:所述电容器包括一个绝缘芯棒,以及层叠设置并卷绕在所述绝缘芯棒外侧的第一金属化安全膜、第二金属化安全膜,所述第一、第二金属化安全膜具有相同的结构,所述第一金属化安全膜包括一层基膜,一层设置在所述基膜上的金属镀层,以及多个间隔排列的T型绝缘件,所述第一金属化安全膜包括沿所述绝缘芯棒的中心轴方向依次排列的加厚区、低方阻区、中方阻区、高方阻区以及留边区,所述金属镀层设置在加厚区、低方阻区、中方阻区、高方阻区上,在垂直于所述绝缘芯棒的中心轴的截面上所述加厚区的厚度大于所述低方阻区的厚度,所述低方阻区的厚度大于所述中方阻区的厚度,所述中方阻区的厚度大于所述高方阻区的厚度,所述留边区的厚度等于所述基膜的厚度,所述T型绝缘件设置在所述中方阻区、高方阻区上且该T型绝缘件与所述低方阻区间隔设置,所述T型绝缘件与所述基膜相接触,在第一、第二金属化安全膜的展开状态下所述第一金属化安全膜的加厚区、低方阻区、中方阻区、高方阻区以及留边区与所述第二金属化安全膜的加厚区、低方阻区、中方阻区、高方阻区的排列方向相反,在沿所述绝缘芯棒的中心轴方向上所述第一金属化安全膜的留边区的端面与所述第二金属化安全膜的加厚区的端面间隔设置,且所述第二金属化安全膜的留边区的端面与所述第一金属化安全膜的加厚区的端面间隔设置,所述T型绝缘件包围所述第一、第二金属化安全膜的一半区域,所述第一、第二金属化安全膜层叠放置时,所述第一、第二金属化安全膜由所述低方阻区、高方阻区,或由所述中方阻区、高方阻区搭配使用。
2.如权利要求1所述的一种半T型三阶梯金属化安全膜电容器,其特征在于:所述绝缘芯棒由绝缘塑料制成。
3.如权利要求1所述的一种半T型三阶梯金属化安全膜电容器,其特征在于:所述基膜由聚丙烯材料制成。
4.如权利要求1所述的一种半T型三阶梯金属化安全膜电容器,其特征在于:所述金属镀层由锌铝合金制成。
5.如权利要求1所述的一种半T型三阶梯金属化安全膜电容器,其特征在于:所述第一、第二金属化安全膜在卷绕所述绝缘芯棒时,所述第一、第二金属化安全膜层叠放置,并且左右错边1~2mm。 说明书 : 一种半T型三阶梯金属化安全膜电容器技术领域[0001] 本发明涉及柔直工程、轨道机车用直流支撑电容器等电力电子电容器的技术领域,特别涉及一种半T型三阶梯金属化安全膜电容器。背景技术[0002] 目前,金属化膜电容器凭借其良好的自愈性、耐压性而越来越受到欢迎,而金属化膜就是其生产制造的最重要原材料。金属化膜镀层厚度越薄则其方阻越高,方阻高的膜自愈性能更为优异但通流能力差。反之镀层越厚则方阻越小,自愈能力降低但通流能力更好。当自愈过度时,短时间内积聚的大量自愈能量还会导致基膜受热熔化,最终导致整个元件热击穿,电容器损坏。[0003] 安全膜的出现,可有效解决过度自愈的问题,安全膜采用分块蒸镀技术制成,其镀层由无数分割的膜块单元组成,不同膜块单元间由无金属镀层的绝缘件分隔,彼此仅以极细的熔丝相连,自愈能量过大时熔丝将熔断,自动切断该区域与周围膜块的连接,为电容器提供了二次保护。但是金属化安全膜也存在着一些不足之处:[0004] 1、由于存在大量绝缘间隙,安全膜制成的元件的损耗远远大于同规格的普通金属化膜,工作时电容器发热更严重,而温度过高则会导致基膜耐压性能变差。[0005] 2、业内设计安全膜通常采用恒定方阻的镀层结构,而镀层极板上的电流却不是恒定不变的,这导致电流密度大的镀层位置处通流能力不够,承受过电流能力差,当遇到冲击电流时难以抵抗。[0006] 3、传统T型安全膜元件由于模块单元面积设计的比较大,熔丝熔断时,切断极板区域面积过大,因而电容损失过大。电容器长期连续运行时,电容值衰减过快,需频繁更换电容器以保证正常运行。发明内容[0007] 有鉴于此,本发明提供了一种金属化安全膜损耗降低、承受过电流能力强及耐用的半T型三阶梯金属化安全膜电容器,以满足上述需求。[0008] 一种半T型三阶梯金属化安全膜电容器,包括一个绝缘芯棒,以及层叠设置并卷绕在所述绝缘芯棒外侧的第一、第二金属化安全膜。所述第一、第二金属化安全膜具有相同的结构。所述第一金属化安全膜包括一层基膜,一层设置在所述基膜上的金属镀层,以及多个间隔排列的T型绝缘件。所述第一金属化安全膜包括沿所述绝缘芯棒的中心轴方向依次排列的加厚区、低方阻区、中方阻区、高方阻区以及留边区。所述金属镀层设置在加厚区、低方阻区、中方阻区、高方阻区上。在垂直于所述绝缘芯棒的中心轴的截面上所述加厚区的厚度大于所述低方阻区的厚度,所述低方阻区的厚度大于所述中方阻区的厚度,所述中方阻区的厚度大于所述高方阻区的厚度,所述留边区的厚度等于所述基膜的厚度。所述T型绝缘件设置在所述中方阻区、高方阻区上且该T型绝缘件与所述低方阻区间隔设置,所述T型绝缘件与所述基膜相接触。在第一、第二金属化安全膜的展开状态下所述第一金属化安全膜的加厚区、低方阻区、中方阻区、高方阻区以及留边区与所述第二金属化安全膜的加厚区、低方阻区、中方阻区、高方阻区的排列方向相反,在沿所述绝缘芯棒的中心轴方向上所述第一金属化安全膜的留边区的端面与所述第二金属化安全膜的加厚区的端面间隔设置,且所述第二金属化安全膜的留边区的端面与所述第一金属化安全膜的加厚区的端面间隔设置。[0009] 进一步地,所述绝缘芯棒由绝缘塑料制成。[0010] 进一步地,所述基膜可以由聚丙烯材料制成。[0011] 进一步地,所述金属镀层可以由锌铝合金制成。[0012] 进一步地,所述T型绝缘件包围所述第一、第二金属化安全膜的一半区域。[0013] 进一步地,所述金属化安全膜在卷绕所述绝缘芯棒时,所述第一、第二金属化安全膜层叠放置,并且左右错边1~2mm。[0014] 进一步地,所述第一、第二金属化安全膜层叠放置时,所述金属化安全膜由所述低、高方阻区,或由所述中、高方阻区搭配使用。[0015] 与现有技术相比,本发明提供的半T型三阶梯金属化安全膜电容器包括一个绝缘芯棒,以及层叠设置并卷绕在所述绝缘芯棒外侧的第一、第二金属化安全膜。所述第一、第二金属化安全膜具有相同的结构。所述第一金属化安全膜包括一层基膜,一层设置在所述基膜上的金属镀层,以及多个间隔排列的T型绝缘件。所述第一金属化安全膜包括沿所述绝缘芯棒的中心轴方向依次排列的加厚区、低方阻区、中方阻区、高方阻区以及留边区。所述金属镀层设置在加厚区、低方阻区、中方阻区、高方阻区上。所述T型绝缘件设置在所述中方阻区、高方阻区上且该T型绝缘件与所述低方阻区间隔设置,所述T型绝缘件与所述基膜相接触。在沿所述绝缘芯棒的中心轴方向上所述第一金属化安全膜的端面与所述第二金属化安全膜的端面间隔设置。所述金属镀层的厚度相应调整,在电流大小的变换中可以保证各部分所述金属镀层上的电流密度基本一致,极大的提升了金属化安全膜承受电流的能力,进而使得所述第一、第二金属化安全膜的损耗降低。所述T型绝缘件只设置在所述中方阻区与所述高方阻区上,使得所述第一、第二金属化安全膜上的绝缘物质大量减少且由所述T型绝缘件分割的各个镀膜区域的面积也相应变小,从而在某块镀膜区域被切断时,损失的电容也相应变小,进而使得电容器更加的耐用。附图说明[0016] 图1为本发明提供的半T型三阶梯金属化安全膜电容器的结构示意图。[0017] 图2为第一金属化安全膜的厚度结构示意图。[0018] 图3为第一金属化安全膜俯视的结构示意图。具体实施方式[0019] 以下对本发明的具体实施例进行进一步详细说明。应当理解的是,此处对本发明实施例的说明并不用于限定本发明的保护范围。[0020] 如图1至图3所示,其为本发明提供的一种半T型三阶梯金属化安全膜电容器的结构示意图。需要说明的是,所述电容器10本身应当为一种现有技术,本实施例中仅出示部分元件,其余部分不示出。所述半T型三阶梯金属化安全膜电容器10包括一个绝缘芯棒11,以及层叠设置并卷绕在所述绝缘芯棒11外侧的第一、第二金属化安全膜12、13。所述第一、第二金属化安全膜12、13具有相同的结构。可以想到的是,所述半T型三阶梯金属化安全膜电容器10还包括其他的一些功能结构,如电极等,其为本领域技术人员所习知的技术,在此不再一一详细说明。[0021] 所述绝缘芯棒11为现有技术,所述绝缘芯棒11可以为圆柱形,所述绝缘芯棒11可以由绝缘塑料制成。[0022] 所述第一金属化安全膜12包括一层基膜121,一层设置在所述基膜121上的金属镀层122,以及多个间隔排列的T型绝缘件123。所述基膜121可以由聚丙烯材料制成,能起到很好的绝缘效果。所述第一金属化安全膜12包括沿所述绝缘芯棒11的中心轴方向依次排列的加厚区124、低方阻区125、中方阻区126、高方阻区127以及留边区128。所述金属镀层122设置在加厚区124、低方阻区125、中方阻区126、高方阻区127上。在垂直于所述绝缘芯棒11的中心轴的截面上所述加厚区124的厚度大于所述低方阻区125的厚度,所述低方阻区125的厚度大于所述中方阻区126的厚度,所述中方阻区126的厚度大于所述高方阻区127的厚度,所述留边区128的厚度等于所述基膜121的厚度。由于所述第一金属化安全膜12排列的加厚区124、低方阻区125、中方阻区126、高方阻区127以及留边区128的所述金属镀层122的厚度不同而呈现阶梯状,使得所述第一金属化安全膜12在通电时所述金属镀层122各个部分的电流密度基本一致,极大的提升了所述第一金属化安全膜12整体承受过电流的能力。所述金属镀层122可以由锌铝合金制成。所述T型绝缘件123设置在所述中方阻区126、高方阻区127上且该T型绝缘件123与所述低方阻区125间隔设置,所述T型绝缘件123与所述基膜121相接触。所述T型绝缘件123把所述金属镀层122分成多个镀膜区域。在没有被所述T型绝缘件123包围的所述加厚区124、低方阻区125、部分中方阻区126的镀膜区域为无网格区,在被所述T型绝缘件123包围的部分所述中方阻区126、高方阻区127的镀膜区域为网格区。在第一、第二金属化安全膜12、13的展开状态下所述第一金属化安全膜12的加厚区124、低方阻区125、中方阻区126、高方阻区127以及留边区128与所述第二金属化安全膜13的加厚区124、低方阻区125、中方阻区126、高方阻区127的排列方向相反。所述第一、第二金属化安全膜12、13层叠后所述第一、第二金属化安全膜12、13都有所述网格区所覆盖,使得在所述第一金属化安全膜12或所述第二金属化安全膜12任意一点自愈过度时,电流只会在击穿点附近的所述网格区击穿,并把最近的连接镀膜区域的所述金属镀层122熔断,使得这块所述网格区的镀膜区域断开与别的镀膜区域的连接,损失这部分镀膜区域的电容,避免所述第一、第二金属化安全膜12、13大面积被击穿而使所述电容器10不得使用。本实施例中,所述T型绝缘件123只包围所述第一、第二金属化安全膜12、13的一半区域,使得所述电容器10在自愈过度时损失的电容量只有普通T型金属化安全膜电容器的电容量的一半。所述第一、第二金属化安全膜12、13层叠后由所述第一、第二金属化安全膜12、13中的所述低、高方阻区125、127,或由中、高方阻区126、127搭配使用,使得所述电容器10降低损失的电容量。在沿所述绝缘芯棒11的中心轴方向上所述第一金属化安全膜12的留边区128的端面与所述第二金属化安全膜13的加厚区124的端面间隔设置,且所述第二金属化安全膜13的留边区128的端面与所述第一金属化安全膜12的加厚区124的端面间隔设置。所述第一、第二金属化安全膜12、13层叠后左右错边1~2mm,使得所述第一、第二金属化安全膜12、13在卷绕后的两边端部会有一些缝隙。在两边端部喷涂金属涂层形成喷金层14,使得所述喷金层14中的金属颗粒与所述金属镀层122的接触面积增大,而能更好的把所述第一、第二金属化安全膜12、13中的电量引出并减少损耗,增加所述电容器10的使用寿命。[0023] 与现有技术相比,本发明提供的半T型三阶梯金属化安全膜电容器10包括一个绝缘芯棒11,以及层叠设置并卷绕在所述绝缘芯棒11外侧的第一、第二金属化安全膜12、13。所述第一、第二金属化安全膜12、13具有相同的结构。所述第一金属化安全膜12包括一层基膜121,一层设置在所述基膜121上的金属镀层122,以及多个间隔排列的T型绝缘件123。所述第一金属化安全膜12包括沿所述绝缘芯棒11的中心轴方向依次排列的加厚区124、低方阻区125、中方阻区126、高方阻区127以及留边区128。所述金属镀层122设置在加厚区124、低方阻区125、中方阻区126、高方阻区127上。所述T型绝缘件123设置在所述中方阻区126、高方阻区127上且该T型绝缘件123与所述低方阻区125间隔设置,所述T型绝缘件123与所述基膜121相接触。在沿所述绝缘芯棒11的中心轴方向上所述第一金属化安全膜12的端面与所述第二金属化安全膜13的端面间隔设置。所述金属镀层122的厚度相应调整,在电流大小的变换中可以保证各部分所述金属镀层122上的电流密度基本一致,极大的提升了金属化安全膜承受电流的能力,进而使得所述第一、第二金属化安全膜12、13的损耗降低。所述T型绝缘件123只设置在所述中方阻区126与所述高方阻区127上,使得所述第一、第二金属化安全膜12、13上的绝缘物质大量减少且由所述T型绝缘件123分割的各个镀膜区域的面积也相应变小,从而在某块镀膜区域被切断时,损失的电容也相应变小,进而使得电容器更加的耐用。[0024] 以上仅为本发明的较佳实施例,并不用于局限本发明的保护范围,任何在本发明精神内的修改、等同替换或改进等,都涵盖在本发明的权利要求范围内。
专利地区:浙江
专利申请日期:2020-11-10
专利公开日期:2024-08-30
专利公告号:CN112271082B