高方阻金屬化聚合物薄膜電容器制造技術

本實用新型專利技術涉及一種電容器，尤其涉及一種應用于電力電子電路DC-Link的高方阻金屬化聚合物薄膜電容器，包括電容器外殼、電容芯子、電容芯子的引出電極，以及填充到電容器內部的環氧樹脂灌封材料，電容芯子由兩層金屬化薄膜無感卷制而成，金屬化薄膜包括聚丙烯薄膜介質層及涂覆在薄膜介質層之上的金屬化層，其特征在于：所述金屬化層分為加厚區、高方阻區和留邊區，加厚區和留邊區位于邊沿，高方阻區位于中間；所述高方阻區采用鋅鋁復合金屬層。本實用新型專利技術提供了一種能承受紋波電流和電壓，且自愈能力強、使用壽命長的高方阻金屬化聚合物薄膜電容器。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種電容器，尤其涉及一種應用于電力電子電路DC-Link的高方阻金屬化聚合物薄膜電容器。
技術介紹
電力電子電路DC-Link電容用于三相橋式整流或兩相整流輸出負載有突變的應用中，防止因負載的突變造成直流母線的寄生電感產生感生電勢而導致的直流母線電壓大幅度突變。要求產品能滿足直線電壓波動，還要吸收來自直流母線電壓或負載的紋波電流，因此需要能承受高紋波電流的能力。現有鋁電解電容自身可承受的紋波電流值較低，而需要多個鋁電解電容的串聯或并聯才能滿足所需要的紋波電流要求，但鋁電解電容體積大，在空間上已不能容許；且應用 環境決定了鋁電解電容的溫度與壽命不能滿足要求。國內目前采用紋波電流承受能力相同的薄膜電容代替鋁電解電容，所才要能夠的金屬化薄膜分為加厚區方阻和非加厚區方阻，加厚區方阻較小，為2 4 Ω，非加厚區方阻為7.5Ω左右。其優點是加厚區邊緣電流密度大，很快就可以自愈。但是，當靠近金屬化膜的留邊附近有疵點時，由于電流密度較小，無法迅速自愈，電弧產生的熱量會引起該點鄰近層介質發熱，介電強度下降，從而發生擊穿，此時該處企圖自愈而又無法自愈，這樣就會引起鄰近多層介質的企圖自愈和擊穿，因擊穿使電流增大，自愈使電流減少，結果電流在較長一段時間不會劇烈增加，而連續自愈和擊穿產生的大量氣體就會使電容器外殼鼓脹，直到發生外殼爆裂。
技術實現思路
本專利技術的目的在于彌補現有技術的不足，以體積小、儲能密度大的金屬化薄膜電容器為基礎，提供了一種能承受紋波電流和電壓，且自愈能力強、使用壽命長的高方阻金屬化聚合物薄膜電容器。本專利技術的技術方案如下高方阻金屬化聚合物薄膜電容器，包括電容器外殼、電容芯子、電容芯子的引出電極，以及填充到電容器內部的環氧樹脂灌封材料，電容芯子由兩層金屬化薄膜無感卷制而成，金屬化薄膜包括聚丙烯薄膜介質層及涂覆在薄膜介質層之上的金屬化層，其特征在于所述金屬化層分為加厚區、高方阻區和留邊區，加厚區和留邊區位于邊沿，高方阻區位于中間；所述高方阻區采用鋅鋁復合金屬層。所述金屬化薄膜是在雙向拉伸的耐高溫聚丙烯薄膜介質層基材上先真空蒸鍍一層導電性能和附著力好的鋁，形成鋁鍍層；再在鋁鍍層上真空蒸鍍一層鋅，即鋅鍍層，因為鋁鍍層和鋅鍍層厚度較薄，真空蒸鍍時熔融形成鋅鋁復合金屬層。薄膜介質層基材耐高溫聚丙烯薄膜可耐溫120°C，使得成品電容器工作溫度_40-85°C內長期運行都不會影響其電性能，介電強度達700V. DC/um,而普通PPTS聚丙烯薄膜介電強度只有600V. DC/um。在耐高溫聚丙烯薄膜介質基膜上真空蒸鍍鋅鋁復合金屬層時，先在薄膜介質基膜上鍍一層溶點高、導電性能和附著力好的鋁，再在鋁鍍層上蒸鍍一層鋅，鋅鍍層與噴金材料相同，不易發生電化學腐蝕；鋁層表面有一層防氧化物質防止金屬化層氧化，提高了使用壽命。這種金屬化薄膜卷繞而成的電容容值損失小，耐壓能力強，壽命長。所述加厚區的鍍層比高方阻區厚，加厚區上設置有方阻漸變區，方阻漸變區的鍍層由高方阻區向加厚區逐漸加厚。邊緣鍍層加厚區增大了與噴金層的接觸面積，減少了等效串聯電阻。同時其電流密度分布特點是加厚區邊緣至留邊區電流密度呈遞減趨勢。這種金屬化薄膜制成的電容器其耐 壓性能與自愈性能力相關。金屬化層自愈能力越強，耐壓越好。金屬化層的自愈能力與金屬化層厚度相關，金屬化層越薄，自愈需要的能量越小，自愈越容易；反之，金屬化層越厚，自愈所需能量越大，自愈越困難，當有自愈點時，由于不能迅速自愈，電弧產生的熱量會引起該點鄰近層介質發熱，介電強度下降，發生擊穿，進而引起鄰近點多層介質企圖自愈和擊穿，連續自愈擊穿產生的大量氣體就會使電容量外殼鼓脹直至暴裂，導致電容早期失效。由上述技術方案可知，本專利技術的有益效果是首先，金屬化層采用鋅鋁復合金屬層，鋁鍍層有利于防止鍍層的進一步氧化，提高了使用壽命；鋅鋁復合金屬層的分區結構與電容電流密度分布特點相吻合，自愈性好，顯著提高了抗電強度和自愈能力，可以降低基膜的厚度，不僅可以縮小電容器的體積，降低生產成本。其次，邊緣加厚區鍍層加厚使金屬化薄膜與噴金層接觸更好，減少了等效串聯電容。附圖說明圖I是本專利技術局部剖視圖。圖2是本專利技術組件電容芯子卷繞結構示意圖。圖3是本專利技術組件電容芯子疊層結構示意圖。圖4是本專利技術組件金屬化薄膜局部俯視圖。圖5是圖4中D-D處剖面示意圖。圖6是圖5局部放大示意圖。具體實施方式為更清楚地說明本專利技術的內容，以下結合附圖和具體實施方式作進一步的描述如圖I、圖2、圖4、圖5和圖6所不,高方阻金屬化聚合物薄膜電容器,包括電容器外殼2、電容芯子4、電容芯子4的引出電極1，以及填充到電容器內部的環氧樹脂灌封材料3，電容芯子4由兩層金屬化薄膜5無感卷制而成，金屬化薄膜5包括聚丙烯薄膜介質層52及涂覆在薄膜介質層52之上的金屬化層51，金屬化層51分為加厚區a、高方阻區b和留邊區C，加厚區a和留邊區c位于邊沿，高方阻區b位于中間，高方阻區b采用鋅鋁復合金屬層。如圖3和圖6所示，金屬化薄膜5是在雙向拉伸的耐高溫聚丙烯薄膜介質層52基材上先真空蒸鍍一層導電性能和附著力好的鋁，形成鋁鍍層511 ;再在鋁鍍層511上真空蒸鍍一層鋅，即鋅鍍層512，因為鋁鍍層511和鋅鍍層512厚度較薄，真空蒸鍍時熔融形成鋅鋁復合金屬層513。薄膜介質層52基材耐高溫聚丙烯薄膜可耐溫120°C，使得成品電容器工作溫度-40-85°C內長期運行都不會影響其電性能，介電強度達700V. DC/um,而普通PPTS聚丙烯薄膜介電強度只有600V. DC/um。在耐高溫聚丙烯薄膜介質52基膜上真空蒸鍍鋅鋁復合金屬層513時，先在基膜上鍍一層溶點高、導電性能和附著力好的鋁，再在鋁層上蒸鍍一層鋅，鋅鍍層512與噴金材料相同，不易發生電化學腐蝕；鋁鍍層511表面有一層防氧化物質防止金屬化層氧化，提高了使用壽命。使得金屬化薄膜卷繞而成的電容容值損失小，耐壓能力強，壽命長。如圖4、圖5和圖6所示，加厚區a的鍍層比高方阻區b厚，加厚區a上設置有方阻漸變區d，方阻漸變區d的鍍層由高方阻區b向加厚區a逐漸加厚。邊緣鍍層加厚區a增大了與噴金層的接觸面積，減少了等效串聯電阻。同時其電流密度分布特點是加厚區a邊緣至留邊區c電流密度呈遞減趨勢。上述實施例不能認為是對本專利技術保護范圍的限制，本領域內的技術人員基于本發 明的技術方案或手段做出的改變或改進，若屬于本申請的權利要求及其等同技術范疇內，均應落入本專利技術權利要求的保護范圍之內。權利要求1.高方阻金屬化聚合物薄膜電容器，包括電容器外殼、電容芯子、電容芯子的引出電極，以及填充到電容器內部的環氧樹脂灌封材料，電容芯子由兩層金屬化薄膜無感卷制而成，金屬化薄膜包括聚丙烯薄膜介質層及涂覆在薄膜介質層之上的金屬化層，其特征在于所述金屬化層分為加厚區、高方阻區和留邊區，加厚區和留邊區位于邊沿，高方阻區位于中間；所述高方阻區采用鋅鋁復合金屬層。2.根據權利要求I所述的高方阻金屬化聚合物薄膜電容器，其特征在于所述金屬化薄膜是在雙向拉伸的耐高溫聚丙烯薄膜介質層基材上先真空蒸鍍一層導電性能和附著力好的鋁，再在鋁鍍層上真空蒸鍍一層鋅。3.根據權利要求I所述的高方阻金屬化聚合物薄膜電容器，其特征在于所述加厚區的鍍層比高方阻區厚，加厚區上設置有方阻漸變區，方阻漸變本文檔來自技高網...

【技術保護點】
高方阻金屬化聚合物薄膜電容器，包括電容器外殼、電容芯子、電容芯子的引出電極，以及填充到電容器內部的環氧樹脂灌封材料，電容芯子由兩層金屬化薄膜無感卷制而成，金屬化薄膜包括聚丙烯薄膜介質層及涂覆在薄膜介質層之上的金屬化層，其特征在于：所述金屬化層分為加厚區、高方阻區和留邊區，加厚區和留邊區位于邊沿，高方阻區位于中間；所述高方阻區采用鋅鋁復合金屬層。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：葉海鋒，
申請(專利權)人：佛山市意殼電容器有限公司，
類型：實用新型
國別省市：