一种高压大电流脉冲储能电容器及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种高压大电流脉冲储能电容器及其制作方法，涉及电容器技术领域，包括电容器组、外壳、引出铜排、绝缘板及绝缘包材和树脂灌注料，电容器组由多只同规格的芯子元件组成，数只芯子元件串联成串联组，串联组外部设置有绝缘套管，多只串联组同极性的端面处于同一平面，且不同极性的端面保持大于电气绝缘距离的位置进行排列，芯子元件端面与引出铜排之间通过多股铜绞线锡焊连接。本发明专利技术采用先串联再并联的结构，串联组可获得足够的耐高压绝缘距离，各串联组外部的绝缘套管可以防止不同串联组间出现爬电、漏电、尖端放电等情况。尖端放电等情况。尖端放电等情况。

【技术实现步骤摘要】
一种高压大电流脉冲储能电容器及其制作方法


[0001]本专利技术涉及电容器
，尤其涉及一种高压大电流脉冲储能电容器及其制作方法。

技术介绍

[0002]高电压、高冲击电流、高储能、快速充放电的装置的核心部件是一种高压脉冲储能电容器组。电容器组需要耐受的电压为几kV至几十kV,可重复冲击电流需要达到几十kA，电容量为数百μF，储能要达到几万J，使用寿命需要达到数万次充放电。
[0003]这种电容器组一般采用多台电容器串并联来实现。例如某型号的金属管焊接机需要电容器组耐电压为27kVDC，电容量180μF左右，耐电压40kA，可采用单台1100VDC
‑
500μF直流支撑金属化薄膜电容器，尺寸Φ86
×
175，24串9并，共216台电容器来实现。这种组合方式虽然可以达到电性能要求，但电容器组占空大，安装不方便。
[0004]也可定制大型的直流支撑或直流脉冲电容器，如额定电压4～5kV，电容量达数千μF的电容器。要获得几万伏额定电压的电容器组，可将数台电容器串联获得，但几十kA的可重复电流指标很难达到，电容器组使用次数也难保证。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，电容器组由多只同规格的芯子元件组成，采用先串联再并联的结构，串联组可获得足够的耐高压绝缘距离，各串联组外部的绝缘套管可以防止不同串联组间出现爬电、漏电、尖端放电等情况；采用三内串结构，芯子元件在大批量制作时，各芯子元件实际电容量偏差可以控制在
±
2％甚至
±
1％以内，在进行高压分压时，各芯子元件承受的电压基本一致，降击穿失效几率。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种高压大电流脉冲储能电容器，包括电容器组、外壳、引出铜排、绝缘板及绝缘包材和树脂灌注料，所述电容器组由多只同规格的芯子元件组成，数只所述芯子元件串联成串联组，所述串联组外部设置有绝缘套管，多只所述串联组同极性的端面处于同一平面，且不同极性的端面保持大于电气绝缘距离的位置进行排列，所述芯子元件端面与引出铜排之间通过多股铜绞线锡焊连接。
[0007]优选的，所述芯子元件为两层金属化聚丙烯膜以中空芯棒为轴卷绕而成的圆柱体，且圆柱体的两端再喷上用以引出电极的金属层。芯子元件11是一个薄膜电容，薄膜电容的制作方法是：在聚丙烯薄膜上单面蒸镀金属层，形成金属化聚丙烯膜21；两层金属化聚丙烯膜分别作为正极和负极，卷绕在一个塑料中空芯棒上，芯棒长度比金属化聚丙烯膜宽5mm左右。绕制时，两层金属化聚丙烯膜分别靠近塑料中空芯棒的两端，这样正负极膜就会错开约5mm距离，便于电极引出。绕制成圆柱体以后，在圆柱体的两端分别喷上金属粉末作为电极引出。
[0008]优选的，所述金属化聚丙烯膜从下到上依次设置有聚丙烯光膜、铝金属化层、锌加厚层。
[0009]优选的，两层所述金属化聚丙烯膜厚度相同，膜宽为L，上层所述金属化聚丙烯膜的边缘加厚锌铝复合区对应下层金属化聚丙烯膜的边缘屏带区设置。
[0010]优选的，所述金属化聚丙烯膜沿膜宽方向依次设置有边缘加厚锌铝复合区、铝活动区一、中间屏带区、铝活动区二、中间加厚锌铝复合区、铝活动区三、边缘屏带区，所述边缘加厚锌铝复合区的边缘沿膜长方向为波浪边。
[0011]优选的，所述金属化聚丙烯膜的膜宽L为145
‑
155mm，金属化层重合区宽度L1为43.45
‑
43.55mm，错边L2为1.4
‑
1.6mm，边缘屏带区宽度L3为4.5
‑
5.5mm，中间屏带区宽度L4为3.5
‑
4.5mm，波浪边的波长为2.45
‑
2.55mm，峰
‑
峰振幅为0.25
‑
0.4mm，波浪边长较直切增加3％以上。
[0012]优选的，所述边缘加厚锌铝复合区和中间加厚锌铝复合区的方块电阻为2
‑
4Ω/
□
，铝活动区的方块电阻为40
‑
55Ω/
□
。Ω/
□
，为方阻的单位，表示单位面积的电阻值，一般用于表述金属化膜的金属镀层导电性，镀层越厚，方阻越小。
[0013]优选的，两层所述金属化聚丙烯膜厚度相同，膜宽为L，上层所述金属化聚丙烯膜的边缘加厚锌铝复合区对应下层金属化聚丙烯膜的边缘屏带区，所述边缘加厚锌铝复合区外错的距离为L2，所述边缘屏带区宽度为L3，所述中间屏带区43宽度为L4，上下两层所述金属化聚丙烯膜金属化层重合的区域有三个，宽度均为L1。
[0014]一种高压大电流脉冲储能电容器的制作方法，其步骤为：
[0015]1)真空镀膜：将待蒸镀的所述聚丙烯光膜膜卷放置在真空度2
×
10
‑4mbar的真空镀膜机内，启动放膜系统，首先在光膜表面规划的无金属区喷涂屏蔽油，然后依次将金属铝蒸气和锌蒸气物理气相沉积到光膜表面规定的区域，镀好的所述金属化聚丙烯膜收卷；
[0016]2)时效：蒸镀好的所述金属化聚丙烯膜膜卷在温度25
±
5℃，湿度≤35％RH的时效间内静置12小时以上；
[0017]3)切膜：将所述金属化聚丙烯膜膜卷分切成需要的规格，使用波浪切刀居中分切所述边缘加厚锌铝复合区得到波浪边，使用直切刀居中分切边缘屏带；
[0018]4)卷绕：以所述中空芯棒为轴，对两层所述金属化聚丙烯膜进行卷绕；
[0019]5)喷金：在所述芯子元件两端面喷涂锌、锌锡合金，锌铝合金等，以引出电极；
[0020]6)真空聚合：将所述芯子元件放置在真空度1pa左右的真空罐内，加热至105
±
5℃，保持20小时以上；
[0021]7)心子测试：测量所述芯子元件的耐压、容量和损耗角正切等参数，剔除不合格品；
[0022]8)浸渍：使用甲基硅油浸渍所述芯子元件，温度60
±
5℃，时间在12小时以上；
[0023]9)所述串联组焊接：使用所述铜绞线或铜带将数只芯子元件串联焊接；
[0024]10)套管：在所述串联组外套上绝缘套管并热缩；
[0025]11)所述电容器组焊接：将所述芯子元件端面与引出铜排之间通过多股铜绞线锡焊连接，形成所述电容器组；
[0026]12)所述电容器组包裹：使用绝缘包材包裹所所述电容器组；
[0027]13)所述电容器组测试：测量所述电容器组的耐压、容量和损耗角正切等参数；
[0028]14)灌注：将所述电容器组放置在外壳中，放好绝缘板，使用绝缘灌注料填充，绝缘灌注料材料为聚氨酯、环氧树脂或两者的混合物，灌注次数不少于三次，每次绝缘灌注料基
本固化后才可进行下次灌注；
[0029]15)电容器测试：测量电容器的极间耐压、极壳耐压、绝缘电阻、容量和损耗角正切等参数；
[0030]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压大电流脉冲储能电容器，其特征在于：包括电容器组(1)、外壳(2)、引出铜排(3)、绝缘板及绝缘包材(4)和树脂灌注料(5)，所述电容器组(1)由多个同规格的芯子元件(11)组成，其中至少2个所述芯子元件(11)串联成串联组(12)，所述串联组(12)外部设置有绝缘套管(13)，多只所述串联组(12)同极性的端面处于同一平面，且不同极性的端面保持大于电气绝缘距离的位置进行排列，所述芯子元件(11)端面与引出铜排(3)之间通过多股铜绞线(6)锡焊连接。2.根据权利要求1所述的高压大电流脉冲储能电容器，其特征在于：所述芯子元件(11)为两层金属化聚丙烯膜(21)以中空芯棒(22)为轴卷绕而成的圆柱体，且圆柱体的两端再喷上用以引出电极的金属层(23)。3.根据权利要求2所述的高压大电流脉冲储能电容器，其特征在于：所述金属化聚丙烯膜(21)从下到上依次设置有聚丙烯光膜(31)、铝金属化层(32)、锌加厚层(33)。4.根据权利要求2所述的高压大电流脉冲储能电容器，其特征在于：两层所述金属化聚丙烯膜(21)厚度相同，且宽为L，上层所述金属化聚丙烯膜(21)的边缘设置有加厚锌铝复合区(41)，下层所述金属化聚丙烯膜(21)设置有边缘屏带区(47)，所述加厚锌铝复合区(41)与边缘屏带区(47)相对应。5.根据权利要求2所述的高压大电流脉冲储能电容器，其特征在于：所述金属化聚丙烯膜(21)沿膜宽方向依次设置有边缘加厚锌铝复合区(41)、铝活动区一(42)、中间屏带区(43)、铝活动区二(44)、中间加厚锌铝复合区(45)、铝活动区三(46)、边缘屏带区(47)，所述边缘加厚锌铝复合区(41)的边缘沿膜长方向为波浪边。6.根据权利要求2所述的高压大电流脉冲储能电容器，其特征在于：所述金属化聚丙烯膜(21)的膜宽L为145
‑
155mm，金属化层重合区宽度L1为43.45
‑
43.55mm，错边L2为1.4
‑
1.6mm，边缘屏带区(47)宽度L3为4.5
‑
5.5mm，中间屏带区(43)宽度L4为3.5
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4.5mm，波浪边的波长为2.45
‑
2.55mm，峰
‑
峰振幅为0.25
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0.4mm。7.根据权利要求5所述的高压大电流脉冲储能电容器，其特征在于：所述边缘加厚锌铝复合区(41)和中间加厚锌铝复合区(45)均设置有方块电阻，且方块电阻为2
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4Ω/
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，铝活动区的方块电阻为40
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55Ω/
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。8.根据权利要求2所述的高压大...

【专利技术属性】
技术研发人员：董炜，方勇，查宏胜，胡鸿波，胡玉明，叶磊，俞雷，候志华，张文多，汤维芳，周俊，梅翔，郎海虎，杭程，汤同根，
申请(专利权)人：铜陵中青新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：