电力电容器及其制造方法技术

一种电力电容器及其制造方法，包括安装在主绝缘内的芯子和至少2个与外部电路连接的引出端，所述的芯子包括多个相互叠装在一起的焊装组件，每个焊装组件包括多个电容元件，每个电容元件由两张铝箔和两组薄膜卷绕而成，每个电容元件的两张铝箔上具有分别从薄膜的边缘相反方向伸出的两个电极，并且每个电极的尺寸a为10mm至15mm。每个焊装组件内部的各电容元件之间通过第一批的多层共焊的超声波焊接结构实现电气连接，各焊装组件之间通过第二批的多层共焊的超声波焊接结构实现电气连接，位于芯子的上、下端的两个焊装组件分别与引出端之间通过多层共焊的冷机械夹接结构实现电气连接。采用本发明专利技术可使电极尺寸减小50%至60%，可增加电容元件的电容量6%至10%。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种，包括安装在主绝缘内的芯子和至少2个与外部电路连接的引出端，所述的芯子包括多个相互叠装在一起的焊装组件，每个焊装组件包括多个电容元件，每个电容元件由两张铝箔和两组薄膜卷绕而成，每个电容元件的两张铝箔上具有分别从薄膜的边缘相反方向伸出的两个电极，并且每个电极的尺寸a为10mm至15mm。每个焊装组件内部的各电容元件之间通过第一批的多层共焊的超声波焊接结构实现电气连接，各焊装组件之间通过第二批的多层共焊的超声波焊接结构实现电气连接，位于芯子的上、下端的两个焊装组件分别与引出端之间通过多层共焊的冷机械夹接结构实现电气连接。采用本专利技术可使电极尺寸减小50%至60%，可增加电容元件的电容量6%至10%。【专利说明】
本专利技术属于电力电容器制造领域，涉及一种，具体涉及其内部电容元件、组件、芯子的整体电气连接加工新方案。
技术介绍
电力电容器广泛应用于电力系统，在高电压试验、激光技术、高能物理、工农业生产及日常生活中也广为应用。图1至图3给出了现有电力电容器的基本构造，包括如图3所示的由多个电容元件IA组装而成的芯子10A。参见图1和2，每个电容元件IA具有长度L、宽度W和厚度H，电容元件IA由两张铝箔2A与两组薄膜3A (承担储能功能)重叠卷绕而成，每组薄膜由2-3张绝缘介质组成，每张铝箔2A的边缘包括一个尺寸为A的边条，且两张铝箔2A的边条沿长度L方向从薄膜3A的边缘伸出的方向相反，于是，这两个分别从薄膜3A的边缘相反方向伸出的边条构成了每个电容元件IA的两个电极4A，即，边条尺寸A也就是电极4A的尺寸。在制造中，在各个电容元件IA的电极4A之间、相关的电容元件的引出端与芯子IOA的引出端之间，均需采用电气连接。自全膜电容器问世后的近30年来，在世界范围内的薄膜电容器制造行业中，电力电容器的电气连接模式有三种:一是焊料钎焊模式(最老模式)，二是冷机械夹接模式，三是冷焊接与冷机械夹接相结合模式。下面简要归纳三种现有模式各自的特点和局限性:焊料钎焊模式目前大多数生产企业还在沿用，通常是采用如图3所示的连接片5A的结构，这种焊料钎焊方式是利用熔点低于铝箔、铜带、熔丝等母材的锡铅焊料，在低于母材熔点并高于锡铅焊料熔点的温度下进行钎焊焊接，需通过加温后，再将液态的锡铅焊料在母材表面润湿、铺展和在母材间隙中填缝等工艺流程，其具体连接结构如图3所示，钎焊需在电容元件IA组装成芯子IOA后才能进行，各电容元件IA的电极需通过钎焊逐个焊接到连接片5A上，电极与连接片5A之间需铺展、填充很大的锡铅焊料层6A，其电气连接的工序需在组装成芯子后进行。焊料钎焊方式存在的主要问题是难以保证焊接质量，由于电极与连接片5A之间的钎焊需加热并由人工操作完成，加热温度由操作人员凭经验控制，如果温度太低，则产生虚焊、增加接触电阻、影响产品寿命；而如果温度太高，则损伤绝缘介质，造成膜的老化和粘连，影响产品的电气性能。由于钎焊前需对连接片5A进行搪锡处理，而搪锡工序需采用专用的搪锡和温控设备，而且锡铅焊料价格较贵，导致生产成本高。此外，焊料钎焊模式污染环境，影响员工身体健康。冷机械夹接模式是采用特殊的夹持件及工具进行元件的电极间的电气连接，由于元件电极伸出薄膜的长度须比钎焊加长，在电极尺寸A小于15_的情况下无法实施冷机械夹接工艺，在电极尺寸A小于20mm的情况下难以获得理想的夹接效果，因此，需要加大铝箔的电极的尺寸A，而铝箔成本较高。此外，夹接及检测设备的投资费用较高，夹接工艺操作复杂，加工效率比焊料钎焊模式低。冷焊接与冷机械夹接结合模式是采用冷焊接方式进行元件的电极之间的电气连接，同时采用冷机械夹接方式进行芯子引出端的电气连接。由于此焊接方式需要对工件施以一定的静压力，因此焊接设备的焊头尺寸受强度所限不能做得太小，为此须将铝箔电极尺寸A至少加长到25_ (I英寸)，这首先提高了材料成本，同时还需将电容元件的厚度H至少加大到20mm,而厚度H的加大造成电容元件并联数量的减少，当厚度H > 20mm时,使并联数< 14，这就排除了生产含有内熔丝的电容器的操作可能性。此外，夹接、焊接及检测设备的投资费用较高也是该模式存在的缺点。上述现有的三种电气连接模式由于需加大电极尺寸A，而且电气连接的工序被全部限制在组装成芯子之后，而组装成芯子后的电气连接只能采用手工连接，不仅电气连接的质量尚不理想，并且生产效率低、成本较高。然而由于电气连接对于电力电容器的电气性能和质量稳定性具有十分敏感的影响，同时又牵涉到复杂的加工工艺，因此，上述电力电容器的制造方法一直沿用到现在，特别是电容器内部的电容元件的电气连接结构方面的进步不大，这与随着相关材料的进步导致电容器的迅速发展的趋势不符。
技术实现思路
为了突破上述现有技术的发展瓶颈，本专利技术的目的在于提供了一种，不仅有效优化了电气连接的质量，提高了生产效率，可大幅度降低产品的制造成本，而且避免了对环境的污染和对员工健康的危害，还能很好地满足内熔丝电容器多元件特点的结构要求。为实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案。一种电力电容器，包括安装在壳体内的主绝缘70、安装在主绝缘70内的芯子10和至少2个与外部电路连接的引出端71、72，其中所述的芯子10包括多个相互叠装在一起的焊装组件13、14、15，每个焊装组件13、14、15包括多个电容元件I，每个电容元件I由两张铝箔2和两组薄膜3卷绕而成，每个电容元件I的两张铝箔2上具有分别从薄膜3的边缘相反方向伸出的两个电极4,并且每个电极4的尺寸a为IOmm至15mm ;所述的每个焊装组件13、14、15内部的各电容元件I之间通过第一批的多层共焊的超声波焊接结构11实现电气连接，各焊装组件13、14、15之间通过第二批的多层共焊的超声波焊接结构11实现电气连接，位于所述的芯子10的上、下端的两个焊装组件13、15分别与引出端71或72之间通过冷机械夹接结构12实现电气连接。优选的，所述的多层共焊的超声波焊接结构11为带保护片16的双极满层共焊复合结构111或不带保护片的双极满层共焊简单结构，双极满层共焊复合结构111或双极满层共焊简单结构的设置部位在相邻两个电容元件I的相邻两个电极4的相邻两个电气连接部41和42上。优选的，所述的多层共焊的超声波焊接结构11为带保护片16的单极满层共焊复合结构112或为不带保护片的单极满层共焊简单结构，单极满层共焊复合结构112或单极满层共焊简单结构的设置部位在同一个电容元件I的同一个电极4的两个电气连接部41或42中的一个上。优选的，所述的冷机械夹接结构12包括一个夹前结构和接线夹7，夹前结构建立在所述的芯子10的上、下端的两个焊装组件13、15中的用作引出电气连接的那个电极(4)的连接部41、42上，所述的接线夹7设置在引出端71或72上，接线夹7与所述的夹前结构之间采用冷机械夹接。进一步的，所述的夹前结构为建立在所述的那个电极(4)的连接部41或42上的多层紧贴的接触结构；或者所述的夹前结构为建立在所述的那个电极(4)的连接部41或42上的多层共焊的超声波焊接结构。优选的，所述的电极4的尺寸a优选为12mm。优选的，所述的多层共焊的超声波焊接结构11的焊点110的形状为网状长方形。优选的，所述的多层共本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电力电容器，包括安装在主绝缘(70)内的芯子(10)和至少2个与外部电路连接的引出端（71、72），其特征在于：所述的芯子（10）包括多个相互叠装在一起的焊装组件（13、14、15），每个焊装组件（13、14、15）包括多个电容元件（1），每个电容元件(1)由两张铝箔(2)和两组薄膜(3)卷绕而成，每个电容元件(1)的两张铝箔(2)上具有分别从薄膜(3)的边缘相反方向伸出的两个电极(4)，并且每个电极(4)的尺寸a为10mm至15mm；所述的每个焊装组件（13、14、15）内部的各电容元件(1)之间通过第一批的多层共焊的超声波焊接结构(11)实现电气连接，各焊装组件（13、14、15）之间通过第二批的多层共焊的超声波焊接结构(11)实现电气连接，位于所述的芯子(10)的上、下端的两个焊装组件（13、15）分别与引出端（71或72）之间通过冷机械夹接结构(12)实现电气连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张雅舒，
申请(专利权)人：正泰电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：