用于生产卷绕电容器单元芯子的椭圆形卷轴及卷绕电容器单元芯子的制作方法

文档序号:9777952阅读:511来源:国知局
用于生产卷绕电容器单元芯子的椭圆形卷轴及卷绕电容器单元芯子的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于生产卷绕电容器单元芯子的卷轴及卷绕电容器单元芯子,尤 其涉及一种用于生产卷绕电容器单元芯子的椭圆形卷轴及卷绕电容器单元芯子。
【背景技术】
[0002] 卷绕电容器单元芯子包括卷绕成圈的电极箱/介质,这里的电极箱/介质指电极箱 和介质(即绝缘介质),电极箱/介质通过卷轴实现卷绕加工,加工时电极箱和介质相间排列 于卷轴外,卷绕加工前会将电极箱和介质的一端通过导出签临时固定在卷轴上以便于卷 绕,卷绕完成后取出导出签和卷绕芯子即可。传统的用于生产卷绕电容器单元芯子的卷轴 为圆柱体,即其径向截面为圆形,对抗拉强度较低的介质(如电容器纸、云母纸),其直径尺 寸有一定的极限,因此,采用传统圆形卷轴生产的卷绕电容器单元芯子的宽度也存在一个 极限,当需要设计生产小于该宽度极限的卷绕电容器单元芯子时,传统圆形卷轴无法实现。 如果采用带圆角的长方形截面的卷轴,因卷轴的机械强度随其截面面积的减小而减小也无 法实现。另外,采用传统圆形卷轴生产卷绕电容器单元芯子还存在以下缺陷:导出签必须凸 起才能在卷绕结束后顺利取下卷绕芯子,也因此导致实际的卷轴相当于一个凸轮而非标准 的圆柱体,不仅存在设计偏差,还容易导致卷绕芯子压扁之后出现S形扭曲;当圆柱体卷轴 直径很小时,芯子的圆曲率变大,此时无论在任何一个位置插入引出片,都容易导致介质 (如:云母纸)的损伤,为了减小对介质的损伤,不得不将引出片的宽度减小,但减小引出片 的宽度将导致芯子电感增大、电容器的载流能力下降,而且,采用位置不对称的引出片做径 向引出时,在圆形卷轴上难以找到确切的位置。
[0003] 所以,传统圆形卷轴无法满足小于自身宽度极限的卷绕电容器单元芯子的生产需 求,尤其无法满足介质强度和韧性较低的卷绕电容器单元芯子的生产要求,比如,无法满足 以云母纸作为介质的卷绕电容器单元芯子的生产需求,需要寻求新的技术方案来解决上述 问题。

【发明内容】

[0004] 本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种能够实现更小宽度尺寸的用 于生产卷绕电容器单元芯子的椭圆形卷轴及卷绕电容器单元芯子。
[0005] 本发明通过以下技术方案来实现上述目的: 一种用于生产卷绕电容器单元芯子的椭圆形卷轴,所述椭圆形卷轴的径向截面为椭圆 形且其椭圆长轴的其中一端表面开口形成一个用于安装导出签的与椭圆形卷轴同轴向的 导槽。
[0006] 作为优选,所述导槽的径向截面为外侧开口的圆且其直径与所述椭圆形卷轴的径 向截面椭圆短半轴的长度相同,所述导槽的径向截面圆的圆心位于所述椭圆形卷轴的径向 截面椭圆长轴上,所述导槽的径向截面圆的圆心与所述椭圆形卷轴的开口端的虚拟椭圆长 轴端点之间的距离为所述导槽的径向截面圆的半径长度。
[0007] 进一步,所述导槽的开口两侧与所述椭圆形卷轴对应的圆弧表面之间分别通过外 凸的过渡半圆面平滑过渡,两个所述过渡半圆面的径向截面半圆的圆心之间的连线经过所 述导槽的径向截面圆的圆心且与所述椭圆形卷轴的径向截面椭圆长轴相互垂直。
[0008] 一种采用椭圆形卷轴加工的卷绕电容器单元芯子,包括相间排列的电极箱/介质, 所述卷绕电容器单元芯子所需的电极箱/介质的卷绕圈数N为:设所述椭圆形卷轴的径向截 面椭圆的长轴半径长度为a,设所述椭圆形卷轴的径向截面椭圆的短轴半径长度为b, 如果b/a的值大于或等于0.8,则所述卷绕电容器单元芯子所需的电极箱/介质的卷绕 圈数N由下面两个公式计算:
其中,L是完成卷绕电容器单元芯子所需的电极箱的长度,该长度采用传统计算方法即 可得到,h是卷绕电容器单元芯子的厚度,dx为电极箱和介质的厚度之和的2倍; 如果b/a的值小于0.8,则所述卷绕电容器单元芯子所需的电极箱/介质的卷绕圈数N采 用与卷轴截面椭圆周长相等的圆的圆柱体卷轴的传统算法进行计算,即将椭圆的周长转化 为一个等半径的圆,假定该圆是圆柱体卷轴的径向截面对应的圆,此时即可用传统计算方 法获得卷绕芯子所需的卷绕圈数。
[0009] 本发明的有益效果在于: 本发明通过采用椭圆形卷轴加工卷绕电容器单元芯子,能够通过改变椭圆形卷轴的长 宽比来减少卷绕电容器单元芯子的宽度尺寸,且卷轴的机械强度因其椭圆结构而得到保 证,满足了极小宽度尺寸的卷绕电容器单元芯子的生产需求,而且可减小因插入引出电极 宽度大于插入位置的弦长导致的介质受损,还可消除由圆形卷轴卷绕的电容器单元芯子压 扁之后形成的皱褶和扭曲;另外,即使椭圆形卷轴直径很小,其椭圆的长轴对应椭圆曲线的 曲率都较小,便于向成圈的电极箱/介质之间插入引出片且不会损伤介质,且引出片可保持 相对较大的宽度;在椭圆形卷轴的椭圆长轴的一端表面设置导槽,且该导槽的尺寸通过更 加严格的限制,导出签置于导槽内后与椭圆形卷轴自然整合于一体,不会凸起,卷绕后不会 出现S形扭曲;本发明的卷绕电容器单元芯子所需的卷绕圈数N依据椭圆形卷轴的长宽比得 到优选的限制条件,可以获得最佳的电容器性能。
【附图说明】
[0010] 图1是本发明所述用于生产卷绕电容器单元芯子的椭圆形卷轴的主视图; 图2是本发明所述用于生产卷绕电容器单元芯子的椭圆形卷轴的右视截面图; 图3是本发明所述用于生产卷绕电容器单元芯子的椭圆形卷轴的导槽设计示意图,视 角与图2-致; 图4是本发明所述卷绕电容器单元芯子的右视截面图,图中的导出签和椭圆形卷轴还 未被抽出; 图5是采用传统圆形卷轴生产的卷绕电容器单元芯子的轴向对称引出片示意图; 图6是采用本发明所述椭圆形卷轴生产的卷绕电容器单元芯子的轴向对称引出片示意 图; 图7是采用传统圆形卷轴生产的卷绕电容器单元芯子的非轴向对称引出片示意图; 图8是采用本发明所述椭圆形卷轴生产的卷绕电容器单元芯子的非轴向对称引出片示 意图。
【具体实施方式】
[0011]下面结合附图对本发明作进一步说明: 如图1和图2所示,本发明所述用于生产卷绕电容器单元芯子的椭圆形卷轴1的径向截 面为椭圆形且其椭圆长轴的其中一端表面开口形成一个用于安装导出签(见图4的导出签 6)的与椭圆形卷轴同轴向的导槽3;导槽3的径向截面为外侧开口的圆且其直径与椭圆形卷 轴1的径向截面椭圆短半轴的长度相同,导槽3的径向截面圆的圆心位于椭圆形卷轴1的径 向截面椭圆长轴上,导槽3的径向截面圆的圆心与椭圆形卷轴1的开口端的虚拟椭圆长轴端 点之间的距离为导槽3的径向截面圆的半径长度;导槽3的开口两侧与椭圆形卷轴1对应的 圆弧表面之间分别通过外凸的过渡半圆面2平滑过渡,两个过渡半圆面2的径向截面半圆的 圆心之间的连线经过导槽3的径向截面圆的圆心且与椭圆形卷轴1的径向截面椭圆长轴相 互垂直。
[0012] 如图3和图4所示,本发明所述用于生产卷绕电容器单元芯子的椭圆形卷轴的设计 过程如下: 设椭圆形卷轴1的径向截面椭圆的长轴半径长度为a,设椭圆形卷轴1的径向截面椭圆 的短轴半径长度为b,导槽3的宽度d(略大于导出签6的直径)取短轴半径长度,即d=b,以长 轴的一个顶点为圆心做圆0,再向椭圆中心沿长轴平移0.5d的距离,此时该圆0与椭圆长轴 的一个点相切;作一条与椭圆长轴平行的辅助线,该辅助线与前述的圆〇相切且与短轴垂 直,然后,画一个与椭圆相切且切点为P1、与上述圆0相切且切点为P2、与辅
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