专利名称：一种高频率大电流金属化膜滤波电容器的制作方法
专利说明本实用新型属于电子元器件领域，具体涉及一种高频率大电流金属化膜滤波电容
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背景技术：
传统上，电力电子设备的滤波电路均采用电解电容器作为滤波元件，但由于电解 电容的介质损耗太大以及承受正反向电压的能力太差，使得其根本无法保证设备的可靠性 和长寿命指标。而恰恰在这极为关键的两点，金属化薄膜电容器以其无可比拟的优势必然 成为电解电容的理想的升级换代产品。因此，近年来国内外同行均向市场推出了系列产品， 而《替代电解电容的膜电容技术》也获得了迅速的发展。根据金属化薄膜电容器的基本理论，为了有效地提高电容器的ESR指标，重要 的措施之一就是增加作为电容器极板的金属化膜的长度而降低它的有效宽度，即卷绕出 来的电容器芯子必须呈“矮胖型”结构。再从电容器的发热损耗功率P来看，由于P = I2rms *ESR(有效值电流的平方和串联等效电阻的乘积)，因此ESR越小，P就越小，电容 器在工作时的温升就越低；或者说，在同等发热损耗功率的前提下，电容器允许通过的电流 Irms可以加大。所以，尽量提高电容器的ESR指标(降低ESR的数值)，是设计制造高频率 大电流滤波电容器追求的重要目标。但由于传统电解电容器的长期使用，其“瘦长型”的结构形态在行业中已形成了一 种惯例，在电路的设计和空间结构的布局中都有相应的、固定的匹配模式，如让“矮胖型”的 产品去替代呈“瘦长型”的电解电容器，不仅人们的观念无法接受，重要的是在各种电力电 子设备的整机结构上存在着难以解决的矛盾。故目前国际上推出的高频率大电流金属化膜 滤波电容器基本都为“瘦长型”结构(
图1)。例如法国AVX(TPC)和美国ECI公司的系列 产品。“瘦长型”结构的金属化薄膜电容器与电解电容相比，其ESR指标虽有了很大的提升， 但还没有把膜电容的优势充分发挥出来，从综合考虑，效果还不是很理想。如何兼顾“瘦长型”的外形结构和“矮胖型”薄膜电容器具备的优势是高频率大电 流滤波电容器的一大研究方向。
发明内容针对大功率电力电子设备对滤波电容器高频率大电流的核心要求，本实用新型提 供一种“瘦长型”的高频率大电流金属化膜滤波电容器，其兼顾了上述“矮胖型”结构的性 能优势并进一步作了提升，具有承受正反向电压的能力大，电容器的发热损耗功率小，使用 寿命长等特点。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种高频率大电流金属化膜滤 波电容器，包括电容器外壳，电容器芯子，两个引出电极，所述电容器芯子与电容器外壳之 间通过绝缘填充料间隔封装，其特征在于至少两个电容器芯子上、下层叠排列且封装在同 一电容器外壳内，所述各电容器芯子通过从其两端的喷金层引出的导电片分别与两个引出电极实现电连接，而封装在同一电容器外壳内的各电容器芯子之间组成电气并联结构。为了适应普遍市场的需求，所述各电容器芯子及其电容器外壳呈圆柱状结构。由于每个电容器芯子两端喷金层的圆周边缘和铝壳壁距离都很近，而且喷金层金 属呈微小颗粒状，在边缘处可能存在毛刺，为了提高上述危险区域的绝缘耐压值，保证绝缘 性能，所述各电容器芯子侧面套封有热缩套管；所述热缩套管在电容器芯子两端分别留有 超出余量，所述热缩套管受热套封后，超出余量向电容器芯子端面中心弯折，进一步把喷金 层边缘处包裹好。经过上述改进，加上浇注在周围的环氧树酯，这一危险位置的绝缘性能经 测验，可达到8000V · AC以上。为了提高绝缘耐压值，所述导电片上包裹有绝缘胶带；为了进一步加强两电极间 的绝缘，在分别与两个引出电极连接的导电片之间增加一条高绝缘隔离垫片。由于电容器芯组底部喷金层上有一较大的焊点，为了保证和铝外壳之间的绝缘强 度，在浇注环氧树酯的同时，所述电容器外壳底部与电容器芯子之间增设绝缘垫片，通过绝 缘垫片和环氧树酯的双重作用切实保障了铝壳底部的绝缘性能，经测验，可达到8000V · AC 以上。本实用新型的进一步改进在于所述封装在同一壳体内的各电容器芯子电容量优 选相等。为了配合高频率大电流的通过，保证长期可靠使用，所述引出电极由黄铜元加工 形成，且外层镀锡。本实用新型采用上述“两芯/多芯柱形并联”的模式，电容器的的关键指标串联等 效电阻(ESR)与国内外同类产品相比，可提升近三倍，由此可以极大地降低电容器的发热 损耗功率，降低电容器工作时的温升，为应用设备的可靠长寿命工作提供了有力的保证，同 时具有结构简单，安全性高等优点，具有较高的社会效益和经济效益。具体理论推导如下在对两个电容器具有相同要求的情况下，以“两芯柱形并联” 的制造方法为例，计算通常高频率大电流滤波电容器制造方法和本发明两者的ESR指标。对于金属化薄膜电容器而言，由于介质膜的损耗极小，影响其发热损耗功率大小 的关键指标ESR主要取决于电容器金属部分的损耗。而如果上述两种制造方法的电容器芯 子直径相同，可以认为它们的喷金层金属电阻相同，则电容器ESR的大小就主要取决于作 为极板的金属有效电阻的大小。可以证明，金属极板的有效电阻!^为
re=2RS.△B+B/3/l式中RS为电容器极板金属镀层的方块电阻。L为电容器极板的长度。b为电容器极板的有效宽度。Ab为电容器极板留边量和卷绕错边量之和。根据上式，我们假定(1)图一所示电容器C1和图四所示电容器C4的额定电容量相等，均为CnjPC1 = C4 = Cn0(2) C4的两个芯子和C1均用相同厚度的金属化膜卷绕，而且它们的Rs均相同，Ab也相同。(3)卷绕C1用膜的有效宽度为2b，卷绕C4单个芯子用膜的有效宽度为b。根据上述对“双芯柱形并联模式的介绍”和假定(1)可以知道，在图四中，C4 一分
为二，每个芯子的电容量
权利要求一种高频率大电流金属化膜滤波电容器，包括电容器外壳，电容器芯子，两个引出电极，所述电容器芯子与电容器外壳之间通过绝缘填充料间隔封装，其特征在于至少两个电容器芯子上、下层叠排列且封装在同一电容器外壳内，所述各电容器芯子通过从其两端的喷金层引出的导电片分别与两个引出电极实现电连接，而封装在同一电容器外壳内的各电容器芯子之间组成电气并联结构。
2.根据权利要求1所述的高频率大电流金属化膜滤波电容器，其特征在于所述各电 容器芯子及其电容器外壳呈圆柱状结构。
3.根据权利要求1或2所述的高频率大电流金属化膜滤波电容器，其特征在于所述 各电容器芯子侧面套封有热缩套管。
4.根据权利要求3所述的高频率大电流金属化膜滤波电容器，其特征在于所述热缩 套管在电容器芯子两端分别留有超出余量，所述热缩套管受热套封后，超出余量向电容器 芯子端面中心弯折。
5.根据权利要求1所述的高频率大电流金属化膜滤波电容器，其特征在于所述电容 器外壳的内底面与电容器芯子之间设有绝缘垫片。
6.根据权利要求1所述的高频率大电流金属化膜滤波电容器，其特征在于所述封装 在同一壳体内的各电容器芯子电容量优选相等。
7.根据权利要求1所述的高频率大电流金属化膜滤波电容器，其特征在于所述两个 引出电极由黄铜元加工形成，且外层镀锡。
8.根据权利要求1所述的高频率大电流金属化膜滤波电容器，其特征在于所述连接 两个引出电极的导电片上包裹有绝缘胶带。
9.根据权利要求1所述的高频率大电流金属化膜滤波电容器，其特征在于所述分别 与两个引出电极连接的导电片之间设有高绝缘隔板隔离。
专利摘要本实用新型涉及一种高频率大电流金属化膜滤波电容器，包括电容器外壳，电容器芯子，两个引出电极，所述电容器芯子与电容器外壳之间通过绝缘填充料间隔封装，至少两个电容器芯子上、下层叠排列且封装在同一电容器外壳内，所述各电容器芯子通过从其两端的喷金层引出的导电片分别与两个引出电极实现电连接，而封装在同一电容器外壳内的各电容器芯子之间组成电气并联结构。本实用新型具有承受正反向电压的能力大，电容器的发热损耗功率小，使用寿命长等特点。
文档编号H01G4/224GK201725688SQ200920038828
公开日2011年1月26日 申请日期2009年5月8日 优先权日2009年5月8日
发明者倪汝栋, 焦志勇, 王凯平, 钱新君 申请人:常州常捷科技有限公司