一种自愈式电容器元件及包括其的电容器单元的制作方法

本发明涉及电容器技术领域，更具体地，涉及一种自愈式电容器元件及包括其的电容器单元。

背景技术：

自愈式电容器是电力、交通、航天和军工等领域最常用的一种电气设备，根据其结构特点，目前自愈式电容器的电容器元件一般采用两层金属化膜错边卷绕成圆柱形结构，再通过喷金工艺在圆柱形结构两端引出两个电极，喷金是将在高温下汽化的锌或锌铝等合金喷到电容器端部的金属电极上，冷却后形成固体金属层的工艺过程。一方面，喷金属于热连接，喷金过程中的高温如控制不好会对金属化膜产生损伤；另一方面，喷金过程中会产生金属蒸汽和悬浮在空气中的金属粉末，金属蒸汽和金属粉末都是有毒的，虽然喷金设备的尾气在排放到大气之前都要经过除尘设备，但仍然对空气有一定的污染，对环保要求较高的地区，喷金工艺是不允许使用的，这就极大影响了自愈式电容器的生产与技术发展。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自愈式电容器元件及包括其的电容器单元，该自愈式电容器元件生产加工时无需喷金，采用冷连接的方式引出电极，以解决背景技术中存在的问题。

根据本发明的第一方面，提供一种自愈式电容器元件，包括元件本体，以及连接在所述元件本体两端的两个板状电极，

所述元件本体包括叠加在一起的第一金属化膜和第二金属化膜，两层所述金属化膜卷绕形成呈扁平状结构的元件本体；

其中一个所述板状电极与所述第一金属化膜上的金属镀层固定连接，另一个所述板状电极与所述第二金属化膜上的金属镀层固定连接。

优选地，所述板状电极为金属箔。

优选地，所述金属箔为铝箔。

优选地，所述板状电极与所述金属化膜上的金属镀层通过压接方式连接。

优选地，所述板状电极设于所述元件本体内部的长度为2mm-4mm。

优选地，所述板状电极位于所述元件本体外部的长度为4mm-6mm。

优选地，所述板状电极的宽度为所述元件本体宽度的1/3～2/3。

根据本发明的第二方面，提供一种电容器单元，所述电容器单元包括壳体、由多个如上所述的自愈式电容器元件串并联在一起形成的芯子、以及两个电极，所述芯子设于所述壳体内，两个所述电极设于所述芯子上并引出所述壳体外部用于外部连接应用。

优选地，多个所述自愈式电容器元件并联时，多个所述自愈式电容器元件层叠设置在一起，各个所述自愈式电容器元件的两个板状电极分别固定连接在两个金属母排上。

优选地，所述板状电极通过压接或焊接方式与金属母排连接。

本发明至少实现了如下有益效果：

1、本发明的自愈式元件本体中，两个板状电极固定连接在元件本体的两端，无需采用喷金工艺引出电极，避免了采用喷金工艺对空气造成的污染；

2、板状电极与金属化膜上的金属镀层通过压接方式连接，该连接方式属于冷连接，与现有技术中采用喷金工艺的热连接方式相比，可减少喷金过程中的高温对金属化膜产生的损伤；

3、由于不需采用喷金工艺，元件本体中的两层金属化膜卷绕成型时无需错边，提高了自愈式电容器元件的储能密度和原材料的利用率；

4、自愈式电容器元件中的元件本体为扁平状结构，与现有的圆柱形结构相比，多个自愈式电容器元件通过串并联连接形成芯子时，能够使芯子的结构更加紧凑和整齐。

5、本发明的电容器单元中，内部芯子由多个本发明的自愈式电容器元件串并联在一起形成，由于内部的芯子结构紧凑整齐，该电容器单元的整体体积相较于现有的电容器单元较小，应用时更加地方便；并且内部的自愈式电容器元件不经过喷金工艺，采用板状电极与金属化膜压接的方式连接，板状电极与金属母排采用压接或焊接方式连接，相较于引线连接更加地牢固可靠。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出了现有的自愈式电容器元件的半剖视图。

图2示出了根据本发明实施例的自愈式电容器元件的立体结构示意图。

图3示出了根据本发明实施例的自愈式电容器元件的纵向剖面图。

图4示出了多个本发明实施例的自愈式电容器元件并联时的结构示意图。

图中：电极引线1、芯轴2、喷金层3、元件本体4、第一金属化膜41、第二金属化膜42、板状电极5、金属母排6。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

如图1所示，为现有技术中自愈式电容器元件的半剖视图，现有的自愈式电容器元件采用两层金属化膜叠合在一起错边卷绕成圆柱形结构，其中，所述金属化膜包括基膜以及设置在所述基膜上的金属镀层，基膜一般为聚丙烯膜，金属镀层为在基膜表面蒸镀的一层薄金属，基膜作为介质，金属镀层作为导电电极。在所述圆柱形结构的两端通过喷金工艺形成喷金层3，所述圆柱形结构的中心设有一空心的芯轴2，其中一个电极1引线焊接在所述圆柱形结构上端的喷金层3上，另一个电极引线1穿过芯轴2焊接在所述圆柱形结构下端的喷金层3上。现有的自愈式电容器元件其缺点如下：采用喷金工艺，污染空气；喷金工艺过程中的高温容易对金属化膜造成损伤；电极引线通过焊接方式与喷金层3连接，容易出现虚焊、脱焊的情况；两层金属化膜卷绕成圆柱形结构时，需要错边，降低了自愈式电容器元件的储能密度和原材料的利用率。

参照图2和图3，本发明提供一种自愈式电容器元件，包括元件本体4，以及连接在所述元件本体4两端的两个板状电极5，所述元件本体4包括叠加在一起的第一金属化膜41和第二金属化膜42，两层所述金属化膜卷绕形成呈扁平状结构的元件本体4；其中一个所述板状电极5与第一金属化膜41上的金属镀层固定连接，另一个所述板状电极5与第二金属化膜42上的金属镀层固定连接。该自愈式电容器的元件本体设置成扁平状结构，相较于现有的圆柱形结构，在多个自愈式电容器元件通过串并联连接在一起时，结构更加紧凑和整齐。

板状电极5为金属箔，例如铝箔、铜箔等，本实施例中，板状电极5为铝箔。板状电极5与金属化膜上的金属镀层通过压接方式连接。压接方式为冷连接，连接牢固不脱落，与现有技术中采用喷金工艺的热连接方式相比，可减少喷金过程中的高温对金属化膜产生的损伤。

本发明的自愈式电容器元件的中，两个板状电极固定连接在元件本体的两端，无需采用喷金工艺引出电极，不会产生对空气有污染的金属气体和粉末，避免了采用喷金工艺对空气造成的污染。同时，由于不需采用喷金工艺，元件本体中的两层金属化膜卷绕成型时无需错边，提高了自愈式电容器元件的储能密度和原材料的利用率。

本发明的自愈式电容器元件中，板状电极5设于元件本体4内部的长度为2mm-4mm，即板状电极5与金属化膜金属镀层的压接长度为2mm-4mm。板状电极5设于所述元件本体4内部的长度要适中，不宜过长或过短，长度过长板状电极5会对电场的均匀性产生干扰，长度过短会造成压接不牢，本实施例中，板状电极5设于元件本体4内部的长度为3mm。本发明的自愈式电容器元件中，板状电极5位于元件本体4外部的长度为4mm-6mm，本实施例中，板状电极5位于元件本体4外部的长度为5mm。

板状电极5的宽度为元件本体4宽度的1/3～2/3。板状电极5的宽度不宜过宽或过窄，板状电极5的宽度过宽会造成电容器单元宽度方向的边缘电场不均匀，宽度过窄会使板状电极5通过大电流造成发热严重，进而使电容器单元温度升高。本实施例中，板状电极5的宽度为所述元件本体4宽度的一半。

本发明还提供一种电容器单元，所述电容器单元包括壳体、由多个如上所述的自愈式电容器元件串并联在一起形成的芯子、以及两个电极，芯子设于壳体内，两个电极设于芯子上并引出壳体外部用于外部连接应用，芯子与壳体之间填充绝缘介质。

参照图4，多个所述自愈式电容器元件并联时，多个所述自愈式电容器元件层叠设置在一起，各个所述自愈式电容器元件的两个板状电极5分别固定连接在两个金属母排6上，即多个所述自愈式电容器元件的第一极的板状电极5同时连接到同一个金属母排6上，多个自愈式电容器元件的第二极的板状电极5同时连接到另一个金属母排6上。金属母排6的材质为铜或铝，金属母排6的厚度为0.3mm-0.7mm，本实施例中，金属母排6的材质为铜，厚度为0.5mm。自愈式电容器元件的板状电极5通过压接或焊接方式与金属母排6连接，本实施例中，板状电极5通过焊接方式连接在金属母排6上。两个自愈式电容器元件串联时，只要将其中一个自愈式电容器元件的第二极的板状电极5与另一个自愈式电容器单元的第一极的板状电极5通过压接或焊接方式连接即可。

本发明的电容器单元中，内部芯子由多个本发明的自愈式电容器元件串并联在一起形成，由于内部的芯子结构紧凑整齐，该电容器单元的整体体积相较于现有的电容器单元较小，应用时更加地方便；并且内部的自愈式电容器元件不使用喷金工艺，采用板状电极与金属化膜压接的方式连接，板状电极与金属母排采用压接或焊接方式连接，相较于引线连接方式更加地牢固可靠。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。