一种低电感大电流高压云母纸电容器的制作方法

1.本实用新型涉及一种云母纸电容器，特别涉及一种低电感大电流高压云母纸电容器。


背景技术：

2.云母纸电容器是以云母纸作为主要介质材料的一种全固态高压电容器产品，具有工作电压高、耐高温、耐大电流、电容量稳定、体积小等优良特性，目前广泛应用于飞机发动机点火装置、航天器高压电源、石油天然气钻井装置和高压起爆器等领域。
3.云母纸电容器以云母纸作为介质材料，金属箔为内电极，二者叠加在一起通过卷绕形成电容器的芯卷，在卷绕过程中插入2片以上的窄长形导电引出片。绕制完成的云母纸电容器芯卷需经过浸渍，用环氧树脂和硅树脂等材料填充云母纸内部及其层间的间隙，已减少空气残余；浸渍后的芯卷再经压扁和加温固化，最终制成具有较高硬度，能耐高电压，并具有一定电容量值的云母纸电容器芯子。单个芯子或多个芯子经过组装，可以制成云母纸电容器的成品。
4.传统云母纸电容器的两个主要基本特征：1)如图1所示，采用“隐箔式”的卷绕结构，即作为电极的金属箔2其宽度比云母纸1介质的窄，两端完全“隐藏”在介质云母纸的层间，没有一端露出介质之外，两端边缘与云母纸的两个边缘均保持几个到十几个mm的距离，称之为留边。为了将内电极引出，需在云母纸和金属箔的层间插入导电引出片3，分别与作为两个内电极的金属箔接触。为增大金属导片与金属箔的接触面，通常会事先在导片上裹一面旗形金属箔片4，再将旗形金属箔片与作为电极的金属箔接触。2)为提高工作电压，除了增加介质厚度(增加云母纸的厚度和层数)的方法之外，还会采用“纵向内串”的方式，即在云母纸电容器芯子卷绕时，按照事先计算好的圈数位置，对作为内电极的金属箔沿长度方向进行裁切，形成相对独立的几段(剪断的金属箔的端头之间留出数个mm的绝缘距离)，从而构成数个纵向相互串联的内电容。通常分为2内串、3内串和4内串等几种结构形式。图2是2内串隐箔式卷绕结构剖面示意图。每个内电容器的两个电极的正对面积尽可能保持相等(由于金属箔宽度一致，主要是长度相等)，以使得每个内电容器的电容量相等，以保证每个内电容上的分压均匀。电容器芯子的两个电极的引出导片分别与作为不同电极的金属箔的最内段和最外段区域相接触，即从串联内电容中位于最内和最外的两个内电容各自的一个电极上引出。
5.对应的传统技术效果缺陷，主要表现在如下几个方面：1)现有云母纸电容器的芯子由于采用了既薄又窄的金属(铜或银)导片作为内电极的引出线，而且仅依靠物理接触与内电极连接，所以，电容器芯子引出端承载电流的能力受限，自身分布电感较大，等效串联电阻值较大，引出端机械强度低。2)现有云母纸电容器的芯子由于采用纵向内串结构，对卷绕操作的要求较高，在当前尚不能实现自动化卷绕的情况下，易出现因金属箔断箔位置偏差大而造成内部相互串联的各个分电容的电容量不一致，从而造成各分电容器在加电使用过程中分压不均，导致电容芯子整体的耐电压性能差，而且同批电容器芯子的耐电压一致
性也会受到不利影响。3)当芯子的串联数较多时，芯子加工卷绕的速度缓慢，按现有的方法，一个4内串的芯子卷绕会花费十多分钟以上的时间。产品生产周期长，效率低。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的就在于提供一种结构合理，生产效率高，性能较好的低电感大电流高压云母纸电容器。
7.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是这样的：本实用新型的低电感大电流高压云母纸电容器，所述电容器由1个或多个芯子构成，所述电容器芯子包括作为介质的云母纸和作为内电极的金属箔，所述金属箔设置在云母纸的上、下两个表面，作为引出电极的金属箔的一侧边沿宽度方向延伸出云母纸，形成延伸端，延伸端的宽度为1-3mm，所述电容器芯子的两个端面设置有喷金层。
8.作为优选，所述云母纸为2-4层，单层的厚度为12μm-20μm。
9.作为优选，所述金属箔采用铝箔或铜箔。
10.作为优选，所述金属箔为两层，分别位于云母纸的上下两个表面，两层金属箔相对远离的侧边分别延伸出云母纸形成延伸端。
11.作为优选，所述金属箔为三层，作为引出电极的两层金属箔均设置在云母纸的上表面，且其相对远离的侧边分别延伸出云母纸形成延伸端，另一层金属箔设置在云母纸下表面。
12.作为优选，所述金属箔为四层，作为引出电极的两层金属箔分别设置在云母纸的上、下两个表面，且其相对远离的侧边分别延伸出云母纸形成延伸端，另两层金属箔也分别设置在云母纸上、下两个表面。
13.作为优选，所述金属箔为五层，作为引出电极的两层金属箔均设置在云母纸的上表面，且其相对远离的侧边分别延伸出云母纸形成延伸端，另一层金属箔设置在云母纸上表面且位于两作为引出电极的两层金属箔之间，另两层金属箔设置在云母纸下表面。
14.作为优选，所述喷金层采用锌锡合金，厚度为0.5-1.5mm。
15.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：1)本实用新型的云母纸电容器的“露箔式”和“横串露箔式”卷绕方法不再采用通过金属箔片引出电极的方式，而是将作为内电极的金属箔“直接”伸出介质端面外，锌锡合金经过高温熔化，用高压气体喷射在伸出云母纸外的金属箔延伸端的端面上，并在整个长度方向上和约1mm左右的深度方向上形成紧密的机械和电气连接，这样的方式使得电容器芯子的引出端机械强度高，电气连接稳定可靠，接触电阻小，损耗角正切值低，其承载电流的能力得到大幅提升，可通过数百安的纹波电流。另外，由于电容器的电流方向不再沿作为内电极金属箔的长度方向，而是仅沿其宽度方向，所以电容器芯子自身的电感量也大幅度降低，可达到数个n亨以下，这些性能上的提高，可使新的云母纸电容器广泛应用于高压、大电流和高频等领域。
16.2)本实用新型的云母纸电容器芯子采用“横向串联”的方式来提高工作电压，避免了在卷绕过程中，需对作为电极的金属箔进行多次断箔的操作，通过事先调整好相对位置的多卷金属箔与云母纸介质同时卷绕，可以充分保证芯子内部相互串联的各分电容的电极长度和宽度的均等，从而保证各分电容的电容量的一致性，进而可以避免了因各分电容电容量不均等而带来的分压不均问题，可充分保证电容器芯子的耐电压水平和一致性。
17.3)本实用新型采用新方法进行内串芯子卷绕时，卷绕速度也会大幅提高，单只四内串的芯子卷绕时间可缩短至2分钟以内，生产周期大大缩短，生产效率明显提高。
附图说明
18.图1为现有技术的无内串隐箔式卷绕结构示意图；
19.图2为现有技术的二内串隐箔式卷绕结构示意图；
20.图3为本实用新型的无内串露箔式卷绕结构示意图；
21.图4为本实用新型的二内串露箔式卷绕结构示意图；
22.图5为本实用新型的三内串露箔式卷绕结构示意图；
23.图6为本实用新型的四内串露箔式卷绕结构示意图。
24.图中：1、云母纸；2、金属箔。
具体实施方式
25.下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。
26.本实用新型的低电感大电流高压云母纸电容器，所述电容器由1个或多个芯子构成，所述电容器芯子包括作为介质的云母纸1和作为内电极的金属箔2，所述金属箔2设置在云母纸1的上、下两个表面，作为引出电极的金属箔2的一侧边沿宽度方向延伸出云母纸1，形成延伸端，延伸端的宽度为1-3mm，所述电容器芯子的两个端面设置有喷金层，所述云母纸1为2-4层，单层的厚度为12μm-20μm，金属箔2设置在云母纸1的上、下表面，但在云母纸电容器卷绕时需再设置一层云母纸1，使金属箔2与云母纸1交错层叠设置，形成露箔式卷绕结构，所述金属箔2采用铝箔或铜箔，所述喷金层采用锌锡合金，厚度为0.5-1.5mm。
27.实施例一
28.参见图3，所述金属箔2为两层，分别位于云母纸1的上下两个表面，两层金属箔2相对远离的侧边分别延伸出云母纸1形成延伸端，形成无内串露箔式卷绕结构。
29.实施例二
30.参见图4，所述金属箔2为三层，作为引出电极的两层金属箔2均设置在云母纸1的上表面，且其相对远离的侧边分别延伸出云母纸1形成延伸端，另一层金属箔2设置在云母纸1下表面，形成二内串露箔式卷绕结构。
31.实施例三
32.参见图5，所述金属箔2为四层，作为引出电极的两层金属箔2分别设置在云母纸1的上、下两个表面，且其相对远离的侧边分别延伸出云母纸1形成延伸端，另两层金属箔2也分别设置在云母纸1上、下两个表面，形成三内串露箔式卷绕结构。
33.实施例四
34.参见图6，所述金属箔2为五层，作为引出电极的两层金属箔2均设置在云母纸1的上表面，且其相对远离的侧边分别延伸出云母纸1形成延伸端，另一层金属箔2设置在云母纸1上表面且位于两作为引出电极的两层金属箔2之间，另两层金属箔2设置在云母纸1下表面，形成四内串露箔式卷绕结构。
35.该云母纸1电容器在电容器芯子卷绕时，将作为内电极的两卷金属箔2沿其宽度方向，分别选取一侧，一左一右，从电容器芯子的两边各伸出约1-3mm的长度，而两个作为内电
极的金属箔2与伸出端对应的另一端仍隐藏在云母纸1介质层间，并与作为介质的云母纸1的边缘保持足够的留边距离，具体应根据电容器的工作电压确定，留边宽度一般为：3mm-10mm。当云母纸1电容器芯子进行内部串联时，采用“横向串联”的方式，即沿云母纸1介质的宽度方向上对内部多个分电容进行串联，具体措施是：在卷绕开始前设置好确定宽度的多卷金属箔2，金属箔2之间保持足够的绝缘距离，然后同时夹在云母纸1介质之间同时进行卷绕，一次性完成全部内串分电容的卷绕，卷绕圈数根据所需电容量和内串数通过计算确定。在金属箔2上设置喷金层之间先对云母纸1电容器芯子的两个端头上金属箔2端面附着的多余浸渍料进行清理，可采用喷砂或研磨等方法，云母纸1电容器芯子的两个引出端电极通过熔喷的方式，将锌锡合金等可焊金属材料“喷射”到电容器芯子两个端头所露出的金属箔2表面上形成喷金层，并与之形成紧密的接触。