專利名稱：低噪聲系列金屬化聚丙烯交流電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
低噪聲系列金屬化聚丙烯交流電容器，屬有機介質(zhì)固定電容器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
噪聲是由許多不同頻率、不同聲強的復(fù)雜聲音、彼此交替雜亂組合而成，它具有聲波的一切性質(zhì)。它給人煩燥，甚至?xí)绊懮硇慕】岛驼９ぷ?，噪聲過高也會影響產(chǎn)生噪聲產(chǎn)品本身的性能。
ISO組織曾提出在一般情況下，等效連續(xù)A聲級等于85～90dB(A)，為保護(hù)聽力的噪聲容許標(biāo)準(zhǔn)，住宅區(qū)室內(nèi)為35～45dB(A)。噪聲聲源的聲壓級見表1。(摘自《電機工程手冊》1-257頁3.5)。
為保護(hù)環(huán)境和保證產(chǎn)品性能，各種場所電工產(chǎn)品的噪聲要求見表2(僅列≤45dB，摘自《電機工程手冊》6-15頁表6.2-22)表1噪聲的聲壓級
表2各種場所對電工產(chǎn)品的噪聲要求
金屬化交流電容器的噪聲聲源有電容器本身在一定的交流電壓下，存在放電聲和自愈聲；其次，交流電場力對彈性有機介質(zhì)——聚丙烯的作用，及通過電容器的電流對電容器本身固有(分布)電感的電磁力作用，兩種作用結(jié)果所引起的純交流聲；如果施加在電容器上的電壓存在高次諧波，因此還有來自電源的噪聲。實踐證明電源噪聲、放電聲和自愈聲對電容器噪聲影響最大，但人為盡力可以克服，在一定電壓下，降低至最小或消除；而電容器通過的純交流聲是正常的物理現(xiàn)象，對電容器噪聲影響較小，但不能徹底消除。因此，對有機介質(zhì)交流電容器，只能做出低噪聲，而不能做出無噪聲交流電容器。
現(xiàn)有技術(shù)中，金屬化聚丙烯交流電容器它包括電子設(shè)備用交流和脈沖電容器及電力系統(tǒng)用交流電容器，廣泛用于國民經(jīng)濟各個領(lǐng)域，與人民生活密切相關(guān)，由于用途不同，要求不同，結(jié)構(gòu)和性能各不相同，但卻具有其共性，都是以金屬化層為電極、聚丙烯薄膜為介質(zhì)，用于正弦交流電壓中，這些電容器都不同程度上存在以下缺點1.在額定或高于額定交流電壓時，由于設(shè)計和工藝上原因存在嚴(yán)重的局部放電和自愈，由此而產(chǎn)生的交流聲、放電聲和自愈聲，成為噪聲聲源，污染環(huán)境，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的使用壽命；尤其是家用交流電動機電容器不能滿足使用時“靜音”要求；2.耐沖擊峰值電流小，耐短路放電次數(shù)少(數(shù)次至十次)，產(chǎn)品性能急劇惡化，產(chǎn)生致命失效——開路；3.產(chǎn)品達(dá)不到應(yīng)有的使用壽命；中國專利授權(quán)公告號CN2160148Y實用新型名稱為“金屬化聚丙烯高壓電容器”提出了自愈性能良好、耐壓高的金屬化聚丙烯電容器；中國專利授權(quán)公告號CN2286921Y實用新型名稱為“金屬化聚丙烯逆變換向電容器”工作于脈沖頻率和電壓，用于可控硅和晶閘管逆變電源作換向電容。兩專利并不是本實用新型低噪聲系列金屬化聚丙烯交流電容器。而且，在現(xiàn)有技術(shù)中的交流電容器，也未曾有噪聲要求和相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。
本實用新型的目的是提供一種以金屬化層為電極，以聚丙烯薄膜為介質(zhì)的低噪聲系列交流電容器，它包括電子設(shè)備用交流和脈沖用電容器、自愈式并聯(lián)(電力)電容器、感應(yīng)加熱裝置用電力(電熱)電容器。
本實用新型的技術(shù)方案如下1.額定值額定電壓0.1～2kV.AC；額定頻率50/60Hz(僅電熱電容器為150～2500Hz)，標(biāo)稱電容量0.1～1000μF或額定無功功率0.5～500Kvar。
2.低噪聲技術(shù)將電容器的噪聲降到用戶接受的水平，或比使用環(huán)境噪聲還低許多，或者不存在放電聲、自愈聲而只有純交流聲的電容器、故稱為低噪聲電容器。把電容器噪聲聲源盡力降低的技術(shù)，就是本實用新型的電容器低噪聲技術(shù)。它包括電容器低噪聲的設(shè)計、工藝、生產(chǎn)和管理，有以下內(nèi)容(1)產(chǎn)品的主要結(jié)構(gòu)材料聚丙烯薄膜、端面噴鍍金屬、浸漬料和外殼、蓋子等配套另件的選擇與確定，一定要符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)及低噪聲要求；(2)在電容器進(jìn)行內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu)設(shè)計時，正確選擇和確定金屬化層方阻和介質(zhì)電場強度、芯子尺寸進(jìn)行低噪聲設(shè)計，確保設(shè)計質(zhì)量符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)及低噪聲要求；(3)對產(chǎn)品進(jìn)行低噪聲生產(chǎn)制定鍍膜、分切、卷繞、噴金、熱處理、賦能、浸漬、裝配等主要關(guān)鍵工序的工藝規(guī)范和技術(shù)要求，能夠確保產(chǎn)品符合標(biāo)準(zhǔn)和內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)及低噪聲要求；(4)生產(chǎn)環(huán)境條件、主要工藝裝備等滿足有關(guān)規(guī)定和電容器低噪聲要求；(5)生產(chǎn)的全過程對產(chǎn)品低噪聲嚴(yán)格進(jìn)行技術(shù)管理、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理和控制，確保產(chǎn)品性能和低噪聲的一致性；(6)低噪聲電容器不僅應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，其低噪聲應(yīng)符合下列表3要求表3
注(1)一表是以50/60Hz低噪聲交流電動機電容器為例，在1.5倍額定電壓下，測試距離為1m的值。
(2)電容器在進(jìn)行噪聲測試時，要求背景噪聲比被測試電容器總噪聲級低10dB，如果超過此值，應(yīng)予以修正。
(3)不同用途的電容器的噪聲聲壓級要求，應(yīng)有所不同。
3.原理要解決金屬化聚丙烯交流電容器的低噪聲問題，關(guān)鍵是要降低和消除電容器噪聲聲源中的放電聲和自愈聲放電聲是電容器的交流局部放電電壓低于額定電壓和試驗電壓所致；而自愈聲是金屬化電容器的自愈電壓也是低于額定電壓和試驗電壓所致。那么，當(dāng)電容器的交流局部放電電壓和自愈電壓都高于或遠(yuǎn)高于額定電壓和試驗電壓，電容器就不存在，也不產(chǎn)生放電聲和自愈聲。要達(dá)此目的技術(shù)核心，就是減小空氣隙提高交流局部放電電壓和抗電強度。其具體措施和內(nèi)容，就是本實用新型的低噪聲技術(shù)。
4.結(jié)構(gòu)低噪聲系列金屬侖聚丙烯電容器(見示意圖1)含有芯組1、外殼2、絕緣緊固件3、浸漬或灌注物4、安全裝置5、蓋6、絕緣子7、和引出頭8組成(根據(jù)用途和技術(shù)要求，部份電容器結(jié)構(gòu)另件有省略)。其中芯組1是由一個至近百個金屬化聚丙烯電容器芯子9(圓柱形，圖2)或芯子12(扁形，圖3)，按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和要求進(jìn)行串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)電連結(jié)而成。
外殼2采用塑料或金屬(鋁、鐵、銅)材料；外形分為圓柱形、矩形和橢圓形；采用封閉式或密封式結(jié)構(gòu)；分有固定(板、螺栓)和無固定(板、螺栓)兩種。
絕緣緊固件3紙質(zhì)、塑料件或樹脂。
浸漬或灌注物4采用芳香族化合物、植物油或樹脂。
安全裝置5根據(jù)需要和結(jié)構(gòu)上的可能采用一種或兩種甚至多種防爆安全裝置如過流、過壓力、超溫報警，或切斷電源等。
蓋6與外殼2配套，形狀對應(yīng)，材質(zhì)是橡膠絕緣板、塑料、樹脂或金屬(鋁、鐵、銅)制成、蓋6與外殼2之間采用卷邊、密封焊接或樹脂粘接。
絕緣子7是由塑料、樹脂、玻璃或陶瓷按要求制成(絕緣導(dǎo)線引出不用)。
引出頭8采用銅質(zhì)片(線)、或螺栓、或絕緣導(dǎo)線引出。
芯子9根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和要求，分別采用圖4、圖5、圖6或圖7中的一種芯子結(jié)構(gòu)繞制成螺旋圓柱形。
芯棒10空心或?qū)嵭乃芰稀?br> 金屬噴金層11是由鋅或鋅、錫、鉛合金或其他金屬合金。
芯子12將芯子9壓扁而成，但無芯棒10。
采用上述結(jié)構(gòu)，采用本實用新型的電容器低噪聲技術(shù)，選擇較好原材料和零件，經(jīng)過精心、正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計，采取合理的工藝措施和較好的工藝裝置，對產(chǎn)品生產(chǎn)全過程進(jìn)行嚴(yán)格質(zhì)量控制，與現(xiàn)有技術(shù)比較，本實用新型有以下優(yōu)點1.在1.5～2倍額定交流電壓下，基本不存在局部放電聲和自愈聲，只有電容器在交流電壓作用下，電磁力產(chǎn)生正常的固有的物理現(xiàn)象引起純交流聲，它與電源頻率、電壓和電容量有關(guān)，不會影響電容器的使用和壽命，能夠滿足使用時“靜音”的要求。
2.充放電瞬間峰值電流為額定電流200倍時超過10萬次，5000倍時放電次數(shù)高出一般現(xiàn)有技術(shù)50～100倍，而且性能穩(wěn)定。
3.較一般現(xiàn)有技術(shù)產(chǎn)品耐久性長1～3倍。
以下結(jié)合
本實用新型圖1.本實用新型低噪聲系列金屬化聚丙烯交流電容器典型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2.本實用新型實施例1～5圓柱形芯子圖。
圖3.本實用新型實施例1～5壓扁形芯子圖。
圖4.本實用新型二層單面金屬化(留邊錯位)聚丙烯電容器芯子展開橫截面結(jié)構(gòu)圖。
圖5.本實用新型二層雙面金屬化(留邊錯位、一層寬、一層窄，或兩層等寬)聚丙烯電容器芯子展開橫截面結(jié)構(gòu)圖。
圖6.本實用新型四層單面金屬化(留邊錯位，兩兩相對，二層寬，二層窄，或四層等寬)聚丙烯電容器芯子展開橫截面結(jié)構(gòu)圖。
圖7.本實用新型二層雙面金屬化紙(膜)(有留邊或無留邊)，二層聚丙烯膜電容器芯子展開橫截面結(jié)構(gòu)圖。
圖4～圖7中介質(zhì)——聚丙烯薄膜13、電極——金屬化層(鋁、鋁鋅或銀、鋅、鋁)14、電極承載體——電容器紙或有機薄膜15。
本實用新型低噪聲系列金屬化聚丙烯交流電容器具體實施綜合說明見表4。
實施例1見圖1至圖8和表4，電子設(shè)備用交流和脈沖電容器外形為圖8中16、17、18、19。外形16是圓形，17、18、19是扁形，外形16、17是單芯，外形18、19可以是1～10個芯子組成芯組1，根據(jù)需要選擇芯子結(jié)構(gòu)，芯子結(jié)構(gòu)見圖4、5、6、7。
圖8中外形16，外部結(jié)構(gòu)可以是膠帶包封，端頭環(huán)氧封裝，軸向引出，可以用于高保真音響電容；也可用銅管或鋼管外殼、玻璃粉(陶瓷)絕緣子密封焊接軸向引出，主要用于軍用、高可靠電子設(shè)備交直流電容器；圖8中外形17，外部結(jié)構(gòu)為環(huán)氧封裝，徑向引出，可用于開關(guān)電路，作換向電容或一般交流電容器。
圖8中外形18，外部結(jié)構(gòu)為塑殼環(huán)氧樹脂封裝，單向引出，可用于S校正電容，也可用交流電容器和脈沖電容器。
圖8中外形19，采用鐵殼、鐵蓋、玻璃或陶瓷絕緣子密封焊接，密封型交流電容器，用于軍用電子設(shè)備交流電容器，也可作脈沖電容器。
主要性能符合ICE384-17標(biāo)準(zhǔn)和低噪聲要求。
實施例2見圖1至9和表4，交流電動機電容器，按用途可分為電風(fēng)扇用電容器、洗衣機用電容器和空調(diào)機用電容器，其電容量逐漸依次增大，外形為圖8中19和圖9中20、21、22、23，芯組1是由1至數(shù)個芯子組成，其中圖9中20，芯子是扁形，數(shù)量1至數(shù)個，其余21、22、23芯子均為圓形，數(shù)量一般為1至2個，芯子結(jié)構(gòu)視用途分別采用圖4或圖5。
圖9中20為矩形，21為圓柱形，外部結(jié)構(gòu)均為塑殼環(huán)氧封裝，可以焊片或絕緣導(dǎo)線引出，均可用電風(fēng)扇和洗衣機運行電容，外形21也可圓柱形臥式加固定板，作空調(diào)機用運行電容。
圖9中22、23均為圓柱形、鋁殼、片式引出，植物油或合成油浸漬，也可是干式。其中外形22為橡膠蓋內(nèi)卷邊，外殼壓槽，拉伸式防爆結(jié)構(gòu)；而外形23為鋁蓋，塑料絕緣子，外卷邊，變形式防爆結(jié)構(gòu)，工藝較為復(fù)雜。兩種外形，兩種結(jié)構(gòu)的防爆裝置，設(shè)計正確合理均可靠，主要用作空調(diào)機用運行電容，也可用作放電燈用交流電容。
電風(fēng)扇、洗衣機、空調(diào)機用電容均屬交流電動機電容器，其性能應(yīng)符合IEC60252或GB3667-97標(biāo)準(zhǔn)及低噪聲要求。
實施例3見圖1至5，圖9、圖10及表4，放電燈用交流電容器外形圖9中，22、23和圖10中24，芯組1是由1至2個芯子組成，均為片式引出，干式或植物浸漬，芯子結(jié)構(gòu)視用途及電壓進(jìn)行選擇，見圖4或圖5。
圖9中22、23，實施例2對內(nèi)部、外部結(jié)構(gòu)已作說明，不同點是有的使用電壓要求高，壽命要求更長，如能滿足使用和標(biāo)準(zhǔn)要求，仍可作放電燈用交流電容器。
圖10中24，外形是橢圓柱，有內(nèi)藏式防爆裝置，鋁殼鐵蓋或鋁蓋外卷邊，塑料絕緣子片式引出，植物油或合成油浸漬，也可以是干式，芯組1是單芯壓扁或雙芯圓柱形，主要用于放電燈用交流電容器。
產(chǎn)品性能應(yīng)符合IEC566或IEC6048、6049及低噪聲要求。
實施例4見圖1至5和圖10及表4，自愈式低電壓并聯(lián)電容器圖1中芯組1，它是由1個至數(shù)十個圓柱形芯子(圖2)組成，芯子采用圖4至圖7結(jié)構(gòu)，絕緣件緊固，用植物油或合成油浸漬，也可以是干式，并有多重防爆安全裝置；外部結(jié)構(gòu)為圖9中外形22、23和圖10中外形25，鐵或鋁質(zhì)外殼和蓋，外卷邊密封，塑料絕緣子，銅質(zhì)螺栓引出，單相為兩個引出頭，三相為三個引出頭，有固定板。產(chǎn)品主要用作電源功率因數(shù)補償，屬節(jié)能型產(chǎn)品，電容器的性能應(yīng)符合IEC60831或GB12747-91標(biāo)準(zhǔn)及低噪聲要求。
實施例5，見圖1至7和圖10及表4，感應(yīng)加熱裝置及電力(電熱)電容器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1中芯組1是數(shù)個至近百個圖2(圓柱形)芯子組成，按電路要求連接成芯組，而芯子結(jié)構(gòu)是根據(jù)使用頻率和電壓不同，分別采用圖4至圖7的芯子結(jié)構(gòu)，用絕緣件緊固，浸以植物油或合成油，并有內(nèi)藏多重可靠的防爆安全裝置。
外部結(jié)構(gòu)是圖10中的26，而現(xiàn)有技術(shù)是鋁箔為電極，紙膜復(fù)合為介質(zhì)的電熱電容器，用水冷卻方式。由于本實用新型是以金屬化層為電極，純聚丙烯為介質(zhì)，其損耗很低，因此采用了獨特的自冷散熱片方式進(jìn)行散熱，這樣可節(jié)省大量水資源，并且可消除冷卻水長期使用引起水垢，導(dǎo)致冷卻不良引發(fā)電容器失效或爆炸的故障。根據(jù)使用頻率采用了不同金屬材料(鐵或銅)的外殼和蓋、陶瓷絕緣子密封焊接，多頭絕緣子螺栓引出，不同連接方式可以得到不同的使用電壓，使用更加方便。
該產(chǎn)品主要用作電熱裝置的無功功率補償，屬節(jié)能產(chǎn)品，產(chǎn)品性能應(yīng)符合IEC60110標(biāo)準(zhǔn)。低噪聲要求隨著頻率、無功功率及電壓不同而有不同的要求。
表4低噪聲系列金屬化聚丙烯交流電容器實施說明綜合表
權(quán)利要求1．低噪聲系列金屬化聚丙烯交流電容器是由芯組1、塑料或金屬的圓柱、橢圓、矩形外殼2、紙或樹脂絕緣件3、液體或樹脂浸灌料4、防爆裝置5、蓋6、絕緣子7和引出端8構(gòu)成其特征芯組1是由1～100個螺旋圓柱形9或扁形12的芯子組成；而芯子9或12是由二層或四層聚丙烯膜13為介質(zhì)，以金屬化層14為電極，聚酯或紙15是電極的載體組成。
2．根據(jù)權(quán)利1電容器，其特征芯子9或12中的兩種結(jié)構(gòu)。(1)二層雙面金屬化聚丙烯膜一層寬，一層窄(或兩層等寬)留邊錯位；(2)四層單面金屬化聚丙烯膜二層寬，二層窄(或四層等寬)留邊錯位，兩兩相對。
3．根據(jù)權(quán)利1的低噪聲系列金屬化聚丙烯交流電容器，其特征是(1)膠帶包封、端頭環(huán)氧樹脂灌封；也可以是液體料浸漬金屬殼絕緣子焊接密封，軸向引出，圓柱形16；(2)環(huán)氧樹脂包封，徑向引出，無外殼，扁形17；(3)塑殼環(huán)氧樹脂灌封，單向引出，矩形18；(4)鐵殼、蓋、，液體浸漬料或樹脂灌注、絕緣子、焊接密封，矩形19；(5)塑殼，環(huán)氧樹脂灌封，矩形20、圓柱形21；(6)圓柱形22、23、橢圓形24、25均為鋁殼、片式或螺栓引出、液體料浸漬或樹脂灌封，其中22為膠蓋或塑蓋，23、24、25為金屬蓋，均有安全防爆裝置、捲邊密封；(7)帶散熱片金屬矩形外殼和蓋、液體料浸漬、多個絕緣子、焊接密封、螺栓引出、多重安全保護(hù)裝置26。
專利摘要低噪聲系列金屬化聚丙烯交流電容器是由芯組1、塑料或金屬的圓柱、橢圓、矩形外殼2、紙或樹脂絕緣件3、液體或樹脂浸灌料4、防爆裝置5、蓋6、絕緣子7和引出端8構(gòu)成。芯組1是由1～100個螺旋圓柱形9或扁形12的芯子組成；而芯子9或12是由二層或四層聚丙烯膜13為介質(zhì)，以金屬化層14為電極，聚酯或紙15是14的載體組成。分別用于電子設(shè)備用交流和脈沖電容器、交流電動機和放電燈用電容器、并聯(lián)電容器和電熱電容器。
文檔編號H01G4/14GK2476086SQ0024442
公開日2002年2月6日 申請日期2000年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月13日
發(fā)明者李家壽 申請人:李家壽