本發(fā)明涉及耦合陶瓷電容器，具體地涉及一種具有復合電極的耦合陶瓷電容器。

背景技術：

耦合陶瓷電容器為一種應用在高壓電氣設備中的器件，其能夠為來電顯示儀、電容分壓器以及局部放電傳感器等儀器提供檢測信號源。當耦合陶瓷電容器接在高壓導體上時，將會直接承受高電壓，存在絕緣擊穿風險。而來電顯示儀、電容分壓器、局部放電傳感器等儀器屬于高壓電氣設備的附屬設備。用戶要求附屬設備不能影響主設備安全運行，因此，耦合陶瓷電容器以及用它封裝而成的最終產品，要求其交流耐壓、局部放電等指標應高于主設備。

耦合陶瓷電容器的電極，是鍍在陶瓷圓盤兩個平面上的銀膜。受工藝條件的限制，陶瓷圓盤只能做成扁平的圓柱體，銀膜電極鍍滿整個圓盤平面，直到平面的邊緣。銀膜電極的這種形態(tài)，決定了其邊緣的曲率極大。導體表面帶電荷時，電荷面密度與導體表面的形狀有關。內陷的部位電荷面密度為零，平緩的部位電荷面密度小，而棱邊、尖銳的部位，曲率越大，電荷面密度越大。電荷面密度越大，電場強度越高，導體表面的絕緣越容易發(fā)生局部放電，乃至擊穿。因此，現(xiàn)有技術中的銀膜電極在高電壓下電場畸變嚴重。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術中存在的電極在高電壓下電場畸變嚴重的問題，本發(fā)明提供了一種具有復合電極的耦合陶瓷電容器，該電容器的電極具有特殊設計的邊緣曲率，能夠有效降低銀膜電極邊緣電場強度。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種具有復合電極的耦合陶瓷電容器，包括形成為扁平狀圓柱體的陶瓷介質和覆蓋在所述陶瓷介質兩端柱面上的銀膜電極，銀膜電極邊緣的曲率半徑為r，其中，陶瓷電容器還包括：罩蓋在所述銀膜電極的外側，用于包覆銀膜電極的邊緣以降低所述銀膜電極的邊緣處的電場強度的銅電極。

優(yōu)選地，所述銅電極包括與所述銀膜電極同心設置的圓盤主體，所述圓盤主體的半徑大于所述銀膜電極的半徑。

優(yōu)選地，所述銅電極包括形成在所述圓盤主體的周面上的截面為半圓的邊緣部，所述邊緣部的半徑為r，r＝1/2h，其中，h為所述圓盤主體的厚度。

優(yōu)選地，所述銀膜電極邊緣的曲率半徑r的取值范圍為0.02mm-0.05mm，所述銅電極（303）邊緣的半徑r的取值范圍為1mm-3mm。

優(yōu)選地，所述銀膜電極（302）邊緣的曲率半徑r為0.03mm，所述銅電極（303）邊緣的半徑r為2mm。

優(yōu)選地，所述圓盤主體的朝向所述銀膜電極的一面內陷成凹槽，所述銀膜電極和所述陶瓷介質的端部嵌入所述凹槽內。

優(yōu)選地，所述凹槽的內側面與所述陶瓷介質和銀膜電極的外側面之間形成有用于填充焊錫的縫隙。

優(yōu)選地，所述縫隙的縫隙寬度l1為0.25mm；所述縫隙的縫隙高度h2為0.5mm。

優(yōu)選地，所述凹槽的側壁頂部形成有半徑r2為0.15mm的倒角。

優(yōu)選地，所述圓盤主體的背向所述銀膜電極的一面形成有沿所述陶瓷介質的軸向向外延伸的連接部。

通過上述技術方案，可顯著降低電極邊緣部位的電場強度，解決電極邊緣電場在高電壓下嚴重畸變的問題。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是現(xiàn)有陶瓷電容器的結構示意圖；

圖2是圖1的爆炸結構示意圖；

圖3是圖1的邊緣結構示意圖；

圖4是本發(fā)明的一種實施方式的陶瓷電容器的結構示意圖；

圖5是圖4的爆炸結構示意圖；

圖6（a）是圖4的邊緣部分的剖面圖；

圖6（b）是圖4中的陶瓷電容器的復合電極過渡位置處的剖面圖；

圖6（c）是圖4中的陶瓷電容器的復合電極過渡位置處的局部立體圖；

圖7是本發(fā)明的另一種實施方式的陶瓷電容器的結構示意圖；

圖8是圖7的爆炸結構示意圖；

圖9（a）是圖7的邊緣部分的剖面圖；

圖9（b）是圖7中的陶瓷電容器的復合電極過渡位置處的剖面圖；

圖9（c）是圖7中的陶瓷電容器的復合電極過渡位置處的局部立體圖；

圖10是本發(fā)明一種實施方式的陶瓷電容器的復合電極過渡位置處的尺寸關系示意圖。

附圖標記說明

100常規(guī)陶瓷電容器101陶瓷介質

102銀膜電極103連接件

200復合電極陶瓷電容器201陶瓷介質

202銀膜電極203銅電極

300罩極式復合電極陶瓷電容器301陶瓷介質

302銀膜電極303銅電極

303a圓盤主體303b邊緣部

3031凹槽3032連接部

400銀膜電極與銅電極之間的縫隙r銀膜電極邊緣曲率半徑

r銅電極邊緣的半徑h銀膜電極厚度

l1縫隙寬度h2縫隙高度

r2凹槽頂部倒角半徑l2凹槽頂部倒角水平延伸長度

h圓盤主體的厚度

具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

本發(fā)明提供了一種具有復合電極的耦合陶瓷電容器300，包括形成為扁平狀圓柱體的陶瓷介質301和覆蓋在陶瓷介質301兩端柱面上的銀膜電極302，其中，銀膜電極邊緣曲率半徑為r，陶瓷電容器還包括：罩蓋在銀膜電極的外側用于包覆銀膜電極的邊緣以降低銀膜電極的邊緣處的電場強度的銅電極303。在這種情況下，銅電極303與銀膜電極302復合，大幅度減小了銀膜電極302邊緣的曲率，可顯著降低該部位的電場強度。

在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，銅電極303包括與銀膜電極302同心設置的圓盤主體303a，圓盤主體的半徑大于銀膜電極的半徑。在這種情況下，可以確保復合電極與陶瓷介質301之間的同心度，有效避免陶瓷電容器的電極與陶瓷介質之間的偏心問題。另外，銅電極303包括形成在圓盤主體303a的周面上的截面為半圓的邊緣部303b，邊緣部303b的半徑為r，r＝1/2h，其中，h為圓盤主體303a的厚度。

優(yōu)選地，當所述銀膜電極（302）邊緣曲率半徑r≈0.03mm時，銅電極303邊緣的半徑r=2mm。在本發(fā)明的一個具體的實施方式中，如圖6所示，銀膜電極302的厚度h通常為≈0.03mm。這樣，即便在最佳狀態(tài)下，銀膜電極302邊緣形狀為1/4的圓弧，且曲率半徑r=0.03mm。銀膜電極302邊緣的長度l為：

=(2×30×10^-3×3.14)/4=4.71×10^-2(mm)

將銅電極圓盤主體303a設置為半徑略大于銀膜電極302，具體地，銅電極邊緣部303b的半徑r=2mm，與銀膜電極302組成復合電極。在這種情況下，銅電極303的邊緣長度為：

=(2×2×3.14)/2=6.28(mm)

可見，銅電極303邊緣弧長l是銀膜電極302邊緣弧長l的133倍。倘若銅電極303與銀膜電極302直徑相同，銅電極303邊緣面積同樣為銀膜電極的133倍。由于在正弦電壓某一固定相位上，電極上電荷的電量恒定，并且大部集中在曲率明顯比其它部位大的位置，亦即電極邊緣。銅電極303邊緣的電荷面密度大致為銀膜電極302的1/133，因此，可顯著降低該部位的電場強度，解決電場嚴重畸變的問題。

如果銅電極303只是以平面與銀膜電極302接觸，銀膜電極302的邊緣為復合電極的銳角棱邊，如圖6（b）所示，曲率很大，電場必然畸變。為了防止電場畸變，如圖8所示，本發(fā)明將銅電極303設置成：圓盤主體303a的朝向銀膜電極302的一面內陷成凹槽3031，銀膜電極302和陶瓷介質301的端部嵌入凹槽3031內。在這種情況下，銅電極303可以罩蓋銀膜電極302，銀膜電極302的邊緣處于凹槽3031內，銅電極與銀膜電極焊接在一起形成罩極式復合電極。

為了防止復合電極的邊緣處由于焊接缺陷而可能導致新的電場畸變源，在本發(fā)明的一個優(yōu)選的實施方式中，如圖9所示，銀膜電極302和陶瓷介質301的端部嵌入凹槽3031內，凹槽3031的內側面與陶瓷介質301和銀膜電極302的外側面之間形成有用于填充焊錫的縫隙400。因銅電極與銀膜電極等電位，它們之間的縫隙屬內陷，理論上電荷面密度為零，縫隙與電極邊緣相比，電場強度顯著降低。

此外，如圖10所示，當銀膜電極302的邊緣曲率半徑r≈0.03mm，銅電極303邊緣的半徑r=2mm時，縫隙400的縫隙寬度l1為0.25mm，縫隙400的縫隙高度h2為0.5mm。進一步地，凹槽3031的側壁頂部形成有半徑r2為0.15mm的倒角。在這種情況下，當兩種電極需要使用高溫焊錫進行焊接連接時，焊錫可基本填滿兩種電極之間的縫隙400，在清理溢出縫隙之外的焊瘤時，不會接觸到銀膜電極的邊緣，可避免誤傷電極。

進一步地，為了將陶瓷電容器與外部結構進行連接，在圓盤主體303a的背向銀膜電極302的一面，形成有沿陶瓷介質301的軸向向外延伸的連接部3032。

綜上所述，本發(fā)明采用罩極式電極，使得采用同樣陶瓷介質的電容器封裝而成的最終產品與不采用該電極的產品相比，交流耐壓指標提高了20%，局部放電指標比同電壓等級的支柱絕緣子高出一倍。

以上結合附圖詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是，本發(fā)明并不限于此。在本發(fā)明的技術構思范圍內，可以對本發(fā)明的技術方案進行多種簡單變型。包括各個具體技術特征以任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。但這些簡單變型和組合同樣應當視為本發(fā)明所公開的內容，均屬于本發(fā)明的保護范圍。