本實(shí)用新型涉及電容器用金屬化薄膜材料，特別是涉及一種電容器用金屬化安全膜電極結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有金屬化膜技術(shù)中一個(gè)重大缺點(diǎn)是介質(zhì)基膜在蒸鍍電極的過(guò)程中，接受金屬蒸汽的高溫、高速分子沉淀的過(guò)程中，受到損傷，使介質(zhì)的工作場(chǎng)強(qiáng)(或稱耐電壓)大大降低。另一重大缺陷是金屬化膜加厚邊與噴金的連接屬薄弱環(huán)節(jié)，限制了耐沖擊電流和工作壽命。且對(duì)這些問(wèn)題尚無(wú)根本性解決方法。

另外，利用金屬化安全膜技術(shù)提高電容器中電弱點(diǎn)擊穿自愈的有效性已被熟知。電容器用金屬化安全膜電極結(jié)構(gòu)，是把蒸鍍?cè)诮橘|(zhì)上的金屬化鍍層電極用很窄的空隙條分隔成許許多多的小塊電極單元，每個(gè)小電極單元都有起熔斷器作用的微小鍍層窄條與電容器整體電極相連，在這種結(jié)構(gòu)的膜上如有電弱點(diǎn)擊穿時(shí)，擊穿放電電流會(huì)把該點(diǎn)所在的小電極單元塊外連的鍍層窄條燒斷，擊穿電流得到熄滅，使具有擊穿點(diǎn)的小電極單元與整體電容器隔斷，達(dá)到自愈，而整體電容器雖損失了被隔離小電極單元的電容量，卻能保持繼續(xù)正常工作，從而使電容器提高工作電壓和使用壽命。它也存在著缺點(diǎn)：第一，當(dāng)有擊穿和自愈發(fā)生時(shí)，雖說(shuō)被隔離小電極單元的電容量很小，面積約50mm²，但與正常的擊穿自愈點(diǎn)面積0.5mm²相比，相差上百倍，所以常使安膜電容器在自愈試驗(yàn)中，容量損失值比普通金屬化膜電容器標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)值大好多倍，無(wú)法合格通過(guò)該項(xiàng)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。第二，小電極單元塊上有電壓擊穿時(shí)，雖有外連的鍍層窄條起熔斷保護(hù)，但正常工作下的未被熔斷的許多外連的鍍層窄條，它們被電容器的充放電工作電流集聚流過(guò)時(shí)，電流密度比周圍電極驟增很多，使鍍層窄條成為發(fā)熱點(diǎn)，由于發(fā)熱必然降低介質(zhì)耐壓，從而降低了電容器的介質(zhì)工作場(chǎng)強(qiáng)。且使金屬化電極的總體等效串聯(lián)電阻增加到2至3倍，視小電極單元塊的方向而定(見(jiàn)圖6a、6b 所示)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有安全膜技術(shù)的上述不足，提供一種安全膜電極的改進(jìn)設(shè)計(jì)，去除了帶來(lái)升溫發(fā)熱副作用的分隔電極單元的空隙條和鍍層窄條，但也能使電容器中安全膜上電弱點(diǎn)擊穿自愈的有效性得到可靠保證，且自愈擊穿的容量損失值不會(huì)增大；通過(guò)這一改進(jìn)同時(shí)解決了金屬化膜蒸鍍加工過(guò)程中的介質(zhì)工作場(chǎng)強(qiáng)降低問(wèn)題，和金屬化膜電容器的耐沖擊電流和工作壽命問(wèn)題。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)設(shè)計(jì)方案是：

一種電容器用金屬化安全膜的電極結(jié)構(gòu)，為在聚丙烯介質(zhì)基膜上鍍覆鋅/鋁金屬電極鍍層構(gòu)成復(fù)合膜帶，其特征在于復(fù)合膜帶的兩側(cè)邊分別制有縱向上連續(xù)的功能帶，所述的功能帶一側(cè)為無(wú)鍍層的留邊、另一側(cè)為鍍層加厚邊；在所述的留邊與加厚邊之間的金屬鍍層電極結(jié)構(gòu)具有作縱向隔離之用的多條相互平行、間距相等的橫向空隙條；而相鄰橫向空隙條之間的電極為工作區(qū)連續(xù)鍍層電極，在此區(qū)域沒(méi)有如傳統(tǒng)安全膜那樣的縱向空隙條作隔離之用，也廢除了作熔斷器用的鍍層窄條；

所述的相鄰橫向空隙條之間的工作區(qū)連續(xù)鍍層電極的特征在于鍍層厚度，是普通金屬化膜電極厚度的1/2至1/5，也即鍍層的表面電阻為15Ω/□～40Ω/□，該電極鍍層厚度在橫向上作梯形分布：在與加厚邊相鄰處最厚，鍍層的表面電阻為15Ω/□；在與留邊相鄰處最薄，鍍層的表面電阻為40Ω/□；鍍層厚度達(dá)到金屬表面電阻為2Ω/□～4Ω/□，加厚邊向工作區(qū)電極的鍍層厚度的過(guò)渡寬度為5～7mm。

所述的作縱向隔離之用的橫向空隙條的特征在于所有橫向空隙條相互平行、間距相等、取向與膜帶橫向間的夾角為6°～10°，其間距取值10mm～60mm，其寬度取值0.15mm～0.5mm，其長(zhǎng)度與膜帶寬度相適應(yīng)，使其一端與留邊相通，另一端與加厚邊相交，深入加厚邊0.8mm左右；

所述的具有橫向空隙條隔離的金屬化安全膜的電極結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述對(duì)稱層疊卷制電容器元件時(shí)，上層膜S和下層膜X的留邊和鍍層加厚邊相互交錯(cuò)對(duì)應(yīng)，即鍍層的加厚邊和過(guò)渡區(qū)和另一層的留邊和鍍層最薄區(qū)相對(duì)應(yīng)。這樣可保證電容器的介質(zhì)的任何部位的上下兩電極中，總有一電極是較薄電極，達(dá)到擊穿的安全自愈。

所述的留邊與加厚邊與普通金屬化膜相同，無(wú)鍍層的留邊寬度為1.5mm～2.5mm；鍍層加厚邊寬度為2mm～3mm，

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案，在設(shè)計(jì)中對(duì)以下問(wèn)題采取了創(chuàng)新的改進(jìn)措施，并具有良好的技術(shù)效果：

1.本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案設(shè)計(jì)中，不采用傳統(tǒng)安全膜那樣的空隙條分隔金屬鍍層成電極小單元、不采用熔斷器作用的鍍層窄條作為對(duì)基膜上電弱點(diǎn)擊穿的保護(hù)，而發(fā)揮金屬化鍍層對(duì)電弱點(diǎn)擊穿的固有的自愈保護(hù)功能，即介質(zhì)上電弱點(diǎn)被擊穿時(shí)，擊穿點(diǎn)相鄰的電極鍍層會(huì)被擊穿電流的能量熔化揮發(fā)掉，在擊穿點(diǎn)的周圍形成面積≤0.5mm²的空白圈，把擊穿點(diǎn)絕緣隔離起來(lái)，使電容器的擊穿達(dá)到自愈，而保持正常工作，容量損失值比傳統(tǒng)金屬化安全膜電容器的擊穿保護(hù)造成的容量損失減小上百倍。

2.技術(shù)方案設(shè)計(jì)中雖沒(méi)有采用傳統(tǒng)安全膜的保護(hù)方式，但對(duì)普通的金屬化非安全膜電容器中電弱點(diǎn)有時(shí)不能有效自愈的問(wèn)題采用了特殊措施，該措施是減薄電容器工作區(qū)電極鍍層的厚度，達(dá)普通金屬化安全膜的1/2至1/5，從而使擊穿自愈過(guò)程中用于揮發(fā)掉擊穿點(diǎn)周圍鍍層形成絕緣隔空白卷所需的能量減小到原來(lái)的1/3以上，以達(dá)到不傷及擊穿點(diǎn)周圍介質(zhì)而安全自愈的目的。

3.且電極鍍層厚度在橫向上作梯形分布，和電容器交流充放工作電流的電流密度在橫向上成梯形分布相一致，在電流密度大的地方鍍層厚、電阻小，以減小電容器的損耗和發(fā)熱量。

4.本技術(shù)方案設(shè)計(jì)中采用減薄電容器工作區(qū)電極鍍層的厚度1/2至1/5的另一突出優(yōu)點(diǎn)，是提高了金屬化膜的工作場(chǎng)強(qiáng)。因?yàn)榻橘|(zhì)基膜在蒸鍍電極的過(guò)程中，鍍層減薄的結(jié)果，基膜接受金屬蒸汽的高溫、高速分子沉淀的數(shù)量減少，在蒸鍍過(guò)程中受到損傷的程度也大為減輕，使介質(zhì)的工作場(chǎng)強(qiáng)獲顯著提高。還由于本技術(shù)方案設(shè)計(jì)中沒(méi)有如傳統(tǒng)安全膜那樣的的縱向空隙條和作熔斷器用的鍍層窄條，消除了因這種結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生的附加的發(fā)熱點(diǎn)和附加的等效串聯(lián)電阻的發(fā)熱，也使介質(zhì)的工作場(chǎng)強(qiáng)獲得提高。所以本方案設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是一種具有高工作場(chǎng)強(qiáng)電極結(jié)構(gòu)的金屬化安全膜。

5.本技術(shù)方案設(shè)計(jì)在留邊與加厚邊之間的金屬鍍層電極在縱向上不是連續(xù)的，而是被多條相互平行、間距相等的橫向空隙條隔離分段。實(shí)際上，交流工作下的電容器中，交流充放電的電流方向是從噴金連接邊向留邊方向流的，也即工作充放電的電流方向與金屬化膜的橫向一致，是與橫向空隙條平行的，故橫向空隙條對(duì)電容器的正常工作電流不起作用；但一旦某處電極鍍層的加厚邊與噴金的接觸連接的質(zhì)量存在弱化，具有較大的接觸電阻而發(fā)熱，或在電容器端部某處發(fā)生局部電暈放電的情況下，或電容器受到較大沖擊電流時(shí)，使該處加厚邊與噴金的接觸連接完全脫離，損壞區(qū)內(nèi)的工作電流原路不通了，流向就得作縱向傾斜、改道轉(zhuǎn)移，流向損壞區(qū)兩側(cè)的尚未損壞的加厚邊與噴金的接觸連接區(qū)，從而增加了與損壞區(qū)相鄰處接觸連接的電流密度和溫升，而跟著損壞，使損壞區(qū)向兩側(cè)擴(kuò)展。在擴(kuò)展過(guò)程中，損壞區(qū)電極面積和對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)移電流隨之增大，使相鄰處接觸連接的的破壞速度加快，進(jìn)入惡性循環(huán)，這是一個(gè)尚未被注意的有關(guān)電容器壽命的重要損壞機(jī)理。而本技術(shù)方案中的電極結(jié)構(gòu)在縱向上不是連續(xù)的，而是被多條相互平行、間距相等的橫向空隙條隔離分段，把縱向轉(zhuǎn)移電流阻斷，使這種弱化損壞被限止在兩相鄰的橫向空隙條之間，不向兩側(cè)的加厚邊與噴金連接區(qū)蔓延。這種對(duì)加厚邊與噴金接觸連接的損壞區(qū)的限制保護(hù)，使電容器的耐沖擊電流和工作壽命也有了提高。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例具有橫向空隙條隔離的高方阻安全膜電極結(jié)構(gòu)平面圖。

圖2為沿圖1中的B-B所做的剖面圖。

圖3為圖1所示安全膜兩層層疊示意圖。

圖4為圖3中的兩層膜層疊卷繞成圓柱形元件、兩端噴金、及外層薄膜展示圖。

圖5為沿圖3、4中的A-A所做的剖面圖。

圖6a，圖6b為未改進(jìn)的網(wǎng)格型金屬化安全膜的電極的等效串聯(lián)電阻增加的解析示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：鍍層加厚邊(1.1)，工作區(qū)鍍層(1.2)，留邊(2.1)，橫向空隙條(2.2)，噴金層(1.3)，基膜J，上層膜S，下層膜X，

具體實(shí)施方式：

以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。

實(shí)施例：

實(shí)施例為對(duì)寬度為60mm的聚丙烯介質(zhì)材料基膜J上蒸鍍鋅/鋁金屬電極鍍層構(gòu)成復(fù)合膜帶，該復(fù)合膜帶的一側(cè)邊為留邊(2.1)，寬度為2.5mm；另一側(cè)邊為鍍層加厚邊(1.1)，寬2.2mm；在留邊與加厚邊之間的金屬鍍層上具有作縱向隔離之用的多條相互平行、間距相等的橫向空隙條(2.2)；橫向空隙條(2.2)的寬度為0.2～0.3mm，長(zhǎng)度與膜帶寬度相適應(yīng)，使其一端與留邊相通，另一端與加厚邊(1.1)相交，深入加厚邊0.8mm左右；橫向空隙條(2.2)的間距選17或34mm(應(yīng)為蒸鍍用印花輥外周長(zhǎng)的約數(shù))，其取向與膜帶橫向間的夾角為6°。由相鄰兩條橫向空隙條(2.2)和兩側(cè)的留邊(2.1)、加厚邊(1.1)為四周邊界的中間為正常工作區(qū)電極鍍層(1.2)，其鍍層厚度在橫向上作梯形分布，即梯形分布的鍍層厚度在與加厚邊相鄰處最厚，鍍層的表面電阻為15Ω/□左右，鍍層厚度在與留邊相鄰處最薄，鍍層的表面電阻為40Ω/□左右。加厚邊鍍層的表面電阻為2～4Ω/□，加厚邊向工作區(qū)電極的鍍層厚度的過(guò)渡寬度為5～7mm。這種具有橫向空隙條隔離的高方阻安全膜電極的平面結(jié)構(gòu)如圖1所示，其電極鍍層厚度在橫向上作梯形分布的剖面如圖2所示。

在本實(shí)施例中，將兩層上述金屬化安全膜對(duì)稱層疊卷制成電容器元件時(shí)，如圖3、4、5所示，上層膜S和下層膜X的留邊(2.1)和鍍層加厚邊(1.1)相互交錯(cuò)對(duì)應(yīng)，即這一層膜的鍍層的加厚邊和過(guò)渡區(qū)和另一層的留邊和鍍層最薄區(qū)相對(duì)應(yīng)，反之亦然。這樣可保證電容器的介質(zhì)的任何部位的上下兩電極中，總有一電極是較薄電極，達(dá)到擊穿點(diǎn)的安全自愈。另外在兩層膜層疊時(shí)，兩側(cè)在橫向上錯(cuò)開(kāi)距離0.8～1.5mm，使兩側(cè)的鍍層加厚邊(1.1)都位于突出的位置，便于鍍層加厚邊和外部噴金(1.3)相連。

本實(shí)施例的膜寬不限于60mm，特別是當(dāng)本實(shí)用新型材料用于高壓直流濾波電容器時(shí)，要求單個(gè)元件的電容量很大，膜寬可大于60mm，達(dá)100mm以上。但當(dāng)把本實(shí)用新型材料用于高壓交流濾波和補(bǔ)償電容器時(shí)，膜寬不宜過(guò)大，小于40mm為佳。

上述實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的具體例子，凡依據(jù)本實(shí)用新型申請(qǐng)范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都應(yīng)為本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。