專利名稱：電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電容器，特別涉及電氣設(shè)備中用的電容器。
包括金屬化膜的在如洗衣機(jī)的電氣設(shè)備中使用的電容器，它包括設(shè)置在殼中的電容器芯，殼中填充有絕緣體，如空氣、聚丁烯油或樹脂。要求電容器在電氣設(shè)備中能長(zhǎng)期可靠地使用。還需要電容器被安全地使用。
在典型的包括金屬化膜電容器芯的現(xiàn)有電容器中，包括在介質(zhì)膜上構(gòu)成的小金屬化電極，每個(gè)小電極上設(shè)置的作為防止絕緣擊穿的保護(hù)性裝置的熔斷器部分。因此，電容器芯可以認(rèn)為是一組小電容器。當(dāng)電容器芯中一對(duì)相對(duì)的小電極之間出現(xiàn)絕緣擊穿時(shí)，與絕緣擊穿有關(guān)的一對(duì)小電極在熔斷器部分與電容器芯電氣斷開，或者防護(hù)機(jī)構(gòu)防止其它小電容器芯絕緣擊穿。因而使電容器的壽命變長(zhǎng)。
然而，當(dāng)高環(huán)境溫度中的溫度升高時(shí)，電容器中的電容器芯內(nèi)的膜層之間間隙變得較窄，電暈放電的起始電壓變高。在高溫?fù)舸┣安粫?huì)出現(xiàn)大的絕緣擊穿，只是擊穿電流小于高溫?fù)舸┫率谷蹟嗥髌茐乃璧淖钚‰娏?。即，在這種使用條件下保護(hù)裝置不能正常工作。之后，在熱擊穿下，電容器不會(huì)停止受熱或出現(xiàn)熱擊穿。因此，電容器會(huì)伴隨著煙或燃燒而最終擊穿。
當(dāng)小電容器中介質(zhì)材料部分擊穿時(shí)，由于每個(gè)小金屬電極有一熔斷器，因此保護(hù)裝置工作正常。然而，保護(hù)裝置不能防止由噴涂金屬法構(gòu)成的螺旋形金屬化膜的端平面與電容器芯和電極之間連接的引線之間的不正常連接，不能保護(hù)電容器。因而，在這些不正常處易于受熱。一旦受熱，會(huì)出現(xiàn)熱擊穿，電容器會(huì)隨著冒煙熱燒燃擊穿。
另一種現(xiàn)有的電容器中，包括金屬化膜，電容器內(nèi)設(shè)置的保險(xiǎn)裝置，用于在絕緣擊穿過電流或類似情況引起的不正常受熱使內(nèi)部壓力增加時(shí)防止電容器損壞。例如，在殼內(nèi)設(shè)置可伸縮的部分，以減小內(nèi)部壓力。當(dāng)內(nèi)壓力增大時(shí)，為減小內(nèi)部壓力，可伸縮部分?jǐn)U張。而且，為了破壞為電容器芯提供電能的引線，設(shè)置了機(jī)械強(qiáng)度弱的部分。當(dāng)電容器殼內(nèi)的內(nèi)部壓力增大時(shí)，機(jī)械強(qiáng)度弱的部分使電容器芯從電容器的外引線脫落。之后，供給電容器的電能截?cái)唷?br> 有保險(xiǎn)裝置的電容器中，只在電容器芯部分的絕緣擊穿引起整個(gè)電容器芯絕緣擊穿，在絕緣擊穿處產(chǎn)生的氣體使保險(xiǎn)裝置起作用，或電容器功能喪失。因此，電容器壽命變短。即，不可能部分保留絕緣擊穿，以保持電容器正常工作。氣體產(chǎn)生的速度與介質(zhì)材料，所加電壓和溫度有很大關(guān)系。高額定電壓電容器的氣體產(chǎn)生速度非常高，高氣壓會(huì)使外殼的頂板從殼上脫落。即，電容器安全性低。特別是當(dāng)電容器包括用樹脂涂覆的電容器芯時(shí)，殼內(nèi)的樹脂膨脹立即引起氣體擊穿，殼的頂板趨于脫落。
而且，當(dāng)電容器長(zhǎng)期使用時(shí)，若外殼因生銹等原因而出現(xiàn)缺陷時(shí)，外殼不能保持密封。當(dāng)出現(xiàn)不正常情況電容器發(fā)熱時(shí)，由于內(nèi)部壓力不增大。保險(xiǎn)裝置不會(huì)正常工作。之后電容器會(huì)隨冒煙燃燒而擊穿。
本發(fā)明的目的是提供一種在使用條件下安全而僅高可靠的電容器。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種長(zhǎng)壽命電容器。
本發(fā)明的電容器包括密封在外殼內(nèi)包括金屬化膜的電容器芯。金屬化膜包括金屬電極，每個(gè)金屬電極包括熔斷器部分，作為保護(hù)裝置。引線將電容器芯連接到設(shè)置在外殼的兩個(gè)引出端。當(dāng)外殼內(nèi)的內(nèi)部壓力增大時(shí)，可伸縮型，切斷型等保險(xiǎn)裝置使引線斷開。在因受熱而在高內(nèi)壓力的情況下保險(xiǎn)裝置切斷供給電容器的電能而保護(hù)電容器。保護(hù)裝置將因過壓而出現(xiàn)絕緣擊穿的部分與電容器芯的其它部分分開。電容器芯的整個(gè)表面最好用樹脂層包覆。然后，電容器芯不要處于絕緣擊穿之類的危險(xiǎn)狀態(tài)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，在絕緣擊穿和熱擊穿的使用條件下電容器有較高的可靠性。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是，電容器有較長(zhǎng)的壽命。
本發(fā)明的第三優(yōu)點(diǎn)是，在高溫下電容器是安全的。
通過結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行的以下說明，本發(fā)明的這些目的和其它目的和本發(fā)明的特征會(huì)更清楚。


圖1是有可伸縮型保險(xiǎn)裝置的電容器的局部剖開正視圖；圖2A和2B是部分金屬化膜的頂平面圖和底平面圖；圖3是有截?cái)嘈捅ｋU(xiǎn)裝置的電容器的局部剖開正視圖；圖4有可伸縮型保險(xiǎn)裝置的電容器的局部剖開正視圖；圖5是本發(fā)明第一實(shí)施例的電容器A的過壓測(cè)試結(jié)果曲線圖，電容器B作為一個(gè)對(duì)比例，電容器C作為另一對(duì)比例。
現(xiàn)在看附圖，其中相同的符號(hào)表示幾個(gè)圖中的相同的或相當(dāng)?shù)牟糠?。圖1展示了有可伸縮性保險(xiǎn)裝置的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的電容器。外殼2和頂板4構(gòu)成密封外殼，在頂板附近外殼2有一可伸縮部分6。頂板4上設(shè)置兩個(gè)外引出端8。繞在芯軸11上的電容器芯10放在密封殼內(nèi)，為了清楚，只畫了半個(gè)電容器芯。電容器芯10的兩端有噴涂金屬層12。引線14連接在外引出端8與金屬噴涂層12之間。引線14有機(jī)械強(qiáng)度弱的部分16，包括例如有與圓形引線14不同的扁平形引線部分。當(dāng)密封外殼中的內(nèi)壓力增大時(shí)，可伸縮部分6伸開。機(jī)械強(qiáng)度弱的部分4斷開，使外引出端8與電容器芯10斷開，阻止供給電能。即，可伸縮部分6和機(jī)械強(qiáng)度弱的部分16起到保險(xiǎn)裝置作用。包括機(jī)械強(qiáng)度弱的部分16的引線14穿過絕緣管18保護(hù)它與金屬噴涂層12無不正常接觸。外殼2、4內(nèi)填充聚丁烯油。按上述方法制成的電容器的額定電壓為200V，額定電容量為60μF。該電容器稱作電容器A。
電容器芯10包括金屬化膜30。如圖2A所示，在聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯膜32的一邊形成鋁淀積金屬膜，并將其分成許多小電極34。為了在膜32的一端附近有窄的熔斷器部分36，每個(gè)分成的電極34有圖2所示圖形，窄的熔斷器部分36是保護(hù)裝置。在膜32的另一端附近不構(gòu)成電極34。如圖2B所示，在膜32的另一邊也構(gòu)成鋁淀積金屬膜38。纏繞該膜和其它聚苯烯膜(未畫)。然后，在繞成的電容器芯10的兩端噴涂如鋅等的金屬構(gòu)成金屬噴涂層12、老化加熱之后，將引線14連接其上。因此電容器包括一組小電容器。
之后，按實(shí)施例電容器A相同的制造方法制造有相同保護(hù)裝置的對(duì)比例，稱為電容器B，只是電容器芯裝在代替有可伸縮部分的外殼2的樹指外殼內(nèi)，樹脂外殼內(nèi)增充環(huán)氧樹脂。而且，用相同方法制造另一對(duì)比例，叫做電容器C，只是沒設(shè)置保護(hù)裝置或熔斷部分，但它包括上述保險(xiǎn)裝置。
本發(fā)明第2實(shí)施例中，按上述實(shí)施例制成的電容器芯裝在有斷開型保險(xiǎn)裝置的外殼內(nèi)，如圖3所示。外殼102和頂板104構(gòu)成密封外殼。在頂板104上設(shè)置兩個(gè)外引出端108。電容器芯10放在外殼102內(nèi)，為了清楚只畫出半個(gè)芯。在電容器芯10的兩端有金屬噴涂層12。引線114連接在外引出端108和金屬噴涂層12之間，引線114到外引出端108的連接部分設(shè)置有機(jī)械強(qiáng)度弱的部分116。當(dāng)外殼中的內(nèi)壓力因過電壓之類的原因而增大時(shí)，頂板104被沖擊，機(jī)械強(qiáng)度弱的部分116斷開，使外引出端108從電容器芯10斷開，阻止電能供給。即，頂板104和機(jī)械強(qiáng)度弱的部分116起到斷開型保險(xiǎn)裝置的作用。外殼中填充聚丁烯油。按上述方法制成的電容器有額定電壓200V和額定電容量60μF。該電容器稱作電容器A。
而且，用相同的方法制成對(duì)比例，叫做電容器C，只是沒設(shè)置保護(hù)裝置，但它包括上述安全裝置。
該實(shí)施例中不制造與第1實(shí)施例的電容器B相同的對(duì)比例，因?yàn)樗喈?dāng)于第一實(shí)施例的電容器B。由于同樣的原因，在下述的一些實(shí)施例中也不制造電容器B。
本發(fā)明第3實(shí)施例中，按上述第1實(shí)施例制造的電容器芯包括用環(huán)氧樹脂完全涂覆的金屬化膜，它位于有可伸縮型保險(xiǎn)裝置的外殼內(nèi)，如圖1所示，外殼內(nèi)填充有聚丁烯油。按上述方法制造的電容器有額定電壓200V，額定電容量60μF。
之后，按第1實(shí)施例的電容器A相同的方法制造有相同保護(hù)裝置的對(duì)比例，稱為電容器B，只是電容器芯位于無伸縮型保險(xiǎn)裝置的樹脂外殼(未畫出)內(nèi)，樹脂外殼中填充環(huán)氧樹脂。同樣制成另一對(duì)比例，稱為電容器C，只是不裝保護(hù)裝置，但它包括可伸縮的保險(xiǎn)裝置。
本發(fā)明的第4實(shí)施例中，按上述第2實(shí)施例制造的有金屬化膜的電容器芯用環(huán)氧樹脂完全包覆，它放在有切斷型保險(xiǎn)裝置的外殼中，如圖3所示，外殼中填充聚丁烯油。按上述方法制成的電容器有額定電壓200V、額定電容量60μF。電容器稱為電容器A。
按第2實(shí)施例的電容器A相同的方法制造有相同保護(hù)裝置的對(duì)比例，稱為電容器B，只是電容器芯位于切斷型保險(xiǎn)裝置的代替外殼102的樹脂外殼中，樹脂外殼用環(huán)氧樹脂填充。而且，同樣制成另一對(duì)比例，稱為電容器C，只是不設(shè)保護(hù)裝置，但它包括切斷型保險(xiǎn)裝置如圖3所示。
本發(fā)明第5實(shí)施例中，電容器包括多層型電容器芯210。用公知方法制造多層型電容器芯210。在聚乙烯對(duì)二甲酸酯膜的兩邊形成鋁淀積膜，一邊上構(gòu)成的淀積膜有包括電極段和與圖2A所示相同的用作保護(hù)裝置的熔斷器的圖形。膜與另外的聚丙烯膜迭層成圓柱形。然后切成環(huán)形。每個(gè)環(huán)的兩邊上噴涂金屬，并使其加熱老化。再將其切割構(gòu)成電容器芯210，并用引線214與其連接。之后將多層型電容器芯210放入外殼中，外殼包括有可伸縮型保險(xiǎn)裝置206的殼202和帶引出端208的頂板204，外殼填充聚丁烯油220。按上述方法制成的電容器有額定電壓200V，額定電容量60μF，它稱為電容器A。
之后，按與第5實(shí)施例的電容器A相同的制造方法制造有相同保護(hù)裝置的對(duì)比例，稱為電容器B，只是電容器芯是放在代替外殼202的樹脂外殼中，外殼用環(huán)氧樹脂填充。電容器B不包括可伸縮型保險(xiǎn)裝置。而且，同樣制造另一對(duì)比例，叫作電容器C，只是不裝保護(hù)裝置，但包括可伸縮型保險(xiǎn)裝置。
本發(fā)明第六實(shí)施例中，按上述第5實(shí)施例制造的有金屬化膜的電容器芯210放在切斷型保險(xiǎn)裝置的外殼中，如圖3所示，殼中用聚丁烯油填充。上述方法制成的電容器有額定電壓200V，額定電容量60μF。
而且，同樣制造出對(duì)比例，稱為電容器C，只是不設(shè)保護(hù)裝置，但它包括切斷型保險(xiǎn)裝置。
本發(fā)明第7實(shí)施例中，按上述第5實(shí)施例制造的有金屬化膜的電容器芯210用環(huán)氧樹脂完全包覆，它位于有圖5所示可伸縮型保險(xiǎn)裝置的殼內(nèi)，殼內(nèi)填充聚丁烯油。按上述方法制成的電容器有額定電壓200V，額定電容量60μF。
之后，按第5實(shí)施例的電容器A相同的方法制造有相同保護(hù)裝置的對(duì)比例，稱為電容器B，只是電容器芯位于無伸縮型保險(xiǎn)裝置的樹脂外殼內(nèi)，外殼用環(huán)氧樹脂填充。而且，同樣制成另一對(duì)比例，稱為電容器C，只是不設(shè)保護(hù)裝置，但它包括可伸縮型保險(xiǎn)裝置。
本發(fā)明第8實(shí)施例中，按上述第5實(shí)施例制造的有金屬化膜的電容器芯210用環(huán)氧樹脂完全包覆，它們位于有圖3所示切斷型保險(xiǎn)裝置的外殼內(nèi)，殼內(nèi)填充聚丁烯油。上述方法制成的電容器有額定電壓200V，額定電容量60μF。
之后，與第5實(shí)施例的電容器A相同的方法制造有相同保護(hù)裝置的對(duì)比例，稱為電容器B，只是電容器芯位于無切斷型保險(xiǎn)裝置的樹脂外殼內(nèi)，外殼用環(huán)氧樹脂填充。而且，同樣制成另一對(duì)比例，稱為電容器C，只是不設(shè)保持裝置，但它包括切斷型保險(xiǎn)裝置。
在最大額定溫度30℃下，在升高的交流電壓下，測(cè)試上述實(shí)施例的電容器A和對(duì)比例電容器B和C的加過壓強(qiáng)制擊穿。作為典型例，圖5給出了第1實(shí)施例的電容器A的10個(gè)樣品和與第1實(shí)施例對(duì)比的電容器B和C各10個(gè)樣品的結(jié)果。橫座標(biāo)表示加給電容器的交流電壓，縱座標(biāo)表示電容器未被擊穿的比例。
當(dāng)電壓增大到600V附近時(shí)，有保護(hù)裝置而無保險(xiǎn)裝置的全部電容器B帶煙破壞，因?yàn)樗鼈円子跓釗舸Ａ硪环矫?，本發(fā)明的有保護(hù)裝置和可伸縮型與切斷型的保險(xiǎn)裝置在較高電壓下保持不擊穿。由于有保險(xiǎn)裝置，它們也被破壞了但無煙。只有保險(xiǎn)裝置的對(duì)比例C也破壞了，但由于沒用保險(xiǎn)裝置，因而無煙。留下的未被破壞的電容器A的比例必須大于只有保險(xiǎn)裝置的對(duì)比電容器C的未被破壞的比例。這是因?yàn)?，即使在一?duì)電極絕緣擊穿時(shí)，電容器A由于有保護(hù)裝置，因而仍保留一部分，而對(duì)比電容器C由于有保險(xiǎn)裝置整個(gè)電容器被破壞。
在各種溫度下對(duì)實(shí)施例8的三種電容器，而電容器A、B和C測(cè)試。表1給出了第1實(shí)施例中電容器A、對(duì)比電容器和C的10個(gè)樣品的結(jié)果。表1中的數(shù)據(jù)表明了測(cè)試中仍保持正常的電容器數(shù)量與被測(cè)電容器數(shù)之比。室溫下，與預(yù)計(jì)的情況一致，全部電容器工作正常。另一方面，在高溫下(+30℃)，只有保護(hù)裝置的10個(gè)電容器B中有7個(gè)被帶煙破壞了。而電容器A和C沒擊穿仍保持正常。然而，若外殼有缺陷不能保持外殼密封，則電容器C的保險(xiǎn)裝置不會(huì)正常工作，或全部電容器C被破壞。相反，在高溫下和有缺陷的外殼內(nèi)有保護(hù)裝置和保險(xiǎn)裝置的電容器A工作正常。
表1測(cè)試結(jié)果 如上所述，由于本發(fā)明電容器既有保護(hù)裝置同時(shí)有保險(xiǎn)裝置，因而對(duì)過壓和熱擊穿更安全，其綜合的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。即使在高環(huán)境溫度下保護(hù)裝置不能工作或由于噴涂金屬層加熱而出現(xiàn)擊穿時(shí)，由于電容器芯位于有保險(xiǎn)裝置的外殼內(nèi)，由于內(nèi)部壓力增大，也能切斷供給電容器的電能。
而且，由于電容器芯包括保護(hù)裝置，電容器只是由于一個(gè)小電容器的絕緣擊穿而減小，整個(gè)電容器不被熱擊穿、因而電容器的壽命延長(zhǎng)了。
即使在外殼長(zhǎng)期使用后而有缺陷不能保持密封的情況下，由于電容器有包括小的分開的電極的保護(hù)裝置，因而電容器有長(zhǎng)壽命。
由于一對(duì)小電極之間的小部分出現(xiàn)絕緣擊穿，而電容器芯留下的部分電氣不連接，因而產(chǎn)氣速度慢。因而可防止外殼中的內(nèi)壓力急劇增大。因而，即使電容器破壞了也不會(huì)出煙和燃燒。
若用熱固性樹脂整個(gè)包覆電容器芯，電容器不會(huì)出現(xiàn)絕緣擊穿危險(xiǎn)。
上述諸實(shí)施例中，電容器芯包括聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯膜和聚丙烯膜的金屬化膜。然而，也可用聚碳酸酯膜、聚苯乙烯膜、聚乙烯膜、紙中之一種或它們的組合膜來代替聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯膜和聚丙烯膜。實(shí)施例中，聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯膜的兩邊淀積金屬。然而，膜也可以包括只在一邊上淀積的金屬化層，為了獲得所需電容量可以將這樣的一對(duì)膜迭層。也可用鋅代替鋁作為淀積金屬。也可用尿烷樹脂代替環(huán)氧樹脂而使包括金屬化膜的電容器芯變硬，電容器芯可以是圓筒形、矩形或扁平形。盡管聚丁烯油和環(huán)氧樹脂填入本實(shí)施例的外殼內(nèi)、電容器芯也可密封在有空氣的外殼內(nèi)。
盡管結(jié)合附圖和本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了充分說明。要注意的是，對(duì)本行業(yè)的技術(shù)人員而言會(huì)出現(xiàn)各種變化和改型。這些變化和改型應(yīng)該認(rèn)為是在所附權(quán)利要求請(qǐng)求信號(hào)的發(fā)明范圍內(nèi)，而不是脫離本發(fā)明的。
權(quán)利要求
1.一種電容器，包括一個(gè)包括金屬化膜的電容器芯，金屬化膜包括金屬化電極、每個(gè)金屬化電極包括一熔斷器部分；連接到電容器芯的引線；一個(gè)外殼，它裝有所述電容器芯，并使電容器芯密封其內(nèi)，外殼包括與引線連接的兩個(gè)引出端；和一個(gè)保險(xiǎn)裝置，當(dāng)殼中的內(nèi)壓力增大時(shí)，保險(xiǎn)裝置使引線斷開。
2.按權(quán)利要求1的電容器，其特征是，保險(xiǎn)裝置包括外引出端與引線連接之間的機(jī)械強(qiáng)度弱的部分，當(dāng)外殼中內(nèi)壓力增大時(shí)，保險(xiǎn)裝置向外移動(dòng)。
3.按權(quán)利要求1的電容器，其特征是保險(xiǎn)裝置包括設(shè)置于引線中的機(jī)械強(qiáng)度弱的部分和設(shè)置于外殼內(nèi)的可伸縮部分。
4.按權(quán)利要求1的電容器，還包括涂在電容器芯的整個(gè)表面上的樹脂層。
5.按權(quán)利要求2的電容器、還包括涂在電容器芯的整個(gè)表面上的樹脂層。
6.按權(quán)利要求3的電容器，還包括涂在電容器芯的整個(gè)表面上的樹脂層。
7.按權(quán)利要求4的電容器，其特征是，熱固性樹脂包括環(huán)氧樹脂或尿烷樹脂。
8.按權(quán)利要求1的電容器，其特征是，電容器芯是卷?yè)鲜诫娙萜餍尽?br> 9.按權(quán)利要求1的電容器，其特征是，電容器芯是多層電容器芯。
10.按權(quán)利要求1的電容器，其特征是，金屬化膜包括在其兩邊上構(gòu)成的金屬膜，并且，至少一個(gè)金屬膜包括多個(gè)小電極。
11.按權(quán)利要求1的電容器，其特征是，金屬化膜包括介質(zhì)膜，它帶有在其側(cè)邊上淀積的金屬膜，金屬化膜包括多個(gè)金屬電極，每個(gè)金屬電極包括熔斷器部分。
12.按權(quán)利要求1的電容器，其特征是，金屬電極由鋁制成。
13.按權(quán)利要求1的電容器，其特征是，金屬電極用鋅構(gòu)成。
14.按權(quán)利要求1的電容器，其特征是，電容器是圓筒形或扁平形。
15.按權(quán)利要求1或4的電容器，還包括填充在有電容器芯的外殼中的聚丁烯油。
16.按權(quán)利要求1的電容器，還包括填充在有電容器芯的外殼內(nèi)的空氣。
全文摘要
一種電容器，包括有金屬化膜的電容器芯和容裝密封電容器芯的一個(gè)外殼。電容器芯包括保護(hù)裝置，用于防止在過電壓時(shí)電容器芯絕緣被擊穿或熱擊穿。電容器還包括保險(xiǎn)裝置，用于在由于受熱而產(chǎn)生高內(nèi)壓時(shí)保持電容器安全。因此，保護(hù)裝置和保險(xiǎn)裝置能可靠地工作，在各種使用條件下保護(hù)電容器，使電容器壽命更長(zhǎng)。
文檔編號(hào)H01G4/015GK1136211SQ95113138
公開日1996年11月20日 申請(qǐng)日期1995年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月21日
發(fā)明者赤井俊文, 田中豐, 西森敏幸, 和田英一 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社