具有改进的内部熔丝结构的电力电容器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种具有改进的内部熔丝结构的电力电容器，包括设于电容器壳体内的芯子，所述的芯子包括多个相互叠装在一起的焊装组件，每个焊装组件包括多个电容元件组装体，每个电容元件组装体包括电容元件、元件内衬垫、元件外衬垫、熔丝和胶带，所述的熔丝包括熔体部分以及设于熔体部分两端的端子，其特征在于，所述的熔丝的熔体部分通过胶带固定在元件内衬垫的非叠装一侧并位于元件内衬垫和元件外衬垫之间，所述的熔丝的一个端子与电容元件的一个电极电气连接，另一个端子从元件外衬垫的孔中伸出。本实用新型不会影响元件的压紧系数，进而可以避免影响电容器电气性能的问题。
【专利说明】具有改进的内部熔丝结构的电力电容器
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电力电容器制造领域，涉及一种电力电容器及其制造方法，具体涉及其内部熔丝的整体结构及电气连接加工新方案。
【背景技术】
[0002]在电力电容器制造领域，内部熔丝被广泛应用于高压并联及高压串联电容器中，其作用在于在电容器内部的每个元件上串联一根熔丝，以便当元件击穿时熔丝熔断，将故障元件与回路有效地断开，由于电容值变化不大，电容器仍可继续运行，避免了由于个别元件的早期损坏导致整台电容器退出运行，从而延长电容器的使用寿命，减少运行时的损坏率，提高运行的可靠性。图1至图10给出了现有含内熔丝电容器的基本组装构造，参见图1和图2，每个电容元件IA具有长度L、宽度W和厚度H，电容元件IA由两张铝箔2A与两组薄膜3A(承担储能功能)重叠卷绕而成，每组薄膜由2-3张绝缘介质组成，每张铝箔2A的边缘包括边条，且两张铝箔2A的边条沿长度L方向从薄膜3A的边缘伸出的方向相反，于是，这两个分别从薄膜3A的边缘相反方向伸出的边条构成了每个电容元件IA的两个电极4A，S卩，边条的尺寸A也就是电极4A的尺寸。在制造中，电容元件IA组装成芯子20A之前，需先将熔丝6A装配到电容元件IA上,见图3和图4,先在元件的外表面上包裹元件内衬垫5A (图5)及元件外衬垫8A(图7)，再将熔丝6A用胶带7A粘贴到元件外衬垫8A上，形成组装体1A (图3)，然后将组装体1A组装成芯子20A，再对芯子20A中各个电容元件1A的电极4A之间、电极4A与熔丝之间、熔丝与熔丝之间、相关的电容元件的引出端与芯子20A的引出端之间进行电气连接，以形成完整的电容器内部芯子的结构，电气连接方式为焊料钎焊模式。该结构的特点及局限性如下:
[0003]现阶段生产带内熔丝结构电容器的生产企业大多数采用上述结构，其主要特点是:①熔丝结构简单；②熔丝的放置仅占有箱体的少许有效空间熔丝贴于元件衬垫的大面处，使元件叠置后可保证熔丝具有良好的隔离性能，故障元件的熔丝动作不会引起相邻完好元件的熔丝的误动作熔丝动作后的有害残余物扩散较慢，不会很快影响整台电容器的性能，但随着绝缘油的循环，这些有害残余物仍然会扩散，进而影响整台电容器的性能；⑤熔丝的放置影响元件的压紧系数，进而影响元件极板间电场分布的均匀性，从图3中可以看出元件a、b、C、d区域中只有d区域的压紧程度未受熔丝的影响，符合设计要求，其余a、b、c区域的压紧程度均高于设计要求，而以a区域(折边处)的压紧程度为最大，若芯子中熔丝纵向排列均在一条线上(最严酷的情况)，必将造成元件a区域的压紧系数超过合理范围，进而影响该区域的电场分布，使该区域的电场强度高于d区域，由于电场强度与电容器的使用寿命紧密相关，因此这种结构会直接影响电容器的使用寿命，从以往对损坏的电容器的解剖情况看，a区域的击穿比例远远大于其它区域，足以证明该区域是影响电容器电气性能的薄弱点，应加以改善；⑥熔丝的放置影响元件的压紧系数，进而影响该区域绝缘油的浸溃效果，也直接影响电容器的电气性能及使用寿命。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种电力电容器内熔丝新的组装结构及其制造方法，以解决由于熔丝的放置位置不当影响元件的压紧系数进而影响电容器电气性能的问题。
[0005]为了达到上述目的，本实用新型提供了一种具有改进的内部熔丝结构的电力电容器，包括设于电容器壳体内的芯子，所述的芯子包括多个相互叠装在一起的焊装组件，每个焊装组件包括多个电容元件组装体，每个电容元件组装体包括电容元件、元件内衬垫、元件外衬垫、熔丝和胶带，元件内衬垫设于电容元件外侧，元件外衬垫设于元件内衬垫的外侧，所述的熔丝包括熔体部分以及设于熔体部分两端的端子，其特征在于，所述的熔丝的熔体部分通过胶带固定在元件内衬垫的非叠装一侧并位于元件内衬垫和元件外衬垫之间，所述的元件外衬垫开有孔，所述的熔丝的一个端子与电容元件的一个电极电气连接，另一个端子从元件外衬垫的孔中伸出。
[0006]优选地，所述的熔丝一个端子与电容元件的一个电极之间通过多层共焊的超声波焊接结构实现电气连接。
[0007]优选地，所述的电容元件的另一个电极通过多层共焊的超声波焊接结构实现电气连接。
[0008]优选地，所述的电容器壳体的上下两端设有引出端，位于所述的芯子的上、下端的两个焊装组件分别与引出端之间通过冷机械夹接结构实现电气连接。
[0009]优选地，所述的多层共焊的超声波焊接结构为带保护片的单极满层共焊复合结构或为不带保护片的单极满层共焊简单结构。
[0010]优选地，所述的胶带完全覆盖熔丝的熔体部分，胶带与元件内衬垫构成对熔丝的熔体部分的密封结构。
[0011]本实用新型还提供了上述的具有改进的内部熔丝结构的电力电容器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0012]步骤1:制作电容元件；
[0013]步骤2:采用超声波焊接设备将电容元件中的一个电极与熔丝的一个端子在无压力的状态下进行超声波焊接，以实现电容元件的电极与熔丝之间的电气连接；
[0014]步骤3:在电容元件上包裹元件内衬垫，再用胶带将熔丝的熔体部分密封在元件内衬垫的非叠装一侧并装上元件外衬垫，形成电容元件组装体；
[0015]步骤4:将每个电容元件的另一个电极在无压力的状态下进行超声波焊接，以实现每个电容元件的电极之间的电气连接；
[0016]步骤5:将多个电容元件组装体叠装在一起，按需要进行电气连接，形成多个焊装组件，将多个焊装组件按照设计要求压装并进行电气连接形成芯子；
[0017]步骤6:将位于所述的芯子的上、下端的两个焊装组件分别与位于电容器壳体上下两端的引出端之间通过冷机械夹接结构实现电气连接。
[0018]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0019]1、本实用新型采用了改进的熔丝结构，该结构不会影响元件的压紧系数，进而可以避免影响电容器电气性能的问题；
[0020]2、本实用新型所述的胶带粘贴在元件内衬垫及熔丝上，具有对熔丝熔体部分的密封功能，以避免熔丝动作后的有害残余物的扩散，胶带同时也起到熔丝间的隔离作用，由于胶带很薄，不会引起元件局部增厚引出压紧系数不均衡的问题。元件外衬垫起到熔丝间的第二道隔离作用。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1是现有技术的电力电容器的电容元件IA的外形结构示意图。其中，H为电容元件的厚度、L为电容元件的长度，W为电容元件的宽度；(:为电容元件电极(铝箔)的有效宽度减去2边的折边宽度，B为薄膜宽度；
[0022]图2是图1的左侧视图，其中示出了现有技术的电容元件IA是由两张铝箔2A与两组薄膜3A重叠卷绕而成的结构。
[0023]图3是现有技术的电力电容器的电容元件组装体1A的外形结构示意图。其中，D为元件内衬垫5A的宽度；
[0024]图4是图3的左侧视图。
[0025]图5是现有技术的电力电容器的电容元件组装体1A中的元件内衬垫5A的示意图。
[0026]图6是现有技术的电力电容器的电容元件组装体1A中的熔丝6A的示意图。
[0027]图7是现有技术的电力电容器的电容元件组装体1A中的元件外衬垫8A的示意图。
[0028]图8是现有技术的电力电容器的芯子20A连接片侧的外形结构示意图，其电气连接采用锡铅焊料钎焊方式，电容元件IA的电极4A通过钎焊逐个焊接到连接片IlA上，电极4A与连接片IlA之间通过搪锡锌焊料、铺展工序和填充锡铅焊料等焊接工序，建立起很大很厚的焊料层12A。
[0029]图9是现有技术的电力电容器的芯子20A熔丝侧的外形结构示意图，其电气连接采用锡铅焊料钎焊方式，熔丝通过钎焊逐个焊接到电容元件IA的电极4A的焊料层13A上。
[0030]图10是图9的左侧视的局部放大示意图。
[0031]图11是本实用新型的电力电容器的电容元件组装体10结构示意图。
[0032]图12是图11的左侧视图。
[0033]图13是图11所示的电容器的电容元件I的结构示意图。每个电极的尺寸a为10mm 至 15mm。
[0034]图14是本实用新型的电力电容器的芯子20的电容元件并联侧的外形结构示意图。
[0035]图15是本实用新型的电力电容器的芯子20的电容元件与熔丝串联侧的外形结构示意图。
[0036]图16是图15的左侧视图。
[0037]图17是图11的仰视的局部示意图。
[0038]图18是电容元件组装体10中的元件外衬垫8的示意图。
[0039]图18是图12的N局部放大示意图。
[0040]图20是图11的M局部放大示意图。
【具体实施方式】
[0041]下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0042]本实用新型是在申请号为201320634079.4的中国专利《电力电容器及其制造方法》之上进行改进所得到的技术方案，本实用新型实施例中的电容元件的结构、多层共焊的超声波焊接结构、带保护片的单极满层共焊复合结构、不带保护片的单极满层共焊简单结构、冷机械夹接结构与上述专利相同。
[0043]实施例
[0044]如图14和15所示，本实用新型的具有改进的内部熔丝结构的电力电容器，包括设于电容器壳体内的芯子20，所述的芯子20包括多个相互叠装在一起的焊装组件23、24、25，每个焊装组件23、24、25包括多个电容元件组装体10,如图11所示,每个电容元件组装体10包括电容元件1、元件内衬垫5A、元件外衬垫8A、熔丝6A和胶带7，其中，电容元件I的结构如图13所示。元件内衬垫5A设于电容元件I外侧，元件外衬垫8A设于元件内衬垫5A的外侧，所述的熔丝6A包括熔体部分以及设于熔体部分两端的端子，所述的熔丝6A的熔体部分通过胶带7固定在元件内衬垫5A的非叠装一侧并位于元件内衬垫5A和元件外衬垫8之间，如图17所示，所述的胶带7完全覆盖熔丝6A的熔体部分，胶带7与元件内衬垫5A构成对熔丝6A的熔体部分的密封结构。如图18所示，所述的元件外衬垫8开有圆孔，如图20所示，所述的熔丝6A—个端子与电容元件I的一个电极之间通过多层共焊的超声波焊接结构11实现电气连接。所述的多层共焊的超声波焊接结构11为带保护片16的单极满层共焊复合结构113。所述的电容元件I的另一个电极通过多层共焊的超声波焊接结构实现电气连接。如图19所示，所述的熔丝6A的另一个端子从元件外衬垫8的圆孔中伸出。所述的电容器壳体的上下两端设有引出端71、72，位于所述的芯子20的上、下端的两个焊装组件23、25分别与引出端71、72之间通过冷机械夹接结构实现电气连接。
[0045]上述的具有改进的内部熔丝结构的电力电容器的制造方法，具体步骤如下:
[0046]步骤1:按照申请号为201320634079.4的中国专利《电力电容器及其制造方法》中公开的方法制作电容元件I ;
[0047]步骤2:用胶带7将熔丝6A的熔体部分密封在元件内衬垫5A外表面的非叠装一侧；
[0048]步骤3:在电容元件I上包裹元件内衬垫5A，采用超声波焊接设备将电容元件I中的一个电极4与兀件内衬垫5A上的熔丝6A的一个端子在无压力的状态下进行超声波多层共焊，以实现电容元件I的电极4与熔丝6A之间的电气连接；
[0049]步骤4:将熔丝6A的另一端子从元件外衬垫8侧面的圆孔穿过并包裹好元件，形成电容元件组装体10。
[0050]步骤5:采用超声波焊接设备将预定数量的多个电容元件组装体10的电容元件I的另一电极4在无压力的状态下依次进行超声波焊接，以实现每个电容元件I的电极4之间的电气连接，并且将多个电容元件I叠装在一起，分别形成多个焊装组件23、24、25 ；
[0051]步骤6:如图16所示，将多个焊装组件23、24、25按照设计要求压装并进行元件外衬垫8侧面的圆孔穿过的熔丝6A的另一个端子与连接片IlA的焊料钎焊以形成芯子20 ；
[0052]步骤7:将位于所述的芯子20的上、下端的两个焊装组件23、25分别与位于电容器壳体上下两端的引出端71、72之间按照上述专利方法通过冷机械夹接结构实现电气连接。
【权利要求】
1.一种具有改进的内部熔丝结构的电力电容器，包括设于电容器壳体内的芯子(20),所述的芯子(20)包括多个相互叠装在一起的焊装组件(23、24、25)，每个焊装组件(23、24、25)包括多个电容元件组装体(10),每个电容元件组装体(10)包括电容元件(I)、元件内衬垫(5A)、元件外衬垫(8A)、熔丝(6A)和胶带(7)，元件内衬垫(5A)设于电容元件(I)外侦牝元件外衬垫(M)设于元件内衬垫(5A)的外侧，所述的熔丝(M)包括熔体部分以及设于熔体部分两端的端子，其特征在于，所述的熔丝(M)的熔体部分通过胶带(7)固定在元件内衬垫(5A)的非叠装一侧并位于元件内衬垫(5A)和元件外衬垫(8)之间，所述的元件外衬垫(8)开有孔，所述的熔丝(M)的一个端子与电容元件(I)的一个电极电气连接，另一个端子从元件外衬垫(8)的孔中伸出。
2.如权利要求1所述的具有改进的内部熔丝结构的电力电容器，其特征在于，所述的熔丝(M) 一个端子与电容元件(I)的一个电极之间通过多层共焊的超声波焊接结构(11)实现电气连接。
3.如权利要求1所述的具有改进的内部熔丝结构的电力电容器，其特征在于，所述的电容元件(I)的另一个电极通过多层共焊的超声波焊接结构实现电气连接。
4.如权利要求1所述的具有改进的内部熔丝结构的电力电容器，其特征在于，所述的电容器壳体的上下两端设有引出端(71、72)，位于所述的芯子(20)的上、下端的两个焊装组件(23、25)分别与引出端(71、72)之间通过冷机械夹接结构实现电气连接。
5.如权利要求1所述的具有改进的内部熔丝结构的电力电容器，其特征在于，所述的多层共焊的超声波焊接结构(11)为带保护片(16)的单极满层共焊复合结构(113)或为不带保护片的单极满层共焊简单结构。
6.如权利要求1所述的具有改进的内部熔丝结构的电力电容器，其特征在于，所述的胶带⑵完全覆盖熔丝(6A)的熔体部分，胶带(7)与元件内衬垫(5A)构成对熔丝(6A)的熔体部分的密封结构。
【文档编号】H01G2/16GK204117860SQ201420404513
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年7月22日 优先权日:2014年7月22日
【发明者】张雅舒, 王宁来, 周存和, 李新民 申请人:正泰电气股份有限公司