CN109887745A - 一种mhfc铜片 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MHFC铜片，应用于电容制造技术领域，包括：铜片底板；多个挖孔，设置于所述铜片底板上；多个焊针，每一个焊针设置在一个挖孔内，且所述焊针与所述铜片底板相连；多个注射孔，每一注射孔位于相邻预设数量个挖孔间；电容元件，焊接于所述相邻预设数量个挖孔所对应的焊针上。应用本发明实施例，使用焊针将铜片底板与其上安装的多个电容元件连接起来，使得引线尽可能短的与元件连接，减少了电容器的杂散电感，因为铜片底板有足够的截面积，使得金属损耗能够下降到最低。

Description

一种MHFC铜片

技术领域

本发明涉及电力电容器技术领域，尤其涉及一种MHFC铜片。

背景技术

电力电容器的应用涉及高压直流输电、中压变流器和中压轨道交通系统，以及所有使用大尺寸电容器(>50kg)的等应用领域中。

使用的环境可以是中压、高压电容器的内部连接方式。随着技术的发展，电能的获取方式愈发多样化，人类对电能的依赖越来越强。作为大尺寸的电容器，通常被安装在重要的基建设施中，投资通常是巨大的，此时电容器的可靠性就显得极为重要，所以电容器通常要求寿命长达数十年(通常30-40年，或者更长)。而此要求一般的技术根本无法满足。因为市面上的电容器通常采用多根铜片连接。然而，采用多根铜片连接，必然会引起高杂散电感和高的温升，对电容器的正常运行极为不利。并且连接导线通常由薄铜带组成，如果制造工艺不良，边缘不平有毛刺或严重弯折，其尖端容易产生局部放电。其二，电容器极板边缘电场集中，极板见的均匀场强高，电容器边缘也容易产生局部放电。伴随局部放电产生臭氧、氮氧化物等气体，此气体使介质遭到化学腐蚀，介电性能下降，以至于逐渐老化击穿，严重影响电容器的使用寿命。与普通电容器相比，此技术代替多铜片，使用整块铜片与输出端子连接，使得电容器有更好的性能，使其具有很高的耐电压和纹波电流能力、很低的杂散电感(ESL)和等效串联电阻(ESR)，进而实现足够长寿命的目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MHFC铜片，旨在使用焊针将铜片底板与其上安装的多个电容元件连接起来，使得引线尽可能短的与元件连接，减少了电容器的杂散电感，因为铜片底板有足够的截面积，使得金属损耗能够下降到最低。

为实现上述目的，本发明提供一种MHFC铜片，包括：

铜片底板；

多个挖孔，设置于所述铜片底板上；

多个焊针，每一个焊针设置在一个挖孔内，且所述焊针与所述铜片底板相连；

多个注射孔，每一注射孔位于相邻预设数量个挖孔间；

电容元件，焊接于所述相邻预设数量个挖孔所对应的焊针上。

一种实现方式中，所述多个挖孔分成多行，且平行分布于所述铜片底板上。

一种实现方式中，所述多个注射孔中每一注射孔位于相邻4个挖孔间；且所述多个注射孔间隔分布于挖孔所在的行上。

一种实现方式中，所述电容元件与所述相邻预设数量个挖孔所对应的焊针采用焊锡连接。

一种实现方式中，所述铜片底板包括延伸部，所述延伸部所在的平面与所述铜片底板主体所在的平面垂直，所述延伸部为等腰梯形结构。

一种实现方式中，所述挖孔的截面为具有倒角的长方形结构，所述焊针从长方形的一个侧面向另一个侧面延伸。

一种实现方式中，所述铜片底板的拐角均设置为倒角结构。

因此，应用本发明的实施例MHFC铜片，具备的有益效果如下：

使用焊针将铜片底本与其上安装的多个电容元件连接起来，使得引线尽可能短的与元件连接，减少了电容器的杂散电感，因为铜片底板有足够的截面积，使得金属损耗能够下降到最低；

铜片扁平且与其他铜片无交叠、扁平的设计，可耐受冲击电流，能够实现良好的的热传导；

通过铜片底板清晰的定义了每个电容元件的焊点的位置，使得用机器人焊接成为了可能，这就为大规模的生产电容器提供了技术保障；

通过设置焊针在挖孔内，实现焊针的部分自由移动，补偿了因为电容元件的轻微高低不同而造成的焊接难度，消除了喷金层和金属膜之间的机械应力，尤其在电容器的运行过程中，不同材料热胀冷缩，焊针的自由消除了端子和金属膜表面的机械力，防止电容器在运行和制作过程中产生受力而造成的元件移位和断裂的可能性；

通过铜片底板采用的倒角和圆角工艺，减少了电容的局部放电。

附图说明

图1是本发明实施例提供的MHFC铜片的第一种结构示意图。

图2是本发明实施例提供的MHFC铜片的第二种结构示意图。

图3是本发明实施例提供的MHFC铜片的第三种结构示意图。

图4是第一种等效电路图。

图5是第二种等效电路图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1-5，需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种MHFC铜片，包括：

铜片底板11；

多个挖孔12，设置于所述铜片底板11上；

多个焊针13，每一个焊针设置在一个挖孔12内，且所述焊针与所述铜片底板11相连；

多个注射孔14，每一注射孔位于相邻预设数量个挖孔间；

电容元件15，焊接于所述相邻预设数量个挖孔所对应的焊针上。

对于铜片底板11，基于传热计算的基本理论，得出如下公式：

其中，Δt是温升，Φ是热流量，s是平面壁表面面积，k是总的传导系数。

可以理解的是，1/sk称为热阻，则在热稳定状态下电容器的温升等于电容器内部发热功率和相应某一部分的热阻的乘积。则当电容器内部发热功率一定时，平面壁表面面积越大，散热越好，温升越低。在本发明中，内部引线采用整块铜片结构，如图1所示。铜片载流面积不超过2.5A/mm²，降低损耗。整块铜片的结构使得平面壁表面面积达到最大，降低了温升。

本发明实施例中，将多个挖孔12设置为多行分布，且平行分布于铜片底板上，具体的，每一行的数量不做限定，依据实际的电容尺寸需求进行设定即可。本发明的一种实现方式中，具体的，每一行的挖孔数量为10个、13个、16个、20个等等，不构成对本发明实施例的具体限定。

多个挖孔12是在铜片底板11上对应的挖孔，该挖孔形成一个空的区域，在该空的区域中保留铜片底板的部分区域形成焊针。本发明的一种具体实现方式中，每一个挖孔的截面为具有倒角的长方形结构，焊针从长方形的一个侧面向另一个侧面延伸。

如图2所示，本发明的一种实现方式中，所述电容元件与所述相邻预设数量个挖孔所对应的焊针采用焊锡连接。具体的，为相4个挖孔对应的焊针与电容元件进行焊接，且电容元件的内部包含一个注射孔，能够提高注胶的均匀性和针对每一个电容元件进行注胶的有效性。图3是一种具体的安装效果示意图。

需要说明的是，在电容器技术中，损耗是电容器发热的根源，加速老化破坏的主要因素。所以，电容器损耗是衡量电容器品质优劣的一个重要指标，损耗愈大发热愈严重，则表示电容器传递能量的效率愈差。表征电容器损耗特性的参数是损耗角正切tgδ。电容器的损耗角正切值愈小，损耗愈小，电容器的性能愈好，寿命愈长。金属化薄膜电容器损耗角正切tgδ的组成：

其中，tgδ_d1为主介质损耗角正切，tgδ_d2为辅助介质(包括环氧料和外部保护结构介质)损耗角正切，tgδ_p为漏导损耗角正切值，tgδ_e为金属部分损耗角正切值，C1为主介质电容量，C2为复制介质的电容量，Cp为主辅介质的总电容量；Cp＝C1+C2，f是测试频率，Rp是漏导电阻，r_e是金属部分电阻，等效电路图如下图4所示。

对于金属化薄膜，一般情况下，C2最大不超过几百PF，可视C1远大于C2,则Cp>>C2，Cp≈C1。

漏导损耗：由于Rp>10¹⁰Ω相对很大，故tgδ_p-→0，该项省略，上式简化为

等效电路如下图5所示。

由此可见，损耗tgδ_d1取决于金属化薄膜介质的本身，它主要由介质本身的性质所决定的。

因此，在介质材料确定的条件下，降低和稳定金属化薄膜电容器损耗tgδ主要取决于金属部分tgδ_e的损耗，金属部分的损耗tgδ_e约占tgδ的5％～10％，但却是主要的影响因素。

铜片底板所在的平面挖孔留出足够长度的焊针13，铜片底板采用镀锡方式，使得焊针与电容元件端面使用锡焊方式，可靠的连接了铜片底板与电容元件。

同时，如图5，铜片底板包括延伸部，延伸部所在的平面与所述铜片底板主体所在的平面垂直，所述延伸部为等腰梯形结构。在安装的时候，如图3所示，MHCF铜板直接连接输出端子，此种结构使得引线尽可能短的与元件连接。同时一个元件上采用四根铜针焊接方式，据此，降低了金属引出线损耗，焊接点接触电阻损耗和金属导线损耗，即降低了金属损耗。

在电容器制造过程中，为赶出电容元件中的气体和干燥金属膜，在电容元件焊接完结后，会采用高温干燥工艺。烘干后降为常温，再行注胶通过注胶孔14进行注胶。则在此过程中，电容器会受到热胀冷缩的受力过程。且电容器在运行使用过程中，在通流的情况下，会产生电动力的作用。本发明电容器内部引线采用铜片结构，不但具有足够的截面积，而且多点焊接，使得电容器元件最终形成一个整体，增强了机械强度。避免了在制造使用过程中受到力的作用下，内部引线发生断裂和出现大的位移。

因此，本发明实施例中，铜片底板四周采用倒角方式，均匀场强，防止产生局部放电，为满足电容器容量要求，两行之间开槽采用交错方式，尽可能多的焊接电容元件，设置中心开注射孔，使得元件芯轴露出，方便注胶过程中树脂的进入。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种MHFC铜片，其特征在于，包括：

铜片底板；

多个挖孔，设置于所述铜片底板上；

多个焊针，每一个焊针设置在一个挖孔内，且所述焊针与所述铜片底板相连；

多个注射孔，每一注射孔位于相邻预设数量个挖孔间；

电容元件，焊接于所述相邻预设数量个挖孔所对应的焊针上。

2.根据权利要求1所述的一种MHFC铜片，其特征在于，所述多个挖孔分成多行，且平行分布于所述铜片底板上。

3.根据权利要求2所述的一种MHFC铜片，其特征在于，所述多个注射孔中每一注射孔位于相邻4个挖孔间；且所述多个注射孔间隔分布于挖孔所在的行上。

4.根据权利要求1所述的一种MHFC铜片，其特征在于，所述电容元件与所述相邻预设数量个挖孔所对应的焊针采用焊锡连接。

5.根据权利要求1所述的一种MHFC铜片，其特征在于，所述铜片底板包括延伸部，所述延伸部所在的平面与所述铜片底板主体所在的平面垂直，所述延伸部为等腰梯形结构。

6.根据权利要求1所述的一种MHFC铜片，其特征在于，所述挖孔的截面为具有倒角的长方形结构，所述焊针从长方形的一个侧面向另一个侧面延伸。

7.根据权利要求1所述的一种MHFC铜片，其特征在于，所述铜片底板的拐角均设置为倒角结构。