[实用新型]脉冲电容器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电容器，特别涉及一种高储能密度(比能)的脉冲电容器。

背景技术

(高压)脉冲电容器在核聚变、电磁加速器、脉冲激光电源、冲击电流和冲击电压发生器等地方被广泛应用，主要用于军用整机，能库能源系统，作为主要储能元件。随着客户对整机小形化的需求越来越高，对脉冲电容器的储能密度要求也越来越高，有的客户已经要求储能密度应达到0.5-0.6J/cm³。而目前，国内生产的(高压)脉冲电容器分两种，一种油浸式，体积大，储能密度通常在0.05-0.1J/cm³左右；另一种为金属化式，其体积相对于油浸式的较小，其储能密度(比能)通常在0.2-0.3J/cm³。因此利用现有的产品结构已远远无法满足客户的需求。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种高储能密度的脉冲电容器。

为达到上述目的，本实用新型的脉冲电容器，包括至少一个金属化薄膜电容器芯子，所述的电容器芯子由第一金属化薄膜和第二金属化薄膜卷绕而成；其中，第一金属化薄膜由第一塑料薄膜和该塑料薄膜表面蒸镀的一条金属膜组成，所述的金属膜沿第一塑料薄膜宽度对称安排，两侧留边，留边量为4-6毫米；第二金属化薄膜包括第二塑料薄膜和该塑料薄膜表面蒸镀的两条相互平行的金属膜组成，所述的两条金属膜沿第二薄膜宽度对称安排，中间留边，留边量为5-7毫米；第一金属化薄膜和第二金属化薄膜上蒸镀的金属膜的方阻为25Ω/□±40％。

进一步地，上述的第二金属化薄膜为金属膜边缘加厚的金属化薄膜，其中边缘加厚处的方阻为1-3Ω/□±40％，中间有效区域处的方阻为25Ω/□±40％。

采用上述结构脉冲电容器，可有效地减小电容器的体积，增大电容器的储能密度。

附图说明

图1为本实用新型脉冲电容器芯子的局部放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

根据储能密度公式：

储能密度＝能量/体积；其中，能量＝1/2CU²；

我们可以知道，单位体积内电容器的容量越大、耐电压越高，则相应地其储能密度也越大；在电压和电容量确定的情况下，电容器的体积越小，则相应地其储能密度也越大。依据上述原理，我们从下述几个方面对脉冲电容器进行了改进。

本实用新型脉冲电容器包括至少一个金属化薄膜电容器芯子；考虑用金属化薄膜电容器芯子是由于金属化薄膜中金属膜较薄，有利于减小电容器的体积，有利于提高电容器的比能。

如图1所示，所述的电容器芯子由第一金属化薄膜2和第二金属化薄膜3卷绕而成；其中，第一金属化薄膜2由第一塑料薄膜21和该塑料薄膜表面蒸镀的一条金属膜22组成，所述的金属膜沿第一塑料薄膜宽度对称安排，两侧留边23，留边量为4-6毫米；第二金属化薄膜3包括第二塑料薄膜31和该塑料薄膜表面蒸镀的两条相互平行的金属膜32组成，所述的两条金属膜沿第二薄膜宽度对称安排，中间留边33，留边量为5-7毫米；采用上述结构后，在电容器芯子内部形成串联，可在有限的单位面积内提高场强，提高耐压值，减小单个电容器芯子的体积，有利于提高电容器的储能密度。

上述的两金属化薄膜的留边量是经过实际测试得出的，这样一个范围内，在保证了电容器芯子的耐电压的同时，还尽可能地提高了金属化薄膜的有效面积，从而有利于更进一步地提高电容器的储能密度。

上述的第一金属化薄膜和第二金属化薄膜宜选用高方阻金属化薄膜，例如可选用方阻为25Ω/□±40％，这样有利于提高电容器的储存的能量，可进一步提高电容器的储能密度。

上述电容器中电容器芯子的数量与电容器的标称容量和额定电压有关，标称容量和额定电压越高，电容器芯子的数量则越多(即用多个电容器采用串、并联的方式来提高整个电容器的电压和容量)。电容器的标称容量越大，额定电压越高，则电容器的储能密度相对也越大。

上述的电容器芯子的直径可根据需要自行设计。经过实际测试，上述的电容器芯子的直径大约为45-60毫米。如果直径再大，加工难度增加，不易散热，失效概率增加(原因是电容器薄膜的电弱点增加)；如果直径再小，则相对应电容器的无效体积会增加，相应的电容器的储能密度也会有所降低。

上述的塑料薄膜一般可以为各种材料的塑料薄膜，如涤纶、聚丙烯等，最好聚丙烯薄膜，该膜的厚度最好为5-8μm，经过实际测试，塑料薄膜的厚度在这样一个范围内，有利于在保证耐电压的情况下，减少次品率，提高电容器的储能密度；上述的方阻为25Ω/□±40％的第一金属化薄膜和第二金属化薄膜市场已有售，如德国史泰拿(steiner)生产的中留边边缘加厚锌铝金属化膜：STEINERFILM P-ZnR，双留边锌铝金属化膜：STEINERFILM P-Zn等。