[发明专利]具有低电感低等效串联电阻特性的金属化膜滤波电容器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容器，具体涉及一种具有低电感低等效串联电阻特性、外壳为圆柱形的金属化膜滤波电容器。

背景技术

为了提高电容器的载流能力，在电容器的内部并联多个芯子，以此来提高电容器的过电流能力。

本申请人在2009年申请了一种高频率大电流金属化膜滤波电容器即中国专利文献CN 201725688 U（申请号 200920038828.0），包括电容器外壳、电容器芯子和两个引出电极；至少两个电容器芯子上、下层叠排列且封装在同一电容器外壳内，所述各电容器芯子通过从其两端的喷金层引出的导电片穿过电容器卷绕芯棒与两个引出电极实现电连接，从而封装在同一电容器外壳内的各电容器芯子之间组成电气并联结构。

在上述专利中，将传统卷绕单个电容器芯子的薄膜在其有效宽度L方向上，分成二个L/2或三个L/3（理论上可多个）宽的薄膜卷绕芯子，而后通过并联连接铜板将上、下层叠的2个或3个电容器芯子实现电气上的并联连接，从而达到在相同额定指标条件下大幅降低电容器等效串联电阻（ESR）的目的，使得电容器能耐受相对更大的纹波电流，或者在相同纹波电流条件下，电容器芯子的温升可以更低，有利于电容器长寿命可靠运行。

但是上述结构的电容器在要求更高的场合仍然无法满足使用要求。以三个L/3宽的薄膜卷绕出的芯子层叠排列得到的电容器为例，其电气原理图见图1，图1中*为卷绕芯棒，并联连接芯子的铜板穿过卷绕芯棒的内六角孔与电容器引出电极连接，所述卷绕芯棒由工程塑料制成，外形为圆柱形，内腔为六角形空腔。这种结构的电容器存在以下问题：1、受卷绕设备的限制，卷绕芯棒不能任意选择大小。即便我们已经使用了较大尺寸的芯棒，但允许通过的并联连接铜板尺寸最大不能超过厚度1.0mm、宽度10mm，即截面积只能≤10mm²，这样就限制了电容器通过高频大电流的能力；或者说在通过高频大电流时会导致芯棒内铜板发热量过高，尤其是上方靠近引出电极的芯子，穿过芯棒六角腔体的铜板数量较多，发热量较大，此时电容器内存在着热量无法迅速传导出去而导致击穿的风险。2、为了实现三个芯子的层叠并联，在上、中、下三个芯子卷绕芯棒中间通过的用于并联连接的铜板分别为5条、3条、1条，即使铜板有一定的热传导作用，仍会导致三个芯子温度升高的较大差距，实际产品在高频大电流条件下的温升试验也证明了这一点。而上面芯子卷绕芯棒内的较大发热，很难通过卷绕直径较大的芯子迅速传导出去。由此，容易造成上芯子薄膜内部靠近卷绕芯棒的位置温度过高，引发薄膜抗电压能力下降而导致电容器击穿。

此外，上述结构的电容器，其自身电感在35nH的水平甚至更高，对功率模块器件（IGBT）的安全使用存在一定隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低电感、低等效串联电阻、耐受高频率大电流且外壳为圆柱形的金属化膜滤波电容器。

实现本发明目的的技术方案是一种具有低电感低等效串联电阻特性的金属化膜滤波电容器，包括数量≥2个芯子、连接铜板、填充材料和圆柱形壳，还包括叠层母排和绝缘膜；电容器的引出电极与叠层母排连接，连接铜板设置在芯子的外侧面上，叠层母排与各芯子的喷金电极面之间由连接铜板连接，并且各芯子之间为电气并联结构。

上述连接铜板由连接段和连接片组成，连接段的两端分别设置一个连接片；连接段为长条形，其截面为圆弧形，连接段的内侧表面与芯子的圆柱形外侧面贴合设置。

上述叠层母排中上面的一块铜板为正电极铜板，下面的一块则为负电极铜板负电极铜板和其下方的第一芯子上喷金电极面直接焊接。

上述各芯子的上下两个喷金电极面由各自的连接铜板连接在叠层母排的对应电极铜板上。

作为优选的，连接铜板连接各芯子的上下喷金电极面和叠层母排对应的电极铜板时，两块连接铜板中电流方向相反时，两块连接铜板层叠设置形成Busbar结构。

进一步的，对于相邻的上、下两个芯子，位于上方芯子的下喷金面和位于下方芯子的上喷金面由各自的连接铜板连接在同一块电极铜板上，这两块连接铜板层叠放置形成Busbar结构。

上述层叠的两块连接铜板之间设置绝缘膜以实现绝缘。

上述各个连接铜板在经过有电位差的地方时，其对应位置的内壁上设置绝缘膜以确保绝缘。

本发明所述圆柱形壳为圆柱形铝壳或圆柱形塑料壳。

本发明具有积极的效果：（1）本发明的具有低电感低等效串联电阻特性的金属化膜滤波电容器使用了内置叠层母排，不但有利于降低电容器由金属电阻造成的ESR，也有利于降低电容器自身的电感。