无封装金属化聚萘乙酯膜叠片式电容器的研究

摘要

为了节能环保,现代电力电子技术的发展方向,正从以低频技术处理问题为主的传统电力电子学,向以高频技术处理问题为主的电力电子学方向转变,这样的转变对电力电子电路中元件的温度特性和产品性能提出新的要求。电容器作为电力电子电路中必不可少的元件,同样遇到这样的挑战。相对于陶瓷电容器和电解电容器,薄膜电容器的性能具有明显的优越性,但其工作温度范围是一个弱项。目前薄膜电容大部分使用聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯作为电介质材料,这两种电介质材料熔点较低,且在高温时热收缩率和损耗角正切值较大,从而限制了该类薄膜电容器的使用环境温度。而聚萘乙酯膜熔点为270℃,且在150℃时的热收缩率较小,耐高温老化能力较强,聚萘乙酯膜作为耐高温薄膜电容器电介质具有很大的潜质。
　　 本论文首先研究了聚萘乙酯膜与当前使用的其它电介质膜材料的性能,通过实验对比了不同电介质的热收缩率、容量稳定性、损耗角正切值、相对介电常数、耐电压、体积电阻率和耐老化能力等性能,根据聚萘乙酯膜与其它电介质材料的性能对比结果,发现聚萘乙酯膜更加适合做高温薄膜电容器的电介质材料。
　　 根据拟要开发的聚萘乙酯膜电容器的要求,对聚萘乙酯膜电容器的结构进行设计和实验,从有感式、卷绕式、叠片式三种工艺对比结果得出结论:采用叠片式工艺最适合聚萘乙酯膜电容器。对于从芯子内部结构设计,根据本企业的实际情况和聚萘乙酯膜电容器大dv/dt的要求,聚萘乙酯膜电容器采用三串式结构设计更为合理。
　　 通过对薄膜电容器生产过程中的喷金、热处理和切片三个工序进行研究分析,对聚萘乙酯膜电容器这三个工序采用不同的工艺分别进行实验对比,确定出了这三个工序的最佳工艺条件。
　　 实验结果表明,按照本论文研究确定的聚萘乙酯膜电容器工艺生产的产品能够满足企业标准和客户要求,目前聚萘乙酯膜电容器已进入批量工业化生产阶段,产品已经销往国内外客户。