干式高压聚丙烯薄膜金属箔式电容器浸渍工艺

摘要

本发明公开了一种干式高压聚丙烯薄膜金属箔式电容器浸渍工艺，其步骤为：向装配好电容芯子的电容器中高真空浸渍低温二芳基乙烷绝缘油；浸渍完成后，将电容器倒置，沥出低温二芳基乙烷绝缘油；采用有机硅凝胶GN-503作为浸渍剂，进行低真空浸渍；浸渍完成后，常压固化；采用环氧树脂封装电容器。采用本发明工艺方案的干式高压聚丙烯薄膜金属箔式电容器额定工作场强较传统的工艺方案有大幅提高，可实现干式高压全膜电容器的小型化，同时具有良好可靠性的优点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种干式高压聚丙烯薄膜金属箔式电容器浸渍工艺，尤其是一种高压大电容量聚丙烯薄膜金属箔式电容器浸渍工艺。

背景技术

目前干式高压聚丙烯薄膜金属箔式电容器浸渍工艺有以下两种方案：

其一是以二层或二层以上的聚丙烯薄膜为介质，铝箔为极板，卷绕成圆柱型电容芯子或压扁成扁平型电容芯子，经过热聚合后定型（即施加一定温度和压力利用聚丙烯薄膜高温时收缩的特性来定型），最后用环氧树脂封装。该工艺方案适合单只电容芯子电容器，电容器的额定电压和电容量均难以提高，并且热聚合方式无法将电容芯子中薄膜之间、薄膜与铝箔之间的空气完全排出，铝箔之间介质实际为薄膜和空气的复合介质，而空气的击穿场强远低于薄膜，因此电容器的额定工作场强较低，可靠性差，同时电容器体积较大。

其二是以二层或二层以上的聚丙烯薄膜为介质，铝箔为极板，卷绕成圆柱型电容芯子或压扁成扁平型电容芯子，再进行串并联组装并装入外壳，真空浸渍可固化硅凝胶或地蜡，最后用环氧树脂封装。该工艺方案适合多只电容芯子串并联的电容器，电容器额定电压和电容量较方案一有所提高，真空浸渍可固化硅凝胶或地蜡后，铝箔之间介质实际为薄膜和硅凝胶或地蜡的复合介质，硅凝胶或地蜡的击穿场强高于空气，因此电容器的额定工作场强较方案一有所提高，电容器的体积可减小。但硅凝胶或地蜡只适合于在低真空度下进行浸渍，难以完全渗透至电容芯子内部，因此可靠性仍较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高干式高压聚丙烯薄膜金属箔式电容器的可靠性、提高电容器额定工作场强、减小电容器体积的干式高压聚丙烯薄膜金属箔式电容器的浸渍工艺。

本发明的干式高压聚丙烯薄膜金属箔式电容器浸渍工艺，采用下述步骤：

（1）向装配好电容芯子的电容器中高真空浸渍低温二芳基乙烷绝缘油，浸渍温度50-60℃，真空度≤1×10^-3mmHg，浸渍时间24小时以上；

（2）浸渍完成后，将电容器倒置，沥出低温二芳基乙烷绝缘油；

（3）采用有机硅凝胶GN-503作为浸渍剂，进行低真空浸渍，浸渍温度不高于30℃,真空度≤1×10^-2mmHg，浸渍时间24小时以上；

（4）浸渍完成后，常压85-95℃固化至少6小时；

（5）采用环氧树脂封装电容器。

所述步骤（1）中，高真空浸渍前，将装配好电容芯子的电容器进行干燥处理。

所述步骤（1）中，高真空浸渍前，将低温二芳基乙烷绝缘油进行真空处理至油耐压不低于50KV/2.5mm，处理温度85-95℃，真空度≤1×10^-3mmHg。

所述步骤（3）中，低真空浸渍前，将有机硅凝胶GN-503进行干燥处理，所述有机硅凝胶GN-503可购自中昊晨光化工研究院。

本发明采用以二层或二层以上的聚丙烯薄膜为介质、以铝箔为极板、卷绕成圆柱型电容芯子或压扁成扁平型电容芯子的电容器。电容芯子卷绕完成后，进行串并联组装并装入电容器外壳，分两次进行浸渍过程：第一次进行高真空浸渍，浸渍剂为低温二芳基乙烷绝缘油，浸渍完成后将低温二芳基乙烷绝缘油倒出并沥干，再进行第二次低真空浸渍，浸渍剂为有机硅凝胶GN-503，有机硅凝胶GN-503固化后，最后用环氧树脂封装。

本发明在第一次高真空浸渍低温二芳基乙烷绝缘油过程中，由于低温二芳基乙烷绝缘油与聚丙烯薄膜具有良好的相溶性，并且在高真空的浸渍过程中，低温二芳基乙烷绝缘油可以完全渗透到全膜电容芯子的内部，此时铝箔之间介质实际为薄膜和低温二芳基乙烷绝缘油的复合介质，低温二芳基乙烷绝缘油击穿场强远高于硅凝胶或地蜡，因此电容器额定工作场强较上述传统工艺方案有大幅提高。完成第一次浸渍过程后，将低温二芳基乙烷绝缘油倒出沥干，此时由于电容芯子内部为多层薄膜和铝箔的层叠结构，由于虹吸效应及薄膜的吸附性，浸透至电容芯子内部的低温二芳基乙烷绝缘油不会倒出，再进行第二次低真空浸渍有机硅凝胶GN-503，有机硅凝胶GN-503常温为液态，加温固化后形成凝胶态，可有效保护灌封环氧树脂时环氧树脂固化收缩产生的应力对全膜电容芯子的损伤。完成两次真空浸渍过程后最终进行环氧树脂封装。

采用本发明工艺方案的干式高压聚丙烯薄膜金属箔式电容器额定工作场强较传统的工艺方案有大幅提高，可实现干式高压全膜电容器的小型化，同时具有良好可靠性的优点。

 

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

图2是本发明中干式高压聚丙烯薄膜金属箔式电容器的结构示意图；

图3是本发明中干式高压聚丙烯薄膜金属箔式电容器内部电容芯子浸渍效果示意图。

图中：1、聚丙烯薄膜；2、铝箔；3、电容芯子；4、外壳；5、低温二芳基乙烷绝缘油；6、有机硅凝胶；7、环氧树脂。

 

具体实施方式

实施例1

1）、电容芯子卷绕：采用以二层或二层以上的聚丙烯薄膜1为介质、以铝箔2为极板、卷绕成圆柱型电容芯子3；

2）、电容器装配：电容芯子3卷绕完成后，进行串并联组装并装入外壳4，结构示意图见图2；

3）、电容器的干燥：将装配好电容芯子的电容器于温度70℃±5℃，常压大气干燥2小时，再于真空度≤1×10^-3mmHg，温度70℃±5℃，真空干燥12小时；

4）、浸渍剂真空处理：将浸渍剂低温二芳基乙烷绝缘油进行真空处理：90℃±5℃，时间10小时，真空度≤1×10^-3mmHg；油耐压满足50KV/2.5mm要求；

5）、高真空浸渍：将浸渍剂低温二芳基乙烷绝缘油及电容器均冷却到55℃±5℃，向装配好电容芯子的电容器中高真空浸渍低温二芳基乙烷绝缘油，温度55℃±5℃，真空度≤1×10^-3mmHg，时间24小时；

6）、沥油：将电容器放入干燥箱内，倒置，沥油24小时；

7）、有机硅凝胶GN-503的干燥：先将有机硅凝胶GN-503在温度70℃±5℃，常压大气干燥6小时；再于温度70℃±5℃,真空度≤1×10^-2mmHg，真空干燥12小时；

8）、低真空浸渍：采用有机硅凝胶GN-503（M：N=1：1）为浸渍剂于温度≤30℃,真空度≤1×10^-2mmHg，低真空浸渍电容器24小时；

9）、固化：常压90℃±5℃，固化6小时后，环氧树脂灌封电容器。

10）、测试电容器性能如表1。