一种高压电容器芯子及其制作方法与流程

本发明属于电子元器件，尤其涉及一种高压电容器芯子、制作方法、高压电容器及电容器温度分布的调节方法。

背景技术：

1、随着现代工业和科技的发展，大容量电容器作为一种储能元件，在高压直流输电网、新能源并网、混合动力汽车等方面的作用越来越重要。然而，随着应用场景对电容高功率密度的技术发展需求，高性能电容器的开发已成为电气工程领域的迫切需求。

2、电容器芯子是大容量高压电容器的基本组成的单元，一定数量的电容芯子经过串并联堆叠排布后，构成了整个电容器。以干式薄膜电容器方案为例，通常隔膜采用聚丙烯基膜，根据电容器耐压要求，可选定不同的基膜厚度和内串数。

3、参见附图1至3所示。传统圆柱形电容芯子设计方案，一般采用错位排布或平行排布方案。相比之下错位排布的方式电容器空间利用率更高，整体尺寸更小。然而即使是错位排布，同样在两侧存在空缺区域。

4、传统方壳电容芯子设计方案如图4所示。方形壳电容芯子四周空间更小，空间利用率更高。然而，针对高压电容器场景，电容额定电压动辄2000v以上，此时在芯子卷轴内圈窄边位置容易受卷绕力、褶皱等因素影响，导致场强激增，存在击穿隐患。

技术实现思路

1、针对现有技术中高压电容器芯子排布空间利用率问题、卷绕问题，本发明提出了新的卷绕方案：内卷芯子采用圆柱形卷绕，外卷芯子采用方形卷绕。

2、本发明采用如下技术方案实现：

3、一种高压电容器芯子，包括圆柱形卷绕的内芯子和矩形卷绕的外芯子；圆柱形卷绕的内芯子位于矩形卷绕的外芯子内部；所述圆柱形卷绕的内芯子和矩形卷绕的外芯子均包含负极材料、隔膜和正极材料，且圆柱形卷绕的内芯子的负极材料与矩形卷绕的外芯子的负极材料为一体结构、圆柱形卷绕的内芯子的隔膜与矩形卷绕的外芯子的隔膜为一体结构、圆柱形卷绕的内芯子的正极材料与矩形卷绕的外芯子的正极材料为一体结构。

4、进一步地，

5、圆柱形卷绕的内芯子和矩形卷绕的外芯子之间，设置有中间固定模块。

6、进一步地，

7、所述中间固定模块为内部具有圆柱形空间、外部具有矩形形状的筒状，所述圆柱形空间用于容纳所述圆柱形卷绕的内芯子，所述外部矩形形状用于卷绕所述矩形卷绕的外芯子。

8、进一步地，

9、所述中间固定模块的筒状壁上、沿所述筒状壁的轴向开设有通槽。

10、进一步地，

11、所述圆柱形空间与圆柱形卷绕的内芯子的尺寸一致。

12、进一步地，

13、所述通槽用于通过连接圆柱形卷绕的内芯子和矩形卷绕的外芯子的负极材料、隔膜和正极材料。

14、进一步地，

15、所述中间固定模块的材质具有弹性；所述通槽利于圆柱形卷绕的内芯子安装在所述圆柱形空间内。

16、进一步地，

17、还包括一个绝缘包裹层，包裹在矩形卷绕的外芯子的外侧。

18、本发明还提供了一种高压电容器芯子的制作方法，所述高压电容器芯子包括圆柱形卷绕的内芯子和矩形卷绕的外芯子；所述内芯子和所述外芯子连续卷绕，且所述内芯子位于所述外芯子内部；所述制作方法包括：圆柱形卷绕所述内芯子；矩形卷绕所述外芯子。

19、进一步地，

20、矩形卷绕所述外芯子包括：

21、将圆柱形卷绕的所述内芯子放置在中间固定模块内，然后在所述中间固定模块的外部矩形卷绕所述外芯子。

22、进一步地，

23、所述高压电容器芯子具有制作内芯子和外芯子的负极材料、隔膜和正极材料。

24、进一步地，

25、所述中间固定模块为内部具有圆柱形空间、外部具有矩形形状的筒状；

26、所述中间固定模块的筒状壁上、沿所述筒状壁的轴向开设有一个通槽。

27、进一步地，

28、所述制作方法还包括：

29、将绝缘包裹层包裹在外芯子的外侧。

30、进一步地，

31、圆柱形卷绕所述内芯子之前，将一个卷轴固定于所述负极材料、所述隔膜和所述正极材料的始端。

32、本发明的高压电容器芯子，内芯子采用圆柱形卷绕，外芯子采用方形卷绕。

33、与现有技术相比，本发明具有如下优点：

34、1、可在保障电容芯子内部场强均匀分布的同时，提高电容整体的空间利用率，结构设计更加紧凑。

35、2、可通过调节内芯子和外芯子的尺寸比重，改善电容内芯子、外芯子的电流和温度分布。

36、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种高压电容器芯子，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的高压电容器芯子，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的高压电容器芯子，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的高压电容器芯子，其特征在于，

5.根据权利要求4所述的高压电容器芯子，其特征在于，

6.根据权利要求3所述的高压电容器芯子，其特征在于，

7.根据权利要求4所述的高压电容器芯子，其特征在于，

8.根据权利要求1至7任一项所述的高压电容器芯子，其特征在于，

9.一种高压电容器芯子的制作方法，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的高压电容器芯子的制作方法，其特征在于，

11.根据权利要求9或10所述的高压电容器芯子的制作方法，其特征在于，

12.根据权利要求10所述的高压电容器芯子的制作方法，其特征在于，

13.根据权利要求9或10所述的高压电容器芯子的制作方法，其特征在于，

14.根据权利要求11所述的高压电容器芯子的制作方法，其特征在于，

技术总结本发明提供了一种高压电容器芯子及其制作方法，包括圆柱形卷绕的内芯子和矩形卷绕的外芯子；圆柱形卷绕的内芯子位于矩形卷绕的外芯子内部；所述圆柱形卷绕的内芯子和矩形卷绕的外芯子均包含负极材料、隔膜和正极材料，且圆柱形卷绕的内芯子的负极材料与矩形卷绕的外芯子的负极材料为一体结构、圆柱形卷绕的内芯子的隔膜与矩形卷绕的外芯子的隔膜为一体结构、圆柱形卷绕的内芯子的正极材料与矩形卷绕的外芯子的正极材料为一体结构。本发明可在保障电容器芯子内部场强均匀分布的同时，提高电容整体的空间利用率，结构设计更加紧凑。技术研发人员：曾笑鸿,陈宇硕,赵彪,刘淑军,余占清,唐博进,屈鲁,王金仕,曾嵘,李亚静,淮晓晨受保护的技术使用者：云南弥勒石洞山发电有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29