[發(fā)明專利]一種軌道交通電力電子電容器用網(wǎng)狀分格防爆膜及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211203751.4
• 申請(qǐng)日: 2022-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN116053040A
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸為民;潘永輝;劉尚挺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江南洋華誠(chéng)科技有限公司
• 主分類號(hào): H01G4/33
• 分類號(hào): H01G4/33;B29D7/01
• 代理公司: 北京智行陽(yáng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11738
• 代理人: 宋佳男

本發(fā)明公開了一種軌道交通電力電子電容器用網(wǎng)狀分格防爆膜，包括聚丙烯基膜及金屬鍍層，網(wǎng)狀分格防爆膜兩側(cè)分別設(shè)有留邊及加厚邊，留邊和加厚邊之間的金屬鍍層沿縱向交替分布有連續(xù)鍍層區(qū)及網(wǎng)狀分格區(qū)；網(wǎng)狀分格區(qū)內(nèi)通過(guò)絕緣空隙分隔成若干電極單元，每個(gè)電極單元至少一側(cè)邊設(shè)有鍍層窄條，連續(xù)鍍層區(qū)與網(wǎng)狀分格區(qū)相接處設(shè)置減厚部以形成凹槽區(qū)，且相接處的絕緣空隙及鍍層窄條均位于凹槽區(qū)底部；本發(fā)明還公開了該網(wǎng)狀分格防爆膜的制備方法。本發(fā)明在保證網(wǎng)狀分格防爆膜發(fā)熱耗損處于低水平的基礎(chǔ)上，提升了鍍層窄條安全保護(hù)的可靠性和聚丙烯基膜的抗電強(qiáng)度，有效防止了連續(xù)擊穿自愈，增加了電容器的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子薄膜技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種軌道交通電力電子電容器用網(wǎng)狀分格防爆膜及其制備方法。

背景技術(shù)

軌道交通運(yùn)行速度快、載客量大，安全性顯得尤為重要。牽引變流器使用的電力電子電容器作為車輛實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)行的核心器件，其重要的安全性不言而喻。同時(shí)，車載應(yīng)用還要求電力電子電容器具有體積小、重量輕、承載電流大、預(yù)期壽命長(zhǎng)、抗振動(dòng)沖擊能力強(qiáng)和適應(yīng)嚴(yán)寒酷暑等各種氣候環(huán)境。

牽引變流器中的電力電容器通常選擇自愈式金屬化薄膜電容器。自愈式金屬化薄膜電容器采用單層聚丙烯膜作為介質(zhì)，表面蒸鍍了一層薄金屬作為導(dǎo)電電極，當(dāng)施加過(guò)高的電壓時(shí)，聚丙烯膜電弱點(diǎn)被擊穿，擊穿點(diǎn)阻抗明顯降低，流過(guò)的電流密度急劇增大，使金屬化鍍層產(chǎn)生高熱，擊穿點(diǎn)周圍的金屬導(dǎo)體迅速蒸發(fā)逸散，形成金屬鍍層空白區(qū)，擊穿點(diǎn)自動(dòng)恢復(fù)絕緣。

為了進(jìn)一步提高自愈式金屬化薄膜電容器的可靠性，自愈式金屬化薄膜采用金屬化安全膜結(jié)構(gòu)，即分割式電極設(shè)計(jì)，將整張金屬電極分割成許多小的分塊，分塊之間通過(guò)去金屬化的絕緣帶隔離，同時(shí)不同分塊之間通過(guò)保險(xiǎn)絲(熔斷器)相連接。當(dāng)出現(xiàn)短路性擊穿時(shí)，此時(shí)保險(xiǎn)絲由于無(wú)法承受大電流而熔斷，從而使擊穿分塊與未擊穿分塊隔離開來(lái)，限制了擊穿點(diǎn)的短路電流，使擊穿點(diǎn)實(shí)現(xiàn)良好的自愈。但由于網(wǎng)格分塊增密后，絕緣帶所占用的介質(zhì)膜表面面積也增大，使膜料的利用效率下降。

現(xiàn)有金屬化安全膜結(jié)構(gòu)采用鍍層橫向分區(qū)法，使網(wǎng)格型金屬化安全膜的空隙條所占用的介質(zhì)膜表面面積成倍減小，可提高介質(zhì)膜的利用率。然而，鍍層橫向分區(qū)時(shí)，各網(wǎng)格單元的電流會(huì)相互疊加，部分分塊在經(jīng)過(guò)多重其他的分塊和保險(xiǎn)絲的電流迭加后產(chǎn)生較大的附加發(fā)熱損耗，增加電壓擊穿的風(fēng)險(xiǎn)。為了降低這種發(fā)熱損耗，公開號(hào)為CN?101866744?B的專利公開了縱向分區(qū)式金屬化網(wǎng)格型安全膜電極結(jié)構(gòu)，其留邊和加厚邊之間的鍍層在縱向上由寬度大致相等的連續(xù)鍍層區(qū)和網(wǎng)格圖案區(qū)間隔交替分布，每個(gè)電極小塊都有一獨(dú)立的起微型熔斷器作用的鍍層窄條與相鄰的連續(xù)鍍層區(qū)或鍍層加厚邊相連；該方法網(wǎng)格圖案區(qū)內(nèi)各小塊電極間沒(méi)有直接的電流連接通路，不會(huì)相互疊加，因而整個(gè)網(wǎng)格圖案區(qū)的工作電流發(fā)熱量都保持在靠近留邊處的最小水平。但當(dāng)金屬化安全膜的基膜因弱點(diǎn)發(fā)生擊穿時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電弧，并形成梯度變化的熱電場(chǎng)，且熱量相較于電流擴(kuò)散有明顯的滯后性；發(fā)生高壓擊穿時(shí)，鍍層流通的電流較大，受擊穿點(diǎn)升溫和電流影響，鍍層窄條易于熔斷，及時(shí)起到保護(hù)作用；在低壓工況下，鍍層窄條正常流通的電流較小，而擊穿點(diǎn)的溫度和電流瞬時(shí)升高，鍍層窄條同擊穿點(diǎn)的鍍層均發(fā)生熔化并被高溫蒸出，存在鍍層窄條還未完全熔斷而擊穿點(diǎn)已經(jīng)自愈的可能。

金屬化薄膜電容器適當(dāng)?shù)淖杂钦５模沁^(guò)度的自愈會(huì)使自愈點(diǎn)周圍介質(zhì)受到熱、力的負(fù)面影響；若起熔斷器作用的鍍層窄條不能及時(shí)反應(yīng)，即便是有效自愈也會(huì)形成惡性循環(huán)，降低金屬化安全膜的使用壽命。因此，在保證金屬化安全膜整體發(fā)熱耗損處于低水平的基礎(chǔ)上，如何提高其自我保護(hù)功能、延長(zhǎng)使用壽命，亟待結(jié)構(gòu)和材料設(shè)計(jì)上進(jìn)一步的研究開發(fā)。

發(fā)明內(nèi)容

基于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種軌道交通電力電子電容器用網(wǎng)狀分格防爆膜，通過(guò)對(duì)縱向分區(qū)式網(wǎng)格設(shè)計(jì)及分區(qū)相接處的減厚設(shè)置，提高了鍍層窄條的保護(hù)功能，延長(zhǎng)了使用壽命；本發(fā)明還公開了該網(wǎng)狀分格防爆膜的制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，給出如下所述的一種，通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)：