一种真空电容器及其加工工艺

技术领域

本发明涉及真空电容领域，更具体地说，涉及一种真空电容器及其加工工艺。

背景技术

真空电容器通常由真空密封外壳和在真空密封外壳内部的导电表面(电极)的电容生成装置构成，内部空间被抽真空至很低的压强(通常低于10-6豪巴)，并且在设备的整个使用寿命期间(通常数年)被真空密封外壳保持低压。真空确保电极之间良好的电绝缘以及很低的设备介电损耗。

真空密封外壳通常由两个导电环(其也充当设备的电端子)制成，其以真空密封的方式被附接至绝缘片(通常为圆柱状陶瓷片)。真空电容器可以是固定的(即制造后不可以调整电容值)，或者它可以被制成其中电容值可以被改变的可变真空电容器，这通常通过借助于伸缩接头(例如，波纹管(bellow))将一个电极相对于另一电极移动来实现。伸缩接头通常被也包括电动机和某些形式的控制机构的驱动系统驱动。

然而电容器在过载情况下易发生爆炸，具有一定的安全隐患，且现有的电容器散热性能差，使用寿命低，为此我们提出一种真空电容器及其加工工艺来解决以上问题。

发明内容

1．要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种真空电容器及其加工工艺，可以通过带有散热仓、释放孔、弹性封膜、封堵凸沿的绝缘筒与带有对接柱、边缘卡扣的密封端盖，以及带有断电弹簧、第一导电触点、磁柱的接线端子、带有吸附磁环、滑套、第二导电触点、中心绝缘柱、电极圈板的装环座间的相互配合，在实际使用过程中，利用平衡气囊顶升两个安装环座保持固定距离，进而使两组电极圈板的交错面积固定，达到恒定电容的目的，当运行过程中发生过载情况，电极圈板间的温度随电流增大而增大，当温度超出设计的安全阀值时，散热仓内的二氧化碳气体受热膨胀，散热仓内气压增大，并大于绝缘散热液的封装液压时，气压通过释放孔顶开弹性封膜进入弹性封膜内，使弹性封膜膨胀，进而反向挤压绝缘散热液，增大其液压，在此过程中，增大的绝缘散热液液压打破其与平衡气囊间的压力平衡，平衡气囊收缩，带动滑套、安装环座相互靠近，使两组电极圈板的交错面积增大，进而达到增大电容的目的，有效缓解过大电流造成的过载现象，当过载现象持续进行，安装环座相互靠近至最小距离，吸附磁环距离磁柱的间距达到临界值时，断电弹簧的拉力大于吸附磁环与磁柱间的磁吸力，此时接线端子远离对接柱位移，使第一导电触点断触，进而能实现快速断电源的目的，能有效防止真空电容器在极端情况下过载爆炸，造成安全隐患，本发明结构简单，散热性强，安全防护性高，具有市场前景，适合推广应用。

2．技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种真空电容器及其加工工艺，包括绝缘筒，所述绝缘筒的两侧固定有密封端盖，所述密封端盖上滑动连接有接线端子，所述接线端子与密封端盖间夹接有断电弹簧，所述接线端子的底部固定有磁柱，两个所述密封端盖相对的一侧均固定有对接柱，两个所述对接柱间夹接有中心绝缘柱，所述中心绝缘柱上滑动套接有安装环座，所述安装环座上均固定有电极圈板，两个所述安装环座间的电极圈板交错接不接触设置，所述安装环座上固定有与对接柱相匹配的滑套，所述滑套的外侧固定有与磁柱相对应的吸附磁环，两个所述滑套间固定有平衡气囊，所述滑套的内壁固定有第二导电触点，所述接线端子一侧设有第一导电触点，所述对接柱的内外壁分别固定有与第一导电触点、第二导电触点相对应的导电滑轨；

所述绝缘筒的内壁设有散热仓，所述散热仓呈环形仓体结构，所述散热仓的环形内壁固定有弹性封膜，所述弹性封膜与散热仓的环形内壁间形成膨胀腔，所述散热仓的环形内壁上设有连通散热仓与膨胀腔的释放孔，所述散热仓内填充有二氧化碳气体；

所述绝缘筒与其两端的密封端盖形成密闭腔，所述密闭腔内填充有饱和的绝缘散热液。

本发明通过带有散热仓、释放孔、弹性封膜、封堵凸沿的绝缘筒与带有对接柱、边缘卡扣的密封端盖，以及带有断电弹簧、第一导电触点、磁柱的接线端子、带有吸附磁环、滑套、第二导电触点、中心绝缘柱、电极圈板的装环座间的相互配合，在实际使用过程中，利用平衡气囊顶升两个安装环座保持固定距离，进而使两组电极圈板的交错面积固定，达到恒定电容的目的，当运行过程中发生过载情况，电极圈板间的温度随电流增大而增大，当温度超出设计的安全阀值时，散热仓内的二氧化碳气体受热膨胀，散热仓内气压增大，并大于绝缘散热液的封装液压时，气压通过释放孔顶开弹性封膜进入弹性封膜内，使弹性封膜膨胀，进而反向挤压绝缘散热液，增大其液压，在此过程中，增大的绝缘散热液液压打破其与平衡气囊间的压力平衡，平衡气囊收缩，带动滑套、安装环座相互靠近，使两组电极圈板的交错面积增大，进而达到增大电容的目的，有效缓解过大电流造成的过载现象，当过载现象持续进行，安装环座相互靠近至最小距离，吸附磁环距离磁柱的间距达到临界值时，断电弹簧的拉力大于吸附磁环与磁柱间的磁吸力，此时接线端子远离对接柱位移，使第一导电触点断触，进而能实现快速断电源的目的，能有效防止真空电容器在极端情况下过载爆炸，造成安全隐患，本发明结构简单，散热性强，安全防护性高，具有市场前景，适合推广应用。

进一步的，两个所述导电滑轨电性连接，所述第一导电触点与接线端子电性连接，所述第二导电触点与电极圈板电性连接。

进一步的，所述绝缘筒为陶瓷结构，所述绝缘筒的外壁设有若干散热槽，所述绝缘筒的两端均设有卡扣槽，所述密封端盖的边侧设有与卡扣槽相对应的边缘卡扣，所述边缘卡扣与卡扣槽间夹接有密封垫且通过密封胶进行密封固定。

通过带有边缘卡扣的密封端盖与带有卡扣槽的绝缘筒间的相互配合，使密封端盖能快速扣接在绝缘筒的两端，并初步夹接中心绝缘柱等内部组件使其不易晃动，有效提升了装配的高效性和便捷性。

进一步的，所述绝缘散热液为方棚油，所述方棚油的填充液压等于平衡气囊的填充气压，所述方棚油的填充液压大于散热仓内二氧化碳气体的填充气压。

进一步的，所述弹性封膜的外侧固定有封堵凸沿，所述弹性封膜具有驱使封堵凸沿靠近释放孔的弹力。

采用方棚油的绝缘散热液的设计，不仅可提高绝缘强度，而且还可免受潮气的侵蚀，真空电容器运行时产生的热量使电极圈板的绝缘散热液受热膨胀上升，通过绝缘散热液的上下对流，热量通过绝缘筒的散热槽散出，保证真空电容器正常运行。

进一步的，所述断电弹簧为高强度抗疲劳弹簧，所述断电弹簧具有驱使接线端子的第一导电触点远离对接柱的拉力。

进一步的，所述磁柱与吸附磁环的磁性相反，两个所述安装环座相距最大距离时，所述磁柱与吸附磁环间的磁吸力达到最大，此时的最大磁吸力大于断电弹簧的拉力。

进一步的，所述电极圈板为铜板结构，所述电极圈板呈螺旋状卷绕，所述电极圈板的外侧包覆有绝缘纸，所述绝缘纸的包覆厚度为电极圈板厚度的二分之一。

通过电极圈板外侧包覆绝缘纸的结构设计，一方面能有效避免两组电极圈板接触造成短路现象，另一方面能有效增大真空电容器的电容。

一种真空电容器的加工工艺，具体包括以下步骤：

S1、将电极圈板呈螺旋状卷绕并固定在安装环座的一侧，并将安装环座的滑套套接在密封端盖的对接柱上备用；

S2、将步骤S1中组装的密封端盖、安装环座以及绝缘筒放置在绝缘散热液内并保持浸没状态，在此状态下，在密封端盖的对接柱间插接中心绝缘柱，并在安装环座的滑套间夹接平衡气囊，并逐步将密封端盖对合在绝缘筒的两侧，完成初步封装；

S3、将步骤S2中初步封装的真空电容器保持浸没在绝缘散热液内，利用真空机排出绝缘散热液内的空气，对边缘卡扣与卡扣槽进行密封胶密封作业，取出真空电容器；

S4、通过加压装置向真空电容器的散热仓内添加二氧化碳气体，后封堵加气口，即可制备得到真空电容器。

进一步的，在步骤S中，所述密封胶为防水绝缘UV胶结构，所述密封胶在绝缘散热液内通过外部的UV灯进行光照固化。

本发明提出的工艺方法，能有效去除封装的绝缘散热液内的空气，并采用在绝缘散热液内照射UV灯的固化方向，能有效避免在封装过程中，二次进入空气，进一步提升了气密性，操作简单，制备工艺简单，具有市场前景，适合推广应用。

3．有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案通过带有散热仓、释放孔、弹性封膜、封堵凸沿的绝缘筒与带有对接柱、边缘卡扣的密封端盖，以及带有断电弹簧、第一导电触点、磁柱的接线端子、带有吸附磁环、滑套、第二导电触点、中心绝缘柱、电极圈板的装环座间的相互配合，在实际使用过程中，利用平衡气囊顶升两个安装环座保持固定距离，进而使两组电极圈板的交错面积固定，达到恒定电容的目的，当运行过程中发生过载情况，电极圈板间的温度随电流增大而增大，当温度超出设计的安全阀值时，散热仓内的二氧化碳气体受热膨胀，散热仓内气压增大，并大于绝缘散热液的封装液压时，气压通过释放孔顶开弹性封膜进入弹性封膜内，使弹性封膜膨胀，进而反向挤压绝缘散热液，增大其液压，在此过程中，增大的绝缘散热液液压打破其与平衡气囊间的压力平衡，平衡气囊收缩，带动滑套、安装环座相互靠近，使两组电极圈板的交错面积增大，进而达到增大电容的目的，有效缓解过大电流造成的过载现象，当过载现象持续进行，安装环座相互靠近至最小距离，吸附磁环距离磁柱的间距达到临界值时，断电弹簧的拉力大于吸附磁环与磁柱间的磁吸力，此时接线端子远离对接柱位移，使第一导电触点断触，进而能实现快速断电源的目的，能有效防止真空电容器在极端情况下过载爆炸，造成安全隐患，本发明结构简单，散热性强，安全防护性高，具有市场前景，适合推广应用。

（2）通过带有边缘卡扣的密封端盖与带有卡扣槽的绝缘筒间的相互配合，使密封端盖能快速扣接在绝缘筒的两端，并初步夹接中心绝缘柱等内部组件使其不易晃动，有效提升了装配的高效性和便捷性。

（3）采用方棚油的绝缘散热液的设计，不仅可提高绝缘强度，而且还可免受潮气的侵蚀，真空电容器运行时产生的热量使电极圈板的绝缘散热液受热膨胀上升，通过绝缘散热液的上下对流，热量通过绝缘筒的散热槽散出，保证真空电容器正常运行。

（4）通过电极圈板外侧包覆绝缘纸的结构设计，一方面能有效避免两组电极圈板接触造成短路现象，另一方面能有效增大真空电容器的电容。

（5）本发明提出的工艺方法，能有效去除封装的绝缘散热液内的空气，并采用在绝缘散热液内照射UV灯的固化方向，能有效避免在封装过程中，二次进入空气，进一步提升了气密性，操作简单，制备工艺简单，具有市场前景，适合推广应用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的剖面结构示意图；

图3为图2中A部的放大结构示意图；

图4为图2中B部的放大结构示意图；

图5为本发明的爆炸结构示意图；

图6为本发明中提出的密封端盖的爆炸结构示意图；

图7为本发明中提出的安装环座及电极圈板的结构示意图；

图8为本发明中提出的绝缘筒剖面结构示意图；

图9为本发明常规电容下的结构示意图；

图10为本发明受热下增大电容时的结构示意图。

图中标号说明：

绝缘筒1、散热槽11、散热仓12、释放孔13、弹性封膜14、封堵凸沿141、卡扣槽15、密封端盖2、对接柱21、边缘卡扣22、接线端子3、断电弹簧31、第一导电触点32、磁柱33、安装环座4、吸附磁环41、滑套42、第二导电触点43、中心绝缘柱5、电极圈板6、平衡气囊7。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1-10，一种真空电容器及其加工工艺，包括绝缘筒1，绝缘筒1的两侧固定有密封端盖2，密封端盖2上滑动连接有接线端子3，接线端子3与密封端盖2间夹接有断电弹簧31，接线端子3的底部固定有磁柱33，两个密封端盖2相对的一侧均固定有对接柱21，两个对接柱21间夹接有中心绝缘柱5，中心绝缘柱5上滑动套接有安装环座4，安装环座4上均固定有电极圈板6，两个安装环座4间的电极圈板6交错接不接触设置，安装环座4上固定有与对接柱21相匹配的滑套42，滑套42的外侧固定有与磁柱33相对应的吸附磁环41，两个滑套42间固定有平衡气囊7，滑套42的内壁固定有第二导电触点43，接线端子3一侧设有第一导电触点32，对接柱21的内外壁分别固定有与第一导电触点32、第二导电触点43相对应的导电滑轨；

绝缘筒1的内壁设有散热仓12，散热仓12呈环形仓体结构，散热仓12的环形内壁固定有弹性封膜14，弹性封膜14与散热仓12的环形内壁间形成膨胀腔，散热仓12的环形内壁上设有连通散热仓12与膨胀腔的释放孔13，散热仓12内填充有二氧化碳气体；

绝缘筒1与其两端的密封端盖2形成密闭腔，密闭腔内填充有饱和的绝缘散热液。

本发明通过带有散热仓12、释放孔13、弹性封膜14、封堵凸沿141的绝缘筒1与带有对接柱21、边缘卡扣22的密封端盖2，以及带有断电弹簧31、第一导电触点32、磁柱33的接线端子3、带有吸附磁环41、滑套42、第二导电触点43、中心绝缘柱5、电极圈板6的装环座4间的相互配合，在实际使用过程中，利用平衡气囊7顶升两个安装环座4保持固定距离，进而使两组电极圈板6的交错面积固定，达到恒定电容的目的，当运行过程中发生过载情况，电极圈板6间的温度随电流增大而增大，当温度超出设计的安全阀值时，散热仓12内的二氧化碳气体受热膨胀，散热仓12内气压增大，并大于绝缘散热液的封装液压时，气压通过释放孔13顶开弹性封膜14进入弹性封膜14内，使弹性封膜14膨胀，进而反向挤压绝缘散热液，增大其液压，在此过程中，增大的绝缘散热液液压打破其与平衡气囊7间的压力平衡，平衡气囊7收缩，带动滑套42、安装环座4相互靠近，使两组电极圈板6的交错面积增大，进而达到增大电容的目的，有效缓解过大电流造成的过载现象，当过载现象持续进行，安装环座4相互靠近至最小距离，吸附磁环41距离磁柱33的间距达到临界值时，断电弹簧31的拉力大于吸附磁环41与磁柱33间的磁吸力，此时接线端子3远离对接柱21位移，使第一导电触点32断触，进而能实现快速断电源的目的，能有效防止真空电容器在极端情况下过载爆炸，造成安全隐患，本发明结构简单，散热性强，安全防护性高，具有市场前景，适合推广应用。

两个导电滑轨电性连接，第一导电触点32与接线端子3电性连接，第二导电触点43与电极圈板6电性连接，绝缘筒1为陶瓷结构，绝缘筒1的外壁设有若干散热槽11，绝缘筒1的两端均设有卡扣槽15，密封端盖2的边侧设有与卡扣槽15相对应的边缘卡扣22，边缘卡扣22与卡扣槽15间夹接有密封垫且通过密封胶进行密封固定。

通过带有边缘卡扣22的密封端盖2与带有卡扣槽15的绝缘筒1间的相互配合，使密封端盖2能快速扣接在绝缘筒1的两端，并初步夹接中心绝缘柱5等内部组件使其不易晃动，有效提升了装配的高效性和便捷性。

绝缘散热液为方棚油，方棚油的填充液压等于平衡气囊7的填充气压，方棚油的填充液压大于散热仓12内二氧化碳气体的填充气压，弹性封膜14的外侧固定有封堵凸沿141，弹性封膜14具有驱使封堵凸沿141靠近释放孔13的弹力。

采用方棚油的绝缘散热液的设计，不仅可提高绝缘强度，而且还可免受潮气的侵蚀，真空电容器运行时产生的热量使电极圈板6的绝缘散热液受热膨胀上升，通过绝缘散热液的上下对流，热量通过绝缘筒1的散热槽11散出，保证真空电容器正常运行。

断电弹簧31为高强度抗疲劳弹簧，断电弹簧31具有驱使接线端子3的第一导电触点32远离对接柱21的拉力，磁柱33与吸附磁环41的磁性相反，两个安装环座4相距最大距离时，磁柱33与吸附磁环41间的磁吸力达到最大，此时的最大磁吸力大于断电弹簧31的拉力，电极圈板6呈螺旋状卷绕，电极圈板6的外侧包覆有绝缘纸，绝缘纸的包覆厚度为电极圈板6厚度的二分之一。通过电极圈板6外侧包覆绝缘纸的结构设计，一方面能有效避免两组电极圈板6接触造成短路现象，另一方面能有效增大真空电容器的电容。

一种真空电容器的加工工艺，具体包括以下步骤：

S1、将电极圈板6呈螺旋状卷绕并固定在安装环座4的一侧，并将安装环座4的滑套42套接在密封端盖2的对接柱21上备用；

S2、将步骤S1中组装的密封端盖2、安装环座4以及绝缘筒1放置在绝缘散热液内并保持浸没状态，在此状态下，在密封端盖2的对接柱21间插接中心绝缘柱5，并在安装环座4的滑套42间夹接平衡气囊7，并逐步将密封端盖2对合在绝缘筒1的两侧，完成初步封装；

S3、将步骤S2中初步封装的真空电容器保持浸没在绝缘散热液内，利用真空机排出绝缘散热液内的空气，对边缘卡扣22与卡扣槽15进行密封胶密封作业，取出真空电容器；密封胶为防水绝缘UV胶结构，密封胶在绝缘散热液内通过外部的UV灯进行光照固化；

S4、通过加压装置向真空电容器的散热仓12内添加二氧化碳气体，后封堵加气口，即可制备得到真空电容器。

本发明提出的工艺方法，能有效去除封装的绝缘散热液内的空气，并采用在绝缘散热液内照射UV灯的固化方向，能有效避免在封装过程中，二次进入空气，进一步提升了气密性，操作简单，制备工艺简单，具有市场前景，适合推广应用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。