熱壓工藝的改善對(duì)金屬化薄膜電容器工作噪音的影響

智新電子（廈門(mén)）有限公司 邱小波

1 簡(jiǎn)介

在電力電容器的實(shí)際應(yīng)用中，許多專(zhuān)家對(duì)可聽(tīng)噪聲進(jìn)行了研究。[1][2]也有對(duì)交流濾波電容器工作中的噪音和振動(dòng)進(jìn)行了測(cè)量和分析的。[3][4]在電力電容器行業(yè)，可聽(tīng)噪聲的污染已經(jīng)成為不可忽視的一個(gè)重要問(wèn)題。為此，許多學(xué)者對(duì)電力電容器如何降低工作噪聲，尤其是交流工作狀態(tài)下的噪聲進(jìn)行了試驗(yàn)比較。[5][6]也有像本文一樣，從生產(chǎn)工藝的角度對(duì)如何降低電容器的噪音進(jìn)行了研究探討。[7]

金屬化薄膜電容器的主要技術(shù)指標(biāo)有電容器的容量、損耗DF、絕緣、耐壓等[8]，除此之外，還有本文研究的工作噪音也是衡量金屬化薄膜電容器性能很重要的一條。是無(wú)極性的電容器，即沒(méi)有正負(fù)極之分。對(duì)于客戶(hù)端有需要用在市電上，尤其是220V的交流電上時(shí)，由于制作工藝的差異，這類(lèi)電容器或多或少都會(huì)發(fā)出“嗞嗞”的噪音。有些發(fā)出的噪音很小，不仔細(xì)聽(tīng)就聽(tīng)不出來(lái)。而另一些發(fā)出的噪音很大，使電器正常使用時(shí)發(fā)出干擾噪音，尤其是噪音達(dá)到60dB以上時(shí)，會(huì)很明顯的聽(tīng)出來(lái)，影響了周?chē)沫h(huán)境。

聚丙烯薄膜無(wú)論是進(jìn)口的還是國(guó)產(chǎn)的，本身不可避免都存在一定程度的厚度不均勻性這就從客觀上決定了電容器芯子內(nèi)部存在一定數(shù)量的厚度薄弱區(qū)域，從而引起噪音。[9][10]

圖1所示為薄膜電容的熱壓工序。熱壓時(shí)，上下板在油壓機(jī)的作用下合并產(chǎn)生壓力；同時(shí)上下板加熱產(chǎn)生溫度；素子的上下面分別墊上熱壓材料以防止壓壞，而且方便脫落；油壓機(jī)加壓一段時(shí)間后再在壓力下保溫一段時(shí)間，在這段時(shí)間里素子充分受到擠壓，并排除掉素子內(nèi)部多余的空氣。

圖1 素子熱壓示意圖

2 熱壓工序因素水平表

我們嘗試優(yōu)化熱壓的工序，以達(dá)到減少最終產(chǎn)品應(yīng)用過(guò)程中的噪音性能的目的。針對(duì)熱壓工序的特點(diǎn)，我們選取了4種變化因素，每種變化因素有3個(gè)不同的水平，組成因素水平表如表1所示：

表1 熱壓工序4因素3水平表

其中，熱壓溫度指的是在熱壓素子時(shí)油壓機(jī)上板和下板的溫度。壓力為油壓機(jī)的壓力，壓力太大可能會(huì)使素子厚度太小，裝入盒子會(huì)太松，影響后道工序。太力太小又會(huì)使素子厚度大，可能入不了盒子。熱壓材料是介于油壓機(jī)上板、下板和素子間的材料，使壓制過(guò)程中不會(huì)損傷素子，且熱壓過(guò)后便于取出素子。加壓/保壓時(shí)間指油壓機(jī)壓住素子后維持壓力的時(shí)間，時(shí)間太短可能起不到排除素子內(nèi)氣泡的作用，時(shí)間太長(zhǎng)可能會(huì)壓壞素子。

3 正交試驗(yàn)結(jié)果與分析

為了準(zhǔn)確的評(píng)估熱壓工序?qū)λ刈釉胍舻挠绊?，同時(shí)又兼顧后道生產(chǎn)工序的方便，不影響產(chǎn)品的電性能。我們?cè)O(shè)計(jì)了以下正交試驗(yàn)，并對(duì)生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品測(cè)試素子厚度、素子容量和成品噪音這三個(gè)性能。測(cè)試結(jié)果與數(shù)據(jù)分析如表2-4所示正交試驗(yàn)表所示。

3.1 正交試驗(yàn)測(cè)量素子厚度結(jié)果與分析

表2 正交試驗(yàn)表（素子厚度）

由素子厚度測(cè)試的正交試驗(yàn)及對(duì)結(jié)果測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，比較后，可以得出以下：

a)溫度、熱壓材料和加壓/保壓時(shí)間對(duì)素子的厚度影響都很小，極差最大為0.073，而且這3種影響因素的各種不同水平條件之間沒(méi)有直接的聯(lián)系。

b)但是油壓機(jī)的壓力對(duì)素子的厚度有直接的影響，極差為0.41，而且隨著油壓機(jī)壓力的增加，素子的厚度是逐漸降低的。

3.2 正交試驗(yàn)測(cè)量素子容量結(jié)果與分析

表3 正交試驗(yàn)表（素子容量）

由容量測(cè)試的正交試驗(yàn)及對(duì)結(jié)果測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，比較后，可以得出以下：

a)熱壓材料對(duì)素子的容量影響最小，幾乎不產(chǎn)生影響，極差為0.003。

b)溫度和加壓/保壓時(shí)間對(duì)素子的容量有較小的影響，極差最大為0.031，隨著溫度的升高，素子的容量是增加的；當(dāng)加壓/保壓時(shí)間延長(zhǎng)時(shí)，素子的容量也是逐漸增加的。

c)油壓機(jī)的壓力對(duì)素子的容量有最大的影響，極差為0.128，而且隨著油壓機(jī)壓力的增加，素子的容量是逐漸增加的。

3.3 正交試驗(yàn)測(cè)量成品工作噪音結(jié)果與分析

表4 正交試驗(yàn)表（成品工作噪音）

由成品噪音測(cè)試的正交試驗(yàn)及對(duì)結(jié)果測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，比較后，可以得出以下：

a)溫度、熱壓材料和加壓/保壓時(shí)間對(duì)成品的噪音影響比較小，極差最大為1.382，而且這3種影響因素的各種不同水平條件之間沒(méi)有明顯的直接聯(lián)系。這三個(gè)因素的影響都很接近，極差值在1.2到1.4之間。

隨著熱壓溫度的增加，噪音的數(shù)值也是遞增的。在熱壓材料方面，TEFLON板的熱壓效果最好，噪音低。對(duì)于加壓/保壓時(shí)間參數(shù)上，當(dāng)加壓/保壓時(shí)間增加，噪音也會(huì)有規(guī)律的增加。

b)由以上正交試驗(yàn)方案及對(duì)產(chǎn)品測(cè)試的噪音結(jié)果進(jìn)行分析比較，可以看出，要減少金屬化薄膜電容器的噪音，熱壓的壓力大小影響因素最大，極差為3.765。而且3個(gè)不同壓力中，壓力最小的5MP生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品噪音最小。隨著熱壓壓力的增加，最終產(chǎn)品的噪音也呈現(xiàn)出有規(guī)律的增加。

4 結(jié)論

（1）本文的試驗(yàn)采用了正交試驗(yàn)對(duì)熱壓的工藝進(jìn)行了改善，分析了不同熱壓影響因素對(duì)素子的厚度和容量的性能的改變，從而為實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)采用的加工工藝條件提供了參考依據(jù)。

（2）通過(guò)正交試驗(yàn)分析了不同的熱壓工藝對(duì)產(chǎn)品最終的工作噪音的影響，并得出試驗(yàn)結(jié)果為，在所試驗(yàn)的影響因素和不同水平下，油壓機(jī)熱壓的壓力大小對(duì)產(chǎn)品的工作噪音起著最大的影響，而且隨著熱壓壓力的增加，產(chǎn)品的工作噪音也是逐漸增加的。