熱壓工藝的改善對金屬化薄膜電容器工作噪音的影響

智新電子（廈門）有限公司 邱小波

1 簡介

在電力電容器的實際應用中，許多專家對可聽噪聲進行了研究。[1][2]也有對交流濾波電容器工作中的噪音和振動進行了測量和分析的。[3][4]在電力電容器行業，可聽噪聲的污染已經成為不可忽視的一個重要問題。為此，許多學者對電力電容器如何降低工作噪聲，尤其是交流工作狀態下的噪聲進行了試驗比較。[5][6]也有像本文一樣，從生產工藝的角度對如何降低電容器的噪音進行了研究探討。[7]

金屬化薄膜電容器的主要技術指標有電容器的容量、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。是無極性的電容器，即沒有正負極之分。對于客戶端有需要用在市電上，尤其是220V的交流電上時，由于制作工藝的差異，這類電容器或多或少都會發出“嗞嗞”的噪音。有些發出的噪音很小，不仔細聽就聽不出來。而另一些發出的噪音很大，使電器正常使用時發出干擾噪音，尤其是噪音達到60dB以上時，會很明顯的聽出來，影響了周圍的環境。

聚丙烯薄膜無論是進口的還是國產的，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部存在一定數量的厚度薄弱區域，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，上下板在油壓機的作用下合并產生壓力；同時上下板加熱產生溫度；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；油壓機加壓一段時間后再在壓力下保溫一段時間，在這段時間里素子充分受到擠壓，并排除掉素子內部多余的空氣。

圖1 素子熱壓示意圖

2 熱壓工序因素水平表

我們嘗試優化熱壓的工序，以達到減少最終產品應用過程中的噪音性能的目的。針對熱壓工序的特點，我們選取了4種變化因素，每種變化因素有3個不同的水平，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油壓機上板和下板的溫度。壓力為油壓機的壓力，壓力太大可能會使素子厚度太小，裝入盒子會太松，影響后道工序。太力太小又會使素子厚度大，可能入不了盒子。熱壓材料是介于油壓機上板、下板和素子間的材料，使壓制過程中不會損傷素子，且熱壓過后便于取出素子。加壓/保壓時間指油壓機壓住素子后維持壓力的時間，時間太短可能起不到排除素子內氣泡的作用，時間太長可能會壓壞素子。

3 正交試驗結果與分析

為了準確的評估熱壓工序對素子噪音的影響，同時又兼顧后道生產工序的方便，不影響產品的電性能。我們設計了以下正交試驗，并對生產出來的產品測試素子厚度、素子容量和成品噪音這三個性能。測試結果與數據分析如表2-4所示正交試驗表所示。

3.1 正交試驗測量素子厚度結果與分析

表2 正交試驗表（素子厚度）

由素子厚度測試的正交試驗及對結果測量的數據進行分析，比較后，可以得出以下：

a)溫度、熱壓材料和加壓/保壓時間對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有直接的聯系。

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

3.2 正交試驗測量素子容量結果與分析

表3 正交試驗表（素子容量）

由容量測試的正交試驗及對結果測量的數據進行分析，比較后，可以得出以下：

a)熱壓材料對素子的容量影響最小，幾乎不產生影響，極差為0.003。

b)溫度和加壓/保壓時間對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；當加壓/保壓時間延長時，素子的容量也是逐漸增加的。

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

3.3 正交試驗測量成品工作噪音結果與分析

表4 正交試驗表（成品工作噪音）

由成品噪音測試的正交試驗及對結果測量的數據進行分析，比較后，可以得出以下：

a)溫度、熱壓材料和加壓/保壓時間對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有明顯的直接聯系。這三個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。對于加壓/保壓時間參數上，當加壓/保壓時間增加，噪音也會有規律的增加。

b)由以上正交試驗方案及對產品測試的噪音結果進行分析比較，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個不同壓力中，壓力最小的5MP生產出來的產品噪音最小。隨著熱壓壓力的增加，最終產品的噪音也呈現出有規律的增加。

4 結論

（1）本文的試驗采用了正交試驗對熱壓的工藝進行了改善，分析了不同熱壓影響因素對素子的厚度和容量的性能的改變，從而為實際生產過程中應采用的加工工藝條件提供了參考依據。

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