專利名稱：薄膜電容器的散熱結(jié)構(gòu)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜電容器，具體屬于一種薄膜電容器的散熱結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
薄膜電容器是一種性能良好的電容器，其具有寄生參數(shù)小、溫度頻響特性好、安全可靠的特點(diǎn)，正逐漸取代傳統(tǒng)的電解電容器，目前被大規(guī)模地使用于汽車領(lǐng)域，尤其是電動(dòng)汽車和混合動(dòng)力汽車中。薄膜電容的薄膜芯子1具有熱傳導(dǎo)的各項(xiàng)相異性，其薄膜本身的導(dǎo)熱性并不好， 但是薄膜11上面蒸鍍了一層金屬鍍層12具有很好的導(dǎo)熱性，因此熱量比較容易沿卷繞的軸向方向傳導(dǎo)出來，即薄膜芯子沿軸向的熱阻比沿徑向的熱阻小得多，如圖1所示。一個(gè)大的薄膜電容會(huì)由幾個(gè)芯子并聯(lián)組成，由內(nèi)部母排實(shí)現(xiàn)多個(gè)芯子的并聯(lián)。通常芯子有兩種排列方式，一種是多個(gè)薄膜芯子1豎直排列，如圖加所示，此時(shí)薄膜芯子1的卷繞軸垂直地平行排列，另一種是多個(gè)薄膜芯子1水平排列，如圖2b所示，此時(shí)薄膜芯子1的卷繞軸水平地平行排列。在前述結(jié)構(gòu)中，正母排2與薄膜芯子1的一個(gè)端面進(jìn)行焊接，負(fù)母排3與薄膜芯子1的另一個(gè)端面進(jìn)行焊接，即母排面垂直于卷繞軸。為了防止外部水汽或空氣進(jìn)入導(dǎo)致電容器被腐蝕，以及與外部水冷板的絕緣，薄膜電容器的內(nèi)部芯子被幾毫米厚的灌封料4 及塑料外殼5所包裹，故電容器內(nèi)部的熱量也很難傳導(dǎo)出來，即使對電容器采用水冷也會(huì)因?yàn)樗芰贤鈿?高傳導(dǎo)熱阻使散熱效果極差，如圖3所示。在電動(dòng)/混合動(dòng)力汽車中，母線薄膜電容器負(fù)責(zé)吸收車載逆變器產(chǎn)生的高次諧波電流，一臺50kW的逆變器可以產(chǎn)生100A 以上的諧波電流。尤其在混合動(dòng)力應(yīng)用中，其環(huán)境可以達(dá)到105°C的高溫，而電容器內(nèi)部的聚丙烯膜耐受的熱點(diǎn)溫度也為105°C，所以電容器此時(shí)根本無法承擔(dān)任何電流帶來的發(fā)熱。 即使環(huán)境溫度在85°C以下，在全額工作時(shí)內(nèi)部芯子溫度也會(huì)長時(shí)間接近105°C，使電容器壽命縮短。為了使電容器正常工作而不被損壞，一種是采用增加電容器體積，通過增大等效面積的方法使電容器的內(nèi)阻及熱阻下降，這顯然與電動(dòng)汽車高功率密度及低成本的要求背道而馳。另外一種通用方法是增加電容器溫度傳感器，在其過溫時(shí)進(jìn)行功率降額，使整個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力輸出被電容器的瓶頸所限定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種薄膜電容器的散熱結(jié)構(gòu)及方法，可以有效降低薄膜電容器的熱阻，解決內(nèi)部芯子的散熱問題，延長使用壽命。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的薄膜電容器的散熱結(jié)構(gòu)，所述薄膜電容器包括薄膜芯子、與薄膜芯子的端面連接的正負(fù)母排，所述薄膜芯子和正負(fù)母排通過灌封料塑封于塑料外殼中，所述母排延伸至與冷卻板接觸，相接觸的母排和冷卻板之間設(shè)置有絕緣紙。在上述結(jié)構(gòu)中，所述薄膜芯子和母排設(shè)于封閉的塑料外殼中，該塑料外殼固定在冷卻板上，所述母排從塑料外殼的底面伸出并形成外延部，該外延部與冷卻板接觸，相接觸的外延部與冷卻板之間設(shè)置有絕緣紙。或者，所述薄膜芯子和母排設(shè)于底部開放的塑料外殼中，該塑料外殼固定在冷卻板上，所述母排直接與冷卻板接觸，或者通過延伸形成的外延部與冷卻板接觸，相接觸的母排與冷卻板之間設(shè)置有絕緣紙。進(jìn)一步地，所述塑料外殼的底部對外開放，薄膜芯子外露或者被灌封料包裹。進(jìn)一步地，所述塑料外殼靠近冷卻板的底部延伸有固定腳，所述固定腳通過螺釘與冷卻板緊固連接。進(jìn)一步地，所述延伸至塑料外殼外部的母排外延部與冷卻板通過螺釘固定連接， 螺釘孔的周圍設(shè)有使母排和螺釘電壓絕緣的塑料層。其中，所述塑料外殼底部與冷卻板接觸的外周涂有隔絕水汽的密封膠。所述冷卻板為水冷板。所述塑料外殼的內(nèi)壁上覆蓋有灌封料。本發(fā)明還提供一種薄膜電容器的散熱方法，所述薄膜電容器包括中心軸垂直于冷卻板的薄膜芯子、與薄膜芯子的端面連接的正負(fù)母排，所述薄膜芯子和正負(fù)母排裝于封閉的塑料外殼中，塑料外殼的內(nèi)部設(shè)有一層灌封料，包括以下步驟去除塑料外殼和冷卻板相接觸的外殼底面及外殼底面上的灌封料，使正負(fù)母排外露；在冷卻板上設(shè)置絕緣紙，使電容器的內(nèi)部高壓被隔離；與薄膜芯子底面連接的母排通過絕緣紙與冷卻板接觸進(jìn)行散熱，與薄膜芯子頂面連接的母排沿薄膜芯子的側(cè)壁延伸并在塑料外殼的底部形成一母排外延部， 所述母排外延部通過絕緣紙與冷卻板接觸進(jìn)行熱量傳遞；在塑料外殼底部與冷卻板接觸的間隙外周涂上密封膠以隔絕水汽進(jìn)入；在塑料外殼靠近冷卻板的底部延伸形成固定腳，在固定腳上安裝螺釘使塑料外殼和冷卻板緊固連接；同時(shí)在母排外延部打螺釘孔，并在螺釘孔周圍注塑一塑料層，安裝螺釘使母排與冷卻板緊密接觸。本發(fā)明提供的另一種薄膜電容器的散熱方法，所述薄膜電容器包括中心軸平行于冷卻板的薄膜芯子、與薄膜芯子的端面連接的正負(fù)母排，所述薄膜芯子和正負(fù)母排裝于封閉的塑料外殼中，塑料外殼的內(nèi)部設(shè)有一層灌封料，包括以下步驟去除塑料外殼和冷卻板相接觸的外殼底面及外殼底面上的灌封料，或者去除外殼底面但保留外殼底面上的灌封料，使正負(fù)母排外露；在冷卻板上設(shè)置絕緣紙，使電容器的內(nèi)部高壓被隔離；與薄膜芯子端面連接的正負(fù)母排向塑料外殼的底部延伸并分別形成一母排外延部，所述母排外延部通過絕緣紙與冷卻板接觸進(jìn)行熱量傳遞；在塑料外殼底部與冷卻板接觸的間隙外周涂上密封膠以隔絕水汽進(jìn)入；在塑料外殼靠近冷卻板的底部延伸形成固定腳，在固定腳上安裝螺釘使塑料外殼和冷卻板緊固連接。本發(fā)明再提供的一種薄膜電容器的散熱方法，所述薄膜電容器包括薄膜芯子、與薄膜芯子的端面連接的正負(fù)母排，所述薄膜芯子和正負(fù)母排裝于封閉的塑料外殼中，塑料外殼的內(nèi)部設(shè)有一層灌封料，包括以下步驟在冷卻板上設(shè)置絕緣紙；母排分別延伸從塑料外殼的底面穿出并形成母排外延部，該母排外延部通過絕緣紙與冷卻板接觸進(jìn)行熱量傳遞；在塑料外殼靠近冷卻板的底部延伸形成固定腳，在固定腳上安裝螺釘使塑料外殼和冷卻板緊固連接。本發(fā)明的有益效果在于，在保證薄膜電容器的原尺寸基礎(chǔ)上，將內(nèi)部的母排延伸， 使其通過絕緣紙與冷卻板接觸散熱，從而大幅度降低了薄膜電容器的熱阻，完全解決了薄膜電容器的散熱問題，進(jìn)而延長了其使用壽命。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖1是本發(fā)明中薄膜芯子的結(jié)構(gòu)示意圖；圖加是本發(fā)明中多個(gè)薄膜芯子豎直并聯(lián)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2b是本發(fā)明中多個(gè)薄膜芯子水平并聯(lián)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的薄膜電容器結(jié)構(gòu)示意圖；圖如是本發(fā)明中第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中薄膜芯子處于豎直狀態(tài)；圖4b是本發(fā)明中第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其中薄膜芯子處于水平狀態(tài)；圖5為本發(fā)明中第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。其中附圖標(biāo)記說明如下1為薄膜芯子12為金屬鍍層3為負(fù)母排5為塑料外殼7為絕緣紙9為負(fù)母排外延部20為螺釘
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的薄膜電容器的散熱結(jié)構(gòu)，所述薄膜電容器包括薄膜芯子1、與薄膜芯子1 的端面連接的正負(fù)母排2、3，所述母排延伸至與冷卻板接觸，相接觸的母排和冷卻板之間設(shè)置有絕緣紙。本發(fā)明提供的第一實(shí)施例，如圖4a、4b所示，所述薄膜芯子1和母排2、3設(shè)于一個(gè)底部開放的塑料外殼5中，該塑料外殼5固定在水冷板6上。如圖如所示，薄膜芯子1處于豎直狀態(tài)，其上端面連接有負(fù)母排3，下端面連接有正母排2。在本實(shí)施例中，塑料外殼5的底面和底面上的灌封料被去除，所以正母排2直接通過絕緣紙7與水冷板6接觸。位于薄膜芯子1頂部的負(fù)母排3沿著薄膜芯子1的側(cè)壁延伸，并形成一個(gè)負(fù)母排外延部9伸出塑料外殼1外，延伸至底面的負(fù)母排外延部9通過絕緣紙7與水冷板6接觸。塑料外殼1靠近水冷板6的底部一側(cè)延伸有固定腳，所述固定腳通過螺釘20與水冷板6緊固連接。同時(shí)，伸出塑料外殼1的負(fù)母排外延部9上開螺釘孔，并且在螺釘孔周圍設(shè)有塑料層使負(fù)母排外延部9和螺釘20之間電壓絕緣，螺釘20使負(fù)母排外延部9與水冷板6緊密接觸以保證較小的接觸熱阻。圖如所示薄膜電容器的散熱方法，所述薄膜電容器包括薄膜芯子1、與薄膜芯子1 的端面連接的正負(fù)母排2、3，所述薄膜芯子1和正負(fù)母排2、3裝于封閉的塑料外殼5中，塑料外殼5的內(nèi)部覆蓋有一層灌封料4，薄膜芯子1的中心軸垂直于水冷板6，包括以下步驟 去除塑料外殼5的底面及底面上的灌封料4，使正負(fù)母排2、3外露；在水冷板6上設(shè)置絕緣紙7，使電容器的內(nèi)部高壓被隔離；與薄膜芯子1底面連接的母排通過絕緣紙7與水冷板6 接觸進(jìn)行散熱，與薄膜芯子1頂面連接的母排沿薄膜芯子1的側(cè)壁延伸并在塑料外殼5的底部形成一母排外延部，所述母排外延部通過絕緣紙7與水冷板6接觸進(jìn)行熱量傳遞；在塑
11為薄膜 2為正母排 4為灌封料 6為水冷板 8為正母排外延部 10為密封膠料外殼1底部與水冷板6接觸的間隙外周涂上密封膠10以隔絕水汽進(jìn)入，防止內(nèi)部的灌封料無法滿足防水需求；在塑料外殼1靠近水冷板6的底部延伸形成固定腳，在固定腳上安裝螺釘20使塑料外殼1和水冷板6緊固連接，提供與水冷板6接觸的壓力；同時(shí)在母排外延部打螺釘孔，并在螺釘孔周圍注塑一塑料層，安裝螺釘20使母排與水冷板6緊密接觸。如圖4b所示，薄膜芯子1處于水平狀態(tài)，其左側(cè)端面連接有正母排2，右側(cè)端面連接有負(fù)母排3。在本實(shí)施例中，塑料外殼5的底面被去除，底面上的灌封料4保留以防止薄膜芯子1在使用過程中被水汽腐蝕。正母排2和負(fù)母排3分別延伸形成正母排外延部8、負(fù)母排外延部9，正母排外延部8和負(fù)母排外延部9直接通過絕緣紙7與水冷板6接觸。塑料外殼1靠近水冷板6的底部兩側(cè)分別延伸有固定腳，所述固定腳通過螺釘20與水冷板6緊固連接。圖4b所示薄膜電容器的散熱方法，所述薄膜芯子1和正負(fù)母排2、3裝于封閉的塑料外殼5中，塑料外殼5的內(nèi)部覆蓋有一層灌封料4，薄膜芯子1的中心軸平行于水冷板6， 包括以下步驟去除塑料外殼1的底面，保留底面上的灌封料4，使正負(fù)母排2、3外露；在水冷板6上設(shè)置絕緣紙7，使電容器的內(nèi)部高壓被隔離；與薄膜芯子1端面連接的正負(fù)母排2、 3向塑料外殼5的底部延伸并分別形成一母排外延部，所述母排外延部通過絕緣紙7與水冷板6接觸進(jìn)行熱量傳遞；在塑料外殼5底部與水冷板6接觸的間隙外周涂上密封膠10以隔絕水汽進(jìn)入；在塑料外殼5靠近水冷板6的底部延伸形成固定腳，在固定腳上安裝螺釘20 使塑料外殼5和水冷板6緊固連接。如圖4a、4b所示，箭頭所示方向即為熱量傳遞路徑，整個(gè)路徑均為金屬，并且塑料外殼去除了塑料底面，故其導(dǎo)熱性提高，熱阻大大下降。由于去掉了底部外殼，所以采用絕緣紙對電容器內(nèi)部的高壓進(jìn)行隔離，同時(shí)在塑料外殼底部與水冷板6接觸的外周涂有隔絕水汽的密封膠10。本發(fā)明提供的第二實(shí)施例，如圖5所示，所述薄膜芯子1和母排2、3設(shè)于一個(gè)封閉的塑料外殼5(如圖中陰影部分，塑料外殼5的內(nèi)壁設(shè)有一層灌封料，圖中未示出)中，該塑料外殼5固定在水冷板6上。所述正母排2、負(fù)母排3分別從塑料外殼5與水冷板6接觸的底板中穿出，并向內(nèi)延伸形成正母排外延部8和負(fù)母排外延部9，正母排外延部8和負(fù)母排外延部9通過絕緣紙與水冷板6接觸。同樣地，塑料外殼1靠近水冷板6的底部兩側(cè)分別延伸有固定腳，所述固定腳通過螺釘20與水冷板6緊固連接。在本實(shí)施例中，由于塑料外殼1的底板不去掉，所以不需要密封膠。圖5中示出的是薄膜芯子1處于水平狀態(tài)的情況， 薄膜芯子1處于豎直狀態(tài)的情況與前述相同。圖5所示的薄膜電容器散熱方法，所述薄膜芯子1和正負(fù)母排2、3裝于封閉的塑料外殼5中，塑料外殼5的內(nèi)部覆蓋有一層灌封料4，包括以下步驟在水冷板6上設(shè)置絕緣紙7 ；母排分別延伸從塑料外殼5與水冷板6接觸的底面穿出并形成母排外延部，該母排外延部通過絕緣紙7與水冷板6接觸進(jìn)行熱量傳遞；在塑料外殼5靠近水冷板6的底部延伸形成固定腳，在固定腳上安裝螺釘20使塑料外殼5和水冷板6緊固連接。在上述三個(gè)實(shí)施例中，塑料外殼底面的灌封料可以根據(jù)實(shí)際情況保留或者去除， 以實(shí)現(xiàn)較好的散熱效果，或者對薄膜芯子進(jìn)行保護(hù)以防止水汽對芯子的腐蝕。本發(fā)明的有益效果在于，在保證薄膜電容器的原尺寸基礎(chǔ)上，將內(nèi)部的母排延伸， 使其通過絕緣紙與冷卻板接觸散熱，從而大幅度降低了薄膜電容器的熱阻，完全解決了薄膜電容器的散熱問題，進(jìn)而延長了其使用壽命。 以上通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，該實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，其并非對本發(fā)明進(jìn)行限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員對母排的延伸結(jié)構(gòu)和位置、塑料外殼的固定結(jié)構(gòu)、灌封料的處理，以及電容器的散熱方式各步驟的先后順序等做出的等效置換和改進(jìn)，均應(yīng)視為在本發(fā)明所保護(hù)的技術(shù)范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種薄膜電容器的散熱結(jié)構(gòu)，所述薄膜電容器包括薄膜芯子、與薄膜芯子的端面連接的正負(fù)母排，所述薄膜芯子和正負(fù)母排通過灌封料塑封于塑料外殼中，其特征在于所述母排延伸至與冷卻板接觸，相接觸的母排和冷卻板之間設(shè)置有絕緣紙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜電容器的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述薄膜芯子和母排設(shè)于封閉的塑料外殼中，該塑料外殼固定在冷卻板上，所述母排從塑料外殼的底面伸出并形成外延部，該外延部與冷卻板接觸，相接觸的外延部與冷卻板之間設(shè)置有絕緣紙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜電容器的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述薄膜芯子和母排設(shè)于底部開放的塑料外殼中，該塑料外殼固定在冷卻板上，所述母排直接與冷卻板接觸，或者通過延伸形成的外延部與冷卻板接觸，相接觸的母排與冷卻板之間設(shè)置有絕緣紙。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄膜電容器的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述塑料外殼的底部對外開放，薄膜芯子外露或者被灌封料包裹。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的薄膜電容器的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述塑料外殼靠近冷卻板的底部延伸有固定腳，所述固定腳通過螺釘與冷卻板緊固連接；所述延伸至塑料外殼外部的母排外延部與冷卻板通過螺釘固定連接，螺釘孔的周圍設(shè)有使母排和螺釘電壓絕緣的塑料層。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄膜電容器的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述塑料外殼底部與冷卻板接觸的外周涂有隔絕水汽的密封膠。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的薄膜電容器的散熱結(jié)構(gòu)，其特征在于所述冷卻板為水冷板。
8.一種薄膜電容器的散熱方法，所述薄膜電容器包括中心軸垂直于冷卻板的薄膜芯子、與薄膜芯子的端面連接的正負(fù)母排，所述薄膜芯子和正負(fù)母排裝于封閉的塑料外殼中， 塑料外殼的內(nèi)部設(shè)有一層灌封料，其特征在于，包括以下步驟去除塑料外殼和冷卻板相接觸的外殼底面及外殼底面上的灌封料，使正負(fù)母排外露；在冷卻板上設(shè)置絕緣紙，使電容器的內(nèi)部高壓被隔離；與薄膜芯子底面連接的母排通過絕緣紙與冷卻板接觸進(jìn)行散熱，與薄膜芯子頂面連接的母排沿薄膜芯子的側(cè)壁延伸并在塑料外殼的底部形成一母排外延部，所述母排外延部通過絕緣紙與冷卻板接觸進(jìn)行熱量傳遞；在塑料外殼底部與冷卻板接觸的間隙外周涂上密封膠以隔絕水汽進(jìn)入；在塑料外殼靠近冷卻板的底部延伸形成固定腳，在固定腳上安裝螺釘使塑料外殼和冷卻板緊固連接；同時(shí)在母排外延部打螺釘孔，并在螺釘孔周圍注塑一塑料層，安裝螺釘使母排與冷卻板緊密接觸。
9.一種薄膜電容器的散熱方法，所述薄膜電容器包括中心軸平行于冷卻板的薄膜芯子、與薄膜芯子的端面連接的正負(fù)母排，所述薄膜芯子和正負(fù)母排裝于封閉的塑料外殼中， 塑料外殼的內(nèi)部設(shè)有一層灌封料，其特征在于，包括以下步驟去除塑料外殼和冷卻板相接觸的外殼底面及外殼底面上的灌封料，或者去除外殼底面但保留外殼底面上的灌封料，使正負(fù)母排外露；在冷卻板上設(shè)置絕緣紙，使電容器的內(nèi)部高壓被隔離；與薄膜芯子端面連接的正負(fù)母排向塑料外殼的底部延伸并分別形成一母排外延部，所述母排外延部通過絕緣紙與冷卻板接觸進(jìn)行熱量傳遞；在塑料外殼底部與冷卻板接觸的間隙外周涂上密封膠以隔絕水汽進(jìn)入； 在塑料外殼靠近冷卻板的底部延伸形成固定腳，在固定腳上安裝螺釘使塑料外殼和冷卻板緊固連接。
10. 一種薄膜電容器的散熱方法，所述薄膜電容器包括薄膜芯子、與薄膜芯子的端面連接的正負(fù)母排，所述薄膜芯子和正負(fù)母排裝于封閉的塑料外殼中，塑料外殼的內(nèi)部設(shè)有一層灌封料，其特征在于，包括以下步驟 在冷卻板上設(shè)置絕緣紙；母排分別延伸從塑料外殼的底面穿出并形成母排外延部，該母排外延部通過絕緣紙與冷卻板接觸進(jìn)行熱量傳遞；在塑料外殼靠近冷卻板的底部延伸形成固定腳，在固定腳上安裝螺釘使塑料外殼和冷卻板緊固連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄膜電容器的散熱結(jié)構(gòu)及方法，所述薄膜電容器包括薄膜芯子、與薄膜芯子的端面連接的正負(fù)母排，薄膜芯子和母排設(shè)于一個(gè)封閉的塑料外殼中，母排分別從塑料外殼與冷卻板接觸的底面延伸形成一外延部，該外延部與冷卻板接觸，或者薄膜芯子和母排設(shè)于一個(gè)底部開放的塑料外殼中，母排直接或者通過延伸形成的外延部與冷卻板接觸，相接觸的母排與冷卻板之間設(shè)置有絕緣紙。本發(fā)明在保證薄膜電容器的原尺寸基礎(chǔ)上，將內(nèi)部的母排延伸，使其通過絕緣紙與冷卻板接觸散熱，從而大幅度降低了薄膜電容器的熱阻，完全解決了薄膜電容器的散熱問題，進(jìn)而延長了其使用壽命。
文檔編號H01G4/33GK102290242SQ20111022886
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月10日
發(fā)明者孫儒文, 易興初, 韓衛(wèi)軍 申請人:聯(lián)合汽車電子有限公司