BR112017008885B1

BR112017008885B1 - Capacitor, e, conjunto eletrônico

Info

Publication number: BR112017008885B1
Application number: BR112017008885-1A
Authority: BR
Inventors: Brij N. Singh; Thomas Roan
Original assignee: Deere & Company
Priority date: 2014-12-12
Filing date: 2015-11-20
Publication date: 2022-12-13
Also published as: WO2016094059A1; EP3230994B1; US20160174356A1; US9439278B2; BR112017008885A2; EP3230994A4; EP3230994A1; CN107112132A; CN107112132B

Abstract

Um capacitor (100) compreende um primeiro elemento de enrolamento (58), onde o primeiro elemento de enrolamento (58) compreende uma primeira camada dielétrica (56) e uma primeira camada condutora (50). Um segundo elemento de enrolamento (60) compreende uma segunda camada dielétrica (57) e segunda camada condutora (52). O primeiro elemento de enrolamento (58) é intercalado, parcial ou totalmente, com a segunda camada de enrolamento (60). Um invólucro dielétrico (24) ou invólucro está adaptado para pelo menos radialmente conter ou circundar o primeiro elemento de enrolamento (58) e o segundo elemento de enrolamento (60). O primeiro elemento de enrolamento (58) é eletricamente conectado a uma primeira extremidade condutora (20). Um segundo elemento de enrolamento (60) é eletricamente conectado a uma segunda extremidade condutora (21). A segunda extremidade condutora (21) está oposta à primeira extremidade condutora (20). A primeira extremidade condutora (20) forma um primeiro condutor; a segunda extremidade condutora (21) forma um segundo condutor.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Esta descrição refere-se a um capacitor que tem um conjunto para transferência e dissipação de calor ou um conjunto eletrônico com um ou mais capacitores que têm um conjunto para dissipação de calor. FUNDAMENTOS

[002] Em certas técnicas anteriores, um capacitor ou um conjunto eletrônico que incorpore um ou mais capacitores pode ter uma gestão térmica inadequada por meio de transferência e dissipação de calor, o que reduz a longevidade ou potência máxima de um circuito eletrônico. Em alguns capacitores eletrolíticos da técnica anterior, a taxa de filtragem de corrente cai significativamente em temperaturas operacionais elevadas (por exemplo, temperaturas ambientes e temperaturas em pontos quentes internos), tais como noventa (90) graus Celsius ou mais elevadas. Em alguns capacitores de filme, para uma determinada capacitância, a taxa de corrente declina materialmente em elevadas temperaturas de operação. Para certos capacitores de filme, a dissipação de calor é limitada pelo design do conjunto do capacitor, ou por isolamento de umidade. Consequentemente, existe a necessidade de um capacitor ou conjunto eletrônico que tenha um conjunto com gestão térmica melhorada por meio de transferência e dissipação de calor.

Sumário

[003] Em uma forma de realização, um capacitor inclui um primeiro elemento de enrolamento, em que o primeiro elemento de enrolamento inclui uma primeira camada dielétrica e uma primeira camada condutora. A primeira camada condutora sobrepõe-se pelo menos à uma secção da primeira camada dielétrica. A segunda camada condutora sobrepõe-se pelo menos à uma secção da segunda camada dielétrica. O primeiro elemento de enrolamento é intercalado, parcial ou inteiramente, com a segunda camada de enrolamento. Um invólucro dielétrico ou casca está adaptada para pelo menos conter radialmente ou contornar o primeiro elemento de enrolamento e o segundo elemento de enrolamento. O primeiro elemento de enrolamento está conectado eletricamente a uma primeira extremidade condutora. Um segundo elemento de enrolamento está conectado eletricamente a uma segunda extremidade condutora. A segunda extremidade condutora é oposta à primeira extremidade condutora. A primeira extremidade condutora forma um primeiro condutor; a segunda extremidade condutora forma um segundo condutor. Breve Descrição dos Desenhos

[004] FIG. 1 É uma vista em perspectiva de uma forma de realização de um conjunto eletrônico com um ou mais capacitores, onde múltiplos capacitores são ilustrados dispostos adjacentes uns aos outros e onde os capacitores podem ser resfriados por um ou mais módulos opcionais dissipadores de calor.

[005] FIG. 2 vista em perspectiva de um único capacitor da FIG. 1.

[006] FIG. 3 mostra uma secção transversal do capacitor da FIG. 2 em conjunto à linha de referência 3-3 da FIG. 2.

[007] FIG. 4 mostra uma vista em perspectiva explodida do capacitor da FIG. 2.

[008] FIG. 5 ilustra uma forma de realização da extremidade do capacitor da FIG. 2.

[009] FIG. 6 ilustra outra forma de realização de uma extremidade de um capacitor.

[0010] FIG. 7 mostra uma vista em perspectiva de outra forma de realização de um capacitor.

[0011] FIG. 8 mostra uma vista em perspectiva de ainda outra forma de realização de um capacitor.

[0012] FIG. 9 mostra uma vista em perspectiva explodida do capacitor da FIG. 7.

[0013] FIG. 10 mostra uma vista em perspectiva explodida do capacitor da FIG. 8.

[0014] FIG. 11 ilustra uma forma de realização de um método de fabricação do capacitor da descrição, tal como o capacitor da FIG. 2.

[0015] FIG. 12 vista em perspectiva de uma forma de realização alternativa de um único capacitor.

[0016] Números de referência iguais em desenhos diferentes indicam elementos iguais.

Descrição Detalhada

[0017] Um conjunto do capacitor 100 inclui um ou mais terminais condutivos, ou eletrodos e um invólucro 24, casca ou pele. O conjunto pode ser configurado para a dissipação ótima ou melhorada de calor da energia térmica a partir do capacitor 100 para o meio ambiente, uma placa de circuito 28 sobre a qual o capacitor 100 está montado ou um invólucro ou compartimento em que o capacitor 100 e a placa de circuito estão alojados, por exemplo. O capacitor 100 pode ser feito ou construído como um capacitor de filme, ou de outro modo.

[0018] FIG. 1 ilustra uma forma de realização de um conjunto eletrônico 11 que inclui uma placa de circuito 28 que tem um ou mais traços condutores e um ou mais capacitores 100 montados na placa de circuito 28. A placa de circuito 28 tem um primeiro lado 26 e um segundo lado 30, oposto ao primeiro lado 26. Como está mostrado, os dois capacitores 100 são dispostos adjacentes um ao outro em um primeiro lado 26 da placa de circuito 28, mas os capacitores 100 podem estar dispostos em outras configurações em um ou ambos os lados da placa de circuito 28.

[0019] Como utilizadas aqui as extremidades (20, 21) e as abas (22, 44) podem ser referidas em conjunto como uma placa condutora, a qual pode ser utilizada para conexão elétrica e mecânica a um ou mais blocos metálicos ou condutor ou traços da placa de circuito 28. Cada capacitor 100 divulgado aqui pode ser acoplado eletricamente e mecanicamente a blocos metálicos receptoras (por exemplo, 450, 451, 452) na placa de circuito 28 nas extremidades (20, 21), nas abas (22, 44), ou em ambas. Por exemplo, o capacitor da esquerda 100 pode ter extremidades condutoras (20, 21) eletricamente e mecanicamente conectadas a (por exemplo, soldadas) blocos metálicos receptoras externas 450 da placa de circuito 28, onde cada bloco receptor externo 450 tem uma polaridade oposta (a partir de cada bloco receptor externo 450) que corresponda à polaridade apropriada para terminação condutora 20 ou terminação condutora 21. Um primeiro bloco receptor interno 451 pode estar eletricamente ou mecanicamente conectada (por exemplo, soldada) à uma ou mais primeiras abas 22, onde um segundo bloco receptor interno 452 pode estar eletricamente ou mecanicamente conectada (por exemplo, soldada) à uma ou mais segundas abas 44; onde o primeiro bloco receptor interno 451 e a segunda bloco receptor interno 452 tenham polaridades opostas. Cada uma das primeiras abas 22 é eletricamente e mecanicamente conectada a um primeiro bloco receptor interno 451 na placa de circuito 28, e onde cada segunda aba 44 é eletricamente e mecanicamente conectada à um segundo bloco condutor interno 452 na placa de circuito 28; o primeiro bloco condutor interno 451 e a segundo bloco condutor interno 452 formam um trajeto térmico para dissipar calor para dentro da placa de circuito 28. Em uma configuração, os blocos metálicos receptores (450, 451, 452) incluem blocos condutores que são de cobre pesado ou blocos metálicos com espessuras maiores que outros trajetos condutores na placa de circuito 28 para dissipação de calor e condução térmica do calor a partir de um ou mais capacitores (por exemplo 100).

[0020] Apesar de não estar mostrado, capacitores 100 podem também estar conectados em série em extremidades (20, 21) por meio de solda ou adesivo condutor. Em certas realizações, os capacitores 100 são bem adequados para instalações ou montagem de placas de duplo circuito. A placa de circuito 28 pode estar apoiada por uma estrutura opcional (por exemplo dielétrica ou metálica) para compensar a placa de circuito 28 a partir do alojamento.

[0021] Em uma forma de realização, como mostrado na FIG. 1, a conjunto eletrônico 11 pode apoiar ou ter um ou mais módulos opcionais dissipadores de calor 92 para gerenciamento térmico ativo por meio de um ventilador ou outro sistema de resfriamento. Uma superfície externa 93 de cada módulo dissipador de calor 92 pode sobrepor ou estar em contato com um lado de um capacitor correspondente 100 (em oposição à placa de circuito 28), tal como contatando cada capacitor 100 a um respectivo módulo dissipador de calor 92. Em uma forma de realização, cada módulo opcional dissipador de calor 92 inclui uma primeira secção 94 que se combina com uma segunda secção 96 para formar um interior 95 (por exemplo, geralmente volume oco) que é preenchido com elementos dissipadores térmicos 98 que são geralmente separados uns dos outros. Conforme ilustrado, uma secção da primeira secção 94 é seccionada para certos módulos de dissipação de calor 92 ilustrados na FIG. 1 para melhor ilustrar os elementos de dissipação térmica 98. Os elementos de dissipação térmica 98 podem estender-se para dentro em direção ao interior 95 a partir da primeira secção 94, da segunda secção 96 ou de ambas, ou a partir de uma estrutura intermédia intercalada entre a primeira secção 94 e a segunda secção 96. A primeira secção 94 e a segunda secção 96 podem ser fixadas em conjunto por meio de fixadores, adesivos, solda, fusão, soldadura forte ou de outro modo para formar um recipiente para manter o líquido de arrefecimento dentro do interior 95. Numa forma de realização, uma gaxeta ou junta 97 (por exemplo, um elastômero) pode ser colocado (por exemplo, em compressão) entre a primeira secção 94 e a segunda secção 96 para reter o líquido de arrefecimento dentro do interior e impedir vazamento para o exterior do módulo dissipador de calor 92. Em uma configuração, os elementos de dissipação térmica 98 podem incluir filas e colunas de pinos ou protuberâncias que estão afastadas para permitir que o fluido de arrefecimento flua entre elas, ou em outro local dentro do interior do módulo dissipador de calor 92.

[0022] Cada módulo dissipador de calor 92 pode ter uma ou mais entradas de refrigeração (34, 36), tais como uma porta de entrada e uma porta de saída, para conexão ou comunicação com o volume oco ou interior do módulo dissipador de calor 92. As entradas de refrigeração (34, 36) facilitam a conexão das passagens de arrefecedores com uma ou mais das seguintes: linhas 42, tubagem, conduíte, canos, acessórios, um radiador 38 ou uma bomba 40 para circular ou transportar um líquido de arrefecimento ou um fluido. O calor a partir dos capacitores 100 é conduzido para ou transferido a partir das extremidades (20, 21) para as abas (22, 24), a partir das abas (22, 24) para uma superfície exterior 93 do módulo dissipador de calor 92, a partir da superfície exterior 93 do módulo dissipador de calor 92 para os elementos de dissipação térmica 98 e a partir dos elementos de dissipação térmica para o arrefecedor que é circulado para o radiador para transferência ou remoção da energia térmica para o meio ambiente. Finalmente, o calor é dissipado no radiador 38 quando uma bomba 40 circula ou transporta o arrefecedor entre as linhas 42 e o radiador 38. Os capacitores100 podem ser adaptados para gestão térmica ativa em um ou em ambos os lados (26, 30) da placa de circuito 28 para manter um valor alvo de capacitância (por exemplo, valor microFarad) e classificações de corrente (por exemplo, valor de amperagem) para uma aplicação particular de potência eletrônica, aplicação inversora ou controladora de motor.

[0023] Em uma forma de realização alternativa, um módulo dissipador de calor alternativo pode incluir uma série de canais de refrigeração ou um ou mais canais de refrigeração indiretos dentro de um interior do módulo dissipador de calor ao invés de elementos de dissipação térmica 98 do módulo dissipador de calor 92.

[0024] Em uma outra forma de realização alternativa, um módulo dissipador de calor alternativo pode representar um dissipador de calor passivo tal como um dissipador de calor com uma ou mais aletas ou elementos radiantes que se projetam para o ar ambiente para dissipar calor. A dissipação de calor passiva não utiliza fluido bombeado ou circulado ou mecanismo de propulsão ventiladora.

[0025] Em uma configuração, cada capacitor 100 e a sua estrutura de condução suportam gestão térmica de dupla face. No que diz respeito à gestão térmica do primeiro lado do capacitor 100, a ligação da estrutura de condução do capacitor aos blocos condutores oferece uma grande flexibilidade na gestão térmica suportando vários graus de dissipação de calor para dentro da placa de circuito 28. Por exemplo, a estrutura de condução dos capacitores 100 aqui divulgados podem ser ligadas eletricamente e mecanicamente a trajetos ou blocos condutores nas placas de circuito nas extremidades (20, 21) ou nas abas (22, 44), ou ambas, em que cada conexão mecânica aos blocos condutores proporciona um trajeto térmico para conduzir, potencialmente, o calor para fora do capacitor. Em relação à gestão térmica do segundo lado, oposto à placa de circuito 28, um dissipador de calor térmico respectivo opcional 92 pode sobrepor-se ao capacitor 100 para dissipação de calor.

[0026] Conforme ilustrado na FIG. 2, FIG. 3 e FIG. 4, em uma forma de realização um capacitor 100 inclui um primeiro elemento de enrolamento 58 e um segundo elemento de enrolamento 60. O primeiro elemento de enrolamento 58 é entrelaçado, parcial ou totalmente, com a segunda camada de enrolamento 60. Em uma forma de realização, o primeiro elemento de enrolamento 58 compreende uma primeira camada dielétrica 56 e uma primeira camada condutora 50. A primeira camada condutora 50 sobrepõe-se a pelo menos uma secção maioritária da primeira camada dielétrica 56. Um segundo elemento de enrolamento compreende uma segunda camada dielétrica e segunda camada condutora 52. A segunda camada condutora 52 sobrepõe-se a pelo menos uma secção maioritária da segunda camada dielétrica 57.

[0027] Um invólucro dielétrico 24 está adaptada para, pelo menos, conter radialmente ou contornar o primeiro elemento de enrolamento 58 e o segundo elemento de enrolamento 60. Um invólucro dielétrico 24 contém radialmente ou contorna radialmente o primeiro elemento de enrolamento 58 e o segundo elemento de enrolamento 60. O invólucro dielétrico 24 pode incluir uma pele dielétrica ou invólucro dielétrico 24, por exemplo.

[0028] O primeiro elemento de enrolamento 58 está ligado eletricamente a uma primeira extremidade condutora 20. Um segundo elemento de enrolamento 60 está eletricamente ligado à uma segunda extremidade condutora 21. A segunda extremidade condutora 21 está oposta à primeira extremidade condutora 20. A primeira extremidade condutora 20 forma um primeiro condutor; a segunda extremidade condutora 21 forma um segundo condutor.

[0029] Em uma configuração, a primeira camada dielétrica 56 e a segunda camada dielétrica 57 são formadas de polietileno, plástico ou polímero que é substancialmente elástico-deformável ou geralmente flexível. A primeira camada condutora 50 e a segunda camada condutora 52 podem ser uma folha de metal ou uma camada metalizada que é formada por deposição, pulverização, galvanização ou outro processo não elétrico. O primeiro elemento de enrolamento 58, uma margem lateral da primeira camada dielétrica 56 que não é metalizada ou coberta por uma segunda camada condutora 52 onde o primeiro elemento de enrolamento 58 e o segundo elemento de enrolamento 60 são empilhados um sobre o outro e enrolados ao redor da bobina dielétrica 54 ou forma (por exemplo, uma forma removível ou cativa).

[0030] A primeira extremidade condutora 20 e a segunda extremidade condutora 21 podem incluir uma cobertura de metal, caneca, porção superior ou tampa. Em uma forma de realização, a primeira extremidade condutora 21 tem um rebordo de montagem periférica 23 que se estende para dentro e em direção a (e para engatar) casca dielétrico 24 e onde a segunda extremidade condutora 21 tem um rebordo de montagem periférico 23 (por exemplo, rebordo de montagem periférico) que se estende para dentro e em direção a (e para engatar) invólucro dielétrico 24. O rebordo periférico 23 pode ser polarizado ou carregado por mola com um entalhe para formar uma interconexão com o primeiro conjunto de enrolamento, que inclui o primeiro elemento de enrolamento 58 e o segundo elemento de enrolamento 60 coletivamente ou o rebordo periférico 23 e a extremidade condutora (20, 21) pode ser fixada ao primeiro conjunto de enrolamento por meio de um adesivo de vedação ou de outro modo. Depois de a conexão elétrica e mecânica entre a extremidade condutora (20, 21) e as camadas condutoras (50, 52) ser feita por meio de solda ou adesivo condutor, o intervalo de ar ou volume espacial remanescente entre qualquer extremidade condutora e o primeiro conjunto de enrolamento, que é o primeiro elemento de enrolamento 58 e o segundo elemento de enrolamento 60 coletivamente, podem ser preenchidos com um selante, polímero, plástico, elastómero, adesivo ou outro material adequado (por exemplo, uma camada fina de um desses materiais) para proporcionar uma gestão do meio ambiente, tais como resistência à umidade, sal, névoa. Por exemplo, o intervalo de ar ou volume espacial acima podem ser preenchidos com o selante Dow-Corning 3-6121 que está disponível a partir de Dow Corning ou enxerto de resina pré-formada ou cola (por exemplo, gel) disponível a partir de Resin Designs, LLC de Woburn, Massachusetts. O selante, elastómero, adesivo ou outro material pode eliminar ou minimizar significativamente o volume, quantidade ou necessidade de qualquer resina, preenchedor, polímero ou plástico que é convencionalmente utilizado para o fabrico de conjuntos de capacitores de filme100.

[0031] Conforme ilustrado na FIG. 4 e FIG. 5, a primeira extremidade condutora 20 tem uma pluralidade de furos que se estendem de forma axial 35 e onde a segunda extremidade condutora 21 tem uma pluralidade de furos que se estendem de forma axial 35. Os furos 35 são bem adequados para receber solda, bolas de solda ou adesivo condutor para conexões mecânicas e elétricas da primeira camada condutora 50 para uma extremidade condutora correspondente (por exemplo, 20) e a segunda camada condutora 52 para uma extremidade condutora correspondente (por exemplo, 21). Cada capacitor (por exemplo, 100) pode ser construído (economicamente e eficientemente) executando os componentes do capacitor por meio de um processo de solda por onda para conectar a primeira camada condutora 50 à uma extremidade condutora correspondente (por exemplo, 20) e a segunda camada condutora 52 à uma extremidade condutora correspondente (por exemplo, 21) por meio dos furos, depressões ou ondulações (por exemplo, 35) que permitem que a solda flua para dentro de um poço terminal elétrico ou região de intervalo de terminal elétrico no interior do capacitor. Consequentemente, cada capacitor (por exemplo, 100) pode ser construído (economicamente e eficientemente) utilizando solda ou adesivo condutor para conectar a primeira camada condutora 50 a uma extremidade condutora correspondente (por exemplo, 20) e a segunda camada condutora 52 a uma extremidade condutora correspondente (por exemplo, 21) sem a utilização de folha de metal caro ou nano-folha para fazer conexões elétricas e mecânicas. Adicionalmente, os furos 35 podem facilitar a conexão de um ou mais capacitores 100 em uma extremidade para configuração final. Por exemplo, os furos 35 podem melhorar a aderência da solda ou bolas de solda às extremidades condutoras. Os furos 35 podem também facilitar a dissipação de calor a partir das extremidades condutoras aumentando a exposição ou área de superfície exposta ao ar ambiente onde todos os furos 35 necessitam ser substancialmente preenchidos, injetados, reenchidos, alisados, imersos, revestidos ou encapsulados com material adequado para impedir a entrada de umidade. Por exemplo, tais materiais adequados de enchimento, injeção, reenchimento, alisamento, imersão, revestimento, cobertura ou encapsulamento dos furos 35 podem incluir um ou mais dos seguintes: solda, bolas de solda, brasagem, adesivo condutor, elastómero, polímero ou plástico.

[0032] Em uma forma de realização alternativa, os furos 35 podem ser substituídos por depressões (por exemplo, 75), depressões substancialmente hemisféricas, depressões substancialmente cilíndricas ou regiões delimitadas para melhorar a adesão da solda ou das bolas de solda às extremidades condutoras como ilustrado na FIG. 6, o que é descrito mais tarde.

[0033] Em uma forma de realização, as primeiras abas 22 estendem- se em um ângulo substancialmente ortogonal a partir da primeira extremidade condutora 20 (por exemplo, uma superfície de extremidade para dentro do rebordo periférico 23) e as segundas abas 44 estendem-se em um ângulo substancialmente ortogonal a partir da segunda extremidade condutora 21 (por exemplo, uma superfície de extremidade para dentro a partir do rebordo periférico 23). As primeiras abas 22 e as segundas abas 44 podem incluir, por exemplo, dedos metálicos. Em uma configuração, as primeiras abas 22 são intercaladas com, ou adjacentes às segundas abas 44. Conforme ilustrado, cada uma das primeiras abas 22 e as segundas abas 44 terminam em um retentor 46, tal como uma porção arqueada, em que o retentor 46 ou porção arqueada é polarizada o invólucro dielétrico 24 (por exemplo, para reter as extremidades condutoras (20, 21) na casca 24 ou invólucro), embora outras configurações sejam possíveis e situem-se dentro do âmbito da descrição. Para facilitar a polarização contra a casca 24, em uma forma de realização um raio maior 39 da porção arqueada está voltado para dentro em direção ao invólucro dielétrico 24 e um raio menor 37 da porção arqueada está voltado para fora.

[0034] Em uma forma de realização alternativa, a primeira aba, a segunda aba ou ambas podem compreender substancialmente um componente condutor em forma de U que contata lados opostos do invólucro dielétrico 24 e que contata uma extremidade condutora. Em uma outra forma de realização alternativa, a primeira aba, a segunda aba ou ambas podem compreender um canal de três lados ou um suporte de três lados com dois cantos substancialmente ortogonais.

[0035] FIG. 6 ilustra outra forma de realização de uma extremidade de um capacitor em que alguns furos 135 (ou outras perfurações) e algumas depressões 75 (por exemplo, depressões substancialmente hemisféricas ou depressões substancialmente cilíndricas), por exemplo. O número de furos 135 ou perfurações na FIG. 6 pode ser maior do que o número de furos 35 ou perfurações ilustradas na FIG. 5, por exemplo. Os furos 135 da FIG. 6 em cada extremidade condutora (por exemplo, a extremidade condutora 120) são semelhantes aos furos 35 da FIG. 2 nas extremidades condutoras (20, 21), mas diferem no tamanho, número, orientação ou padrão. As extremidades condutoras (120, 121) estão associadas com os rebordos periféricos 23 e abas 22, onde números de referência iguais indicam elementos iguais nos desenhos. As depressões 75 são capazes de receber solda para ligar capacitores uns aos outros numa base de extremidade para extremidade, ou para ligar uma ou mais extremidades condutoras a traços condutores, ou outros condutores (por exemplo, barramentos condutores) associados à uma placa de circuito 28.

[0036] FIG. 7 mostra uma vista em perspectiva de uma outra forma de realização de um capacitor 200. O capacitor 200 da FIG. 7 é semelhante ao capacitor 100 da FIG. 2, exceto por o capacitor 200 da FIG. 7 ter três conjuntos de enrolamento (62, 64, 66) enquanto que o capacitor da FIG. 2 ter apenas um conjunto de enrolamento (por exemplo, 62), tal como um conjunto de enrolamento formado a partir do primeiro elemento de enrolamento 58 e do segundo elemento de enrolamento 60. Adicionalmente, na FIG. 7 a primeira extremidade condutora 220 e a segunda extremidade condutora 221 têm um tamanho e uma forma adaptados para receber três conjuntos de enrolamento (62, 64, 66), ao invés de um enrolamento na FIG. 2. Os números de referência iguais na FIG. 2 e FIG. 7 indicam elementos iguais.

[0037] Conforme ilustrado na FIG. 7 e FIG. 9, coletivamente, um primeiro conjunto de enrolamento 62 compreende o primeiro enrolamento e o segundo enrolamento; um segundo conjunto de enrolamento 64 compreende um terceiro enrolamento e o quarto enrolamento, e um terceiro conjunto de enrolamento 66 compreende um quinto enrolamento e um sexto enrolamento. Em certas formas de realização, o primeiro enrolamento, segundo enrolamento, terceiro enrolamento, enrolamento posterior, quinto enrolamento e o sexto enrolamento podem ser virtualmente idênticos para aumentar o volume de partes semelhantes para eficiência de fabrico para diferentes valores de capacitância. A capacitância total do capacitor 200 da FIG. 7 pode basear-se na soma de capacitâncias paralelas associadas a cada enrolamento. Por exemplo, a capacitância total do capacitor 200 da FIG. 7 pode ser determinada de acordo com a seguinte equação.

[0038] CT = C1 + C2 + C3, onde CT é a capacitância total, C1 é uma primeira capacitância associada com o primeiro conjunto de enrolamento 62, C2 representa a segunda capacitância associada com o segundo conjunto de enrolamento 64, e C3 é a terceira capacitância associada com o terceiro conjunto de enrolamentos 66.

[0039] O invólucro dielétrico primário 24 rodeia radialmente o primeiro enrolamento e o segundo enrolamento ou coletivamente o primeiro conjunto de enrolamento 62. Um invólucro dielétrico secundário 124 rodeia radialmente o terceiro elemento de enrolamento e o quarto elemento de enrolamento ou coletivamente o segundo conjunto de enrolamento 64. Um invólucro dielétrico terciário 224 rodeia radialmente o quinto elemento de enrolamento e o sexto elemento de enrolamento, ou coletivamente o terceiro conjunto de enrolamento 66.

[0040] Nenhum ou um mínimo de material dielétrico de enchimento, adesivo, polímero, plástico, elastómero ou resina é necessário entre, ou ao redor do invólucro dielétrico primária 24 e do invólucro dielétrico secundário 124, embora tal enchimento, vedante, adesivo, polímero, plástico, elastómero ou resina possam ser utilizados (62, 64, 66) para proporcionar isolamento ambiental adicional dos conjuntos de enrolamento (ou a interface elétrica entre os conjuntos de enrolamentos (62, 64, 66) 66) e as extremidades condutoras (220, 221)) de umidade, sal ou névoa, ou para proporcionar uma forma, tamanho ou pegada de montagem alvo para o conjunto do capacitor 200. Nenhum ou um mínimo de material dielétrico de enchimento, adesivo, polímero, plástico, elastómero ou resina é requerido entre ou ao redor do invólucro dielétrico secundário 124 e do invólucro dielétrico terciária 224, embora tal material de enchimento, selante, adesivo, polímero, plástico, elastómero ou resina possa ser utilizado (62, 64, 66) para proporcionar mais isolamento do ambiente dos conjuntos de enrolamento (ou a interface elétrica entre os conjuntos de enrolamentos (62, 64, 66) 66) e as extremidades condutoras (220, 221)) a partir de umidade, sal ou névoa, ou para proporcionar uma forma alvo, tamanho ou pegada de montagem para o conjunto do capacitor 200. Nenhum ou um mínimo de material de enchimento dielétrico, plástico, elastómero ou resina é necessário entre, ou em torno de qualquer combinação ou permutação do invólucro dielétrico primária 24, do invólucro dielétrico secundário 124 e do invólucro dielétrico terciária 224, embora tal enchimento, vedante, adesivo, polímero, plástico, elastómero ou resina possa ser usado para proporcionar mais isolamento do ambiente dos conjuntos de enrolamentos (por exemplo, no intervalo de ar entre as extremidades condutoras e qualquer conjunto de enrolamento) ou a interface elétrica entre o conjunto de enrolamentos e as extremidades condutoras a partir de umidade, sal ou névoa, ou para proporcionar uma forma alvo, tamanho ou pegada de montagem para a o conjunto do capacitor.

[0041] FIG. 8 mostra uma vista em perspectiva de ainda outra forma de realização de um capacitor 300. O capacitor 300 da FIG. 8 é semelhante ao capacitor 100 da FIG. 2, exceto por o capacitor 300 da FIG. 8 ter dois conjuntos de enrolamentos (62, 64) enquanto que o capacitor 100 da FIG. 2 tem apenas um conjunto de enrolamento, tal como um conjunto de enrolamento formado a partir do primeiro elemento de enrolamento 58 e do segundo elemento de enrolamento 60. Além disso, na FIG. 8 a primeira extremidade condutora 320 e a segunda extremidade condutora 321 têm um tamanho e forma adaptados para receber dois conjuntos de enrolamentos (62, 64), ao invés de um conjunto de enrolamento na FIG. 2. Os números de referência iguais na FIG. 2 e FIG. 8 indicam elementos iguais.

[0042] Por exemplo, a capacitância total do capacitor 300 da FIG. 8 pode ser determinada de acordo com a seguinte equação.

[0043] CT = C1 + C2, onde CT é a capacitância total, C1 é uma primeira capacitância associada ao primeiro conjunto de enrolamentos 62, C2 é a segunda capacitância associada ao segundo conjunto de enrolamentos 64.

[0044] Conforme ilustrado na FIG. 8 e FIG. 10, coletivamente, um primeiro conjunto de enrolamentos 62 compreende o primeiro elemento de enrolamento 58 e o segundo elemento de enrolamento 60; um segundo conjunto de enrolamentos 64 compreende um terceiro elemento de enrolamento e o quarto elemento de enrolamento. Um invólucro dielétrico primário 24 rodeia radialmente o primeiro enrolamento e o segundo enrolamento ou coletivamente o primeiro conjunto de enrolamentos 62. Um invólucro dielétrico secundário 124 rodeia radialmente o terceiro elemento de enrolamento e o quarto elemento de enrolamento ou coletivamente o segundo conjunto de enrolamento 64. Nenhum ou um mínimo de enchimento dielétrico, adesivo, polímero, plástico, elastómero ou uma resina entre ou ao redor do invólucro dielétrico primária 24 e do invólucro dielétrico secundário 124, embora tal enchimento, vedante, adesivo, polímero, plástico, elastómero ou resina possa ser utilizado, (por exemplo, no intervalo de ar entre as extremidades condutoras (220, 221) e qualquer conjunto de enrolamentos (62, 64, 66) para proporcionar mais isolamento no ambiente dos conjuntos de enrolamentos (ou a interface elétrica entre os conjuntos de enrolamentos (62,66,66) e as extremidades condutoras (220, 221)) a partir de umidade, sal ou névoa, ou para proporcionar uma forma alvo, tamanho ou pegada de montagem para o conjunto do capacitor 200.

[0045] FIG. 11 ilustra uma forma de realização de um método de fabrico do capacitor da descrição, tal como o capacitor da FIG. 2. O método leva os elementos em bruto do capacitor de filme a partir do fabricante e o resto do conjunto e vedação (processo mínimo desejado) é feito no fabricante secundário. Um capacitor de filme que passou por determinadas etapas no processo de fabrico é definido como elemento de filme em bruto, ou primeiro conjunto de enrolamento 62, segundo conjunto de enrolamento 64 ou terceiro conjunto de enrolamento 66. Algum fabricante do elemento em bruto pode também chamá-lo de elemento nu. Portanto, o nome de elemento em bruto pode variar, no entanto, o conceito básico permanece o mesmo. As etapas usadas para o processo de fabricação são indicadas como abaixo;

[0046] No passo S100, selecione ou obtenha qualquer tipo de rolo de filme dielétrico, tal como polipropileno, poliéster, sulfureto de polifenileno (PPS) e qualquer outro material dielétrico de espessura desejada (por exemplo, 2,5 micron a 6 micron) dependendo da tensão requerida para o capacitor. Por outro lado, a tensão nominal para o capacitor pode depender da tensão nominal do barramento inversor DC ou para outra rede elétrica ou aplicação de circuito do capacitor.

[0047] No passo S102, metalize o filme dielétrico com metal convencional ou um material de liga, tal como alumínio e/ou uma liga de zinco e estanho. Por exemplo, o filme pode ser metalizado por processo controlado de pulverização ou borrifação de metal fundido.

[0048] No passo S104, enrole ou role este filme utilizando um mandril dielétrico, bobina, carretel ou uma forma do tamanho desejado (por exemplo, o raio alvo).

[0049] No passo S106, pressione o rolo de filme de acima do passo S104 e submeta-o a tratamento de calor para proporcionar a forma desejada tal como cilíndrica ou retangular, oblonga ou outra.

[0050] No passo S108, borrife os terminais de extremidade do rolo de filme prensado e tratado termicamente com um metal desejado (por exemplo, alumínio) e/ou um material de liga, tal como Zinco e Estanho. Por exemplo, um metal ou material de liga desejado podem reduzir a corrosão da camada metalizada no filme dielétrico.

[0051] Os resultados dos passos S100 até S108, inclusive, podem ser referidos como elementos de filme em bruto ou conjunto de elementos nus ou de enrolamentos (62, 64, 66).

[0052] No passo S110, os conjuntos de enrolamento (62, 64, 66) ou elementos de filme em bruto são ligados às extremidades condutoras (20, 21, 120, 220, 221, 320, 321) na forma, espessura e dimensões desejadas. Em uma configuração, cada uma das extremidades condutoras (20, 21, 120, 220, 221, 320, 321) compreende uma estrutura de condução flexível na forma, espessura e dimensões desejadas. O passo S110 pode ser realizado por uma ou mais das seguintes técnicas que podem ser aplicadas alternadamente ou cumulativamente para unir as extremidades condutoras (20, 21, 120, 220, 221, 320, 321) aos enrolamentos ou conjuntos de enrolamento (62, 64, 66).

[0053] Sob uma primeira técnica, a ligação é realizada por reação exotérmica em uma nano-folha intercalada entre terminais pulverizados do elemento em bruto em extremidades condutoras. Reação exotérmica em nano- folha faz com que a temperatura da nano-folha vá tão alto quanto 1500 graus Celsius de nano-segundos por microssegundos de duração. Por conseguinte, à temperatura elevada transitória, a nano-folha funde sem qualquer refluxo e assim as duas superfícies (enrolamento ou conjunto de enrolamento e extremidades condutoras) são ligadas juntas com a resistência desejada necessária para as propriedades elétricas, mecânicas, térmicas e de desempenho. O método de ligação nano-folha precisa de cerca de 15 libras por polegada quadrada (PSI) a 30 PSI de pressão entre duas superfícies metálicas usadas para a ligação.

[0054] Sob uma segunda técnica para executar o passo S110, a ligação entre eles é conseguida por soldadura por onda de solda seletiva para preencher o número desejado de ondulações/depressões ou furos (por exemplo, furos 35) nas extremidades condutoras (20, 21, 120, 220, 221, 320, 321) ou as placas condutoras enquanto as estruturas condutoras são pressionadas contra, ou mantidas em posição em relação a extremidades de elementos em bruto do capacitor de filme ou regiões terminais de extremidade (por exemplo, onde uma secção transversal da primeira camada condutora 50, camada condutora 52, ou a folha metálica está exposta).

[0055] Sob uma terceira técnica para executar o passo S110, a ligação é conseguida por uma folha de solda pré-formada intercalada entre o elemento em bruto e a placa condutora e depois colocada sobre placa quente e comprimida para tirar vantagem da temperatura de baixa fusão da folha de solda pré-formada.

[0056] Sob uma quarta técnica para executar a etapa S110, a ligação é conseguida por método de soldadura resistiva para ligar placas condutoras com o elemento em bruto do capacitor de filme.

[0057] FIG. 12 ilustra uma forma de realização alternativa de um capacitor 400 que é semelhante ao capacitor 100 da FIG. 2, exceto por as extremidades (420, 421) do capacitor 400 não terem furos (por exemplo, 35). As extremidades (420, 421) são semelhantes ou idênticas às extremidades (20, 21), com a exceção de que as extremidades (420, 421) não têm os furos 35 ou aberturas ilustradas na FIG. 2. Os números de referência iguais na FIG. 2 e FIG. 12 indicam elementos iguais. Por exemplo, a configuração da FIG. 12 não requer qualquer furo para ser enchido, encapsulado, coberto, mergulhado, injetado ou tratado de outro modo com um material para encher o furo ou para proteger o furo da entrada de umidade, sal, névoa ou contaminantes para dentro do capacitor 400.

[0058] De acordo com a descrição, o capacitor e a conjunto eletrônico com o capacitor têm uma embalagem que é potencialmente menos dispendiosa, menos demorada de fabricar, mais leve (por exemplo, menor em peso ou massa) e menor em tamanho para um dado valor de capacitância (por exemplo, Farads) do que os desenhos convencionais que requerem moldagem de material de enchimento, adesivo, polímero, plástico, elastómero ou resina. O capacitor é bem adequado para a gestão térmica ativa e dissipação de calor, como descrito acima nesta descrição.

[0059] Os condutores do capacitor também estão dispostos para dissipação térmica eficiente no ar ambiente, o invólucro 32 e a placa de circuito 28 por meio de blocos correspondentes ou traços condutores. Uma vez que um ou mais capacitores do conjunto eletrônico podem ser mantidos mais frios, a conjunto eletrônico (por exemplo, como um inversor ou controlador) pode funcionar de forma confiável durante uma vida útil mais longa ou ter maior capacidade de processamento de corrente ou potência do que seria possível de outro modo. A placa condutora facilita uma baixa resistência e baixa indutância de conexão elétrica para os blocos na placa de circuito.

[0060] O capacitor e sua estrutura condutora suportam gerenciamento térmico nos dois lados. No que diz respeito à gestão térmica do primeiro lado do capacitor, a ligação da estrutura condutora do capacitor aos blocos condutores oferece uma grande flexibilidade na gestão térmica suportando vários graus de dissipação de calor na placa de circuito 28. Por exemplo, as estruturas condutoras dos capacitores aqui divulgadas podem ser ligadas eletricamente e mecanicamente a traços ou blocos condutores nas placas de circuito nas extremidades (por exemplo, 20, 21), ou em abas (por exemplo, 22, 44), ou ambas, em que cada ligação mecânica aos blocos condutores proporciona um trajeto térmico para conduzir, potencialmente, o calor para fora do capacitor. Em relação à gestão térmica do segundo lado, oposto à placa de circuito 28, um dissipador de calor térmico respectivo opcional pode sobrepor o capacitor para dissipação de calor.

[0061] Tendo descrito a forma de realização preferida, tornar-se evidente que podem ser feitas várias modificações sem afastamento do âmbito da invenção tal como definido nas reivindicações anexas.

Claims

1. Capacitor (100), compreendendo: um primeiro elemento de enrolamento (58) compreendendo uma primeira camada condutora (50) e primeira camada dielétrica (56) sobrepondo-se à primeira camada condutora (50); um segundo elemento de enrolamento (60) compreendendo uma segunda camada condutora (52) e uma segunda camada dielétrica (57) sobrepondo-se à segunda camada condutora (52), o primeiro elemento de enrolamento (58) intercalado, parcial ou totalmente, com a segunda camada de enrolamento; um invólucro dielétrico (24) para circundar radialmente o primeiro elemento de enrolamento (58) e o segundo elemento de enrolamento (60); e o primeiro elemento de enrolamento (58) conectado eletricamente à uma primeira extremidade condutora (20); um segundo elemento de enrolamento (60) eletricamente conectado a uma segunda extremidade condutora (21), a segunda extremidade condutora (21) em oposição à primeira extremidade condutora (20), a primeira extremidade condutora (20) formando um primeiro condutor, a segunda extremidade condutora (21) formando um segundo condutor; e caracterizado pelo fato de que a primeira extremidade condutora (20) tem uma primeira pluralidade de furos que se estendem axialmente e em que a segunda extremidade condutora (21) tem uma segunda pluralidade de furos que se estendem axialmente, a primeira e a segunda pluralidade de furos que se estendem axialmente sendo configuradas para permitirem que a solda flua para uma região de intervalo de terminal elétrico para conectar eletricamente o primeiro e o segundo elementos de enrolamento (60) à primeira e à segunda extremidades condutoras (20, 21), respectivamente.

2. Capacitor (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira extremidade condutora (20) tem um rebordo de montagem periférico que se estende para dentro na direção do invólucro dielétrico (24) e em que a segunda extremidade condutora (21) tem um rebordo de montagem periférico que se estende para dentro na direção do invólucro dielétrico (24).

3. Capacitor (100) de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade de primeiras abas se estende em um ângulo substancialmente ortogonal a partir da primeira extremidade condutora (20) e em que uma pluralidade de segundas abas se estende em um ângulo substancialmente ortogonal a partir da segunda extremidade condutora (21).

4. Capacitor (100) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que as primeiras abas são intercaladas com ou adjacentes às segundas abas.

5. Capacitor (100) de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que cada uma das primeiras abas e segundas abas termina em uma porção arqueada, em que a porção arqueada é inclinada contrária ao invólucro dielétrico (24).

6. Capacitor (100) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que um raio maior da porção arqueada se volta para dentro na direção do invólucro dielétrico (24) e um raio menor da porção arqueada se volta para fora.

7. Conjunto eletrônico (11), caracterizado pelo fato de que compreende: um capacitor (100) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6; uma placa de circuito (28) tendo uma camada dielétrica, traços condutores e blocos de montagem associados a um ou mais traços condutores; uma porção da primeira extremidade condutora (20) do primeiro elemento de enrolamento (58) eletricamente e mecanicamente conectada a um bloco de montagem por meio de solda.

8. Conjunto eletrônico (11) de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que cada uma das primeiras abas é eletricamente e mecanicamente conectada à um primeiro bloco condutor na placa de circuito, e em que cada uma das segundas abas é eletricamente e mecanicamente conectada à um segundo bloco condutor na placa de circuito; o primeiro bloco condutor e segundo bloco condutor formando um trajeto térmico para dissipação de calor para dentro da placa de circuito.

9. Conjunto eletrônico (11) de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que um raio maior da porção arqueada se volta para dentro em direção ao invólucro dielétrico (24) e um raio menor da porção arqueada volta-se para fora.

10. Conjunto eletrônico (11) de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que o respectivo dissipador térmico (92) de calor se sobrepõe ao capacitor (100) para dissipação de calor e em um lado oposto do capacitor (100) em relação à placa de circuito.

11. Conjunto eletrônico (11) de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, caracterizado pelo fato de que o dissipador térmico (92) de calor compreende uma primeira porção que se combina com uma segunda porção para formar um interior que é preenchido com elementos termo dissipadores que são geralmente espaçados uns dos outros.