CN102394181B - 矩阵式超级电容 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种矩阵式超级电容，包含至少一个电容矩阵，而电容矩阵又包含至少一个电容模块，而电容模块包括有主基板、副基板、盖板、线路板和若干个单体电容。主基板上有若干个凹窝，若干个单体电容的底部分别插入凹窝内；副基板上有若干个与凹窝相对应的台阶式通孔，若干个单体电容的顶部分别插入台阶式通孔，单体电容的电极穿过所述的台阶式通孔与线路板焊接，线路板通过螺钉固定在副基板上；副基板的上一侧引出有与线路板相连接的导线线束；主基板、副基板、盖板通过螺钉固定成一个整体。与现有技术相比，本发明具有高安全可靠性，高环境适用性，以及高稳定免维护性和坦克化，模块化，集成化的三高三化特点。

Description

矩阵式超级电容
技术领域
本发明涉及一种电容器，特别是涉及一种可应用于风电、太阳能、新能源汽车电源等领域的专用矩阵式超级电容。
背景技术
电容虽小，但用途很广，大到航天飞船，小到一个移动U盘。尤其是在电源领域，更少不了电容，对于电容要求容量大的情况下，通常的方式是将若干个单体电容组合成一个超级电容。然而在风电、太阳能、新能源汽车电源等领域的超级电容工况条件恶劣，温度交替变化幅度大、震动剧烈从而导致电容运行的可靠性，一旦发生这种情况，后期的维修成本急剧上升，这也是目前超级电容面临的普遍难题。
发明内容
本发明的目的正是在于克服现有技术存在的上述不足，通过对现有超级电容的改进，提供一种矩阵式超级电容。
本发明给出的这种矩阵式超级电容，包含至少一个电容矩阵，而电容矩阵又包含至少一个电容模块，而电容模块包括有主基板1、副基板2、盖板3、线路板4和若干个单体电容5。主基板1上有若干个凹窝6，若干个单体电容5的底部分别插入凹窝6内；副基板2上有若干个与凹窝6相对应的台阶式通孔7，若干个单体电容5的顶部分别插入台阶式通孔7，单体电容5的电极穿过所述的台阶式通孔7与线路板4焊接，线路板4通过螺钉8固定在副基板2上；副基板2的上一侧引出有与线路板4相连接的导线线束11；主基板1、副基板2、盖板3通过螺钉10固定成一个整体。
进一步地，在所述的每一个凹窝6内放置一个阻燃硅橡胶防震垫圈9。
又进一步地，所述的凹窝6与单体电容5的底部形成过渡配合；所述的台阶式通孔7与单体电容5的顶部形成过渡配合。
更进一步地，当电容矩阵多于1个时，电容矩阵之间并联，还可以是串联。
还进一步地，电容矩阵由电容模块并联，还可以是由电容模块串联。即当超级电容模块的个数大于2时，每个超级电容模块之间可以是并联的，也可以是串联的。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：具有高安全可靠性，高环境适用性，以及高稳定免维护性和坦克化，模块化，集成化的三高三化特点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明主基板的结构示意图；
图3为本发明阻燃硅橡胶防震垫圈的结构示意图；
图4为本发明副基板的结构示意图；
图5为本发明盖板的结构示意图。
具体实施方式
实施方式一：使用模具铸造或机床加工单面具有蜂窝状凹窝的主基板，材质为高强度尼龙板，可以保证在-60～200摄氏度范围内不变形，不老化。蜂窝状凹窝的数量为8×10＝80个，凹窝的直径与高性能电容单体的直径工差为±0.5mm，每个凹窝内放置外径略小于凹窝的直径的防震垫，防震垫采用阻燃硅橡胶，可以保证在-90度～260度不变形不老化。80个在标准使用技术条件下充放电十万次以上的高性能电容单体的底端可分别插到80个凹窝内。
使用模具铸造或机床加工具有台阶式通孔的副基板，材质为高强度尼龙板，可以保证在-60～200摄氏度范围内不变形，不老化。台阶式通孔的数量也为8×10＝80个，通透孔的大孔的直径与高性能电容单体的直径工差为±0.5mm，小孔的直径以方便单体电容的电极可方便穿过为限。将该副基板覆盖在主基板上，这样80个单体电容的上端均已分别插入副基板的80个通孔内的大孔内，单体电容的电极穿过副基板与线路板相焊接，这样80个电容单体通过线路板上面的电路及电子元器件串联成一个整体，线路板通过螺钉固定在副基板的上面，导线线束与线路板连接并通过副基板固定并引到外部，
使用模具铸造或机床加工盖板，为了保证整体的强度，材质也为高强度尼龙板，可以保证在-60～200摄氏度范围内不变形，不老化。使用8个长螺钉依次穿过盖板、副基板上的螺钉孔与主基板上拧合，从而将盖板、副基板、主基板连同内部的80个电容单体的线路板固定成一个整体。此设计是最佳的防止电容震动的方法之一，可有效地防止因电容震动造成的接触不良，以及在风桨在运行中由于离心力的长期作用造成的整体变形的缺陷，大大提高了超级电容的高可靠性免维护性。
实施方式二：参照图1～图5。使用模具铸造或机床加工双面具有蜂窝状凹窝的主基板，材质为高强度尼龙板，可以保证在-60～200摄氏度范围内不变形，不老化。蜂窝状凹窝单面的数量为6×7＝42个，双面共计84个，凹窝的直径与高性能电容单体的直径工差为±0.5mm，每个凹窝内放置外经略小于凹窝的直径的防震垫，防震垫采用阻燃硅橡胶，可以保证在-90度～260度不变形不老化。84个在标准使用技术条件下充放电十万次以上的高性能电容单体的底端可分别插到84个凹窝内。
使用模具铸造或机床加工具有台阶式通孔的副基板2个，材质为高强度尼龙板，可以保证在-60～200摄氏度范围内不变形，不老化。台阶式通孔的数量也为6×7＝42个，通透孔的大孔的直径与高性能电容单体的直径工差为±0.5mm，小孔的直径以方便单体电容的电极可方便穿过为限。将2个副基板分别覆盖在主基板的上下两面，这样主基板单面的42个单体电容的上端均已分别插入副基板的42个通孔内的大孔内，单体电容的电极穿过副基板与线路板相焊接，这样84个电容单体通过线路板上面的电路及电子元器件串联成一个整体，形成超级电容，2块线路板通过螺钉固定在2个副基板的上面，导线线束与2块线路板连接并通过其中一个副基板固定并引到外部，
使用模具铸造或机床加工盖板2个，为了保证整体的强度，材质也为高强度尼龙板，可以保证在-60～200摄氏度范围内不变形，不老化。使用16个长螺钉依次穿过盖板、副基板上的螺钉孔与主基板上拧合，从而将2个盖板、2个副基板、1个主基板连同内部的84个电容单体的2块线路板固定成一个整体。此设计是最佳的防止电容震动的方法之一，可有效地防止因电容震动造成的接触不良，以及在风桨在运行中由于离心力的长期作用造成的整体变形的缺陷，大大提高了超级电容的高可靠性免维护性。
实施方式三：8个通过上述实施方式一得到的矩阵式超级电容的线束并联，得到一个容量更大的矩阵式超级电容。
实施方式四：6个通过上述实施方式二得到的矩阵式超级电容的线束串联，得到一个耐压更高的矩阵式超级电容。
实施方式五：2个通过上述实施方式三得到的矩阵式超级电容的线束与3个通过上述实施方式三得到的矩阵式超级电容的线束并联，得到一个容量超大、耐压强度也较大的矩阵式超级电容。
实施方式六：2个通过上述实施方式四得到的矩阵式超级电容的线束与2个通过上述实施方式四得到的矩阵式超级电容的线束并联，得到一个容量超大、耐压强度也较大的矩阵式超级电容。
实施方式七：4个通过上述实施方式三得到的矩阵式超级电容的线束与2个通过上述实施方式四得到的矩阵式超级电容的线束并联，得到一个容量超大、耐压强度也较大的矩阵式超级电容。
实施方式八：21个通过上述实施方式三得到的矩阵式超级电容的线束与32个通过上述实施方式四得到的矩阵式超级电容的线束串联，得到一个容量超大、耐压强度也较大的矩阵式超级电容。
实施方式九：73个通过上述实施方式六得到的矩阵式超级电容的线束与1个通过上述实施方式八得到的矩阵式超级电容的线束并联，得到一个容量超大、耐压强度也较大的矩阵式超级电容。
实施方式十：57个通过上述实施方式九得到的矩阵式超级电容的线束与12400个通过上述实施方式二得到的矩阵式超级电容的线束并联，得到一个容量超大、耐压强度也较大的矩阵式超级电容。

Claims (7)

1.矩阵式超级电容，它包含至少一个电容矩阵，所述的电容矩阵包含至少一个电容模块，所述的电容模块包括有主基板(1)、副基板(2)、盖板(3)、线路板(4)和若干个单体电容(5)，其特征在于：所述的主基板(1)上有若干个凹窝(6)，若干个单体电容(5)的底部分别插入凹窝(6)内，凹窝的直径与高性能电容单体的直径工差为±0.5mm；副基板(2)上有数量与凹窝(6)相等、位置与凹窝(6)对应的台阶式通孔(7)，若干个单体电容(5)的顶部分别插入台阶式通孔(7)，单体电容(5)的电极穿过所述的台阶式通孔(7)与线路板(4)焊接，线路板(4)通过螺钉(8)固定在副基板(2)上；副基板(2)的上一侧引出有与线路板(4)相连接的导线线束(11)；主基板(1)、副基板(2)、盖板(3)通过螺钉(10)固定成一个整体。
2.根据权利要求1所述的矩阵式超级电容，其特征在于在所述的凹窝(6)内放置一个阻燃硅橡胶防震垫圈(9)。
3.根据权利要求1所述的矩阵式超级电容，其特征在于所述的凹窝(6)与单体电容(5)的底部形成过渡配合，所述的台阶式通孔(7)与单体电容(5)的顶部形成过渡配合。
4.根据权利要求1所述的矩阵式超级电容，其特征在于当电容矩阵多于1个时，电容矩阵之间并联。
5.根据权利要求1所述的矩阵式超级电容，其特征在于当电容矩阵多于1个时，电容矩阵之间串联。
6.根据权利要求1或4或5所述的矩阵式超级电容，其特征在于所述的电容矩阵由电容模块并联。
7.根据权利要求1或4或5所述的矩阵式超级电容，其特征在于所述的电容矩阵由电容模块串联。
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