CN110797185A - 一种电容芯子浸泡式电容器及车辆 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电容芯子浸泡式电容器及车辆，涉及电子电器领域。电容芯子浸泡式电容器包括具有外壁和至少一个筒状内壁的壳体、密封板、正负极铜排和灌封胶，筒状内壁限定有用于容纳电容芯子的容纳腔，外壁和筒状内壁之间限定有冷却液通道，冷却液通道在外壁处形成冷却液进口和冷却液出口，外壁朝向筒状内壁的方向伸出有限位部。密封板与限位部配合套设在筒状内壁上，其用于密封冷却液通道，正负极铜排分别设置在壳体的顶部和底部，正负极铜排与电容芯子连接，灌封胶用于固定并密封正负极铜排。本发明将冷却通道设置在电容器的内部，使冷却液深入到电容器内部从而直接带走热量，减少了热传递路径，能够快速地降低电容器的温度。
Description
技术领域
本发明涉及电子电器领域，特别是涉及一种电容芯子浸泡式电容器及车辆。
背景技术
随着环境保护的日益严峻，油耗以及排放法规的加严以及汽车保有量的增加导致石油消耗的日益升高，发展新能源汽车已成为汽车行业共同的选择。新能源汽车是未来汽车产业的走向。
电机控制器是每台新能源车中不可或缺的关键控制系统，随着技术的进步和市场对动力性的要求的提高，牵引电机及发电机的功率不断增大，导致逆变器的输出负荷不断增加，电流电压不断升高，发热量也会同时增加。对控制器的热管理提出更苛刻的要求，而逆变器中对热敏感的关键部件中，电容器是其中最薄弱的器件，其特点是：1.产热快，需要快速散热；2.散热不良严重影响电容寿命。此电容器件的核心是芯子中的膜材料的耐温等级，要通过基础材料科学的逐渐进步才能解决耐温问题，而这需要很长时间的研发与基础材料科学的进步。显然当前快速发展的新能源行业不能因为此材料的限制而停滞。因此，在基于现有材料的基础上解决散热问题就成了关键点。而采用何种方式对电容器进行冷却，关系到各类控制器装置的参数选择、结构设计及系统安全稳定运行等。
现有技术中的电机控制器使用的电容器自身一般不包含冷却构造。多是将单个大电容或多个联合起来的小电容通过导热材料将某一面贴在冷却水道表面进行多级传导散热。一般传热路径为：封装好的电容器(电容芯子+灌封树脂+塑胶外壳)→导热硅脂(或导热垫片)→冷却板(一般为金属材料，如铝材)→冷却液。即电容器的热经过多层传导最终通过冷却液带走热量。其缺陷在于：多级传导材料叠加后热阻很大、导热速度和效率很低，电容芯子快速温升时不能迅速散热，使芯子的膜材料耐温能力受到频繁挑战，导致电容器加速老化，积累到一定程度时车辆会出现高危事故，且事故一般发生于超车、爬坡等大电流条件，容易造成车毁人亡的严重事故。
发明内容
本发明第一方面的的目的是要提供一种电容芯子浸泡式电容器，解决现有技术中不能快速降低电容器的温升从而导致电容器加速老化，严重的话会导致车辆事故发生的技术问题。
本发明第一方面的进一步的目的是要降低成本。
本发明第二方面的目的是要提供一种车辆。
根据本发明第一方面的目的，本发明提供了一种电容芯子浸泡式电容器，包括：
具有外壁和至少一个筒状内壁的壳体，所述筒状内壁限定有用于容纳电容芯子的容纳腔，所述外壁和所述筒状内壁之间限定有冷却液通道，所述冷却液通道在所述外壁处形成冷却液进口和冷却液出口，所述外壁朝向所述筒状内壁的方向伸出有限位部；
密封板，与所述限位部配合套设在所述筒状内壁上，用于密封所述冷却液通道；
正负极铜排，其分别设置在所述壳体的顶部和底部，所述正负极铜排与所述电容芯子连接；
灌封胶，用于固定并密封所述正负极铜排。
可选地，所述筒状内壁的高度低于所述外壁的高度；
所述灌封胶与外界接触的表面高于所述正负极铜排并低于所述外壁。
可选地，所述密封板与位于所述壳体顶部的所述正负极铜排之间设有所述灌封胶。
可选地，至少一个所述筒状内壁为多个，多个所述筒状内壁按照阵列方式设置。
可选地，所述电容芯子通过焊接的方式与所述正负极铜排连接。
可选地，所述外壁为方形，所述冷却液通道在所述外壁相对的两侧处分别形成冷却液进口和冷却液出口。
可选地，所述冷却液进口和所述冷却液出口处均安装有密封件。
可选地，沿所述冷却液流动方向的所述筒状内壁两两相连；
垂直于所述冷却液流动方向的所述筒状内壁两两之间间隔第一预设距离，靠近所述外壁的所述筒状内壁与所述外壁之间间隔第二预设距离。
可选地，所述限位部设置在所述外壁的四个顶角处。
根据本发明第二方面的目的，本发明还提供了一种车辆，其安装有上述的电容器。
本发明包括具有外壁和至少一个筒状内壁的壳体、电容芯子、密封板、正负极铜排和灌封胶，筒状内壁限定有用于容纳电容芯子的容纳腔，外壁和筒状内壁之间限定有冷却液通道，冷却液通道在外壁处形成冷却液进口和冷却液出口，外壁朝向筒状内壁的方向伸出有限位部。密封板与限位部配合套设在筒状内壁上，其用于密封冷却液通道，正负极铜排分别设置在壳体的顶部和底部并且与电容芯子连接，灌封胶用于固定并密封正负极铜排。本发明将冷却通道设置在电容器的内部，使冷却液深入到电容器内部从而直接带走热量，减少了热传递路径，能够快速地降低电容器的温度。
进一步地，本发明将电容器的壳体设置成具有部分冷却液通道功能，并且可以对电容芯子起到固定的作用，不需要在电容器外部增加冷却板或散热器等部件，也无需涂导热硅脂或安装导热垫片，减少了工装工序，并且减小了开发成本。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的电容芯子浸泡式电容器的示意性结构图；
图2是图1所示电容芯子浸泡式电容器的示意性爆炸图；
图3是图1所示电容芯子浸泡式电容器中壳体的示意性结构图；
图4是图1所示电容芯子浸泡式电容器中电容芯子安装在壳体内的示意性结构图；
图5是图1所示电容芯子浸泡式电容器中冷却液的示意性流向图；
图6是图1所示电容芯子浸泡式电容器的一个角度的示意性剖视图；
图7是图1所示电容芯子浸泡式电容器的另一个角度的示意性剖视图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
图1是根据本发明一个实施例的电容芯子浸泡式电容器的示意性结构图，图2是图1所示电容芯子浸泡式电容器的示意性爆炸图。如图1-2所示，在一个具体地实施例中，电容芯子浸泡式电容器100一般性地可包括具有外壁12和至少一个筒状内壁11的壳体1、密封板3、正负极铜排4和灌封胶5，其中，筒状内壁11限定有用于容纳电容芯子2的容纳腔，外壁12和筒状内壁11之间限定有冷却液通道，冷却液通道在外壁12处形成冷却液进口13和冷却液出口，外壁12朝向筒状内壁11的方向伸出有限位部。密封板3与限位部配合套设在筒状内壁11上，其用于密封冷却液通道，正负极铜排4分别设置在壳体1的顶部和底部，正负极铜排4与电容芯子2连接。这里，正负极铜排4指的是正极铜排和负极铜排，两个铜排中任一个铜排设置在壳体1的顶部，另一个铜排设置在壳体1的底部。灌封胶5用于固定并密封正负极铜排4。
本发明将冷却通道设置在电容器的内部，使冷却液深入到电容器内部从而直接带走热量，减少了热传递路径，能够快速地降低电容器的温度，进一步提高电容器的寿命。
在一个优选地实施例中，筒状内壁11的高度低于外壁12的高度，灌封胶5与外界接触的表面高于正负极铜排4且低于外壁12。这里，将筒状内壁11的高度设置成低于外壁12的高度，可以直接在正负极铜排4上注入灌封胶5，利用外壁12的高度对灌封胶5进行限制，比较方便。
进一步地，本发明中的密封板3与位于壳体1顶部的正负极铜排4之间设有灌封胶5。利用灌封胶5可以对冷却液通道进行更好的密封。
图3是图1所示电容芯子2浸泡式电容器中壳体1的示意性结构图，图4是图1所示电容芯子2浸泡式电容器中电容芯子2安装在壳体1内的示意性结构图。如图3-4所示，并参见图1-2，本发明中的壳体1外壁12为方形，冷却液通道在外壁12相对的两侧处分别形成冷却液进口13和冷却液出口14。优选地，冷却液进口13处和冷却液出口14处均安装有密封件6。安装密封件6可以进行更好的密封，防止在使用时冷却液通道里的冷却液外泄。需要使用电容器时，将冷却液进口13和冷却液出口14与外界供水机构连接即可，保证密封性，密封件6可以是密封圈。
本发明将冷却液引入到电容器内部，通过特殊的壳体1结构形成冷却液通道，壳体1作为部分流道的同时，也作为电容芯子2的绝缘层使用，通过灌封胶5来完成冷却液通道的封闭与密封。本发明通过将冷却液引入电容器内部直接冷却发热的电容芯子2，使电容芯子2与冷却液之间的传导介质层数减小到极限，即将电容芯子2浸泡在冷却液中，非常利于散热。
进一步地，限位部15设置在外壁12的四个顶角处。并将限位部15设置成弧形以配合筒状内壁11的形状，不占用空间，结构紧凑。密封板3上开设有与筒状内壁11对应的通孔以套设在筒状内壁11上从而对冷却液通道进行密封。
进一步地，至少一个筒状内壁11为多个，多个筒状内壁11按照阵列方式设置。具体地，筒状内壁11的数量为12个，12个筒状内壁11按照矩阵的方式排列。筒状内壁11的底部开设有通孔以使安装在筒状内壁11中的电容芯子2与正负极铜排4连接，其中，通孔的直径小于筒状内壁11的直径。
本发明将电容器的壳体1设置成具有部分冷却液通道功能，并且可以对电容芯子2起到固定的作用，不需要在电容器外部增加冷却板或散热器等部件，也无需涂导热硅脂或安装导热垫片，减少了工装工序，并且减小了开发成本。
图5是图1所示电容芯子浸泡式电容器中冷却液的示意性流向图，图6是图1所示电容芯子2浸泡式电容器的一个角度的示意性剖视图，图7是图1所示电容芯子2浸泡式电容器的另一个角度的示意性剖视图。如图5-7所示，并参见图1-4，图中的箭头方向为冷却液的流动方向。沿冷却液流动方向的筒状内壁11两两相连，垂直于冷却液流动方向的筒状内壁11两两之间间隔第一预设距离，靠近外壁12的筒状内壁11与外壁12之间间隔第二预设距离。其中，第一预设距离和第二预设距离可以具体根据需求设定，另外，本发明中的冷却液进口13和冷却液出口14设置成圆形并且均设置为一个。但是，冷却液进口13和冷却液出口14的数量、位置以及形状均可以视情况调整，也可将流道形状、水流方向进行调整以便提高散热效率或散热均匀性等。
进一步地，本发明中位于壳体1顶部的正负极铜排4是位于筒状内壁11的上方并与筒状内壁11接触，正负极铜排4均通过焊接的方式与电容芯子2连接。
本发明中的电容器壳体1中限定冷却液通道可以保证电容芯子2四周被冷却液包围，可以很快速并很均匀的对电容芯子2进行散热。
另外，本发明中的电容芯子2浸泡式电容器的制作工艺的主要步骤如下：
步骤一：将绕好的单个电容芯子2插入到筒状内壁11限定的容纳腔中，形成电容芯子2与壳体1的组合，参见图4；
步骤二：将密封板3套设在筒状内壁11上以密封冷却液通道；
步骤三：将正负极铜排4中的一个铜排放置在电容芯子2的上方，并将铜排与电容芯子2进行焊接以得到半成品电容器；
步骤四:将步骤三中得到的半成品电容器翻置，也就是在壳体1的底部放置另一铜排，并将该铜排与电容芯子2进行焊接；
步骤五：在壳体1的顶部和底部均注入灌封胶5并保证其固化，灌封胶5的液面应平整，且高于正负极铜排4的上表面并低于壳体1边缘。
本发明中的电容芯子浸泡式电容器制作工艺简单，并且制作成本较低，能够大量生产。
本发明还提供了一种车辆，其安装有如上述任一项实施例中的电容芯子浸泡式电容器。对于电容芯子浸泡式电容器，这里不一一赘述。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (10)
1.一种电容芯子浸泡式电容器，其特征在于，包括：
具有外壁和至少一个筒状内壁的壳体，所述筒状内壁限定有用于容纳电容芯子的容纳腔，所述外壁和所述筒状内壁之间限定有冷却液通道，所述冷却液通道在所述外壁处形成冷却液进口和冷却液出口，所述外壁朝向所述筒状内壁的方向伸出有限位部；
密封板，与所述限位部配合套设在所述筒状内壁上，用于密封所述冷却液通道；
正负极铜排，其分别设置在所述壳体的顶部和底部，所述正负极铜排与所述电容芯子连接；
灌封胶，用于固定并密封所述正负极铜排。
2.根据权利要求1所述的电容芯子浸泡式电容器，其特征在于，
所述筒状内壁的高度低于所述外壁的高度；
所述灌封胶与外界接触的表面高于所述正负极铜排且低于所述外壁。
3.根据权利要求1所述的电容芯子浸泡式电容器，其特征在于，
所述密封板与位于所述壳体顶部的所述正负极铜排之间设有所述灌封胶。
4.根据权利要求1所述的电容芯子浸泡式电容器，其特征在于，
至少一个所述筒状内壁为多个，多个所述筒状内壁按照阵列方式设置。
5.根据权利要求1所述的电容芯子浸泡式电容器，其特征在于，
所述电容芯子通过焊接的方式与所述正负极铜排连接。
6.根据权利要求1所述的电容芯子浸泡式电容器，其特征在于，
所述外壁为方形，所述冷却液通道在所述外壁相对的两侧处分别形成冷却液进口和冷却液出口。
7.根据权利要求1所述的电容芯子浸泡式电容器，其特征在于，
所述冷却液进口处和所述冷却液出口处均安装有密封件。
8.根据权利要求6所述的电容芯子浸泡式电容器，其特征在于，
沿所述冷却液流动方向的所述筒状内壁两两相连；
垂直于所述冷却液流动方向的所述筒状内壁两两之间间隔第一预设距离，靠近所述外壁的所述筒状内壁与所述外壁之间间隔第二预设距离。
9.根据权利要求6所述的电容芯子浸泡式电容器，其特征在于，
所述限位部设置在所述外壁的四个顶角处。
10.一种车辆，其特征在于，安装有如权利要求1-9中任一项所述的电容芯子浸泡式电容器。
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