CN110875146B - 电容块、包含电容块的组合件以及组装电容块的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尤其是用于电气设备的电容块、包含电容块的组合件以及组装电容块的方法，电容块包括：箱体；电容元件，容纳于箱体中；物质填充箱体与电容元件之间的空间以便确保电容元件的密封性；散热片与电容元件直接接触抵靠散热片。在电容块中，散热片与填充物质不同，散热片的指定为自由面的面形成电容块的外部面且不含填充物质。

Description

电容块、包含电容块的组合件以及组装电容块的方法

技术领域

本发明涉及一种尤其是用于电气设备(例如机动车辆车载)的电容块、包含电容块的组合件以及组装电容块的方法。此电气设备可以是反相器、电压转换器或电力电池充电器。

背景技术

通常，在操作时，电容经受温度变化，当电容由空气包围时，温度变化可使得来自周围空气的湿气冷凝。此通过冷凝形成的水可阻碍电容的正确操作。密封布置因此是必要的。一般来说，电容浸没在可聚合树脂中。此树脂围绕电容以流体状态倒入，随后聚合呈固体状态。此聚合可通过在烘箱中加热执行。因此，树脂以密封方式完全包围电容。此树脂也是电绝缘体。

此外，电容是用于车载反相器、电压转化器或电力充电器的组件。确切地说，在电力或混合动力汽车应用中电流可能具有高强度。通过焦耳效应(Joule effect)产生的热可接着在损坏电容的风险下变得重要。为了避免因热的任何降低，用于冷却电容器的系统是必需的。从专利申请公开案US2010/0259898中已知此系统，其中经由树脂从电容器实现热耗散。不利的是，在电力或混合动力车辆的情形下，所述树脂不具有足够的热导率。举例来说，树脂具有介于0.5W/m·K与1W/m·K之间的热导率。因此，热无法以快速且高效的方式耗散。

因此寻求一种用于电容的高效冷却系统，尤其是一种从电容器以快速且高效方式耗散热的路径。

发明内容

为此目的，本发明涉及一种尤其是用于电气设备的电容块，包括：

箱体；

电容元件，容纳于箱体中；

物质，填充箱体与电容元件之间的空间，以便确保电容元件的密封性；

散热片，电容元件直接接触抵靠散热片；

电容块的散热片与填充物质不同，散热片的指定为自由面的面形成电容块的外部面且不含所述填充物质。

因此，在根据本发明的电容块中，热耗散并不是经由填充物质发生，而是经由与电容元件直接接触的散热片发生。电容块因此比在现有技术中更高效地耗散热。尤其是，电容元件与散热片直接接触。换句话说，电容块不含电容元件与散热片之间的填充物质。确切地说，填充物质在箱体的填充期间是流体，随后在聚合步骤之后变为固体。尤其是，举例来说，填充物质是可聚合物质，例如可聚合树脂。

根据本发明的一方面，散热片的热导率大于填充物质的热导率。因此，散热片的较好热导率使得有可能将热引导到冷却回路，散热片的自由面可抵靠所述冷却回路，且从而与现有技术相比促进热交换。尤其是，散热片的自由面形成光滑且平坦的表面，所述表面配置成抵靠冷却回路的对应面。因此，避免在散热片与冷却回路之间存在气穴，自由面抵靠所述冷却回路。板是例如金属。

根据本发明的另一方面，散热片包括板，所述板的与电容元件相对的面形成散热片的自由面。

根据本发明的另一方面，板包括两个相对面，两个相对面由横向于这两个面延伸的边缘连接。板的面包含散热片的自由面。尤其是，板的与自由面相对的面支撑电容元件，确切地说，直接或间接经由与填充物质不同的导热及介电层。根据本发明的另一方面，填充物质与板的边缘接触。换句话说，填充物质抵靠板的厚度。确切地说，填充物质在离板的与电容元件接触的面的大于或等于2毫米的高度上与板的边缘接触。填充物质在板的厚度的至少一个部分上的此接触高度使得有可能保证围绕板的密封性且从而避免围绕板的湿气渗透到电容元件。

确切地说，散热片和电容元件通过固化的填充物质保持在一起。这尤其是举例来说在填充物质是可聚合物质，例如可聚合树脂的情况下。因此，填充物质至少部分地有助于将散热片和电容元件保持在一起。因此，电容块形成单个可操控对象。

根据本发明的另一方面，填充物质延伸到小于散热片的自由面的高度的高度，所述高度关于箱体的底部界定。具体地说，“高度”意味着在部件堆叠方向上，尤其是在沿着其散热片抵靠电容元件，随后冷却回路抵靠散热片的方向上，从箱体的底部量测的距离。因此，当电容块在包含散热片的自由面的一侧抵靠冷却回路时，冷却回路抵靠自由面，无额外高度的填充物质防止自由面与冷却回路接触。从散热片到冷却回路的高效热耗散可因此实现。

根据本发明的另一方面，散热片包括导热及介电界面层。界面层形成散热片与电容元件之间的接触。尤其是，界面层在电容元件与板之间。界面层的介电特征防止电容元件与散热片的板之间的短路，而其热导率使得能够高效耗散热。尤其是，其热导率大于填充物质的热导率。确切地说，界面层是预成型且转移的介电材料的片材。根据本发明的另一方面，界面层具有围绕板的过度延伸部分。换句话说，界面层在散热片的板的周围伸出。当板容易与电容元件产生短路时，这是特别有利的。界面层的过度延伸部分防止电容元件与散热片的板之间产生电弧。过度延伸部分增大板与电容元件之间的漏电路径。

根据本发明的另一方面，电容元件包括至少一个电连接突片。突片形成电容元件与散热片的接触面。突片通过与其接触面相对的面电连接到电容元件的电极。因此，电连接突片与散热片直接接触，这使得有可能有效耗散电连接突片中所产生的热。此外，连接突片放置在与散热片的相同的侧上使得有可能限制电容块在连续侧上的维度。

根据本发明的另一方面，箱体包含形成箱体的底部的壁。从箱体的底部，壁延伸以便形成箱体的侧壁。底部和侧壁界定收纳电容元件的壳体。电容元件的与箱体的底部相对一个面形成直接抵靠散热片的面。箱体因此充当电容元件和填充物质的收纳者。电容块从而电绝缘且形成易于在电气设备中集成的元件。

本发明还涉及一种包含根据本发明的电容块的组合件，所述电容块组装有冷却回路。冷却回路配置成收纳配置成从电容块排出热的流体。散热片的自由面抵靠冷却回路的面。冷却回路尤其包括配置成收纳冷却流体(确切地说，液体)的通道以便使电容块冷却。散热片的自由面与冷却回路之间的接触使得能够高效热耗散。

根据本发明的一方面，散热片的自由面与冷却回路直接接触。

根据本发明的另一方面，第二导热及介电界面层布置于散热片的自由面与冷却回路之间。尤其是，第二界面层插入板与冷却回路的一部分之间，冷却回路的所述部分支撑板。确切地说，界面层是预成型且转移的绝缘及介电材料的片材。可替代地，界面层可以是热导率大于填充物质的热导率的物质，例如热油脂。

可替代地，第二界面层可以是热导率大于填充物质的热导率的物质，例如热油脂。

本发明还涉及一种用于组装电容块的方法，包含：

在箱体中经由箱体的开口放置电容元件，

抵靠电容元件的面向箱体的开口的面放置散热片，

使通过填充电容元件与箱体之间的空间，除包含散热片的指定为自由面的面的区域之外，而确保电容元件的密封性的填充物质沉积，所述自由面与电容元件相对且形成电容块的外部面。

组装方法一方面确保电容元件的密封性，且另一方面，它使得能够散热片集成在电容块中，包含自由面的此散热片准备好组装到冷却回路。

附图说明

在阅读给定为非限制性实例同时参考附图时，将更好地理解本发明且本发明的其它细节、特征以及优点将变得显而易见，其中：

图1图示根据本发明的电容块的实例的分解图。

图2图示图1的电容块的透视图。

图3图示布置成冷却回路的图1的电容块的截面图。

附图标号说明

1：电容块；

2：箱体；

3：电容元件；

4：填充物质；

5：散热片；

6：自由面；

7：板；

8：底部；

9：第一界面层；

10：突片；

11：电连接杆；

11a：部件；

12：侧壁；

13：冷却电路；

14：电路的面；

15：过度延伸部分；

16：边缘；

17：第二界面层；

18：填充隆起部；

h：高度。

具体实施方式

例如由图1到图3所图示的电容块1包括：箱体2和容纳于箱体2中的电容元件3；物质4填充箱体2与电容元件3之间的空间以便确保电容元件3的密封性；以及散热片5直接接触抵靠电容元件3。散热片5与填充物质4不同。散热片5还包括指定为自由面6的面，所述面形成电容块1的外部面且不含填充物质4。

在所呈现的实例中，散热片5的热导率大于填充物质4的热导率。因此，散热片5的较好热导率使得有可能将热引导到冷却回路13，散热片5的自由面6可抵靠所述冷却回路。与现有技术相比，热交换因此提升。尤其是，散热片5的自由面6形成光滑且平坦的表面，所述表面配置成抵靠冷却回路13的对应面。因此，避免在散热片5与冷却回路13之间存在气穴，自由面6抵靠所述冷却回路。板7是例如金属。

因此，在根据本发明的电容块1中，热耗散并不是经由填充物质4发生，而是经由与电容元件3直接接触的散热片5发生。电容块1因此比在现有技术中更高效地耗散热。尤其是，电容元件3与散热片5直接接触。换句话说，电容块1不含电容元件3与散热片5之间的填充物质4。

确切地说，填充物质4在箱体2的填充期间是流体，随后在聚合步骤之后变为固体。尤其是，举例来说，填充物质4是可聚合物质，例如可聚合树脂。实际上，其液体状态允许填充物质4引入到电容元件3与箱体2的下壁之间的所有自由空间中。为了确保封闭性，填充物质4至少在其整个高度h上包围电容元件3。

在所呈现的实例中，散热片5可包括板7，所述板的与电容元件3相对的面形成散热片5的自由面6。

板7可包括两个相对面，两个相对面由横向于这两个面延伸的边缘16连接。确切地说，板7的面包含散热片5的自由面6。尤其是，板7的与自由面6相对的面支撑电容元件，确切地说，直接或间接经由与填充物质4不同的导热及介电界面层9。

填充物质4尤其与板7的边缘16接触。换句话说，填充物质4抵靠板7的厚度。确切地说，填充物质4在离板7的与电容元件3接触的面的大于或等于2毫米的高度上与板7的边缘16接触。因此，确保板7周围的密封性且避免板7周围的湿气渗透到电容元件3。

确切地说，散热片5和电容元件3通过固化的填充物质4保持在一起。这尤其是举例来说在填充物质4是可聚合物质，例如可聚合树脂的情况下。因此，填充物质4至少部分地有助于将散热片5和电容元件3保持在一起。因此，电容块1形成单个可操控对象。

在所呈现实例中，填充物质4延伸到小于散热片5的自由面6的高度的高度，所述高度关于箱体2的底部8界定。因此，当电容块1在包含散热片5的自由面6的一侧抵靠冷却回路13时，冷却回路13抵靠自由面6，无额外高度的填充物质4防止自由面6与冷却回路13接触。从散热片5到冷却回路13的高效热耗散可因此实现。

散热片5可包括导热及介电界面层9。界面层9形成散热片5与电容元件3之间的接触。尤其是，界面层9插入在电容元件3与板7之间。界面层9的介电特征防止电容元件3与散热片5的板7之间的短路，而其热导率使得能够高效热耗散。尤其是，其热导率大于填充物质4的热导率。确切地说，界面层9是预成型且转移的绝缘及介电材料的片材。可替代地，界面层9可以是热导率大于填充物质4的热导率的热物质。界面层9可以是应用在电容元件3或散热片5的板7上的热油脂。

根据替代方案，界面层9具有围绕板7的过度延伸部分15。换句话说，界面层9在散热片5的板7的周围伸出。当板7容易与电容元件3产生短路时，这是特别有利的。界面层9的过度延伸部分15防止电容元件3与散热片5的板7之间产生电弧。

尤其是，电容元件3包括至少一个电连接突片10。电连接突片10形成电容元件3与散热片5的接触面。电连接突片10通过与其接触面相对的面电连接到电容元件3的电极。因此，电连接突片10与散热片5直接接触，这使得有可能有效耗散电连接突片10中所产生的热。此外，电连接突片10放置在与散热片5的相同的侧上使得有可能限制电容块1在连续侧上的一个维度。电连接突片10尤其是电连接杆11的一部分。电连接杆11使电容块能够电连接到其它电气元件，尤其电连接到电子电源模块。电连接杆11尤其包含配置成抵靠电气设备的其它物件的端子的部件11a。确切地说，此部件11a以相对关于散热片5的接触面6(尤其关于板7)的偏移方式放置，以便不妨碍散热片5(尤其是板7)与冷却电路13之间的接触。

确切地说，箱体2的形状适用于电容元件3的外部形状。所图示的实例示出呈具有圆角的立方体形式的箱体2。箱体2尤其包含形成箱体2的底部8的壁。壁12从箱体2的底部8延伸以便形成箱体2的侧壁12。底部8和侧壁12界定收纳电容元件3的壳体。电容元件3的与箱体2的底部8相对面形成直接抵靠散热片5的面。箱体2因此充当电容元件3和填充物质4的收纳者。电容块1从而电绝缘且形成易于在电气设备中集成的元件。然而，箱体2可具有随电容元件3的形状变化的另一形状。箱体2的形状使得有可能在电容元件3的整个高度h上完全收纳电容元件3和一层填充物质4。确切地说，填充物质4完全包围电容元件3，尤其在电容元件3与箱体2的底部8与侧壁12之间。填充物质4的层的厚度尤其是在电容元件3与箱体2的壁12之间相等。

为了促进将流体状态的填充物质导入到箱体2中，箱体2在侧壁12中的一个中设置有隆起部18。隆起部18尤其具有倾斜切口的形状。

在所呈现的实例中，散热片5可与箱体2的内壁相隔一定距离。当电容块1安装于电气设备中时，此使得有可能限制经由箱体2的壁与电容块1的相邻组件出现短路的风险。

图3示出电容块1到冷却回路13的布置的截面。第二界面层17可布置在冷却器13与板7之间。此第二界面层17改进冷却回路13与板7的表面的接触。此第二界面层17具有与界面层9的那些类似的特征。

在未呈现的替代方案中，散热片5的自由面6可配备有赘物，尤其是形成冷却片或冷却销。这些赘物直接穿透冷却回路13以由冷却流体浸泡。赘物尤其是在板7的整个自由面6上分散开，除周边上的平坦条带之外。冷却回路13因此包括能够环绕赘物的开口。此开口的边缘搁置在板7的平坦条带上。冷却回路13的开口的边缘可具有凹槽，密封件收纳在凹槽中。密封件确保冷却回路13与板7之间的组合件的密封性，以避免冷却流体的任何泄漏。

Claims (9)

1.一种电容块，包括：

箱体；

电容元件，容纳于所述箱体中；

填充物质，填充所述箱体与所述电容元件之间的空间，以便确保所述电容元件的密封性；

散热片，所述电容元件直接接触抵靠所述散热片，

所述电容块的所述散热片与所述填充物质不同，

所述散热片的指定为自由面的面，形成所述电容块的外部面且不含所述填充物质，其中所述箱体包含形成所述箱体的底部的壁，从所述壁延伸形成所述箱体的侧壁，所述底部和所述侧壁界定收纳所述电容元件的壳体，以及所述电容元件的与所述箱体的所述底部相对的面形成直接抵靠所述散热片的面。

2.根据权利要求1所述的电容块，其中所述散热片的热导率大于所述填充物质的热导率。

3.根据权利要求1所述的电容块，其中所述散热片包括板，所述板的与所述电容元件相对的面形成所述散热片的所述自由面。

4.根据权利要求1所述的电容块，其中所述填充物质延伸到小于所述箱体的底部界定的所述散热片的所述自由面的高度的高度。

5.根据权利要求1所述的电容块，其中所述散热片包括形成所述散热片与所述电容元件的接触的导热及介电界面层。

6.根据权利要求5所述的电容块，其中所述散热片包括板，所述板的与所述电容元件相对的面形成所述散热片的所述自由面，且其中所述界面层具有围绕所述板的过度延伸部分。

7.根据权利要求1所述的电容块，其中所述电容元件包括至少一个电连接突片，所述至少一个电连接突片形成所述电容元件与所述散热片的接触面且所述至少一个电连接突片通过与其所述接触面相对的面电连接到所述电容元件的电极。

8.一种组合件，包含组装根据权利要求1所述的电容块与配置成收纳流体的冷却回路，所述冷却回路配置成从所述电容块中排出热，

所述散热片的所述自由面抵靠所述冷却回路的面。

9.一种用于组装电容块的方法，包含：

在箱体中经由所述箱体的开口放置电容元件，

抵靠所述电容元件的面向所述箱体的所述开口的面放置散热片，

使通过填充所述电容元件与所述箱体之间的空间，除包含所述散热片的指定为自由面的面的区域之外，而确保所述电容元件的密封性的物质沉积，所述自由面与所述电容元件相对且形成所述电容块的外部面，其中所述箱体包含形成所述箱体的底部的壁，从所述壁延伸形成所述箱体的侧壁，所述底部和所述侧壁界定收纳所述电容元件的壳体，以及所述电容元件的与所述箱体的所述底部相对的面形成直接抵靠所述散热片的面。

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