CN111180199A - 一种具有降温散热功能的电容器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电容器领域，具体涉及一种具有降温散热功能的电容器。本发明公开了一种具有降温散热功能的电容器，其特征在于，包括电容器本体，所述的电容器本体包括电容外壳、电容芯组、绝缘介质、与所述电容芯组电连接的接线柱和用于对所述电容芯组进行降温的冷凝装置；其中，所述接线柱设置于电容外壳的上部，所述电容芯组设置于电容外壳的内部，所述电容芯组与电容外壳之间填充有绝缘介质。本发明解决了现有技术中因电容器内部的热量没有及时的散发，导致爆炸以及火灾现象的产生的问题。本发明的电容器制备简单，使用也很方便，不仅降温散热效果好，而且能够实现智能的控制。
Description
技术领域
本发明涉及电容器领域，具体涉及一种具有降温散热功能的电容器。
背景技术
电容器是应用极为广泛的电子元件。随着技术的发展，出现了电容值能够根据使用需要而变化的电容器。电容器作为基本原器件在电路中有不可替代的作用；电容器以体积小、无极性、容量大耐温度高、自愈性好，介电强度高，低介电损耗、高绝缘强度等广泛用于滤波、旁路、藕合、谐振以及隔直等电路中。
随着我国全膜电力电容器单元(简称电容器)技术的发展，产品单台容量不断增加，设计场强不断提高，随之而来的产品运行温升问题也日趋突出。电容器运行时，电容器的有功损耗使得内部产生热量，当热量散发不良就会产生内部高温，高温对电容器的介质材料性能产生负面影响，电容器内部温度的升高会缩短其使用寿命，严重时直接导致电容器介质热击穿，从而引发电力事故。
目前，电容器内部产生的热量通常是经液体介质传导至金属外壳，再通过外壳自然散热的方式散发到空气中，这种散热模式虽然能够取得一定的效果，但是散热效果较差，很容易因电容器内部的热量没有及时的散发，导致爆炸以及火灾现象的产生。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种具有降温散热功能的电容器，其特征在于，包括电容器本体，所述的电容器本体包括电容外壳、电容芯组、绝缘介质、与所述电容芯组电连接的接线柱和用于对所述电容芯组进行降温的冷凝装置；其中，所述接线柱设置于电容外壳的上部，所述电容芯组设置于电容外壳的内部，所述电容芯组与电容外壳之间填充有绝缘介质；
所述冷凝装置包括冷凝管、出液管、进液管和循环冷却器；
所述冷凝管盘旋设置于所述电容芯组的周围，且所述冷凝管与电容芯组不直接接触；
所述冷凝管的两端伸出电容外壳的部分设置有第一管接口和第二管接口；其中，所述第一管接口设置在靠近接线柱的一侧，所述第二管接口设置在远离接线柱的一侧；
所述第一管接口与出液管的一端连接；所述第二管接口与进液管的一端连接；所述出液管的另一端和进液管的另一端均与循环冷却器连接。
优选地，所述冷凝装置进一步包括：温控调节系统，所述温控调节系统用于控制冷凝装置的工作状态；
所述温控调节系统包括：置于绝缘介质中的第一温度传感器、置于循环冷却器内部的第二温度传感器、数据处理模块、控制模块和警报器；
所述第一温度传感器用于实时感测电容器内部温度，并将感测得到的第一温度数据发送至所述数据处理模块；
所述第二温度传感器用于实时监测循环冷却器内的水温，并将采集到的第二温度数据发送至所述数据处理模块；
所述数据处理模块，用于实时判断所述第一温度数据是否落入预设的温度阈值区间[Tmin,Tmax]，具体地，若所述第一温度数据大于Tmax，则所述数据处理模块发送第一控制指令至所述控制模块，所述控制模块根据接收到的第一控制指令以驱动所述循环冷却器开始工作；若所述第一温度数据小于Tmin，则所述数据处理模块发送第二控制指令至所述控制模块，控制模块根据接收到的第二控制指令以驱动循环冷却器64停止工作；其中，Tmin、Tmax分别为预设定的最低温度值和最高温度值；
所述数据处理模块还用于实时判断所述第二温度数据是否大于预设定的温度阈值Tth，若大于预设定的温度阈值Tth，则发送第三控制指令至所述控制模块，所述控制模块根据接收到的第三控制指令以驱动所述警报器进行报警。
优选地，所述冷凝装置中的循环冷凝液为自来水或蒸馏水。
优选地，所述冷凝管的材质为铜、铝和铁中的一种或多种。
优选地，所述绝缘介质的组成成分，按照重量百分比，具体如下：
20～50份聚对苯二甲酸乙二酯，20～30份联苯四甲酸二酐，8～10份二氨基二苯醚，5～10份聚甲基丙烯酸甲酯，5～8份玻璃纤维，4～6份铝硅酸盐，2～5份云母粉。
优选地，所述冷凝管的外表面涂覆有第一吸热层；所述第一温度传感器的外表面涂覆第二吸热层；所述第二温度传感器的外表面涂覆第三吸热层。
优选地，所述第一吸热层、第二吸热层和第三吸热层的材质均为高导热复合材料。
优选地，所述高导热复合材料的具体制备方法为：
S1.制备纳米NiAl2O4：
(1)先将NiCl2·6H2O加入至去离子水中，完全溶解后加入AlCl3颗粒，搅拌至溶解，之后加入十六烷基三甲基溴化铵，搅拌至溶解，再加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌反应2～3h后，滴加0.1mol/L的NaOH溶液，调节pH＝10～11，再次搅拌反应0.5～1h，得到液体M；
其中，NiCl2·6H2O与去离子水的固液比为1:10～15；AlCl3颗粒与NiCl2·6H2O的质量比为3～4:1；十六烷基三甲基溴化铵与去离子水的固液比为1:80～100；聚乙烯吡咯烷酮与去离子水的固液比为1:50～60；
(2)将液体M离心收集固体，用去离子水洗涤至洗涤液为中性，置于80～100℃烘箱中，干燥处理12～24h后，置于石墨炉中，升温至1000～1100℃，烧结5～8h，冷却至室温，得到固体NiAl2O4；
(3)将固体NiAl2O4粗磨成粉状后，置于纳米超微粉碎机内处理，得到纳米NiAl2O4；
S2.制备TiS2微球：
(1)称取TiCl4和C2H5NS分别溶于去离子水中，得到TiCl4溶液以及C2H5NS溶液；
其中，TiCl4去离子水的质量比为1～2:50；C2H5NS与去离子水的质量比为3～5:50；
(2)称取阳离子表面活性剂加入至TiCl4溶液中，搅拌至均匀，得到液体A；将所述液体A缓慢加入至C2H5NS溶液中，搅拌至均匀，得到液体B；
其中，阳离子表面活性剂与TiCl4溶液的固液体为1:10～15；
(3)向所述液体B中滴加0.1mol/L的盐酸，至pH＝4～5，继续搅拌0.5～1h，得到液体C；
(4)将所述液体C转入反应釜中，升高温度至200～250℃，反应12～24h，冷却至室温，过滤取固体物，先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，真空干燥，得到TiS2微球；
S3.制备NiAl2O4-TiS2微球：
将十二烷基苯磺酸钠溶解于去离子水中，加入步骤S1制备的纳米NiAl2O4以及步骤S2制备的TiS2微球，分散均匀，搅拌5～8h，转入反应釜中，升高温度至250～300℃，反应10～15h，过滤取固体，先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，真空干燥，得到NiAl2O4-TiS2微球；
其中，十二烷基苯磺酸钠与去离子水的质量比为5～10:100；所述纳米NiAl2O4、TiS2微球与去离子水的质量比为10～15:10～12:100；
S4.制备高导热复合材料：
称取环氧树脂和酚醛树脂混合，置于磁力搅拌器搅拌并升温至50～80℃，加入玻璃纤维，机械搅拌1h，搅拌速度为600～1000r/min，之后加入步骤S3制备的NiAl2O4-TiS2微球以及增塑剂，继续搅拌2～4h，即得到高导热复合材料；
其中，环氧树脂和酚醛树脂的重量比为5:1～2；玻璃纤维与环氧树脂的重量比为1～2:10；所述NiAl2O4-TiS2微球与环氧树脂的重量比为5～8:100；增塑剂与环氧树脂的质量比为5～10:100。
优选地，所述阳离子表面活性剂为季铵盐、烷基吡啶盐和胺盐中的一种。
优选地，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯、柠檬酸三丁酯和环氧大豆油中的一种。
优选地，所述步骤S4中所制备的高导热复合材料在使用时，需要先与固化剂按照10:2～4进行配比，搅拌均匀后涂覆于冷凝管、第一温度传感器41或第二温度传感器的表面。
优选地，所述第一吸热层的厚度为2～3mm；
优选地，所述第二吸热层和第三吸热层的厚度为50～100μm。
本发明的有益效果为：
1.本发明通过在电容器内设置冷却液循环系统实现电容器内部的散热，避免了高压电容器长时间在高温下工作影响其使用寿命。为了更方便的观察其散热效果，本发明设置了两组温度传感器，一组置于电容器内部，一种置于循环冷却器中。此外还设置了数据处理器和无线传感装置，数据处理器会把温度传感器感应到的温度数据传输回后台，因此可以实现实时地查看循环冷却器内冷却液的温度和电容器内部各个部位的温度。
本发明的电容器冷凝装置能够实现智能控制，当电容的温度过高时能够直接触发冷凝系统的运行，温度降低时又会自动停止。本发明同时还设置了警报系统，当第二温度传感器感应到循环冷却器内液体温度过高或者冷凝装置无法实现降温散热时，警报系统会发出警报提醒。
2.本发明设置冷却液循环的冷凝管道在电容器内为螺旋状，是为了增大与电容器的接触面积，进而起到较好的冷凝效果。此外，在冷凝管的内外表面以及温度传感器的外表面均设置有吸热层，且各个吸热层的材料相同，均为本发明所制备的高导热复合材料。该高导热复合材料是以环氧树脂和酚醛树脂两种混合树脂为主料，将NiAl2O4-TiS2微球均匀地掺杂在混合树脂中，最终得到的复合材料具有较优异的导热性能。其中，环氧树脂和酚醛树脂具有较高的绝缘性、耐高温性，而掺杂的NiAl2O4-TiS2微球具有较大的比表面积，能够大幅提高树脂的导热性能，且同时增加了混合树脂的力学性能和耐形变性能。
相比较于普通的冷凝管，本发明所制备的涂覆有高导热复合材料的冷凝管的优势主要体现在两点：①金属由于导热较快，所以在冷凝循环不运行或者出故障时出现吸热过多，从而影响周围包裹的绝缘介质性能的问题，而本发明使用的高导热复合材料对冷凝管进行包裹后，由于该高导热复合材料耐高温且导热比绝缘介质快，能够迅速将热量传递给内部的金属材质，热量大都存于内部金属中，不会损坏外部的绝缘介质，起到保护作用，一举两得；②金属与绝缘介质之间经常因材质不同而在使用较长时间后产生缝隙，该缝隙会极大的影响热量的传输，进而导致出现散热不及时损坏电容器的现象，而本发明所用的材质含有混合树脂，这与绝缘介质的主要成分相容性更好，因此，在制备电容器填充绝缘介质时，绝缘介质与高导热复合材料能够紧密的结合，且本发明制备的高导热复合材料又掺杂NiAl2O4-TiS2微球与金属的结合力极强，从而避免了产生缝隙的现象，使导热能够更加的及时，避免出现爆炸以及火灾现象。
3.本发明所制备的高导热复合材料中因含有NiAl2O4-TiS2微球，从而在导热性能方面有较大提升。NiAl2O4-TiS2微球的结构是TiS2微球吸附包裹纳米NiAl2O4，TiS2是具有层状结构的二维材料，具有较优异地耐高温性和防腐性，NiAl2O4属于典型的尖晶石型结构，极其稳定，具有较强的阻燃性、热传导性和耐高温性能。本发明是将TiS2制备成微球后，再吸附包裹纳米NiAl2O4材料，在反应过程中，镍离子能够嵌入至TiS2的两层结构中间，不仅能够使TiS2微球的结构更加稳定，而且由于TiS2是双层结构组成的微球，比表面积极大，因此最终得到的NiAl2O4-TiS2微球具有较强的稳定性以及导热性能。此外，在高温环境下，气流运转加快，环氧树脂因与气体分子接触逐渐老化裂解，而本发明所制备的NiAl2O4-TiS2微球能够吸附高分子材料裂解产生的碳和氧，在材料表面形成更稳定的金属氧化物结构，从而阻止气体分子的侵入，生成的金属氧化物也能够继续起到导热性和保护性。
4.本发明的电容器制备简单，使用也很方便，不仅降温散热效果好，而且能够实现智能的控制，不需要人工过多的操作，适合全面推广使用。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1本发明实施例1中一种具有降温散热功能的电容器的结构示意图；
图2本发明实施例2中一种具有降温散热功能的电容器的结构示意图；
图3本发明实施例3中一种具有降温散热功能的电容器的结构示意图；
附图标记：电容器本体1、电容外壳2、电容芯组3、绝缘介质4、接线柱5、冷凝装置6、第一温度传感器41、冷凝管61、出液管62、进液管63、循环冷却器64、第一管接口611、第二管接口612、数据处理模块641、警报器642。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例1
一种具有降温散热功能的电容器，如图1所示，包括电容器本体1，的电容器本体1包括电容外壳2、电容芯组3、绝缘介质4、与电容芯组3电连接的接线柱5和用于对电容芯组3进行降温的冷凝装置6；其中，接线柱5设置于电容外壳2的上部，电容芯组3设置于电容外壳2的内部，电容芯组3与电容外壳2之间填充有绝缘介质4；冷凝装置6包括冷凝管61、出液管62、进液管63和循环冷却器64；冷凝管61盘旋设置于电容芯组3的周围，且冷凝管61与电容芯组3不直接接触；冷凝管61的两端伸出电容外壳2的部分设置有第一管接口611和第二管接口612；其中，第一管接口611设置在靠近接线柱5的一侧，第二管接口612设置在远离接线柱5的一侧；第一管接口611与出液管62的一端连接；第二管接口612与进液管63的一端连接；出液管62的另一端和进液管63的另一端均与循环冷却器64连接。
冷凝装置6进一步包括：温控调节系统，温控调节系统用于控制冷凝装置6的工作状态；温控调节系统包括：置于绝缘介质4中的第一温度传感器41、置于循环冷却器64内部的第二温度传感器、数据处理模块641、控制模块和警报器642；其中，第一温度传感器设置为1个。
第一温度传感器41用于实时感测电容器内部温度，并将感测得到的第一温度数据发送至数据处理模块641；第二温度传感器用于实时监测循环冷却器64内的水温，并将采集到的第二温度数据发送至数据处理模块641。
其中，数据处理模块641是用于实时判断第一温度数据是否落入预设的温度阈值区间[Tmin,Tmax]，并进而控制循环冷却器64的工作状态。具体地，若第一温度数据大于Tmax，则数据处理模块641发送第一控制指令至控制模块，控制模块根据接收到的第一控制指令以驱动循环冷却器64开始工作；若第一温度数据小于Tmin，则数据处理模块641发送第二控制指令至控制模块，控制模块根据接收到的第二控制指令以驱动循环冷却器64停止工作；其中，Tmin、Tmax分别为预设定的最低温度值和最高温度值(比如Tmin＝40℃，Tmax＝50℃)。通过上述调控作用，一方面可以避免电容器内部温度过高，从而保证电容器的正常运行；另一方面，也避免循环冷却器64持续工作，延长了循环冷却器64的使用寿命。
数据处理模块641还用于实时判断第二温度数据是否大于预设定的温度阈值Tth(比如Tth＝80℃)，若大于预设定的温度阈值Tth(比如Tth＝80℃)，则发送第三控制指令至控制模块，控制模块根据接收到的第三控制指令以驱动警报器进行报警。通过如此设置，可以预防因循环冷却器64的损坏导致循环液不能实现降温，进而致使电池内部冷凝效果失效但循环冷却器64却一直工作的现象。
冷凝管61的材质为铜；冷凝装置中的循环冷凝液为自来水。
绝缘介质4的组成成分，按照重量百分比，具体如下：
20～50份聚对苯二甲酸乙二酯，20～30份联苯四甲酸二酐，8～10份二氨基二苯醚，5～10份聚甲基丙烯酸甲酯，5～8份玻璃纤维，4～6份铝硅酸盐，2～5份云母粉。
冷凝管61的外表面涂覆有第一吸热层；第一温度传感器41的外表面涂覆第二吸热层；所述第二温度传感器的外表面涂覆第三吸热层；第一吸热层、第二吸热层和第三吸热层的材质均为高导热复合材料。第一吸热层的厚度为2～3mm；第二吸热层和第三吸热层的厚度为50～100μm。
实施例2
一种具有降温散热功能的电容器，如图2所示，包括电容器本体1，的电容器本体1包括电容外壳2、电容芯组3、绝缘介质4、与电容芯组3电连接的接线柱5和用于对电容芯组3进行降温的冷凝装置6；其中，接线柱5设置于电容外壳2的上部，电容芯组3设置于电容外壳2的内部，电容芯组3与电容外壳2之间填充有绝缘介质4；冷凝装置6包括冷凝管61、出液管62、进液管63和循环冷却器64；冷凝管61盘旋设置于电容芯组3的周围，且冷凝管61与电容芯组3不直接接触；冷凝管61的两端伸出电容外壳2的部分设置有第一管接口611和第二管接口612；其中，第一管接口611设置在靠近接线柱5的一侧，第二管接口612设置在远离接线柱5的一侧；第一管接口611与出液管62的一端连接；第二管接口612与进液管63的一端连接；出液管62的另一端和进液管63的另一端均与循环冷却器64连接。
冷凝装置6进一步包括：温控调节系统，温控调节系统用于控制冷凝装置6的工作状态；温控调节系统包括：置于绝缘介质4中的第一温度传感器41、置于循环冷却器64内部的第二温度传感器、数据处理模块641、控制模块和警报器642；
第一温度传感器41用于实时感测电容器内部温度，并将感测得到的第一温度数据发送至数据处理模块641；其中，第一温度传感器设置数量为两个，两个第一温度传感器分别对称设置在电容芯组的两侧；设置为两个第一温度传感器能够同时检测电容芯组两侧的温度，提高了传感器的检测温度的准确率，且第一温度数据取两个第一温度传感器中感测较高的数据，这样设置更有利于电容器内部的散热。
第二温度传感器用于实时监测循环冷却器64内的水温，并将采集到的第二温度数据发送至数据处理模块641。
其中，数据处理模块641是用于实时判断第一温度数据是否落入预设的温度阈值区间[Tmin,Tmax]，并进而控制循环冷却器64的工作状态。具体地，若第一温度数据大于Tmax，则数据处理模块641发送第一控制指令至控制模块，控制模块根据接收到的第一控制指令以驱动循环冷却器64开始工作；若第一温度数据小于Tmin，则数据处理模块641发送第二控制指令至控制模块，控制模块根据接收到的第二控制指令以驱动循环冷却器64停止工作；其中，Tmin、Tmax分别为预设定的最低温度值和最高温度值(比如Tmin＝40℃，Tmax＝50℃)。通过上述调控作用，一方面可以避免电容器内部温度过高，从而保证电容器的正常运行；另一方面，也避免循环冷却器64持续工作，延长了循环冷却器64的使用寿命。
数据处理模块641还用于实时判断第二温度数据是否大于预设定的温度阈值Tth(比如Tth＝80℃)，若大于预设定的温度阈值Tth(比如Tth＝80℃)，则发送第三控制指令至控制模块，控制模块根据接收到的第三控制指令以驱动警报器进行报警。通过如此设置，可以预防因循环冷却器64的损坏导致循环液不能实现降温，进而致使电池内部冷凝效果失效但循环冷却器64却一直工作的现象。
冷凝管61的材质为铜；冷凝装置中的循环冷凝液为自来水。
绝缘介质4的组成成分，按照重量百分比，具体如下：
20～50份聚对苯二甲酸乙二酯，20～30份联苯四甲酸二酐，8～10份二氨基二苯醚，5～10份聚甲基丙烯酸甲酯，5～8份玻璃纤维，4～6份铝硅酸盐，2～5份云母粉。
冷凝管61的外表面涂覆有第一吸热层；第一温度传感器41的外表面涂覆第二吸热层；所述第二温度传感器的外表面涂覆第三吸热层；第一吸热层、第二吸热层和第三吸热层的材质均为高导热复合材料。第一吸热层的厚度为2～3mm；第二吸热层和第三吸热层的厚度为50～100μm。
对比例3
一种具有降温散热功能的电容器，如图2所示，包括电容器本体1，的电容器本体1包括电容外壳2、电容芯组3、绝缘介质4、与电容芯组3电连接的接线柱5和用于对电容芯组3进行降温的冷凝装置6；其中，接线柱5设置于电容外壳2的上部，电容芯组3设置于电容外壳2的内部，电容芯组3与电容外壳2之间填充有绝缘介质4；冷凝装置6包括冷凝管61、出液管62、进液管63和循环冷却器64；冷凝管61盘旋设置于电容芯组3的周围，且冷凝管61与电容芯组3不直接接触；冷凝管61的两端伸出电容外壳2的部分设置有第一管接口611和第二管接口612；其中，第一管接口611设置在靠近接线柱5的一侧，第二管接口612设置在远离接线柱5的一侧；第一管接口611与出液管62的一端连接；第二管接口612与进液管63的一端连接；出液管62的另一端和进液管63的另一端均与循环冷却器64连接。
冷凝装置6进一步包括：温控调节系统，温控调节系统用于控制冷凝装置6的工作状态；温控调节系统包括：置于绝缘介质4中的第一温度传感器41、置于循环冷却器64内部的第二温度传感器、数据处理模块641、控制模块和警报器642；
第一温度传感器41用于实时感测电容器内部温度，并将感测得到的第一温度数据发送至数据处理模块641；其中，第一温度传感器设置数量为六个，六个第一温度传感器分别均匀地设置在绝缘介质的各个部位；设置为六个第一温度传感器能够同时检测电容芯组各个部位的温度，使传感器的检测温度更加的准确，且第一温度数据取六个第一温度传感器中感测较高的数据，这样设置更有利于电容器内部的散热。
第二温度传感器用于实时监测循环冷却器64内的水温，并将采集到的第二温度数据发送至数据处理模块641。
其中，数据处理模块641是用于实时判断第一温度数据是否落入预设的温度阈值区间[Tmin,Tmax]，并进而控制循环冷却器64的工作状态。具体地，若第一温度数据大于Tmax，则数据处理模块641发送第一控制指令至控制模块，控制模块根据接收到的第一控制指令以驱动循环冷却器64开始工作；若第一温度数据小于Tmin，则数据处理模块641发送第二控制指令至控制模块，控制模块根据接收到的第二控制指令以驱动循环冷却器64停止工作；其中，Tmin、Tmax分别为预设定的最低温度值和最高温度值(比如Tmin＝40℃，Tmax＝50℃)。通过上述调控作用，一方面可以避免电容器内部温度过高，从而保证电容器的正常运行；另一方面，也避免循环冷却器64持续工作，延长了循环冷却器64的使用寿命。
数据处理模块641还用于实时判断第二温度数据是否大于预设定的温度阈值Tth(比如Tth＝80℃)，若大于预设定的温度阈值Tth(比如Tth＝80℃)，则发送第三控制指令至控制模块，控制模块根据接收到的第三控制指令以驱动警报器进行报警。通过如此设置，可以预防因循环冷却器64的损坏导致循环液不能实现降温，进而致使电池内部冷凝效果失效但循环冷却器64却一直工作的现象。
冷凝管61的材质为铜；冷凝装置中的循环冷凝液为自来水。
绝缘介质4的组成成分，按照重量百分比，具体如下：
20～50份聚对苯二甲酸乙二酯，20～30份联苯四甲酸二酐，8～10份二氨基二苯醚，5～10份聚甲基丙烯酸甲酯，5～8份玻璃纤维，4～6份铝硅酸盐，2～5份云母粉。
冷凝管61的外表面涂覆有第一吸热层；第一温度传感器41的外表面涂覆第二吸热层；所述第二温度传感器的外表面涂覆第三吸热层；第一吸热层、第二吸热层和第三吸热层的材质均为高导热复合材料。第一吸热层的厚度为2～3mm；第二吸热层和第三吸热层的厚度为50～100μm。
实施例4
一种用于实施例1～3的高导热复合材料，其具体制备方法为：
S1.制备纳米NiAl2O4：
(1)先将NiCl2·6H2O加入至去离子水中，完全溶解后加入AlCl3颗粒，搅拌至溶解，之后加入十六烷基三甲基溴化铵，搅拌至溶解，再加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌反应2～3h后，滴加0.1mol/L的NaOH溶液，调节pH＝10～11，再次搅拌反应0.5～1h，得到液体M；
其中，NiCl2·6H2O与去离子水的固液比为1:10；AlCl3颗粒与NiCl2·6H2O的质量比为3:1；十六烷基三甲基溴化铵与去离子水的固液比为1:80；聚乙烯吡咯烷酮与去离子水的固液比为1:50；
(2)将液体M离心收集固体，用去离子水洗涤至洗涤液为中性，置于80～100℃烘箱中，干燥处理12～24h后，置于石墨炉中，升温至1000～1100℃，烧结5～8h，冷却至室温，得到固体NiAl2O4；
(3)将固体NiAl2O4粗磨成粉状后，置于纳米超微粉碎机内处理，得到纳米NiAl2O4；
S2.制备TiS2微球：
(1)称取TiCl4和C2H5NS分别溶于去离子水中，得到TiCl4溶液以及C2H5NS溶液；
其中，TiCl4去离子水的质量比为2:50；C2H5NS与去离子水的质量比为4:50；
(2)称取季铵盐型阳离子表面活性剂加入至TiCl4溶液中，搅拌至均匀，得到液体A；将所述液体A缓慢加入至C2H5NS溶液中，搅拌至均匀，得到液体B；
其中，季铵盐型阳离子表面活性剂与TiCl4溶液的固液体为1:10；
(3)向所述液体B中滴加0.1mol/L的盐酸，至pH＝4～5，继续搅拌0.5～1h，得到液体C；
(4)将所述液体C转入反应釜中，升高温度至200～250℃，反应12～24h，冷却至室温，过滤取固体物，先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，真空干燥，得到TiS2微球；
S3.制备NiAl2O4-TiS2微球：
将十二烷基苯磺酸钠溶解于去离子水中，加入步骤S1制备的纳米NiAl2O4以及步骤S2制备的TiS2微球，分散均匀，搅拌5～8h，转入反应釜中，升高温度至250～300℃，反应10～15h，过滤取固体，先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，真空干燥，得到NiAl2O4-TiS2微球；
其中，十二烷基苯磺酸钠与去离子水的质量比为6:100；所述纳米NiAl2O4、TiS2微球与去离子水的质量比为10:12:100；
S4.制备高导热复合材料：
称取环氧树脂和酚醛树脂混合，置于磁力搅拌器搅拌并升温至50～80℃，加入玻璃纤维，机械搅拌1h，搅拌速度为600～1000r/min，之后加入步骤S3制备的NiAl2O4-TiS2微球以及邻苯二甲酸酯，继续搅拌2～4h，即得到高导热复合材料；
其中，环氧树脂和酚醛树脂的重量比为5:2；玻璃纤维与环氧树脂的重量比为2:10；所述NiAl2O4-TiS2微球与环氧树脂的重量比为6:100；邻苯二甲酸酯与环氧树脂的质量比为8:100；
其中，所制备的高导热复合材料在使用时，先与固化剂按照10:3进行配比，搅拌均匀后涂覆于冷凝管61、第一温度传感器41或第二温度传感器的表面。
实施例5
一种用于实施例1～3的高导热复合材料，其具体制备方法为：
S1.制备纳米NiAl2O4：
(1)先将NiCl2·6H2O加入至去离子水中，完全溶解后加入AlCl3颗粒，搅拌至溶解，之后加入十六烷基三甲基溴化铵，搅拌至溶解，再加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌反应2～3h后，滴加0.1mol/L的NaOH溶液，调节pH＝10～11，再次搅拌反应0.5～1h，得到液体M；
其中，NiCl2·6H2O与去离子水的固液比为1:15；AlCl3颗粒与NiCl2·6H2O的质量比为4:1；十六烷基三甲基溴化铵与去离子水的固液比为1:100；聚乙烯吡咯烷酮与去离子水的固液比为1:60；
(2)将液体M离心收集固体，用去离子水洗涤至洗涤液为中性，置于80～100℃烘箱中，干燥处理12～24h后，置于石墨炉中，升温至1000～1100℃，烧结5～8h，冷却至室温，得到固体NiAl2O4；
(3)将固体NiAl2O4粗磨成粉状后，置于纳米超微粉碎机内处理，得到纳米NiAl2O4；
S2.制备TiS2微球：
(1)称取TiCl4和C2H5NS分别溶于去离子水中，得到TiCl4溶液以及C2H5NS溶液；
其中，TiCl4去离子水的质量比为2:50；C2H5NS与去离子水的质量比为5:50；
(2)称取烷基吡啶盐阳离子表面活性剂加入至TiCl4溶液中，搅拌至均匀，得到液体A；将所述液体A缓慢加入至C2H5NS溶液中，搅拌至均匀，得到液体B；
其中，烷基吡啶盐阳离子表面活性剂与TiCl4溶液的固液体为1:15；
(3)向所述液体B中滴加0.1mol/L的盐酸，至pH＝4～5，继续搅拌0.5～1h，得到液体C；
(4)将所述液体C转入反应釜中，升高温度至200～250℃，反应12～24h，冷却至室温，过滤取固体物，先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，真空干燥，得到TiS2微球；
S3.制备NiAl2O4-TiS2微球：
将十二烷基苯磺酸钠溶解于去离子水中，加入步骤S1制备的纳米NiAl2O4以及步骤S2制备的TiS2微球，分散均匀，搅拌5～8h，转入反应釜中，升高温度至250～300℃，反应10～15h，过滤取固体，先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，真空干燥，得到NiAl2O4-TiS2微球；
其中，十二烷基苯磺酸钠与去离子水的质量比为10:100；所述纳米NiAl2O4、TiS2微球与去离子水的质量比为15:12:100；
S4.制备高导热复合材料：
称取环氧树脂和酚醛树脂混合，置于磁力搅拌器搅拌并升温至50～80℃，加入玻璃纤维，机械搅拌1h，搅拌速度为600～1000r/min，之后加入步骤S3制备的NiAl2O4-TiS2微球以及柠檬酸三丁酯，继续搅拌2～4h，即得到高导热复合材料；
其中，环氧树脂和酚醛树脂的重量比为5:2；玻璃纤维与环氧树脂的重量比为2:10；所述NiAl2O4-TiS2微球与环氧树脂的重量比为8:100；柠檬酸三丁酯与环氧树脂的质量比为10:100；
其中，所制备的高导热复合材料在使用时，先与固化剂按照10:4进行配比，搅拌均匀后涂覆于冷凝管61、第一温度传感器41或第二温度传感器的表面。
实施例6
一种用于实施例1～3的高导热复合材料，其具体制备方法为：
S1.制备纳米NiAl2O4：
(1)先将NiCl2·6H2O加入至去离子水中，完全溶解后加入AlCl3颗粒，搅拌至溶解，之后加入十六烷基三甲基溴化铵，搅拌至溶解，再加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌反应2～3h后，滴加0.1mol/L的NaOH溶液，调节pH＝10～11，再次搅拌反应0.5～1h，得到液体M；
其中，NiCl2·6H2O与去离子水的固液比为1:10；AlCl3颗粒与NiCl2·6H2O的质量比为3:1；十六烷基三甲基溴化铵与去离子水的固液比为1:80～100；聚乙烯吡咯烷酮与去离子水的固液比为1:50；
(2)将液体M离心收集固体，用去离子水洗涤至洗涤液为中性，置于80～100℃烘箱中，干燥处理12～24h后，置于石墨炉中，升温至1000～1100℃，烧结5～8h，冷却至室温，得到固体NiAl2O4；
(3)将固体NiAl2O4粗磨成粉状后，置于纳米超微粉碎机内处理，得到纳米NiAl2O4；
S2.制备TiS2微球：
(1)称取TiCl4和C2H5NS分别溶于去离子水中，得到TiCl4溶液以及C2H5NS溶液；
其中，TiCl4去离子水的质量比为1:50；C2H5NS与去离子水的质量比为3:50；
(2)称取胺盐阳离子表面活性剂加入至TiCl4溶液中，搅拌至均匀，得到液体A；将所述液体A缓慢加入至C2H5NS溶液中，搅拌至均匀，得到液体B；
其中，胺盐阳离子表面活性剂与TiCl4溶液的固液体为1:10；
(3)向所述液体B中滴加0.1mol/L的盐酸，至pH＝4～5，继续搅拌0.5～1h，得到液体C；
(4)将所述液体C转入反应釜中，升高温度至200～250℃，反应12～24h，冷却至室温，过滤取固体物，先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，真空干燥，得到TiS2微球；
S3.制备NiAl2O4-TiS2微球：
将十二烷基苯磺酸钠溶解于去离子水中，加入步骤S1制备的纳米NiAl2O4以及步骤S2制备的TiS2微球，分散均匀，搅拌5～8h，转入反应釜中，升高温度至250～300℃，反应10～15h，过滤取固体，先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，真空干燥，得到NiAl2O4-TiS2微球；
其中，十二烷基苯磺酸钠与去离子水的质量比为5:100；所述纳米NiAl2O4、TiS2微球与去离子水的质量比为10:10:100；
S4.制备高导热复合材料：
称取环氧树脂和酚醛树脂混合，置于磁力搅拌器搅拌并升温至50～80℃，加入玻璃纤维，机械搅拌1h，搅拌速度为600～1000r/min，之后加入步骤S3制备的NiAl2O4-TiS2微球以及环氧大豆油，继续搅拌2～4h，即得到高导热复合材料；
其中，环氧树脂和酚醛树脂的重量比为5:1；玻璃纤维与环氧树脂的重量比为1:10；所述NiAl2O4-TiS2微球与环氧树脂的重量比为5:100；环氧大豆油与环氧树脂的质量比为5:100；
其中，所制备的高导热复合材料在使用时，先与固化剂按照10:2进行配比，搅拌均匀后涂覆于冷凝管61、第一温度传感器41或第二温度传感器的表面。
对比例1
一种高导热复合材料，其具体制备方法为：
S1.制备纳米NiAl2O4：
(1)先将NiCl2·6H2O加入至去离子水中，完全溶解后加入AlCl3颗粒，搅拌至溶解，之后加入十六烷基三甲基溴化铵，搅拌至溶解，再加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌反应2～3h后，滴加0.1mol/L的NaOH溶液，调节pH＝10～11，再次搅拌反应0.5～1h，得到液体M；
其中，NiCl2·6H2O与去离子水的固液比为1:10；AlCl3颗粒与NiCl2·6H2O的质量比为3:1；十六烷基三甲基溴化铵与去离子水的固液比为1:80；聚乙烯吡咯烷酮与去离子水的固液比为1:50；
(2)将液体M离心收集固体，用去离子水洗涤至洗涤液为中性，置于80～100℃烘箱中，干燥处理12～24h后，置于石墨炉中，升温至1000～1100℃，烧结5～8h，冷却至室温，得到固体NiAl2O4；
(3)将固体NiAl2O4粗磨成粉状后，置于纳米超微粉碎机内处理，得到纳米NiAl2O4；
S2.制备高导热复合材料：
称取环氧树脂和酚醛树脂混合，置于磁力搅拌器搅拌并升温至50～80℃，加入玻璃纤维，机械搅拌1h，搅拌速度为600～1000r/min，之后加入步骤S1制备的纳米NiAl2O4以及邻苯二甲酸酯，继续搅拌2～4h，即得到高导热复合材料；
其中，环氧树脂和酚醛树脂的重量比为5:2；玻璃纤维与环氧树脂的重量比为2:10；所述纳米NiAl2O4与环氧树脂的重量比为6:100；邻苯二甲酸酯与环氧树脂的质量比为8:100；
其中，所制备的高导热复合材料在使用时，先与固化剂按照10:3进行配比，搅拌均匀后涂覆于冷凝管61、第一温度传感器41或第二温度传感器的表面。
对比例2
一种高导热复合材料，其具体制备方法为：
S1.制备TiS2微球：
(1)称取TiCl4和C2H5NS分别溶于去离子水中，得到TiCl4溶液以及C2H5NS溶液；
其中，TiCl4去离子水的质量比为2:50；C2H5NS与去离子水的质量比为4:50；
(2)称取季铵盐型阳离子表面活性剂加入至TiCl4溶液中，搅拌至均匀，得到液体A；将所述液体A缓慢加入至C2H5NS溶液中，搅拌至均匀，得到液体B；
其中，季铵盐型阳离子表面活性剂与TiCl4溶液的固液体为1:10；
(3)向所述液体B中滴加0.1mol/L的盐酸，至pH＝4～5，继续搅拌0.5～1h，得到液体C；
(4)将所述液体C转入反应釜中，升高温度至200～250℃，反应12～24h，冷却至室温，过滤取固体物，先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，真空干燥，得到TiS2微球；
S2.制备高导热复合材料：
称取环氧树脂和酚醛树脂混合，置于磁力搅拌器搅拌并升温至50～80℃，加入玻璃纤维，机械搅拌1h，搅拌速度为600～1000r/min，之后加入步骤S3制备的TiS2微球以及邻苯二甲酸酯，继续搅拌2～4h，即得到高导热复合材料；
其中，环氧树脂和酚醛树脂的重量比为5:2；玻璃纤维与环氧树脂的重量比为2:10；所述TiS2微球与环氧树脂的重量比为6:100；邻苯二甲酸酯与环氧树脂的质量比为8:100；
其中，所制备的高导热复合材料在使用时，先与固化剂按照10:3进行配比，搅拌均匀后涂覆于冷凝管61、第一温度传感器41或第二温度传感器的表面。
对比例3
一种高导热复合材料，其具体制备方法为：
称取环氧树脂和酚醛树脂混合，置于磁力搅拌器搅拌并升温至50～80℃，加入玻璃纤维，机械搅拌1h，搅拌速度为600～1000r/min，之后加入邻苯二甲酸酯，继续搅拌2～4h，即得到高导热复合材料；
其中，环氧树脂和酚醛树脂的重量比为5:2；玻璃纤维与环氧树脂的重量比为2:10；邻苯二甲酸酯与环氧树脂的质量比为8:100；
其中，所制备的高导热复合材料在使用时，先与固化剂按照10:3进行配比，搅拌均匀后涂覆于冷凝管61、第一温度传感器41或第二温度传感器的表面。
为了更加清楚的说明，对使用本发明实施例4～6与对照例1～3制备出的高导热复合材料进行耐高温以及导热性能测试。
1.耐高温性检测
按照本发明实施例4～6与对照例1～3的方法制备出高导热复合材料，剪切成长×宽为5cm×5cm，厚度为2mm的方块，置于高温箱中加热检测其变形温度，结果如表1所示。
2.热导率检测
使用LFA447型导热率计，通过非稳态热线法对本发明实施例4～6与对照例1～3的方法制备出高导热复合材料的热导率进行测量，结果如表1所示。
表1耐高温性及导热性检测结果
由表1可知，本发明实施例4～6所制备的高导热复合材料的热变形温度能够达到385℃以上，远超于对比例3的186℃；本发明实施例4～6所制备的高导热复合材料的热导率能够高达5.34W/m·k，远超于对比例3的0.81W/m·k，说明本发明实施例4～6所制备的高导热复合材料具有较高的耐高温性以及导热性能。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种具有降温散热功能的电容器，其特征在于，包括电容器本体，所述的电容器本体包括电容外壳、电容芯组、绝缘介质、与所述电容芯组电连接的接线柱和用于对所述电容芯组进行降温的冷凝装置；其中，所述接线柱设置于电容外壳的上部，所述电容芯组设置于电容外壳的内部，所述电容芯组与电容外壳之间填充有绝缘介质；
所述冷凝装置包括冷凝管、出液管、进液管和循环冷却器；
所述冷凝管盘旋设置于所述电容芯组的周围，且所述冷凝管与电容芯组不直接接触；
所述冷凝管的两端伸出电容外壳的部分设置有第一管接口和第二管接口；其中，所述第一管接口设置在靠近接线柱的一侧，所述第二管接口设置在远离接线柱的一侧；
所述第一管接口与出液管的一端连接；所述第二管接口与进液管的一端连接；所述出液管的另一端和进液管的另一端均与循环冷却器连接。
2.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述冷凝装置进一步包括：温控调节系统，所述温控调节系统用于控制冷凝装置的工作状态；
所述温控调节系统包括：置于绝缘介质中的第一温度传感器、置于循环冷却器内部的第二温度传感器、数据处理模块、控制模块和警报器；
所述第一温度传感器用于实时感测电容器内部温度，并将感测得到的第一温度数据发送至所述数据处理模块；
第二温度传感器用于实时监测循环冷却器内的水温，并将采集到的第二温度数据发送至所述数据处理模块；
所述数据处理模块，用于实时判断所述第一温度数据是否落入预设的温度阈值区间[Tmin，Tmax]，并进而控制循环冷却器的工作状态，具体地，若所述第一温度数据大于Tmax，则所述数据处理模块发送第一控制指令至所述控制模块，所述控制模块根据接收到的第一控制指令以驱动所述循环冷却器开始工作；若所述第一温度数据小于Tmin，则所述数据处理模块发送第二控制指令至所述控制模块，控制模块根据接收到的第二控制指令以驱动循环冷却器停止工作；其中，Tmin、Tmax分别为预设定的最低温度值和最高温度值；
所述数据处理模块还用于实时判断所述第二温度数据是否大于预设定的温度阈值Tth，若大于预设定的温度阈值Tth，则发送第三控制指令至所述控制模块，所述控制模块根据接收到的第三控制指令以驱动所述警报器进行报警。
3.根据权利要求1所述的一种具有降温散热功能的电容器，其特征在于，所述冷凝管的外表面涂覆有第一吸热层；
所述第一温度传感器的外表面涂覆第二吸热层；所述第二温度传感器的外表面涂覆第三吸热层。
4.根据权利要求2所述的一种具有降温散热功能的电容器，其特征在于，所述第一吸热层、第二吸热层和第三吸热层的材质均为高导热复合材料。
5.根据权利要求2或4所述的一种具有降温散热功能的电容器，其特征在于，所述第一吸热层的厚度为2～3mm。
6.根据权利要求2或4所述的一种具有降温散热功能的电容器，其特征在于，所述第二吸热层和第三吸热层的厚度为50～100μm。
7.根据权利要求4所述的一种具有降温散热功能的电容器，其特征在于，所述高导热复合材料的具体制备方法为：
S1.制备纳米NiAl2O4：
(1)先将NiCl2·6H2O加入至去离子水中，完全溶解后加入AlCl3颗粒，搅拌至溶解，之后加入十六烷基三甲基溴化铵，搅拌至溶解，再加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌反应2～3h后，滴加0.1mol/L的NaOH溶液，调节pH＝10～11，再次搅拌反应0.5～1h，得到液体M；
其中，NiCl2·6H2O与去离子水的固液比为1:10～15；AlCl3颗粒与NiCl2·6H2O的质量比为3～4:1；十六烷基三甲基溴化铵与去离子水的固液比为1:80～100；聚乙烯吡咯烷酮与去离子水的固液比为1:50～60；
(2)将液体M离心收集固体，用去离子水洗涤至洗涤液为中性，置于80～100℃烘箱中，干燥处理12～24h后，置于石墨炉中，升温至1000～1100℃，烧结5～8h，冷却至室温，得到固体NiAl2O4；
(3)将固体NiAl2O4粗磨成粉状后，置于纳米超微粉碎机内处理，得到纳米NiAl2O4；
S2.制备TiS2微球：
(1)称取TiCl4和C2H5NS分别溶于去离子水中，得到TiCl4溶液以及C2H5NS溶液；
其中，TiCl4去离子水的质量比为1～2:50；C2H5NS与去离子水的质量比为3～5:50；
(2)称取阳离子表面活性剂加入至TiCl4溶液中，搅拌至均匀，得到液体A；将所述液体A缓慢加入至C2H5NS溶液中，搅拌至均匀，得到液体B；
其中，阳离子表面活性剂与TiCl4溶液的固液体为1:10～15；
(3)向所述液体B中滴加0.1mol/L的盐酸，至pH＝4～5，继续搅拌0.5～1h，得到液体C；
(4)将所述液体C转入反应釜中，升高温度至200～250℃，反应12～24h，冷却至室温，过滤取固体物，先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，真空干燥，得到TiS2微球；
S3.制备NiAl2O4-TiS2微球：
将十二烷基苯磺酸钠溶解于去离子水中，加入步骤S1制备的纳米NiAl2O4以及步骤S2制备的TiS2微球，分散均匀，搅拌5～8h，转入反应釜中，升高温度至250～300℃，反应10～15h，过滤取固体，先用去离子水洗涤3次，再用无水乙醇洗涤3次，真空干燥，得到NiAl2O4-TiS2微球；
其中，十二烷基苯磺酸钠与去离子水的质量比为5～10:100；所述纳米NiAl2O4、TiS2微球与去离子水的质量比为10～15:10～12:100；
S4.制备高导热复合材料：
称取环氧树脂和酚醛树脂混合，置于磁力搅拌器搅拌并升温至50～80℃，加入玻璃纤维，机械搅拌1h，搅拌速度为600～1000r/min，之后加入步骤S3制备的NiAl2O4-TiS2微球以及增塑剂，继续搅拌2～4h，即得到高导热复合材料；
其中，环氧树脂和酚醛树脂的重量比为5:1～2；玻璃纤维与环氧树脂的重量比为1～2:10；所述NiAl2O4-TiS2微球与环氧树脂的重量比为5～8:100；增塑剂与环氧树脂的质量比为5～10:100。
8.根据权利要求7所述的一种具有降温散热功能的电容器，其特征在于，所述阳离子表面活性剂为季铵盐、烷基吡啶盐和胺盐中的一种。
9.根据权利要求7所述的一种具有降温散热功能的电容器，其特征在于，所述增塑剂为邻苯二甲酸酯、柠檬酸三丁酯和环氧大豆油中的一种。
10.根据权利要求7所述的一种具有降温散热功能的电容器，其特征在于，所述步骤S4中所制备的高导热复合材料在使用时，需要先与固化剂按照10:2～4进行配比。
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