CN111755243A - 电容器、尤其是用于多相系统的中间电路电容器 - Google Patents
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Abstract
电容器(1)、特别是用于多相系统的中间电路电容器具有多个结构相同的电容器元件(10),所述电容器元件彼此并联连接并且一起形成所述电容器(1),其中在所述电容器元件(10)之间构造有至少一个间隙(20)。为所述电容器(1)而提出,所述间隙(20)至少部分地被至少一个用于将热量从所述电容器(1)上排出的导热元件(50)所填充。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有独立权利要求1的前序部分的特征的电容器、尤其是用于多相系统的中间电路电容器。
背景技术
在功率电子装置中,多个电网经由在变流器的中间电路中的电容器在能量上在共同的直流电压层面上耦合。
中间电路电容器包括多个电容器元件,所述电容器元件并联连接并且一起产生所述中间电路电容器。目前,在用于驱动逆变器的中间电路电容器中使用以所谓的扁平绕组的形式构成的薄膜电容器,因为基于扁平绕组的中间电路电容器与例如使用方形的电容器元件的粘合技术(Sticktechnologie)相比可以明显更容易地且成本更低廉地制造。在现有技术中,电容器元件的冷却间接地通过电容器壳体的表面并且/或者通过一个或多个构件侧面状地连接到散热路径、例如冷却器上的方式来进行。
发明内容
根据本发明,提出一种电容器、尤其是一种用于多相系统的中间电路电容器。所述电容器包括多个结构相同的电容器元件,所述电容器元件彼此并联连接并且共同形成所述电容器。在此,在所述电容器元件之间构成至少一个间隙。根据本发明,所述间隙至少部分地被至少一个用于将热从电容器中排出的导热元件所填充。
本发明的优点,在将扁平绕组用作用于中间电路电容器的电容器元件时产生如下缺点,即:为中间电路电容器提供的结构空间没有被最佳地充分利用,因为由于几何结构而在中间电路电容器中的各个扁平绕组之间存在空的间隙。与现有技术相比,具有独立权利要求的特征的电容器的优点在于,能够最佳地充分利用可供电容器使用的结构空间,并且能够将在各个电容器元件之间存在的间隙用于对电容器进行冷却。因此,通过所述导热元件或多个导热元件能够降低电容器的热点温度,因为通过所述电容器元件之间的导热元件将热直接从电容器内部排出。因此,能够以所述电容器的相同的结构空间来提高所述电容器的承载能力并且因此提高整个驱动系统的功率能力,在所述驱动系统中所述电容器用作中间电路电容器。总之,由此改进了组件中的整个热预算,从而不需要例如以结构空间的提高、成本或制造过程的改变为形式的额外开销。
本发明的另外的有利的设计方案和改进方案能够通过在从属权利要求中所说明的特征来实现。
根据一种有利的实施例来规定,所述至少一个导热元件具有大于10W/mK、尤其大于50W/mK、尤其大于100W/mK的导热率。如此构成的导热元件将热特别好地从电容器元件上排出。
根据一种有利的实施例来规定,导热元件由导热的金属、尤其是由铝构成。
根据一种有利的实施例来规定,所述电容器元件构造为薄膜电容器、尤其是构造为扁平绕组。薄膜电容器包括通过作为电介质的绝缘薄膜来分开的薄金属薄膜。所述薄膜被卷绕,由此以小的结构体积来实现大的电容值。通过所述薄膜的卷绕,所述薄膜电容器获得绕组的形状。在此,所述薄膜柱形地围绕着卷绕轴来卷绕,从而形成柱形的圆形绕组。如果所述圆形绕组在径向方向上略微被压平,则产生所谓的扁平绕组。被称为圆心角的电容器元件具有垂直于卷绕轴的圆形的横截面,所述薄膜围绕着所述卷绕轴被卷绕。被称为扁平绕组的电容器元件具有垂直于卷绕轴的椭圆形的横截面或者具有以拥有经过倒圆的角的矩形的形状构成的横截面,其中所述薄膜围绕着所述卷绕轴来卷绕。
根据一种有利的实施例来规定,所述导热元件在间隙中与至少一个限定所述间隙的电容器元件直接接触。因此,一方面确保了尽可能好地填充所述间隙并且将热特别好地从所述电容器元件传导给所述导热元件。同时,通过所述接触同时将热良好且均匀地分布到所述电容器上。
根据一种有利的实施例来规定,所述导热元件的至少一个内轮廓与所述电容器元件的限定间隙的外轮廓互补地构成,并且所述导热元件沿着内轮廓和外轮廓与所述电容器元件直接接触。因此确保了尽可能好地填充所述间隙并且将热特别好地从所述电容器元件传导给所述导热元件。同时,通过所述接触同时将热良好且均匀地分布到所述电容器上。
根据一种有利的实施例来规定,在多个电容器元件之间构成多个间隙,其中在间隙的每个间隙中布置有导热元件。因此,能够将来自所述电容器的热从所述电容器中的在电容器元件之间的间隙良好地向外排出并且所述电容器作为整体有利地良好地得到冷却。
根据一种有利的实施例来规定,在各四个电容器元件之间布置有间隙,其中在所述四个电容器元件之间的间隙中分别布置有导热元件。如果所述电容器元件、尤其是结构相同的电容器元件例如作为扁平绕组被紧密地封装,以便上下布置了多个分别由多个电容器元件构成的排,从而产生所述电容器元件的紧密的封装,则通过所述构造为薄膜电容器的电容器元件的非方形的形状在各四个电容器元件之间分别构成间隙。如果所述电容器元件如此布置并且所述间隙用导热元件来填充,则在总体上得到所述电容器元件和电容器中的导热元件的特别紧密的封装并且由此得到特别好的散热。
根据一种有利的实施例来规定,所述导热元件形成具有凹部的框架,所述电容器元件被装入到所述凹部中。这样的框架能够在整个电容器上保证良好且全面的散热。
根据一种有利的实施例来规定,所述电容器元件关于其纵轴线彼此平行地布置。在此,所述纵轴线表示以下轴线,具有保持相同的横截面的电容器元件沿着所述轴线延伸。就以扁平绕组或圆形绕组的形式构成的薄膜电容器而言是以下卷绕轴,所述薄膜电容器的薄膜围绕着所述卷绕轴线来卷绕。因此得到所述电容器元件的特别紧密的封装并且由此得到所述电容器的特别高的总电容。
附图说明
本发明的一种实施例示意性地在附图中示出并且在下面的说明中进行详细解释。
图1示出了电容器中的并联连接的电容器元件的示意图,
图2示出了按本发明的电容器的一种实施例,
图3示出了一种用于导热元件50的实施例,
图4示出了导热元件50的不同形状。
具体实施方式
图1示出了由电容器元件组成的电容器的示意图。所述电容器是用于多相系统的中间电路电容器。所述中间电路电容器能够用于驱动逆变器。
在本申请的上下文中,电容器元件10是指一种结构,该结构能够本身单独地形成电容器。但是,电容器元件10也能够包括多个电容器,这些电容器共同形成电容器元件10。作为电容器元件10,在此能够使用不同的电容器技术、像比如堆叠电容器、圆形绕组电容器或扁平绕组电容器。
所述电容器元件10在实施例中构造为薄膜电容器。薄膜电容器包括通过作为电介质的绝缘薄膜来分离的薄金属薄膜。薄膜被卷绕,由此以小的结构体积实现大的电容值。通过薄膜的卷绕,所述薄膜电容器获得绕组的形状。在此,所述薄膜柱形地围绕着卷绕轴来卷绕,从而产生柱形的圆形绕组。如果所述圆形绕组在径向方向上略微被压平,则产生所谓的扁平绕组。被称为圆心角的电容器元件具有垂直于卷绕轴的圆形的横截面,其中薄膜围绕着所述卷绕轴被卷绕。被称为扁平绕组的电容器元件具有垂直于卷绕轴的椭圆形的横截面或者具有以拥有经过倒圆的角的矩形的形状构成的横截面,其中薄膜围绕着所述卷绕轴被卷绕。在图1和图2的实施例中所示出的电容器元件10全部结构相同地构造为扁平绕组。
如在图1中以中间电路电容器的横截面所示出的那样,在将扁平绕组用作电容器元件10时在所述电容器1中构成间隙20。所述间隙20未被用电容器材料填充并且通常被用浇注材料浇封。如在图1清楚可见,所述电容器元件10之间的间隙20通过构造为扁平绕组的电容器元件10的经过倒圆的角来产生。然而,所述电容器元件10之间的间隙20也能够通过所述电容器元件10的彼此间的间隔来产生,例如如在图2中所示。
所述电容器元件10在此如此布置,使得其纵轴线L相互平行地伸展。在图1和图2中,所述电容器元件10的纵轴线L垂直于绘图面。在此,所述纵轴线表示以下轴线,具有保持相同的横截面的电容器元件沿着所述轴线延伸。就以扁平绕组或圆形绕组的形式构成的薄膜电容器而言,所述纵轴线L是以下卷绕轴,所述薄膜电容器的薄膜围绕着所述卷绕轴被卷绕。如在图1中的实施例所示,所述电容器元件10能够在接触点15处接触。在图1和图2中的实施例中,例如上下布置了五个分别由三个电容器元件10构成的排。
共同形成电容器1的电容器元件10全部彼此并联连接,使得各个电容器元件10的电容相加。为了电接触电容器元件10,在这种实施例中,所述电容器元件10在一个端侧上与第一电压层2导电地接触,并且在所述电容器元件10的与电容器元件10的第一端侧对置的第二端侧上与第二电压层接触。因此,所述电容器元件10例如布置在第一电压层2和第二电压层之间。所述电容器1能够通过第一电压层2上的电接头并且通过第二电压层上的电接头来进行电接触。
为了将热从电容器元件10上排出,在所述电容器1中设置有导热元件50。所述导热元件50例如由导热材料构成,所述导热材料具有大于10W/mK、尤其是大于50W/mK、尤其是大于100W/mK的导热率。导热元件50例如能够由导热的金属、例如铝制成。所述导热元件50布置在电容器元件10之间的间隙20中,以便将来自电容器元件10和电容器元件10之间的间隙20的热从电容器1中排出。为此,所述导热元件50例如也沿着纵轴线L在电容器元件10之间的间隙20中延伸。所述导热元件50例如与一个或多个电容器元件10直接接触,以便将热从电容器元件10中排出。在此,所述导热元件50例如能够如此构成,从而在所述导热元件50上构成内轮廓51,该内轮廓与电容器元件10的外轮廓11互补地成型,使得所述导热元件50能够沿着这个内轮廓51直接抵靠在电容器元件10的外轮廓11上。因此,热能够通过这个大的接触面被从电容器元件10导送给所述导热元件50。
一个导热元件50或者多个导热元件50也能够被设置在所述电容器1中。所述导热元件50能够具有不同的形状。一种用于导热元件50的实施例在图2和图3中示出。图2示出了具有电容器元件10的电容器1和导热元件50,所述导热元件构造为具有凹部53的框架52。在所述框架的凹部53的每个凹部中装入一电容器元件10。所述框架52因此形成用于电容器元件10的接纳部。在此,所述框架52例如如此构成,使得所装入的电容器元件10环绕地抵靠在所述凹部53的内轮廓51上并且因此热能够通过所述凹部53的这个内轮廓51来排出。因此,所述凹部53的内轮廓51与所述电容器元件10的外轮廓11相匹配。
如在图4中的实施例中所示,电容器1也能够包括多个导热元件50。例如,能够在多个电容器元件10之间构成多个间隙20,并且能够在间隙20的每个间隙中布置导热元件50。图4示出了导热元件50的不同形状。所述导热元件50比如能够构造为柱筒,其具有与电容器元件10的纵轴线L平行的柱筒轴线。比如能够将构造为柱筒的导热元件50装入到各四个电容器元件10之间的空隙20中并且在此与所有四个电容器元件10接触。然而,所述导热元件50也能够比如构造为星形并且具有与电容器元件10的外轮廓11相匹配的内轮廓51。在所有实施例中,所述电容器1中的剩余缝隙例如能够通过浇注材料来填充。各个导热元件50部分地只能被放置在电容器1中的应该获得局部得到改进的加热的位置上。
当然,另外的实施例和所示出的实施例的混合形式也是可能的。
Claims (10)
1.电容器(1)、特别是用于多相系统的中间电路电容器,具有多个结构相同的电容器元件(10),所述电容器元件彼此并联连接并且一起形成所述电容器(1),其中在所述电容器元件(10)之间构造有至少一个间隙(20),
其特征在于,
所述间隙(20)至少部分地被至少一个用于将热从所述电容器(1)上排出的导热元件(50)所填充。
2.根据权利要求1所述的电容器,其特征在于,所述至少一个导热元件(50)具有大于10W/mK、特别是大于50W/mK、特别是大于100W/mK的导热率。
3.根据前述权利要求中任一项所述的电容器,其特征在于,所述导热元件(50)由导热金属、特别是铝构成。
4.根据前述权利要求中任一项所述的电容器,其特征在于,所述电容器元件(10)构造为薄膜电容器、特别是构造为扁平绕组。
5.根据前述权利要求中任一项所述的电容器,其特征在于,所述间隙(20)中的导热元件(50)与至少一个限定所述间隙(20)的电容器元件(10)直接接触。
6.根据前述权利要求中任一项所述的电容器,其特征在于,所述导热元件(50)的至少一个内轮廓(51)与所述电容器元件(10)的限定间隙(20)的外轮廓(11)互补地构成并且所述导热元件(50)沿着所述内轮廓(51)和外轮廓(11)与所述电容器元件(10)直接接触。
7.根据前述权利要求中任一项所述的电容器,其特征在于,在所述多个电容器元件(10)之间形成多个间隙(20),其中在间隙(20)的每个间隙中布置有导热元件(30)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的电容器,其特征在于,在各四个电容器元件(10)之间布置有间隙(20),其中在四个电容器元件(10)之间的间隙(20)中分别布置有导热元件(50)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的电容器,其特征在于,所述导热元件(50)形成具有凹部(53)的框架(52),所述电容器元件(10)被装入到所述凹部中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的电容器,其特征在于,所述电容器元件(10)关于其纵轴(L)彼此平行地布置。
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