CN112908699A - 一种外罩防护式绝缘的铝电解电容器模块 - Google Patents
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Abstract
一种采用外罩防护绝缘方式的铝电解电容器模块设计，包括分立铝电解电容器单体、带散热器翅片结构的金属导热基体构件和绝缘外壳及其组成的内部压力释放机构，以及电连接母线端子板和电容器模块固定安装结构，其中电容器模块由分立式铝电解电容器和金属导热基体构件之间紧密无绝缘装配构成，绝缘外壳将分立铝电解电容器和带散热器翅片结构的金属导热基体构件的装配体包覆安全绝缘，并形成空气腔体及释放出口构成模块内部压力释放机构，同时在金属导热基体构件散热器翅片对应位置有空气流通孔，实现空气对外流通散热。
Description
技术领域：
本发明涉及铝电解电容器集成模块设计领域，具体涉及到铝电解电容器模块通过采用外罩防护绝缘的方式提高其电性能和简化结构。
背景技术：
通常铝电解电容器都是分立式结构，包括引线、焊片、螺栓等引出方式的产品，用户需要对产品进行串并联组合，整合各项性能参数，以适应产品的电压、功率、纹波电流以及补正频率、温度系数等指标，构成电容器组合应用于产业设备及各类电子产品中。
将分立铝电解电容器集成为整体的铝电解电容器模块可以加强散热能力，优化电性能，如专利202011082745.9或者202011082897.9载明的由小型铝电解电容器集成模块产品，在纹波电流能力、高频特性和长寿命等电性能方面都得到了极大改善提高。
由于铝电解电容器表面铝壳带有负极电压，在铝电解电容器模块集成过程中需要处理好铝电解电容器单体分别与模块内部金属导热基体构件之间的绝缘，而且铝电解电容器具有特殊的压力释放故障模式，所以铝电解电容器模块也需要设置内部压力释放保障机构。
通常铝电解电容器模块内部分立铝电解电容器单体与模块金属导热基体构件之间采用导热硅胶材料绝缘，为提高绝缘可靠性需要采用尽量厚的材料隔离，而为提高电容器模块电性能，反而需要尽量降低内部分立铝电解电容器单体与模块金属导热基体构件之间的热阻，减小导热硅胶材料厚度，这需要把电容器模块的可靠性和优化电性能做好适当平衡取舍，无疑增加了技术难度。同时为优化铝电解电容器模块电性能而采用成本更高的高导热率导热灌封硅胶，会提高电容器模块成本。
铝电解电容器集成模块后，还需要避免内部特定某铝电解电容器单体由于故障开启压力释放机构，带有负极电压的电解液泄露引起的铝电解电容器模块短路风险。
由于存在以上各项特殊条件的限制，导致铝电解电容器模块内部集成结构复杂，制造工艺难度大，技术故障风险高。
发明内容：
本发明提供一种采用防护外罩绝缘方式的铝电解电容器模块设计，旨在解决铝电解电容器模块内部铝电解电容器单体分散绝缘风险高、内部结构复杂的问题。
一种外罩防护方式绝缘的铝电解电容器模块，包括分立铝电解电容器单体、带散热器翅片结构的金属导热基体构件和绝缘外壳及其组成的内部压力释放机构，以及电连接母线端子板和电容器模块安装固定结构，其中电容器模块由分立式铝电解电容器和金属导热基体构件之间紧密无绝缘装配构成，绝缘外壳将分立铝电解电容器和带散热器翅片结构的金属导热基体构件的装配体包覆安全绝缘，并形成空气腔体及释放出口构成模块内部压力释放机构，同时在金属导热基体构件散热器翅片对应位置有空气流通孔，实现空气对外流通散热。
依据上述实施例的电容器模块，通过设置外部防护壳体绝缘方式，保证了绝缘安全；改变内部绝缘导热灌封硅胶的铝电解电容器分散绝缘设计，消除了分立铝电解电容器单体和散热器翅片之间的绝缘热阻，使电容器模块的散热效率得到提高，电性能因此得到优化；特别是省略了绝缘导热灌封硅胶的成本；简化了电容器模块的制造工艺；提高了制造效率；节省了大量的内部绝缘结构零件。
附图说明：
图1带散热器翅片结构的金属导热基体构件
图2铝电解电容器、金属导热基体构件和上绝缘外壳装配结构示意图
图3下绝缘外壳与散热器翅片及电容器模块安装示意图
图4外罩防护式绝缘的铝电解电容器模块
附图中数字代表如下：
1-金属导热基体构件
11-铝电解电容器装配巢孔
12-金属导热基体构件的散热翅片
13-铝电解电容器模块固定安装孔
2-分立铝电解电容器单体
3-电容器模块母线端子板
4-绝缘外壳
41-上绝缘外壳
411-上绝缘外壳空气压力释放出口
42-下绝缘外壳
421-下绝缘外壳空气流通孔
422-下绝缘外壳固定安装螺钉孔
43-电容器模块安装绝缘法兰垫
具体实施方式：
下面通过具体实施方式结合附图对本发明做进一步详细说明。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本发明被更好地理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以由其他元件、材料、方法所替代或省略。在某些情况下，相关的一些操作没有在说明书中显示或描述，是为了避免本发明申请核心部分被过多描述所淹没，对本领域技术人员而言，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。
以下为优选实施例：
如图1为带散热翅片12结构的金属导热基体构件1，金属导热基体构件1分布有分立铝电解电容器单体2的安装巢孔11和电容器模块的安装固定孔13，为充分降低分立铝电解电容器单体2到散热翅片12的绝缘热阻，金属导热基体构件1采用整体设计、整体制造方式完成制造。
如图2铝电解电容器单体2置入金属导热基体构件1上的铝电解电容器2安装巢孔12内构成紧凑结构体，使分立铝电解电容器单体2的铝壳表面与金属导热基体构件1上巢孔12之间紧密接触以降低热阻。
在金属导热基体构件1前端有母线端子板3将分立铝电解电容器单体2进行串并联电连接，并提供铝电解电容器模块的对外绝缘保护。
上绝缘外壳41从后端将铝电解电容器单体2和金属导热基体构件1构成的紧凑结构体进行绝缘包覆，同时在金属导热基体构件1后端和分立铝电解电容器2的顶端压力释放口一侧，上绝缘外壳41与其端面之间设有空气流通的压力释放空气腔体，以及对应在上绝缘外壳41上设置有压力释放空气出口411，当分立铝电解电容器单体2由于故障开启压力释放机构，空气腔体可以避免带有负极电压的电解液泄露引起的铝电解电容器模块对外短路。
金属导热基体构件1上由于带有与分立铝电解电容器单体2铝壳表面相同的负极电压，为防止短路其安装固定螺钉孔13在装配时需要采用电容器模块安装绝缘法兰垫43进行隔离，保证装配螺钉和金属导热基体构件1之间绝缘。
如图3下绝缘外壳42将金属导热基体构件1下部散热翅片12部分包覆绝缘保护，下绝缘外壳42上，对应散热翅片12位置有空气流通孔421，使外部空气经过散热翅片12部分流通散热。下绝缘外壳42在金属导热基体构件1安装固定螺孔13位置有对应螺钉通孔422，借助铝电解电容器模块的安装同步固定装配下绝缘外壳42。
如图4完整的外罩防护绝缘式的铝电解电容器模块，绝缘外壳4分为上绝缘外壳41和下绝缘外壳42以及电容器模块安装绝缘法兰垫43三个部分，分别对金属导热基体构件1上部铝电解电容器单体2与金属导热基体构件1巢孔装配部分、金属导热基体构件1下部散热器翅片12结构部分和铝电解电容器模块中金属导热基体构件1安装螺孔位置13进行分散半包覆方式绝缘保护。
以上应用具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用于限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。
Claims (9)
1.一种外罩防护方式绝缘的铝电解电容器模块，包括分立铝电解电容器单体、带散热器翅片结构的金属导热基体构件和绝缘外壳及其组成的内部压力释放机构，以及电连接母线端子板和电容器模块固定安装结构，其中电容器模块由分立式铝电解电容器和金属导热基体构件之间紧密无绝缘装配构成，绝缘外壳将铝电解电容器和金属导热基体构件的装配体包覆安全绝缘，并形成空气腔体及释放出口构成模块内部压力释放机构，同时在金属导热基体构件散热器翅片对应位置有空气流通孔，实现空气对外流通散热。
2.如权利要求1所述的铝电解电容器模块，其带散热器翅片结构的金属导热基体构件的特征：可以是任何形状、大小和结构形式，可以与铝电解电容器单体形成紧凑的装配结构体。
3.如权利要求1所述的铝电解电容器模块，其绝缘外壳将铝电解电容器和带散热器翅片结构的金属导热基体构件的装配体包覆安全绝缘，并形成空气腔体及释放出口构成模块内部压力释放机构的特征是：分立铝电解电容器单体由于故障开启压力释放机构，空气腔体可以避免带有负极电压的电解液泄露引起的铝电解电容器模块对外短路。
4.如权利要求1所述的铝电解电容器模块，绝缘外壳将铝电解电容器和带散热器翅片结构的金属导热基体构件的装配体包覆安全绝缘，其绝缘外壳的特征在于：可以是独立整体，也可以是由多个绝缘外壳部件组合成为绝缘外壳整体。
5.如权利要求1、4所述的铝电解电容器模块，绝缘外壳将铝电解电容器和带散热器翅片结构的金属导热基体构件的装配体包覆安全绝缘，其绝缘外壳的特征在于：可以采用整体全包覆绝缘，也可以是重点位置包覆，其他位置裸露的分散半包覆方式绝缘。
6.如权利要求1所述的铝电解电容器模块，其铝电解电容器模块带散热器翅片结构的金属导热基体构件的特征：可以是一体设计制造的，也可以是采用螺钉紧固或弹片压紧等装配或焊接成为一体的。
7.如权利要求1所述的铝电解电容器模块，其绝缘外壳对应金属导热基体构件散热器翅片位置的特征：为提高空气流通效率和加强绝缘防护的可靠性，绝缘外壳可以特别设计，包括图案、形状、结构、材质等等，或设计成为组合方式的专用通风绝缘防护罩。
8.如权利要求1所述的铝电解电容器模块，其特征在于引出电连接母线端子板根据电连接具体情况，可以变换长度、位置、形状适应电连接端子与功率主板或导电铜排电连接的需要。
9.如权利要求1所述的铝电解电容器模块，其特征在于电容器模块的固定安装结构根据具体情况，可以变换位置、方向、结构以及装配方式等适应电容器模块的实际装配需要。
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