CN113574620A - 电容器，尤其是用于多相系统的中间电路电容器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电容器（1），尤其是用于多相系统的中间电路电容器，具有结构相同的多个电容器元件（10），所述电容器元件并联地彼此连接且一起构成所述电容器（1），其中在所述电容器元件（10）之间构造至少一个中间空间（20），提出，在所述中间空间（20）中布置至少一个中间电容器元件（30），所述中间电容器元件与所述电容器元件（10）并联地连接且进而与所述电容器元件（10）一起构成所述电容器（1）。

Description

电容器，尤其是用于多相系统的中间电路电容器

技术领域

本发明涉及电容器，尤其是用于多相系统的中间电路电容器，该电容器具有独立权利要求1的前序部分的特征。

背景技术

在功率电子装置中，多个电气网络经由中间电路中的电性的电容器由变频器在能量上被耦合到共同的直流电压水平上。由于重复出现开关过程，出现通过相位的交变电流造成的频率相关的、高的功率损耗。

中间电路电容器包括多个电容器元件，这些电容器元件被并联连接且一起得出该中间电路电容器。在用于驱动逆变器的中间电路电容器中，如今使用以所谓的扁平卷绕体的形式的薄膜电容器，因为基于扁平卷绕体比例如利用刺绣技术明显更容易地且成本更有利地制造中间电路电容器，在刺绣技术中使用方形的电容器元件。

发明内容

根据本发明提出一种电容器，尤其是用于多相系统的中间电路电容器。电容器包括多个结构相同的电容器元件。这些结构相同的电容器元件彼此并联和/或串联连接且一起构成电容器。在此，在电容器元件之间构造至少一个中间空间。

根据本发明，在中间空间中布置至少一个中间电容器元件，该中间电容器元件与电容器元件并联连接且进而与电容器元件一起构成电容器。

在应用扁平卷绕体作为用于中间电路电容器的电容器元件时得到如下缺点，提供用于中间电路电容器的构造空间没有最优地被利用，因为在中间电路电容器的单个的扁平卷绕体之间由几何条件决定地存在空的中间空间。相对于现有技术，具有独立权利要求的特征的电容器具有如下优点，提供用于电容器的构造空间可以最优地被利用且在最小的构造空间下达到电容器的最大的电容密度。因此进一步使得在给出的构造空间中最小化损耗电阻和由此产生的损耗。这样进一步降低了最大卷绕体温度且在相同的卷绕体温度下显示出更多的电流能力。另外，通过本发明改善了驱动器的EMV-行为。

本发明其他有利的设计和改进通过从属权利要求中给出的特征实现。

根据一有利的实施例如此设置，即，至少一个中间电容器元件具有比电容器元件中的每一个都小的体积。如此构造的中间电容器元件可以有利地被填充到在电容器元件之间得到的中间空间中成为一部分且因此有利地提高电容器的总电容。

根据一有利的实施例如此设置，即，电容器元件发生接触。电容器元件在此例如被紧凑地打包且在不同的部位发生接触。例如可以将电容器元件堆叠和/或彼此并排布置。

根据一有利的实施例如此设置，即，电容器元件被构造为薄膜电容器，尤其是被构造为扁平卷绕体。薄膜电容器包括薄的金属箔/金属薄膜，该金属薄膜通过作为电介质的绝缘薄膜被分开。这些薄膜被卷绕起来，由此在小的构造体积下达到大的电容值。通过卷绕薄膜，薄膜电容器获得卷绕体的形式。在此，薄膜筒状地绕一卷绕体轴线被卷绕，从而产生筒状的圆形卷绕体。如果圆形卷绕体沿径向方向被稍微压平，就产生所谓的扁平卷绕体。被称作为圆形卷绕体的电容器元件具有垂直于卷绕体轴线（薄膜绕该卷绕体轴线被卷绕起来）的圆形的横截面。被称作为扁平卷绕体的电容器元件具有垂直于卷绕体轴线（薄膜绕该卷绕体轴线被卷绕起来）的椭圆形的横截面或者以矩形的形式的横截面，该矩形具有被倒圆的角。

根据一有利的实施例如此设置，即，中间电容器元件被构造为薄膜电容器，尤其是被构造为圆形卷绕体。如果电容器元件被构造为扁平卷绕体且其全都被结构相同地构造且在此紧密地被打包，被构造为圆形卷绕体的中间电容器元件就可以有利地简单地被配入到彼此贴靠的电容器元件之间的中间空间，例如到四个电容器元件之间的中间空间中。

根据一有利的实施例如此设置，即，在多个电容器元件之间构造多个中间空间，其中，在中间空间的每一个中布置一中间电容器元件。这样，电容器元件之间的所有中间空间都被利用，以在电容器总构造空间保持不变的情况下提高电容器的电容。

根据一有利的实施例如此设置，即，分别在四个电容器元件之间布置一中间空间，其中，在这四个电容器元件之间的中间空间中布置一中间电容器元件。如果电容器元件，尤其是结构相同的电容器元件，被例如作为扁平卷绕体紧密地打包，使得分别由多个电容器元件组成的多个排彼此相叠地布置，使得得到电容器元件的紧凑包装，那么通过每四个电容器元件之间的被构造为薄膜电容器的电容器元件的非方形的形状分别构造出一中间空间。如果这些电容器元件被这样布置且中间空间被利用中间电容器元件填装，那么总共得到电容器中的电容器元件和中间电容器元件的特别紧密的包装。

根据一有利的实施例如此设置，即，中间电容器元件接触中间空间中的四个电容器元件中的每一个。这样，一方面保障中间空间尽可能良好地被填充，另一方面通过接触同时将热量良好且均匀地分布到电容器上。

根据一有利的实施例如此设置，即，电容器元件关于其纵向轴线相对彼此平行布置。纵向轴线在此表示如下轴线，电容器元件以保持不变的横截面沿该轴线延伸。在以扁平卷绕体或圆形卷绕体形式的薄膜电容器的情况中，纵向轴线是卷绕体轴线，薄膜电容器的薄膜绕该卷绕体轴线被卷绕。这样得到电容器元件的特别紧密的包装且进而电容器的特别高的总电容。

根据一有利的实施例如此设置，即，中间电容器元件关于其纵向轴线平行于电容器元件的纵向轴线布置。这样得到电容器元件和中间电容器元件的特别紧密的包装且进而电容器的特别高的总电容。

附图说明

本发明的实施例示意性地在附图中示出，并在后续说明中予以详述。其中：

图1示出电容器中并联连接的电容器元件的示意图，

图2示出根据本发明的电容器的一实施例。

具体实施方式

图1示出由电容器元件组装成的电容器的示意图。该电容器是用于多相系统的中间电路电容器。该中间电路电容器可以被针对驱动逆变器使用。

在本申请的上下文中，电容器元件10被理解为一种本身独自可以构成电容器的结构。不同的电容器技术例如堆栈电容器、圆形卷绕体电容器或扁平卷绕体电容器可以在此被作为电容器元件10使用。

电容器元件10在该实施例中被构造为薄膜电容器。薄膜电容器包括薄的金属箔/金属薄膜，该金属薄膜通过作为电介质的绝缘薄膜被分开。这些薄膜被卷绕起来，由此在小的构造体积下达到大的电容值。通过卷绕薄膜，薄膜电容器获得卷绕体的形式。在此，薄膜筒状地绕一卷绕体轴线被卷绕，使得产生筒状的圆形卷绕体。如果圆形卷绕体沿径向方向被稍微压平，这样就产生所谓的扁平卷绕体。被称作为圆形卷绕体的电容器元件具有垂直于卷绕体轴线（薄膜绕该卷绕体轴线被卷绕起来）的圆形的横截面。被称作为扁平卷绕体的电容器元件具有垂直于卷绕体轴线（薄膜绕该卷绕体轴线被卷绕起来）的椭圆形的横截面或者以矩形的形式的横截面，该矩形具有被倒圆的角。在图1和图2的实施例中示出的电容器元件10全都结构相同地被构造为扁平卷绕体。

如在图1中穿过中间电路电容器的横截面中所示，在应用扁平卷绕体作为电容器元件10时，在电容器1中构造中间空间20。中间空间20不是利用电容器材料填装且在正常情况下是利用浇铸材料进行浇铸。如图1中明显所示，当电容器元件10被打包成电容器1且为此由电容器元件10组成的排被堆叠时，通过被构造为扁平卷绕体的电容器元件10的被倒圆的角而得到电容器元件10之间的中间空间20。

电容器元件10在此被这样布置，即，其纵向轴线L走向彼此平行。在图1和图2中，电容器元件10的纵向轴线L垂直于绘图平面。纵向轴线在此描述如下轴线，沿该轴线电容器元件以保持不变的横截面延伸。在以扁平卷绕体或圆形卷绕体形式的薄膜电容器的情况中，纵向轴线L、Z是卷绕体轴线，薄膜电容器的薄膜绕该卷绕体轴线被卷绕。电容器元件10在接触点15处发生接触。每个中间空间15在此朝向四面分别被包围在四个电容器元件10之间。在图1和图2的实施例中例如分别由三个电容器元件10组成的五个排被彼此相叠布置。

一起构成电容器1的电容器元件10全都是彼此并联连接的，使得单个电容器元件10的电容相加起来。为了电接触电容器元件10，在该实施例中电容器元件10在端面上与第一电压位2电传导地接触且在与电容器元件10的第一端面相对置的电容器10的第二端面上与第二电压位相接触。因此，电容器元件10被布置在例如第一电压位2和第二电压位之间。电容器1可以经由第一电压位2处的电接头且可以经由第二电压位的电接头被电接触。

图2示出根据本发明的电容器1的一实施例。在电容器1中，在电容器元件10之间的中间空间20中布置中间电容器元件30。中间电容器元件30与电容器元件10并联连接且进而与电容器元件10一起构成电容器1。电容器元件但也可以至少部分地彼此串联连接，也就是成排连接。因此，中间电容器元件30的电容和电容器元件10的电容相加。中间电容器元件30在此例如经由第一电压位2和第二电压位发生电接触且这样与电容器元件10并联连接。

中间电容器元件30是例如结构相同的且中间电容器元件30具有比电容器元件10小的体积。这样，中间电容器元件30也具有比电容器元件10小的电容。

在该实施例中，中间电容器元件30被构造为薄膜电容器。中间电容器元件在此优选被构造为圆形卷绕体，因为圆形卷绕体特别良好地被接入到电容器元件10之间的中间空间20中。

如果在该实施例中电容器1由以扁平卷绕体形式的电容器元件10组成，那么这样得到中间空间20，具有圆形的横截面的中间电容器元件30能够被特别良好地放入到该中间空间中且特别良好地填满该中间空间20。因此可以在保持不变的构造空间的情况下达到电容器1的特别高的总电容。

如图2所示，分别在四个电容器元件10之间布置一中间电容器元件30。在此，中间电容器元件30在四个电容器元件10之间的中间空间20中接触到四个电容器元件10中的每一个。中间电容器元件30可以与电容器元件10建立直接接触，在该直接接触下中间电容器元件30贴靠在电容器元件10上。但也可以在电容器元件10和中间电容器元件30之间构造窄的缝隙且例如利用浇铸材料填充且这样建立电容器元件10和中间电容器元件30之间的接触。

中间电容器元件30优选地被构造为薄膜电容器，尤其是被构造为圆形卷绕体。中间电容器元件30在此具有筒状的形状，该筒状的形状具有圆形的横截面。

中间电容器元件30在此这样被布置，即，其纵向轴线Z走向平行于电容器元件10的纵向轴线L。在图1和图2中，中间电容器元件30的纵向轴线Z垂直于绘图平面。纵向轴线Z在此表示如下轴线，电容器元件以保持不变的横截面沿该轴线延伸。在以扁平卷绕体或圆形卷绕体形式的薄膜电容器的情况中，纵向轴线L、Z是卷绕体轴线，薄膜电容器的薄膜绕该卷绕体轴线被卷绕。

显而易见，其他实施例和所呈现的实施例的混合形式也是可能的。

Claims (10)

1.电容器（1），尤其是用于多相系统的中间电路电容器，具有结构相同的多个电容器元件（10），所述电容器元件并联地和/或串联地彼此连接且一起构成所述电容器（1），其中，在所述电容器元件（10）之间构造至少一个中间空间（20），其特征在于，在所述中间空间（20）中布置至少一个中间电容器元件（30），所述中间电容器元件与所述电容器元件（10）并联连接且进而与所述电容器元件（10）一起构成所述电容器（1）。

2.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述至少一个中间电容器元件（30）具有比所述电容器元件（10）中的每一个都小的体积。

3.根据前述权利要求中任一项所述的电容器，其特征在于，所述电容器元件（10）发生接触。

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）被构造为薄膜电容器，尤其是被构造为扁平卷绕体。

5.根据前述权利要求中任一项所述的电容器，其特征在于，所述中间电容器元件（30）被构造为薄膜电容器，尤其是被构造为圆形卷绕体。

6.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）之间构造多个中间空间（20），其中，在所述中间空间（20）的每一个中布置一中间电容器元件（30）。

7.根据前述权利要求中任一项所述的电容器，其特征在于，分别在四个电容器元件（10）之间构造一中间空间（30），其中，在所述中间空间（20）中在所述四个电容器元件（10）之间布置一中间电容器元件（30）。

8.根据权利要求7所述的电容器，其特征在于，所述中间电容器元件（30）接触所述中间空间（20）中的四个电容器元件（20）中的每一个。

9.根据前述权利要求中任一项所述的电容器，其特征在于，所述电容器元件（10）关于其纵向轴线（L）彼此平行地布置。

10.根据权利要求9所述的电容器，其特征在于，所述中间电容器元件（30）关于其纵向轴线（Z）平行于所述电容器元件（10）的纵向轴线（L）布置。

Images