CN114207753A - 包括间隔件的电容块 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电容块(1)，特别是用于电气设备的电容块，包括：‑凹部；‑至少一个电容元件(5)，其具有布置在凹部中的第一端和与第一端(7)相对并延伸出凹部的第二端(9)；‑止动件(11)，该止动件(11)附接到电容元件(5)的第二端(9)；‑至少一个间隔件(13)，其支承抵靠止动件(11)，以便确定电容元件(5)的第二端(9)和凹部的端壁之间的距离。
Description
技术领域
本发明涉及一种电容块，特别是用于电气设备的电容块，该电气设备例如承载在机动车辆上。这种电气设备可以是逆变器、电压转换器或电池充电器。
背景技术
如已知的，在电容块中，电容元件可以放置在外壳内并嵌入灌封材料中，灌封材料主要具有保持电容元件并保护其免受潮的功能。这种灌封材料通常是树脂的形式。电容元件由例如缠绕在电容器端子上的膜构成。通常，电容元件完全嵌入树脂中，使得电容块的外部由外壳的外壁和由树脂形成的一个面而形成。只有电端子从所述面延伸出树脂。然而，在某些应用中，特别是在电动车辆中，希望减小电子部件的尺寸。现在，在这种电容块结构中，外壳和树脂占据了相当大的空间。此外，为了允许树脂流动，有必要在电容元件和外壳的侧壁之间留有空间。
已知一种电容块，其中外壳延伸的高度小于电容元件的高度。外壳则形成盘子，其刚好大到足以在电容块的一端处容纳树脂，该端包括在电容块的电端子和电容元件的电极之间的电连接部。
然而，同一型号的电容元件可能具有不同的高度，因为它们的制造方式存在固有的不确定性。因此，在同一个电容块内，电容元件可以具有不同的高度。此外，在工业制造过程中，各电容块的电容元件可以具有不同的高度，这对于所制造的电容块的尺寸的可重复性有影响。这在电气设备中特别重要，其中电容块必须被冷却以耗散当用电能给电容块供电时发射的热量。为此，电气设备通常设置有冷却回路。为了优化散热，电容块的整个面必须紧密地压靠所述冷却回路。现在，电容块的电容元件之间的高度差可能无法允许电容块的面均匀地紧密压靠冷却回路。无论如何，如果采取措施确保一个电容块内的高度一致，则同一型号电容块之间的差异可能会导致包括电容块的电气设备的尺寸串出现干扰。每个电容模块的特定高度不适合工业规模制造。
因此，仍需要一种有限体积的电容块，但它在电容元件制造的不确定性方面保持一定程度的灵活性。
发明内容
为此，本发明涉及一种电容块，特别是用于电气设备的电容块，包括：壳体；至少一个电容元件，其具有容纳在所述壳体中的第一端和与第一端相对并延伸出所述壳体的第二端；端部止动件，所述端部止动件固定到电容元件的第二端；至少一个间隔件，其邻接抵靠所述端部止动件，以便确定电容元件的第二端和所述壳体的底部之间的距离。
因此，间隔件相对于所述壳体的底部支撑所述电容元件。壳体的底部和电容元件的第二端之间的电容块的高度由间隔件设定，这意味着电容块的高度受到控制，尽管电容元件的高度存在不确定性。底部例如是壳体的壁，特别是面向电容元件的第一端的周壁。
根据本发明的一实施例，灌封材料，特别是树脂，至少部分地填充所述壳体，以便在电容元件的第一端处密封电容元件。根据一变型，灌封材料是电绝缘体，因此提供第一端相对于接纳第一端的壳体的电绝缘。
树脂表现出许多有利于其在电容块中使用的特性。特别地，树脂在填充壳体期间是流体。流体性允许树脂均匀地分布在壳体中、电容元件之间、电容元件的连接处。树脂通过加热固化(硬化)，并有效地聚合。因此，在聚合步骤之后，树脂变成固体。这种聚合可以通过在烘箱中加热来实现。这样，树脂包围电容元件的一端，密封该端。此外，聚合的树脂使得壳体的底部刚性且坚固，这在电容块被热沉紧密压靠时允许经由底部的外部面进行有效邻接。
在一变型中，电容元件的第二端延伸出所述灌封材料。仅部分电容元件位于壳体中。
根据本发明的一实施例，壳体由底部和从所述底部延伸的侧壁形成，界定所述壳体的内部容积。壳体的底部包括电容元件的端部，同时充当电容元件和弹性构件之间的电绝缘体。特别地，侧壁朝向电容元件的第二端延伸。
在一变型中，侧壁在电容元件的第二端附近停止。因此，壳体仅包括电容元件的第一端。特别地，侧壁在小于电容元件高度的一半、或甚至小于三分之一或四分之一的高度处停止。壳体的尺寸因此减小，并且电容块的体积因此同样减小。
在一变型中，为了有利于工业规模制造过程的快速和均匀填充，壳体的侧壁可以向外倾斜。这意味着由侧壁的边缘界定的区域，特别是在平行于壳体底部的平面内，该区域大于壳体底部的区域。电容块占据的空间至少部分地取决于壳体侧壁的范围。侧壁延伸的范围越小，电容块占据的空间就越小。然而，在该变型中，优选的是确保至少最小范围，以便允许电容元件的第一端的密封，该端嵌入灌封材料中。
在一变型中，灌封材料延伸至小于所述侧壁高度的高度。特别是，这使得电容块在聚合前更容易处理，因为溢出的风险降低了。
根据本发明的一实施例，间隔件从壳体的底部延伸。
在本发明的一实施例中，电容块包括至少两个间隔件，它们均匀地分布在壳体的底部。这就确保了间隔件和端部止动件彼此邻接抵靠的点是均匀分布的。这避免了电容元件相对于间隔件不平衡。这种不平衡会导致电容元件倾斜，并因此导致电容块的外部面在电容元件的第二端处不平行于壳体的底部。当电容块紧密地压靠散热器时，这将特别有害。这种紧密按压例如通过将受应力的弹性构件压靠壳体底部的外部面来实现，以便将电容块的相对外部面邻接抵靠热沉。当紧密按压表面的平面平行于由弹性构件推压的表面时，由电容块紧密压靠热沉产生的热量耗散是最佳的。至少两个间隔件在端部止动件上的每个点处确定端部止动件和所述壳体的底部之间的相等距离。因此，它们有助于保持端部止动件平行于壳体的底部。间隔件可以促进由弹性构件施加的紧密按压力的均匀分布。
根据本发明的一实施例，间隔件具有柱形或锥形形状。
在本发明的一实施例中，电容元件的第一端包括电容元件的第一电极，并且电容块包括压靠所述第一电极以电连接到第一电极的第一电端子，所述第一电端子包括所述间隔件穿过的至少一个开口。第一电端子中的开口允许节省空间。具体而言，则不需要在壳体的底部提供围绕第一电端子的突伸物(overhang)。这种突伸物将容纳间隔件，以使其在第一电端子旁边通过而朝向端部止动件延伸。由于第一电端子中的开口，可以省去这种突伸物，从而减小电容块的体积。开口可以具有各种形状。它可以由任何可能形状的孔构成。开口可以是由第一电端子的一个边缘形成的凹口。开口可以通过切割或任何其他方式获得。开口允许间隔件穿过，从而它可以邻接抵靠端部止动件。
根据本发明的一实施例，端部止动件包括电容块的第二电连接电端子，所述第二电端子压靠电容元件的第二电极，以便电连接到电容元件的所述第二电极。在一变型中，所述第二电极被包括在电容元件的第二端中。
根据一变型，第二电端子和电容元件的第二电极之间的电连接通过金属喷涂获得。金属喷涂操作特别地包括通过喷涂金属获得电容元件的电极和相应电端子之间的机械连接和电接触。
在一变型中，第二电端子和电容元件的第二电极之间的电连接，特别是通过金属喷涂获得的电连接，被漆覆盖，以便密封所述电连接。特别地，漆在电容元件的整个第二端展开。漆在第二端处提供密封而不笨重。漆例如是硅树脂漆。
特别地，第一或第二电端子可以是导电板或片。特别地，第一或第二电端子提供电容元件与电容块外部的元件的连接。
本发明还涉及一种用于组装电容块的方法，包括以下步骤：
-提供电容元件，该电容元件具有作为相对端的第一端和第二端，端部止动件固定到第二端，
-通过电容元件的第一端将所述电容元件安装在壳体中，使得第二端在所述壳体的外部，
所述安装步骤包括使至少一个间隔件邻接抵靠所述端部止动件，以便确定电容元件的第二端和所述壳体的底部之间的距离。因此，避免了制造和使用昂贵、复杂或笨重的工具。
根据一实施例，该方法包括以下步骤：
-用流体灌封材料至少部分地填充壳体，以便如果不是完全的话则至少部分地填充电容元件和壳体的周壁之间的空间；
-固化灌封材料，特别是通过加热，特别地以便将电容元件固定在外壳中。
这样，电容元件被固定在壳体中，并且电容块的第一端被密封，电容块具有有限的体积。
附图说明
根据以下说明，将更好地理解本发明：
-图1示出了根据本发明一示例性实施例的电容块；
-图2示出了形成图1的电容块的壳体的外壳；
-图3示出了图1的电容块的电端子；
-图4示出了没有外壳的图1的电容块；
-图5示出了电容块的电容元件。
具体实施方式
图1示出了根据本发明一示例性实施例的电容块1。电容块1设置有外壳14。该外壳14形成壳体3。外壳14特别地包括底部15和从底部15延伸的侧壁17。底部15和侧壁17界定壳体3的内部容积。外壳14将电容元件5的第一端7接纳到壳体3中。第一端7特别地嵌入包含在所述内部容积中的灌封材料12(比如树脂)中。
在所示的示例中，四个电容元件5并排布置在壳体3中。在下文中，将仅参考电容元件5中的一个5a来描述示例，描述当然应用于其他电容元件5。电容元件5的一个示例如图5所示。电容元件5特别设置有由其第一端7形成的第一电极，以及由与第一端7相对的第二端9形成的极性相反的第二电极。可替代地，电容元件5可以在单个端7、9上使其电极在一起。电容元件5例如是膜电容器。电容元件5的外部曲率则源于电容元件的制造方法：电容元件5特别地由以扁平柱体形式缠绕的膜构成，柱体的端部形成电容器的电极，特别是在金属化步骤之后。
电容元件5的第一端7嵌入容纳在壳体3中的灌封材料12中。电容元件5的第二端9延伸出壳体3。端部止动件11在电容元件5的第二端9固定到电容元件5。间隔件13从壳体3的底部15延伸，以邻接抵靠端部止动件11，从而确定电容元件5的第二端9和壳体3的底部15之间的距离。图示的示例包括四个间隔件13，但在下文中，将参考与电容元件5a相关的两个间隔件13a、13b来描述示例，描述当然可应用于其他电容元件5及其相应的间隔件13。
特别地，电容块1包括第一电端子23，其配置为将电容元件5与外部元件连接。特别地，第一电端子23邻接抵靠第一端7，用于与电容元件5的第一电极电接触。为此目的，第一电端子23特别包括钎焊到电容元件5的第一电极的舌片23L。第一电端子23还包括开口25，间隔件13穿过该开口25，以便邻接抵靠端部止动件11。
电容元件5配备有第一电端子23和端部止动件11，以形成裸电容块1N，即没有外壳14的电容块1，例如如图4所示的。裸电容块1N然后安装在外壳14的壳体3中。在该安装过程中，电容块5的第一端7被引入外壳14中，使得间隔件13进入第一电端子23的开口25。电容元件5引入外壳14被间隔件13的顶部和端部止动件11之间的接触停止。间隔件13在外壳14中的定位设计成对应于开口25的位置。然而，间隔件13位于电容元件5和壳体3的底部15的边缘之间的空白空间中，也就是说，特别是在电容元件5和侧壁17之间。因此，一旦安装在壳体3中，裸电容块1N由间隔件13支撑。特别地，在壳体3的底部15和第一电端子23之间保留有空间。换句话说，配备有第一电端子23的电容元件5被间隔件13保持悬挂。
特别地，外壳14的侧壁17延伸到允许灌封材料12封装电容元件5的第一端7和第一电端子23的高度。
端部止动件11特别包括电容块5的第二电连接端子27。如第一电连接端子23，第二电连接端子27特别配置为将电容元件5与外部元件连接。为此，第二电连接端子27在电容元件5的第二端9上邻接抵靠电容元件5的第二电极，该电极特别由第二端9形成。特别地，漆在电容元件5的整个第二端9展开，以在第二端9处建立密封。
特别地，第一电连接端子23包括用于提供与功率电子模块的连接的端部31。特别地，第二电连接端子27包括端部33，其旨在提供与电源特别是电池的连接。
如图2所示，间隔件13均匀地分布在底部15上，以便提供端部止动件11的稳定保持且因此提供电容元件5的稳定保持。
间隔件13特别地具有多边形横截面的圆锥形状。然而，它们可以具有不同的形状，例如柱形、圆锥形或圆形横截面的杆的形状。朝向端部止动件11逐渐变细的形状结合了牢固的基部和在安装过程中易于通过的优点。
所描述的电容块1的示例在其他方面类似于欧洲专利申请EP3197035的公开中描述的示例，其描述结合到本申请中。
Claims (12)
1.一种电容块(1)，特别是用于电气设备的电容块，包括：
-壳体(3)，
-至少一个电容元件(5)，其具有容纳在所述壳体(3)中的第一端(7)和与第一端(7)相对并延伸出所述壳体(3)的第二端(9)，
-端部止动件(11)，所述端部止动件(11)固定到电容元件(5)的第二端(9)，
-至少一个间隔件(13)，其邻接抵靠所述端部止动件(11)，以便确定电容元件(5)的第二端(9)和所述壳体(3)的底部(15)之间的距离。
2.如权利要求1所述的电容块(1)，其中，灌封材料(12)，特别是树脂，至少部分地填充所述壳体(3)，以便在电容元件(5)的第一端(7)处密封电容元件(5)。
3.如权利要求2所述的电容块(1)，其中，所述电容元件(5)的第二端(9)延伸出所述灌封材料(12)。
4.如前述权利要求中任一项所述的电容块(1)，其中，所述间隔件(13)从壳体(3)的底部(15)延伸。
5.如前述权利要求中任一项所述的电容块(1)，包括至少两个间隔件(13)，并且其中，所述间隔件(13)均匀地分布在壳体(3)的底部(15)上。
6.如前述权利要求中任一项所述的电容块(1)，其中，所述间隔件(13)具有柱形或锥形形状。
7.如前述权利要求中任一项所述的电容块(1)，其中，所述电容元件(5)的第一端(7)包括电容元件(5)的第一电极，并且所述电容块(1)包括压靠所述第一电极以便电连接到第一电极的第一电端子(23)，所述第一电端子(23)包括所述间隔件(13)穿过的至少一个开口(25)。
8.如前述权利要求中任一项所述的电容块(1)，其中，所述壳体(3)由所述底部和从所述底部(15)延伸的侧壁(17)形成，界定所述壳体(3)的内部容积。
9.如前述权利要求中任一项所述的电容块(1)，其中，所述端部止动件(11)包括电容块(1)的第二电连接端子(27)，所述第二电端子(27)压靠电容元件(5)的第二电极以电连接到电容元件(5)的所述第二电极。
10.一种用于组装电容块(1)的方法，包括以下步骤：
-提供电容元件(5)，该电容元件(5)具有作为相对端的第一端(7)和第二端(9)，端部止动件(11)固定到第二端(9)；
-通过所述电容元件的第一端(7)将所述电容元件(5)安装在壳体(3)中，使得第二端(9)在所述壳体(3)的外部；
所述安装步骤包括使至少一个间隔件(13)邻接抵靠所述端部止动件(11)，以确定电容元件(5)的第二端(9)和所述壳体(3)的底部(15)之间的距离。
11.如权利要求10所述的组装方法，包括以下步骤：
-将电容块(1)的第一电端子(23)连接到电容元件(5)的第一电极，该电极包含在第一端(7)中，并将电容块(1)的第二电端子(27)连接到电容元件(5)的第二电极，该电极包含在第二端(9)中，所述第二电端子(27)包含在所述端部止动件(11)中；并且
其中，所述安装步骤包括使间隔件(13)穿过第一电端子(23)中的开口(25)，使得其邻接抵靠所述端部止动件(11)。
12.如权利要求11所述的组装方法，包括以下步骤：
-用流体灌封材料(12)至少部分地填充壳体(3)，以便如果不是完全的话则至少部分地填充电容元件(5)和壳体(3)的周壁(15、17)之间的空间；
-固化灌封材料(12)，特别是通过加热。
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