CN115512971A - 一种高功率密度一体化环形电容 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种高功率密度一体化环形电容，包括双层电容组件，该组件包括两层竖直同轴设置且并联连接的环形电容单元，每一个环形电容单元均包括第一极性连接件、第二极性连接件以及多个单体电容；第一极性连接件呈两端开口的圆筒状设置，第二极性连接板件呈圆环形设置，多个单体电容沿第一极性连接件的内周壁周向分布并连接在第一极性连接件和第二极性连接件之间；环形壳体呈有底的圆筒状设置，围成用于安装双层电容组件的安装容纳腔；上盖板用于盖合安装容纳腔，第一极性连接件和第二极性连接件还分别设有延伸到上盖板外的极性不同的引出端。该环形电容结构紧凑，大大缩小轴向尺寸，空间利用率和功率密度较高。

Description

一种高功率密度一体化环形电容
技术领域
本发明涉及电动汽车领域，具体而言，涉及一种高功率密度一体化环形电容。
背景技术
随着电动汽车技术的发展，用户对电动汽车的性能要求越来越高，电驱系统向着集成化、高精度和高功率密度趋势发展。
现有的电机控制器中用的母线电容普遍为一体式金属薄膜电容，体积较大，占用空间，进而造成电驱系统空间利用率低，体积庞大且功率密度较低。
发明内容
本发明提供一种高功率密度一体化环形电容，用以克服现有技术中存在的至少一个问题。
本发明提供了一种高功率密度一体化环形电容，包括：
双层电容组件，所述双层电容组件包括两层竖直同轴设置且并联连接的环形电容单元，每一层所述环形电容单元均包括第一极性连接件、第二极性连接件以及多个单体电容；所述第一极性连接件呈两端开口的圆筒状设置，所述第二极性连接件呈圆环形设置，多个所述单体电容沿所述第一极性连接件的内周壁周向分布并连接在所述第一极性连接件和所述第二极性连接件之间；
环形壳体，所述环形壳体呈有底的圆筒状设置，围成用于安装所述双层电容组件的安装容纳腔；
上盖板，所述上盖板用于盖合所述安装容纳腔，所述第一极性连接件和所述第二极性连接件还分别设有延伸到所述上盖板外的极性不同的引出端。
在此方案中，第一极性连接件和第二极性连接件可以分别为正极铜排和负极铜排。其中，通过将其中一个极性连接件(以下以正极极性的第一极性连接件为例)呈两端开口的圆筒状设置，形成环抱式结构，将若干个单体电容包裹其中，单体电容连接在正极铜排和负极铜排之间，由此形成一层环形电容单元，为了充分利用电机转子内部空间尺寸，综合单体电容尺寸，将两层环形电容单元叠放，上下两层电容通过正极铜排和负极铜排并联，得到双层环形电容，通过叠层布置，使得整体结构更加紧凑，大大缩小轴向尺寸，有利于充分利用电机转子内部空间尺寸，且叠层装配简易高效，有利于提高装配效率。
在此方案中，通过呈有底的圆筒状设置的环形壳体形成安装容纳腔，将双层环形电容组件安装在其中，再配合上盖板的盖合，可以起到很好的稳定防护、固定和支撑作用。
可选的，所述高功率密度一体化环形电容还包括：导热灌封胶；
所述导热灌封胶用于填充所述双层电容组件和所述环形壳体之间的空间。
可选的，所述第一极性连接件远离所述第二极性连接件的一端还设有周向分布的定位安装板，所述定位安装板用于定位安装所述单体电容。
在此方案中，定位安装板可以和第一极性连接件一体成型，第一极性连接板的一端边缘一体延伸得到若干沿其边缘周向分布的定位安装板，各个定位板分别用于作为单体电容的安装基座，使多个单体电容呈周向分布，且为各个单体电容提供良好的支撑定位。
可选的，所述第二极性连接件上设有定位孔，所述定位孔用于定位连接所述单体电容。
在此方案中，呈圆环形设置的负极铜排上设有定位孔，通过该定位孔可以很好的限定单体电容的安装位置，起到很好的定位作用。
可选的，所述上盖板朝向所述安装容纳腔的一端还设有限位柱，所述限位柱穿过所述第一极性连接件和所述第二极性连接件，且所述限位柱、所述第一极性连接件和所述第二极性连接件同轴设置。
在此方案中，正极铜排和负极铜排套设在限位柱上，更加稳定，多个单体电容环绕限位柱设置。
可选的，所述高功率密度一体化环形电容还包括：导热件；
若干所述导热件的周向分布连接在所述上盖板上。
在此方案中，利用导热件的高导热性能，能够快速及时的将电容内部产生的热量传递到环形电容上盖板，继而通过上盖板和外部进行热量交换，起到快速散热的作用。
可选的，所述高功率密度一体化环形电容还包括：绝缘板；
所述绝缘板设置在上下两层所述环形电容单元之间。
在此方案中，上下两层环形电容单元之间布置绝缘板，可以同时起到绝缘和支撑的作用。
可选的，所述环形壳体的内表面还设有绝缘隔热层。
在此方案中，在环形壳体的内壁处可以增加厚度约为1mm的圆筒形绝缘隔热材料，以形成绝缘隔热层，有效减少热量进入电容内部，更加适应电机内部的高温辐射环境。
可选的，所述环形壳体与所述上盖板通过螺钉固定连接，并且所述环形壳体和所述上盖板之间还设置有密封胶圈。
在此方案中，密封胶圈可以防止导热灌封胶溢出。
可选的，所述环形壳体的外表面还设有加强筋。
在此方案中，加强筋有利于增加壳体强度。
本说明书实施例提供的高功率密度一体化环形电容综合单体电容尺寸，设计双层电容组件的双层环形电容子单元上下同轴叠放，叠层结构紧凑，缩小轴向尺寸，有利于充分利用永磁同步电机转子内部空间，空间利用率高，结构尺寸较小，功率密度高，利于整车布置，有利于提高整车性能。
与现有技术相比，本说明书实施例的发明点至少包括：
1、两层环形电容单元竖直同轴叠放设置，结构紧凑，大大缩小轴向尺寸，有利于充分利用永磁同步电机转子内部空间，是本发明实施例的发明点之一。
2、每一层的环形电容通过呈两端开口的圆筒状设置的第一极性连接件连接多个单体电容，使多个单体电容沿其内周壁周向分布，并连接在第一极性连接件和第二极性连接件之间，进一步缩小轴向尺寸，结构更加紧凑，是本发明实施例的发明点之一。
3、第一极性连接件和第二极性连接件还分别设有延伸到上盖板外的极性不同的引出端，上下两层电容分别通过第一极性连接件和第二极性连接件并联后由引出端延伸到所述上盖板外，一方面引出端集中布置方便连接操作，有利于优化电路接线布局，另一方面，引出端穿过上盖板还可以起到固定和限位稳定的作用，是本发明实施例的发明点之一。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例的高功率密度一体化环形电容的结构爆炸图；
图2为高功率密度一体化环形电容的总成主视图；
图3为高功率密度一体化环形电容的总成轴立体图；
图4为环形电容上盖板的结构示意图；
图5为正极铜排的结构示意图；
图6为负极铜排的结构示意图。
图标：1、环形电容上盖板；2、热管；3、负极铜排；4、单体电容；5、环形电容外壳；6、胶圈；7、第一螺钉；8、正极铜排；9、绝缘板；10、第二螺钉；11、加强筋；12、定位安装板；13、引出端；1-1、长圆孔；1-2、顶盖；1-3、限位柱；8-1、第一正极铜排；8-2、第二正极铜排；3-1、第一负极铜排；3-2、第二负极铜排。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本说明书实施例及附图中的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本说明书实施例公开了一种高功率密度一体化环形电容，以下进行详细说明。
参照图1至图3，高功率密度一体化环形电容包括：环形电容上盖板(1)、热管(2)、负极铜排(3)、单体电容(4)、环形电容外壳(5)、胶圈(6)、第一螺钉(7)、正极铜排(8)、绝缘板(9)、第二螺钉(10)。
环形电容上盖板(1)与电机后端盖通过螺钉(10)固定连接。
环形电容外壳(5)与环形电容上盖板(1)之间通过第一螺钉(7)固定连接，并且在环形电容外壳(5)与环形电容上盖板(1)之间布置胶圈(6)，消除环形电容外壳(5)和环形电容上盖板(1)之间的装配间隙。在环形电容内部、各个单体电容(4)之间填充导热灌封胶，并且在环形电容外壳(5)与环形电容上盖板(1)之间布置胶圈(6)，防止灌封胶溢出。
一种实现方式中，环形电容外壳(5)上还设有若干加强筋(11)，若干加强筋(11)在环形电容外壳(5)上均匀分布，加强筋(11)可以增加环形电容外壳(5)的强度，一种实现方式中，加强筋(11)可以为均匀分布在环形电容外壳(5)外表面上的若干条形凸起，增强环形电容外壳(5)强度的同时，还可以增大散热面积，以便于快速散热。
其中，环形电容上盖板(1)的结构图参见图4，环形电容上盖板(1)包括呈圆形设置的顶盖(1-2)，以及设置在顶盖上中间位置的呈圆柱形设置的限位柱(1-3)，一种实现方式中，在环形电容上盖板(1)上布置有若干热管(2)，若干热管(2)周向均匀分布在限位柱(1-2)的外围，利用热管(2)的高导热性能，将电容内部的热量传递到环形电容上盖板(1)。
电机转子内部空间有限，并且呈圆形结构，为了提高空间利用率，同时满足设计参数要求，环形电容内部采用双层布置，每一层为一个环形电容单元，双层结构能有效利用电机转子内部空间。根据电机和电控的参数，可计算得到控制器母线电容上的纹波电流值，根据此纹波电流值，选择电容，并确定所用单体电容(4)的总数量，继而进一步确定每一层环形电容单元所需安装的单体电容(4)的数量。作为一个示例，每层包括7个单体电容(4)，第一正极铜排(8-1)、第一负极铜排(3-1)以及两者之间安装的7个单体电容(4)共同组成第一层环形电容单元，第二正极铜排(8-2)、第二负极铜排(3-2)以及两者之间安装的7个单体电容(4)共同组成第二层环形电容单元，上下两层环形电容单元分别通过第一正极铜排(8-1)、第二正极铜排(8-2)和第一负极铜排(3-1)、第二负极铜排(3-2)并联。
一种实现方式中，第一正极铜排(8-1)和第二正极铜排(8-2)结构相同。第一负极铜排(3-1)和第二负极铜排(3-2)结构相同。参见图5，第一正极铜排(8-1)、第二正极铜排(8-2)均呈两端开口的圆筒状设置，形成环抱式结构，分别将7个单体电容(4)包裹其中，第一正极铜排(8-1)、第二正极铜排(8-2)与每个单体电容(4)通过焊接的方式连接在一起。一种实现方式中，为了更好的定位和固定支撑，第一正极铜排(8-1)和第二正极铜排(8-2)均设有定位安装板(12)，若干定位安装板(12)沿其边缘周向分布，分别用于作为单体电容(4)的安装基座，使多个单体电容(4)呈周向分布，且为各个单体电容(4)提供良好的支撑定位。
参见图6，第一负极铜排(3-1)和第二负极铜排(3-2)均采用平面圆形结构，与每个单体电容(4)通过焊接的方式连接在一起。
一种实现方式中，第一正极铜排(8-1)、第二正极铜排(8-2)、第一负极铜排(3-1)和第二负极铜排(3-2)分别通过引出端(13)穿过环形电容上盖板(1)上的长圆孔(1-1)与外部相连。
上下两层环形电容单元之间设置有绝缘板(9)，起到绝缘和支撑的作用。
一种实现方式中，第一正极铜排(8-1)、第二正极铜排(8-2)、第一负极铜排(3-1)和第二负极铜排(3-2)的厚度约为1mm，截面积约为30mm2，环形电容装配完毕后，其有效导电截面积均约为60mm2。
一种实现方式中，在环形电容外壳(5)内壁处增加厚度约为1mm的圆筒形绝缘隔热材料，以形成绝缘隔热层，有效减少热量进入电容内部，更加适应电机内部的高温辐射环境。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种高功率密度一体化环形电容，其特征在于，包括：
双层电容组件，所述双层电容组件包括两层竖直同轴设置且并联连接的环形电容单元，每一层所述环形电容单元均包括第一极性连接件、第二极性连接件以及多个单体电容；所述第一极性连接件呈两端开口的圆筒状设置，所述第二极性连接件呈圆环形设置，多个所述单体电容沿所述第一极性连接件的内周壁周向分布并连接在所述第一极性连接件和所述第二极性连接件之间；
环形壳体，所述环形壳体呈有底的圆筒状设置，围成用于安装所述双层电容组件的安装容纳腔；
上盖板，所述上盖板用于盖合所述安装容纳腔，所述第一极性连接件和所述第二极性连接件还分别设有延伸到所述上盖板外的极性不同的引出端。
2.根据权利要求1所述的高功率密度一体化环形电容，其特征在于，还包括：导热灌封胶；
所述导热灌封胶用于填充所述双层电容组件和所述环形壳体之间的空间。
3.根据权利要求2所述的高功率密度一体化环形电容，其特征在于，所述第一极性连接件远离所述第二极性连接件的一端还设有周向分布的定位安装板，所述定位安装板用于定位安装所述单体电容。
4.根据权利要求2所述的高功率密度一体化环形电容，其特征在于，所述第二极性连接件上设有定位孔，所述定位孔用于定位连接所述单体电容。
5.根据权利要求1所述的高功率密度一体化环形电容，其特征在于，所述上盖板朝向所述安装容纳腔的一端还设有限位柱，所述限位柱穿过所述第一极性连接件和所述第二极性连接件，且所述限位柱、所述第一极性连接件和所述第二极性连接件同轴设置。
6.根据权利要求1所述的高功率密度一体化环形电容，其特征在于，还包括：导热件；
若干所述导热件的周向分布连接在所述上盖板上。
7.根据权利要求1所述的高功率密度一体化环形电容，其特征在于，还包括：绝缘板；
所述绝缘板设置在上下两层所述环形电容单元之间。
8.根据权利要求1所述的高功率密度一体化环形电容，其特征在于，所述环形壳体的内表面还设有绝缘隔热层。
9.根据权利要求2所述的高功率密度一体化环形电容，其特征在于，所述环形壳体与所述上盖板通过螺钉固定连接，并且所述环形壳体和所述上盖板之间还设置有密封胶圈。
10.根据权利要求1至9任一所述的高功率密度一体化环形电容，其特征在于，所述环形壳体的外表面还设有加强筋。
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