CN1875671A - 具有集成冷却体的电子元件罩杯 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有集成冷却体的电子元件罩杯。为了通过简单的方式改进电子元件的散热能力,为电子元件(4)设置了利用冲挤技术制造的罩杯(2),其杯底(7)被成形为与该罩杯(2)一体的冷却体(8)。

Description

具有集成冷却体的电子元件罩杯
技术领域
本发明涉及一种电子元件的外壳,其基本上由一个罩杯构成。
背景技术
在电子元件的工作过程中迄今根据其具体应用领域而产生很大的热形式的功率损失。较高的损失导致较高的热载荷。热载荷对减少电子元件的寿命有决定性的影响,因此该热量必须通过电子元件的外壳导出。所以外壳的导热能力本质上决定了电子元件的寿命、具体的应用领域以及电子元件的布局设计。在一般情况下,传热较好意味着提高的电流承载能力或者允许有更高的环境温度。为了降低电子元件的温升,部分地增加其换热面积,或者通过通常将多个相同类型的电子元件组合设置来分布在电子电路中。这例如公知的有电容器的并联电路。由此通过同时增加冷却面积而减少了每个元件的热载荷。替而代之的还经常在电子元件的外壳上特别是用螺丝固定一个冷却体。电子元件和冷却体间的热传导可以通过一个导热箔“热衬垫”作为过渡,或者通过相应的导热油膏进一步改善。
在DE 198 17 493 C1中公开了一种电解电容器,其外壳上加装了一定数量的冷却肋片。公知的电容器外壳一般用铝铸件构成。
电子元件的外壳常常被制成圆筒形。对于这种外壳,取决于内部结构和根据电子器件的种类地,外壳的圆筒形顶部对热的导出具有至关重要的意义。这尤其对于沿着径向的导热能力由于其内部结构是较小的电子器件来说更是如此。在一些情况下电子器件和外壳之间还有可达几毫米宽的空气间隔作为附加的热阻。
可是相对来说,还可以通过罩的顶部影响热传导,因为对于热传导在那里如不采取额外的措施也无法使罩的顶部和电子元件之间达到最佳的接触。众所周知,出于这个原因人们例如将电容器的阴极箔在缠绕层的底端凸出一些,使得可在一侧在罩的顶部形成好得多的绕芯热接触。
由于较高的材料需求,增大电子器件的体积是不利的,同理,由于较高的制造成本和较高的安装费用,使用较多数量的电子器件的并联电路也是不利的。就是事后在电子元件的外壳上安装冷却体也由于相对高的安装费用而存在不足。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于改善电子元件的散热能力。
本发明要解决的技术问题通过一种用于电子元件的罩杯来解决,其采用冲挤技术制造而成,其中杯底被成形为与该罩杯一体的冷却体。
通过冷却体和罩杯的一体化可以使得电子元件的电流承载能力相对于具有平滑壳壁的相应电子元件大大提高,根据电子元件的类型可超过100%。对此,生产罩杯基本上不会出现过多的费用,特别是冷却体的冲压是和罩杯在一个加工步骤中同时完成的。通过用冲挤技术生产罩杯,罩杯的冷却作用也由此而得到提高。通过外壳材料的锻压和材料流动过程中形成的材料结构能够使得罩杯的导热性能受到有利的影响。
在优选实施方式中,冷却体包括多个从杯底基本上沿罩杯的轴向竖起的突起物。按照不同的变形可将这些突起物构成为针形、棱柱形或薄片形,此外,还可以采用不同形状的突起物的组合。
罩杯的基本形状主要为圆筒形。已经证明罩杯的圆筒形形状由于其突出的受压稳定性而特别具有优势。
在另一优选方式中,特别是在多个电子元件的组合电路中,冷却体或者至少一个其轴向突起物可以用作机械导向装置。这尤其优选用于其中须将较大的电子元件组合成多组件装置的装置中,或者用于那些由于特殊的产品应用情况而需要较高的抗冲击和抗摇摆能力的地方。
一种优选的实施方式在于,借助流体直接或间接地对冷却体进行冷却。在直接冷却时使冷却体直接受到流体(例如,去离子的水)的环绕冲洗。在间接冷却的变形中,使流体流经用作电子元件的机械导向装置的元件,或者冷却体本身构造成可与冷却单元(冷却水管、冷却管线)相连。采用这种方式可最大限度地实现从外壳表面导出热量。
本发明的技术问题还通过一种电容器,特别是电解电容器来解决其具有如上述实施方式任一种中所述的罩杯。在电容器中,在交流电压或具有较高波动性的电压下由于结果交变电流或具有较高波动性的结果交变电流而以特殊的方式产生较高的损耗。电容器的寿命损耗和由此而产生的其电特性参数(电容值)的劣化尤其且直接取决于电容器中产生的热量。由于电子元件内部结构的限制对于电容器通过外壳底部将热量导出就具有重要意义,因为基于电容器内部特殊的结构而限制了径向的导热能力。而在绕芯和外壳侧壁之间的几毫米宽的空气间隔则作用为附加热阻。
如果电容器是由两条电容器金属箔和电介质组成的电容器绕芯这样卷绕而成,使得一个电容器金属箔从电容器卷芯底部突出,并由此使杯底与该突出的电容器金属箔相接触,则可以进一步改善电容器的冷却。
将电容器金属箔相接触与没有附加成形冷却体的平滑罩杯底或者成形为冷却体但是电容器金属箔没有和罩杯底直接接触相比,其散热能力以及由此的交变电流承载能力和/或电容器的寿命都大大提高。通过在罩杯底部设置冷却体,达到了特别有效的导热效果,因为在罩杯底部罩杯和电容器的电容器绕芯之间的热接触尤其好。
本发明的技术问题还通过一种用于制造上述罩杯的制造方法来解决。
根据该方法,通过冲挤技术来制造电子元件的罩杯。在此,在冲压过程中,在罩杯底部一体地成型冷却体。按照本发明的制造方法基于冲挤方法,其中,采用在底部区域中形成要构成的冷却体的凹形的阴模。
本发明所具有的优点尤其在于,经过改善外壳表面的散热以及改善外壳表面传热性能,使得电子元件的电流承载能力大大提高,而制造成本并没有明显提高。电子器件的更高电流承载能力使得在实现电子电路时的成本下降,尤其是可以减少连接的电子器件的数目。也就是说,在相同寿命的情况下按照本发明制造的电子器件的电流承载能力比常规的具有平滑壳壁的电子器件的更强。换句话说,在电子器件的相同负荷下按照本发明可实现更高的寿命。此外,根据本发明的罩杯特别易于使用,尤其是可以省去安装冷却体的附加费用。
通过在罩杯底部集成冷却体,保证了外壳表面具有较高的散热能力。在多组件设置中优选利用分立的气冷或流体冷却器件通过直接接触冷却体而对热传输产生积极影响。通过将电容器绕芯和罩杯底直接接触还可以进一步大大提高散热能力。
附图说明
下面借助附图对本发明的实施例进行详细描述:
图1示意性示出电子元件外壳的剖面图,该电子元件具有一个罩杯和一个集成在罩杯底部的冷却体;
图2示出罩杯底部的俯视图以及设置有针形突出物的冷却体;
图3以按照图2的视图示出另一种采用薄片型突出物的冷却体实施方式;
图4示出圆筒形电容器绕芯,其实施为阴极箔从电容器绕芯底部抽出;
图5示出电容器的剖面示意图,该电容器由图1所示的外壳和图4所示的电容器绕芯构成;
图6示出具有间接冷却的多组件设置的电容器。
所有图中互相对应的部分都具有相同的附图标记。
具体实施方式
图1示意性示出电子器件1的外壳,其包括一个用外壳盖3封闭的圆筒形罩杯2。在由罩杯2和外壳盖3构成的外壳内是电子元件4,其通过两根穿过外壳盖3引出的导线形式的触点5可接触。
罩杯2具有管状侧壁6,其在与外壳盖3相对的正面由与侧壁6一体的罩杯底7封闭。罩杯底7构成与罩杯2一体化的冷却体8的基本面。冷却体8此外还包括一定数量的突起物9,其在罩杯底7的外表面上沿着罩杯2的轴向10竖起,并相互间具有一定的距离。
图2和3示出迎着轴向10看去的罩杯底7的突起物9的两种不同构成。按照图2的突起物9构成为针形的,而按照图3的突起物9则为薄片状的。在两种实施方式中的电子元件外壳1的横截面都与图1相对应。
除图2和图3的实施方式外突起物9也可以为棱柱形的(图中未详细示出)。
罩杯2连同冷却体8一起借助于冲挤技术在一个加工步骤内制造。该技术已经是对于制造常规电解电容器的常规光滑罩杯的公知技术。为了构建冷却体8,对通常的制造方法这样进行改进,即用于制造罩杯2的冲压装置的阴模在罩杯底部设置要构成的冷却体8的凹形(Negativform)。在罩杯2的冲压过程中冷却体8自动地一起成型。
图4示出了圆柱形的电容器绕芯5。电容器绕芯5由至少3层叠放在一起的材料卷绕而成,其中一层为阴极12,另一层为电介质浸渍纸13构成的电介质,第三层为阳极14。不同层并不相互间投影准确地重叠放置。电容器绕芯5这样构成,使得阴极箔12在电容器绕芯底部相对于绝缘纸层和阳极箔有一些错开。因此电解浸渍纸中间层14在两侧使阴极箔12和阳极箔13相互绝缘。
图5示意性示出电容器16,其包括圆筒形的、用外壳盖3封闭的罩杯2。电容器绕芯11位于由罩杯2和外壳盖3组成的外壳内,并可通过两根穿过外壳盖3引出的导线形触点5接触。此外,在外壳2、3的内部还填充了电解液F。电容器绕芯底部15以其突出的电容器箔与罩杯底7的内侧直接接触。
图6示意性示出按照本发明的电容器16的设置,其冷却体8导热地与机械固定元件17连接。机械固定元件17由导热材料构成并具有流经冷却液的通道。
在未示出的实施例中,电容器16的冷却体8还可以这样构成,使得其直接与冷却软管或者管道相连。例如,冷却体可以具有钻孔,通过钻孔来引导冷却软管或冷却管道,或者冷却体可以这样构成,使得冷却软管或冷却管道固定在其上面。

Claims (10)

1.一种用于电子元件(4)的罩杯(2),其中,该罩杯(2)采用冲挤技术制造而成,其特征在于,杯底(7)被成形为与该罩杯(2)一体的冷却体(8)。
2.根据权利要求1所述的罩杯(2),其特征在于,所述冷却体(8)包括多个从杯底(7)基本上沿轴向(10)竖起的突起物(9)。
3.根据权利要求1所述的罩杯(2),其特征在于,至少有一个所述突起物(9)构成为针形、棱柱形或者薄片形。
4.根据权利要求1所述的罩杯(2),其特征在于,该罩杯(2)基本上为圆柱形。
5.根据上述权利要求中任一项所述的罩杯,其特征在于,所述冷却体、尤其是至少一个其轴向突起物(9)被用作机械导向装置。
6.根据上述权利要求中任一项所述的罩杯,其特征在于,对所述冷却体可以借助流体直接或间接地进行冷却。
7.一种电容器,特别是电解电容器,其具有根据上述权利要求中任一项所述的罩杯(2)。
8.根据权利要求7所述的电容器,其具有由两个电容器金属箔(12,13)和电介质(14)构成的电容器卷芯,其中,该电容器卷芯这样卷绕而成,使得一个电容器金属箔从电容器卷芯底部(15)突出,其特征在于,杯底(7)与该突出的电容器金属箔相接触。
9.一种用于制造根据权利要求1至6中任一项所述的罩杯的制造方法,其中,采用在底部区域中形成要构成冷却体(8)的凹形的阴模,其中,在对罩杯(2)的冲压过程中自动与冷却体(8)一起成型。
10.根据权利要求9所述的制造方法,其中,所采用的阴模在底部区域中包括多个从该底部区域基本上沿轴向(10)竖起的突起物(9)。
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