CN202172018U - 薄膜电容器的散热结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种薄膜电容器的散热结构，所述薄膜电容器包括薄膜芯子、与薄膜芯子的端面连接的正负母排，薄膜芯子和母排设于一个封闭的塑料外壳中，母排分别从塑料外壳与冷却板接触的底面延伸形成一外延部，该外延部与冷却板接触，或者薄膜芯子和母排设于一个底部开放的塑料外壳中，母排直接或者通过延伸形成的外延部与冷却板接触，相接触的母排与冷却板之间设置有绝缘纸。本实用新型在保证薄膜电容器的原尺寸基础上，将内部的母排延伸，使其通过绝缘纸与冷却板接触散热，从而大幅度降低了薄膜电容器的热阻，完全解决了薄膜电容器的散热问题，进而延长了其使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种薄膜电容器，具体属于一种薄膜电容器的散热结构。
背景技术
薄膜电容器是一种性能良好的电容器，其具有寄生参数小、温度频响特性好、安全可靠的特点，正逐渐取代传统的电解电容器，目前被大规模地使用于汽车领域，尤其是电动汽车和混合动力汽车中。
薄膜电容的薄膜芯子1具有热传导的各项相异性，其薄膜本身的导热性并不好，但是薄膜11上面蒸镀了一层金属镀层12具有很好的导热性，因此热量比较容易沿卷绕的轴向方向传导出来，即薄膜芯子沿轴向的热阻比沿径向的热阻小得多，如图1所示。一个大的薄膜电容会由几个芯子并联组成，由内部母排实现多个芯子的并联。通常芯子有两种排列方式，一种是多个薄膜芯子1竖直排列，如图2a所示，此时薄膜芯子1的卷绕轴垂直地平行排列，另一种是多个薄膜芯子1水平排列，如图2b所示，此时薄膜芯子1的卷绕轴水平地平行排列。在前述结构中，正母排2与薄膜芯子1的一个端面进行焊接，负母排3与薄膜芯子1的另一个端面进行焊接，即母排面垂直于卷绕轴。为了防止外部水汽或空气进入导致电容器被腐蚀，以及与外部水冷板的绝缘，薄膜电容器的内部芯子被几毫米厚的灌封料4及塑料外壳5所包裹，故电容器内部的热量也很难传导出来，即使对电容器采用水冷也会因为塑料外壳5高传导热阻使散热效果极差，如图3所示。在电动/混合动力汽车中，母线薄膜电容器负责吸收车载逆变器产生的高次谐波电流，一台50kW的逆变器可以产生100A以上的谐波电流。尤其在混合动力应用中，其环境可以达到105℃的高温，而电容器内部的聚丙烯膜耐受的热点温度也为105℃，所以电容器此时根本无法承担任何电流带来的发热。即使环境温度在85℃以下，在全额工作时内部芯子温度也会长时间接近105℃，使电容器寿命缩短。
为了使电容器正常工作而不被损坏，一种是采用增加电容器体积，通过增大等效面积的方法使电容器的内阻及热阻下降，这显然与电动汽车高功率密度及低成本的要求背道而驰。另外一种通用方法是增加电容器温度传感器，在其过温时进行功率降额，使整个电机驱动系统的动力输出被电容器的瓶颈所限定。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种薄膜电容器的散热结构，可以有效降低薄膜电容器的热阻，解决内部芯子的散热问题，延长使用寿命。
为解决上述技术问题，本实用新型提供的薄膜电容器的散热结构，所述薄膜电容器包括薄膜芯子、与薄膜芯子的端面连接的正负母排，所述母排延伸至与冷却板接触，相接触的母排和冷却板之间设置有绝缘纸。
在上述结构中，所述薄膜芯子和母排设于一个封闭的塑料外壳中，该塑料外壳固定在冷却板上，所述母排分别从塑料外壳的底面伸出并形成外延部，该外延部与冷却板接触，相接触的外延部与冷却板之间设置有绝缘纸。
或者，所述薄膜芯子和母排设于一个底部开放的塑料外壳中，该塑料外壳固定在冷却板上，所述母排直接与冷却板接触，或者通过延伸形成的外延部与冷却板接触，相接触的母排与冷却板之间设置有绝缘纸。
其中，所述塑料外壳的底部对外开放，薄膜芯子外露，或者，所述塑料外壳的底部对外开放，薄膜芯子被底面上的灌封料塑封。
进一步地，所述塑料外壳靠近冷却板的底部延伸有固定脚，所述固定脚通过螺钉与冷却板紧固连接。
进一步地，所述延伸至塑料外壳外部的母排外延部与冷却板通过螺钉固定连接，螺钉孔的周围设有使母排和螺钉电压绝缘的塑料层。
其中，所述塑料外壳底部与冷却板接触的外周涂有隔绝水汽的密封胶。所述冷却板为水冷板。所述塑料外壳的内壁上覆盖有灌封料。
本实用新型的有益效果在于，在保证薄膜电容器的原尺寸基础上，将内部的母排延伸，使其通过绝缘纸与冷却板接触散热，从而大幅度降低了薄膜电容器的热阻，完全解决了薄膜电容器的散热问题，进而延长了其使用寿命。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：
图1是本实用新型中薄膜芯子的结构示意图；
图2a是本实用新型中多个薄膜芯子竖直并联的结构示意图；
图2b是本实用新型中多个薄膜芯子水平并联的结构示意图；
图3是本实用新型的薄膜电容器结构示意图；
图4a是本实用新型中第一实施例的结构示意图，其中薄膜芯子处于竖直状态；
图4b是本实用新型中第一实施例的结构示意图，其中薄膜芯子处于水平状态；
图5为本实用新型中第二实施例的结构示意图。
其中附图标记说明如下：
1为薄膜芯子 11为薄膜
12为金属镀层 2为正母排
3为负母排 4为灌封料
5为塑料外壳 6为水冷板
7为绝缘纸 8为正母排外延部
9为负母排外延部 10为密封胶
20为螺钉
具体实施方式
本实用新型的薄膜电容器的散热结构，所述薄膜电容器包括薄膜芯子1、与薄膜芯子1的端面连接的正负母排2、3，所述母排延伸至与冷却板接触，相接触的母排和冷却板之间设置有绝缘纸。
本实用新型提供的第一实施例，如图4a、4b所示，所述薄膜芯子1和母排2、3设于一个底部开放的塑料外壳5中，该塑料外壳5固定在水冷板6上。
如图4a所示，薄膜芯子1处于竖直状态，其上端面连接有负母排3，下端面连接有正母排2。由于塑料外壳5的底面和灌封料被去除，所以正母排2直接通过绝缘纸7与水冷板6接触。位于薄膜芯子1顶部的负母排3沿着薄膜芯子1的侧壁延伸，并形成一个负母排外延部9伸出塑料外壳1外，延伸至底面的负母排外延部9通过绝缘纸7与水冷板6接触。塑料外壳1靠近冷却板的底部一侧延伸有固定脚，所述固定脚通过螺钉20与水冷板6紧固连接。同时，伸出塑料外壳1的负母排外延部9上开螺钉孔，并且在螺钉孔周围设有塑料层使负母排外延部9和螺钉20之间电压绝缘，螺钉20使负母排外延部9与水冷板6紧密接触以保证较小的接触热阻。
如图4b所示，薄膜芯子处于水平状态，其左侧端面连接有正母排2，右侧端面连接有负母排3。在本实施例中，塑料外壳的底面被去除，但是底面上的灌封料4仍然保留，该灌封料4对薄膜芯子1进行保护，防止水汽进入对芯子产生腐蚀。正母排2和负母排3分别延伸形成正母排外延部8、负母排外延部9，正母排外延部8和负母排外延部9直接通过绝缘纸7与水冷板6接触。塑料外壳1靠近水冷板6的底部两侧分别延伸有固定脚，所述固定脚通过螺钉20与水冷板6紧固连接。
如图4a、4b所示，箭头所示方向即为热量传递路径，整个路径均为金属，并且塑料外壳去除了底面，故其导热性提高，热阻大大下降。由于去掉了底部外壳，所以采用绝缘纸对电容器内部的高压进行隔离，同时在塑料外壳底部与水冷板6接触的外周涂有隔绝水汽的密封胶10。
本实用新型提供的第二实施例，如图5所示，所述薄膜芯子1和母排2、3设于一个封闭的塑料外壳5(如图中阴影部分，塑料外壳的内壁均设有一层灌封料，图中未示出)中，该塑料外壳5固定在水冷板6上。所述正母排2、负母排3分别从塑料外壳5与水冷板6接触的底面中穿出，并向内延伸形成正母排外延部8和负母排外延部9，正母排外延部8和负母排外延部9通过绝缘纸与水冷板6接触。同样地，塑料外壳1靠近水冷板6的底部两侧分别延伸有固定脚，所述固定脚通过螺钉20与水冷板6紧固连接。在本实施例中，由于塑料外壳1的底面不去掉，所以不需要密封胶。图5中示出的是薄膜芯子1处于水平状态的情况，薄膜芯子1处于竖直状态的情况与前述相同。
在上述实施例中，塑料外壳底面的灌封料可以根据实际情况保留或者去除，以实现较好的散热效果，或者对薄膜芯子进行保护以防止水汽对芯子的腐蚀。
本实用新型的有益效果在于，在保证薄膜电容器的原尺寸基础上，将内部的母排延伸，使其通过绝缘纸与冷却板接触散热，从而大幅度降低了薄膜电容器的热阻，完全解决了薄膜电容器的散热问题，进而延长了其使用寿命。
以上通过具体实施例对本实用新型进行了详细的说明，该实施例仅仅是本实用新型的较佳实施例，其并非对本实用新型进行限制。在不脱离本实用新型原理的情况下，本领域的技术人员对母排的延伸结构和位置、塑料外壳的固定结构及内部的灌封料设置等做出的等效置换和改进，均应视为在本实用新型所保护的技术范畴内。
Claims (10)
1.一种薄膜电容器的散热结构，所述薄膜电容器包括薄膜芯子、与薄膜芯子的端面连接的正负母排，其特征在于：所述母排延伸至与冷却板接触，相接触的母排和冷却板之间设置有绝缘纸。
2.根据权利要求1所述的薄膜电容器的散热结构，其特征在于：所述薄膜芯子和母排设于一个封闭的塑料外壳中，该塑料外壳固定在冷却板上，所述母排分别从塑料外壳的底面伸出并形成外延部，该外延部与冷却板接触，相接触的外延部与冷却板之间设置有绝缘纸。
3.根据权利要求1所述的薄膜电容器的散热结构，其特征在于：所述薄膜芯子和母排设于一个底部开放的塑料外壳中，该塑料外壳固定在冷却板上，所述母排直接与冷却板接触，或者通过延伸形成的外延部与冷却板接触，相接触的母排与冷却板之间设置有绝缘纸。
4.根据权利要求3所述的薄膜电容器的散热结构，其特征在于：所述塑料外壳的底部对外开放，薄膜芯子外露。
5.根据权利要求3所述的薄膜电容器的散热结构，其特征在于：所述塑料外壳的底部对外开放，薄膜芯子被底面上的灌封料塑封。
6.根据权利要求2或3所述的薄膜电容器的散热结构，其特征在于：所述塑料外壳靠近冷却板的底部延伸有固定脚，所述固定脚通过螺钉与冷却板紧固连接。
7.根据权利要求2或3所述的薄膜电容器的散热结构，其特征在于：所述延伸至塑料外壳外部的母排外延部与冷却板通过螺钉固定连接，螺钉孔的周围设有使母排和螺钉电压绝缘的塑料层。
8.根据权利要求3所述的薄膜电容器的散热结构，其特征在于：所述塑料外壳底部与冷却板接触的外周涂有隔绝水汽的密封胶。
9.根据权利要求1或2或3所述的薄膜电容器的散热结构，其特征在于：所述冷却板为水冷板。
10.根据权利要求2或3所述的薄膜电容器的散热结构，其特征在于：所述塑料外壳的内壁上覆盖有灌封料。
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