CN205122394U - 改善了散热与轻量化的汽车逆变器用电容器及逆变器系统 - Google Patents
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Abstract
一种改善了散热性与轻量化的汽车逆变器用电容器，包括：电介质部，其使用所述沉积膜构成，形成有第1、第2喷镀金属；汇流条结合体，其由第1汇流条和第2汇流条构成，所述第1汇流条具备通过第1接触部而与所述电介质部的第1喷镀金属通电的第1主体板，所述第2汇流条具备通过第2接触部而与所述电介质部的第2喷镀金属通电的第2主体板，所述第2主体板在与所述第1主体板之间放置绝缘体进行重叠；外壳，其内置所述电介质部与汇流条结合体，在上壁部与下壁部之间具备内置空间；母体固定部，其从所述外壳的下部向外廓凸出，形成有供连结手段贯通的被固定部。
Description
技术领域
本实用新型涉及改善了散热与轻量化的汽车逆变器用电容器及逆变器系统。
背景技术
就非图案沉积膜而言，通常对沉积阻抗进行沉积并使用，但当在薄膜电介质中存在WeakPoint时，瞬间发生PN极间短路，沉积的金属被炭化并消失，把恢复绝缘并继续保持电容器功能的功能称为自愈。自愈的部分非常小，具有容量几乎不减小的优点，但如果在WeakPoint不自愈，那么在PN极间，绝缘力下降，存在发生耐压不良的缺点。图1是说明自愈现象的概念图，图1a的白色部分被炭化，是带有非传导性的部分，如果在相向的部分被炭化，则在该区域实现自愈(与周边绝缘)，成为非活动区域。
如果非图案沉积膜的电容器未自愈，则发生耐压不良，为了解决发生第二次灾害的问题，内置了如下安全装置。如果薄膜电容器在发生自愈现象时未自愈，那么绝缘力下降，在PN极间短路，薄膜熔融，在内部发生气体压力，压力熔丝(安全装置)断开，防止第二次灾害。该方法虽然性能优秀，但需要内置压力熔丝所需的空间，存在尺寸增大、单价上升的缺点。作为相关专利，有韩国公开专利10-2011-0087853。
实用新型内容
(要解决的技术问题)
就沉积膜而言，如果沉积阻抗低，则在WeakPoint发生自愈现象时，需要更多能量，大能量在自愈时对电容器损害大，发生反复现象时，存在耐压不良的缺点，但如果沉积阻抗低，则具有沉积金属不被氧化的优点。相反，如果沉积阻抗高，则自愈性优秀，在WeakPoint自愈时，对电容器损害弱，具有电容器寿命延长的优点，但在处置高沉积阻抗的沉积膜时，当暴露于外部潮气或长时间保管时，沉积阻抗被氧化，存在电容器耐久性降低的问题。本实用新型旨在提供一种倾斜式电容器用沉积膜及电容器，以倾斜式体现，具有作为当阻抗高时(厚度薄时)自愈优秀和阻抗低时的发热量减小及氧化现象减少的优点。
本实用新型旨在提供一种倾斜式电容器用沉积膜及电容器，不使用图案薄膜，而是在使自愈性优秀的同时，能够减小电容器的温度上升，能够减小与自愈性增加成反比的因沉积膜处置时沉积阻抗被氧化导致的电容器耐久性下降。
本实用新型把着眼点置于全部解决如下问题而开发的，即，以往的图案薄膜电容器(PatternFilmCapacitor)存在器材费及尺寸需要再增加4～10％的缺点，以及以往的非图案薄膜电容器(NonPatternFilmCapacitor)如果不自愈，则发生耐压不良，为了防止第二次灾害而内置安全装置，因而器材费上升及尺寸增大的问题。
(解决问题的手段)
一种改善了散热与轻量化的汽车逆变器用电容器，包括：
电介质部110，其使用所述沉积膜构成，形成有第1喷镀金属111和第2喷镀金属112；
汇流条结合体140，其由第1汇流条120和第2汇流条130构成，所述第1汇流条120具备通过第1接触部123而与所述电介质部110的第1喷镀金属111通电的第1主体板121，所述第2汇流条130具备通过第2接触部而与所述电介质部110的第2喷镀金属112通电的第2主体板，所述第2主体板在与所述第1主体板121之间放置绝缘体进行重叠；
外壳150，其内置所述电介质部110与汇流条结合体140，在上壁部150b与下壁部150a之间具备内置空间；
母体固定部160，其从所述外壳150的下部向外廓凸出，形成有供连结手段贯通的被固定部161；
位于外壳150的下部的被固定部161，借助于连结手段而固定于逆变器壳底部，在汇流条结合体140中产生的热，借助于与所述下壁部150a面接触的逆变器壳底部面的低温而冷却，
所述电介质部110，
在电介质1的宽度方向一侧端1a，通过金属沉积而形成有与电容器的喷镀金属通电的喷镀金属接触部10，在所述电介质1的宽度方向另一侧端1b，形成有未沉积金属的边缘部20，
在所述喷镀金属接触部10与边缘部20之间沉积金属，形成有运转区域30，而且，
所述运转区域30以越从所述喷镀金属接触部10向边缘部20，沉积厚度越连续变薄的锥形形状沉积。
可选地，所述外壳150的后壁部150c交替具备凸出面151和凹槽面152，扩大与所述电介质部110曲线形元件上面的接触面积。
本实用新型还提出了一种改善了散热与轻量化的汽车逆变器系统，在逆变器壳200的底部面210，位于汽车逆变器用电容器外壳150的下部的被固定部161借助于连结手段而固定于所述逆变器壳的底部面210，
在所述壳的底部面210，为了使逆变器用壳200冷却而配备有冷却手段300，
在所述汇流条结合体140中发生的热传递到与下壁部150a面接触的逆变器壳的底部面210，借助于冷却手段300的低温而冷却；
还包括：电介质部110，其使用沉积膜构成，形成有第1喷镀金属111和第2喷镀金属112；
汇流条结合体140，其由第1汇流条120和第2汇流条130构成，所述第1汇流条120具备通过第1接触部123而与所述电介质部110的第1喷镀金属111通电的第1主体板121，所述第2汇流条130具备通过第2接触部而与所述电介质部110的第2喷镀金属112通电的第2主体板，所述第2主体板在与所述第1主体板121之间放置绝缘体进行重叠；
外壳150，其内置所述电介质部110与汇流条结合体140，在上壁部150b与下壁部150a之间具备内置空间；
母体固定部160，其从所述外壳150的下部向外廓凸出，形成有供连结手段贯通的被固定部161；
位于外壳150的下部的被固定部161，借助于连结手段而固定于逆变器壳底部，在汇流条结合体140中产生的热，借助于与所述下壁部150a面接触的逆变器壳底部面的低温而冷却，
所述电介质部110，
在电介质1的宽度方向一侧端1a，通过金属沉积而形成有与电容器的喷镀金属通电的喷镀金属接触部10，在所述电介质1的宽度方向另一侧端1b，形成有未沉积金属的边缘部20，
在所述喷镀金属接触部10与边缘部20之间沉积金属，形成有运转区域30，而且，
所述运转区域30以越从所述喷镀金属接触部10向边缘部20，沉积厚度越连续变薄的锥形形状沉积。
可选地，在外壳150的下壁部150a与逆变器壳的底部面210之间，为增大导热性而插有金属板。
可选地，在外壳150的下壁部与逆变器壳的内侧的底部面210之间，为增大导热性而插有导热垫或导热脂。
可选地，所述电介质部110，
运转区域30的较厚一侧30a的每单位长度沉积阻抗为3±2Ω/cm2，所述运转区域30的较薄另一侧端30b的每单位长度沉积阻抗为40±30Ω/cm2，
所述喷镀金属接触部10的宽度(W3)为3～8mm。
(实用新型效果)
根据本实用新型，提供一种倾斜式电容器用沉积膜及电容器，以倾斜式体现沉积膜，选择性地具有作为当阻抗高时(厚度薄时)自愈性优秀和阻抗低时的发热量减小及氧化现象减少的优点。
根据本实用新型，提供一种倾斜式电容器用沉积膜及电容器，不使用图案薄膜，而是借助于较薄结构的运转区域(A2)而使自愈性优秀，同时，借助于相对较厚、单位长度的阻抗小的运转区域(A1)而能够减小电容器的温度上升，能够减小与自愈性增加成反比的因沉积膜处置时沉积部被氧化导致的电容器耐久性下降。
根据本实用新型，提供一种倾斜式电容器用沉积膜及电容器，解决如下问题，即，以往的图案薄膜电容器存在器材费及尺寸需要再增加4～10％的缺点，以及以往的非图案薄膜电容器如果不自愈，则发生耐压不良，为了防止第二次灾害而内置安全装置，因而器材费上升及尺寸增大的问题。
本实用新型应用于混合动力汽车、电气汽车、氢燃料电池汽车、插入式电气汽车等逆变器用薄膜电容器，但也可以作为普通工业用技术加以应用。以往技术在为了增加自愈性而提高金属沉积阻抗时，当暴露于外部潮气或长时间保管时，金属沉积阻抗被氧化，存在阻抗值上升的问题，而就本实用新型而言，在金属沉积时，沉积金属充分粘合于塑料薄膜，改善了以往在潮气下及长时间保管时被氧化的现象。
就以往技术而言，随着金属沉积阻抗的提高，当暴露于外部潮气或长时间保管时，如果金属沉积阻抗被氧化，则存在问题，而在真空沉积后，如果在沉积金属涂布的部分涂布微量的油，则改善了在塑料膜上进行金属沉积的金属在潮气下及长时间保管时被氧化的现象。特别是如果在Zn沉积时使用，则使金属沉积阻抗氧化显著减小的效果突出。另外，能够在沉积金属沉积的部分均一地涂布油，在沉积的金属膜上涂布油，因而使与潮气的反应实现最小化，改善了沉积金属被氧化的问题。
附图说明
图1(a,b)是自愈现象概念说明图。
图2是现有技术的沉积膜构成图。
图3是本实用新型一个实施例的倾斜式电容器用沉积膜剖面图。
图4是本实用新型一个实施例的倾斜式电容器用沉积膜卷取立体图。
图5a是试验中使用的电容器整体构成分解图。
图5b是试验中使用的电容器整体构成结合图。
图6是以往的图案薄膜剖面图。
图7是随温度变化的电容器寿命表。
图8是本实用新型的电容器冷却系统。
符号说明
1:电介质1a:一侧端
1b:另一侧端10:喷镀金属接触部
20:边缘部30:第1运转区域
W3:喷镀金属接触部的宽度
具体实施方式
下面参照附图，对本实用新型一个实施例的倾斜式电容器用沉积膜及电容器进行详细说明。图3是本实用新型一个实施例的倾斜式电容器用沉积膜剖面图，图4是本实用新型一个实施例的倾斜式电容器用沉积膜卷取立体图，图5a是试验中使用的电容器整体构成分解图，图5b是试验中使用的电容器整体构成结合图，图6是以往的图案薄膜剖面图，图7是随温度变化的电容器寿命表，图8是本实用新型的电容器冷却系统。
如图3、图4所示，本实用新型一个实施例的倾斜式电容器用沉积膜涉及沉积了金属并由2个1组相向重叠构成的电容器用沉积膜。在电介质1的宽度方向一侧端1a，利用金属沉积形成有与电容器的喷镀金属通电的喷镀金属接触部10，在所述电介质1的宽度方向另一侧端1b，形成有未沉积金属的边缘部20，在所述喷镀金属接触部10与边缘部20之间沉积金属，形成有运转区域30。运转区域30以越从所述喷镀金属接触部10向边缘部20，沉积厚度越连续变薄的锥形形状沉积。
如图3、图4所示，本实用新型一个实施例的倾斜式电容器用沉积膜，优选运转区域30的较厚一侧30a的每单位长度沉积阻抗为3±2Ω/cm2，所述运转区域30的较薄另一侧端30b的每单位长度沉积阻抗为40±30Ω/cm2。
如图3、图4所示，就喷镀金属接触部10的宽度而言，喷镀金属接触部10的宽度W3为3～8mm。当为直流用电容器时，就喷镀金属接触部10而言，宽度W3的距离需要3mm以上，当超过8mm时，自愈性低下，耐电压特性下降，耐久性低下。
在本实用新型一个实施例的多段式电容器用沉积膜中，为了改善沉积于电介质膜的金属在潮气下及长时间保管时被氧化的现象，金属真空沉积后，可以在沉积金属涂布的部分涂布油，油是选自硅系或氟系油中的一种，沉积时，当在沉积器内部把油的温度加热到90～170℃时，均匀涂布于沉积涂布部分，防止氧化效果大。即，为了改善沉积于电介质膜的金属在潮气下及长时间保管时被氧化的现象，优选金属真空沉积后，在沉积金属涂布的部分还涂布油。优选油是选自硅系或氟系油中的一种，在真空沉积器内，把油温度加热到90～170℃，蒸发的油涂布于金属沉积部，或金属沉积部及边缘部。
本实用新型的电容器使用本实用新型的沉积膜，优选所述电容器为混合动力汽车、电气汽车、氢燃料电池汽车、插入式电气汽车等逆变器用薄膜电容器。另外，可以用作商业用逆变器。
如图3至图8所示，本实用新型一个实施例的电容器优选由电介质部110、汇流条结合体140、外壳150和母体固定部160构成。
电介质部110使用沉积膜构成，形成有第1喷镀金属111、第2喷镀金属112。汇流条结合体140由第1汇流条120和第2汇流条130构成，所述第1汇流条120具备通过第1接触部123而与电介质部110的第1喷镀金属111通电的第1主体板121，所述第2汇流条130具备通过第2接触部而与所述电介质部110的第2喷镀金属112通电的第2主体板，所述第2主体板在与所述第1主体板121之间放置绝缘体进行重叠。
外壳150内置电介质部110与汇流条结合体140，在上壁部150b与下壁部150a之间具备内置空间。母体固定部160从外壳150的下部向外廓凸出，形成有供连结手段贯通的被固定部161。位于外壳150的下部的被固定部161，借助于连结手段而固定于逆变器壳底部，在汇流条结合体140中产生的热，借助于与所述下壁部150a面接触的逆变器壳底部面的低温而冷却。
如图8所示，就本实用新型一个实施例的逆变器系统而言，在逆变器壳200的底部面210，位于所述外壳150的下部的被固定部161借助于连结手段而固定于所述逆变器壳的底部面210，在壳的底部面210，为了使逆变器用壳200冷却而配备有冷却手段300。优选在汇流条结合体140中产生的热，传递到与所述底板151的下部面接触的逆变器壳底部面210，借助于冷却手段300的低温而冷却。
如图5、图8所示，外壳150的后壁部150c交替具备凸出面151和凹槽面152，增大与所述电介质部110曲线形元件上面的接触面积，改善散热功能。
在外壳150的下壁部与逆变器壳的底部面210之间，为了增大导热性而可以插有金属板。金属板兼具加强板作用，使用铝或SUS等高传导性材质，从电容器下部接受热传递，向逆变器壳内面部传递热。在外壳150的下壁部与逆变器壳的内侧的底部面210之间，为增大导热性而夹有导热垫或导热脂，因而防发热性优秀。
下面对本实用新型及对比例的试验结果进行说明。电容器温度上升公式可以如下算出。
△T(℃)＝I^2×ESR(△T＝温度上升部分,I＝脉冲电流,ESR＝串联等价阻抗)。
电容器容量取决于如下公式。C＝(εXS)/d(C＝电容器容量，ε＝介电常数，S＝PN极相向面积，d＝电介质厚度)。
以往技术及本实用新型的实施例，电容器内置于混合动力汽车、电气汽车用逆变器，获得了如下试验结果。电容器是汇流条配置于电容器单元下面，整齐地重叠PN极汇流条，在重叠之间内置绝缘体，使低感应系数及冷却效率最大化。就水冷式或空冷式而言，可以制作得使冷却液或冷空气流过电容器底部面(逆变器外壳散热器)。另外，电容器底部面的对面可以附着从元件内部吸收热并发散到外部的结构吸热部件。本试验结果显示，使得冷却液直接流动者效果最优秀。
表1显示了以试验条件：母线电压＝650Vdc、脉动电流＝16KHz、脉冲电流＝80Arms、周围温度＝85℃、自然冷却方式进行试验的试验结果。电介质沉积膜互不相同，不同部分为如图6所示的系统。温度测量点为单元下部、P极汇流条、N极汇流条、单元顶端，图示的温度以HotSpot(最高温度点)为基准。
【表1】
◎(非常良好)>○(良好)>△(一般)>×(不好)
【表2】
◎(非常良好)>○(良好)>△(一般)>×(不好)
与对比例的冷却液未循环的情形相比，本实用新型的冷却液未循环时，具有91.4-88.8＝2.6℃的减小效果，本实用新型的冷却液循环时，具有91.4-78.9＝12.5℃的减小效果。
根据图7所示的寿命表，原来无直接冷却功能时，把91.4假定为90，冷却液循环时，把78.9假定为90时，在650V使用条件下，寿命从18,000小时增加到60,000小时，可以获得42,000小时的寿命扩大效果。
本实用新型就以上言及的优选实施例进行了说明，但本实用新型的范围并非限定于这种实施例，本实用新型的范围根据权利要求书确定，包括属于与本实用新型均等范围的多种修改及变形。
需要指出的是，权利要求书中记载的附图符号单纯用于辅助实用新型的理解，不对权利范围的解释产生影响，不得根据记载的附图符号而收窄解释权利范围。
Claims (6)
1.一种改善了散热与轻量化的汽车逆变器用电容器，其特征在于，包括：
电介质部(110)，其使用沉积膜构成，形成有第1喷镀金属(111)和第2喷镀金属(112)；
汇流条结合体(140)，其由第1汇流条(120)和第2汇流条(130)构成，所述第1汇流条(120)具备通过第1接触部(123)而与所述电介质部(110)的第1喷镀金属(111)通电的第1主体板(121)，所述第2汇流条(130)具备通过第2接触部而与所述电介质部(110)的第2喷镀金属(112)通电的第2主体板，所述第2主体板在与所述第1主体板(121)之间放置绝缘体进行重叠；
外壳(150)，其内置所述电介质部(110)与汇流条结合体(140)，在上壁部(150b)与下壁部(150a)之间具备内置空间；
母体固定部(160)，其从所述外壳(150)的下部向外廓凸出，形成有供连结手段贯通的被固定部(161)；
位于外壳(150)的下部的被固定部(161)，借助于连结手段而固定于逆变器壳底部，在汇流条结合体(140)中产生的热，借助于与所述下壁部(150a)面接触的逆变器壳底部面的低温而冷却；
所述电介质部(110)，
在电介质(1)的宽度方向一侧端(1a)，通过金属沉积而形成有与电容器的喷镀金属通电的喷镀金属接触部(10)，在所述电介质(1)的宽度方向另一侧端(1b)，形成有未沉积金属的边缘部(20)，
在所述喷镀金属接触部(10)与边缘部(20)之间沉积金属，形成有运转区域(30)，而且，
所述运转区域(30)以越从所述喷镀金属接触部(10)向边缘部(20)，沉积厚度越连续变薄的锥形形状沉积。
2.根据权利要求1所述的改善了散热与轻量化的汽车逆变器用电容器，其特征在于，
所述外壳(150)的后壁部(150c)交替具备凸出面(151)和凹槽面(152)，扩大与所述电介质部(110)曲线形元件上面的接触面积。
3.一种改善了散热与轻量化的汽车逆变器系统，其特征在于，
在逆变器壳(200)的底部面(210)，位于汽车逆变器用电容器外壳(150)的下部的被固定部(161)借助于连结手段而固定于所述逆变器壳的底部面(210)，
在所述壳的底部面(210)，为了使逆变器用壳(200)冷却而配备有冷却手段(300)，
在所述汇流条结合体(140)中发生的热传递到与下壁部(150a)面接触的逆变器壳的底部面(210)，借助于冷却手段(300)的低温而冷却；
还包括：电介质部(110)，其使用沉积膜构成，形成有第1喷镀金属(111)和第2喷镀金属(112)；
汇流条结合体(140)，其由第1汇流条(120)和第2汇流条(130)构成，所述第1汇流条(120)具备通过第1接触部(123)而与所述电介质部(110)的第1喷镀金属(111)通电的第1主体板(121)，所述第2汇流条(130)具备通过第2接触部而与所述电介质部(110)的第2喷镀金属(112)通电的第2主体板，所述第2主体板在与所述第1主体板(121)之间放置绝缘体进行重叠；
外壳(150)，其内置所述电介质部(110)与汇流条结合体(140)，在上壁部(150b)与下壁部(150a)之间具备内置空间；
母体固定部(160)，其从所述外壳(150)的下部向外廓凸出，形成有供连结手段贯通的被固定部(161)；
位于外壳(150)的下部的被固定部(161)，借助于连结手段而固定于逆变器壳底部，在汇流条结合体(140)中产生的热，借助于与所述下壁部(150a)面接触的逆变器壳底部面的低温而冷却，
所述电介质部(110)，
在电介质(1)的宽度方向一侧端(1a)，通过金属沉积而形成有与电容器的喷镀金属通电的喷镀金属接触部(10)，在所述电介质(1)的宽度方向另一侧端(1b)，形成有未沉积金属的边缘部(20)，
在所述喷镀金属接触部(10)与边缘部(20)之间沉积金属，形成有运转区域(30)，而且，
所述运转区域(30)以越从所述喷镀金属接触部(10)向边缘部(20)，沉积厚度越连续变薄的锥形形状沉积。
4.根据权利要求3所述的改善了散热与轻量化的汽车逆变器系统，其特征在于，
在外壳(150)的下壁部(150a)与逆变器壳的底部面(210)之间，为增大导热性而插有金属板。
5.根据权利要求3所述的改善了散热与轻量化的汽车逆变器系统，其特征在于，
在外壳(150)的下壁部与逆变器壳的内侧的底部面(210)之间，为增大导热性而插有导热垫或导热脂。
6.根据权利要求2所述的改善了散热与轻量化的汽车逆变器用电容器，其特征在于，
所述电介质部(110)，
运转区域(30)的较厚一侧(30a)的每单位长度沉积阻抗为3±2Ω/cm2，所述运转区域(30)的较薄另一侧端(30b)的每单位长度沉积阻抗为40±30Ω/cm2，
所述喷镀金属接触部(10)的宽度(W3)为3～8mm。
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