CN214588471U - 一种电容模块和耐高次谐波交流滤波电容器 - Google Patents

Abstract

一种电容模块，包括包覆层、第一导体和第二导体，包覆层内设有至少一个吸收电容和多个电容芯子；包覆层包括绝缘膜片和设置在绝缘膜片外周的第一铜排和第二铜排；第一铜排作为电容模块的第一电极，第一铜排通过第一导体分别连接对应的各电容芯子和吸收电容的第一电极；第二铜排作为电容模块的第二电极，第二铜排通过第二导体分别连接对应的各电容芯子和吸收电容的第二电极。本实用新型提出的电容模块中，通过设置体积、容量较小的吸收电容吸收高次谐波，提高了电容模块耐高次谐波的能力，减小因高次谐波导致的电容模块发热，提高了大功率电容器的使用寿命。

Description

一种电容模块和耐高次谐波交流滤波电容器

技术领域

本实用新型涉及电容器领域，尤其涉及一种电容模块和耐高次谐波交流滤波电容器。

背景技术

随着国内高速铁路行业的飞速发展，轨道交通车辆对大功率交流滤波电容器的要求越来越高，一方面随着高铁、动车、电力机车集成化程度的加大，车辆上配备了更多的电子设备，这些电子设备(特别是高功率车载空调)工作时，由于其工作原理或者含有非线性电子器件，导致电路中电流高次谐波的不断增加，另一方面随着更多的大功率设备接入电网，电网中含有的高次谐波也在不断增加，这些增加的高次谐波影响各种电气设备的正常工作。

谐波对电容器的影响除引起附加损耗外，还会产生机械振动、噪声和过电压，使电容器局部严重过热，加速了电容器的老化和寿命衰减，为了满足更加严苛的电容器使用工况，急需研发大功率耐高次谐波交流滤波电容器。

实用新型内容

为了解决上述现有技术中的缺陷，本实用新型提出了一种电容模块和耐高次谐波交流滤波电容器。

本实用新型的目的之一采用以下技术方案：

一种电容模块，包括包覆层、第一导电部和第二导电部，包覆层内设有至少一个吸收电容和多个电容芯子；

包覆层包括绝缘膜片和设置在绝缘膜片外周的第一铜排和第二铜排；第一铜排作为电容模块的第一电极，第一铜排通过第一导电部分别连接对应的各电容芯子和吸收电容的第一电极；第二铜排作为电容模块的第二电极，第二铜排通过第二导电部分别连接对应的各电容芯子和吸收电容的第二电极。

优选的，电容模块中的多个电容芯子归属于多个电容芯组，第一导电部包括与电容芯组一一对应的第一导体，第二导电部包括与电容芯组一一对应的第二导体；第一导体用于连接第一铜排和对应的电容芯组中的各电容芯子的第一电极，第二导体用于连接第二铜排和对应的电容芯组中的各电容芯子的第二电极；吸收电容的第一电极与任一第一导体连接，吸收电容的第二电极与任一第二导体连接。

优选的，电容芯子采用圆柱型或圆环型结构，电容芯子的两端端面分别作为第一电极和第二电极；电容芯子并列设置；第一导体分别与对应的各电容芯子的第一电极贴合，第二导体分别与对应的各电容芯子的第二电极贴合。

优选的，第一导体分别与对应的各电容芯子的第一电极焊接；第二导体分别与对应的各电容芯子的第二电极焊接。

优选的，电容芯组还包括第一软连接导线和第二软连接导线；第一软连接导线分别与第一导体和电容芯组中各电容芯子的第一电极焊接；第二软连接导线分别与第二导体和电容芯组中各电容芯子的第二电极焊接。

优选的，电容芯组包括四个电容芯子，且所述四个电容芯子的中心线位于正方形的四个顶点上，所述四个电容芯子相互抵靠；第一软连接导线的两端和中心点均与第一导体焊接，第二软连接导线的两端和中心点均与第二导体焊接，第一软连接导线和第二软连接导线均呈曲线形状设置。

优选的，吸收电容与电容芯子并列设置，吸收电容为椭圆柱，吸收电容位于包覆层和两个相互抵靠的电容芯子所围绕的空间中；吸收电容的第一电极通过软连接线与任一第一导体导电连接，吸收电容的第二电极通过软连接线与任一第二导体导电连接。

优选的，所述绝缘膜片为两端对通的矩形结构，电容芯子的中心线与绝缘膜片的中心线平行；第一铜排和第二铜排均为倒置的L型结构，第一铜排和第二铜排以经过绝缘膜片的中心线的垂直面为对称面地对称设置在绝缘膜片的外周；且吸收电容位于第一铜排和第二铜排之间。

优选的，电容模块中，多个电容芯组上下层叠布置，且电容芯子的中心线位于水平方向上。

本实用新型的目的之二采用以下技术方案：

一种耐高次谐波交流滤波电容器，包括：外壳、n个电容模块和n个输出电极，输出电极设置在外壳上；n＝3k，k为正整数；

第1个输出电极分别连接第1个电容模块的第一铜排和第2个电容模块的第二铜排；

第2个输出电极分别连接第2个电容模块的第一铜排和第3个电容模块的第二铜排；

第i个输出电极分别连接第i个电容模块的第一铜排和第i+1个电容模块的第二铜排，1≤i≤n-1；

第n个输出电极分别连接第n个电容模块的第一铜排和第1个电容模块的第二铜排；

第j个电容模块中的吸收电容靠近第j个输出电极，1≤j≤n；

外壳外部还设有安装支架和用于连通内部的泄压阀。

本实用新型的优点在于：

(1)本实用新型提出的电容模块中，通过设置体积、容量较小的吸收电容吸收高次谐波，提高了电容模块耐高次谐波的能力，减小因高次谐波导致的电容模块发热，提高了大功率电容器的使用寿命。

(2)吸收电容分别抵靠包覆层内壁和至少两个相邻的电容芯子，以通过三点支撑保证吸收电容的位置稳定，从而保证了电容模块的结构稳定性与工作可靠性。

(3)吸收电容的体积和容量小于电容芯子，以节约成本。同时，通过吸收电容与电容芯子的轴向平行并相互抵靠的结构，提高了吸收电容对谐波的吸收效率，进一步提高电容模块的耐高次谐波能力。

(4)第一铜排和第二铜排的设置，即实现了电容模块的电极输出，又加强了对包覆层的结构稳定性。

(5)通过第一导体、第二导体和电容芯组的对应，有利于保证各电容芯子与第一铜排和第二铜排之间的距离，降低电阻值，从而降低电容模块工作状态下的发热量。

(6)通过第一软连接导线和第二软连接导线的设置，即降低了电容芯子与第一导体、第二导体之间的电阻值，有有利于通过软连接实现振动缓冲以保证电容芯组的结构稳定。

(7)本实用新型提出的一种耐高次谐波交流滤波电容器中，第j个电容模块中的吸收电容靠近第j个输出电极，1≤j≤n。如此，有利于提高吸收电容14对谐波的吸收效率，进一步提高该电容器的耐高次谐波能力。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种耐高次谐波交流滤波电容器的剖视图；

图2为本实用新型提出的一种电容模块的正视图；

图3为本实用新型提出的一种电容模块的后视图；

图4为电容芯组与第一导体的示意图；

图5为电容芯子与绝缘膜片的组装示意图。

图示：电容模块1、包覆层11、绝缘膜片111、第一铜排112、第二铜排113、第一导体12、第二导体13、吸收电容14、电容芯组15、电容芯子151、第一软连接导线152、第二软连接导线153、外壳2、安装支架21、泄压阀22、输出电极3、接地端4。

具体实施方式

本实施方式提出的一种耐高次谐波交流滤波电容器，包括：外壳2、设置在外壳2上的n个输出电极3和设置在外壳2内部的n个电容模块1，输出电极3 导电连接电容模块1的第一电极和第二电极以实现电容模块1的容值输出。

本实施方式中，输出电极3的设置以及输出电极3和电容模块1之间的连接，采用交流滤波电容的常规技术手段。

即，第1个输出电极3分别连接第1个电容模块的第一电极和第2个电容模块的第二电极；

第2个输出电极3分别连接第2个电容模块的第一电极和第3个电容模块的第二电极；

第i个输出电极3分别连接第i个电容模块的第一电极和第i+1个电容模块的第二电极，1≤i≤n-1；

第n个输出电极3分别连接第n个电容模块的第一电极和第1个电容模块的第二电极。

具体实施时，为方便交流电路中接线需求，输出电极3的对应交流电的三相，即n＝3k，k为正整数。

具体的，该电容器的外壳2由壳体和盖体组成，泄压阀22位于所述盖体上。壳体内设有与电容模块1匹配并用于固定电容模块1的台阶槽，该电容器在组装时，首先打开盖体，将电容模块1插入对应的台阶槽，然后合上盖体并固定，再从泄压阀22向壳体内部注液以填充空隙。

外壳2外部还设有安装支架21和用于连通外壳2内部的泄压阀22。安装支架21的设置，方便了该电容器的安装，泄压阀22用于向外壳2内部注液和外壳2内部泄压。

本实施方式中，电容模块1包括包覆层11、第一导电部和第二导电部，包覆层11内设有至少一个吸收电容14和多个电容芯子151，吸收电容14分别抵靠包覆层11内壁和至少两个相邻的电容芯子151，以通过三点支撑保证吸收电容14的位置稳定。吸收电容14的设置，提高了电容模块1吸收谐波的效果，从而提高了该电容器对高次谐波的耐受性，提高了该电容器的性能稳定性。

包覆层11包括绝缘膜片111和设置在绝缘膜片111外周的第一铜排112和第二铜排113。第一铜排112作为电容模块1的第一电极，第一铜排112通过第一导电部分别连接对应的各电容芯子151和吸收电容14的第一电极；第二铜排 113作为电容模块1的第二电极，第二铜排113通过第二导电部分别连接对应的各电容芯子151和吸收电容14的第二电极。

第一铜排112和第二铜排113的设置，即实现了电容模块1的电极输出，又加强了对包覆层11的结构稳定性。具体实施时，所述绝缘膜片111采用两端对通的矩形结构，电容芯子151的中心线与绝缘膜片111的中心线平行；第一铜排112和第二铜排113均为倒置的L型结构，第一铜排112和第二铜排113 以经过绝缘膜片111的中心线的垂直面为对称面地对称设置在绝缘膜片111的外周。具体的，本实施方式中，吸收电容14位于第一铜排112和第二铜排113 之间，如此，可通过空间距离防止吸收电容14对第一铜排112或第二铜排113 短路。且，具体组装电容器时，本实施方式中，第j个电容模块(1)中的吸收电容(14)靠近第j个输出电极(3)，1≤j≤n。如此，有利于提高吸收电容14 对谐波的吸收效率，进一步提高该电容器的耐高次谐波能力。

本实施方式中，电容模块1中的多个电容芯子归属于多个电容芯组15，第一导电部包括与电容芯组15一一对应的第一导体12，第二导电部包括与电容芯组15一一对应的第二导体13。第一导体12用于连接第一铜排112和对应的电容芯组15中的各电容芯子151的第一电极，第二导体13用于连接第二铜排113 和对应的电容芯组15中的各电容芯子151的第二电极。吸收电容14的第一电极与任一第一导体12连接，吸收电容14的第二电极与任一第二导体13连接。如此，通过第一导体12、第二导体13和电容芯组15的对应，有利于保证各电容芯子151与第一铜排112和第二铜排113之间的距离，降低电阻值，从而降低电容模块1工作状态下的发热量。

电容芯子151采用圆柱型或圆环型结构，电容芯子151的两端端面分别作为第一电极和第二电极。电容芯子151并列设置，第一导体12分别与对应的各电容芯子151的第一电极贴合，以增加第一导体12与电容芯子151第一电极的接触面积，从而降低电阻值；同理，第二导体13分别与对应的各电容芯子151 的第二电极贴合。具体实施时，第一导体12分别与对应的各电容芯子151的第一电极焊接；第二导体13分别与对应的各电容芯子151的第二电极焊接，以保证第一导体12、第二导体13和电容芯组15的稳定连接。

本实施方式中，电容芯组15还包括第一软连接导线152和第二软连接导线 153。第一软连接导线152分别与第一导体12和各电容芯子151的第一电极焊接；第二软连接导线153分别与第二导体13和各电容芯子151的第二电极焊接。如此，通过第一软连接导线152和第二软连接导线153的设置，即降低了电容芯子151与第一导体12、第二导体13之间的电阻值，有有利于通过软连接实现振动缓冲以保证电容芯组15的结构稳定。

本实施方式中，电容芯组15包括四个电容芯子151，且所述四个电容芯子 151的中心线位于正方形的四个顶点上，所述四个电容芯子151相互抵靠，以实现正方形排布。第一软连接导线152的两端和中心点均与第一导体12焊接，第二软连接导线153的两端和中心点均与第二导体13焊接，第一软连接导线152 和第二软连接导线153均呈曲线形状设置，以实现更好的降阻和缓震效果。具体实施时，可参照图2、图3，将第一软连接导线152和第二软连接导线153 呈蝴蝶形状布置。

本实施方式中，吸收电容14与电容芯子151并列设置，吸收电容14为椭圆柱，吸收电容14位于包覆层11和两个相互抵靠的电容芯子151所围绕的空间中。即，吸收电容14的体积和容量小于电容芯子，以节约成本。同时，通过吸收电容14与电容芯子151的轴向平行并相互抵靠的结构，提高了吸收电容对谐波的吸收效率，进一步提高电容模块的耐高次谐波能力。且吸收电容14的第一电极通过软连接线与任一第一导体12导电连接，吸收电容14的第二电极通过软连接线与任一第二导体13导电连接。具体实施时，可设置吸收电容14的第一电极通过软连接线与最邻近的第一导体12导电连接，吸收电容14的第二电极通过软连接线与最邻近的第二导体13导电连接，以降低电阻。

该电容模块1中，多个电容芯组15上下层叠布置，且电容芯子151的中心线位于水平方向上。如此，避免了电容模块1和外壳2挤压第一导体12和第二导体13，保证了第一导体12和第二导体13的工作可靠性。

以上仅为本实用新型创造的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型创造，凡在本实用新型创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型创造的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电容模块，其特征在于：包括包覆层(11)、第一导电部和第二导电部，包覆层(11)内设有至少一个吸收电容(14)和多个电容芯子(151)；

包覆层(11)包括绝缘膜片(111)和设置在绝缘膜片(111)外周的第一铜排(112)和第二铜排(113)；第一铜排(112)作为该电容模块的第一电极，第一铜排(112)通过第一导电部分别连接对应的各电容芯子(151)和吸收电容(14)的第一电极；第二铜排(113)作为该电容模块的第二电极，第二铜排(113)通过第二导电部分别连接对应的各电容芯子(151)和吸收电容(14)的第二电极。

2.如权利要求1所述的电容模块，其特征在于，所述电容芯子归属于多个电容芯组(15)，第一导电部包括与电容芯组(15)一一对应的第一导体(12)，第二导电部包括与电容芯组(15)一一对应的第二导体(13)；第一导体(12)用于连接第一铜排(112)和对应的电容芯组(15)中的各电容芯子(151)的第一电极，第二导体(13)用于连接第二铜排(113)和对应的电容芯组(15)中的各电容芯子(151)的第二电极；吸收电容(14)的第一电极与任一第一导体(12)连接，吸收电容(14)的第二电极与任一第二导体(13)连接。

3.如权利要求2所述的电容模块，其特征在于，电容芯子(151)采用圆柱型或圆环型结构，电容芯子(151)的两端端面分别作为第一电极和第二电极；电容芯子(151)并列设置；第一导体(12)分别与对应的各电容芯子(151)的第一电极贴合，第二导体(13)分别与对应的各电容芯子(151)的第二电极贴合。

4.如权利要求3所述的电容模块，其特征在于，第一导体(12)分别与对应的各电容芯子(151)的第一电极焊接；第二导体(13)分别与对应的各电容芯子(151)的第二电极焊接。

5.如权利要求3所述的电容模块，其特征在于，电容芯组(15)还包括第一软连接导线(152)和第二软连接导线(153)；第一软连接导线(152)分别与第一导体(12)和电容芯组(15)中各电容芯子(151)的第一电极焊接；第二软连接导线(153)分别与第二导体(13)和电容芯组(15)中各电容芯子(151)的第二电极焊接。

6.如权利要求5所述的电容模块，其特征在于，电容芯组(15)包括四个电容芯子(151)，且所述四个电容芯子(151)的中心线位于正方形的四个顶点上，所述四个电容芯子(151)相互抵靠；第一软连接导线(152)的两端和中心点均与第一导体(12)焊接，第二软连接导线(153)的两端和中心点均与第二导体(13)焊接，第一软连接导线(152)和第二软连接导线(153)均呈曲线形状设置。

7.如权利要求3所述的电容模块，其特征在于，吸收电容(14)与电容芯子(151)并列设置，吸收电容(14)为椭圆柱，吸收电容(14)位于包覆层(11)和两个相互抵靠的电容芯子(151)所围绕的空间中；吸收电容(14)的第一电极通过软连接线与任一第一导体(12)导电连接，吸收电容(14)的第二电极通过软连接线与任一第二导体(13)导电连接。

8.如权利要求2所述的电容模块，其特征在于，所述绝缘膜片(111)为两端对通的矩形结构，电容芯子(151)的中心线与绝缘膜片(111)的中心线平行；第一铜排(112)和第二铜排(113)均为倒置的L型结构，第一铜排(112)和第二铜排(113)以经过绝缘膜片(111)的中心线的垂直面为对称面地对称设置在绝缘膜片(111)的外周；且吸收电容(14)位于第一铜排(112)和第二铜排(113)之间。

9.如权利要求8所述的电容模块，其特征在于，电容模块(1)中，多个电容芯组(15)上下层叠布置，且电容芯子(151)的中心线位于水平方向上。

10.一种耐高次谐波交流滤波电容器，其特征在于，包括：外壳(2)、n个电容模块(1)和n个输出电极(3)，输出电极(3)设置在外壳(2)上；电容模块(1)如权利要求1至9任一项所述；n＝3k，k为正整数；

第1个输出电极(3)分别连接第1个电容模块的第一铜排(112)和第2个电容模块的第二铜排(113)；

第2个输出电极(3)分别连接第2个电容模块的第一铜排(112)和第3个电容模块的第二铜排(113)；

第i个输出电极(3)分别连接第i个电容模块的第一铜排(112)和第i+1个电容模块的第二铜排(113)，1≤i≤n-1；

第n个输出电极(3)分别连接第n个电容模块的第一铜排(112)和第1个电容模块的第二铜排(113)；

第j个电容模块(1)中的吸收电容(14)靠近第j个输出电极(3)，1≤j≤n；

外壳(2)外部还设有安装支架(21)和用于连通外壳(2)内部的泄压阀(22)。

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