CN218918656U - 电容器、包括电容器的系统和机动载具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电容器(100)，所述电容器包括围绕缠绕中心缠绕的多个导电电容器层以及冷却通道(103)，其中冷却通道(103)设置在电容器层之间，其中冷却通道(103)是导电的。

Description

电容器、包括电容器的系统和机动载具

技术领域

本发明涉及一种电容器。

背景技术

在现有技术中已知薄膜电容器，在所述薄膜电容器中使用绝缘塑料薄膜作为电介质。为此目的，塑料在特殊工艺中被拉成极薄的薄膜、设置电极并且然后缠绕为线圈或组装成各个层的堆叠以形成电容器。

与许多电子部件的情况一样，这样的电容器在运行期间会产生热。当电容器作为电力电子部件例如在逆变器或DC/DC转换器中运行时尤其如此。对更大功率输出和更紧凑设计的需求使得必须特别有效地散热以便附加地也实现电容器的较长使用寿命。

从CH 368 236 A已知一种电容器，其中冷却通道设置在电容器层之间。

发明内容

相比之下，本发明的基本目的是实现电容器的特别紧凑的设计。此外，意图是提供一种包括这样的电容器的机动载具。

该目的通过本发明的电容器、本发明的系统以及本发明的机动载具实现。本发明的实施例在其他可选方案中详细说明。

本发明的电容器包括围绕缠绕中心缠绕的多个导电电容器层。在本说明书的上下文中，术语“缠绕中心”应理解为几何术语而不是部件。缠绕中心限定这样一个区域，电容器层围绕该区域缠绕。例如，电容器层可以是单个连续线圈。例如，电容器可以是薄膜电容器。电容器还包括冷却通道。在本说明书的上下文中，“冷却通道”尤其被理解为表示构造成将流体从第一开口引导到第二开口而没有损失或损失极低的部件。冷却通道设置在电容器层之间。例如，冷却通道可以设置在缠绕中心的内部或外部。

冷却通道是能导电的。例如，冷却通道可以具有由金属制成的壁。冷却通道优选地具有大于106S/m的电导率。例如，冷却通道可以包括铜和/或铝。冷却通道也可以由铜和/或铝制成。

因此，冷却通道可以满足两个功能。冷却介质可以流动通过冷却通道以从电容器去除热。冷却通道也可以用于引导电势和/或电流。这尤其还可以降低电容器的电感，使得电容器更适合作为快速开关功率元件，例如以与快速开关功率半导体一起允许。

根据本发明的一个实施例，电容器可以在第一端处具有第一端子和第二端子。第一端子和第二端子各自可以配置用于电连接到至少一个其它电子部件。电容器可以具有与第一端相对设置的第二端。冷却通道可以将第二端电连接到第二端子。电容器的第二端处存在的电势因此可以经由导电冷却通道引导到设置在第一端处的第二端子。优点是，电容器只需在第一端处进行电接触。例如，第一端子可以通过绝缘层与第二端子电绝缘。应当注意，在本说明书的上下文中，电容器的第一端尤其理解为这样一个端部区域，该端部区域不仅包括第一端子而且包括第二端子以及绝缘层。因此，端部区域可以是三维的并且包括形成电容器的终端的面向外的端表面。

根据本发明的一个实施例，冷却通道可以构造为管。管尤其可以是圆形的。例如，管可以具有圆形横截面或椭圆形横截面。冷却通道可以设置在缠绕中心中并形成缠绕芯，电容器层缠绕在所述缠绕芯上。这尤其可以意味着电容器层在电容器的制造期间直接缠绕在冷却通道上。冷却通道因此也可以满足第三功能，即缠绕芯的功能。

根据本发明的一个实施例，冷却通道可以包括彼此相对设置的第一开口和第二开口。冷却通道可以经由第一开口可连接到第一冷却介质管线并且经由第二开口可连接到第二冷却介质管线，使得冷却介质可以从第一冷却介质管线通过冷却通道流入第二冷却介质管线。因此，在电容器的运行期间冷却介质可以从第一冷却介质管线通过冷却通道流入第二冷却介质管线。在本说明书的上下文中，冷却介质尤其被理解为这样一种流体，该流体设计为吸收和耗散由电容器产生的热。例如，冷却介质可以在电容器中被加热，并且将其热在电容器外部释放到另一介质，特别是经由热交换器。例如，冷却介质可以被设计成电绝缘的。

本发明的系统包括根据本发明的实施例的多个电容器以及一电流传导轨。电容器经由电流传导轨彼此电连接。以该方式设置的电容器也可以分别单独地称为电容器线圈。第一冷却介质管线设置在电流传导轨上并平行于电流传导轨延伸。例如，电流传导轨可以形成冷却介质管线的壁。

与电流传导轨的电连接尤其有利地用于特别容易组装的系统。

该系统尤其可以包括另一电流传导轨，电容器经由所述另一电流传导轨彼此电连接并且第二冷却介质管线设置在所述另一电流传导轨上。例如，另一电流传导轨可以形成第二冷却介质管线的壁。

根据本发明的一个实施例，第一冷却介质管线可以包括多个突起，所述多个突起增加与系统的环境连通的第一冷却介质管线的接触面。对于第二冷却介质管线可以相应地进行同样的设置。通过这些突起可以改善从冷却介质到环境的散热。例如，突起可以是肋状的。如果电流传导轨形成第一冷却介质管线的壁，则电流传导轨例如可以包括突起。

本发明的系统包括多个电容器，每个电容器具有围绕缠绕中心缠绕的多个导电电容器层。该系统包括分别设置在电容器之间的多个冷却通道。例如，电容器可以包括在本说明书中先前描述的特征。

电容器之间的冷却通道的布置对于节省空间的布置和有效的散热是特别有利的。

根据本发明的一个实施例，冷却通道可以分别设置在电容器之间的自由空间中，该自由空间由各自相邻的电容器限定。例如，自由空间因此可以仅仅由相邻的电容器限定。尤其可以将电容器设置成使得它们彼此邻接。例如，电容器之一可以与至少四个或甚至六个其它电容器邻接。然后自由空间可以由电容器的形状，例如圆形或椭圆形横截面形状，或扁平线圈产生。

根据本发明的一个实施例，冷却通道可以是导电的。

本发明的机动载具包括根据本发明的实施例的系统或电容器。例如，该系统或电容器可以是机动载具的逆变器或DC/DC转换器的一部分。

附图说明

本发明的其它特征和优点将通过参考附图对优选设计示例的以下描述而变得显而易见。相同的附图标记用于相同或相似的特征以及具有相同或相似功能的特征。附图中：

图1示出根据本发明的一个实施例的电容器的示意性截面图；

图2示出具有相邻设置的电容器的根据本发明的一个实施例的系统的示意性截面图；

图3示出具有叠置和相邻设置的电容器的根据本发明的一个实施例的系统的示意性截面图；

图4示出叠置设置的两个电容器的示意性截面图；

图5示出通过系统的横截面图，所述系统包括多个电容器和设置在由电容器限定的自由空间中的冷却通道；

图6示出通过系统的横截面图，所述系统包括多个电容器和设置在由电容器限定的自由空间中的冷却通道；

图7示出通过包括多个电容器的系统的横截面图，所述多个电容器具有作为缠绕芯的冷却通道；

图8示出通过包括多个电容器的系统的横截面图，所述多个电容器具有作为缠绕芯的冷却通道；

图9示出通过系统的横截面图，所述系统包括多个电容器和设置在由电容器限定的自由空间中的冷却通道；以及

图10示出通过系统的横截面图，所述系统包括多个电容器和设置在由电容器限定的自由空间中的冷却通道。

具体实施方式

图1中的电容器100包括构造为线圈101的多个电容器层。线圈101在两个相对端上涂覆有斯库普层(Schoopschicht)102。在此，例如可以是例如气相喷镀的金属层。它用于线圈101的电接触。该线圈围绕两个冷却通道103缠绕。冷却通道103是导电的。

电容器100还包括第一电流传导轨104，在该第一电流传导轨上设置有第一冷却介质管线。附图仅示出了第一冷却介质管线的一个壁，所述壁区段地由第一金属片105和第二电流传导轨107形成。第一电流传导轨104用于引导电势。例如，电容器100可以经由第一电流传导轨104电连接到多个其它优选结构相同的电容器100。电容器100还包括第二冷却介质管线，所述第二冷却介质管线的壁至少区段地由第二金属片108形成。在此，第一冷却介质管线设置在电容器100的第一端处，所述第一端与电容器100的第二端相对设置，其中第二冷却介质管线设置在第二端处。

第一冷却介质管线和第二冷却介质管线经由冷却通道103彼此连接，使得在线圈101内部生成的热可以通过流过冷却通道103的流体可靠地且高效地耗散到第一冷却介质管线或第二冷却介质管线中。

冷却通道103的导电性使得电势能够通过线圈101从电容器100的第二端引导到电容器100的第一端处的第二电流传导轨107。电容器100也可以经由第二电流传导轨107电连接到多个其它结构相同的电容器100。因此第二电流传导轨107同样用于引导电势。由于第一电流传导轨104和第二电流传导轨107的电势不同，这两个电流传导轨104和107通过绝缘层106彼此电绝缘。

在运行中，例如，冷却介质可以从第一冷却介质管线通过冷却通道103流动到第二冷却介质管线，或者在相反的方向上流动。

因此，冷却通道103在一个部件中满足三个功能。首先，它们用于引导电势，原因是它们是导电的。其次，它们用作线圈101缠绕在其上的缠绕芯。第三，它们可靠地且高效地从电容器100的缠绕中心散热。

图2中所示的系统包括多个电容器，每个电容器包括围绕冷却通道103缠绕的线圈101。与图1中所示的电容器100不同之处在于：第二电流传导轨107设置在电容器100的第二端处。

然而，更重要的是，在图2的系统中，第一冷却介质管线和第二冷却介质管线各自包括多个突起200，所述多个突起增加各自的冷却介质管线的表面积，使得由电容器吸收的热可以更好地耗散到环境。在图2和3中，相应的冷却介质管线的壁由电流传导轨104和107中的一个形成，使得突起200设置在电流传导轨104和107上。

图3中所示的系统包括叠置和相邻设置的多个电容器100。在此，相邻设置的电容器分别经由电流传导轨104和107彼此连接。与图1中所示的电容器100类似，电流传导轨104和107设置在电容器100的相同端处。这是可能的，原因是冷却通道103是导电的。

还应当注意，下电容器在其上端处具有两个电流传导轨104和107，而上电容器在其下端处具有其电流传导轨104和107。结果是，所有的电流传导轨104和107都设置在上电容器与下电容器之间，因此实现特别紧凑的设计。

图4示出了两个叠置设置的电容器100，它们对应于图3的电容器100。在此，下电容器100的第一端面向上电容器100的第一端，使得与图3中一样，不仅上电容器100而且下电容器100的电流传导轨104和107居中设置在上电容器100与下电容器100之间。由于冷却通道103的导电性，这是可能的，所述冷却通道用于将电势从第二端引导到第一端处的相应的电流传导轨107。

图5示出了多个扁平线圈电容器100。在横截面中，它们的形状包括两个平行的直部段，所述直部段在它们的端部处经由圆弧部段彼此连接。由于该形状，在电容器100之间形成自由空间，冷却通道103设置在所述自由空间中，从而使得这些自由空间被用于散热。这尤其是有利的，因为通过在缠绕中心周围缠绕更多层来增加电容器100的线圈101的尺寸将不能填充或减小自由空间。这是不可能的，原因是相邻的电容器100已经彼此贴靠。这特别有效地利用可用的安装空间。

图6中的电容器100具有圆形横截面区域。类似于图6的电容器100，在电容器100之间存在不能通过增加电容器的尺寸来填充的自由空间。冷却通道103设置在这些自由空间中。因此，该系统同样特别有效地利用可用的安装空间。

图7和8示出了具有与图5和6中相同的横截面形状的电容器100，其中线圈分别缠绕在冷却通道103上。在这些情况下，冷却通道分别可以满足三个相应的功能：引导电势、冷却和成为缠绕芯。

图9示出了多个电容器100，冷却通道103分别设置在所述多个电容器之间。在每种情况下，一个冷却通道103同时贴靠于多个电容器100，从而使得在装配时使用特别少的部件。

图10示出了多个电容器100，冷却通道103分别设置在所述多个电容器之间。此处，一个冷却通道103也同时贴靠于多个电容器100。由于电容器100的圆形形状，冷却通道分别以Z字形图案延伸。

Claims (10)

1.一种电容器(100)，其包括围绕缠绕中心缠绕的多个导电电容器层以及一冷却通道(103)，其中所述冷却通道(103)设置在所述电容器层之间，其特征在于，所述冷却通道(103)是导电的。

2.根据权利要求1所述的电容器(100)，其特征在于，所述电容器(100)在第一端处具有第一端子和第二端子，其中所述第一端子和所述第二端子各自配置用于电连接到至少一个其它电子部件，其中所述电容器(100)具有与所述第一端相对设置的第二端，并且其中所述冷却通道将所述第二端电连接到所述第二端子。

3.根据权利要求1所述的电容器(100)，其特征在于，所述冷却通道(103)构造为管，其中所述冷却通道(103)设置在所述缠绕中心中并且形成缠绕芯，所述电容器层缠绕在所述缠绕芯上。

4.根据前述权利要求1至3中任一项所述的电容器(100)，其特征在于所述冷却通道(103)包括彼此相对设置的第一开口和第二开口，其中所述冷却通道(103)能够经由所述第一开口连接到第一冷却介质管线并且经由所述第二开口连接到第二冷却介质管线，从而使得冷却介质能够从所述第一冷却介质管线通过所述冷却通道(103)流入所述第二冷却介质管线。

5.一种包括多个根据权利要求4所述的电容器(100)以及电流传导轨(104；107)的系统，其中所述电容器(100)经由所述电流传导轨(104；107)彼此电连接，并且其中所述第一冷却介质管线设置在所述电流传导轨(104；107)上并且平行于所述电流传导轨(104；107)延伸。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一冷却介质管线包括多个突起(200)，所述多个突起增大所述第一冷却介质管线的与所述系统的环境连通的接触表面。

7.一种包括多个电容器(100)的系统，每个电容器包括围绕缠绕中心缠绕的多个导电电容器层，其中所述系统包括多个冷却通道(103)，其特征在于，所述冷却通道(103)分别设置在所述电容器(100)之间。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于所述冷却通道(103)分别设置在所述电容器(100)之间的自由空间中，其中所述自由空间由各自相邻的电容器(100)限定。

9.根据权利要求7至8中任一项所述的系统，其特征在于所述冷却通道(103)是导电的。

10.一种机动载具，其包括根据权利要求5至9中任一项所述的系统或根据权利要求1至4中任一项所述的电容器(100)。

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