一种低电感轻型无壳车辆用电力电子电容器

摘要

一种低电感轻型无壳车辆用电力电子电容器，包括：第1多端电极组件(1)，第2多端电极组件(4)，柔质聚酯材料包封(2)和固定在柔质聚酯材料包封(2)内的电容卷芯(3)；其特征在于：第1多端电极组件(1)和第2多端电极组件(4)分别具有填充物流通洞(17)；还包括第1连接喷金层部(8)和第2连接喷金层部(11)，第1电极引出端(6)和第2电极引出端(9)，第1中间导电带(7)和第2中间导电带(10)；第2中间导电带(10)置于电容卷芯(3)外侧，且与电容卷芯(3)之间设有绝缘层(5)。该设计减少电容器自感，且有利于电容器的散热，提高电容器的可靠性和降低成本。

说明书

技术领域

本发明涉及一种车辆用电力电子电容器，尤其涉及低电感轻型无壳的车辆用电力电子 电容器的结构，在国际专利分类表中，分类可属于H01G4/224和H01G4/228。

背景技术

目前市场上的电动汽车普遍使用按照GB/T25121-2010《《轨道交通机车车辆设备 电力电子电容器》的车辆用电力电子电容器。其电容卷芯采用无感卷绕，每个卷芯的自感 量极小，因此电容器的自感量主要取决于电极的自感。该电容器的电极传统上使用铜编织 带或铜带引出，并且由于电容器只有二极，故只有二铜带(或铜编制带)作为电极引出。 当纹波成分较大的电流通过该二电极时，该二电极会产生较大的寄生电感压降，导致电容 器自身感抗相对较大，实测该电感L通常大于30nH，此时电容器在高频工况下运行，会使 电容器温升过快、过高，直接导致其寿命过短。

同时，市场上普遍使用的车辆用电力电子电容器，一般采用塑料外壳加硬性树脂包封 的方式来封装电容卷芯。使用这样的封装方式，由于硬性树脂的密度较大且有塑胶外壳， 电容器自身的体积和重量会变大，这对以载人载物为目的的电动汽车整车来说是不利的。 而且，在高温、剧烈振动的条件下，该电容器易发生塑料外壳与硬性树脂材料包封层、硬 性树脂材料包封层与电容器芯子之间开裂并分离的情况。另外，塑料外壳的导热性也较 差，该外壳会使电容器自身散热慢，从而导致电容器内部温升过快、过高，进一步影响电 容器使用寿命。

该电容器的典型结构如图3所示：

——在芯棒18外周卷绕电容卷芯3；

——于电容器芯3顶部、底部喷金层的焊接点16分别焊接第1单端电极组件12和第2单 端电极组件13，第1单端电极组件12直接向上伸出，第2多端电极组件13绕过电容卷芯3外 圆周面向上伸出，二者之间设有绝缘层5；

——上述组件装入塑料外壳14后浇灌硬质树脂15。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提出一种低电感轻型无壳车辆用电力电子电容器，可 改善背景技术所述问题。

本发明解决所述技术问题的技术方案是：一种低电感轻型无壳车辆用电力电子电容 器，包括：第1多端电极组件(1)，第2多端电极组件(4)，柔质聚酯材料包封(2)和 固定在柔质聚酯材料包封(2)内的电容卷芯(3)；其特征在于：

——第1多端电极组件(1)和第2多端电极组件(4)分别具有填充物流通洞(17)；

——还包括第1连接喷金层部(8)和第2连接喷金层部(11)，第1电极引出端(6) 和第2电极引出端(9)，第1中间导电带(7)和第2中间导电带(10)；

——第2中间导电带(10)置于电容卷芯(3)外侧，且与电容卷芯(3)之间设有绝 缘层(5)。

其进一步的设计是：第1电极引出端(6)和第2电极引出端(9)为多引出端。该多引 出端最好为4个以上引出端。

该设计采用多端电极组件代替单端电极组件，与单端电极组件相比，大大增加了纹波 电流流经电极的横截面积，且并联支路减少了由电极引出而引入的自感，从而减少了电容 器自感。测试表明，使用了4端引出电极的电容器比单端引出电极的电容器，自感量有效 降低约50％。另外，多端电极组件的并联支路结构使电容器的电流流经电极的位置与分布 更加散开，使电容器的电极散热面积更大(和图3结构比较)，更有利于电容器的散热， 因而避免局部发热的情况。

此外，该设计采用无壳型韧性好的柔质聚酯材料包封方式来代替由塑料外壳和硬质树 脂的组合包封方式，从根本上解决了如图3硬质树脂(15)与塑料外壳(14)分离的情 况，且柔质聚酯材料本身具有更好的抗振动冲击能力，也降低了包封层与电容器芯子之间 分离的可能性。同时，采用了无壳型柔质聚酯材料包封(2)方式，由于柔质聚酯材料包 封密度小于硬质树脂(15)，而且去掉了塑料外壳(14)，这就减轻了电容本身重量和减 少了电容器体积，有效降低了生产成本。去掉导热性较差的塑料外壳，也有利于电容器本 身的散热，提高电容器的可靠性。

本发明的技术方案和效果将在具体实施方式中结合附图作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明实施例电容器的正剖视和俯视结构示意图；

图2是本发明实施例电容器电极引出端对应位置的正剖视和俯视结构示意图；

图3是传统有壳车辆用电力电子电容器的正剖视和俯视结构示意图；

图4是本发明实施例电容器第1多端电极组件的正剖视和俯视结构示意图；

图5是本发明实施例电容器第2多端电极组件的立体结构示意图；

图6是本发明实施例电容器第2多端电极组件的正剖视和俯视结构示意图。

图标说明：

1.第1多端电极组件；2.柔质聚酯材料包封；3.电容卷芯；4.第2多端电极组 件；5.绝缘层；6.第1电极引出端；7.第1中间导电带；8.第1连接喷金层部；9. 第2电极引出端；10.第2中间导电带；11.第2连接喷金层部；12.第1单端电极组 件；13.第2单端电极组件；14.塑料外壳；15.硬质树脂；16.焊接点；17.填充物流 通洞。

具体实施方式

本发明实施例低电感轻型无壳车辆用电力电子电容器如图1、图2所示，包括：

——如图4所示第1多端电极组件1，如图5和图6所示第2多端电极组件4，柔质聚酯材 料包封2和固定在柔质聚酯材料包封2内的电容卷芯3；第1多端电极组件1和第2多端电极组 件4分别具有填充物流通洞17；

——第1多端电极组件1和第2多端电极组件4分别包括第1连接喷金层部8和第2连接喷 金层部11、第1电极引出端6和第2电极引出端9、第1中间导电带7和第2中间导电带10；

——第2中间导电带10置于电容卷芯3外侧，且与电容卷芯3之间设有绝缘层5。

制造时，将第1多端电极组件1和第2多端电极组件4分别按图1所述对称4点方位把第1 连接喷金层部8和第2连接喷金层部11焊接到电容卷芯3二端平面，在第2多端电极组件4与 电容卷芯3之间放入绝缘层5，将焊接和装配好的上述组合件结构放置于不锈钢模具之中 (模具内腔表面有脱模剂)并固定好，最后在真空环境下经填充物流通洞17注入柔质聚酯 填充，待柔质聚酯固化并成为柔质聚酯材料包封2后取出即为制成的产品电容器。

本发明实施例电容器是在车辆用电力电子电容器传统结构的基础上改进而成，对相关 结构未表述的内容，均继承了背景技术所述如图3所示车辆用电力电子电容器传统结构。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和 原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。