一种自带散热装置的电动汽车用薄膜电容器制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种自带散热装置的电动汽车用薄膜电容器，包括：上层铜排与下层铜排，两层铜排各引出若干电极；第一绝缘层；阵列芯子，每一芯子两端分别连接于两层铜排；散热装置，包括一散热底板、及若干散热柱，散热柱分散在阵列芯子之间；壳体，上层铜排、绝缘层、下层铜排、阵列芯子、散热柱依次排列焊接后由灌封材料封装于壳体内，若干电极、散热底板均设于壳体外部。本实用新型专利技术设计的自带散热装置的电动汽车用薄膜电容器，内部芯子、电极的热量通过散热装置传导至电容器底面，再通过底面迅速传导到电机控制器的箱体。通过此设计能将大幅降低温升，提高纹波电流能力，通过合理的电容器余量选择而减少尺寸，降低成本。

【技术实现步骤摘要】
一种自带散热装置的电动汽车用薄膜电容器
本技术涉及电动汽车用电子器件，尤其涉及一种自带散热装置的电动汽车用薄膜电容器。
技术介绍
电动汽车引发的巨大技术变革时期，发展新能源汽车有利于缩小我国与世界先进技术，产业化水平的差距，是我国跻身世界汽车强国的重要且唯一的机遇。电机控制器是新能源汽车核心部件，而高功率密度薄膜电容器是电机控制器仅次于功率模块的重要元器件，在电机控制器回路中起直流支撑的作用。早期直流支撑薄膜电容都是采用电解电容，随着薄膜电容技术的发展，特别是基膜本身技术的发展和金属化分割的技术出现，不仅使得薄膜电容的体积在越来越小，耐压越来越高，现在电动汽车都采用薄膜电容器作为直流支撑电容。其采用高温聚丙烯膜作为介质，具有耐过压能力强、高频特性好、耐纹波电流能力强、自感量低、受用寿命长等优点。1.铝电解电容器技术，应用时一般采用多颗并联，优点为成本低，缺点为寿命达不到应用要求(尤其是汽车行业10年5万公里)，电气性能不理想，失效率高；2.油浸式薄膜电容器技术，优点为电气性能理想，散热条件好，缺点为失效模式不安全，成本高；3.圆柱形干式薄膜电容器技术，应用时一般采用多颗并联，优点为较铝电解电容器寿命长，较油浸式薄膜电容器更安全，但较本申请自带散热装置的盒式薄膜电容器体积大，重量大，空间利用率低。新能源汽车电机控制器，尤其V2G(双向逆变器)，电路拓扑和控制技术复杂，电感发热而使功率薄膜电容器工作环境温度过高，所以对电容器性能提出更高要求。传统电容器，无论是电解电容器，油浸式薄膜电容器，干式圆柱形/盒式薄膜电容器均无内部散热装置，只依赖于灌封料，外壳等将内部芯子/电极的热量传导向外部，而灌封料，外壳材质多样化使得不同材质间热导率不同，传导距离的远近使得电容器热阻不同，变成电容器应用环节工况复杂，失效风险高。因芯子、母排发热而造成内部热点温升高，电容器使用寿命缩短，条件恶劣时甚至会造成芯子热熔爆炸等失效，应用中为确保电容器不会因温度超出电容器的工作温度范围，一般选型时会留很大的富裕量，这样会使产品成本高，体积大，品质浪费。因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种自带散热装置的电动汽车用薄膜电容器。本技术的技术方案如下：一种自带散热装置的电动汽车用薄膜电容器，包括：上层铜排与下层铜排，两层铜排各引出若干电极；第一绝缘层，夹于两层铜排之间；阵列芯子，每一芯子两端均喷金成导电极，其两导电极分别连接于上层铜排与下层铜排；散热装置，包括一散热底板、及固定在散热底板一面的若干散热柱，散热柱分散在阵列芯子之间；壳体，上层铜排、第一绝缘层、下层铜排、阵列芯子、散热柱依次排列焊接后由灌封材料封装于壳体内，电极、散热底板均设于壳体外部。较佳地，上层铜排上还延伸有若干弯折部，每一弯折部对应阵列芯子的一列，将每一芯子的一端焊接之上。较佳地，该薄膜电容器还设有第二绝缘层，介于散热底板与弯折部之间。较佳地，散热柱为铝合金材质，散热底板为不锈钢材质。较佳地，若干散热柱铆焊在散热底板上。较佳地，散热柱上设计有阻尼槽。较佳地，散热底板设置有安装孔和安装卡扣。采用上述方案，本技术设计的自带散热装置的电动汽车用薄膜电容器，内部芯子、电极的热量通过散热装置传导至电容器底面，再通过底面迅速传导到电机控制器的箱体。通过此设计能将大幅降低温升，提高纹波电流能力，通过合理的电容器余量选择而减少尺寸，降低成本。本技术具备以下有益效果：(1)、解决铝电解电容器寿命和电气性能达不到应用要求和油浸式薄膜电容器失效模式不安全问题，为电动汽车，电力机车领域提供长寿命，高可靠性的电容器产品；(2)、解决圆柱形干式薄膜电容器体积大，重量大，空间利用率低问题，为电动汽车，电力机车领域提供高能量密度，高功率密度，轻量化的产品；(3)、解决普通立方行干式薄膜电容器热阻大，使用温升高，使用寿命短的问题，为电动汽车，电力机车领域提供大电流，低温升，长寿命的产品。附图说明图1为本技术装配示意图；图2为本技术中散热装置结构示意图；图3为本技术中散热原理示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施例，对本技术进行详细说明。参照图1至图3所示，本技术提供一种自带散热装置的电动汽车用薄膜电容器，包括：上层铜排1与下层铜排2，两层铜排1、2各引出若干电极；第一绝缘层3，夹于两层铜排1、2之间；阵列芯子4，每一芯子41两端均喷金成导电极，其两导电极分别连接于上层铜排1与下层铜排2；散热装置5，包括一散热底板51、及固定在散热底板51一面的若干散热柱52，散热柱52分散在阵列芯子4之间；壳体6，上层铜排1、第一绝缘层3、下层铜排2、阵列芯子4、散热柱52依次排列焊接后由灌封材料封装于壳体6内，电极、散热底板51均设于壳体6外部。其中，上层铜排1上还延伸有若干弯折部11，每一弯折部11对应阵列芯子4的一列，将每一芯子41的一端焊接之上；该薄膜电容器还设有第二绝缘层7，介于散热底板51与弯折部11之间。散热装置5散热柱52为铝合金材质，散热底板51为不锈钢材质；若干散热柱52铆焊在散热底板51上。本技术中，电容器因自身的等效串联电阻因素，工作时都有一定的热损耗，若不采取散热措施，则芯子的温度可达到或超过允许的最高工作温度，电容器将受到损坏。因此必须加散热装置，目前电机控制器，变流器，工业变频器所用电容器没有散热装置，只利用电容器自身的热传导，将将热量散到周围空间。本专利设计一款自带散热装置的薄膜电容器。中心热量通过散热装置快速高效地传导到电容器底板(散热板)，散热板再集中将热量传到流动水冷却板，实现非常好的散热效果。一、散热器的设计1、散热材料的导热性能从高到低排列，分别是银，铜，铝，钢，本案例考虑电容器热阻系数和安装特性，材质选择铝合金材质和不锈钢两种。2、散热器计算选型热量传递过程热阻：由电容器件芯子传到器件散热柱的热阻为RJC散热柱与底部散热板之间的热阻为RCS底部散热板与底部水冷却板的热阻为RSA则总的热阻RJA＝RJC+RCS+RSA。若电容器的最大功率损耗为PD，并已知电容器允许最高工作温度为TJ、环境温度为TA，可以按下式求出允许的总热阻RJA。RJA≤(TJ-TA)/PD则按以下公式计算最大允许的散热器到环境温度的热阻RSA为RSA≤({T_{J}-T_{A}}\over{P_{D}})-(RJC+RCS)这样根据计算出来的RSA值可设计合适的散热器。3、散热装置由散热柱和散热底板两部分组成，散热柱用铝合金材质，而散热底板用不锈钢，二者采用铆焊工艺连接。根据以上步骤2计算散热器的RSA值，设计散热柱的直径，高度，数量，和散热底板的表面积，厚度等参数。同时对其表面做做阳极氧化和染色处理，生成一层氧化膜，染黑色色处理，增加热辐射效率和产品美观度。另根据电容器重量，振动要求，散热柱52上可设计阻尼槽，散热底板51上可设置安装孔和安装卡扣。以上完成散热器的设计。二：电容器的设计，制造电容器的设计，制造按以下案例实施，包括原材料选择、结构设计、及产品制备，详述如下：1、原材料的选择薄膜电容器的主要原材料包括金属化聚丙烯薄膜、上下层铜排，铜排绝缘层，外壳、绝缘层，散热装置等。(1)金属化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自带散热装置的电动汽车用薄膜电容器，其特征在于，包括：上层铜排与下层铜排，两层铜排各引出若干电极；第一绝缘层，夹于两层铜排之间；阵列芯子，每一芯子两端均喷金成导电极，其两导电极分别连接于上层铜排与下层铜排；散热装置，包括一散热底板、及固定在散热底板一面的若干散热柱，散热柱分散在阵列芯子之间；壳体，上层铜排、绝缘层、下层铜排、阵列芯子、散热柱依次排列焊接后由灌封材料封装于壳体内，电极、散热底板均设于壳体外部。

【技术特征摘要】
1.一种自带散热装置的电动汽车用薄膜电容器，其特征在于，包括：上层铜排与下层铜排，两层铜排各引出若干电极；第一绝缘层，夹于两层铜排之间；阵列芯子，每一芯子两端均喷金成导电极，其两导电极分别连接于上层铜排与下层铜排；散热装置，包括一散热底板、及固定在散热底板一面的若干散热柱，散热柱分散在阵列芯子之间；壳体，上层铜排、绝缘层、下层铜排、阵列芯子、散热柱依次排列焊接后由灌封材料封装于壳体内，电极、散热底板均设于壳体外部。2.根据权利要求1所述的自带散热装置的电动汽车用薄膜电容器，其特征在于，上层铜排上还延伸有若干弯折部，每一弯折部对应阵列芯子的一列，将每一芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贵生，
申请(专利权)人：深圳市汇北川电子技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44