一種水冷式薄膜電容器的制作方法

本發(fā)明涉及一種薄膜電容器，具體涉及一種具有水冷功能的薄膜電容器，屬于電容器技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

新能源汽車(混合動(dòng)力、氫動(dòng)力、純電動(dòng)等)，其核心都是以電能作為驅(qū)動(dòng)能源，而電能到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，都需要電機(jī)，當(dāng)然也要驅(qū)動(dòng)模塊。驅(qū)動(dòng)模塊的核心器件IGBT在逆變過(guò)程中，需要薄膜電容及水冷板來(lái)支持其運(yùn)作(薄膜電容支撐電壓電流的突變，水冷系統(tǒng)用于IGBT自身熱量的冷卻)，否則逆變電路無(wú)法運(yùn)行。

眾所周知，薄膜電容芯子是以有機(jī)薄膜作為絕緣介質(zhì)，在有機(jī)薄膜表面蒸鍍金屬層作為電極，成對(duì)卷繞構(gòu)成電容芯體。蒸鍍金屬薄膜作為導(dǎo)體，自身必然存在電阻，而薄膜電容充放電時(shí)必然伴隨著電子的遷移(即形成電流)，依據(jù)電功定律可知，膜電容在充放電時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量(能量損耗)。雖然膜電容產(chǎn)生的熱量雖然不大，但伴隨熱量集聚，溫度也會(huì)隨之升高，直至達(dá)到熱平衡。對(duì)電容的整體性能(壽命、安全等)而言，隨著溫度的升高其性能會(huì)隨之降低。故此，將薄膜電容所產(chǎn)生的熱量導(dǎo)出，是提升薄膜電容的整體性能的有效途徑。

為實(shí)現(xiàn)上述要求，當(dāng)下通用車載驅(qū)動(dòng)器，一般采用水冷板為基底，IGBT、薄膜電容器固定其上。水冷型IGBT的散熱翅片內(nèi)嵌水道，并結(jié)合密封圈、緊固件構(gòu)成完整散熱通路。外接電源通過(guò)母線引入電容，電容輸出端子與IGBT正負(fù)極相連接，通過(guò)IGBT逆變，交流輸出端與交流裸銅板連接，穿過(guò)傳感器，組成逆變器的基本強(qiáng)電框架。

綜上，現(xiàn)行通用車載驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)可歸納為：器件集成度低，各器件功能明確；器件連接點(diǎn)多，安裝簡(jiǎn)便；集成度低，接線隨意大；電容器與IGBT之間回路面積增加，寄生電感量大。

現(xiàn)行通用車載驅(qū)動(dòng)器多采用單一功能器件裝配而成。為便于安裝，各器件必然預(yù)留安裝空間，這樣就很難做到布局的緊促。功能單一器件連接的驅(qū)動(dòng)器，勢(shì)必要犧牲單元的緊促性，造成同等功率的驅(qū)動(dòng)器體積偏大。而驅(qū)動(dòng)器的體積會(huì)影響整車系統(tǒng)的布局，造成車輛可利用空間的降低。

此外，大量選用單一功能器件組裝驅(qū)動(dòng)器，會(huì)導(dǎo)致直流側(cè)各器件之間的回路面積增加，而增加的回路面積又會(huì)導(dǎo)致直流電路部分的寄生電感增大。對(duì)于驅(qū)動(dòng)器而言，寄生電感不僅會(huì)造成動(dòng)器的整體性能下降，甚至?xí)蓴_驅(qū)動(dòng)器的控制電路，導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)器出現(xiàn)功能故障。

現(xiàn)有新能源汽車電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的強(qiáng)電部分結(jié)構(gòu)如圖1所示，即在水冷板1上裝有IGBT3，IGBT3的一側(cè)設(shè)有薄膜電容器2，另一側(cè)設(shè)有傳感器6，輸入連接母線4安裝在IGBT3、薄膜電容器2之上，輸出連接銅板5穿過(guò)傳感器6；輸入連接母線4的正負(fù)極的其中一端與薄膜電容器2的三組端子連接，另一端與輸入插接件固定端連接；輸入連接母線4的一端與IGBT3的交流輸出端連接，另一端與交流輸出插接件端子連接。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的問(wèn)題是現(xiàn)有車載驅(qū)動(dòng)器體積較大的問(wèn)題。

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種水冷式薄膜電容器，其特征在于，包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)有冷卻腔體及電容芯，電容芯通過(guò)設(shè)于殼體內(nèi)的母線與直流輸出端連接，直流輸出端從冷卻腔體開(kāi)口處后側(cè)的殼體露出；冷卻腔體開(kāi)口處的左右兩側(cè)分別設(shè)有與冷卻腔體連通的液冷接口；殼體的前側(cè)設(shè)有直流輸入端。

優(yōu)選地，所述殼體上冷卻腔體開(kāi)口處的外圍設(shè)有用于安裝IGBT的IGBT固定螺孔。

優(yōu)選地，所述冷卻腔體的開(kāi)口處設(shè)有冷卻腔密封嵌槽。

優(yōu)選地，所述直流輸出端包括固定于殼體上的輸出端子注塑件、插設(shè)于輸出端注塑件內(nèi)的輸出端子極板，輸出端子極板與母線連接。

更優(yōu)選地，所述輸出端子極板通過(guò)輸出端子內(nèi)嵌螺母固定于輸出端子注塑件內(nèi)。

優(yōu)選地，所述液冷接口與殼體之間設(shè)有液冷接口密封圈。

本發(fā)明還提供了一種車載驅(qū)動(dòng)器強(qiáng)電器件，其特征在于，包括上述水冷式薄膜電容器，所述薄膜電容器的殼體上設(shè)有IGBT，IGBT固定于冷卻腔體的開(kāi)口處上方，其前側(cè)設(shè)有傳感器；IGBT的直流輸入端子與薄膜電容器的直流輸出端連接，交流輸出端子穿過(guò)傳感器從傳感器的前側(cè)露出。

優(yōu)選地，所述IGBT與薄膜電容器之間設(shè)有IGBT密封圈。

本發(fā)明在電容殼體上增加了水冷結(jié)構(gòu)，用于連接電容和IGBT的母線內(nèi)置于電容芯體，即對(duì)水冷板、機(jī)殼、母線進(jìn)行了集成，既簡(jiǎn)化了驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)，又提高了單元的整體性能。電容的直流輸出端采用低電感結(jié)構(gòu)，直流電經(jīng)IGBT轉(zhuǎn)換形成交流后，與交流外輸同伴連接。交流輸出端子穿過(guò)傳感器與輸出快接插頭連接，外送電機(jī)。電容殼體在IGBT安裝位置加工有散熱結(jié)構(gòu)，即IGBT散熱的液冷系統(tǒng)。當(dāng)IGBT裝配在電容殼體后，通過(guò)外界液冷系統(tǒng)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)IGBT的散熱，構(gòu)成單元的液冷系統(tǒng)。

采用水冷式薄膜電容器搭建驅(qū)動(dòng)單元，與采用普通電容、水冷板組裝的驅(qū)動(dòng)器相比，采用水冷式薄膜電容器的逆變單元，在體積上有較大減小，器件集成度明顯增高。

本發(fā)明不僅具有電容的儲(chǔ)能功能，也兼?zhèn)浣^緣柵雙極型晶體管(IGBT)的散熱功能，在驅(qū)動(dòng)電路中，其不僅可以對(duì)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)高頻開(kāi)關(guān)提供電流、電壓支撐，也可以通過(guò)自身水路(內(nèi)嵌于機(jī)殼內(nèi))對(duì)絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)進(jìn)行水冷散熱。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有車載驅(qū)動(dòng)器強(qiáng)電器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提供的車載驅(qū)動(dòng)器強(qiáng)電器件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明提供的車載驅(qū)動(dòng)器強(qiáng)電器件的爆炸圖；

圖4為本發(fā)明提供的水冷式薄膜電容器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為普通端子連接后電感量的數(shù)據(jù)圖；

圖6為低電感端子連接后電感量的數(shù)據(jù)圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明更明顯易懂，茲以優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。

實(shí)施例

如圖2-3所示，為本實(shí)施例提供的一種車載驅(qū)動(dòng)器強(qiáng)電器件，其包括薄膜電容器2，薄膜電容器2如圖4所示，包括殼體2-1，殼體2-1內(nèi)設(shè)有冷卻腔體2-2及電容芯，電容芯通過(guò)設(shè)于殼體2-1內(nèi)的母線與直流輸出端2-4連接，直流輸出端2-4從冷卻腔體2-2開(kāi)口處后側(cè)的殼體2-1露出；冷卻腔體2-2開(kāi)口處的左右兩側(cè)分別設(shè)有與冷卻腔體2-2連通的液冷接口2-7，液冷接口2-7與殼體2-1之間設(shè)有液冷接口密封圈8。殼體2-1的前側(cè)設(shè)有直流輸入端2-3。直流輸出端2-4包括固定于殼體2-1上的輸出端子注塑件2-4-1、插設(shè)于輸出端注塑件2-4-1內(nèi)的輸出端子極板2-4-2，輸出端子極板2-4-2與母線連接，輸出端子極板2-4-2通過(guò)輸出端子內(nèi)嵌螺母2-4-3固定于輸出端子注塑件2-4-1內(nèi)。殼體2-1上冷卻腔體2-2開(kāi)口處的外圍設(shè)有用于安裝IGBT的IGBT固定螺孔2-5，將IGBT3采用螺母固定在殼體2-1上，冷卻腔體2-2的開(kāi)口處設(shè)有冷卻腔密封嵌槽2-6，冷卻腔密封嵌槽2-6內(nèi)安裝IGBT密封圈7。IGBT3的直流輸入端子與薄膜電容器2的直流輸出端2-4連接，即采用螺栓，螺栓依次穿過(guò)輸出端子內(nèi)嵌螺母2-4-3、IGBT3的直流輸入端子、輸出端子極板2-4-2連接固定；IGBT3的前側(cè)設(shè)有傳感器6，IGBT3的交流輸出端子3-1穿過(guò)傳感器6從傳感器6的前側(cè)露出。IGBT3的交流輸出端子3-1與薄膜電容器2的直流輸入端2-3設(shè)于同一豎直面上。

外接直流電源通過(guò)與內(nèi)嵌在殼體2-1前側(cè)的直流輸入端2-3連接(該端子為注塑內(nèi)嵌銅件結(jié)構(gòu)，導(dǎo)體壓鉚螺柱)，電流經(jīng)此導(dǎo)入薄膜電容器2，完成電容的充電。殼體2-1內(nèi)，卷繞電容芯通過(guò)與母線、直流輸出端2-4焊接后，組成一體結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是通過(guò)機(jī)殼預(yù)留開(kāi)孔，與殼體2-1進(jìn)行配合，并灌封在殼體2-1內(nèi)。此時(shí)，三組直流輸出端2-4穿過(guò)殼體2-1上的預(yù)先開(kāi)孔，外伸與IGBT3的直流輸入端子底面齊平的位置——薄膜電容器2的直流輸出端2-4采用低電感結(jié)構(gòu)。直流電經(jīng)IGBT3轉(zhuǎn)換形成交流后，與交流外輸同伴連接。IGBT3的交流輸出端子3-1穿過(guò)傳感器6與輸出快接插頭連接，外送電機(jī)。薄膜電容器2的殼體2-1在IGBT3的安裝位置加工有散熱結(jié)構(gòu)，即液冷系統(tǒng)。當(dāng)IGBT3裝配在薄膜電容器2后，通過(guò)外界液冷系統(tǒng)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)IGBT3的散熱，構(gòu)成單元的液冷系統(tǒng)。

本實(shí)施例提供的車載驅(qū)動(dòng)器強(qiáng)電器件相比較采用單一器件拼接的傳統(tǒng)單元結(jié)構(gòu)更趨緊促，傳統(tǒng)單元的尺寸為219.2×250×92.5mm；而本實(shí)施例的尺寸為240×165.7×61mm。

此外，因電容采用低電感端子結(jié)構(gòu)，在與IGBT連接中減少了回路面積，故單元的電感量也隨之減小，具體數(shù)據(jù)見(jiàn)圖5、6，可見(jiàn)，低電感端子結(jié)構(gòu)的采用，對(duì)逆變系統(tǒng)功能有明顯提高。