包括电容器、特别是用于多相系统的中间电路电容器的组件以及在汇流条接头的极处的经改进的散热的制作方法

1.本发明涉及一种带有独立权利要求1的前序部分的特征的组件，其包括电容器、特别是用于多相系统的中间电路电容器。


背景技术：

2.在功率电子器件中，多个电气的网络通过在逆变器的中间电路中的电气的电容器在能量上在一个共同的直流电压平面上耦合。由于重复出现开关过程，通过相的交替的电流出现了与频率有关的高损耗功率。众所周知的是，通过面状的电流导引和通过在相反的电流方向下造成的在电流层之间的磁性的相互作用，明显减少了由布线引起的电感并且因此明显减少了损耗功率。
3.中间电路电容器的应用范围主要受诸如薄膜线卷或薄膜堆之类的电容元件的最大允许的温度的限制。按照现有技术，中间电路电容器通常设计带有塑料制的壳体。电容器的散热在此通过其中一个壳体侧面完成，该壳体侧面有时也被比塑料有更好的导热性的冷却体、例如金属板所取代。
4.按照本发明，提出了一种组件，其包括电容器、特别是用于多相系统的中间电路电容器，电容器带有用于电接触电容器的至少一个第一极接头和用于电接触电容器的第二极接头。第一极接头构造成面状的汇流条并且第二极接头构造成面状的汇流条。此外，组件还包括用于冷却电容器的冷却体和包围电容器的壳体。按照本发明，在第一极接头和壳体之间布置有用于将热从第一极接头导出给壳体的导热元件和/或在第二极接头与壳体之间布置有用于将热从第二极接头导出给壳体的导热元件。


技术实现要素：

5.与现有技术相比，具有独立权利要求的特征的组件具有的优点是，热可以从电容器有利地良好地通过第一极接头和/或第二极接头经由导热元件导出给壳体。因此包括例如多个温度敏感的电容器元件的电容器可以被保护不受过高温度的影响。电容器可以例如由形式为pp薄膜(聚丙烯薄膜)制的线卷的电容器元件组装而成，电容器元件在大于115℃的温度时就会受损。在功率电子器件中并且在此尤其在高功率应用时，汇流条温度可能明显高于115℃。按本发明的组件实现了一些冷却措施，以便保护温度敏感的电容器元件。
6.因此除了已经存在的用于将热从极接头导出给冷却体的路径外，还可以生成用于散热的另一条路径。因此可以确保既在冷却体的方向上也在壳体的方向上的有利地良好的散热。从极接头经由导热元件导出给壳体的热然后可以例如通过一个部位也继续传导给冷却体，在所述部位处，壳体放置在冷却体上和/或固定在这个冷却体处。因此热可以从极接头向上经由导热元件和壳体导出给冷却体并且同时也向下直接导出给冷却体。因此总体上实现了从极接头的有利地良好的和均匀的散热并且因此保护热敏的电容器元件不受损。
7.本发明的进一步的有利的设计方案和扩展设计方案通过在从属权利要求中说明
的特征实现。
8.按照一种有利的实施例规定，导热元件面状地贴靠在第一极接头上和/或第二极接头上。因此确保了在导热元件和相应的极接头之间的特别大的接触面，因而热可以从极接头有利地良好地导出给导热元件并且因此导出给组件的壳体。因此构造成面状的汇流条的极接头能够有利地在壳体内部通过将热导出给壳体而得到冷却。
9.按照一种有利的实施例规定，导热元件面状地贴靠在构造在壳体处的支承面上。因此确保了在导热元件和壳体之间的特别大的接触面，因而热可以从极接头经由导热元件有利地良好地导出给组件的壳体。因此构造成面状的汇流条的极接头可以有利地在壳体的内部通过将热导出给壳体而得到冷却。
10.按照一种有利的实施例规定，在壳体处构造有用于将壳体固定在冷却体处的固定区域，其中，固定区域尤其面状地贴靠在冷却体上。因此热可以从极接头经由导热元件进一步导送给壳体并且经由壳体的固定区域进一步导送给冷却体。壳体的固定区域在此可以例如构造成集成到壳体中的和/或构造在壳体处的螺旋接片。这些螺旋接片可以有利地固定在组件的冷却体处，特别是拧固在这个冷却体处。因此可以通过例如构造成螺旋接片的固定区域将热从壳体直接导出到冷却体上。壳体在此可以有利地直接与冷却体处于接触，例如面状地放置在这个冷却体上。接近热点的螺旋位置在此可以利于热流。因此总体上除了从极接头到冷却体的直接的热路径外，也创造出了从极接头到冷却体的一条附加的热路径，其在导热元件和壳体上方延伸。
11.按照一种有利的实施例规定，电容器的第一极接头和电容器的第二极接头形成了重叠区域，在重叠区域中，第一极接头和第二极接头彼此平行并且通过间隙彼此间隔开地直接上下叠置地布置。因此电流路径在整个重叠区域中均平行地导引，并且因此减小了电容器中的损耗。因此确保了电流路径在极接头中上下相叠地优化的导引，减小了总电感并且改进了电磁兼容性。通过构造成汇流条的极接头的平面平行的导引和相反的电流方向，电流路径在极接头中被彼此靠近地导引。有利地通过具有相反电流方向的上下相叠导引的电流路径补偿了由靠近彼此的导体的磁场的磁性耦合引起的可能导致巨大损耗的效应。通过这种有利的低电感的结构技术，强烈地减小了总电感，从而有利地减小了损耗。构造成汇流条的极接头的导引使得能最小化电容器和整个组件中的电感与损耗。
12.按照一种有利的实施例规定，壳体至少部分用填料填充，其中，导热元件至少部分被填料包裹并且这样通过这些填料固定在壳体中。可以例如是环氧树脂的填料，以有利地简单的方式将导热元件的层固定在壳体内部中。
13.按照一种有利的实施例规定，导热元件和第一极接头与第二极接头直接上下叠置地布置。因此一方面有利地减小了组件的电感，另一方向则将热从极接头特别良好地和大面积地导出给导热元件。在此也实现了由于将热从极接头导出给导热元件的一条有利地短的路径。
14.按照一种有利的实施例规定，导热元件由电绝缘的材料构成并且第一极接头和/或第二极接头与壳体电绝缘。
15.按照一种有利的实施例规定，导热元件构造成电绝缘的薄膜。这种薄膜是一种特别简单的导热元件，其将极接头与壳体电绝缘并且同时由于小的厚度而在极接头和壳体之间建立起了良好的热接触。
16.按照一种有利的实施例规定，壳体由铝构成。按照现有技术，电容器、特别是中间电路电容器通常设计带有塑料壳体。若壳体由铝制成，那么因此有利地利用了铝相对塑料的明显更佳的导热特性。来自电容器和极接头的热然后不仅直接导出给冷却体，而且有利地也通过铝壳体导出。
附图说明
17.本发明的实施例在附图中示出并且在接下来的说明书中更为详细地加以阐释。
18.图1示出了组件的一种实施例的示图；
19.图2示出了组件的所述实施例的剖面图；
20.图3示出了组件的所述实施例的放大图；
21.图4示出了组件的所述实施例的剖面图。
具体实施方式
22.附图示出了组件1的一种实施例的示图。在此，图2示出了组件1的横剖面。图3示出了图1的实施例的放大的截面。图4示出了图3中所示的放大的截面的横剖面。组件1包括电容器10、冷却体30和壳体40。
23.电容器10例如包括多个电容器元件18。电容器元件18可以视使用目的而定并联或串联。在这个实施例中，电容器元件18彼此并联。电容器元件18和用于将电容器元件18彼此连接起来的构件和极接头11、12一起形成了电容器10。电容器元件18在本技术的上下文中指的是一种结构，其本身就形成了电容器。电容器元件18可以例如包括第一平面电极、第二平面电极和布置在平面电极之间的并且使平面电极彼此电绝缘的电介质。在此，第一平面电极可以导电地与电容器10的第一极接头11连接并且第二平面电极可以导电地与电容器10的第二极接头12连接。在此，可以使用不同的电容器技术，如堆叠卷绕式或圆形卷绕式电容器作为电容器元件18。在这个实施例中，电容器元件18以线卷的形式例如由pp薄膜(聚丙烯薄膜)构成。
24.电容器10包括用于电接触电容器10的至少一个第一极接头11和用于电接触电容器10的第二极接头12。极接头11、12由导电的材料，如金属、特别是铜制成。第一极接头11具有与第二极接头12相反的极性。极接头11、12面状地构造成汇流条，即所谓的母线。在此，第一极接头11构造成面状的汇流条并且第二极接头12同样构造成面状的汇流条。在此，两个面状的汇流条例如可以具有相同的厚度和/或宽度。电容器10的第一极接头11和电容器10的第二极接头12至少部分彼此平面平行地布置。第一极接头11通过间隙15与第二极接头12间隔开。第一极接头11和第二极接头12在重叠区域14中直接上下叠置地布置。在本技术的上下文中，对象指的是极接头11、12、支承面41、绝缘层13或导热元件50。如果第一对象部分直接布置在第二对象下方或者部分直接布置在第二对象上方，那么在本技术的上下文中这理解为，第一对象和第二对象相对彼此这样布置，使得第一对象到平面平行于第二对象布置的投影平面上的垂直的投影和第二对象到投影平面上的垂直的投影具有至少一个交集。在第一极接头11和第二极接头12之间的间隙15中布置有电绝缘的绝缘层13，绝缘层将电容器10的第一极接头11与电容器10的第二极接头12电绝缘。绝缘层13由电绝缘的材料制成。为了将在两个极接头11、12之间的磁性的相互作用设计得尽可能有效，可以将在极接头11、
12之间的间距和因此绝缘层13的厚度保持得尽可能小。为此，绝缘层13例如也有利地用作在第一极接头11和第二极接头12之间的间隔垫片。绝缘层13可以例如仅布置在第一极接头11和第二极接头12之间的重叠区域14中。但绝缘层13也可以伸出于第一极接头11和第二极接头12的重叠区域14。
25.此外，组件1还包括冷却体30。冷却体30设置用于冷却电容器10并且由具有高热导率的材料、如铝制成。冷却体30可以例如构造成板的形式。电容器10至少中间夹有导热的元件地支承在冷却体30上。
26.此外，组件1还包括壳体40。壳体40具有朝着一侧打开的内部空间。壳体40朝着该侧打开的侧面，面朝冷却体30。壳体40贴靠在冷却体30上并且与这个冷却体连接。在壳体40中的开口被冷却体30封闭。壳体40罩式地覆盖布置在冷却体30上的电容器10。电容器元件18因此布置在壳体40中。壳体40在一个侧面上被冷却体20封闭，壳体40朝着该侧具有开口。壳体40形成了用于电容器10的壳体，电容器布置在壳体40中。电容器元件18布置在壳体40中。极接头11、12至少部分布置在壳体40中。壳体40由导热的材料、特别是由金属、特别是由铝构成。为了将壳体40固定在冷却体30处，在壳体40处构造有固定区域42。在固定区域42处，壳体40例如面状地、至少间接地放置在冷却体30处，因而通过在这些区域中的面状的支承，在壳体40和冷却体30之间建立起了良好的热接触。因此壳体40可以通过固定区域42固定在冷却体30处并且同时可以通过固定区域42将热从壳体40导出给冷却体30。在这种实施例中，固定区域42在壳体40处构造成螺旋接片，壳体40在所述螺旋接片处能拧固在冷却体30处。因此可以通过例如构造成螺旋接片的固定区域42将热从壳体40直接导出到冷却体30上。壳体40在此可以有利地直接与冷却体30处于接触，例如面状地放置在这个冷却体上。接近热点的螺旋位置在此可以利于热流。
27.此外，组件1还包括导热元件50。导热元件50建立起了在第一极接头11和壳体40之间的热接触。导热元件50例如构造成热垫或电绝缘的薄膜。构造成热垫的导热元件50可以例如由用陶瓷材料填充的硅酮或者类似的材料构成。构造成热垫的导热元件50可以例如具有1.6w/mk至10w/mk的热导率。构造成热垫的导热元件50可以例如具有0.7毫米至6毫米的垂直于支承面41的厚度。构造成电绝缘的薄膜的导热元件50可以例如由pet(聚对苯二甲酸乙二酯)或类似的材料构成。构造成电绝缘的薄膜的导热元件50可以例如具有0.15w/mk至0.5w/mk的热导率。构造成电绝缘的薄膜的导热元件50可以例如具有0.13毫米至0.4毫米的垂直于支承面41的厚度。导热元件50在这个实施例中布置在第一极接头11和壳体40之间并且建立起了在第一极接头11和壳体40之间的导热的接触。导热元件50由电绝缘的材料15构成并且使第一极接头11和/或第二极接头12与壳体40电绝缘。在所示实施例中，导热元件50构造成电绝缘的薄膜。导热元件50的厚度在此例如可以至少为4毫米。因此可以通过导热元件50将热从第一极接头11导出给壳体40。为此，导热元件50面状地直接贴靠在第一极接头11上。同时导热元件50面状地直接贴靠在构造在壳体40处的支承面41上。导热元件50布置在壳体40的支承面41和第一极接头11之间。导热元件50和第一极接头11、第二极接头12以及支承面直接上下叠置地布置。支承面40可以构造在壳体40的下沉的部分处。因此壳体40的背对冷却体30的侧面的一个分区可以下沉并且因此在中间夹有导热元件50的情况下贴靠在冷却体30上。
28.壳体40还可以至少部分用填料填充。在此，导热元件50至少部分被填料包裹并且
由此固定在壳体40中。填料可以例如是环氧树脂填料。
29.图4示出了组件1的图3中所示的截面的横剖面。如图4中用箭头所示那样，在组件1中产生了用于将热从构造成面状的汇流条的极接头11、12中导出的两条路径。第一条路径从极接头11、12起经由布置在冷却体30和极接头11、12之间的导热的中间元件32直接通往冷却体30。热因此通过第一条路径从极接头11、12向下直接导出给冷却体30。通过布置在壳体40和第一极接头11之间的导热元件50产生了用于将热从极接头11、12导出给冷却体30的第二条路径。如图4中所示，热从极接头11、12经由导热元件50导出给壳体40。由导热良好的材料、例如铝构成的壳体40然后将热经由一些区域继续传导给冷却体30，在所述区域处，壳体40与冷却体30处于热接触。热从壳体40到冷却体30的导出可以如也在图4中所示那样例如通过壳体40到冷却体30上的固定区域42完成，因为壳体40在那里与冷却体30处于特别良好的导热的接触。因此除了从极接头11、12到冷却体30的直接的热路径外，也创造出了从极接头11、12到冷却体30的附加的热路径，其在导热元件50和壳体40上方延伸。
30.当然，另外的实施例和所示实施例的混合形式也是可行的。