專利名稱：具有功率轉(zhuǎn)換部件的環(huán)形電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率轉(zhuǎn)換電子設(shè)備中用作DC鏈路電容器的環(huán)形因子電容器。具體而言，本發(fā)明涉及圍繞所述電容器或在所述電容器內(nèi)部放置功率開關(guān)裝置的配置選擇，其對(duì)于給定的電容器電流而言能夠使電容器內(nèi)部溫度上升最小。較低的內(nèi)部溫度將會(huì)產(chǎn)生可靠性的改進(jìn)。這些配置選擇的優(yōu)點(diǎn)的另一種陳述方式為，對(duì)于給定的溫度上升允許更高的電流通過所述電容器。這些配置選擇還使得DC鏈路電容器與半導(dǎo)體開關(guān)之間的電感連接比典型的現(xiàn)有技術(shù)中的更低。
背景技術(shù)：
在廣泛應(yīng)用的針對(duì)DC電壓轉(zhuǎn)換或DC到AC變換的功率轉(zhuǎn)換技術(shù)中，典型的電路布置使用與開關(guān)半導(dǎo)體裝置盡可能接近的電容器。該電容器用于減小從開關(guān)裝置看來的DC 源的阻抗。出于以下多個(gè)原因需要該電容器。1)該電容器以所使用的開關(guān)頻率給轉(zhuǎn)換/變換開關(guān)提供電流。其從DC源去除了其他高頻電流，這些高頻電流通常對(duì)該源的壽命和可靠性是有害的。2)該電容器去除了由開關(guān)動(dòng)作引起的大部分“噪音”并且有助于將“噪音”抑制在功率轉(zhuǎn)換/變換界限以內(nèi)。3)該電容器對(duì)開關(guān)的較低電感在開關(guān)斷開期間降低了開關(guān)處的電壓升高，而開關(guān)處的電壓升高對(duì)于變換器/轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)者來說是主要問題。該電容器還存儲(chǔ)能量，從而使得DC源的短時(shí)間中斷不會(huì)使輸出中斷，但該功能與本發(fā)明無關(guān)。在功率轉(zhuǎn)換/變換的已知技術(shù)領(lǐng)域中，用于該應(yīng)用中的電容器稱為“DC鏈路電容器”。通常根據(jù)必須由該電容器給開關(guān)提供的開關(guān)頻率的AC電流的幅度以及應(yīng)用DC源可接受的最大AC電流來決定這個(gè)電容器的尺寸。對(duì)于大功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，到2008年10月15日為止，商業(yè)上可獲得的電容器卷繞機(jī)還不能夠纏繞足夠大的單個(gè)電容器元件來滿足DC鏈路電容器的需求。通過將兩個(gè)或更多個(gè)電容器繞組相互連接來制成適合的電容器以獲得所期望的電壓和AC電流承載需求。這可以由電容器制造商利用封裝在具有用于連接至功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的至少一個(gè)端子對(duì)的金屬或塑料容器之內(nèi)的完整組件來實(shí)現(xiàn)。DC鏈路電容器還可以是由幾個(gè)被適當(dāng)配置的離散電容器組成的“組”。對(duì)于這兩種實(shí)現(xiàn)方式(內(nèi)部連接的電容器繞組，或外部連接的電容器)，幾乎都不能夠保證每個(gè)電容元件承載相同的電流，這是因?yàn)槌休d相同的電流意味著從開關(guān)半導(dǎo)體到每個(gè)電容器元件的連接的阻抗要相等。最接近開關(guān)(從而到開關(guān)的阻抗最小)的電容器繞組將承載不成比例的電流從而導(dǎo)致不成比例的發(fā)熱。與開關(guān)半導(dǎo)體最接近的電容器將獲得產(chǎn)生的AC電流的最大份額。現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于組裝的DC鏈路電容器實(shí)現(xiàn)方式的性能限制為，承載最多電流的電容器元件中的溫度上升將限定整個(gè)電容器的電流承載能力；難以將電容器元件與開關(guān)半導(dǎo)體之間的電感最小化。對(duì)于用戶組裝的“電容器組”的DC鏈路電容器而言，也存在同樣的問題，在組中位于最接近開關(guān)半導(dǎo)體的各個(gè)電容器將承載多于其份額的電流。這是因?yàn)?，最接近的電容器將具有與電流源最短的距離并因此在電路中的阻抗最低。電容器的長期可靠性是電流負(fù)載條件下的電容器中最熱點(diǎn)的函數(shù)。在此區(qū)域中將會(huì)出現(xiàn)薄弱點(diǎn)以及最終的故障。因此，電容器的長期可靠性將會(huì)是電容器中最熱點(diǎn)的函數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明中，DC鏈路電容器為環(huán)形因子(環(huán)狀的)電容器。在本發(fā)明中，功率半導(dǎo)體開關(guān)的布置方式使得圍繞電容器形狀的區(qū)域更加均勻地分布開關(guān)電流。通過圍繞環(huán)形形狀更加均勻地分布電流，在任意一個(gè)連接點(diǎn)處的電流密度被附接到電容器的均勻布置的連接點(diǎn)的數(shù)量減小。這種在任意一個(gè)連接點(diǎn)處的減小的電流密度直接減小了電容器內(nèi)的電流密度的不均勻性，結(jié)果是損耗更加均勻，并且對(duì)于給定的總電容器電流在任意點(diǎn)處的溫度升高得以減小。本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)于給定的開關(guān)電流能夠?qū)崿F(xiàn)低的熱耗散。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)于任意給定的電容器電流，DC鏈路電容器的長期可靠性得以增加；電容器可靠性為熱點(diǎn)溫度的函數(shù)平均每降低溫度10°c將會(huì)使可靠性提高2倍。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于其具有非常低的有效串聯(lián)電感(ESI)。從電容器到開關(guān)的較短的距離導(dǎo)致了較低的電感，其降低了開關(guān)裝置在斷開時(shí)可見的電壓過沖。由低的有效串聯(lián)電感(ESI)提供的另一個(gè)相關(guān)優(yōu)點(diǎn)在于可以消除對(duì)跨接在功率半導(dǎo)體開關(guān)的端子上的額外的緩沖電容器的需求。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于其具有非常低的有效串聯(lián)電阻(ESR)。電容器內(nèi)更均勻的電流密度導(dǎo)致了較少的發(fā)熱，其反映為較低的ESR。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)化的連接總線結(jié)構(gòu)成為可能，并且可以針對(duì)重量、體積和成本降低來對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于可以將連接到電容器的功率半導(dǎo)體開關(guān)布置在電容器的空心之內(nèi)，并且可以對(duì)其進(jìn)行配置使得電容器中的電流更加均勻地分布。該優(yōu)點(diǎn)在于中央?yún)^(qū)域?yàn)椴贾霉β拾雽?dǎo)體開關(guān)的有效位置并且將增大變換器的功率密度。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于可以按照這樣的方式對(duì)功率半導(dǎo)體開關(guān)進(jìn)行配置，即，一對(duì)4角總線板可以配置有3個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)和DC輸入(如圖8所示)，以降低成本、體積和重量。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)(如圖8所體現(xiàn)的)在于可以使用簡(jiǎn)單的技術(shù)來進(jìn)行制作， 從而導(dǎo)致較低的成本和良好的可重復(fù)性。


圖1為按照本申請(qǐng)中的介紹配置的具有單個(gè)功率轉(zhuǎn)換部件的環(huán)形電容器的頂視圖。圖IB為圖1中的電容器的截面的側(cè)視圖。圖2為針對(duì)較低的溫度上升進(jìn)行配置的具有單個(gè)功率轉(zhuǎn)換部件的環(huán)形電容器的頂視圖。圖3為針對(duì)較低的電感和較低的電容器溫度上升進(jìn)行配置的具有三個(gè)功率轉(zhuǎn)換部件的環(huán)形電容器的頂視圖。圖4為示出了組件的一部分并且詳細(xì)描述了安裝在中心孔中并附接到冷卻板的半導(dǎo)體開關(guān)芯片(die)的連接的環(huán)形電容器的截面?zhèn)纫晥D。(集成的電容器/開關(guān)組件)圖5為示出了組件的一部分并且詳細(xì)描述了安裝在中心孔中并與冷卻板電絕緣的半導(dǎo)體開關(guān)芯片的連接的環(huán)形電容器的截面?zhèn)纫晥D。(集成的電容器/開關(guān)組件)圖6為針對(duì)較低的電感和較低的溫度上升的具有圍繞外部邊緣等距離間隔開的三個(gè)功率轉(zhuǎn)換部件的環(huán)形電容器的頂視圖。圖7為具有三個(gè)功率轉(zhuǎn)換部件和DC輸入的空間有效布置的環(huán)形電容器的頂視圖。圖8為利用偏移的匯流條(bus plate)進(jìn)一步完善的圖7的環(huán)形電容器的頂視圖， 偏移的匯流條提供了電容器、三個(gè)功率轉(zhuǎn)換部件與DC輸入之間的方便連接。此圖包括用于詳細(xì)說明的放大的成角度的局部視圖。圖9為具有位于中心孔處的DC輸入的針對(duì)較低的電感和較低的溫度上升的具有圍繞外部邊緣等距離間隔開的三個(gè)功率轉(zhuǎn)換部件的環(huán)形電容器的頂視圖。
具體實(shí)施例方式在圖1中示出了具有單個(gè)功率轉(zhuǎn)換部件的金屬化薄膜聚合物環(huán)形電容器。環(huán)形電容器主體101具有可變化的中心孔半徑，使得功率轉(zhuǎn)換部件102適合于具體的規(guī)格，為部件的上部端子104、下部端子103和輸出端子105的留出必要空間。在圖1中，利用典型的商業(yè)上可獲得的功率轉(zhuǎn)換部件來定位各端子以獲得可能的最短路徑。然后可以對(duì)環(huán)形電容器的外徑和厚度進(jìn)行選擇，以實(shí)現(xiàn)用于功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用的期望電容。在圖IB中標(biāo)示(address) 了環(huán)形電容器的厚度。將環(huán)形電容器101的深度制成與功率轉(zhuǎn)換部件102的高度匹配，從而端子103和104能夠保持用于與電容器連接的最短距離，并因此保持對(duì)該構(gòu)造可能的最低連接電感。應(yīng)當(dāng)理解，所示功率轉(zhuǎn)換部件僅是眾多已有或者未來商業(yè)可用的、能夠被類似地容納在電容器中心孔內(nèi)的功率轉(zhuǎn)換部件中的一種。圖2中的環(huán)形電容器示出了也處在電容器主體101的中心孔中的單個(gè)功率轉(zhuǎn)換部件102。此示例中的上部端子104和下部端子103沿著環(huán)等間隔地分布。該布置不會(huì)提供最短的連接路徑，但是將更好地對(duì)電容器電流進(jìn)行分布，這將減小環(huán)形電容器的溫度上升。
7同樣，環(huán)形電容器的深度將與功率轉(zhuǎn)換部件的高度匹配，如圖IB所示。在這樣確定了電容器的厚度和內(nèi)徑的情況下，外徑可以改變以產(chǎn)生期望的電容。實(shí)際上，關(guān)于端子布置必須做出溫度上升與較低的連接電感哪個(gè)對(duì)于應(yīng)用而言更為重要的折衷決定。應(yīng)當(dāng)注意到，可以實(shí)現(xiàn)電容器寬度/形狀的變化而仍舊符合電容器內(nèi)更加均勻的電流密度的意圖。根據(jù)應(yīng)用，使用不止一個(gè)功率轉(zhuǎn)換部件可能是有利的。在圖3中示出了用于使得電容器溫度上升和連接電感兩者最小化的三相變換器的三點(diǎn)連接方法的示例。功率轉(zhuǎn)換部件102位于環(huán)形電容器主體101的內(nèi)孔中。由所使用的部件的尺寸來確定內(nèi)孔的半徑。在此實(shí)施例中，對(duì)部件定位以更好地分布電容器電流。這將使得環(huán)形電容器中的溫度上升最小化。將環(huán)狀物的深度與部件的高度進(jìn)行匹配(如圖IB所示)，這同樣將得到利用對(duì)端子 104和103的連接來說可能的最短路徑的優(yōu)點(diǎn)，并因此還產(chǎn)生了最低的連接電感。應(yīng)當(dāng)理解，所示的部件的布置僅是任意數(shù)量或尺寸的能夠被類似地容納的商業(yè)上可獲得的功率轉(zhuǎn)換部件的一個(gè)示例。圖4是示出了電容器和半導(dǎo)體開關(guān)集成為單個(gè)單元以獲取比使用分離的、商業(yè)可獲得的封裝功率轉(zhuǎn)換部件更好的空間效率的實(shí)施例的截面示圖。半導(dǎo)體開關(guān)芯片106A和 106B表示通常包含在商業(yè)封裝的半導(dǎo)體裝置(諸如在圖3中簡(jiǎn)化示出的，標(biāo)號(hào)102)之內(nèi)的部件的一部分或全部。這些部件位于環(huán)形電容器101的中心孔中。在此實(shí)施例中，一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)芯片106A直接連接到冷卻板109，該冷卻板109又直接連接到電容器的底面。實(shí)際上，半導(dǎo)體開關(guān)芯片106A變?yōu)樵谥暗母綀D中所提及的下部端子。由于連接到冷卻板的第一半導(dǎo)體開關(guān)芯片106A，第二半導(dǎo)體開關(guān)芯片106B有必要與電活性(active)的冷卻板電絕緣。這利用導(dǎo)熱電絕緣材料層108來實(shí)現(xiàn)。半導(dǎo)體開關(guān)芯片106B連接到電容器的頂面111并且實(shí)際上成為之前的附圖中所提及的上部端子。半導(dǎo)體開關(guān)芯片106B通過小導(dǎo)電銅板107連接到輸出端子105。示出開關(guān)半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)和返回接合線110和多發(fā)射極接合線113，以使得該附圖更加清晰且可信。應(yīng)當(dāng)理解，此圖示說明僅示出了本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的功率轉(zhuǎn)換部件的一部分。還應(yīng)當(dāng)理解，任意數(shù)量的部件可以被制作并用于圖4所示并說明的環(huán)狀物之中。圖5是示出了電容器和半導(dǎo)體開關(guān)集成為單個(gè)單元以獲取比使用分離的、商業(yè)可獲得的封裝功率轉(zhuǎn)換部件更好的空間效率的另一實(shí)施例的截面示圖。半導(dǎo)體開關(guān)芯片106A 和106B表示通常包含在商業(yè)封裝的半導(dǎo)體裝置(諸如在圖3中簡(jiǎn)化示出的，標(biāo)號(hào)102)之內(nèi)的部件的一部分或全部。這些部件位于環(huán)形電容器101的中心孔中。在此實(shí)施例中，導(dǎo)熱電絕緣層108覆蓋電容器101與冷卻板109之間的整個(gè)表面。通過小導(dǎo)電板114連接到電容器的半導(dǎo)體開關(guān)芯片106A實(shí)際上為之前的附圖中所提及的下部端子。如圖4所示，半導(dǎo)體開關(guān)芯片106B連接到電容器的頂面111并且實(shí)際上成為之前的附圖中所提及的上部端子。半導(dǎo)體開關(guān)芯片106B通過小導(dǎo)電銅板107連接到輸出端子105。示出開關(guān)半導(dǎo)體驅(qū)動(dòng)和返回接合線110和多發(fā)射極接合線113，以使得該附圖更加清晰且可信。應(yīng)當(dāng)理解，此圖示說明僅示出了本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的功率轉(zhuǎn)換部件的一部分。還應(yīng)當(dāng)理解，任意數(shù)量的部件可以被制作并用于圖5所示并說明的環(huán)狀物之中。圖6示出了一個(gè)不同的實(shí)施例，其中功率轉(zhuǎn)換部件102圍繞冷卻板109上的電容器101的外圓周分布。在所示例說明的三項(xiàng)變換器示例中，所得到的電容器電流分布將圍繞電容器外部圓周對(duì)稱地間隔開。這可以在環(huán)狀物直徑較小的情況下產(chǎn)生與圖1至圖5所示實(shí)施例相同的電容值。將環(huán)狀物的深度與部件的高度進(jìn)行匹配(如圖IB所示例)，這還將得到產(chǎn)生低電感的端子104和103的最短連接長度的優(yōu)點(diǎn)。注意，端子103和104的連接長度在此實(shí)施例中比圖3所示的連接長度稍短。還應(yīng)當(dāng)理解，所示的部件的布置僅是任意數(shù)量或尺寸的能夠被類似地圍繞電容器來定位以針對(duì)任意功率轉(zhuǎn)換應(yīng)用獲得電容器中更均勻的電流密度的商業(yè)上可獲得的功率轉(zhuǎn)換部件的一個(gè)示例。圖7的包圍線給出了開關(guān)半導(dǎo)體102圍繞環(huán)形電容器101的布置。這種布置能夠更有效地利用功率轉(zhuǎn)換包圍體積的空間。在所示的情況下，電容器的外周長被功率轉(zhuǎn)換部件和DC輸入等分。DC輸入端子115A和115B位于一個(gè)象限中，三個(gè)功率轉(zhuǎn)換部件102位于其他三個(gè)象限中。開關(guān)部件102沒有如圖6所示的那樣圍繞整個(gè)電容器101均勻分布，但所得到的電容器電流分布仍舊比圖1所示的更均勻，并且為了顯著的空間效率增益進(jìn)行的折衷最小。再次，環(huán)狀物的深度與部件的高度匹配，從而上部端子104和下部端子103能夠獲得短連接長度(低電感)的優(yōu)點(diǎn)。雖然附圖示出了三相變換器和單個(gè)輸入端子對(duì)，但是應(yīng)當(dāng)理解，可以類似地分布任意數(shù)量的部件或DC輸入端子對(duì)，以在任意給定的空間效率布置內(nèi)獲取所述優(yōu)點(diǎn)的優(yōu)勢(shì)。如上所述，根據(jù)所使用的部件和應(yīng)用的需求來確定環(huán)形電容器的內(nèi)外半徑和深度。圖8進(jìn)一步完善了圖7中所描述的部件的空間效率布置。包圍線117限定了空間。電容器101被夾在兩個(gè)匯流條之間。頂部匯流條118提供方便的方式來連接正極DC 輸入115A和功率轉(zhuǎn)換部件的正極端子。底部匯流條119提供方便的方式來連接負(fù)極DC輸入115B和功率轉(zhuǎn)換部件的負(fù)極端子。如上所述，根據(jù)所使用的部件和應(yīng)用的需求來確定環(huán)形電容器的內(nèi)外半徑和深度。在圖8中包括了詳細(xì)說明功率轉(zhuǎn)換部件102、電容器101以及頂部和底部匯流條118和119之間的連接的放大的成角度的視圖。如圖9所示，到組件的DC輸入可以經(jīng)由電容器101的中心孔附接，其中連接點(diǎn)均勻分布。正極DC輸入115A附接到電容器的一側(cè)，負(fù)極DC輸入115B附接到電容器的另一側(cè)。功率轉(zhuǎn)換部件102圍繞周長分布以利用如圖6所描述的優(yōu)勢(shì)。為了進(jìn)一步增大電容器的低溫度上升的優(yōu)點(diǎn)，到組件的負(fù)極DC輸入115B可以使用冷卻板109作為輸入連接來連接，并因此能夠在電容器的表面上均勻地分布電流?？梢匀缟纤鲞B接正極DC輸入115A。 最終，DC輸入連接可以成為附接到電容器的整個(gè)內(nèi)圓周的圓盤形狀。雖然附圖示出了三相變換器，但是應(yīng)當(dāng)理解，任意數(shù)量的功率轉(zhuǎn)換部件可以類似地圍繞位于中央的DC輸入分布以在電容器中實(shí)現(xiàn)最小的整體溫度上升。如上所述，根據(jù)所使用的部件和應(yīng)用的需求來確定環(huán)形電容器的內(nèi)外半徑和深度。雖然本文僅示例并描述了本發(fā)明的某些特征，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將會(huì)出現(xiàn)許多變型和改變。因此，應(yīng)當(dāng)理解，所附權(quán)利要求旨在涵蓋所有落入本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神之內(nèi)的所有這些變型和改變。
權(quán)利要求
1.一種電氣組件，其包括卷繞式薄膜電容器，所述薄膜電容器具有環(huán)形環(huán)狀物的形式， 具有實(shí)質(zhì)上大于該環(huán)狀物的厚度的外徑，具有位于所述電容器的相對(duì)端面上的導(dǎo)電觸點(diǎn)， 具有被選擇為容納一個(gè)或多個(gè)電功率控制部件的內(nèi)徑，其中所述電功率控制部件位于所述電容器的內(nèi)徑中，并且其中所述電功率控制部件與所述電容器上的所述觸點(diǎn)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電氣組件，其中所述電容器的厚度被選擇為提供位于所述電容器的相對(duì)端面上的電觸點(diǎn)與位于所述電容器的內(nèi)徑中的一個(gè)或多個(gè)所述電功率控制部件之間可能的最短連接路徑，以使得所形成的電路的總電感最小。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的電氣組件，其中使用從列表中所選擇的方法來實(shí)現(xiàn)所述電容器的電觸點(diǎn)與一個(gè)或多個(gè)所述電功率控制部件之間的電連接，所述列表包括但不限于印刷電路板或?qū)щ姴?dǎo)熱的冷卻板。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的電氣組件，其中圍繞所述電容器的內(nèi)圓周以規(guī)則的間隔分隔開從每個(gè)所述電功率控制部件到所述電容器上的電觸點(diǎn)的連接點(diǎn)，以減小由通過所述電容器的電流所引起的溫度上升。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的電氣組件，其中一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)熱并導(dǎo)電的板提供與所述電容器的一個(gè)端面或兩個(gè)端面的電連接和熱連接，并且其中所述電功率控制部件被適當(dāng)?shù)囟ㄎ?，以保持所述組件的全部功能。
6.根據(jù)權(quán)利要求2的電氣組件，其中在一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)熱并導(dǎo)電的板之間布置電絕緣并導(dǎo)熱的層，以便在所述電容器的一個(gè)端面或兩個(gè)端面與所述導(dǎo)熱并導(dǎo)電的板之間提供電絕緣，并且其中所述電功率控制部件被適當(dāng)?shù)囟ㄎ唬员３炙鼋M件的全部功能。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的電氣組件，其中所述電容器的每個(gè)端面上的多于一個(gè)的電觸點(diǎn)圍繞所述電容器的內(nèi)圓周均勻分布，以減小所述電容器的溫度上升。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的電氣組件，其中一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電并導(dǎo)熱的端板連接到所述電容器的相對(duì)端面，其中所述端板實(shí)質(zhì)上大于所述電容器的端面，其中定位所述端板以使其彼此偏移，其中所述端板具有延伸超過所述電容器的外圓周的外徑的、用于連接到所述電功率控制部件的翼片或凸緣，并且其中所述電功率控制部件以保持所述組件的全部功能的方式固定到所述端板。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的電氣組件，其中設(shè)計(jì)所述電氣組件以控制直流和交流電功率流兩者，其中引入到該組件的直流電連接到所述端板上的一個(gè)或多個(gè)所述翼片或凸緣，以優(yōu)化來自該組件中AC和DC的結(jié)合的熱耗散。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的電氣組件，其中所述端板利用電絕緣并導(dǎo)熱的層固定到一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)熱冷卻板。
11.根據(jù)權(quán)利要求2的電氣組件，其中通過位于所述電容器的第一端面上的內(nèi)徑中的電連接將直流電引入到所述組件，其中通過位于所述電容器的第二端面上的內(nèi)徑中的電連接將直流電從所述組件移除，其中直流電連接點(diǎn)圍繞所述電容器的內(nèi)圓周均勻分布，并且其中從列表中選擇直流觸點(diǎn)，所述列表包括但不限于電翼片陣列或圓盤狀連續(xù)電極。
12.根據(jù)權(quán)利要求2的電氣組件，其中通過由與所述電容器的一個(gè)端面接觸放置的導(dǎo)電并導(dǎo)熱的冷卻板形成的電連接，將直流電引入到所述組件或從所述組件移除，其中通過位于所述電容器的相對(duì)端面上的內(nèi)徑中的電連接將直流電從所述組件移除或引入到所述組件，其中直流電連接點(diǎn)圍繞所述電容器的內(nèi)圓周均勻分布，并且其中從列表中選擇直流觸點(diǎn)，所述列表包括但不限于電翼片陣列或圓盤狀連續(xù)電極。
13.一種電氣組件，包括卷繞式薄膜電容器，所述薄膜電容器具有環(huán)形環(huán)狀物的形式， 具有大于該環(huán)狀物的厚度的外徑，具有位于所述電容器的相對(duì)端面上的導(dǎo)電觸點(diǎn)，其中一個(gè)或多個(gè)電功率控制部件圍繞所述電容器環(huán)狀物的外部圓周分布，并且其中所述電功率控制部件與所述電容器上的所述觸點(diǎn)電連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的電氣組件，其中選擇所述電容器的厚度，以提供位于所述電容器的相對(duì)端面上的電觸點(diǎn)與圍繞所述電容器的外圓周定位的一個(gè)或多個(gè)所述電功率控制部件之間可能的最短連接路徑，以使得所形成的電路的總電感最小。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的電氣組件，其中使用從列表中所選擇的方法來實(shí)現(xiàn)所述電容器的電觸點(diǎn)與一個(gè)或多個(gè)所述電功率控制部件之間的電連接，所述列表包括但不限于印刷電路板或?qū)щ姴?dǎo)熱的冷卻板。
16.根據(jù)權(quán)利要求14的電氣組件，其中圍繞所述電容器的外圓周以規(guī)則的間隔分隔開從每個(gè)所述電功率控制部件到所述電容器上的電觸點(diǎn)的連接點(diǎn)，以減小由通過所述電容器的電流所引起的溫度上升。
17.根據(jù)權(quán)利要求14的電氣組件，其中一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)熱并導(dǎo)電的板提供與所述電容器的一個(gè)或兩個(gè)端面的電連接和熱連接，并且其中所述電功率控制部件被適當(dāng)?shù)囟ㄎ?，以保持所述組件的全部功能。
18.根據(jù)權(quán)利要求14的電氣組件，其中在一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)熱并導(dǎo)電的板之間定位電絕緣并導(dǎo)熱的層，以便在所述電容器的一個(gè)或兩個(gè)端面與所述導(dǎo)熱并導(dǎo)電的板之間提供電絕緣，并且其中所述電功率控制部件被適當(dāng)?shù)囟ㄎ唬员３炙鼋M件的全部功能。
19.根據(jù)權(quán)利要求14的電氣組件，其中所述電容器的每個(gè)端面上的多于一個(gè)的電觸點(diǎn)圍繞所述電容器的外圓周均勻分布，以減小所述電容器的溫度上升。
20.根據(jù)權(quán)利要求14的電氣組件，其中一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電并導(dǎo)熱的端板連接到所述電容器的相對(duì)端面，其中所述端板實(shí)質(zhì)上大于所述電容器的端面，其中定位所述端板以使其彼此偏移，其中所述端板具有延伸超過所述電容器的外圓周的外徑的、用于連接到所述電功率控制部件的翼片或凸緣，并且其中所述電功率控制部件以保持所述組件的全部功能的方式固定到所述端板。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的電氣組件，其中設(shè)計(jì)所述電氣組件以控制直流和交流電功率流兩者，其中引入到所述組件的直流電連接到所述端板上的一個(gè)或多個(gè)所述翼片或凸緣，以優(yōu)化來自所述組件中交流電和直流電的結(jié)合的熱耗散。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的電氣組件，其中所述端板利用電絕緣并導(dǎo)熱的層固定到一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)熱冷卻板。
23.根據(jù)權(quán)利要求14的電氣組件，其中通過位于所述電容器的第一端面上的內(nèi)徑中的電連接將直流電引入到所述組件，其中通過位于所述電容器的第二端面上的內(nèi)徑中的電連接將直流電從所述組件移除，其中直流電連接點(diǎn)圍繞所述電容器的內(nèi)圓周均勻分布，并且其中從列表中選擇直流觸點(diǎn)，所述列表包括但不限于電翼片陣列或圓盤狀連續(xù)電極。
24.根據(jù)權(quán)利要求14的電氣組件，其中通過由與所述電容器的一個(gè)端面接觸放置的導(dǎo)電并導(dǎo)熱的冷卻板形成的電連接，將直流電引入到所述組件或從所述組件移除，其中通過位于所述電容器的相對(duì)端面上的內(nèi)徑中的電連接將直流電從所述組件移除或引入到所述組件，其中直流電連接點(diǎn)圍繞所述電容器的內(nèi)圓周均勻分布，并且其中從列表中選擇直流觸點(diǎn)，所述列表包括但不限于電翼片陣列或圓盤狀連續(xù)電極。
全文摘要
一種由具有其他功率轉(zhuǎn)換部件的環(huán)形電容器(閉路環(huán)形狀的卷繞式金屬化電介質(zhì)電容器)的組件單元的形成將會(huì)允許較高密度的轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)(功率/單位體積)，其中所述其他功率轉(zhuǎn)換部件是按照由環(huán)設(shè)計(jì)唯一允許的方式布置并附接的。電容器元件與開關(guān)半導(dǎo)體之間所得到的短的連接路徑還提供了非常低的電感路徑，其使得作為關(guān)斷結(jié)果di/dt的開關(guān)半導(dǎo)體上的電壓尖脈沖最小化。電容器作為開關(guān)半導(dǎo)體的短時(shí)間的電流源和吸收器。利用所描述的配置，可以使得由電容器所見的RMS電流更加體積均勻，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更加均勻的溫度上升。如所描述進(jìn)行配置的單個(gè)電容器還減輕了在現(xiàn)有技術(shù)中當(dāng)多個(gè)分立電容器并行連接時(shí)經(jīng)常見到的總線共振問題。
文檔編號(hào)H01G4/32GK102217013SQ200980145747
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2009年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月30日
發(fā)明者特里·霍斯金 申請(qǐng)人:埃德·索耶, 特里·霍斯金