專利名稱：一種矩形方塊狀有散熱面的鋁電解電容器模組及結構的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電動車輛驅動用電力轉換裝置中，提供母線濾波和無功功率補償作用的鋁電解電容器一種并聯(lián)組合模組結構。
背景技術：
低壓(蓄電池電壓100VDC以下)小功率電動車輛如電動叉車、電動高爾夫球車、電動場地車等等的驅動電力轉換裝置如斬波器、逆變器中，主電路通常都是有許多分立型MOSFET元件或低壓IGBT模塊和許多小型鋁電解電容器并聯(lián)連接所構成。這種分散并聯(lián)結構復雜，組裝工藝難度高，特別是數(shù)量眾多元器件連接后，均壓均流問題比較突出，電容器散熱問題不易解決，造成可靠性不高、生產效率低等諸多問題。由此人們對于產品組裝的簡易型；解決產品散熱問題和提高可靠性的要求很強烈。低電壓大電流功率MOSFET模塊產品已經面世，如日本三菱電機公司FM系列功率MOSFET模塊產品，只有P極輸入8A和N極輸入8B及U極8C、V極8D、W極8E輸出端子，極大簡化功率開關元件的組裝工作(如圖1)，但功率MOSFET模塊P極輸入8A和N極輸入8B與電容器的連接安裝一直困擾著產品工程師。通常圓柱形鋁電解電容器提高功率是通過增大圓柱體實現(xiàn)的，而電解電容器單體很難改變圓柱體的外形結構；并聯(lián)模組化面臨著鋁電解電容器特殊的防爆設計問題，即鋁電解電容器必須在頂部防爆閥處留出足夠的壓力釋放空間以保證產品在極端情況下的安全性。為使電容器成為方便安裝的矩形方塊狀，有工程師嘗試采用易于實現(xiàn)的薄膜電容器，例如日本東芝公司JP2008148530A專利公報公布的帶有散熱矩形方塊狀薄膜電容器結構，但薄膜電容器相比鋁電解電容器較低的容量密度比以及較差產品高溫特性，使得電力轉換驅動裝置體積較大且可靠性不高。

發(fā)明內容
本發(fā)明解決的問題是通過設計空氣導槽滿足鋁電解電容器防爆壓力釋放要求，配合適當?shù)碾娙萜髋c疊層母線排擺放排列結構，實現(xiàn)一種矩形方塊狀且有散熱面的鋁電解電容器并聯(lián)模組結構產品。本發(fā)明采用的技術方案如下為便于與功率MOSFET模塊8或低壓IGBT模塊以及其他類型開關管連接安裝，以適當形狀的母線排I為骨架支撐結構(圖3)，鋁電解電容器2分布在層疊母線排I兩側，為減小結構體積，電解電容器2 “倒伏”在層疊母線排I平面上即鋁電解電容器2圓柱體軸向平行于層疊母線排I平面(圖4、圖5);封閉設計的空氣導槽4有卡口 4A使鋁電解電容器2頂部防爆閥2A卡緊空氣導槽4，空氣導槽4有空氣出口 4B，可以將內部空氣壓力向電容器模組以外釋放(圖6)，為減小結構體積，空氣導槽4有多個卡口 4A，使得多個電容器2可以共用一支空氣導槽4滿足防爆壓力釋放要求(圖7);以上層疊母線排1、電解電容器2和空氣導槽4用導熱性較好的固定劑如灌封膠5封裝在外殼6內，外殼6開口側即固定劑外露灌封平面設計為散熱面9，安裝時與電力轉換裝置散熱器7或外殼貼合，使電容器模組內部熱量經由固定灌封膠散熱面?zhèn)鲗У缴崞骱屯獠靠諝庵?，提高裝置整體可靠性。


圖1:電力轉換裝置主電路結構圖
圖2:鋁電解電容器功率模組分解圖
圖3:層疊母線排結構圖
圖4:層疊母線排、鋁電解電容器位置圖
圖5:層疊母線排和鋁電解電容器安裝圖
圖6:空氣導槽
圖7:空氣導槽、鋁電解電容器卡緊安裝圖
圖8:層疊母線排、空氣導槽、鋁電解電容器安裝圖
圖9 :電力轉換裝置中鋁電解電容器功率模組安裝截面圖。圖中數(shù)字代表1-層疊母線排，其中IA-正極母線排，IB-負極母線排，IC-絕緣層，ID-層疊母線排引出端子，IE-層疊母線排接線柱。2-鋁電解電容器，其中2A-鋁電解電容器頂部防爆閥，2B-電解電容器正極引線，2C-電解電容器負極引線。3-鋁電解電容器固定件。4-空氣導槽，其中4A-空氣導槽電容器卡口，4B-空氣導槽空氣出口。5-固定灌封膠。

6-外殼。7-電力轉換裝置散熱器。8-功率MOSFET模塊，其中8A-P極端子，8B-N極端子，8C-輸出U極，8D-輸出V極，8E-輸出W極。9-鋁電解電容器功率模組散熱面。
具體實施例方式以下將參考附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。為方便與功率MOSFET模塊8和蓄電池組安裝連接(如圖1)，將層疊母線排制成適合的形制，正極母線排IA和負極母線排IB用絕緣層IC保證電氣絕緣，母線排兩端分別有與蓄電池組連接用的螺母固定柱IE和與功率MOSFET模塊8連接端子ID (如圖3)。鋁電解電容器2在層疊母線排I排列分布，為減小結構體積和共用空氣導槽4，電解電容圓柱體2 “倒伏”在層疊母線排I平面的固定件3上，即鋁電解電容器圓柱體2與層疊母線排I平面軸向平行(圖4、圖8)。電解電容器2正極引線2B與正極母線排IA連接，電解電容器2負極引線2C通過正極母線排IA上圓孔與負極母線排IB連接(圖5)?？諝鈱Р?可以設置多個電解電容器2卡口 4A，且有與電解電容器模組外殼外部空氣相連通的空氣出口 4B(圖6)。多只電解電容器2頂部防爆閥2A裝入空氣導槽4的電容器卡口 4A大致成為方形體(圖7)。層疊母線排1、電解電容器2和空氣導槽4裝配成穩(wěn)固結構的方形體，如圖8所示。將層疊母線排1、電解電容器2和空氣導槽4組裝的方形體結構裝入外殼6，外殼6內側各結構之間灌封具有導熱性能的固定灌封膠5，使層疊母線排1、電解電容器2、電解電容器固定件3、空氣導槽4、固定灌封膠5、外殼6成為堅強的整體(圖1)。鋁電解電容器功率模組安裝時，外殼6內側固定灌封膠5的灌封面與散熱器7緊密接觸，形成散熱面9，電容 器模組內部熱量經過散熱面9向散熱器7傳導熱量(圖9)。
權利要求
1.一種電動車輛驅動器用矩形方塊狀有散熱面的鋁電解電容器模組及結構，包括有連接端子的層疊母線排；與層疊母線排平面軸向平行的圓柱體鋁電解電容器和為鋁電解電容器提供安全壓力釋放用的空氣導槽；外部矩形方塊狀的外殼以及外殼內各結構之間有導熱性能的灌封膠；安裝時外殼的灌封膠平面與散熱器接觸使電容器模組內部熱量散發(fā)出去成為鋁電解電容器功率模組的散熱面。
2.根據(jù)權利要求1所述用于電動車輛用鋁電解電容器模組，其中所述層疊母線排連接端子的特征是分別連接蓄電池組和功率開關管的兩組端子或者是一組共用端子。
3.根據(jù)權利要求1所述用于電動車輛用鋁電解電容器模組，其中所述層疊母線排連接端子的特征是可以是兩支獨立的正負極端子，也可以是包括正負極安裝孔的層疊母線排。
4.根據(jù)權利要求1所述用于電動車輛用鋁電解電容器模組，其中所述鋁電解電容器在層疊母線排平面上的分布特征是可以分布在層疊母線排兩側，也可以只安裝在一側。
5.根據(jù)權利要求1所述用于電動車輛用鋁電解電容器模組，其中所述空氣導槽的特征是可以是任何形狀的與功率鋁電解電容器模組外部空氣連通的“空氣管道”。
6.根據(jù)權利要求1所述用于電動車輛用鋁電解電容器模組，其中所述散熱面的特征是散熱面可以是功率鋁電解電容器模組的底面與散熱器接觸，也可以是鋁電解電容器模組的側面與電力轉換裝置外殼接觸。
全文摘要
以層疊母線排為骨架結構，鋁電解電容器圓柱體軸向平行于層疊母線排平面分布安裝，封閉設計的空氣導槽可以將鋁電解電容器防爆壓力向電容器模組以外釋放，將層疊母線排、電解電容器和空氣導槽用導熱性的灌封膠封裝在外殼內，外殼灌封膠平面設計為散熱面，安裝時與電力轉換裝置散熱器緊密接觸，實現(xiàn)一種矩形方塊狀且有散熱面的鋁電解電容器并聯(lián)模組結構產品。
文檔編號H01G9/26GK103065805SQ20131000942
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月8日 優(yōu)先權日2013年1月8日
發(fā)明者周旺龍 申請人:周旺龍