专利名称：电容器元件及封装电容器基体的方法
技术领域：
本公开涉及电容器元件并且具体地涉及电容器元件的封装。此类电容器可用作诸如冰箱和洗衣机的电马达驱动设备中的马达运行电容器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种成本高效的经封装的电容器元件以及制造此类经封装的电容器元件的方法。提供了ー种电容器元件，其包括电容器基体和基体的封装。封装被直接注射模制到基体上。基体可被设计为包括电介质膜的膜电容器。电极层可设置成以金属喷镀的方式施 加到电介质膜。优选地，电介质膜包括塑料材料。具体地，电介质膜可包括聚丙烯或聚酷。优选地，金属喷镀的电介质膜被例如以圆柱形卷绕到一起。优选地，一种封装基体的制造过程包括步骤将电容器基体插入模具中并且将模制材料注射到模具中，由此，形成了经封装的电容器元件。此后，可将经封装的电容器元件从模具分离。封装可包括塑料材料。具体地，封装可包括聚丙烯、聚对苯ニ甲酸丁ニ醇酯(PBT)、尼龙、高密度聚こ烯(HDPE)或低密度聚こ烯(LDPE)中的至少ー种。在优选实施例中，基体和封装可由共同的材料构成或者可包括共同的材料。该共同的材料可以是基体和封装二者的主材料成分。具体地，主材料可以是基体的主动电介质部分的材料。例如，封装和基体的电介质膜均可包括聚丙烯。在另ー实施例中，基体和封装可由不同的材料构成或者可包括不同的材料。具体地，基体的主材料可以不同于封装的主材料。例如，封装材料可不同于基体的电介质膜的电介质材料。在优选实施例中，封装的主成分没有环氧树脂。具体地，封装可完全没有环氧树月旨。优选地，封装包括一材料，优选地包括形成封装的主成分的材料，其相比环氧树脂更加环境友好。在一个实施例中，封装包括树脂涂层，例如环氧树脂涂层。优选地，涂层由诸如快速固化环氧树脂的快速固化树脂构成。涂层可具有0.3 mm至0.8 mm范围内的厚度。优选地，厚度小于0.5 mm。优选地，涂层构造成使得其能够在数分钟的时间范围内在线地涂覆。在封装没有树脂或者包括快速固化树脂的情况下，仅仅需要短固化时间，特别是比一小时短得多的时间。因此，在制造过程中，不需要存储半成品。优选地，封装能够在数秒或数分钟的时间范围内制造。通过被直接注射模制到基体上的封装，可实现封装和基体之间的紧密配合。优选地，电容器元件在基体和封装之间没有间隙，例如空气间隙。由此，可以防止在电容器元件中出现局部温度波动。而且，通过封装和基体的紧密配合，可实现有利的温度耗散。优选地，注射模制的封装直接毗邻基体的主材料。具体地，封装材料可直接毗邻电容器基体的电介质材料。优选地，基体没有任何包括与所述基体的主材料不同的材料的涂层或保护层。在这种情况下，可实现基体的非常成本高效的封装，因为材料的数量被保持为低。优选地，基体没有任何涂层或保护层。在这种情况下，仅仅被注射模制在基体上的封装材料被用于保护电容器元件。在优选实施例中，封装由单件形成，没有接头。在这种情况下，封装可在单个注射过程中形成。由此，制造过程可没有将封装的几个部分连接起来的步骤，例如将封装的顶部连接到主要部分。由此，可实现成本高效的制造过程。在替代实施例中，封装可通过几个(例如两个)注射模制步骤来形成。具体地，制造过程可包括用于形成第一件的第一注射模制步骤以及用于形成第二件的后续第二注射模制步骤。优选地，第二件被直接注射模制到第一件上，使得不需要任何附加的连结过程。
在一个实施例中，封装由两件形成，没有多个接头。通过没有接头或者没有多个接头的封装，可实现基体的可靠保护，因为封装中存在或出现间隙的风险低于包括被连结到一起的几个部分的封装。优选地，封装完全围住基体。在这种情况下，封装没有能够从中穿过而直接从外部访问基体的开ロ。在优选实施例中，封装气密地围住基体。在优选实施例中，封装的外形适合于基体的外形。例如，在基体具有圆柱形状的情况下，封装也具有略微大于基体的圆柱形状。优选地，封装的外轮廓遵循基体的外轮廓。由此，可将封装所需材料的量保持为低。除此之外，提供了具有小尺寸的电容器元件，从而需要最小量的空间。封装可具有均匀的厚度。具体地，封装的局部厚度可以不显著偏离封装的平均厚度。优选地，封装的厚度与平均厚度的偏离不超过平均厚度的50%。例如，封装的厚度在I. 0 mm至2. 0 mm的范围内。封装可包括注射模制的标记。优选地，在注射模式封装的步骤中形成该注射模制的标记。由此，提供了时间和成本节约的过程，因为不需要另外的步骤来对封装进行标记。优选地，用于注射模制过程的模具包括用于形成电容器元件的标记的图案。例如，标记可形成为封装中的凹痕或凸起。优选地，形成可见的标记。而且，电容器元件可包括用于电接触基体的至少ー个电端子。例如，端子可以是被固定到基体的快开端子(fast-on terminal)。快开端子可包括基底材料，材料黄铜、铜或软钢中的至少ー种。基底材料可具有适合于建立良好电接触的镀层。快开端子可包括用于提供与匹配插座的良好机械和电连接的装置。在另ー实施例中，端子可构造为绝缘线端子，例如单芯或双芯绝缘线端子。优选地，封装还围住基体的附接端子的侧面，更优选地，封装气密地围住基体。在优选实施例中，端子包括单件，其被附接到基体并且引入封装中。在这种情况下，在制造过程期间，可仅仅需要单个步骤来提供具有端子的电容器元件。具体地，在封装过程之后，可不需要另外的步骤来提供具有外端子的电容器元件，该外端子被电连接到封装内的端子。优选地，在形成封装之前将端子附接到基体。基体与所附接的端子可被封装成使得端子在邻近基体的区域中被封装围住。在这种情况下，端子可被封装机械地稳定。优选地，实现了封装和端子的紧密配合，使得封装没有间隙并且完全围住基体。当结合附图考虑时，其他特征将从以下详细描述变得明显。
图I示出了包括注射模制封装的电容器元件。图2A、2B、2C和2D示出了制造电容器元件的步骤。·图3A、3B、3C和3D在剖视图中示出了封装电容器元件的步骤。图4示出了包括注射模制封装的电容器元件的另ー实施例。图5示出了包括注射模制封装的电容器元件的另ー实施例。
具体实施例方式图I示出了电容器元件1，其包括由注射模制封装3封装的电容器基体(此处不可见)。基体被设计为膜电容器，其包括卷绕的金属喷镀电介质膜。电介质膜包括聚丙烯或聚酷。在所示实施例中，基体具有圆柱形状。在其他实施例中，基体可具有不同形状，例如立方体形状。封装3被直接注射模制到基体上，使得建立了封装3和基体的紧密配合。封装3全部围住基体，并且特别是气密地围住基体。封装3包括诸如聚丙烯的塑料材料并且没有环氧树脂。电容器元件I包括用于电接触基体的两个电端子5。端子5被固定(例如，软焊或焊接)到基体并且引入封装5中。优选地，端子5被焊接到基体，使得基体没有任何软焊剂。封装3在邻近基本的区域53中围住端子5。端子5被构造为快开端子52，其包括用于建立良好机械和电连接的装置。具体地，端子53包括凹陷或掣子。例如，端子52可具有6. 3 mmXO. 8 mm、4. 75 mmXO. 5 mm、4. 75mmXO. 8 mm、2. 8 mmXO. 5 mm 和 2.8 mmXO. 8 mm 的尺寸。电容器元件I包括安装装置6，用于将电容器安装到其应用环境。安装装置6是封装3的一体化部分并且与封装3在相同注射模制过程中形成。此外，电容器元件I包括标记4，其是封装3中的凹痕。标记是在注射模制封装3的过程期间形成的，并且示出了电容器元件的特性值。例如，电容器元件可具有在400 V至450 V的工作电压下的2 ii F至6 ii F范围内的电容，或者在210 V至250 V的工作电压下的5 iiF至20 yF的电容。图2A、2B、2C和2D示出了电容器元件I的制造过程中的几个步骤，该制造过程从电容器基体2开始。图2A示出了第一、任选步骤，由此，电容器基体2被油浸在盆8中。这里，几个基体2被一起处理。
图2B示出了将电端子5附接到基体2的步骤。端子5可被软焊或焊接到基体2。在该实施例中，端子5被附接到圆柱形基体2的前面。在其他实施例中，例如在图I所示的实施例中，端子5可被附接到基体2的侧面。此后，在注射模制过程中对基体2进行封装。这里，如在图3A至3D中可见的，注射模制材料被直接注射到基体2上。图2C示出了封装基体2的步骤之后的电容器元件I。被固定到基体的端子5引入封装3中，使得它们可被直接用于电接触电容器元件I。封装3包括在注射模制过程期间形成的标记4。图2D示出了最终步骤测试电容器元件I。通过所示的过程，可以实现对于封装电容器元件的节省时间且成本高效的制造。 具体地，注射模制过程需要低数量的过程步骤并且可在数秒的时间尺度上执行。图3A、3B、3C和3D示出了封装电容器元件I的过程中的几个步骤，这些步骤可在图2B所示的制造步骤之后执行。图3A在剖视图中示出了基体3被插入模具7的下部71的腔体74中。腔体74的形状适合于基体3的圆柱形外部形状。在图3B中，模具7的上部72被放置到下部71上。上部72具有开ロ 73，注射模制材料可通过开ロ 73被注射到模具7中。图3C示出了在注射模制材料已被注射之后模具7中的基体2，由此，形成了基体2的封装3。封装3在所有的侧面围住基体2，包括顶面和底面。基体2可在数秒之后从模具7分离。图3D示出了经封装的电容器元件I。由于模具7的形状(其适合于基体2的外形)，封装具有均匀厚度31。优选地，该厚度在1.0 mm至2.0 mm的范围内。优选地，在整个注射模制过程期间，温度被保持成低于250°C。由此，可以减小损坏基体(例如部分地熔化电介质膜)的风险。具体地，当使用聚丙烯作为注射模制材料时，可在温度保持低于250°C的情况下进行模制过程。在另ー实施例中，可将添加剂加到模制材料中以允许在温度保持低于250°C的情况下的注射过程。这在使用不同于聚丙烯的注射模制材料时尤其有用。在另ー实施例中，注射过程的温度可高于250°C，例如高达300°C。在这种情况下，可通过材料涂层来保护基体免受热的影响。例如，基体的主动部分可被被动电介质膜围住。具体地，被动电介质膜可包括或者是与主动部分中的电介质材料相同的材料，并且可以没有金属喷镀。在卷绕的电容器线圈中，材料涂层可包括数匝未金属喷镀的电介质膜，例如另外20至30匝这些膜。在该情况下，基体可被涂层保护，该涂层包括根据潜热原理将其状态从ー个状态改变到另ー个状态的材料，由此存储热量并从而使基体处的温度下降。优选地，封装材料直接毗邻被动电介质膜的材料。在被动电介质膜包括与主动电介质膜相同的主材料的情况下，封装直接毗邻基体的主材料。因此，基体没有任何包括与基体主材料不同材料的涂层。在另ー实施例中，也在高于250°C的温度下执行注射模制过程时，基体没有任何保护层。优选地，在这种情况下，封装直接毗邻电容器基体的电介质部分，尤其是基体的主动电容器线圈。在这种情况下，为了避免损坏基体，可使用这样的模制技术，其中，注射模制材料以自由流的形式被注射模制在基体周围。图4和5示出了电容器元件I的进ー步实施例，其包括被注射模制封装3封装的电容器基体(此处不可见)。封装3的基体可以与图I所示的电容器元件的封装3的基体类似或相同。在图4中，电容器元件I包括端子5，端子5具有单芯线端子56、57的形式。线端子56、57包括被绝缘材料54绝缘的导体51。例如，导体51可包括铜材料,例如铜线。导体51可具有0. 35 mm2或更大的截面积。绝缘材料54可例如包括聚氯こ烯或聚丙烯。封装3在邻近基体的区域53中围住端子5。由此，基体被封装3气密地围住。在图5中，电容器元件I包括端子5，端子5具有双芯线端子的形式。端子5包括两个单芯线端子56、57，两个单芯线端子56、57并排对准并且被绝缘材料的第二层55绝缘。绝缘材料可由聚氯こ烯或聚丙烯构成。単独的单芯线可包括铜导体，其具有至少0.35 mm2 的截面积并具有聚氯こ烯或聚丙烯绝缘。附图标记
1电容器元件
2基体
3封装31 厚度
4标记
5电端子
51导体
52快开端子
53邻近基体的端子的区域
54绝缘材料
55绝缘材料的第二层 56,57 单芯线端子
6安装装置
7模具
71模具的下部
72模具的上部
73开ロ
8盆
9工具
权利要求
1.ー种电容器兀件,包括 电容器基体(2 )和所述基体(2 )的封装(3 )，其中，所述封装(3 )被直接注射模制到所述基体(2)上。
2.根据权利要求I所述的电容器元件，其中，所述封装(3)由单件形成，没有接头。
3.根据前述权利要求中任ー项所述的电容器元件，其中，所述封装(3)没有树脂。
4.根据前述权利要求中任ー项所述的电容器元件，其中，所述封装(3)的外形适合于所述基体(2)的外形。
5.根据前述权利要求中任ー项所述的电容器元件，其中，所述封装(3)具有均匀的厚度(31)。
6.根据前述权利要求中任ー项所述的电容器元件，其中，所述封装(3)的厚度(31)在I.O mm至2. O謹的范围内。
7.根据前述权利要求中任ー项所述的电容器元件，其中，所述封装(3)包括注射模制的标记(4)。
8.根据前述权利要求中任ー项所述的电容器元件，其中，所述基体(2)被形成为膜电容器。
9.根据前述权利要求中任ー项所述的电容器元件，其中，所述封装(3)和所述基体(2)包括共同的材料。
10.根据权利要求9所述的电容器元件，其中，所述共同的材料包括聚丙烯。
11.根据前述权利要求中任ー项所述的电容器元件，其中，所述封装(3)气密地围住所述基体(2)。
12.根据前述权利要求中任ー项所述的电容器元件，包括用于电接触所述基体(2)的 至少ー个电端子(5)，其中，所述电端子(5)包括单件，其被附接到所述基体(2)并且引入所述封装(3)中。
13.封装电容器基体(2)的方法，包括以下步骤 A)将电容器基体(2)插入模具(7、71、72)中； B)将模制材料注射到所述模具(7、71、72)中，由此，形成了经封装的电容器元件(I); C)将所述经封装的电容器元件(I)从所述模具(7、71、72)分离。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述模具(7、71、72)包括图案，用于在注射模制过程期间形成所述电容器元件(I)的标记(4)。
15.根据权利要求13和14中任一项所述的方法，其中，在所述注射模制过程期间，温度被保持成低于250°C。
16.根据权利要求I至12中任ー项所述的电容器元件，其中，所述封装(3)直接毗邻所述基体(2)的主材料。
17.根据权利要求I至12中任ー项所述的电容器元件，其中，所述基体(2)没有任何包括与所述基体(2)的主材料不同的材料的涂层。
18.根据权利要求I至8、10至12、16和17中任ー项所述的电容器元件，其中，所述封装(3)包括与所述基体(2)的主材料不同的主材料。
全文摘要
提供了一种电容器元件(1)，其包括电容器基体(2)和所述基体(2)的封装(3)。所述封装(3)被直接注射模制到所述基体(2)上。此外，提供了一种用于封装电容器基体(2)的方法。
文档编号H01G2/10GK102870177SQ201180023631
公开日2013年1月9日 申请日期2011年5月12日 优先权日2010年5月12日
发明者R.埃格赫, S.莫塔马尼, R.赫恩斯勒 申请人:埃普科斯股份有限公司