包括电绝缘材料框架的电容块的制作方法

1.本发明涉及一种电容块，特别是用于电气设备的电容块，该电气设备例如安装在机动车辆中，特别是电动或混合动力机动车辆。这种电气设备可以是逆变器、电压转换器或电池充电器。


背景技术：

2.如所知的，在电容块中，电容元件可以布置在外壳中并嵌入填充材料中，该填充材料主要执行支撑电容元件并保护其免受湿气影响的功能。这种填充材料通常采用树脂的形式。电容元件例如由缠绕电容器的端子的膜构成。通常，电容元件完全嵌入树脂中，使得电容块的外部由外壳的外壁和由树脂形成的面而形成。只有电端子从所述面延伸出树脂。然而，在某些应用中，特别是在电动或混合动力车辆中，寻求减少电子部件的体积。现在，在该电容块结构中，外壳和树脂占据了相当大的空间。此外，有必要在电容元件和外壳的侧壁之间留有空间，以允许树脂在凝固之前流动。
3.已知一种电容块，其中外壳延伸的高度比电容元件的高度短。外壳则形成盆，该盆刚好足够大以在电容块的第一端处接收树脂，该第一端包括在电容块的电端子和电容元件的电极之间的电连接件。
4.在这种结构中，电容块的体积由于外壳的短高度而受到限制。然而，在这种电容块结构中，电容元件在树脂外部的部分未被保护免受电容块的外部环境的影响。特别地，当导电板附接到电容元件的第二端时，所述第二端与第一端相对，导电板与直接环境(immediate environment)不先验地绝缘。
5.因此，需要对电容块的没有被树脂保护的元件进行电保护。


技术实现要素：

6.为此，本发明涉及一种电容块，包括：
7.至少一个电容元件；
8.第一电导体，包括至少一个导电板，所述导电板邻接电容元件的第一端，以电连接到电容元件；以及
9.由电绝缘材料制成的第一框架，其与所述导电板的周边边缘配准，以将所述板与电容块的环境电绝缘。
10.通过邻接导电板的边缘，第一框架防止电流在靠近电容块的导电元件之间流动、流动通过空气和/或沿着泄漏路径流动。
11.根据一实施例，所述第一框架包括配置为邻接导电板的面的第一部分和从所述第一部分横向延伸以形成围绕所述导电板的裙部的第二部分。因此，裙部形成相对于位于导电板附近的元件的电绝缘屏障。尤其是，裙部面向所述导电板的边缘。特别地，第一部分邻接的面与电容元件的第一端相对。
12.根据一变型，所述裙部在距第一端小于电容元件高度的一半、或甚至三分之一或
四分之一的高度处停止。因此，裙部没有在电容元件的整个高度上延伸，从而限制了电容块的体积。
13.根据一变型，裙部从第一框架的第一部分延伸一段距离，以防止电流流过导电板和电容块的环境之间的空气。
14.根据一实施例，所述第一电导体包括至少一个连接部分，所述连接部分在相对于所述导电板的横向方向上从所述导电板的周边边缘延伸，并且所述第一框架包括面向所述连接部分的面延伸的保护部分，以便电保护其免受电容块的环境的影响。特别地，所述保护部分平行于所述连接部分的所述面延伸。
15.根据一变型，第一电导体包括远离电容元件延伸的第一连接部分，并且所述第一框架包括第一保护部分，所述第一保护部分在与由框架的第二部分形成的裙部的方向相反的方向上从第一框架的第一部分延伸。
16.根据一变型，第一电导体包括从面向电容元件的导电板延伸的第二连接部分，并且所述第一框架包括由裙部的至少一部分形成的第二保护部分。
17.根据一实施例，所述第一框架支撑至少一个第二电导体，其配置为越过第一电连接器，以便将第一电导体连接到除电容元件之外的电气部件，特别是连接到用于过滤电源的滤波元件。因此，第二电导体被集成到第一框架中。因此，第一框架具有电绝缘导电板的功能，而且，借助于第二电导体，还具有电连接第一导体和电容块的不同元件的功能。
18.根据一特定变型，一个连接部分(特别是第二连接部分)的一端配置为越过第一框架的第二电导体的一端，以便进行电连接。
19.根据一实施例，电容块还包括框架形式的电绝缘膜，其一直沿着第一框架的内边缘连续延伸并且朝向第一框架的内部径向延伸。绝缘膜特别使得可以扩大导电板和电容块附近的元件(特别是面向导电板定位的元件)之间的泄漏路径。
20.根据一实施例，导电板邻接电容元件的至少一个电极，所述电极位于电容元件的所述第一端，以便连接至其。特别地，导电板和电容元件的电极之间的连接被清漆保护。
21.本发明还涉及一种电气设备，特别是配置为安装在车辆中，包括根据本发明的电容块、功率电子模块和冷却回路。电容块的导电板邻接冷却回路的一个面；并且功率电子模块邻接冷却回路的相对面。
22.特别地，功率电子模块是包括形成电路的多个半导体芯片的组件，所述芯片封装在同一个包装中。更具体地，功率电子模块可以形成逆变器，并且包括向电机供电的功率所流过的部件，例如配置为驱动车辆的电动机。所述部件则旨在将直流电转换成交流电，反之亦然。这种功率电子模块特别地配置成允许电力以受控的方式在高压电源电池和电机之间流动。
23.根据一实施例，电气设备包括电容块，其包括第一连接部分和第一保护部分。第一连接部分直接连接到功率电子模块的电端子，穿过至少部分地由冷却回路的边缘形成的通道。同样，所述第一框架的第一保护部分在所述第一连接部分和所述冷却回路之间在所述通道中延伸。因此，第一框架的第一保护部分将第一电导体的第一连接部分与冷却回路电绝缘。第一连接部分特别地防止电弧形成在第一连接部分和冷却回路之间的空气中。
24.根据一实施例，电气设备包括位于冷却回路和导电板之间的电绝缘但导热的材料层，所述材料层进入第一框架的中心开口。该材料通过使导电板与面向导电板的外部面定
位的环境的元件绝缘来增强导电板的电绝缘。特别是，该材料使导电板与冷却回路电绝缘。然而，该材料有助于导电板和冷却回路之间的热交换。
25.根据一实施例，电气设备形成逆变器、电压转换器或电池充电器。
附图说明
26.通过阅读下面的描述，将更好地理解本发明，并且本发明的其他细节、特征和优点将变得显而易见，下面的描述是参考附图以非限制性示例的方式给出的，其中：
27.图1示出了根据本发明一实施例的电容块的示例；
28.图2示出了图1的电容块的电容元件；
29.图3示出了没有框架的图1的电容块；
30.图4示出了图1的电容块的框架；
31.图5示出了一变型，其中在框架上有附加的绝缘膜；
32.图6示出了框架的平面图；
33.图7示出了根据本发明一实施例的电气设备的示例；
34.图8描绘了在图7的电气设备中被防止的电弧的示例；
35.图9描绘了在图7的电气设备中被防止的泄漏路径的示例。
具体实施方式
36.应该注意的是，附图以详细的方式公开了根据本发明的示例，以便实施本发明，所述附图当然能够用于在适当的情况下更好地定义本发明。
37.图1描绘了根据本发明一示例的电容块100。电容块100包括电容元件105。这种电容元件105在图2中示出。电容元件105特别地包括形成在电容元件105的第一端105a处的电极。电极可以在整个第一端105a上延伸。电容元件105特别包括保护电容元件105的主体107。特别地，主体107可以是电绝缘的。与第一端105a相对的第二端105b包括与第一端105a的电极极性相反的电极。电极可以在整个第二端105b上延伸。可替代地，电容元件105可以在单个端105a、105b上将其电极分组在一起。电容元件105例如是膜电容器。电容块100可以仅包括单个电容元件105。
38.电容块100还包括第一电导体110，其包括导电板112，导电板112邻接电容元件105的第一端105a，以便与其电连接。特别地，导电板112邻接第一端105a的电极，以便与其连接。为此，板112可以包括突出部112l，其可以在图3中更清楚地看到，突出部112l限定在板112中，以便焊接到第一端105a上。漆，特别是硅树脂漆，可以施加在突出部112l和第一端105a之间的连接处，而且也可以施加在第一端105a的整个区域上，用于防潮。然而，当第一端105a没有电极时，导电板可以邻接第一端105a，以便将电容元件105的主体107接地。
39.电容块100还包括由电绝缘材料(例如塑料)制成的第一框架101。框架101与导电板112的周边边缘配准，以便将板112与电容块100的环境电绝缘。例如，如图7所示(如下所述)，当电容块100集成到电气设备200中时，框架101使得可以将导电板112与电容块100附近的冷却回路220电绝缘。
40.图4示出了电容块100的框架101。因此，框架101包括由内边缘界定的中心开口。框架101特别地包括第一部分101a，其配置为邻接导电板112的一面。第一部分101a特别地邻
接导电板112的与电容元件105相对的面。特别地，第一部分101a包括框架101的内边缘。
41.框架101还可以包括从第一部分101a横向延伸的第二部分101b，以便形成围绕导电板112的裙部101b。裙部101b有助于将导电板112与其环境电绝缘。特别地，裙部101b面向导电板112的边缘，并且朝向电容元件105的第二端105b超出导电板112的边缘。然而，裙部101b没有到达电容元件105的第二端105b。因此，电容块100的体积受到限制，特别是在垂直于裙部101b的方向上。在附图中，裙部101b的高度，也就是说裙部101b的连接到第一部分101a的边缘和裙部101b的最远边缘之间的距离，小于电容元件105的高度的一半。电容元件105的高度特别是第一端105a和第二端105b之间的距离。
42.例如，如图3所示，电容块100可以包括由第一导体110的连接部分113、114形成的电端子。连接部分113、114在相对于所述导电板112的横向方向上从导电板112的周边边缘延伸。特别地，第一导体110包括从导电板112远离电容元件105延伸的第一连接部分113。第一连接部分113例如配置为邻接功率电子模块的端子，特别是在电气设备200(如下所述)中。第一电导体110可以包括从面向电容元件105的导电板112延伸的第二连接部分114。第二部分114例如配置为邻接电导体，以便将电容块连接到电源。
43.为了保护连接部分113、114，框架101可以包括沿着连接部分113、114延伸的保护部分103、104，以便电保护它们免受电容块100的环境影响。特别地，框架101包括第一保护部分103，其在与由框架101的第二部分101b形成的裙部的方向相反的方向上从框架101的第一部分101a延伸。第一保护部分103面向第一连接部分113的面延伸，以便至少部分地覆盖它。特别地，第一保护部分113和第一连接部分103在垂直于第一连接部分113的所述面的方向上重叠。框架101包括由裙部101b形成的第二保护部分104。保护部分103、104特别地使得可以将连接部分113、114与附近的元件200电绝缘，尤其是防止电弧通过空气形成或者电流沿着泄漏路径流动。
44.参考图6，框架101可以包括至少一个第二电导体120，其配置为越过第一电导体110，以便将第一电导体110连接到除电容元件105之外的电气部件，比如用于过滤电源的滤波元件。
45.特别地，电容块100包括正第一导体110p和负第一导体110n。第一导体110p、110n特别地在电容块100的发现电容性元件105的第一端105a的面上共面。框架101包括分别连接到正第一导体110p和负第一导体110n的正第二电导体120p和负第二电导体120n。因此，第二电导体120集成到框架101中。第二电导体120例如由框架101的材料使用夹子支撑，或者通过压配合支撑，或者通过包覆成型支撑。因此，第一框架101还用于将第一导体110连接到除电容元件105之外的电气部件，比如用于过滤电源的滤波元件。特别地，第二连接部分114的一端115配置为越过框架101的第二电导体120的一端121，以便进行电连接。特别地，端115、121之间的连接区域被壁106包围，壁106与框架101的绝缘材料成一体，特别是为了提供电保护。
46.在图5所示的变型中，框架形式的附加电绝缘膜108一直沿着框架101的内边缘连续延伸，朝向框架101的内部径向延伸，即延伸到框架101的中心开口中。绝缘膜108特别使得可以扩大沿着框架101的第一部分101a通过的泄漏路径，且其从导电板112延伸到电容块100附近的元件，特别是面向导电板定位的冷却回路220，这将在下面描述。例如，绝缘膜108由聚酯(pet)制成和/或厚度为200微米，或者厚度为180至220微米。
47.图7示出了包括电容块100的电气设备200的示例。电气设备200还包括功率电子模块210和冷却回路220。电容块100的导电板112邻接冷却回路220的一个面，功率电子模块210邻接冷却回路220的相对面。冷却回路特别包括位于功率电子模块210和电容块100之间的通路221，冷却液流动通过该通路221。特别地，部件105、200、220容纳在外壳225中，在图7中只能看到其中的一部分。
48.特别地，第一导体110的第一连接部分113直接连接到功率电子模块210的电端子211。为此，第一连接部分113跨越由冷却回路220的边缘和外壳225的壁形成的通道。框架101的第一保护部分103也在第一连接部分113和冷却回路220之间的该通道中延伸。因此，第一保护部分103将第一连接部分103与冷却回路220电绝缘。第一连接部分特别地防止电弧形成在第一连接部分113和冷却回路220之间的空气中。
49.电气设备200特别地包括电绝缘但导热的材料层230，这可以在图8和9中更清楚地看到。该层230位于冷却回路220和导电板112之间。特别地，层230是gap材料层230尤其被调整至框架101的中心开口，以便改善材料230和导电板112之间的接触，并因此改善导电板112和冷却回路220之间的散热。
50.框架101的第一部分101a还具有限制材料层230压缩的功能。例如，该第一部分101a防止材料层230压缩超过层230的初始厚度的30％。特别地，框架101的第一部分101a的厚度配置成防止层230以这种方式压缩。框架101的第一部分101a例如为0.8mm厚。
51.如图8示意性所示，框架101，特别是裙部101b，改善导电板112与冷却回路220的电绝缘，防止电弧a1形成通过导电板112和冷却回路220之间的空气。
52.如图9示意性所示，绝缘膜108通过扩大导电板112和冷却回路220之间的泄漏路径f2来改善电绝缘。这种泄漏路径f2从导电板112开始，沿着材料层230和框架101的第一部分101a之间的边界，然后是材料层230和绝缘膜108之间的边界，直到冷却回路220。添加绝缘膜108比扩大框架101的第一部分101a之间的重叠更有利，因为绝缘膜108允许比框架101更好地散热。
53.根据一实施例，参考图1和3，壳体150可以容纳电容元件100的第二端105b，以便接收填充料材料，以密封第二端150b。填充料材料特别是电绝缘材料，比如树脂。特别地，第一端105a位于所述壳体150的外部。在壳体150填充有填充料材料(特别是液相树脂)之前，电容元件105定位在所述壳体150中。从所述壳体150的底部延伸的间隔件151则邻接形成止动件的导电板112。间隔件151则确定电容元件105的第一端105a和所述壳体105的底部之间的距离。