一种水冷式薄膜电容器的制作方法

本发明涉及一种薄膜电容器，具体涉及一种具有水冷功能的薄膜电容器，属于电容器技术领域。

背景技术：

新能源汽车(混合动力、氢动力、纯电动等)，其核心都是以电能作为驱动能源，而电能到机械能的转换，都需要电机，当然也要驱动模块。驱动模块的核心器件IGBT在逆变过程中，需要薄膜电容及水冷板来支持其运作(薄膜电容支撑电压电流的突变，水冷系统用于IGBT自身热量的冷却)，否则逆变电路无法运行。

众所周知，薄膜电容芯子是以有机薄膜作为绝缘介质，在有机薄膜表面蒸镀金属层作为电极，成对卷绕构成电容芯体。蒸镀金属薄膜作为导体，自身必然存在电阻，而薄膜电容充放电时必然伴随着电子的迁移(即形成电流)，依据电功定律可知，膜电容在充放电时会产生热量(能量损耗)。虽然膜电容产生的热量虽然不大，但伴随热量集聚，温度也会随之升高，直至达到热平衡。对电容的整体性能(寿命、安全等)而言，随着温度的升高其性能会随之降低。故此，将薄膜电容所产生的热量导出，是提升薄膜电容的整体性能的有效途径。

为实现上述要求，当下通用车载驱动器，一般采用水冷板为基底，IGBT、薄膜电容器固定其上。水冷型IGBT的散热翅片内嵌水道，并结合密封圈、紧固件构成完整散热通路。外接电源通过母线引入电容，电容输出端子与IGBT正负极相连接，通过IGBT逆变，交流输出端与交流裸铜板连接，穿过传感器，组成逆变器的基本强电框架。

综上，现行通用车载驱动器的结构的特点可归纳为：器件集成度低，各器件功能明确；器件连接点多，安装简便；集成度低，接线随意大；电容器与IGBT之间回路面积增加，寄生电感量大。

现行通用车载驱动器多采用单一功能器件装配而成。为便于安装，各器件必然预留安装空间，这样就很难做到布局的紧促。功能单一器件连接的驱动器，势必要牺牲单元的紧促性，造成同等功率的驱动器体积偏大。而驱动器的体积会影响整车系统的布局，造成车辆可利用空间的降低。

此外，大量选用单一功能器件组装驱动器，会导致直流侧各器件之间的回路面积增加，而增加的回路面积又会导致直流电路部分的寄生电感增大。对于驱动器而言，寄生电感不仅会造成动器的整体性能下降，甚至会干扰驱动器的控制电路，导致驱动器出现功能故障。

现有新能源汽车电机驱动器的强电部分结构如图1所示，即在水冷板1上装有IGBT3，IGBT3的一侧设有薄膜电容器2，另一侧设有传感器6，输入连接母线4安装在IGBT3、薄膜电容器2之上，输出连接铜板5穿过传感器6；输入连接母线4的正负极的其中一端与薄膜电容器2的三组端子连接，另一端与输入插接件固定端连接；输入连接母线4的一端与IGBT3的交流输出端连接，另一端与交流输出插接件端子连接。

技术实现要素：

本发明所要解决的问题是现有车载驱动器体积较大的问题。

为了解决上述问题，本发明提供了一种水冷式薄膜电容器，其特征在于，包括壳体，壳体内设有冷却腔体及电容芯，电容芯通过设于壳体内的母线与直流输出端连接，直流输出端从冷却腔体开口处后侧的壳体露出；冷却腔体开口处的左右两侧分别设有与冷却腔体连通的液冷接口；壳体的前侧设有直流输入端。

优选地，所述壳体上冷却腔体开口处的外围设有用于安装IGBT的IGBT固定螺孔。

优选地，所述冷却腔体的开口处设有冷却腔密封嵌槽。

优选地，所述直流输出端包括固定于壳体上的输出端子注塑件、插设于输出端注塑件内的输出端子极板，输出端子极板与母线连接。

更优选地，所述输出端子极板通过输出端子内嵌螺母固定于输出端子注塑件内。

优选地，所述液冷接口与壳体之间设有液冷接口密封圈。

本发明还提供了一种车载驱动器强电器件，其特征在于，包括上述水冷式薄膜电容器，所述薄膜电容器的壳体上设有IGBT，IGBT固定于冷却腔体的开口处上方，其前侧设有传感器；IGBT的直流输入端子与薄膜电容器的直流输出端连接，交流输出端子穿过传感器从传感器的前侧露出。

优选地，所述IGBT与薄膜电容器之间设有IGBT密封圈。

本发明在电容壳体上增加了水冷结构，用于连接电容和IGBT的母线内置于电容芯体，即对水冷板、机壳、母线进行了集成，既简化了驱动器的结构，又提高了单元的整体性能。电容的直流输出端采用低电感结构，直流电经IGBT转换形成交流后，与交流外输同伴连接。交流输出端子穿过传感器与输出快接插头连接，外送电机。电容壳体在IGBT安装位置加工有散热结构，即IGBT散热的液冷系统。当IGBT装配在电容壳体后，通过外界液冷系统就可实现对IGBT的散热，构成单元的液冷系统。

采用水冷式薄膜电容器搭建驱动单元，与采用普通电容、水冷板组装的驱动器相比，采用水冷式薄膜电容器的逆变单元，在体积上有较大减小，器件集成度明显增高。

本发明不仅具有电容的储能功能，也兼备绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的散热功能，在驱动电路中，其不仅可以对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)高频开关提供电流、电压支撑，也可以通过自身水路(内嵌于机壳内)对绝缘栅双极型晶体管(IGBT)进行水冷散热。

附图说明

图1为现有车载驱动器强电器件的结构示意图；

图2为本发明提供的车载驱动器强电器件的结构示意图；

图3为本发明提供的车载驱动器强电器件的爆炸图；

图4为本发明提供的水冷式薄膜电容器的结构示意图；

图5为普通端子连接后电感量的数据图；

图6为低电感端子连接后电感量的数据图。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。

实施例

如图2-3所示，为本实施例提供的一种车载驱动器强电器件，其包括薄膜电容器2，薄膜电容器2如图4所示，包括壳体2-1，壳体2-1内设有冷却腔体2-2及电容芯，电容芯通过设于壳体2-1内的母线与直流输出端2-4连接，直流输出端2-4从冷却腔体2-2开口处后侧的壳体2-1露出；冷却腔体2-2开口处的左右两侧分别设有与冷却腔体2-2连通的液冷接口2-7，液冷接口2-7与壳体2-1之间设有液冷接口密封圈8。壳体2-1的前侧设有直流输入端2-3。直流输出端2-4包括固定于壳体2-1上的输出端子注塑件2-4-1、插设于输出端注塑件2-4-1内的输出端子极板2-4-2，输出端子极板2-4-2与母线连接，输出端子极板2-4-2通过输出端子内嵌螺母2-4-3固定于输出端子注塑件2-4-1内。壳体2-1上冷却腔体2-2开口处的外围设有用于安装IGBT的IGBT固定螺孔2-5，将IGBT3采用螺母固定在壳体2-1上，冷却腔体2-2的开口处设有冷却腔密封嵌槽2-6，冷却腔密封嵌槽2-6内安装IGBT密封圈7。IGBT3的直流输入端子与薄膜电容器2的直流输出端2-4连接，即采用螺栓，螺栓依次穿过输出端子内嵌螺母2-4-3、IGBT3的直流输入端子、输出端子极板2-4-2连接固定；IGBT3的前侧设有传感器6，IGBT3的交流输出端子3-1穿过传感器6从传感器6的前侧露出。IGBT3的交流输出端子3-1与薄膜电容器2的直流输入端2-3设于同一竖直面上。

外接直流电源通过与内嵌在壳体2-1前侧的直流输入端2-3连接(该端子为注塑内嵌铜件结构，导体压铆螺柱)，电流经此导入薄膜电容器2，完成电容的充电。壳体2-1内，卷绕电容芯通过与母线、直流输出端2-4焊接后，组成一体结构。该结构是通过机壳预留开孔，与壳体2-1进行配合，并灌封在壳体2-1内。此时，三组直流输出端2-4穿过壳体2-1上的预先开孔，外伸与IGBT3的直流输入端子底面齐平的位置——薄膜电容器2的直流输出端2-4采用低电感结构。直流电经IGBT3转换形成交流后，与交流外输同伴连接。IGBT3的交流输出端子3-1穿过传感器6与输出快接插头连接，外送电机。薄膜电容器2的壳体2-1在IGBT3的安装位置加工有散热结构，即液冷系统。当IGBT3装配在薄膜电容器2后，通过外界液冷系统就可实现对IGBT3的散热，构成单元的液冷系统。

本实施例提供的车载驱动器强电器件相比较采用单一器件拼接的传统单元结构更趋紧促，传统单元的尺寸为219.2×250×92.5mm；而本实施例的尺寸为240×165.7×61mm。

此外，因电容采用低电感端子结构，在与IGBT连接中减少了回路面积，故单元的电感量也随之减小，具体数据见图5、6，可见，低电感端子结构的采用，对逆变系统功能有明显提高。