[發明專利]一種安裝有高效散熱電容器的變流器

在審

• 申請號: 202310601268.X
• 申請日: 2023-05-24
• 公開（公告）號: CN116633165A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 張佳貞;毛翔宇;施曉英
• 申請（專利權）人: 杭州海創自動化有限公司
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00;H02M1/00;H01G2/08;H01G2/10;H01G2/02
• 代理公司: 常熟市常新專利商標事務所(普通合伙) 32113
• 代理人: 何艷

一種安裝有高效散熱電容器的變流器，屬于電子元器件封裝技術領域。包括電容器、外殼，所述外殼的內腔中設有絕緣柵雙極型晶體管，所述的絕緣柵雙極型晶體管的晶體管電容連接腳與電容器的電容連接腳相連接，所述外殼的一側開設有連通外部的電容安裝開口，特點是：所述的電容器沿著電容安裝開口裝入外殼的內部，所述電容器的背向絕緣柵雙極型晶體管而朝向外殼外側的外置側壁作為封閉外殼的電容安裝開口的一個面存在。優點：提高電容器散熱效率、降低成本、增大電容器有效體積,對改善電容器耐壓性能和提高壽命有積極意義。

技術領域

本發明屬于電子元器件封裝技術領域，具體涉及一種安裝有高效散熱電容器的變流器。

背景技術

作為三大無源元件(電阻、電感和電容)之一，電容器有著重要而廣泛的用途，在電子電氣裝置中具有儲能、吸收和濾波等作用。近年來隨著“雙碳”目標的制定與實施，各行各業都為達到“減碳”目的推動了各種新能源替代“油”“煤”等傳統能源。變流器是新能源應用的重要設備，其可以實現“直-交”、“交-交”等轉換。

汽車變流器是用量最廣泛的變流器之一。為了提高新能源車的續航里程，一方面提高電池容量、品質，另一方面就是提高變流器的效率，還有就是受到空間的限制，提高變流器功率密度也是不斷追求的目標。從汽車變流器發展來看，為提高其效率和功率密度而采用SiC基等取代Si制作功率器件IGBT成為可能。由于汽車變流器各零部件通常安裝在澆筑鋁成型的外殼2中，如圖1、圖2所示。

目前，變流器中廣泛應用的支撐電容器為聚丙烯電容器，其主要性能——耐壓性能與膜厚有關，簡單地說就是膜厚厚度越厚其耐壓性能越好，但受空間限制，通常設計時考慮基材料的電場強度要控制在260V/μm以下。另外，根據電容器工作電流確定金屬化層圖形、指標等，然而金屬化層方阻小，利于電容器過電流能力增強、溫升減小。但也會導致電容器耐壓性能的降低。另外，電容器的壽命與其溫升有密切關系，所以對于電容器來講，一方面減小其自身損耗導致的溫升，另一方面提高其自身散熱效率也是提高電容器壽命的有效方法之一。

從圖1可以看出現有變流器中的電容器1通常采用金屬殼體并通過安裝腳10與變流器的外殼2相連，電容器1的散熱主要通過熱傳導和輻射，然而在外殼2的密閉空間內對流作用不大。另外，電容器1的壽命、耐壓與熱點溫度有密切關系，電容器1的熱點溫度越高，其耐壓性能越差及壽命越短，反之則相反，所以，提高電容器壽命與耐壓可以通過降低電容器熱點溫度來實現。電容器熱點溫度不僅與電容器內部結構、選用材料等有關，還有一個重要因素是電容器的應用環境溫度。但是，對于電容器1來講其熱點溫度與外殼2溫度之間有一個幾乎不變的溫差(熱平衡時)，也就是說外殼2溫度低必然導致電容器1的熱點溫度低。

對于汽車變流器來講，由于將功率器件(IGBT)、母排、控制器和電容器1等置于一個外殼2內，導致內部溫度往往高于環境溫度，盡管外殼2中有水冷板，但其入水溫度只能控制在70℃以下，高于變流器外殼2的環境溫度(75%以上時間低于50℃)，所以電容器1的散熱效果不佳，降低了電容器1的壽命和耐壓性能。

鑒于上述已有技術，有必要對現有變流器的電容器安裝結構加以合理的改進。為此，本申請人作了有益的設計，下面將要介紹的技術方案便是在這種背景下產生的。

發明內容

本發明的任務是要提供一種安裝有高效散熱電容器的變流器，提高電容器散熱效率、降低成本、增大電容器有效體積,對改善電容器耐壓性能和提高壽命有積極意義。

本發明的任務是這樣來完成的，一種安裝有高效散熱電容器的變流器，包括電容器、外殼，所述外殼的內腔中設有絕緣柵雙極型晶體管，所述的絕緣柵雙極型晶體管的晶體管電容連接腳與電容器的電容連接腳相連接，所述外殼的一側開設有連通外部的電容安裝開口，特點是：所述的電容器沿著電容安裝開口裝入外殼的內部，所述電容器的背向絕緣柵雙極型晶體管而朝向外殼外側的外置側壁作為封閉外殼的電容安裝開口的一個面存在。