电容器单元的制作方法

本说明书中的本公开涉及一种电容器单元。

背景技术：

包括多个电容器作为一个单元的电容器单元在wo2017/204065中公开。电容器单元包括正母线、负母线、外壳、填充树脂(即密封树脂)和绝缘片材。

正母线的端部和负母线的端部分别连接到电容器的正电极和负电极上。母线的不同端部(即外部连接器)连接到位于电容器单元外部的外部构件。绝缘片材位于正母线与负母线之间，以防止母线短路。外壳容纳并支承多个电容器。

填充树脂被填充在外壳中以密封电容器。具体而言，连接到母线的电容器容纳在外壳中，并且在外壳中填充熔融树脂。熔融树脂变成固体以成为填充树脂。

如果连接目标构件(即外部构件)的振动传播到母线的不同端部，则施加在母线上的应力集中在母线的被填充树脂覆盖的部分与母线的未被填充树脂覆盖的部分之间的边界处。因此，需要提高母线的强度，以防止母线因这样的应力集中而断裂。

顺便提及，随着母线之间距离的缩短，电感会减小得更多。这是因为由流经正母线和负母线的电流产生的磁场相互抵消的效果更高。

相反，如果母线之间的距离缩短，由于毛细作用，熔融树脂很可能在母线与绝缘片材之间向上爬。其结果是，如上所述的边界接近母线的不同端部。这相对于由振动引起的不同端部的位移量增加了界面的位移量。因此，界面处的应力集中增加，并且母线需要加强。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种能够降低母线上的应力集中和电感的电容器单元。

根据本公开的第一方面，电容器单元包括具有正电极和负电极的电容器、正母线、负母线、密封树脂和绝缘件。正母线和负母线分别连接到正电极和负电极。密封树脂密封电容器、正母线的一部分和负母线的一部分。绝缘件位于正母线与负母线之间。绝缘件在绝缘件的面向母线的部分处具有远离正母线或负母线中的任一个凹入的凹部。凹部的至少一部分从密封树脂露出。

根据本公开的第二方面，电容器单元包括具有正电极和负电极的电容器、正母线、负母线、密封树脂和绝缘件。正母线和负母线分别连接到正电极和负电极。密封树脂密封电容器、正母线的一部分和负母线的一部分。绝缘件位于正母线与负母线之间。正母线和负母线中的任何一个包括面向绝缘件并远离绝缘件凹入的母线凹部。母线凹部的至少一部分从密封树脂露出。

根据第一方面，在凹部中，绝缘件与母线之间的距离更宽。根据第二方面，在母线凹部中，绝缘件与母线之间的距离更宽。因此，可防止在密封树脂的生产步骤中熔融树脂由于毛细作用而爬上母线与绝缘件之间。其结果是，在母线的覆盖有密封树脂的一部分与母线的从密封树脂露出的一部分之间的边界远离母线的端部。母线的上述端部是未连接到电容器的端部。

根据第一方面和第二方面，如果来自电容器单元外部的振动传播到母线的端部，则由振动引起的界面处母线的位移量减小，从而减小界面处的应力集中并防止母线失去强度。

带括号的附图标记仅仅是示出将要描述的实施方式中与具体构造的对应关系的示例而不限制技术特征。

附图说明

图1是根据第一实施方式的电容器单元的剖视图。

图2是示出根据第一实施方式的电容器单元的不包括外壳和密封树脂的立体图。

图3是图2中的电容器单元的分解立体图。

图4是示出根据第一实施方式的母线与绝缘件的位置关系的立体图。

图5是示出根据第一实施方式的母线与绝缘件的位置关系的立体图。

图6是示出根据第一实施方式在绝缘件上形成的凹部的剖视图。

图7是根据第二实施方式的绝缘件自身的立体图。

图8是示出根据第三实施方式在绝缘件上形成的凹部的剖视图。

图9是根据第四实施方式的绝缘件自身的剖视图。

图10是示出根据第五实施方式的在母线上形成的母线凹部的剖视图。

具体实施方式

以下，将参照附图描述实施方式。实施方式之间的功能和/或结构上对应的部分用相同的附图标记标记。在下文中，将安装在车辆中的电容器单元的上下方向称为z方向，垂直于z方向的方向称为x方向。将垂直于z方向和x方向的方向称为y方向。

(第一实施方式)

在下文中，将参考图1至图6来描述本实施方式中的电容器单元10。电容器单元10可应用于安装在诸如电动车辆(ev)和混合动力车辆(hv)之类的车辆中的电力转换器。在下文中，将描述用于混合动力车辆的电容器单元10。应用电力转换器的驱动系统包括直流电源、电动发电机和电力转换器。直流电源是能够充电和放电的二次电池。

电力转换器包括转换器、逆变器、电容器100(参见图1)等。转换器和逆变器构成电力转换部，所述电力转换部用于在直流电源与电动发电机之间转换电力。转换器和逆变器中的每一个包括上臂电路和下臂电路，所述上臂电路和下臂电路分别包括开关元件。开关元件可以是绝缘栅双极晶体管(igbt)。

电容器100并联连接到上臂电路和下臂电路。电容器100平滑由转换器升压的直流电流。电容器100可以是薄膜电容器。具体而言，电容器100包括薄膜覆盖部110、正电极111和负电极112。薄膜覆盖部110形成为使得金属化薄膜缠绕在电容器100周围。金属化薄膜是在介电薄膜的表面形成金属层的介电薄膜。

正电极111电连接到形成在介电薄膜的第一表面上的金属层。负电极112电连接到形成在介电薄膜的与第一表面相反的第二表面上的金属层。正电极111位于沿薄膜覆盖部110的轴向方向(即，z方向)的薄膜覆盖部110的第一侧上。负电极112位于沿轴向方向的薄膜覆盖部110的第二侧。

电容器单元10包括电容器100、正母线200、负母线300、密封树脂600、绝缘件400和外壳500。电容器100以用密封树脂600密封的方式容纳在外壳500中。如图2和图3所示，电容器单元10可以包括多个电容器100。多个电容器100沿预定方向(例如，x方向)排列成一行。

正母线200和负母线300中的每一个由具有导电性的金属制成，并且具有板状。正母线200包括电极连接器211、弯曲部221和笔直部231。负母线300包括电极连接器311、弯曲部331和笔直部321。

电极连接器211、311分别连接到正电极111和负电极112。电极连接器211和电极连接器311的总数与电容器100的数量相同。即，母线200、300中的每一个包括多个电极连接器211、311。

弯曲部221、331分别连接到上臂电路和下臂电路，并称为外部连接器。具体而言，正母线200的弯曲部221通过螺栓与连接到上臂电路的母线(未示出)连接。连接到电路的母线对应于外部导体。负母线300的弯曲部331通过螺栓与连接到下臂电路的母线(未示出)连接。每个弯曲部221、331具有供螺栓插入的螺栓孔222、332。

正母线200的弯曲部221的数量与上臂电路的数量相同。负母线300的弯曲部331的数量与下臂电路的数量相同。即，母线200、300包括多个弯曲部221、331。多个弯曲部221、331沿z方向布置在同一位置。

正母线200的笔直部231从电极连接器211的端部笔直延伸到弯曲部221的端部。类似地，负母线300的笔直部321从电极连接器311的端部笔直延伸到弯曲部331的端部。笔直部231、321具有垂直于y方向并沿xz平面延伸的板状。

弯曲部221、331分别从笔直部231、321的端部弯曲。电极连接器211、311和弯曲部221、331具有垂直于z方向并沿xy平面延伸的板状。即，笔直部231、电极连接器211和弯曲部221通过弯曲单个板构件形成。以相同的方式，可以形成笔直部321、电极连接器311和弯曲部331。

外壳500由树脂制成，并容纳多个电容器100。外壳500具有包括开口501的长方体形状。密封树脂600是具有电绝缘性能的树脂，并且填充在外壳500中。密封树脂600将多个电容器100完全密封。

密封树脂600还密封正母线200的一部分和负母线300的一部分。具体而言，密封树脂600密封整个电极连接器211、311。笔直部231、321穿过开口501从外壳500的内部延伸到外部，并且从密封树脂600的内部延伸到外部。即，用密封树脂600密封笔直部231的一部分和笔直部321的一部分。弯曲部221、331位于密封树脂600外部。

绝缘件400由具有电绝缘性能的树脂制成，并且具有板状。如图4和图5，绝缘件400位于正母线200与负母线300之间。绝缘件400包括绝缘件主体410和支承件420。绝缘件主体410具有垂直于y方向并沿xz平面延伸的板状。支承件420具有垂直于z方向并沿xy平面延伸的板状。

绝缘件主体410位于正母线200的笔直部231与负母线300的笔直部321之间。支承件420面向正母线200的弯曲部221。支承件420支承弯曲部221，从而防止弯曲部221相对于笔直部231进一步向内弯曲。

如图6所示，正母线200的笔直部231和绝缘件主体410之间限定出空间s1。负母线300的笔直部321和绝缘件主体410之间限定出空间s2。空间s1、s2在沿x方上沿绝缘件400的整个区域延伸。

绝缘件400包括面向正母线200的表面上的凹部411，并且凹部411远离正母线200凹入。详细地，凹部411形成在绝缘件主体410上。凹部411具有沿y方向观察的矩形形状。

如图3所示，绝缘件400包括对应于多个弯曲部221的多个凹部411。多个凹部411沿x方向排列成一行。凹部411在x方向上的中心与弯曲部221在x方向上的中心位于同一位置。

如图4所示，凹部411在x方向上的宽度被定义为宽度l1。面向凹部411的母线200的外部连接器的宽度被定义为宽度l2。即，正母线200的弯曲部221在x方向上的宽度对应于宽度l2。凹部411的宽度l1大于正母线200的弯曲部221的宽度l2。

凹部411的一部分填充有密封树脂600，并且凹部411的另一部分从密封树脂600露出。密封树脂600的位于母线200、300外部的一部分、即密封树脂的不位于母线200、300之间的一部分被称为外部树脂。密封树脂600的位于母线200、300之间的左侧部分被称为内部树脂。内部树脂分为位于绝缘件400与正母线200之间的第一树脂610和位于绝缘件400与负母线300之间的第二树脂620。

因此，填充凹部411的部分的密封树脂是第一树脂610。面向凹部411的母线是正母线200。正母线200面向凹部411，使得凹部411位于正母线200的弯曲侧，弯曲部221从笔直部231延伸到正母线200的弯曲侧。换言之，弯曲部211从笔直部231的端部向预定方向弯曲，并且正母线200沿预定方向面向凹部411。

内部树脂与外部空气之间的界面611、621在z方向上比外部树脂与外部空气之间的界面601更远离电容器100。外部树脂的界面601位于外壳500中，而内部树脂的界面611、621位于外壳500外部。

如图6所示，第一树脂610与外部空气之间的界面分为位于凹部411中的界面611和位于凹部411外部的界面612。界面611在z方向上比界面612更靠近外部树脂的界面601。第一树脂610与外部空气之间的界面611、612在z方向上比第二树脂620与外部空气之间的界面621更靠近外部树脂与外部空气之间的界面601(参见图3和图6)。

绝缘件400包括形成凹部411的轮廓的边缘412(参见图6)，并且边缘412形成直角。具体而言，边缘412在沿图6所示的yz平面剖取的绝缘件400的横截面中形成直角。

接下来，将描述电容器单元10的生产方法。生产方法包括组装、母线连接、灌封以及固化等步骤。这些步骤由操作员利用注射熔融树脂的注塑机、焊接机等来执行。

在组装步骤中，绝缘件400组装在正母线200与负母线300之间。在母线连接步骤中，母线200、300的电极连接器211、311分别通过焊接接合到电容器100的电极111、112。在灌封步骤中，将与母线200、300连接的电容器100在外壳500中布置在预定位置处。在外壳500中注入用热熔融的熔融树脂。在固化步骤中，进一步提高熔融树脂的温度以固化熔融树脂，从而形成密封树脂600。在本实施方式中，热固性树脂用作密封树脂600。

如果正母线200的笔直部231和负母线300的笔直部321彼此尽可能靠近，则减小电感的效果增加。这是因为由流经正母线200的电流产生的磁场和由流经负母线300的电流产生的磁场相互抵消的效果更高。

相反，随着正母线200更靠近负母线300，空间s1、s2变得更小，因此很可能发生后述的熔融树脂上爬。即，在灌封步骤中，由于毛细作用，注入到外壳500中的熔融树脂的一部分很可能爬上并经过空间s1、s2。熔融树脂的一部分被向上拉到空间s1、s2之间，从而形成第一树脂610和第二树脂620。

在如上所述的电容器单元10中，绝缘件400在绝缘件400面向正母线200的位置处具有凹部411。凹部411中的空间s1较大，从而限制了熔融树脂向上爬。即，可以降低第一树脂610的界面611。如图6所示，从密封树脂600沿z方向露出的正母线200的一部分的长度la变长。

当螺栓的振动传播到母线200、300的弯曲部221、331时，母线200、300接收到的应力在靠近界面611、612的位置局部集中。母线的应力集中位置是母线的被密封树脂600覆盖的一部分与母线的从密封树脂600露出的一部分之间的边界位置。当母线200、300的长度la变长时，边界位置处的位移量相对于由振动产生的弯曲部221、331的位移量减小。其结果是，施加到边界位置的应力被释放，并且防止母线200、300在边界位置周围被损坏。

根据本实施方式，设置凹部411并使从密封树脂600露出的正母线200的长度la变长，从而消除施加在靠近界面611的正母线200上的应力。因此，防止正母线200在界面611周围被损坏。

根据本实施方式，凹部411面向正母线200的笔直部231，从而防止流过空间s1的熔融树脂到达正母线200的弯曲部221。

在本实施方式中，面向凹部411的母线是正母线200。正母线200包括：笔直部231，所述笔直部231从密封树脂600的界面601笔直向外延伸；以及弯曲部221，所述弯曲部221从笔直部231的远离密封树脂600的端部弯曲。具有弯曲部的母线更容易由于应力集中而损坏，因此如上所述的应力松弛是有效的。

母线的弯曲部221弯曲到的弯曲侧的应力集中比母线的与弯曲侧相反的一侧的应力集中更容易导致母线上的损坏。在本实施方式中，密封树脂600位于正母线200的弯曲侧，并且位于负母线300的与负母线300的弯曲侧相反的一侧。因此，正母线200比负母线300更容易受到缩短长度la的影响，并且容易被损坏。

在本实施方式中，凹部411面向与母线弯曲侧的密封树脂600接触的母线。即，凹部411形成在绝缘件400上面向正母线200的部分，从而有效地对母线提供防止损坏的效果，这是通过使长度la变长来实现的。

凹部411的宽度l1大于正母线200的面向凹部411的弯曲部221的宽度l2。因此，凹部411当然可以防止树脂在弯曲部221的x方向上向上爬。

如图6所示，形成绝缘件400的凹部411的轮廓的边缘412形成直角，这有助于防止第一树脂610由于边缘412处的毛细作用而向上爬。因此，防止第一树脂610的界面611上升，从而进一步减少正母线200上由于应力集中而造成的损坏。在图6中，空间s1小于预期，并且第一树脂610被向上拉到边缘412上。

在本实施方式中，通过螺栓将母线200、300的一端部连接到电极111、112，并且将母线200、300的相反的端部连接到外部导体。因此，施加到母线200、300的振动能量增加，这可能由于应力集中而损坏母线200、300。在这种情况下，电容器单元有效地利用如上所述的在界面处释放应力的效果，从而防止在界面周围的母线200、300上的损坏。

(第二实施方式)

在第一实施方式中，凹部411在z方向上与弯曲部221保持距离(参见图3、图4、图6)。在第二实施方式中，如图7所示，凹部411与弯曲部221相邻。换言之，凹部411面向笔直部231和弯曲部221，使得凹部411形成台阶。凹部411形成在沿z方向的绝缘件主体410的一部分，而不是沿z方向的绝缘件主体410的整个区域。

如图7所示，凹部411在绝缘件主体410上具有角边缘414，并且支承件420具有凹部431，该凹部431与凹部411在同一方向上凹入。支承件420具有沿与凹部431相反的相反方向凹入的另一凹部421。支承件420具有沿y方向延伸的肋以及限定在肋与凹部431之间的平面430。

如果熔融树脂到达笔直部231上方的弯曲部221，则应力集中更有可能导致母线损坏。因此，优选地，熔融树脂未到达弯曲部221。如图6所示，熔融树脂未到达连接笔直部231和弯曲部221的弯曲部。

然而，如果凹部411与弯曲部221隔开距离且空间s1太窄，则熔融树脂可以到达凹部411上方的弯曲部。

在本实施方式中，凹部411靠近弯曲部221，从而进一步降低熔融树脂到达弯曲部的可能性。

(第三实施方式)

在第三实施方式中，如图8所示，绝缘件400除了面向正母线200的凹部411之外，还包括面向负母线300的凹部411a。

凹部411对应于正凹部，凹部411a对应于负凹部。正母线200对应于在母线内表面处面向凹部411的母线。内表面是母线弯曲时位于内部的表面。负母线300是在面向正母线200的内表面的表面处面向凹部411a的母线。正母线200的弯曲部221从笔直部231沿与从笔直部321弯曲的负母线300的弯曲部331相同的方向弯曲，并且面向正母线200的凹部411和面向负母线300的凹部411a在彼此相反的相反方向上凹入。

正凹部和负凹部分别形成在沿垂直于绝缘件400的板壁的方向(即y方向)观察时的绝缘件400的不同区域处。具体而言，凹部411、411a形成在沿z方向的绝缘件400的不同区域上(参见图8)。凹部411、411a被布置成沿y方向观察时不重叠。

在图8中，凹部411定位成比凹部411a更靠近界面601。凹部411a可以比凹部411更靠近界面601。

根据本实施方式，凹部411、411a分别形成在绝缘件400的面向正母线200和负母线300的表面上。因此，可以在母线200、300两者处实现防止熔融树脂上爬和使长度la变长。施加在母线200、300两者的界面上的应力可以被释放。

绝缘件400包括凹部411、411a，因此绝缘件400的一部分更薄。正凹部411和负凹部411a形成在沿垂直于绝缘件400的板壁的方向(即y方向)观察时的绝缘件400的不同区域处。因此，可防止绝缘件400过薄。绝缘件400在两个表面上包括凹部411、411a的情况下保持强度。

(第四实施方式)

在第一实施方式中，形成绝缘件400的凹部411的轮廓的边缘412形成直角。相反，在第四实施方式中，边缘413形成图9所示的锐角。边缘413朝着面向凹部411的母线(即，正母线200)突出。边缘413形成沿y方向观察时围绕凹部411的环形形状。边缘413是在用树脂模制绝缘件400时形成的毛刺，并且该毛刺用作边缘413而不被去除。

边缘413朝着面向凹部411的母线突出，这进一步防止熔融树脂在边缘413处向上爬。因此，边缘413可以有助于使长度la变长。

(第五实施方式)

在如上所述的实施方式中，绝缘件400包括防止熔融树脂向上爬的凹部411和/或凹部411a。在第五实施方式中，如图10所示，正母线200和负母线300分别包括具有如上所述的功能的母线凹部230、330。绝缘件400不包括凹部411、411a。

母线凹部230、330通过冲压成型而形成。母线凹部230、330中的每一个沿y方向观察时呈矩形形状。母线凹部230、330与多个弯曲部221相对应地设置。多个母线凹部230、330沿x方向排列成一行。母线凹部230、330在x方向上的中心部分对应于弯曲部221在x方向上的中心部分。正母线200的母线凹部230在x方向上的中心部分对应于负母线300的母线凹部330在x方向上的中心部分。母线凹部230、330的宽度大于母线200、300的弯曲部221、331在x方向上的宽度。

密封树脂600填充在母线凹部230、330的一部分中，而母线凹部230、330的另一部分从密封树脂600中露出。位于母线凹部230中的第一树脂610的界面611在z方向上比位于母线凹部230外部的第一树脂610的界面612更靠近外部树脂的界面601。位于母线凹部330中的第二树脂620的界面621在z方向上比位于母线凹部330外部的第二树脂620的界面622更靠近外部树脂的界面601。第一树脂610的界面611、612与第二树脂620的界面621、622在z方向上位于同一位置。

其结果是，在第五实施方式中，可以实现防止母线200、300两者的上爬和使长度la变长。施加在母线200、300两者的界面上的应力可以消除。

(其他实施方式)

本说明书的公开不限于如上所述的实施方式。本公开包括如上所述的实施方式以及本领域技术人员基于这些实施方式所做的变型。例如，本公开不限于实施方式中公开的元件的组合。本公开可以以各种组合来实现。本说明书公开的技术特征在权利要求书中示出，应当理解，本公开包括权利要求书及其等同范围内的各种变更。

在如上所述的实施方式中，母线200、300包括笔直部231、321和弯曲部221、331，但母线200、300可以不包括弯曲部221、331。母线200、300可以具有笔直形状。

在第一实施方式中，面向凹部411的母线是其中母线的内表面面向凹部411的母线、即正母线200。然而，面向凹部的母线可以是负母线300，所述负母线300从负母线300的与弯曲侧相反的一侧面向凹部。

在第一实施方式中，凹部411的宽度l1大于正母线200的弯曲部221的宽度l2。然而，凹部411的宽度l1可以等于或短于弯曲部221的宽度l2。

在第三实施方式中，两个凹部布置成沿y方向观察时彼此不重叠，但两个凹部可以布置成沿y方向观察时部分地重叠。

在上述实施方式中，电容器单元10的电容器100是平滑电容器，以平滑由转换器电路升压的直流电。然而，电容器100可以是构造成去除噪波的滤波电容器。

在上述实施方式中，电容器单元10可以附连到安装在车辆中的电动机。在这种情况下，电容器单元10的外壳500通过螺栓或焊接固定到电动机的外壳。电容器单元10的外壳500可以用金属与电动机的外壳一体地成型。

在第一实施方式中，母线200、300两者都用螺栓固定到外部导体，但是母线200、300两者可以通过焊接固定到外部导体。