低电感大容量的直插式DC-Link电容器的制作方法

本发明涉及一种dc-link电容器，尤其涉及一种低电感大容量的直插式dc-link电容器。

背景技术：

1、dc-link电容器即直流支撑电容器，是有机薄膜电容器的一种，其具有自愈特性、耐电压高、耐电流大、低阻抗、低电感、安全可靠等优点，被广泛应用于电力电子行业。dc-link电容器的电极主体一般为直接插接连接的插接柱，所以也称为直插式dc-link电容器。

2、直插式dc-link电容器在电源系统线路中的主要作用分为两个方面：一是吸收电源母线上的脉动电压，对前端输出电压进行平滑滤波，即dc-link电容器需要具有良好的滤波功能；二是防止线路电压过冲和尖峰电压对后端igbt即绝缘栅双极晶体管的影响，从而起到对igbt的保护作用，实现方式是将过冲电压和尖峰电压对应的电能进行储蓄，即需要dc-link电容器具有良好的储能功能。

3、从直插式dc-link电容器在电路中的应用情况来看，无论是对前端输出电压的吸收和滤波，还是通过储能实现对后端igbt的保护，都需要电容具有低阻抗和低电感。比如在武器装备领域仍广泛应用的硅基igbt，其开关频率一般在10khz左右，而在民用领域已开始在大量应用sic、gan等半导体开关器件，其开关频率一般在100khz或以上的更高频率，所以要求电路前端的直插式dc-link电容器具有更低的电感。

4、由于直插式dc-link电容器的容量较大，所以低阻抗一般都满足应用需求，但传统直插式dc-link电容器的低电感性能却因其结构本身受限而越来越难以满足应用需求。

5、如图1-图3所示，传统直插式dc-link电容器包括传统外壳3、传统电极1和传统芯组，传统芯组置于传统外壳3内，多个传统电极1与传统芯组连接并穿过传统外壳3，传统外壳3的开口端设有盖板2，用于igbt的直插式dc-link电容器一般具有三组传统电极1，每一组包括一正一负两个传统电极1。传统芯组主要有两种结构，第一种如图2所示，传统芯组包括多个并列排列的第一传统芯子4和两个第一传统汇流片5，所有第一传统芯子4的两端分别与两个第一传统汇流片5连接，多个传统电极1分别与两个第一传统汇流片5连接；第二种如图3所示，传统芯组包括多个首尾排列的第二传统芯子7和多个第二传统汇流片6，所有第二传统芯子7的两端分别与多个第二传统汇流片6连接，多个传统电极1分别与其中两个较长的第二传统汇流片6连接。

6、上述传统直插式dc-link电容器都存在如下缺陷：

7、采用的芯子均为具有良好滤波功能的滤波芯子，其容量和储能功能相比于专门用于储能的大容量芯子来说存在较大不足，所以难以兼具良好的滤波和储能功能；电容器的电感一方面来自于芯子内部结构，另一方面来自于芯子两端与电极之间汇流片，前者一般通过无感卷绕技术实现芯子内部电感很低的功能，所以可以忽略不计，后者则需要通过尽量减小芯子两端与电极之间的汇流片长度来实现，但上述传统直插式dc-link电容器的芯子两端与电极之间的汇流片长度都很难减小到理想长度，所以在低电感性能方面受到限制，难以满足极低电感的应用需求；另外，传统直插式dc-link电容器的电极与汇流片之间连接部位一般为圆柱体，没有对电极进行周向限位的结构，在使用时可能因为操作中产生的周向旋转力使电极与汇流片之间的焊接松动或脱落，而且没有对电极进行轴向和径向限位的结构，在使用时可能因为操作中产生的轴向力或径向力使电极与汇流片之间的焊接松动或脱落，最终造成虚焊或脱焊，影响产品正常使用。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种低电感大容量的直插式dc-link电容器。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、一种低电感大容量的直插式dc-link电容器，包括外壳、电极和芯组，所述芯组置于所述外壳内，多个所述电极的内端与所述芯组连接、外端伸出所述外壳，所述芯组包括多个滤波芯子、多个储能芯子、第一汇流片和第二汇流片，多个所述滤波芯子和多个所述储能芯子依次间隔排列，所述滤波芯子两端之间的连线方向与所述储能芯子两端之间的连线方向相互垂直，多个所述滤波芯子两端之间的连线位于同一直线上，多个所述滤波芯子两端中的第一端和多个所述储能芯子两端中的第一端分别与所述第一汇流片电性连接，多个所述滤波芯子两端中的第二端和多个所述储能芯子两端中的第二端分别与所述第二汇流片电性连接，多个所述电极中的一半分别与所述第一汇流片电性连接，多个所述电极中的另一半分别与所述第二汇流片电性连接。上述滤波芯子是指以实现良好滤波功能为主要目标的电容器芯子，上述储能芯子是指以实现良好储能功能为主要目标的电容器芯子，即为大容量芯子，这些都是通过现有技术可以轻易实现的。

4、作为优选，为了尽量减小滤波芯子两端与对应电极之间汇流片的长度以尽量降低电感，同时尽量减小储能芯子两端与对应电极之间的汇流片长度，所述第一汇流片和所述第二汇流片均包括多个截面为“l”形的“l”形导电片和一个直线形导电片，多个相互平行的所述“l”形导电片均与所述直线形导电片连接且一体成型，所述“l”形导电片的其中一侧导电片与对应的所述滤波芯子的对应端电性连接，所述“l”形导电片的另一侧导电片设有用于与所述电极电性连接的汇流片连接孔，所述直线形导电片与对应的所述储能芯子的对应端电性连接。

5、作为优选，为了利用汇流片对电极实现防转功能以防止因为受到电极周向旋转外力而导致电极与汇流片连接松动的问题，所述汇流片连接孔为方形孔，所述电极包括插接柱，所述插接柱的一端设有方形柱，所述方形柱置于所述汇流片连接孔内且与对应的所述“l”形导电片焊接连接。

6、作为优选，为了便于应用时根据需要将电极设置在合适位置并实现第一汇流片和第二汇流片的通用性，每个所述“l”形导电片上的所述汇流片连接孔均为两个且分别靠近所述储能芯子两端的位置。

7、作为优选，为了对电极实现轴向和径向的限位功能以防止因为受到电极轴向或径向外力而导致电极与汇流片连接松动的问题，所述插接柱上靠近所述方形柱的位置设有两个向外周方向凸起的凸环，两个所述凸环在所述插接柱的轴向排列，两个所述凸环之间形成环形槽，所述低电感大容量的直插式dc-link电容器还包括第一限位板和第二限位板，所述第一限位板的一侧边缘和所述第二限位板的一侧边缘分别设有与多个所述电极一一对应的多个半圆形槽，所述第一限位板的多个半圆形槽分别与所述第二限位板的多个半圆形槽对接形成多个限位通孔，所述插接柱上与所述环形槽对应的位置穿过对应的所述限位通孔。

8、作为优选，为了使第一限位板和第二限位板之间能够实现更精确的定位，所述第一限位板上设有所述半圆形槽的一侧边缘还设有多个外凸且减薄的外凸部，所述第二限位板上设有所述半圆形槽的一侧边缘还设有多个减薄形成的沉槽，多个所述外凸部分别置于一一对应的多个所述沉槽内。

9、作为优选，为了便于灌注密封胶，所述第一限位板上和所述第二限位板上设有多个用于灌注密封胶的灌注通孔。

10、作为优选，为了使整个电容器的结构更加紧凑，所述储能芯子两端之间的长度与所述滤波芯子两侧之间的宽度相同。

11、本发明的有益效果在于：

12、本发明通过采用滤波芯子实现直插式dc-link电容器的滤波功能，每个滤波芯子的两端均通过汇流片与非常靠近的对应电极连接，从而实现滤波过程中超低电感的应用需求，同时通过并列储能芯子对其电容量进行补充，实现大容量、高储能功能，而且在储能应用时，储能芯子与对应电极之间的较大距离虽然会产生较大电感，但储能应用时最重要的是大容量的应用需求，没有低电感的应用需求，所以在低电感滤波和大容量储能两方面均满足了直插式dc-link电容器的实际应用需求；另外，本发明通过在电极的插接柱上设置方形柱，在汇流片上设置方形孔，对电极实现了周向限位功能，通过增加限位板实现了对电极的轴向和径向限位功能，最终实现了对电极在周向、轴向和径向的限位功能，避免了操作中对电极产生的周向旋转力、轴向力或径向力使电极与汇流片之间的焊接松动或脱落，更好地保证了电极与汇流片的连接可靠性，确保产品正常使用。