JP2008511976A - 高圧コンデンサ - Google Patents

Abstract

絶縁体ハウジングを有しエネルギーを伝送するための高圧コンデンサ（１３）であって、絶縁体ハウジング内に少なくとも２つの互いに並列に接続されたコンデンサ直列接続（９、１０）が配置され、コンデンサ直列接続はそれぞれ個別コンデンサ（４、５）の直列接続からなり、個別コンデンサは積み重ね可能なコンデンサ要素（１）として形成され、コンパクトでコストの安い高圧コンデンサを提供するため、各コンデンサ要素（１）が複数の絶縁して保持された個別コンデンサ（４、５）を有し、個別コンデンサの数はコンデンサ直列接続（９、１０）の数に相応し、その結果コンデンサ直列接続（９、１０）がコンデンサ要素（１）の積重ねだけで形成されているものが提案される。

Description

本発明はエネルギー配分のための高圧コンデンサに関する。

エネルギー配分のための高圧コンデンサは、例えば独国特許出願公開第2847775 A1号明細書から知られている。そこに開示されている高圧コンデンサは、円筒状又は角柱状の絶縁体ハウジングを有し、そのハウジング内にコンデンサ直列接続が配置されている。コンデンサ直列接続は複数のコンデンサ要素からなり、その個別コンデンサは接続部分を介して互いに直列に結ばれている。その場合コンデンサ要素は金属帯からなる平らなコイルを有し、この金属帯が個別コンデンサの電極面として利用される。その金属帯は誘電性又は絶縁性の層によって互いに分離され、その際絶縁性の層は複数の誘電性箔からなっている。コンデンサ直列接続は、コンデンサ直列接続の機械的保持を行う支持枠内に配置されている。

独国特許第19510624 C1号明細書は、複数の個別コンデンサが誘電性箔のコイル上に取り付けられたチューブラコンデンサを開示している。

高圧コンデンサは、エネルギー配分の分野において、例えば分圧器、エネルギー蓄積器、フィルタ構成要素などとして使用される。冗長性、容量を高めること、又は並列測定の理由から、エネルギー配分においては多くの場合高圧コンデンサを並列接続することが通常になっている。

２つのコンデンサ直列接続をそれぞれ１つの絶縁体ハウジングによってエネルギー配分の設備に電気的に並列に組み込むことが従来技術から知られている。要求される寿命に関して耐候的に形成すべき絶縁体ハウジングの高い非変質性が要求されるので、このことはそのような高圧コンデンサのコストに著しく関係する。それ故そのような高圧コンデンサはコストが高い。

さらに一般の従来技術から、２つの並列に接続されたコンデンサ直列接続を１つの絶縁体ハウジング、例えば円筒状の陶磁器製ハウジング内に格納することが知られている。その場合コンデンサ直列接続は通常のように互いに直列に結ばれた個別コンデンサからなり、その個別コンデンサは積み重ね可能なコンデンサ要素として仕上げられている。積み重ねられたコンデンサ要素を保持するため、絶縁性材料からなる支持枠が設けられ、この支持枠はさらにコンデンサ要素を互いに押圧するためにも工夫されている。保持手段又は支持枠内において互いに押圧されたコンデンサ要素はコンデンサ直列接続を形成し、能動部分とも呼ばれる。そのような能動部分は通常箱型又は立方体状の形に整えられ、従来技術に従えば並んで絶縁体ハウジング内に設置される。しかしながら、２つの立方体状の能動部分を円筒状の絶縁体ハウジング内に並置することは、スペースをとる高圧コンデンサに導く。また２つの能動部分を組み立てることは高い製造及び組立コストと結び付く。さらに、積み重ね高さが１〜数メートルの範囲で変化し得る正確に同一の能動部分を製造することは通例不可能であるという不利がある。それ故特に比較的大きな能動部分の場合には能動部分間に電圧差が生ずる。しかしそのような電圧差は好ましくなく、高圧コンデンサの接続端子において降下することが許される最高電圧が制限されることに通じ得る。

それ故本発明の課題は、高圧に用いるため並列に接続されたコンデンサ直列接続からなり、コンパクトでコストの安い高圧コンデンサを提供することにある。

本発明によればこの課題は、高圧コンデンサが絶縁体ハウジングを有し、この絶縁体ハウジング内に少なくとも２つの互いに並列に接続されたコンデンサ直列接続が配置され、そのコンデンサ直列接続はそれぞれ個別コンデンサの直列接続からなり、その個別コンデンサは積み重ね可能なコンデンサ要素から形成され、その際各コンデンサ要素は複数の絶縁されて保持された個別コンデンサを有し、その個別コンデンサの数はコンデンサ直列接続の数に相応し、その結果コンデンサ直列接続がコンデンサ要素の積重ねだけによって形成されている。

従来技術に従えば各コンデンサ要素は１つの個別コンデンサだけを形成するのに対し、本発明に従えば各コンデンサ要素によって複数の個別コンデンサが準備される。その際コンデンサ要素の個別コンデンサは相互に絶縁されている。直列接続を形成するため、コンデンサ要素の個別コンデンサはそれぞれ隣接するコンデンサ要素の個別コンデンサと電気的に結ばれている。本発明に従えば、積み重ねの内部において十分対称的な直列接続が実現され、その結果コンデンサ直列接続間の電圧差は本発明によれば回避される。積み重ねるように配置されたコンデンサ要素はコンパクトに設置可能であり、本発明に従えば単一の絶縁体ハウジングによって囲まれる。それによってコンパクトでコストの安い高圧コンデンサが準備される。

コンデンサ要素は、両側に導電性の被覆を備えた絶縁性の箔のコイルを含むと有利である。言い換えれば、コンデンサ要素は通常のチューブラコンデンサとして形成されており、このコンデンサは箔として形を整えられた従って巻くことが可能な誘電体を有する。誘電体は導電性の被覆の間、従って個別コンデンサの電極面の間に配置されている。個別コンデンサの導電性被覆は例えば薄い金属箔であり、任意の方法で誘電体上に取り付けられている。例えば、金属箔は蒸着されたり又は貼り付けられる。次いで被覆を備えた誘電性の箔はコイルに巻かれ、その際例えば油に浸された紙又は別の薄い箔材料からなる補助の包まれた絶縁層がコイルにおける導電性の被覆の接触を阻止する。絶縁性の箔は１〜５メートルの長さを有するのが目的にかなっており、その際絶縁性の箔の幅は所望のコンデンサ直列接続の数に依存している。各コンデンサ要素上に２つの個別コンデンサが設けられているのが有利である。

これに関してさらに発展させたものにおいては、巻かれた状態において、各コンデンサ要素の第１の側に絶縁性の箔の第１の側の導電性被覆が直接載り、各コンデンサ要素の第１の側と対向する第２の側に絶縁性の箔の第２の側の導電性被覆が直接載るようにコンデンサ要素が形成される。言い換えれば、例えばコンデンサ要素の上側に運転時個別コンデンサの高いほうの電位を持つ電極が直接載っており、一方運転時低いほうの電位が加えられる他方の電極がコンデンサ要素の下側に直接載っている。このようにして、個別コンデンサの直列接続がコンデンサ要素の簡単な積み重ねによって可能になっている。費用のかかる接触形成はなくなる。

目的にかなうように、コンデンサ直列接続は絶縁性の材料からなる保持手段を有する。この保持手段は、重なり合うように積み重ねられたコンデンサ要素を保持するために用いられる。コンデンサ要素がコイルとして形成されている場合には、コイルを平らに加圧するか又は被覆された箔を初めから平らなコイル支持体上に巻き付けるのが有利である。保持手段の絶縁性の材料は例えば合成物質、セラミックス等である。これに関してさらに発展させたものにおいては、コンデンサ要素が保持手段によって互いに加圧されている。

コンデンサ直列接続は、ハウジングを満たす絶縁物質中に配置されるのが有利である。絶縁物質としては通常合成油又は樹脂が用いられ、その際樹脂は流動状態で、コンデンサ直列接続が内部に配置されている絶縁体ハウジング内へ流し込まれる。そのあとで樹脂は硬化する。

絶縁体ハウジングはセラミックス又は複合材料からなるのが有利である。セラミックスは例えば陶磁器である。複合材料としては通常ガラス繊維強化型合成物質が用いられる。もちろんこれらと異なる物質又は材料組成も本発明の範囲において可能である。

本発明の他の適切な実施形態及び利点を以下に図面に示す本発明の実施例について説明する。なお同じ働きをする部分については同じ符号を付してある。

図１は本発明に従うコンデンサ要素１の巻く前の実施例を示す。そこに示されるコンデンサ要素１は絶縁性の又は誘電性の箔２からなり、その両側上に薄い金属箔３が導電性の被覆として取り付けられている。その際全体として４つの金属箔３を認めることができ、それらのそれぞれ２つが絶縁性の箔２の異なる側に対として対向し、このようにして第１の個別コンデンサ４及び第２の個別コンデンサ５を形成する。個別コンデンサ４及び５の間に延びる絶縁性の条片７によって個別コンデンサ４及び５は相互に絶縁されている。２つの個別コンデンサを絶縁性又は誘電性の箔２上に取り付けることによって、個別コンデンサ４及び５を互いに十分対称的に形成することができる。

図２は能動部分８の一実施例を示し、この能動部分は互いに上下に積み重なるように配置されたコンデンサ要素１からなっている。コンデンサ要素１は平らなコイルとして実現され、このコイルはその平らな側でもって堆積体内に又は言い換えれば能動部分８内に相並んで密接している。その際コンデンサ要素１の第１の個別コンデンサ４ないし第２の個別コンデンサ５は共に直列に結合され、その結果第１の直列コンデンサ接続９及び第２の直列コンデンサ接続１０が形成される。図２に示される能動部分８の最上部のコンデンサ要素１及び最下部のコンデンサ要素１にはそれぞれ接続端子１１が設けられている。

コンデンサ要素１を互いに押付け合わせかつ保持するため、絶縁物質からなる支持フレーム１２が設けられている。

図３は本発明に従う高圧コンデンサ１３の実施例を平面図で示す。図２に示す能動部分８が絶縁体ハウジング１４内に配置されているのが認められる。絶縁体ハウジング１４は陶磁器材から作られ、高圧コンデンサ１３の沿面距離を高めるため図３には示されていない外側リブを備えている。絶縁体ハウジング１４はさらに合成油で満たされ、その結果100kVの範囲の電圧に対しても必要な絶縁耐力が与えられる。

各コンデンサ直列接続の図３に示されていない接続端子は、円筒状の絶縁体ハウジングの互いに対向する前面において絶縁体ハウジングから引出されている。さらに絶縁体ハウジングは密閉されている。このようにして、長い期間にわたって対候性の高圧コンデンサ１３が提供される。

本発明によるコンデンサ要素の実施例の斜視図である。 本発明によるコンデンサ直列接続の実施例の斜視図である。 本発明による高圧コンデンサの実施例の平面図である。

符号の説明

１ コンデンサ要素
２ 絶縁性の箔
３ 金属箔
４、５ 個別コンデンサ
７ 条片
８ 能動部分
９、１０ コンデンサ直列接続
１１ 接続端子
１２ 支持フレーム
１３ 高圧コンデンサ
１４ 絶縁体ハウジング

Claims (7)

1. 絶縁体ハウジング（１４）を有する高圧コンデンサ（１３）において、絶縁体ハウジング（１４）内に少なくとも２つの互いに並列に接続されたコンデンサ直列接続（９、１０）が配置され、そのコンデンサ直列接続はそれぞれ個別コンデンサ（４、５）の直列接続からなり、その個別コンデンサは積み重ね可能なコンデンサ要素（１）から形成され、その際各コンデンサ要素（１）は複数の絶縁されて保持された個別コンデンサ（４、５）を有し、その個別コンデンサの数はコンデンサ直列接続（９、１０）の数に相応し、コンデンサ直列接続（９、１０）がコンデンサ要素（１）の積重ねだけによって形成されていることを特徴とする高圧コンデンサ。
2. 各コンデンサ要素（１）が電気的絶縁性の箔（２）のコイルを含み、その電気的絶縁性の箔が両側に導電性の被覆（３）を備えていることを特徴とする請求項１記載の高圧コンデンサ。
3. 巻かれた状態において、各コンデンサ要素（１）の第１の側に絶縁性の箔（２）の第１の側の導電性の被覆が直接載っており、また各コンデンサ要素（１）の第１の側に対向する第２の側に絶縁性の箔（２）の第２の側の導電性の被覆（３）が直接載っていることを特徴とする請求項１又は２記載の高圧コンデンサ。
4. コンデンサ直列接続（９、１０）が絶縁性の材料からなる保持手段（１２）を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の高圧コンデンサ。
5. コンデンサ直列接続（９、１０）が絶縁物質内に配置され、その絶縁材料で絶縁体ハウジング（１４）が満たされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の高圧コンデンサ。
6. 絶縁物質が油であることを特徴とする請求項５記載の高圧コンデンサ。
7. 絶縁体ハウジング（１４）がセラミックス又は複合材料からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の高圧コンデンサ。

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