JP2011192783A - Capacitor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、電力用コンデンサなどのように、二枚の導電体箔を一対の電極として導電体箔の間を誘電体シートにより絶縁した状態で巻回し、その電極間の静電容量によりコンデンサ素子を形成したコンデンサ装置に関する。 In the present invention, for example, two conductor foils are wound as a pair of electrodes, such as a power capacitor, in a state where the conductor foils are insulated by a dielectric sheet, and the capacitance between the electrodes is The present invention relates to a capacitor device in which a capacitor element is formed.
電力用として使用されるコンデンサ装置には、二枚の導電体箔を一対の電極としてそれら導電体箔の間を誘電体シートにより絶縁した状態で導電体箔と誘電体シートとを重合して巻回し、その電極間の静電容量によりコンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子をケースに収容して絶縁油に浸漬した構造を具備した電力用コンデンサがある(例えば、特許文献1,2参照)。 In a capacitor device used for electric power, two conductive foils are used as a pair of electrodes, and the conductive foil and the dielectric sheet are superposed and wound in a state where the conductive foil is insulated by the dielectric sheet. There is a power capacitor having a structure in which a capacitor element is formed by rotating and rotating, and a capacitor element is formed by electrostatic capacitance between the electrodes, and the capacitor element is housed in a case and immersed in insulating oil (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
この種のコンデンサ装置に組み込まれるコンデンサ素子101を図10〜図13に示す。図10は従来のコンデンサ素子101を示す斜視図、図11は図10のD方向矢視図、図12は図10のE−E線に沿う断面図、図13は図10のF−F線に沿う断面図である。なお、各図では、導電体箔102,104および誘電体シート107の巻回状態やコンデンサ素子101の厚みなどを誇張して図示している。また、最外側に位置する誘電体シートを図示省略している。
A
このコンデンサ素子101は、同図に示すように、例えばアルミニウムなどの導電体箔102,104とプラスチックフィルムなどの誘電体シート107とを交互に重ね合わせて巻回した構造を具備する。これら導電体箔102,104と誘電体シート107とを巻回したターン数によって、図14の等価回路で示すように、二枚の導電体箔102,104で構成した一対の電極間の静電容量を持つコンデンサ素子101を形成している。
As shown in the figure, the
このコンデンサ素子101では、一対の電極を構成する二枚の導電体箔102,104のうち、一方の導電体箔102の巻回側部102aを巻回方向の一方の側方に誘電体シート107よりも突出させて一括して加締め接続することにより一方の電極として引き出し、他方の導電体箔104の巻回側部104aを巻回方向の他方の側方に誘電体シート107よりも突出させて一括して加締め接続することにより他方の電極として引き出した構造を具備する。なお、図では、前述した加締め接続状態を図示省略して電極の引き出しを模式的に表している。
In this
ところで、前述した従来のコンデンサ装置では、コンデンサ素子101が、一方の導電体箔104の巻回側部104aを巻回方向の一方の側方に突出させて一括して加締め接続することにより一方の電極として引き出し、他方の導電体箔102の巻回側部102aを巻回方向の他方の側方に突出させて一括して加締め接続することにより他方の電極として引き出した構造を具備することから、以下のような課題を備えていた。
By the way, in the above-described conventional capacitor device, the
つまり、一つのコンデンサ素子101で直列段数を増やした構成を得ようとした場合、一方の導電体箔104を巻回方向に対して分断し、その分断された導電体箔のそれぞれから別々の電極を引き出す構造が考えられる。
That is, when it is going to obtain the structure which increased the number of series steps with one capacitor |
しかしながら、前述のように一方の導電体箔104を巻回方向に対して分断したとしても、その分断された導電体箔のそれぞれは、その巻回側部104aを巻回方向の一方に突出させた構造であるため、分断された前後で二つの導電体箔が接触したり、あるいは、分断された二つの導電体箔が加締め接続により接触したりして電気的に接続された短絡状態となる。従って、一方の導電体箔104を巻回方向に対して分断することにより、一つのコンデンサ素子101で直列段数を増やした構成とすることができなかった。
However, even if one
そこで、本発明は前述した課題に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、一方の導電体箔を巻回方向に対して分断することにより、一つのコンデンサ素子で直列段数を増やした構成とすることを実現容易にし得るコンデンサ装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been proposed in view of the problems described above, and the object is to increase the number of series stages with one capacitor element by dividing one conductor foil in the winding direction. It is an object of the present invention to provide a capacitor device that can be easily realized.
前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、二枚の導電体箔を一対の電極としてその導電体箔間を誘電体シートにより絶縁した状態で所定のターン数巻回し、二枚の導電体箔のうち、一方の導電体箔の巻回側部を巻回方向の一方の側方に誘電体シートよりも突出させて一方の電極として引き出し、他方の導電体箔の巻回側部を巻回方向の他方の側方に誘電体シートよりも突出させて他方の電極として引き出したコンデンサ素子を有するコンデンサ装置であって、二枚の導電体箔のうち、少なくとも一方の導電体箔を巻回方向に対して分断し、その分断端部間に、コンデンサ素子を内部で複数の容量単位に分割する絶縁体シートを介在させて導電体箔と共に巻回し、その絶縁体シートの巻回側部を巻回方向の一方の側方で導電体箔の巻回側部間に介在させたことを特徴とする。 As a technical means for achieving the above-mentioned object, the present invention uses two conductor foils as a pair of electrodes and winds a predetermined number of turns in a state where the conductor foils are insulated by a dielectric sheet. Of the conductor foils, the winding side portion of one conductor foil protrudes from the dielectric sheet to one side in the winding direction and is drawn out as one electrode, and the winding of the other conductor foil A capacitor device having a capacitor element in which a side portion protrudes from the dielectric sheet to the other side in the winding direction and is drawn out as the other electrode, and at least one of the two conductor foils The foil is divided with respect to the winding direction, and an insulating sheet that divides the capacitor element into a plurality of capacitance units is interposed between the divided ends, and the foil is wound together with the conductive foil. Conductor on one side of the winding side of the winding side Characterized in that interposed between the winding side.
本発明では、二枚の導電体箔のうち、少なくとも一方の導電体箔を巻回方向に対して分断し、その分断端部間に絶縁体シートを介在させて巻回し、その絶縁体シートの巻回側部を巻回方向の一方の側方で導電体箔の巻回側部間に介在させたことにより、コンデンサ素子を内部で複数の容量単位に分割することができる。その結果、一つのコンデンサ素子で直列段数を増やした構成とすることを実現容易となる。なお、前述のコンデンサ素子を内部で複数の容量単位に分割することで、直列段数を増やした構成以外に三相スター結線などの構成も可能である。 In the present invention, of the two conductor foils, at least one conductor foil is divided with respect to the winding direction, and the insulator sheet is wound between the divided end portions, and the insulator sheet is wound. Thus, the capacitor element can be divided into a plurality of capacitance units internally by interposing the winding side portion of the conductive wire between the winding side portions of the conductor foil on one side in the winding direction. As a result, it is easy to realize a configuration in which the number of series stages is increased with one capacitor element. In addition, by dividing the above-described capacitor element into a plurality of capacitance units, a configuration such as a three-phase star connection is possible in addition to a configuration in which the number of series stages is increased.
なお、「少なくとも一方の導電体箔を巻回方向に対して分断」は、一方の導電体箔と他方の導電体箔の両方を分断することも含むことを意味し、このように一方の導電体箔と他方の導電体箔の両方を分断した場合、一つのコンデンサ素子で直列段数をより一層増やすことができる。 Note that “dividing at least one conductor foil with respect to the winding direction” means that both the one conductor foil and the other conductor foil are also divided. When both the body foil and the other conductor foil are divided, the number of series stages can be further increased with one capacitor element.
本発明における絶縁体シートは、一方の導電体箔の分断端部を離隔配置し、その分断端部間で絶縁体シートの全部を一方の導電体箔と並置した構造が望ましい。このようにすれば、離隔配置された分断端部間に絶縁体シートの全部が介在することから、コンデンサ素子を内部で複数の容量単位に分割することが確実となり、また、導電体箔と絶縁体シートとを分離して巻回できるので巻回作業が容易となる。 The insulator sheet in the present invention preferably has a structure in which the divided end portions of one conductor foil are spaced apart and the entire insulator sheet is juxtaposed with the one conductor foil between the divided end portions. In this way, since all of the insulator sheet is interposed between the separated end portions that are spaced apart from each other, it is ensured that the capacitor element is internally divided into a plurality of capacitance units, and the conductor foil and Since the insulator sheet can be separated and wound, the winding work becomes easy.
この場合、一方の導電体箔と同一分断位置で他方の導電体箔を巻回方向に対して分断し、その分断端部間の導電体箔を除去した構造が望ましい。このようにすれば、一方の導電体箔と他方の導電体箔の両方を同時に分断することができるので、分断作業の簡略化が図れてコスト低減が容易となる。 In this case, a structure in which the other conductor foil is divided in the winding direction at the same dividing position as one conductor foil and the conductor foil between the divided end portions is removed is desirable. In this way, since both the one conductor foil and the other conductor foil can be divided at the same time, the dividing operation can be simplified and the cost can be easily reduced.
本発明は、コンデンサ素子をケース内に収容して絶縁媒体に浸漬した構造のコンデンサ装置、つまり、電力用コンデンサに適用可能である。なお、本発明は、コンデンサ素子をケース内に収容して絶縁媒体に浸漬した電力量コンデンサ以外の構造を具備したコンデンサ装置にも適用可能である。 The present invention is applicable to a capacitor device having a structure in which a capacitor element is housed in a case and immersed in an insulating medium, that is, a power capacitor. The present invention can also be applied to a capacitor device having a structure other than a power capacitor in which a capacitor element is housed in a case and immersed in an insulating medium.
本発明によれば、二枚の導電体箔のうち、少なくとも一方の導電体箔を巻回方向に対して分断し、その分断端部間に絶縁体シートを介在させて導電体箔と共に巻回し、その絶縁体シートの巻回側部を巻回方向の一方の側方で導電体箔の巻回側部間に介在させたことにより、コンデンサ素子を内部で複数の容量単位に分割することができる。その結果、一つのコンデンサ素子で直列段数を増やした構成などにすることが実現容易となる。 According to the present invention, at least one of the two conductor foils is divided with respect to the winding direction, and the insulator sheet is interposed between the divided end portions and wound together with the conductor foil. The capacitor element is internally divided into a plurality of capacity units by turning and interposing the winding side portion of the insulator sheet between the winding side portions of the conductor foil on one side in the winding direction. Can do. As a result, it becomes easy to realize a configuration in which the number of series stages is increased with one capacitor element.
つまり、二枚の導電体箔のうち、一方の導電体箔の巻回側部を巻回方向の一方の側方に誘電体シートよりも突出させて一方の電極として引き出し、他方の導電体箔の巻回側部を巻回方向の他方の側方に誘電体シートよりも突出させて他方の電極として引き出した構造を有するコンデンサ素子であっても、一つのコンデンサ素子を内部で複数の容量単位に分割することが実現でき、コンデンサ素子の耐電圧向上などのニーズに対応することが容易となる。 That is, of the two conductor foils, the winding side portion of one conductor foil is protruded from the dielectric sheet to one side in the winding direction and drawn out as one electrode, and the other conductor foil Even if the capacitor element has a structure in which the winding side portion of the capacitor protrudes from the dielectric sheet to the other side of the winding direction and is drawn out as the other electrode, one capacitor element is internally provided with a plurality of capacitance units. Can be realized, and it becomes easy to meet the needs for improving the withstand voltage of the capacitor element.
本発明に係るコンデンサ装置の実施形態を以下に詳述する。なお、以下の実施形態では、コンデンサ素子をケース内に収容して絶縁媒体である絶縁油に浸漬した構造のコンデンサ装置、つまり、電力用コンデンサに適用した場合について説明するが、本発明は、コンデンサ素子をケース内に収容して絶縁油に浸漬した電力量コンデンサ以外の構造を具備したコンデンサ装置にも適用可能である。 An embodiment of a capacitor device according to the present invention will be described in detail below. In the following embodiment, a capacitor device having a structure in which a capacitor element is housed in a case and immersed in an insulating oil as an insulating medium, that is, a case where the capacitor element is applied to a power capacitor will be described. The present invention can also be applied to a capacitor device having a structure other than an electric energy capacitor in which an element is housed in a case and immersed in insulating oil.
実施形態における電力用コンデンサに組み込まれるコンデンサ素子を図1〜図4に示す。図1はこの実施形態のコンデンサ素子を示す斜視図、図2は図1のA方向矢視図、図3は図1のB−B線に沿う断面図、図4は図1のC−C線に沿う断面図である。なお、各図では、導電体箔2,4,5および誘電体シート7の巻回状態やコンデンサ素子1の厚みなどを誇張して図示している。また、最外側に位置する誘電体シートを図示省略している。
The capacitor | condenser element integrated in the capacitor | condenser for electric power in embodiment is shown in FIGS. 1 is a perspective view showing a capacitor element of this embodiment, FIG. 2 is a view taken in the direction of arrow A in FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1, and FIG. It is sectional drawing which follows a line. In each figure, the winding state of the conductor foils 2, 4, 5 and the
このコンデンサ素子1は、同図に示すように、例えばアルミニウムなどの導電体箔2,4,5とプラスチックフィルムなどの誘電体シート7とを交互に重ね合わせて巻回した構造を具備する。これら導電体箔2,4,5と誘電体シート7とを巻回したターン数によって、導電体箔2,4,5で構成した電極間の静電容量を持つコンデンサ素子1を形成している。
As shown in the figure, the capacitor element 1 has a structure in which conductor foils 2, 4, 5 such as aluminum and a
このコンデンサ素子1では、電極を構成する導電体箔2,4,5のうち、一方の導電体箔4,5の巻回側部4a,5aを巻回方向の一方の側方に誘電体シート7よりも突出させて一括して加締め接続することにより一方の電極として引き出し、他方の導電体箔2の巻回側部2aを巻回方向の他方の側方に誘電体シート7よりも突出させて一括して加締め接続することにより他方の電極として引き出した構造を具備する。なお、図では、前述した加締め接続状態を図示省略して電極の引き出しを模式的に表している。
In this capacitor element 1, of the conductor foils 2, 4 and 5 constituting the electrodes, the winding
ここで、導電体箔2,4,5のうち、一方の導電体箔4,5を巻回方向に対して分断し、その分断端部4b,5b間に、コンデンサ素子1を内部で複数の容量単位に分割する絶縁体シート8(図中一点鎖線参照)を介在させて巻回し、その絶縁体シート8の巻回側部8aを一方の導電体箔4,5と同様に巻回方向の一方の側方に誘電体シート7よりも突出させる。つまり、絶縁体シート8の巻回側部8aを巻回方向の一方の側方で導電体箔4,5の巻回側部4a,5a間に介在させる。なお、絶縁体シート8の巻回側部8aは、図4に示すように導電体箔4,5の巻回側部4a,5aよりも若干長く突出させることにより、加締め接続時の短絡を確実に防止する。
Here, of the conductor foils 2, 4 and 5, one of the conductor foils 4 and 5 is divided in the winding direction, and a plurality of capacitor elements 1 are internally provided between the divided ends 4b and 5b. Is wound with an insulating sheet 8 (refer to the alternate long and short dash line in the figure) interposed therebetween, and the winding
このように、一方の導電体箔4,5を巻回方向に対して分断し、その分断端部4b,5b間に、コンデンサ素子1を内部で複数の容量単位に分割する絶縁体シート8を介在させて巻回し、その絶縁体シート8の巻回側部8aを巻回方向の一方の側方で導電体箔4,5の巻回側部4a,5a間に介在させたことにより、その導電体箔4,5の巻回側部4a,5aを巻回方向の一方の側方に突出させて導電体箔4の巻回端部4a同士を加締め接続すると共に導電体箔5の巻回端部5a同士を加締め接続すれば、絶縁体シート8が介在することから、分断された前後で二つの導電体箔4,5が接触したり、あるいは、分断された導電体箔4と導電体箔5とが加締め接続により接触したりして電気的に接続された短絡状態となることはない。
In this way, one of the conductor foils 4 and 5 is divided with respect to the winding direction, and the insulating
この絶縁体シート8は、導電体箔4,5の1ターン以上の巻回長さを有し、一方の導電体箔4,5の分断端部4b,5b間に絶縁体シート8の一部を介挿し、その残部を導電体箔4,5と共に巻回させる。このように、絶縁体シート8が導電体箔4,5の1ターン以上の巻回長さを有することにより、絶縁体シート8の一部を導電体箔4,5の分断端部4b,5b間に介挿するだけで、絶縁体シート8の巻回側部8aを巻回方向の一方の側方で導電体箔4,5の巻回側部4a,5a間に介在させることができ、導電体箔4と導電体箔5とに確実に分断することができる。
The
このように、二枚の導電体箔2,4,5のうち、一方の導電体箔4,5を巻回方向に対して一箇所で分断し、その分断端部4b,5b間に絶縁体シート8を介在させたことにより、図5の等価回路で示すように、コンデンサ素子1を二つのコンデンサ要素1a,1bに分割し、一つのコンデンサ素子1で直列段数を増やして二つのコンデンサ要素1a,1bを直列接続した構成と等価なものにすることができる。
In this way, one of the two conductor foils 2, 4 and 5 is divided at one place with respect to the winding direction and insulated between the divided ends 4b and 5b. By interposing the
前述のように、一方の導電体箔4,5を巻回方向に対して一箇所で分断し、その分断端部4b,5b間に絶縁体シート8を介在させて巻回した場合、二つのコンデンサ要素1a,1bを直列接続した構成が可能であるが、図6の等価回路で示すように、この一方の導電体箔4,5,6を巻回方向に対して二箇所で分断し、それぞれの分断端部間に絶縁体シート8を介在させて巻回すれば、三つのコンデンサ要素1a,1b,1cを三相スター結線で接続した構成と等価なものが可能となる。
As described above, when one of the conductor foils 4 and 5 is divided at one place in the winding direction and the insulating
以上の実施形態では、一方の導電体箔4,5の分断端部間に絶縁体シート8の一部を介挿し、その残部を導電体箔4,5と共に巻回させる構造としたが、このような構造以外に、図7の等価回路で示すように、一方の導電体箔4,5の分断端部を離隔配置し、その分断端部間で絶縁体シート8の全部を一方の導電体箔4,5と並置して巻回した構造が可能である。このように絶縁体シート8を配置することにより、離隔配置された分断端部間に絶縁体シート8の全部が介在することから、コンデンサ素子1を複数のコンデンサ要素1a,1bに分割することが確実となり、また、導電体箔4,5と絶縁体シート8とを分離して巻回できるので巻回作業が容易となる。なお、この場合も、絶縁体シート8の巻回側部8aを巻回方向の一方の側方で導電体箔4,5の巻回側部4a,5a間に介在させるため、絶縁体シート8が導電体箔4,5の1ターン以上の巻回長さを有する必要がある。
In the above embodiment, a part of the
この場合、図8の等価回路で示すように、一方の導電体箔4,5と同一分断位置で他方の導電体箔2,3を巻回方向に対して分断し、その分断端部間の導電体箔を除去した構造も可能である。このように分断端部間の導電体箔を除去することにより、コンデンサ素子1を製造するに際して、一方の導電体箔4,5と他方の導電体箔2,3の両方を同時に分断することができるので、分断作業の簡略化が図れてコスト低減が容易となる。
In this case, as shown in the equivalent circuit of FIG. 8, the other conductor foils 2, 3 are divided in the winding direction at the same dividing position as one of the conductor foils 4, 5, and between the divided ends. A structure in which the conductive foil is removed is also possible. When the capacitor element 1 is manufactured by removing the conductive foil between the divided end portions in this way, both the one
以上の実施形態では、一方の導電体箔4,5のみを巻回方向に対して分断した場合について説明したが、一方の導電体箔4,5と他方の導電体箔2,3の両方を分断し、それぞれの分断端部間に絶縁体シート8を介在させることも可能である。例えば、図9の等価回路で示すように、一方の導電体箔4,5を巻回方向に対して二箇所で分断し、他方の導電体箔2,3を巻回方向に対して一箇所で分断する。このように一方の導電体箔4,5と他方の導電体箔2,3の両方を分断し、それぞれの分断端部間に絶縁体シート8を介在させることにより、一つのコンデンサ素子1で直列段数をより一層増やして四つのコンデンサ要素1a〜1dを直列接続した構成と等価なものにすることができる。
In the above embodiment, the case where only one of the conductor foils 4 and 5 is divided in the winding direction has been described, but both the one conductor foils 4 and 5 and the other conductor foils 2 and 3 are separated. It is also possible to divide and interpose the
本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can of course be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention. It includes the equivalent meanings recited in the claims and the equivalents recited in the claims, and all modifications within the scope.
1 コンデンサ素子
2 他方の導電体箔
4,5 一方の導電体箔
7 誘電体シート
8 絶縁体シート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記二枚の導電体箔のうち、少なくとも一方の導電体箔を巻回方向に対して分断し、その分断端部間に、コンデンサ素子を内部で複数の容量単位に分割する絶縁体シートを介在させて前記導電体箔と共に巻回し、その絶縁体シートの巻回側部を巻回方向の一方の側方で前記導電体箔の巻回側部間に介在させたことを特徴とするコンデンサ装置。 Two conductor foils are used as a pair of electrodes, and a predetermined number of turns are wound in a state in which the conductor foil is insulated by a dielectric sheet, and one of the two conductor foils is wound on one of the conductor foils. The winding side portion protrudes from one side of the winding direction from the dielectric sheet and is drawn out as one electrode, and the winding side portion of the other conductor foil is drawn to the other side in the winding direction. A capacitor device having a capacitor element protruding from the body sheet and drawn out as the other electrode,
An insulator sheet that divides at least one of the two conductor foils with respect to the winding direction, and divides the capacitor element into a plurality of capacitance units internally between the divided ends. A capacitor characterized in that it is wound together with the conductor foil, and a winding side portion of the insulator sheet is interposed between winding side portions of the conductor foil on one side in the winding direction. apparatus.
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