JP3037546B2 - High voltage capacitor for pulse forming - Google Patents

High voltage capacitor for pulse forming

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JP3037546B2 JP5351792A JP35179293A JP3037546B2 JP 3037546 B2 JP3037546 B2 JP 3037546B2 JP 5351792 A JP5351792 A JP 5351792A JP 35179293 A JP35179293 A JP 35179293A JP 3037546 B2 JP3037546 B2 JP 3037546B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、急峻なパルス電流が流
れるパルス成形用高圧コンデンサに関し、残留インダク
タンスの小さいコンデンサを提供することを目的とした
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-voltage capacitor for pulse shaping in which a steep pulse current flows, and an object thereof is to provide a capacitor having a small residual inductance.

【0002】[0002]

【従来の技術】パルス成形用コンデンサは、急峻なパル
ス電流が流れるために高周波域におけるコンデンサの残
留インダクタンスを小さくすることが求められている。
2. Description of the Related Art Since a steep pulse current flows in a pulse shaping capacitor, it is required to reduce the residual inductance of the capacitor in a high frequency range.

【0003】特に近年は、高圧、かつ小容量のコンデン
サが主流となり、残留インダクタンス値も200nH以
下との要請が多い。例えば、定格電圧55kVDC、静電
容量0.0425μF、パルス電流8000A/0.2
5μsなどのように、極めて急峻で大電流であり、これ
を50Hzの繰返し周波数での使用を条件とするものも
ある。この例の場合の実効電流は約22Aであり、前記
のように静電容量は0.0425μFと小さいことか
ら、素子は巻取時に電極を誘電体からはみ出させたはみ
出し構造とし、この素子を直列及び並列に接続して所定
の静電容量を得ていた。このはみ出し構造の例として
は、図5に示すようなものがある。すなわち、アルミニ
ウム電極2、3、4は幅方向に2シリーズ巻構造とし、
この電極2、4に接してコンデンサ紙、ポリプロピレン
フィルムからなる誘電体1、この誘電体1を介して対極
となるアルミニウム電極3を配し、これらを巻き取った
構成からなる素子5を作製し、この素子5を使用して、
例えば4並列素子群を4直列に接続して総容量を0.0
425μFとする。この構造の場合、1素子の中に2個
のコンデンサを有すると同義であるから、直列接続され
たコンデンサは8シリーズとなるので、誘電体1へのス
トレスは適宜な値に分配され、また各素子5を接続する
リード線数が少なくなるのでインダクタンスが小さくな
る利点はある。
In particular, in recent years, high-voltage and small-capacity capacitors have become mainstream, and there are many demands for a residual inductance value of 200 nH or less. For example, a rated voltage of 55 kVDC, a capacitance of 0.0425 μF, and a pulse current of 8000 A / 0.2
Some are extremely steep and have large currents, such as 5 μs, which are conditioned on use at a repetition frequency of 50 Hz. In this example, the effective current is about 22 A, and the capacitance is as small as 0.0425 μF as described above. Therefore, the element has a protruding structure in which the electrodes protrude from the dielectric during winding, and this element is connected in series. And connected in parallel to obtain a predetermined capacitance. FIG. 5 shows an example of the protrusion structure. That is, the aluminum electrodes 2, 3, and 4 have a 2-series winding structure in the width direction,
A capacitor paper, a dielectric 1 made of a polypropylene film, and an aluminum electrode 3 serving as a counter electrode are arranged in contact with the electrodes 2 and 4 via the dielectric 1, and an element 5 having a configuration in which these are wound up is produced. Using this element 5,
For example, a total capacity of 0.0 is connected by connecting four parallel element groups in four series.
425 μF. In the case of this structure, it is synonymous to have two capacitors in one element, so that the series-connected capacitors are 8 series, so that the stress on the dielectric 1 is distributed to an appropriate value, and There is an advantage that the inductance is reduced because the number of lead wires connecting the element 5 is reduced.

【0004】次いで、各素子からのリード線は上蓋に取
付けられた高圧ブッシングの中空部へ複数本束ねて挿入
し、この束ねた複数本のリード線に絶縁スリーブを被覆
した後、これを外部ボルト端子に接続する。同様に他方
の電極リード線も複数本束ねて絶縁スリーブを被覆した
後、ケースの内壁面に接続し、上蓋とケースとを密閉し
てコンデンサとしていた。
Then, a plurality of lead wires from each element are bundled and inserted into the hollow portion of the high-pressure bushing attached to the upper lid, and the bundled plurality of lead wires are covered with an insulating sleeve. Connect to terminal. Similarly, a plurality of other electrode lead wires were bundled and covered with an insulating sleeve, and then connected to the inner wall surface of the case, and the upper lid and the case were hermetically sealed to form a capacitor.

【0005】以上のような構成からなるコンデンサにお
いて残留インダクタンスを低くするには、リード線の本
数を多くする、非磁性体のケースを使用する、ケース内
部に収容した素子からのリード線をできるだけ短くする
などの手段を用いている。
In order to reduce the residual inductance in the capacitor having the above-described structure, the number of lead wires should be increased, a non-magnetic case should be used, and the lead wires from the elements housed inside the case should be as short as possible. Or other means.

【0006】しかしながら、前記の例に示したコンデン
サの場合で残留インダクタンスは0.24μHと大き
く、このコンデンサをパルス成形回路に使用した場合
は、波形がフラットに成形されず、さらにインダクタン
スのロスも大きくなって、このロス分だけ大きな電源装
置が必要となり、小形化及び軽量化が図れない問題点が
あった。
However, in the case of the capacitor shown in the above example, the residual inductance is as large as 0.24 μH. When this capacitor is used in a pulse shaping circuit, the waveform is not shaped flat and the inductance loss is large. As a result, a power supply device that is large by the amount of the loss is required, and there is a problem that the size and weight cannot be reduced.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】前記のような構成から
なるコンデンサでは、次のような問題点がある。すなわ
ち、インダクタンスを小さくするためにはリード線を多
くすればよいが、多くしたリード線を収容するためにブ
ッシング中空部を太くしなければならないためブッシン
グが大形化する、ブッシング本数を2本以上にすれば小
さくすることはできるが、上蓋の加工、組込み作業の工
数増加などによってコンデンサが高価になる問題点もあ
った。
The capacitor having the above configuration has the following problems. That is, to reduce the inductance, it is sufficient to increase the number of lead wires. However, the bushing must be thickened to accommodate the increased lead wire, so that the bushing becomes large. However, there is a problem that the capacitor becomes expensive due to the processing of the upper lid and an increase in the number of steps of the assembling work.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明になるパルス成形
用高圧コンデンサは、上記の点に鑑み成されたもので、
コンデンサ紙及び/又は有機フィルムからなる誘電体と
金属電極箔とを巻回して得た素子と、この素子の複数本
を直列及び/又は並列に接続した素体と、この素体から
引出した一極の電極リード線を絶縁ブッシングの中空部
を通して接続した外部ボルト端子と、この外部ボルト端
子を取着するとともに他極の電極リード線を接続した上
蓋と、前記素体及び上蓋を収容し密閉してなる金属ケー
スとからなるコンデンサにおいて、前記電極リード線を
複数本に分割し、この分割した電極リード線それぞれを
絶縁スリーブで被覆したことを特徴とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A high voltage capacitor for pulse shaping according to the present invention has been made in view of the above points, and
An element obtained by winding a dielectric made of capacitor paper and / or an organic film and a metal electrode foil, a body in which a plurality of these elements are connected in series and / or in parallel, and an element drawn from the body An external bolt terminal to which the electrode lead wire of the pole is connected through the hollow portion of the insulating bushing, an upper lid to which the external bolt terminal is attached and to which the electrode lead wire of the other pole is connected, and the element body and the upper lid are housed and sealed. Wherein the electrode lead wire is divided into a plurality of pieces, and each of the divided electrode lead wires is covered with an insulating sleeve.

【0009】[0009]

【作用】この種のコンデンサにおいては、急峻なパルス
電流の立上がり周波数はおおよそ2MHzであるため
に、パルス電流は電極リード線の表面に集中して流れ
る。したがって、従来のように電極リード線を絶縁しな
いで束ねた場合のリード線の有効断面積は小さくなって
しまうが、本発明のように各リード線に絶縁スリーブを
被覆した場合には、各リード線のパルス電流はリード線
の本数で除した値に分割され、各リード線の表面を流れ
ることになるから、リード線全数の表面積を使用するこ
とになるので、有効断面積は従来に比して大になること
は明らかである。したがって、リード線の周囲の磁界強
度が小さくなり、パルス電流のON、OFFによる逆起
電力は小さい値となる。すなわち、インダクタンスは小
さくなる。例えば、φ0.18mm×70本の撚線で長
さ20cmを4本用意し、インダクタンス(L)を測定
した結果は、下記の通りである。 従来例(4本束ねたものに絶縁スリーブを被覆)L=
0.202μH 本発明(4本それぞれに絶縁スリーブを被覆) L=
0.172μH
In this type of capacitor, the rising frequency of the steep pulse current is approximately 2 MHz, so that the pulse current flows intensively on the surface of the electrode lead wire. Therefore, when the electrode leads are bundled without insulation as in the related art, the effective cross-sectional area of the leads is reduced. However, when each lead is covered with an insulating sleeve as in the present invention, each lead is Since the pulse current of a wire is divided into values divided by the number of leads and flows on the surface of each lead, the surface area of the entire number of leads is used, so the effective area is smaller than before. It is clear that it will be big. Therefore, the magnetic field intensity around the lead wire becomes small, and the back electromotive force due to ON / OFF of the pulse current becomes a small value. That is, the inductance becomes smaller. For example, the results of measuring four inductances (L) of four strands each having a length of φ0.18 mm × 70 strands and a length of 20 cm, and measuring the inductance (L) are as follows. Conventional example (Insulation sleeve is coated on a bundle of four) L =
0.202 μH The present invention (each of the four is covered with an insulating sleeve) L =
0.172μH

【0010】[0010]

【実施例】厚さ16μmのコンデンサ紙2枚と厚さ30
μmのポリプロピレンフィルム1枚を誘電体1とし、こ
れに厚さ16μmのアルミニウム電極を図5に示すよう
に配し、このアルミニウム電極をA電極2、B電極3、
C電極4とする。この電極A、B、Cのそれぞれの有効
対向幅を20mmとして巻回し、定格55kVDC−0.
0425μFの素子5を作製した。この素子5を4個直
列に接続して1ブロックとし、このブロック2個を並列
に接続して素体6としたのが図1である。このような構
造の素体6中央部に集まった各素子5からの電極リード
線7(φ0.18mm×70本の撚線を単位とする)8
本に、図2に示すようにそれぞれ絶縁スリーブ8を被覆
し、互いに絶縁された状態で外部ボルト端子9に接続し
た。この外部ボルト端子9は、ブッシング10の中空部
に挿入され、上蓋11に取着されたブッシング10には
んだ付けなどにより固定される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Two 16 μm thick capacitor papers and a thickness of 30 μm
One μm-thick polypropylene film was used as the dielectric 1, and an aluminum electrode having a thickness of 16 μm was disposed on the dielectric film 1 as shown in FIG.
C electrode 4. Each of the electrodes A, B, and C is wound with an effective facing width of 20 mm, and has a rating of 55 kVDC-0.
An element 5 of 0425 μF was produced. FIG. 1 shows four elements 5 connected in series to form one block, and two blocks connected in parallel to form a body 6. Electrode lead wires 7 from each element 5 gathered at the center of the element body 6 having such a structure (φ0.18 mm × 70 stranded wires as a unit) 8
Each of the books was covered with an insulating sleeve 8 as shown in FIG. 2 and connected to an external bolt terminal 9 while being insulated from each other. The external bolt terminal 9 is inserted into a hollow portion of the bushing 10 and fixed to the bushing 10 attached to the upper lid 11 by soldering or the like.

【0011】一方、対極となる他の電極リード線12
は、素体6の両端部から各4本(φ0.18mm×70
本の撚線を単位とする)を引出し、前記と同様にそれぞ
れに絶縁スリーブ8を被覆した後、その先端を上蓋11
に取着した接続端子13に上蓋11の内部で接続する。
On the other hand, another electrode lead wire 12 serving as a counter electrode
Are four from each end of the body 6 (φ0.18 mm × 70
And the insulating sleeves 8 are respectively coated in the same manner as described above, and the ends thereof are covered with the upper lid 11.
To the connection terminal 13 attached to the inside of the upper lid 11.

【0012】このように電極リード線7、12を接続し
た素体6をケース14に収容し、上蓋11をケース14
に取着して密閉し、図3に示すコンデンサを完成した。
The element body 6 thus connected to the electrode lead wires 7 and 12 is accommodated in a case 14 and the upper lid 11 is attached to the case 14.
And sealed, to complete the capacitor shown in FIG.

【0013】このコンデンサの周波数−インピーダンス
特性から、共振周波数を求める。
The resonance frequency is obtained from the frequency-impedance characteristic of the capacitor.

【0014】残留インダクタンスLは、The residual inductance L is

【0015】[0015]

【数1】1/[(2πf02 ×C] で算出される(ただし、f0 は、共振周波数である)。
その値を従来のインダクタンスLと比較したのが表1で
ある。
## EQU1 ## It is calculated by 1 / [(2πf 0 ) 2 × C] (where f 0 is the resonance frequency).
Table 1 compares the value with a conventional inductance L.

【0016】[0016]

【表1】 [Table 1]

【0017】表1から明らかなように、実施例の場合
は、従来例に比しインダクタンスを約23%低減するこ
とができた。
As is clear from Table 1, in the case of the embodiment, the inductance could be reduced by about 23% as compared with the conventional example.

【0018】また、図4に周波数−インピーダンス特性
を示す。
FIG. 4 shows frequency-impedance characteristics.

【0019】なお、上記実施例では、使用したブッシン
グが1本の場合について述べたが、2本ブッシングの場
合はさらに効果が高く、インダクタンスを約36%まで
低減できることを確認している。
In the above embodiment, the case where only one bushing is used has been described. However, it has been confirmed that the effect is further enhanced when two bushings are used, and the inductance can be reduced to about 36%.

【0020】[0020]

【発明の効果】本発明になるパルス成形用高圧コンデン
サを使用すれば、残留インダクタンスを1本ブッシング
の場合で23%、2本ブッシングの場合で36%低減さ
せることができるから、パルス成形においてフラットな
波形を容易に得ることができるとともに、パルス成形用
装置の電源の小容量化を実現することができる。
By using the high-voltage capacitor for pulse shaping according to the present invention, the residual inductance can be reduced by 23% in the case of one bushing and 36% in the case of two bushings. A simple waveform can be easily obtained, and the capacity of the power supply of the pulse shaping apparatus can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の素子を接続した素体を示す正面図であ
る。
FIG. 1 is a front view showing an element body to which an element of the present invention is connected.

【図2】本発明のブッシング内部を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing the inside of the bushing of the present invention.

【図3】本発明のコンデンサを示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing the capacitor of the present invention.

【図4】周波数−インピダンス特性を示す特性図であ
る。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing frequency-impedance characteristics.

【図5】素子の構成を示す一部展開図である。FIG. 5 is a partially developed view showing a configuration of an element.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 誘電体 2 アルミニウム電極(A電極) 3 アルミニウム電極(B電極) 4 アルミニウム電極(C電極) 5 素子 6 素体 7 電極リード線 8 絶縁スリーブ 9 外部ボルト端子 10 ブッシング 11 上蓋 12 電極リード線 13 接続端子 14 ケース DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dielectric 2 Aluminum electrode (A electrode) 3 Aluminum electrode (B electrode) 4 Aluminum electrode (C electrode) 5 Element 6 Element 7 Electrode lead 8 Insulation sleeve 9 External bolt terminal 10 Bushing 11 Top lid 12 Electrode lead 13 Connection Terminal 14 Case

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 コンデンサ紙及び/又は有機フィルムか
らなる誘電体と金属電極箔とを巻回して得た素子と、こ
の素子の複数本を直列及び/又は並列に接続した素体
と、この素体から引出した一極の電極リード線を絶縁ブ
ッシングの中空部を通して接続した外部ボルト端子と、
この外部ボルト端子を取着するとともに他極の電極リー
ド線を接続した上蓋と、前記素体及び上蓋を収容し密閉
してなる金属ケースとからなるコンデンサにおいて、前
記電極リード線を複数本とし、この複数本の電極リード
線それぞれを絶縁スリーブで被覆したことを特徴とする
パルス成形用高圧コンデンサ。
1. An element obtained by winding a dielectric made of capacitor paper and / or an organic film and a metal electrode foil, a body in which a plurality of these elements are connected in series and / or in parallel, An external bolt terminal that connects a single electrode lead wire drawn out of the body through the hollow part of the insulating bushing,
An upper cover to which the external bolt terminal is attached and to which the electrode lead of the other electrode is connected, and a capacitor including a metal case which houses and seals the element body and the upper cover, the plurality of electrode leads are provided, A high voltage capacitor for pulse forming, wherein each of the plurality of electrode leads is covered with an insulating sleeve.
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