JPS632129B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電極箔が巻回方向に多段直列に構成さ
れるコンデンサ素子において、絶縁の改良された
コンデンサに関する。

コンデンサの進歩は誘電体の進歩に殆んど依存
している。近等の高分子フイルム、とりわけ、ポ
リプロピレンのコンデンサへの適用はコンデンサ
の信頼性や小形軽量化を大巾に促進した。このよ
うな進歩により電力用コンデンサにおいてはその
単器容量は従来、誘電体がコンデンサ紙のみから
なるもので100KVA、コンデンサ紙とポリプロピ
レンフイルムの複合系からなるもので200KVAで
あつたが、ポリプロピレンフイルムのみからなる
いわゆるオールフイルムコンデンサでは300KVA
〜500KVAと変遷してきている。一方、例えば
6.6KV系に使用される進相用コンデンサの単器容
量は普通最少容量で10KVA、最大容量で前記
500KVAと、広い範囲にある。そしてこれらは同
一の設計思想で製造されている。このように、広
い範囲のコンデンサを製造する場合、多種の寸法
の電極箔や薄葉誘電体が用意されている。この種
類は周波数が50Hz、60Hzと２種類あることや容量
が前記如く広範囲にあること（例えば、10，15，
20，30，50，75，100，150，200，250，300，
400，500KVAの13種）から、非常に多く、10種
以上を用意する必要がある。このような欠点を除
去するために、数種類の定格を同一の寸法の薄葉
誘電体及び電極箔で構成する方法等が採用される
場合がある。このような場合、比較的小容量のも
のにおいては、巻回されたコンデンサ素子は非常
に薄いものとなり、これらを集合して容器内に収
納して、所定のコンデンサを得るには、コンデン
サ素子間の接続や絶縁対容器間の絶縁等に特殊な
方法を用いねばならないなどの欠点があつた。こ
のような欠点を除去するために、１ケの素子内で
電極箔を分割して、多段直列素子を作り、これを
所定数集合して容器に収納してコンデンサを得る
方法が採用されることがある。例えば、6.6KV用
の進相コンデンサでは普通その１相分は３又は４
の直列段数で構成される。従来はこれを、３ケ又
は４ケ（又はこれらの倍数）のコンデンサ素子を
３段又は４段直列に接続して構成していた。これ
に対し、多段直列コンデンサ素子は電極箔を巻回
方向の途中で分割して、３段又は４段の直列段数
を形成し、従来の３ケ又は４ケ（又はその倍数）
のコンデンサ素子を１ケ（又はその倍数）の素子
で構成するもので、１相分の素子は1/3〜1/4と小
形化され容器内の接続が絶縁が簡略化される。

このように改善された多段直列コンデンサ素子
においては、従来の多段直列を有しない素子では
生じない問題がある。すなわち、多段直列コンデ
ンサ素子の分割電極の一端と他の一端間の絶縁で
ある。分割電極の一端と他の一端間には通常対向
する電極の２倍の電圧が印加されることになり、
この間の絶縁は多段直列コンデンサ素子を構成す
る上では重要である。

本発明は上述の点を考慮し、多段直列コンデン
サ素子の分割電極間の絶縁を適正にしたコンデン
サを提供することを目的とする。

以下本発明の一実施例を図面を参照しながら説
明する。第１図はコンデンサ素子１０の斜視図
で、１１，２１は一対の薄葉誘電体、１２，２２
は一対の電極箔１３ａ，１３ｂは電極箔１２，２
２の口出片である。第２図はこのコンデンサ素子
１０を巻回方向に展開図で、多段直列コンデンサ
素子を作るために電極１２が分割電極１２ａと分
割電極１２ｂに分割されているのを示しており、
Ｎは分割電極１２ａ，１２ｂ間の薄葉誘電体１
１，２１と対向する電極２２の巻回数を表わし１
５ａ，１５ｂは分割電極１２ａ，１２ｂの終端及
び始端を表わす。本発明はこの巻回数Ｎを１回起
える回数にするところにある。

第３図は第１図及び第２図をより詳細に説明す
るために、電極分割部分を拡大して示した図であ
る。この図から分割電極１２ａと１２ｂ間には巻
回数Ｎが１回を越えるとき薄葉誘電体１１，２１
は、４層存在していることがわかる。

ところで、分割電極１２ａ，１２ｂ間には、そ
れに対向して電極２２があるが、分割電極１２ａ
と電極２２間、分割電極１２ｂ電極２２間に電圧
が分担されて、対向電極１２ａ，１２ｂ間には電
極が直接対向しないようであるが、電極１２，２
２の巻回時の製造公差（数mm程度）やあらかじめ
対向する電極をずらして巻回する方法等があり、
分割電極１２ａ，１２ｂ間で対向する電極を形成
する。

第４図はその状態を示したコンデンサ素子１０
の断面図で、電極２２が図の如く配されると、分
割電極１２ａ，１２ｂ間は対向する電極を形成す
ることがわかる。

コンデンサの設計においては、コロナ開始スト
レスEaが重要な要因であり、コンデンサの定格
電圧はこのコロナ開始ストレスEaで決められる
ほどである。そして、油浸コンデンサではコロナ
開始ストレスEaは電極間に配された誘電体の厚
さをｄとすると、下式の関係にあることは知られ
ている。

Ea α Ｋ√ （Ｋ：定数） ……(1) すなわち、電極間の誘電体の厚さが２倍になつ
ても、その間のコロナ開始ストレスは√２倍にし
かならないことを表わしている。本発明において
分割電極間の巻回数Ｎを１を越える巻回数とした
のはこのためである。すなわち、Ｎが１を越える
とき、分割電極１２ａ，１２ｂ間には４層の薄葉
誘電体１１，２１の層があり、(1)式より分割電極
１２ａ，１２ｂ間のコロナ開始ストレスEaは２
倍となり、所定の特性を得ることができるもので
ある。

しかしながら、Ｎが前記の如く１を越えたとし
ても第３図で示した分割電極１２ａ，１２ｂの終
端１５ａと始端１５ｂの距離Ｍがあまり大きくな
いと、コロナ開始ストレスは所定の値を得ること
ができない。第５図は寸法Ｍを種々変えて、コロ
ナ開始ストレスEaを測定した実験結果で、縦軸
Ｅは分割電極１２ａ（又は１２ｂ）と対向する電
極２２間のコロナ開始ストレスに対する倍数であ
り、Ｍが10mm以上になつたときに分割電極１２ａ
と１２ｂ間で所定のコロナ開始ストレスが得られ
ることを示している。

以上の如く構成された多段直列コンデンサ素子
でコンデンサを構成すれば、電極を分割すること
による、特性の低下のおそれがなく、所期の特性
を有した多段直列コンデンサ素子を得ることがで
き、この多段直列コンデンサ素子を用いることに
より特性の低化がなく、小形軽量化されたコンデ
ンサを得ることができ、資源削減等に寄与するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はコンデンサ素子の斜視図、第２図は本
発明のコンデンサにおける多段分割コンデンサ素
子の電極分割部を巻回方向に展開した展開図、第
３図は電極分割部を拡大して示した断面図、第４
図は電極が製造公差等によりずれた場合に考えら
れる電極―薄葉誘電体の配置を表わす図、第５図
は本発明のコンデンサにおける多段直列コンデン
サ素子において、第３図で示したＭの寸法とコロ
ナ開始ストレスとの関係を表わすグラフである。 １１，２１…薄葉誘電体、１２，２２…電極
箔、１２ａ，１２ｂ…分割電極、Ｎ…分割電極１
２ａ及び１２ｂ間の薄葉誘電体の巻回数、Ｍ…分
割電極１２ａ，１２ｂの終端１５ａと始端１５ｂ
との距離。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一対の電極箔と、これを絶縁分離する薄葉誘
   電体とを交互に重ねて巻回してなり、上記電極箔
   を巻回方向に分割して多段直列に構成したコンデ
   ンサ素子を有するものにおいて、前記コンデンサ
   素子は前記電極箔の分割電極間の薄葉誘電体の巻
   回数が１回を越えるように構成されていることを
   特徴とするコンデンサ。 ２ 薄葉誘電体の巻回数が１回を越え、２回以下
   のとき、一方の分割電極の終端と他方の分割電極
   の始端の間が10mm以上になるように構成されてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   コンデンサ。