KR102012615B1 - 냉각 배열체를 갖는 전력 커패시터 모듈 - Google Patents
냉각 배열체를 갖는 전력 커패시터 모듈Info
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Abstract
본 개시는 케이싱 (3); 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a); 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 로서, 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 은 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 상에 적층되는, 상기 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a); 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 에 연결된 제 1 버스바 어셈블리 (13); 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 에 연결된 제 2 버스바 어셈블리 (19); 제 1 버스바 어셈블리 (13) 와 제 2 버스바 어셈블리 (19) 사이에 제공된 열 전도층 (17) 을 포함하고, 제 1 버스바 어셈블리 (13) 및 제 2 버스바 어셈블리 (19) 는 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 과 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 사이에 배열되며, 열 전도층 (17; 17') 은 케이싱 (3) 과 열 접촉하여, 제 1 버스바 어셈블리 (13) 및 제 2 버스바 어셈블리 (19) 로부터 케이싱 (3) 으로 열을 전도시키고, 케이싱 (3) 은 제 1 버스바 어셈블리 (13) 및 제 2 버스바 어셈블리 (19) 로부터 전기적으로 절연된다.
Description
본 개시는 복수의 커패시터 엘리먼트들을 포함하는 전력 커패시터들에 관한 것이다.
전력 커패시터 유닛들, 또는 고전압 커패시터 유닛들은 통상 케이싱 및 케이싱 내부에 배열되고 버스바 (busbar) 어셈블리들에 연결된 복수의 커패시터 엘리먼트들을 포함하며, 버스바 어셈블리들은 차례로 케이싱 내로 및 밖으로 전류를 리딩하는 부싱들에 연결된다.
각각의 커패시터 엘리먼트는 알루미늄 호일로 함께 감겨지는 폴리프로필렌과 같은 수개의 층들의 절연 필름으로 이루어질 수도 있다. 알루미늄 호일은 전극들로서 작용하고 필름 층들은 유전체로서 작용한다. 커패시터 엘리먼트들은 대안적으로 수개의 층들이 금속화된 플라스틱 필름으로 이루어질 수 있을 것이다.
전력 커패시터가 동작되고 있을 때 큰 양의 열이 케이싱 내부에 발생된다. US 2014/334105 A1 은 열 및 전기 고려들 양자 모두를 포함하는 커패시터 패키징 솔루션을 개시한다. 패키지는 버스바에 전기적으로 커플링된 커패시터 엘리먼트들, 및 버스바와 케이스 사이의 열적으로 향상된 절연층을 포함할 수 있다. 절연층은 케이스 베이스 및 측벽 부분들에 인접하게 제공된다. 버스바는 절연층에 인접하여 배치되고, 커패시터 엘리먼트들과의 그의 접촉 이전에 버스바로부터의 열 소산을 위한 연장된 경로를 제공하기 위해 패키지 측면을 따라 그리고 커패시터 엘리먼트 아래의 패키지 길이를 따라 연장되도록 구성된다. 향상된 절연층은 커패시터의 핫스폿 온도를 회피하기 위해 버스바로부터 케이스로 열을 멀리 전도시키도록 구성된다. 절연층은 버스바와 케이스 사이의 전기적 절연을 제공할 뿐아니라, 버스바로부터 케이스로의 열의 전달을 향상시키고, 따라서 커패시터 엘리먼트들로 전달되는 열의 양을 감소시킬 수 있다. 절연층은 열 소산을 향상시키도록 구성된 열적으로 향상된 물질을 포함한다. 절연층은 알루미나 필러와 같은 열 전도성 필러가 주입된 에폭시 물질을 포함한다.
전기적 특성들, 예를 들어 커패시턴스 크기는 전력 커패시터 유닛을 설계할 때 고려되는 통상적인 성능 파라미터들이다. 그러한 파라미터들은 커패시터 엘리먼트들의 크기 또는 수에 종속할 수도 있다.
고정된 미리 결정된 높이를 갖는 커패시터 엘리먼트들의 층들의 적합한 수를 선택함으로써, 더 양호한 제조 유연성이 제공될 수도 있으며, 이는 상이하게 사이징된 커패시터 엘리먼트들이 상이한 정격의 전력 커패시터 유닛들을 위해 제조되어야 하는 경우에 비해 어셈블리 라인의 더 적은 변경이 요구되기 때문이다. 하나의 크기를 갖는 커패시터 엘리먼트가 따라서 상이한 성능 정격들을 갖는 전력 커패시터 유닛들을 위한 빌딩 블록으로서 간주될 수도 있다. 따라서, 어셉블리 라인의 실질적 변경들을 요구할 고성능 전력 커패시터에 대한 각 커패시터 엘리먼트의 크기를 확대하는 대신에, 추가적인 커패시터 엘리먼트들이 원하는 전력 커패시터 성능을 획득하기 위해 층들로 적층될 수도 있다.
커패시터 엘리먼트들의 2 개 이상의 층이 제공된 전력 커패시터 유닛들은 그러나 커패시터 엘리먼트들의 층들 사이에 배열된 버스바 어셈블리들에 의해 생성된 추가적인 열로 인한 도전을 제공한다.
US 2014/334105 A1 의 개시는 버스바로부터 케이스를 향하는 방향으로 열 전도를 제공하는 단일층 커페시터만을 개시하지만, 그것은 버스바와 케이스 사이의 열 전달 방향에 수직인 횡방향으로 효율적인 열 전도를 제공하지 않는다.
상기의 관점에서, 본 개시의 일반적 목적은 종래 기술의 문제를 해결하거나 적어도 완화하는 전력 커패시터 유닛을 제공하는 것이다.
이리하여, 케이싱, 제 1 층의 커패시터 엘리먼트들, 제 2 층의 커패시터 엘리먼트들을 포함하는 전력 커패시터 유닛이 제공되고, 여기서 제 1 층의 커패시터 엘리먼트들은 제 2 층의 커패시터 엘리먼트들상에 적층되고, 제 1 버스바 어셈블리는 제 1 층의 커패시터 엘리먼트들에 연결되고, 제 2 버스바 어셈블리는 제 2 층의 커패시터 엘리먼트들에 연결되고, 여기서, 제 1 버스바 어셈블리 및 제 2 버스바 어셈블리는 제 1 층의 커패시터 엘리먼트들과 제 2 층의 커패시터 엘리먼트들 사이에 배열되며, 열 전도층이 제 1 버스바 어셈블리와 제 2 버스바 어셈블리 사이에 제공되고, 여기서 열 전도층은 케이싱과 열 접촉하여, 제 1 버스바 어셈블리 및 제 2 버스바 어셈블리로부터 케이싱으로 열을 전도하며, 여기서 케이싱은 제 1 버스바 어셈블리 및 제 2 버스바 어셈블리로부터 전기적으로 절연된다.
이것에 의해 획득가능한 효과는 커패시터 엘리먼트들의 그 2 개의 층들 사이에 발생된 열이 전력 커패시터 유닛의 냉각을 위해 이러한 영역으로부터 케이싱으로 전도될 수도 있다는 것이다. 열 전도층은 케이싱으로 밖으로, 열 전도층에 의해 정의된 평면에서 측면방향으로 열전도를 제공한다.
더욱이, 2 개 이상의 층들의 커패시터 엘리먼트들을 갖는 전력 커패시터 유닛은 열 전도층으로 인해 1 개의 층의 커패시터 엘리먼트들을 갖는 동일한 MVAR 또는 MJoule 정격들에 비해 더 낮은 최대 온도를 갖도록 설계될 수 있다. 제조에서의 더 큰 유연성은 전력 커패시터 유닛을 설계하기 위해 더 적은 수의 더 긴 (taller) 커패시터 엘리먼트들 대신에 더 많은 수의 더 짧은 커패시터 엘리먼트들을 사용하는 것이 가능한 경우에 획득될 수 있다.
제 1 버스바 어셈블리 및 제 2 버스바 어셈블리로부터의 열 소산은 열전도층의 열 싱크 기능성 및 열 전도층과 열 접촉하는 케이싱에 의해 제공된다. 제 1 버스바 어셈블리 및 제 2 버스바 어셈블리로부터 소산된 대부분의 열은 따라서 열 전도층과 케이싱 사이의 열 접촉에 기인하여 획득된 이러한 열 싱크 기능성에 의해 제공된다.
열 전도층은 하나의 변형에 따르면 고체일 수도 있다. 열 전도층은 특히 중공이 아니다; 그것은 예를 들어 냉각제를 나르는 임의의 채널들이 제공되지 않는다. 열 전도층은 일체형 (monolithic) 일 수도 있다.
하나의 실시형태에 따르면, 열 전도층은 적어도 하나의 시트에 의해 형성된다.
하나의 실시형태에 따르면, 그 적어도 하나의 시트는 알루미늄 시트, 구리 시트, 및 산화물 입자들을 포함하는 플라스틱 시트 중 하나이다.
하나의 실시형태에 따르면, 그 적어도 하나의 시트는 제 1 층의 커패시터 엘리먼트들 및 제 2 층의 커패시터 엘리먼트들 사이로부터 돌출하는 시트 부분을 가지며, 그 시트 부분은 케이싱의 측벽과 평행하게 연장되도록 접히고, 케이싱의 측벽과 열 접촉한다.
하나의 실시형태에 따르면, 그 시트 부분은 케이싱의 넓은 벽과 평행하게 연장되도록 접히고, 케이싱의 넓은 벽과 열 접촉하며, 그 넓은 벽은 제 1 층의 커패시터 엘리먼트들과 제 2 층의 커패시터 엘리먼트들 사이의 열 전도층에 의해 정의된 표면과 평행하다.
하나의 실시형태에 따르면, 그 시트 부분은 넓은 벽의 길이의 대부분을 따라 연장된다. 케이싱과의 추가적인 열 접촉을 갖는 금속 시트를 배열함으로써, 더 양호한 열 소산이 획득될 수도 있다.
하나의 실시형태에 따르면, 열 전도층은 케이싱과 직접 접촉한다.
하나의 실시형태는 열 전도층과 제 1 버스바 어셈블리 사이에 제공되고 열 전도층과 제 1 버스바 어셈블리와 열 접촉하는 제 1 절연층을 포함하고, 그 제 1 절연층은 제 1 버스바 어셈블리와 열 전도층 사이에 전기적 절연을 제공하도록 구성되며, 열 전도층과 제 2 버스바 어셈블리 사이에 제공되고 열 전도층과 제 2 버스바 어셈블리와 열 접촉하는 제 2 절연층을 포함하고, 그 제 2 절연층은 제 2 버스바 어셈블리와 열 전도층 사이에 전기적 절연을 제공하도록 구성된다. 케이싱은 이것에 의해, 특히 열 전도층이 금속 시트인 경우에, 제 1 버스바 어셈블리 및 제 2 버스바 어셈블리로부터 전기적으로 절연된다.
열 전도층이 전기 절연성 및 열 전도성인 경우, 예를 들어, 열 전도층이 그 안에 산재된 산화물 입자들을 포함하는 플라스틱 재료로 제조되는 경우에, 일반적으로, 제 1 버스바 어셈블리, 제 2 버스바 어셈블리 및 케이싱 사이에 전기 절연을 제공하기 위해 열 전도층 자체 이외에 추가적인 전기 절연층들에 대한 필요가 없다.
하나의 실시형태에 따르면, 제 1 절연층은 제 1 버스바 어셈블리와 및 열 전도층과 직접 접촉한다.
하나의 실시형태에 따르면, 제 2 절연층은 제 2 버스바 어셈블리와 및 열 전도층과 직접 접촉한다.
하나의 실시형태에 따르면, 케이싱은 금속으로 이루어진다.
하나의 실시형태에 따르면, 제 1 절연층은 폴리머 시트에 의해 형성된다.
하나의 실시형태에 따르면, 제 2 절연층은 폴리머 시트에 의해 형성된다.
하나의 실시형태는 제 1 층의 커패시터 엘리먼트들에 연결되고 케이싱과 제 1 층의 커패시터 엘리먼트들 사이에 제공된 제 3 버스바 어셈블리, 및 제 3 버스바 어셈블리와 케이싱 사이에 제공되어 제 3 버스바 어셈블리로부터 케이싱을 전기 절연하기 위한 제 3 절연층을 포함한다.
하나의 실시형태는 제 2 층의 커패시터 엘리먼트들에 연결되고 케이싱과 제 2 층의 커패시터 엘리먼트들 사이에 제공된 제 4 버스바 어셈블리, 및 제 4 버스바 어셈블리와 케이싱 사이에 제공되어 제 4 버스바 어셈블리로부터 케이싱을 전기 절연하기 위한 제 4 절연층을 포함한다.
하나의 실시형태에 따르면, 열 전도층은 단지 제 1 층의 커패시터 엘리먼트들과 제 2 층의 커패시터 엘리먼트들 사이의 영역의 제한된 부분을 커버하도록 배열되고, 열 전도층은 단지 제 1 층의 커패시터 엘리먼트들과 제 2 층의 커패시터 엘리먼트들 사이의 2 개의 대향하는 측방향 부분들을 따라 제공된다.
케이싱은 부싱들을 포함하는 근위 단부 벽 및 근위 단부 벽에 대향하여 배열되는 원위 단부 벽을 가질 수도 있다. 대향하는 측방향 부분들은 근위 단부 벽으로부터 원위 단부 벽을 향하는 방향으로 연장될 수도 있다.
일반적으로, 청구범위에서 사용되는 모든 용어들은 명시적으로 여기서 달리 정의되지 않는다면, 본 기술 분야에서의 그들의 보통의 의미에 따라 해석되어야 한다. 하나의 (a/an)/그 (the) 엘리먼트, 장치, 컴포넌트, 수단 등에 대한 모든 참조들은 명시적으로 달리 언급되지 않는다면, 엘리먼트, 장치, 컴포넌트, 수단 등의 적어도 하나의 예를 지칭하는 것으로서 개방적으로 해석되어야 한다.
본 발명의 개념의 특정의 실시형태들이 이제 첨부하는 도면들을 참조하여 예시로써 기술될 것이다.
도 1 은 전력 커패시터 유닛의 일 예의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 2 는 일부 내부 컴포넌트들이 노출된 채로 도 1 의 전력 커패시터 유닛의 부분의 사시도를 개력적으로 묘사한다.
도 3 은 도 1 의 전력 커패시터 유닛의 열 전도 구성의 하나의 예를 개략적으로 보여주는 도 1 의 전력 커패시터의 라인 A-A 을 따른 단면도이다.
도 4 는 도 1 의 전력 커패시터 유닛의 열 전도 구성의 다른 예를 개략적으로 보여주는 도 1 의 전력 커패시터의 라인 A-A 을 따른 단면도이다.
도 5 는 도 1 의 전력 커패시터 유닛의 열 전도 구성의 다른 예를 개략적으로 보여주는 도 1 의 전력 커패시터의 라인 A-A 을 따른 단면도이다.
도 1 은 전력 커패시터 유닛의 일 예의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 2 는 일부 내부 컴포넌트들이 노출된 채로 도 1 의 전력 커패시터 유닛의 부분의 사시도를 개력적으로 묘사한다.
도 3 은 도 1 의 전력 커패시터 유닛의 열 전도 구성의 하나의 예를 개략적으로 보여주는 도 1 의 전력 커패시터의 라인 A-A 을 따른 단면도이다.
도 4 는 도 1 의 전력 커패시터 유닛의 열 전도 구성의 다른 예를 개략적으로 보여주는 도 1 의 전력 커패시터의 라인 A-A 을 따른 단면도이다.
도 5 는 도 1 의 전력 커패시터 유닛의 열 전도 구성의 다른 예를 개략적으로 보여주는 도 1 의 전력 커패시터의 라인 A-A 을 따른 단면도이다.
본 발명의 개념이 이제 예시적인 실시형태들이 도시되는 첨부하는 도면들을 참조하여 이하에 더욱 완전하게 기술될 것이다. 본 발명의 개념은 그러나 다수의 상이한 형태들로 구현될 수도 있고, 여기에 진술된 실시형태들에 제한되는 것으로 해석되지 않아야 한다; 오히려, 이들 실시형태들은 본 개시가 철저하고 완전하며, 본 기술에서 통상의 기술자들에게 본 발명의 개념의 범위를 완전히 전달하도록 예시로써 제공된다. 동일한 번호들은 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 엘리먼트들을 지칭한다.
본 개시는 케이싱 및 적층된 방식으로 배열된 2 개의 층들의 커패시터 엘리먼트들을 포함하는 전력 커패시터 유닛에 관한 것이다. 전력 커패시터 유닛은 정확히 2 개의 층들의 커패시터 엘리먼트들, 또는 3 개 이상의 층들의 커패시터 엘리먼트을 포함할 수도 있으며, 이 경우, 이하에 기술된 구조가 커패시터 엘리먼트들의 층들의 각각의 인접한 쌍 사이에 적용될 수도 있다.
커패시터 엘리먼트들의 각각의 층은 적어도 하나의, 그러나 통상 공통 평면에 배열된 복수의 행들, 및 복수의 열들의 커패시터 엘리먼트들을 포함한다.
전력 커패시터 유닛은 또한 하나의 층의 커패시터 엘리먼트들에 연결되어, 커패시터 엘리먼트들에 전기 연결을 제공하는 제 1 버스바 어셈블리, 및 다른 층의 커패시터 엘리먼트들에 연결되어, 커패시터 엘리먼트들에 전기 연결을 제공하는 제 2 버스바 어셈블리를 갖는다. 제 1 버스바 어셈블리 및 제 2 버스바 어셈블리는 2 개의 층들의 커패시터 엘리먼트들 사이에 배열된다.
전력 커패시터 유닛은 또한 제 1 버스바 어셈블리와 제 2 버스바 어셈블리 사이에, 즉 2 개의 층들의 커패시터 엘리먼트들 사이에 배열된 열 전도층을 포함한다. 케이싱은 제 1 버스바 어셈블리 및 제 2 버스바 어셈블리로부터 전기 절연된다. 이러한 전기 절연은 예를 들어, 하나의 예에 따르면 플라스틱 재료가 또한 적당한 전기 절연을 제공하면서 열을 전도하는 그 안에 분산된 복수의 산화물 입자들이 제공된 플라스틱 재료의 하나 이상의 시트들로 제조될 수도 있는 열 전도층의 고유 구조에 의해 획득될 수도 있다. 이러한 경우에, 열 전도층은 제 1 버스바 어셈블리 및 제 2 버스바 어셈블리와 직접 접촉하여 배열될 수도 있다.
대안적으로, 전력 커패시터 유닛은 열 전도층과 제 1 버스바 어셈블리 사이에 배열된 제 1 절연층, 및 열 전도층과 제 2 버스바 어셈블리 사이에 배열된 제 2 절연층을 포함할 수도 있다. 제 1 버스바 어셈블리는 제 1 절연층을 통해 열 전도층과 열 접촉하여 배열된다. 제 2 버스바 어셈블리는 제 2 절연층을 통해 열 전도층과 열 접촉하여 배열된다.
제 1 절연층은 제 1 버스바 어셈블리와 열 전도층 사이에 전기 절연을 제공하도록 구성된다. 제 2 절연층은 제 2 버스바 어셈블리와 열 전도층 사이에 전기 절연을 제공하도록 구성된다. 제 1 절연층 및 제 2 절연층은 바람직하게는, 버스바 어셈블리들로부터 열 전도층으로의 열 전도를 용이하게 하기 위해, 예를 들어, 0.1-5 mm, 예를 들어, 0.1-3 mm, 예를 들어 0.1-2 mm 정도로 얇다.
이리하여, 커패시터 엘리먼트들의 2 개의 층들 사이에 다수의 적층된 층들이 존재한다. 그 층들은 추가적인 절연 층들의 존재의 경우에 다음의 순서로 배열된다. 제 1 버스바 어셈블리는 제 1 층의 커패시터 엘리먼트들에 인접하게 배열되고, 그 후 제 1 절연층, 열 전도층, 제 2 절연층, 및 제 2 층의 커패시터 엘리먼트들에 인접하게 배열된 제 2 버스바 어셈블리가 뒤따라 온다.
열 전도층은 케이싱과 열접촉한다. 여기에, 열 전도층은 커패시터 엘리먼트들의 2 개의 층들 사이에 배열된 제 1 버스바 어셈블리 및 제 2 버스바 어셈블리로부터, 전력 커패시터 유닛을 냉각하기 위해 케이싱으로 열을 전달하도록 구성된다.
도 1 은 전력 커패시터 유닛 (1) 의 예를 도시한다. 전력 커패시터 유닛 (1) 은 AC 타입 커패시터 유닛 또는 DC 타입 커패시터 유닛인, 저전압 또는 고전압 커패시터 유닛일 수도 있다.
전력 커패시터 유닛 (1) 은 케이싱 (3) 및 전력 커패시터 유닛 (1) 을 전기 회로에 연결하기 위한 케이싱 (3) 을 통해 연장되는 복수의 부싱들 (5) 을 갖는다. 케이싱 (3) 은 바람직하게는 금속, 예를 들어 스테일레스 스틸 또는 카본 스틸과 같은 스틸, 알루미늄 또는 임의의 다른 적합한 금속 재료, 또는 합성 재료로 제조된다.
도 2 는 전력 커패시터 유닛 (1) 의 내부를 노출시키기 위해 제거된 케이싱 (3) 의 부분들을 갖는 전력 커패시터 유닛 (1) 을 도시한다. 이러한 개략도에서, 이전에 언급된 절연층들 및 열 전도층은 명확성의 이유로 도시되지 않는다. 알 수 있듯이, 전력 커패시터 유닛 (1) 은 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 및 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 을 포함한다. 버스바 어셈블리 (25) 는 또한 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 의 상부에 배열된 것으로 도시된다.
도 3 을 이제 참조하면, 도 1 의 라인 A-A 를 따라 단면이 취해진 채로, 전력 커패시터 유닛 (1) 의 내부 구성의 일 예가 도시된다. 알 수 있듯이, 각각의 커패시터 엘리먼트 (7a) 는 각각의 커패시터 엘리먼트 (9a) 상에 적층된다. 커패시터 엘리먼트들 (7a) 은 따라서 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 을 형성하고, 커패시터 엘리먼트들 (9a) 은 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 을 형성한다.
전력 커패시터 유닛 (1) 은 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 을 따라 연장되는 제 1 버스바 어셈블리 (13) 를 포함한다. 버스바 어셈블리 (13) 는 커패시터 엘리먼트들 (7a) 에 전기 연결을 제공한다. 제 1 버스바 어셈블리 (13) 는 또한 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 로 또는 로부터 전류를 리딩하기 위해, 도 1 및 도 2 에 도시된 부싱 (5) 에 연결된다.
전력 커패시터 유닛 (1) 은 또한 제 1 버스바 어셈블리 (13) 를 따라 연장되는 제 1 절연층 (15) 을 포함한다. 제 1 절연층 (15) 은 예를 들어 폴리프로필렌층과 같은 폴리머 층일 수도 있다.
전력 커패시터 유닛 (1) 은 또한 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 을 따라 연장되는 제 2 버스바 어셈블리 (19) 를 포함한다. 버스바 어셈블리 (19) 는 커패시터 엘리먼트들 (9a) 에 전기 연결을 제공한다. 제 2 버스바 어셈블리 (19) 는 또한 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 로 또는 로부터 전류를 리딩하기 위한 다른 부싱 (5) 에 연결된다.
전력 커패시터 유닛 (1) 은 또한 제 2 버스바 어셈블리 (19) 를 따라 연장되는 제 2 절연층 (21) 을 포함한다. 제 2 절연층 (21) 은 예를 들어 폴리프로필렌층과 같은 폴리머 층일 수도 있다.
전력 커패시터 유닛 (1) 은 제 1 버스바 어셈블리 (13) 로부터 그리고 제 2 버스바 어셈블리 (19) 로부터, 제 1 절연층 (15) 및 제 2 절연층 (21) 을 통해, 케이싱 (3) 으로 열을 리딩하도록 구성된 열 전도층 (17) 을 포함한다.
열 전도층 (17) 은 하나 이상의 금속 시트들로 구성될 수도 있으며, 각각의 금속 시트는 예를 들어 구리 시트 또는 알루미늄 시트이다.
제 1 절연층 (15) 은 제 1 버스바 어셈블리 (13) 와 열 전도층 (17) 사이에 전기 절연을 제공하도록 구성된다. 제 2 절연층 (21) 은 제 2 버스바 어셈블리 (19) 와 열 전도층 (17) 사이에 전기 절연을 제공하도록 구성된다.
제 1 절연층 (15) 및 제 2 절연층 (21) 은 주로 제 1 절연층 (15) 및 제 2 절연층 (21) 에 의해 정의된 평면에 수직인 방향들로 열을 전도시킨다. 여기에, 제 1 절연층 (15) 은 제 1 버스바 어셈블리 (13) 로부터 열 전도층 (17) 으로 열을 전도시키고, 제 2 절연층 (21) 은 제 2 버스바 어셈블리 (19) 로부터 열 전도층 (17) 으로 열을 전도시킨다. 열 전도층 (17) 은 열 전도층 (17) 에 의해 정의된 평면과 평행한 방향들로, 케이싱 (3) 으로, 특히 케이싱 (3) 의 측벽들 (3a 및 3b) 로 열을 전도시킨다. 열 전도층 (17) 은 이리하여 측방향으로 열을 전도시킨다.
열 전도층 (17) 은 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 과 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 사이로부터 측방향으로 돌출하는 시트 부분들 (23) 을 갖는다. 특히, 각각의 시트 부분 (23) 은 각각의 측벽 (3a, 3b) 과 평행하게 연장되도록 접힐 수도 있다. 시트 부분들 (23) 은 바람직하게는 측벽들 (3a 및 3b) 와 열 접촉, 예를 들어 직접 접촉하여 배열되어, 열이 더 효율적인 방식으로 열 전도층 (17) 으로부터 케이싱 (3) 으로 전달될 수 있도록 한다. 도 3 에 도시된 양 방향들로의 접힘 (folding) 을 획득하기 위해, 2 개의 적층된 시트들이 열 전도층 (17) 을 형성하기 위해 사용될 수도 있으며, 하위 시트는 하방으로 접히고, 상위 시트는 상방으로 접힌다. 도 3 에 도시된 예에 따르면, 열 전도층 (17) 을 형성하는 시트 또는 시트들은, 시트 부분 (23) 이 측벽들 (3a 및 3b) 에 인접하고 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 과 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 사이에 연장되는 열 전도층 (17) 과 평행하게 배열된 넓은 벽들 (3c 및 3d) 과 평행하고 열 접촉, 예를 들어 직접 접촉하여 연장되도록 수회 접힌다. 여기에, 시트 부분 (23) 은 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 및 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 을 인클로징하고 전력 커패시터 유닛 (1) 의 단면에서 모든 4 개의 벽들 (3a-3d) 을 따라 연장되도록 구성될 수도 있다.
열 전도층 (17) 은 하나의 변형에 따르면 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 과 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 사이에 형성된 본질적으로 전체 표면을 커버하도록 배열될 수도 있다. 다른 변형에 따르면, 열 전도층 (17) 은 그 2 개의 층들 (7 및 9) 사이의 메인 핫 스폿 영역만을 커버하도록 배열될 수도 있으며, 그 경우에 열 전도층 (17) 은 도 3 에 도시된 바와 같이 2 개의 측벽들 (3a 및 3b) 사이에 연장되지만, 그것은 부싱들 (5) 을 포함하는 근위 단부 벽과 전력 커패시터 유닛 (1) 의 원위 단부 벽 사이에 완전히 연장되지는 않는다. 핫 스폿 영역은 전력 커패시터 유닛 (1) 의 원위 단부 벽에 보다는 부싱들 (5) 을 포함하는 근위 단부 벽에 더 가깝게, 케이싱 (3) 의 2 개의 측벽들 (3a 및 3b) 사이에 중심에 위치될 수도 있다.
전력 커패시터 유닛 (1) 은 또한 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 에 연결된 제 3 버스바 어셈블리 (25) 를 포함할 수도 있다. 제 3 버스바 어셈블리 (25) 는 제 1 버스바 어셈블리 (13) 가 연결되는 그러한 측면에 대해 커패시터 엘리먼트들 (7a) 의 반대 측면에 제공될 수도 있다. 제 3 버스바 어셈블리 (25) 는 또한 커패시터 엘리먼트들 (7a) 로/로부터 전류를 리딩하기 위한 부싱 (5) 에 연결된다. 특히, 버스바 어셈블리들 (13 및 25) 중 하나는 커패시터 엘리먼트들 (7a) 로 전류를 리딩하도록 구성되고, 다른 것은 커패시터 엘리먼트들 (7a) 로부터 전류를 리딩하도록 구성된다.
전력 커패시터 유닛 (1) 은 또한 케이싱 (3) 과 제 3 버스바 어셈블리 (25) 사이에 전기 절연을 제공하기 위해 케이싱 (3) 과 제 3 버스바 어셈블리 (25) 사이에 배열된 제 3 절연층 (27) 을 가질 수도 있다. 도 3 에 도시된 예에 따르면, 시트 부분 (23) 은 넓은 벽 (3d) 을 따라 연장되고 넓은 벽 (3d) 과 제 3 절연층 (27) 사이에 배열된다. 여기서, 제 3 절연층 (27) 은 제 3 버스바 어셈블리 (25) 로부터 넓은 벽 (3d) 을 따라 배열된 시트 부분 (23) 으로 열을 전달하도록 구성된다.
전력 커패시터 유닛 (1) 은 또한 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 에 연결된 제 4 버스바 어셈블리 (29) 를 포함할 수도 있다. 제 4 버스바 어셈블리 (29) 는 제 2 버스바 어셈블리 (19) 가 연결되는 그러한 측면에 대해 커패시터 엘리먼트들 (9a) 의 반대 측면에 제공될 수도 있다. 제 4 버스바 어셈블리 (29) 는 또한 커패시터 엘리먼트들 (9a) 로/로부터 전류를 리딩하기 위한 부싱 (5) 에 연결된다. 특히, 버스바 어셈블리들 (19 및 29) 중 하나는 커패시터 엘리먼트들 (9a) 로 전류를 리딩하도록 구성되고, 다른 것은 커패시터 엘리먼트들 (9a) 로부터 전류를 리딩하도록 구성된다.
전력 커패시터 유닛 (1) 은 또한 케이싱 (3) 과 제 4 버스바 어셈블리 (29) 사이에 전기 절연을 제공하기 위해 케이싱 (3) 과 제 4 버스바 어셈블리 (29) 사이에 배열된 제 4 절연층 (31) 을 가질 수도 있다. 도 3 에 도시된 예에 따르면, 시트 부분 (23) 은 넓은 벽 (3c) 을 따라 연장되고 넓은 벽 (3c) 과 제 4 절연층 (31) 사이에 배열된다. 여기서, 제 4 절연층 (31) 은 제 4 버스바 어셈블리 (29) 로부터 넓은 벽 (3c) 을 따라 배열된 시트 부분 (23) 으로 열을 전달하도록 구성된다.
도 4 는 전력 커패시터 유닛 (1) 의 다른 예시의 내부 구성을 도시한다. 이러한 예는 열 전도층 (17') 이 약간 상이한 구성을 갖는 것을 제외하고, 도 3 에 도시된 예와 매우 유사하다.
도 4 의 예에 따르면, 열 전도층 (17') 은 하나의 측벽 (3c) 으로부터 다른 측벽 (3d) 으로의 방향으로 본질적으로 전체 측벽들 (3a 및 3b) 을 따라 연장되도록 접히고 그들과 열 접촉하는 시트들 (33, 35) 을 포함한다. 시트들 (33, 35) 은 또한 하나의 측벽 (3a) 으로부터 다른 측벽 (3b) 으로의 방향으로 각각의 넓은 벽들 (3c, 3d) 의 일부만을 따라 연장되도록 접히고 그 일부와만 열 접촉한다.
도 4 의 개략도에서 도시되지 않지만, 제 3 및 제 4 절연층들 (27 및 31) 은 각각의 넓은 벽 (3c, 3d) 과 접촉하여, 각각 제 3 버스바 어셈블리 (25) 및 제 4 버스바 어셈블리 (29) 로부터 열을 전달할 수도 있다.
도 5 의 예에 따르면, 열 전도층 (17') 은 단지 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 과 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 사이의 영역의 제한된 부분을 커버하도록 배열된다. 특히 열 전도층 (17') 은 수개의 금속 시트들, 즉 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 과 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 사이에서 측방향 부분만을 따라 제공된 적어도 제 1 시트 (33), 및 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 과 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 사이에서 반대쪽 측방향 부분만을 따라 제공된 적어도 제 2 시트 (35) 에 의해 형성될 수도 있다. 더욱이, 시트들 (33, 35) 은 하나의 넓은 벽 (3c) 으로부터 다른 넓은 벽 (3d) 으로의 방향으로 본질적으로 전체의 각각의 측벽들 (3a,3b) 을 따라 연장되도록 접히고 그들과 열 접촉한다. 시트들 (33, 35) 은 또한 하나의 측벽 (3a) 으로부터 다른 측벽 (3b) 으로의 방향으로 각각의 넓은 벽들 (3c, 3d) 의 일부만을 따라 연장되도록 접히고 그 일부와만 열 접촉한다. 대안적으로, 시트들 (33, 35) 은 하나의 측벽 (3a) 으로부터 다른 측벽 (3b) 으로의 방향으로 전체의 각각의 넓은 벽들 (3c, 3d) 을 따라 연장되도록 접히고 그들과 열 접촉할 수 있을 것이다. 제 1 버스바 어셈블리 및 제 2 버스바 어셈블리 각각은 예를 들어 도 2 에 도시된 바와 같은 그리드 형식으로 배열된 전도성 스트립들을 포함할 수도 있다. 대안적으로, 제 1 버스바 어셈블리는 제 1 층의 커패시터 엘리먼트들의 각각의 커패시터 엘리먼트에 연결되도록 구성된 전도성 시트를 포함할 수도 있고, 제 2 버스바 어셈블리는 제 2 층의 커패시터 엘리먼트들의 각각의 커패시터 엘리먼트에 연결되도록 구성된 전도성 시트를 포함할 수도 있다.
본 발명의 개념은 주로 몇개의 예들을 참조하여 상술되었다. 그러나, 본 기술에서의 기술자들에 의해 용이하게 인정되는 바와 같이, 위에 개시된 것들과는 다른 실시형태들이 첨부된 청구범위에 의해 정의된 바와 같은, 본 발명의 개념의 범위 내에서 동일하게 가능하다.
Claims (16)
- 전력 커패시터 유닛 (1) 으로서,
케이싱 (3),
제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a),
제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 로서, 상기 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 은 상기 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 상에 적층되는, 상기 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a),
상기 제 1 층 (7) 의 상기 커패시터 엘리먼트들 (7a) 에 연결된 제 1 버스바 어셈블리 (13),
상기 제 2 층 (9) 의 상기 커패시터 엘리먼트들 (9a) 에 연결된 제 2 버스바 어셈블리 (19),
상기 제 1 버스바 어셈블리 (13) 와 상기 제 2 버스바 어셈블리 (19) 사이에 제공된 열 전도층 (17; 17') 을 포함하고,
상기 제 1 버스바 어셈블리 (13) 및 상기 제 2 버스바 어셈블리 (19) 는 상기 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 과 상기 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 사이에 배열되며,
상기 열 전도층 (17; 17') 은 상기 케이싱 (3) 과 열 접촉하여, 상기 제 1 버스바 어셈블리 (13) 및 상기 제 2 버스바 어셈블리 (19) 로부터 상기 케이싱 (3) 으로 열을 전도시키고, 상기 케이싱 (3) 은 상기 제 1 버스바 어셈블리 (13) 및 상기 제 2 버스바 어셈블리 (19) 로부터 전기적으로 절연되는, 전력 커패시터 유닛 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 열 전도층 (17; 17') 은 적어도 하나의 시트에 의해 형성되는, 전력 커패시터 유닛 (1). - 제 2 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 시트는 알루미늄 시트, 구리 시트, 및 산화물 입자들을 포함하는 플라스틱 시트 중 하나인, 전력 커패시터 유닛 (1). - 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 시트는 상기 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 과 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 사이로부터 돌출하는 시트 부분 (23)을 가지며, 상기 시트 부분 (23) 은 상기 케이싱 (3) 의 측벽 (3a, 3b) 과 평행하게 연장되도록 접히고, 상기 케이싱 (3) 의 측벽 (3a, 3b) 과 열 접촉하는, 전력 커패시터 유닛 (1). - 제 4 항에 있어서,
상기 시트 부분 (23) 은 또한 상기 케이싱 (3) 의 넓은 벽 (3c, 3d) 과 평행하게 연장되도록 접히고, 상기 케이싱 (3) 의 넓은 벽 (3c, 3d) 과 열 접촉하며, 상기 넓은 벽 (3c, 3d) 은 상기 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 과 상기 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 들 사이의 상기 열 전도층 (17; 17') 에 의해 정의된 표면과 평행한, 전력 커패시터 유닛 (1). - 제 5 항에 있어서,
상기 시트 부분 (23) 은 상기 넓은 벽 (3c, 3d) 을 따라 연장되는, 전력 커패시터 유닛 (1). - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열 전도층 (17; 17') 은 상기 케이싱 (3) 과 직접 접촉하는, 전력 커패시터 유닛 (1). - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열 전도층 (17; 17') 과 상기 제 1 버스바 어셈블리 (13) 사이에 제공되고 상기 열 전도층 (17; 17') 과 상기 제 1 버스바 어셈블리 (13) 와 열 접촉하는 제 1 절연층 (15) 을 포함하고,
상기 제 1 절연층 (15) 은 상기 제 1 버스바 어셈블리 (13) 와 상기 열 전도층 (17; 17') 사이에 전기적 절연을 제공하도록 구성되며,
상기 열 전도층 (17; 17') 과 상기 제 2 버스바 어셈블리 (19) 사이에 제공되고 상기 열 전도층 (17; 17') 과 상기 제 2 버스바 어셈블리 (19) 와 열 접촉하는 제 2 절연층 (21) 을 포함하고,
상기 제 2 절연층 (21) 은 상기 제 2 버스바 어셈블리 (19) 와 상기 열 전도층 (17; 17') 사이에 전기적 절연을 제공하도록 구성되는, 전력 커패시터 유닛 (1). - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 절연층 (15) 은 상기 제 1 버스바 어셈블리 (13) 와 및 상기 열 전도층 (17; 17') 과 직접 접촉하는, 전력 커패시터 유닛 (1). - 제 8 항에 있어서,
상기 제 2 절연층 (21) 은 상기 제 2 버스바 어셈블리 (19) 와 및 상기 열 전도층 (17; 17') 과 직접 접촉하는, 전력 커패시터 유닛 (1). - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 케이싱 (3) 은 금속으로 이루어지는, 전력 커패시터 유닛 (1). - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 절연층 (15) 은 폴리머 시트에 의해 형성되는, 전력 커패시터 유닛 (1). - 제 8 항에 있어서,
상기 제 2 절연층 (21) 은 폴리머 시트에 의해 형성되는, 전력 커패시터 유닛 (1). - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 층 (7) 의 상기 커패시터 엘리먼트들 (7a) 에 연결되고 상기 케이싱 (3) 과 상기 제 1 층 (7) 의 상기 커패시터 엘리먼트들 (7a) 사이에 제공된 제 3 버스바 어셈블리 (25), 및 상기 제 3 버스바 어셈블리 (25) 와 상기 케이싱 (3) 사이에 제공되어 상기 제 3 버스바 어셈블리 (25) 로부터 상기 케이싱 (3) 을 전기 절연하기 위한 제 3 절연층 (27) 을 포함하는, 전력 커패시터 유닛 (1). - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 층 (9) 의 상기 커패시터 엘리먼트들 (9a) 에 연결되고 상기 케이싱 (3) 과 상기 제 2 층 (9) 의 상기 커패시터 엘리먼트들 (9a) 사이에 제공된 제 4 버스바 어셈블리 (29), 및 상기 제 4 버스바 어셈블리 (29) 와 상기 케이싱 (3) 사이에 제공되어 상기 제 4 버스바 어셈블리 (29) 로부터 상기 케이싱 (3) 을 전기 절연하기 위한 제 4 절연층 (31) 을 포함하는, 전력 커패시터 유닛 (1). - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 열 전도층 (17') 은 단지 상기 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 과 상기 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 사이의 영역의 제한된 부분을 커버하도록 배열되고,
상기 열 전도층 (17') 은 단지 상기 제 1 층 (7) 의 커패시터 엘리먼트들 (7a) 과 상기 제 2 층 (9) 의 커패시터 엘리먼트들 (9a) 사이의 2 개의 대향하는 측방향 부분들을 따라 제공되는, 전력 커패시터 유닛 (1).
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