KR102117754B1 - 고전력 커패시터 - Google Patents

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KR102117754B1
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벤자민 자코비치
가드 야론
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Abstract

전기 전도성 로드가 표면으로부터 돌출한 제1 전극, 개구를 포함하는 제2 전극, 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치된 보빈을 포함하는 AC 커패시터이며, 보빈은 중공의 중심 섹션을 포함한다. 제1 전극의 표면으로부터 돌출한 전기 전도성 로드의 축은 중공의 중심 섹션의 축과 동축이고 전기 전도성 로드는 보빈의 중공 중심 섹션 및 제2 전극이 개구를 통과하여 전류 흐름을 허용한다.

Description

고전력 커패시터{HIGH POWER CAPACITOR}
본 발명의 커패시터는 AC 전력 커패시터에 관한 것이며, 특히 고전압 하에서 고주파수의 큰 전류를 전도하는 AC 전력 커패시터에 관한 것이다.
고전압 교류 전류(AC) 전력 캐패시터는 고전압 고주파 AC 전기 회로의 기계적, 전기적 및 성능 요구 사항을 충족시키도록 설계된다. 예를 들어 1400 Vpeak의 피크 전압과 3000 Arms의 전류를 운반하는 전기 회로에 흔히 사용되는 이러한 커패시터는 세 가지 주요 메커니즘에 의해 가열되기 쉽다.
커패시터의 제1 가열 원인은 커패시터에 절연체로서 사용되는 유전체 물질의 물리적 및 화학적 특성에 기인하는 유전적 손실(dielectric loss)이다.
제2 열원은 저항성 손실(ohmic loss)이다. 이 손실은 커패시터의 여러 저항(일반적으로 ESR, ESL이라고 함)에 흐르는 전류에 의해 생성된다. 예를 들어, 일반적인 중간 주파수 및 고 주파수(예컨대, 1kHz 내지 1MHz) 전력 캐패시터에서, 각각의 500 kVAr 무효 전력은 열의 형태로 유전 및 저항 손실로부터 500 내지 1000 W의 손실을 생성할 수 있다.
마지막 열원은 유도성 손실이다. 장착 방법에 따라 커패시터는 유도 가열되기 쉽다. 커패시터로부터 컬렉터(collector) 또는 소비자 및/또는 인덕터를 향해 흐르는 큰 전류는 유도에 의해 커패시터를 가열할 수 있는 자기장을 생성할 수 있다.
전술한 세 가지 메커니즘에 의한 캐패시터의 가열은 고전압 교류 전류(AC) 회로에서 사용할 수 있는 캐패시터의 개수와, 캐패시터가 일렬로 배치될 수 있는 구성을 제한한다. 예를 들어, 하나 이상의 커패시터를 예를 들어 병렬로 버스에 장착하는 특정 구성은 하나 이상의 커패시터, 예를 들어 직렬의 첫 번째 또는 마지막 커패시터를 과열시킬 수 있다. 커패시터의 과열로 인하여 시스템에서 커패시터의 정격을 낮추고 그리하여 더 많은 수의 커패시터를 사용하는 것이 필요할 수 있다.
커패시터 냉각을 위해 현재 실현된 솔루션은 개별 커패시터를 통해 액체 냉각제를 흐르게 하거나, 전도를 통해 열을 발산시키는 냉각 버스 상에 커패시터를 장착하는 것을 포함한다.
전술한 모든 조치에도 불구하고, 커패시터들의 유도 가열은 운반해야 하는 엄청난 AC 전류와 이 전류에 의해 생성되는 자기장으로 인하여 여전히 상당한 전력 손실을 나타낸다. 따라서 설계의 중요한 요소는 커패시터 자체의 유도에 의한 가열과 같은 표류 효과(stray effects)를 최소화하는 방식으로 전류를 유도하고 커패시터 내에서 열을 효과적으로 제거하여 커패시터의 수명을 연장시키는 것이다.
다음의 미국 특허 및 특허 출원공개공보에는 다양한 전력 커패시터들 및 이러한 커패시터를 사용하는 방법이 개시되어 있다: 미국 특허 제1,599,853호, 미국 특허 제4,315,299호, 미국 특허 제4,317,159호, 미국 특허 제4,454,653호, 미국 특허 제4,719,539호, 미국 특허 제5,953,201호, 미국 특허 제6,894,886호, 미국 특허 제8,416,556호, 미국 특허출원공개 2007/0242413 및 2009/0273916, 유럽 특허 EP0214788, EP1263007, EP 및 PCT 공개 WO 2008/092073, WO 2009/116046 및 WO 2016/000786.
(용어 정의)
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "무효 전류(reactive current)"는 교류 전류의 페이저(phasor)이며, 전력에 기여하지 않는 전압에 수직인 전류의 성분이다. 저항성 임피던스 또는 유전체 물질이 존재하는 경우, 무효 전류의 일부는 전원 공급 장치의 유효 전류(active current)에 의해 보상되는 손실을 발생시키는 물질과 상호 작용한다. 실제로 전압과 전류 사이의 각도는 90도 미만이 된다. 전류와 전압이 동 위상이 아닌 경우 AC 회로에 무효 전력이 존재한다. 무효 전력은 kVAr 단위로 측정된다.
전술한 모든 조치에도 불구하고, 커패시터들의 유도 가열은 운반해야 하는 엄청난 AC 전류와 이 전류에 의해 생성되는 자기장으로 인하여 여전히 상당한 전력 손실을 나타낸다. 따라서 설계의 중요한 요소는 커패시터 자체의 유도에 의한 가열과 같은 표류 효과(stray effects)를 최소화하는 방식으로 전류를 유도하고 커패시터 내에서 열을 효과적으로 제거하여 커패시터의 수명을 연장시키는 것이다.
AC 전류 공급 버스와 함께 사용되도록 구성된 AC 캐패시터가 설명된다. AC 캐패시터의 구조는, AC 캐패시터가 AC 전류 공급 버스에 접속될 때 AC 캐패시터에 발생된 자기장의 유해한 영향의 방지를 용이하게 한다. AC 커패시터는 커패시터의 성능을 향상시키기 위해 자신이 생성한 자기장을 사용한다. AC 캐패시터는 로드(rod)가 표면으로부터 돌출한 제1 전극과, 개구부를 갖는 제2 전극과, 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 배치된 보빈(bobbin)을 포함한다. 상기 보빈의 대향 단부들은 상기 전극들과 접촉한다. 상기 보빈은 보빈의 길이를 따라 연장하는 중공의 중심 섹션을 포함한다. 상기 제1 전극의 표면으로부터 돌출한 상기 로드의 축은 상기 중공의 보빈 축과 동축이며, 상기 로드는 상기 보빈의 중공의 중심 섹션과 상기 제2 전극의 개구를 통과한다.
AC 커패시터는 요청에 따라 버스 바와 접촉을 생성하도록 구성된 잠금장치를 더 포함한다. AC 커패시터가 AC 전류 공급 버스에 연결되면 AC 전류가 보빈을 통해 흐른다. 상기 보빈을 통해 흐르는 AC 전류가 자기장을 발생시키고, 이 자기장은 자기장을 생성한 보빈의 전류와 반대 방향의 AC 전류를 상기 로드 내에 유도한다. 상기 로드에 흐르는 전류도 또한 자기장을 유도한다. 상기 보빈을 통해 흐르는 AC 전류에 의해 생성된 자기장과 상기 로드에 흐르는 전류에 의해 생성된 자기장은 동축 시스템을 생성하며, 실질적으로 서로를 중화시켜, AC 커패시터의 가열을 회피하고, 커패시터 내 전류 분포를 평활화한다.
본 발명의 방법 및 시스템은, 유사한 참조 번호가 유사한 부분을 나타내는 도면과 다음의 상세한 설명으로부터 보다 완전하게 이해될 것이다.
도 1a는 기존의 전력 AC 커패시터의 개략도;
도 1b는 도 1a의 전력 AC 커패시터의 평면도;
도 2a는 전력 AC 커패시터의 일 실시예의 개략도;
도 2b는 전력 AC 커패시터의 다른 실시예를 개략도;
도 3a는 전력 공급 버스에 접속된 본 발명의 전력 AC 커패시터의 일 실시예의 개략도;
도 3b는 전력 공급 버스에 장착된 본 발명의 전력 AC 커패시터를 갖는 전력 공급 버스의 요소들 사이에 유도된 자기장의 개략도;
도 3c는 종래의 전력 공급 버스에 장착된 기존의 전력 AC 캐패시터의 일 실시예의 개략도;
도 3d는 종래의 전력 공급 버스에 장착된 기존의 전력 AC 커패시터를 갖는 전력 공급 버스의 요소들 사이에 유도된 자기장의 개략도; 및
도 4는 본 발명의 전력 AC 캐패시터를 구비한 유도 가열 장치의 일 실시예의 개략도이다.
커패시터는 커패시터의 가장 약한 지점인 가장 뜨거운 지점에 의해 제한되기 때문에, 본 커패시터는 커패시터의 더 나은 효율적인 사용을 허용할 것이다. 본 커패시터는 커패시터의 균일한 가열을 생성하여 핫스폿(hotspots)을 제거하도록 전류를 흐르게 한다. 상기 커패시터는 전력 공급 버스에 많은 커패시터를 빠르고 간단하게 장착할 수 있도록 지원하고 동시에 전력 공급 버스에 장착된 모든 구성 요소의 열적 부하를 줄일 것이다. 이 커패시터들은 각각의 모든 커패시터로부터의 열 발산을 더 효율화하여 커패시터의 전력 공급 버스 장착 구성에 대한 제한을 제거한다. 또한 노동력을 줄이고 전력과 커패시터의 더욱 효율적인 사용을 허용할 것이다.
종래의 전력 AC 커패시터의 개략도인 도 1a를 참조한다. 고전력 커패시터(100)는 전형적으로 인터리빙된(interleaved) 유전체(예를 들어, 폴리프로필렌) 필름 및 금속 또는 금속화 필름 전극들로 구성된다. 상기 유전체 및 전극은 보통 감겨서 권선(winding)이라고도 하는 다층 보빈(104)을 형성한다. 보빈(104)은 전형적으로 2개의 전극(108, 112) 사이에 위치한다. 전극(108,112)은 납땜에 의해 또는 도 1a 및도 1b에 도시된 바와 같이 전극들에 압력을 가하도록 구성된 하나 이상의 볼트들(116) 또는 다른 장치에 의해 발생된 압력에 의해 상기 금속 또는 금속화 필름의 대향 단부들에 전기적으로 연결된다. 다양한 태핑(tapping) 구성은 다양한 부하에 대한 전력 캐패시터(100)의 연결을 지원한다. 이러한 부하는 변압기, 전기 모터 또는 유도 가열 코일일 수 있다. 전극(108, 112)은 연결 파이프(120)를 통해 공급된 냉각 유체의 흐름에 의해 또는 냉각된 버스 바에 캐패시터를 장착하는 동안 전도에 의해 냉각된다.
주어진 크기의 커패시터 유닛의 더 큰 무효전력(kVar) 용량을 이용하기 위해서, 유전체에서 발생된 열을 제거하기 위해 상기 유닛을 냉각하는 수단을 제공할 필요가 있고, 상기 유닛에 주어질 수 있는 무효전력(kVar) 정격은 이 열을 제거하고 유전체의 온도를 안전 한계 내에서 유지하는 냉각 수단의 효율성에 달려 있다.
도 2a는 본 발명의 전력 AC 커패시터의 일 실시예의 개략도이다. 전력 AC 커패시터(200)는 제1 전극(204)의 표면(212)으로부터 돌출한 전기 전도성 로드(208)를 포함하는 제1 전극(204)과, 개구(220)를 포함하는 제2 전극(216)과, 제1 전극(204)과 제2 전극(216) 사이에 위치한 보빈(224)을 포함하며, 상기 보빈은 보빈의 길이를 따라 연장하는 중공의 중심 섹션(228)을 포함한다. 제1 전극(204)의 표면(212)으로부터 돌출한 전기 전도성 로드(208)의 축(232)은 중공 보빈(224)의 축(236)과 동축이며, 로드(208)는 보빈(224)의 길이를 따라 연장하는 중공의 중심 섹션(228)과 제2 전극(216)의 개구(220)를 통과한다.
제1 전극(204)의 표면(212)으로부터 돌출한 전기 전도성 로드(208)는, 잠금 요소(240)와 맞물리고 요청에 따라 버스 바(도시되지 않음)와 접촉을 생성하는 잠금장치에 의해 종결되며, 상기 버스 바는 냉각 버스 또는 전기 버스 또는 둘 다일 수 있다. 잠금 요소(240)와 로드(208)의 잠금장치는 나사 또는 다른 체결 수단일 수 있다. 전기 전도성 로드(208) 및 잠금 요소(240)는 예를 들어 황동 또는 구리와 같은 임의의 전기 전도성 재료로 제조될 수 있고 로드는 제1 전극(204)에 부착되거나 제1 전극과 일체(단일체)일 수 있다. 로드(208)의 단면은 전형적으로는 중실의(solid) 또는 관형의 둥근 단면일 수 있지만, 리츠 와이어(litz wire), 타원형, 정사각형, 삼각형 및 다각형 단면과 같은 다른 단면이 사용될 수 있다.
AC 커패시터(200)는 제2 전극(216)으로부터 전기 전도성 로드(208) 및 잠금 요소(240)를 전기적으로 절연하는 요소(244)를 더 포함한다. 잠금 요소(240)가 버스 바(300, 도 3 참조)와의 접촉을 형성하지 않을 때, 제1 전극(204)과 버스 바 사이에 연결이 없기 때문에 커패시터에 전류가 흐를 수 없다.
도 2b는 전력 AC 커패시터의 또 다른 실시예를 개략적으로 도시한다. 커패시터(254)의 전류 전도성 로드(250)는 2개 요소 로드로서 구현된다. 전류 전도성 로드(250)의 제1 요소(250-1)는 제1 전극(204)에 부착되거나 제1 전극과 일체(단일체)로 될 수 있다. 제2 요소(250-2)는 고정 또는 잠금 요소이다. 로드(250)의 요소(250-1, 252-2)는 임의의 전기 전도성 물질로 만들어질 수 있고, 중실의 단면을 가질 수 있지만 관형 단면이 사용될 수도 있다. 전기 전도성 로드(250) 요소(250-1, 250-2)의 축은 보빈 또는 권선(224)의 중공의 중심 섹션(228)의 축(236)과 동축이다. 전도성 로드 요소(250-2)는 적어도 부분적으로 보빈(224)의 중공 중심 섹션(228) 내에 위치하며 제2 전극(216)의 개구(220)를 통과한다. 전극(212, 216)의 표면은 보빈의 전기 전도성 층과의 향상된 전기적 접촉을 위해 처리될 수 있다.
도 3a는 전력 또는 전류 전도 버스에 연결된 전력 AC 커패시터의 일 실시예의 개략도이다. 전류 전도 버스(300)는 2개의 전극(304, 308), 및 전극(304)을 전극(308)으로부터 절연시키는 전기 절연 재료 층(312)을 포함한다. 전류 전도 버스(300)는 4개, 10개 또는 임의의 수의 AC 커패시터를 수용하기에 충분한 비교적 큰 크기를 가질 수 있다. 화살표(316)로 도시되고 커패시터 권선 또는 보빈(224)을 통해 제1 방향으로 흐르는 교류 전류는 전력 소실 및 에너지 손실을 야기하는 전자기장을 생성한다. 전기 전도성 로드(208 또는 250)가 보빈(224)의 중공의 중심 섹션(228) 내에 위치되고 로드(208)의 축(232)이 중공의 중심 섹션(228)의 축(236)과 동축인 경우, 보빈(224)에서 흐르는 전류(316)에 의해 발생된 자기장은 로드(208) 내의 전류에 의해 발생된 자기장을 중화한다. 화살표(320)에 의해 도시된 로드(208) 내 전류는 보빈(224) 내에 흐르는 전류(316)와 방향이 반대이다.
도 3b는 동심원 선(324)에 의해 자기장을 도시한다. 중심에 집중되고 보빈의 원주 방향으로 감쇠하는 점선은 전기 전도성 로드(208) 내의 전류에 의해 유도된 자기장을 나타내며, 이것은 로드(208) 근처에서 최대 강도를 갖고 보빈의 원주 방향으로 감쇠한다. 도 3d는 동심원 선(348)에 의해 자기장을 도시한다. 보빈의 중심에서 희소하고 원주 방향으로 조밀해지는 점선으로 된 동심원 선은 보빈(224) 내의 전류(로드(208) 내의 전류와 방향이 반대임)에 의해 유도된 자기장을 나타낸다. 전기 전도성 로드(208) 축과 보빈(224) 축 사이의 동축 관계에 기인하여, 전기 전도성 로드(208)의 전류에 의해 생성된 자기장은 보빈(224)의 전류에 의해 생성된 자기장과 방향이 반대이다. 라인들(324, 348)로 도시된 2개의 자기장들의 중첩은, 보빈 내의 전류가 보빈(224)을 가로질러 보다 균일하게 분포되게 하는 재분배된 균형 자기장이다.
로드(208)를 갖는 AC 커패시터(200)는 상업적으로 이용 가능한 유사한 커패시터보다 크기가 2배 이상인 전류를 안전하게 처리할 수 있다.
재료의 유도 가열은 고전력 AC 커패시터의 응용 중 하나이다. 유도 가열 장치는 작업 코일에 교류 전류를 전달하여 코일 내에 전자기장을 생성하는 유도 전원장치를 포함한다. 가공물이 코일 내에 배치되며, 이 자기장이 가공물에 전류를 유도하여 가공물 내에 열을 발생시킨다.
고전력 유도 가열에 사용되는 커패시터에 대한 요구 사항은 모든 유형의 커패시터에 대해 상당히 까다롭다. 높은 동작 주파수와 막대한 전류는 유전체 가열, 저항성 손실 및 커패시터 내에 또는 근접하여 발생된 자기장으로 인해 상당한 손실을 일으킨다.
따라서, 그들의 설계에서 중요한 요소는 커패시터 자체의 유도에 의한 가열을 최소화하도록 전류를 유도하고 커패시터 내부로부터 열을 효과적으로 제거하여 커패시터의 수명을 연장시키는 것이다. 본 커패시터는 상업적으로 이용 가능한 유사한 어떤 커패시터보다 이러한 요구 사항을 모두 충족시킨다.
도 4는 본 발명의 전력 교류 캐패시터를 구비한 유도 가열 장치의 일 실시예의 개략도이다. 유도 가열 장치(400)는 전류 전도 버스를 포함한다. 전류 전도 버스는 2개의 전극(404, 408), 및 전극(404)을 전극(408)으로부터 절연시키는 전기 절연 재료 층(412)을 포함한다. 2개의 전력 AC 커패시터(200)가 전류 전도 버스 상에 장착되지만, 전류 전도 버스의 크기는 4개, 10 또는 임의의 수의 AC 커패시터를 수용하기에 충분히 크다. 장착 구멍(416)에 의해 개략적으로 도시된 4개의 체결 기구는 AC 커패시터의 전극(216)을 유도 가열 장치(400), 특히 전극(404)에 부착한다. 커패시터(200)의 기계적 장착을 지지하는 임의의 다른 수의 체결 기구가 사용될 수 있음은 명백하다. 커패시터(200)를 전극(404)에 장착하는 것은 또한 커패시터(200)의 전극(216)과 장치(400)의 전극(404) 사이의 전기 접촉을 용이하게 한다.
전술한 바와 같이, 로드(208)의 축과 보빈(224)의 축(도 2 및 도 3 참조) 사이의 동축 관계로 인해, 순 자기장이 재분배되고, 커패시터의 전체 온도를 감소시켜 핫스폿을 제거한다. 따라서, 장치(400)는 본 발명의 커패시터(200)가 없는 유사한 커패시터를 갖는 장치보다 몇 배 더 큰 전류를 안전하게 처리할 수 있다.
당해 기술 분야의 숙련자는 본 발명의 커패시터가 위에서 특별히 도시되고 설명된 것에 한정되지 않음을 알 것이다. 오히려, 커패시터의 범위 및 그 용도는 전술 한 다양한 특징들의 조합 및 부분 조합뿐만 아니라 전술한 설명을 읽을 때 통상의 기술자에게 떠오를 수 있는 및 종래 기술에 속하지 않는 수정 및 변형을 포함한다.

Claims (17)

  1. AC 캐패시터에 있어서,
    전기 전도성 로드가 표면으로부터 돌출된 제1 전극;
    개구를 포함하는 제2 전극; 및
    상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에 위치하고, 상기 개구의 직경보다 큰 직경을 가지는, 중공의 중심 섹션을 포함하도록 배치되는 보빈 - 상기 중공의 중심 섹션은 상기 보빈 및 상기 전기 전도성 로드 사이에 공간을 허용함 -;
    을 포함하고,
    상기 제1 전극의 표면으로부터 돌출된 상기 전기 전도성 로드의 축은 상기 보빈의 상기 중공의 중심 축과 동축이고,
    AC 전압이 상기 제1 및 제2 전극에 공급될 때, 상기 보빈은 제1 방향으로 전류의 흐름을 허용하여 전자기장을 발생시키도록 구성되고 배치되며, 상기 전기 전도성 로드는 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 전류의 흐름을 허용하여 반대의 자기장을 생성하도록 구성되고 배치되는, AC 커패시터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 로드는,
    상기 제1 전극에 부착된 전기 전도성 로드 또는 상기 제1 전극과 일체인 로드로 구성된, 전기 전도성 로드들의 그룹에서 선택된 하나인, AC 커패시터.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극의 표면으로부터 돌출된 상기 전기 전도성 로드의 단부는 요청에 따라 버스 바와의 접촉을 생성하는 나사와 같은 잠금장치에 의해 종결되는, AC 커패시터.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 로드의 단면은 중실(solid) 또는 중공의 원형, 타원형, 다중 스트랜드 및 다각형 단면으로 이루어진 단면 그룹들 중 선택된 하나인, AC 커패시터.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 로드의 잠금장치와 맞물리는 잠금 요소를 추가로 포함하는, AC 커패시터.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 로드의 상기 잠금 요소 및 상기 잠금장치는 나사(threads)인, AC 커패시터.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전기 전도성 로드 및 잠금 요소의 길이는 상기 전극과 상기 잠금 요소 사이에 추가 요소의 도입을 지지하고,
    상기 추가 요소는 전력 공급 버스인, AC 커패시터.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 중공의 중심 섹션은 상기 보빈의 길이를 따라 연장하는, AC 커패시터.
  9. AC 캐패시터에 있어서,
    제1 잠금장치를 구비하는 제1 요소가 돌출된 제1 전극;
    상기 제1 전극과 대향 위치되고 개구를 포함하는 제2 전극;
    상기 개구의 직경보다 큰 직경을 가지는 중공의 중심 섹션을 가지고 상기 제1 전극과 상기 제2 전극 사이에서 연장하는 권선; 및
    상기 개구를 통해 상기 제1 잠금장치와 맞물리는 제2 잠금장치를 포함하는 고정 요소;
    를 포함하고,
    상기 제1 전극의 상기 제1 요소의 축, 상기 고정 요소의 축, 및 상기 권선의 축은 동축이고,
    상기 제1 잠금장치가 상기 제2 잠금장치와 맞물려서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극을 고정할 때 상기 제1 및 제2 잠금장치는 전기 전도성 로드를 형성하여 상기 로드를 통해 전류를 흐르게 하고,
    상기 중공의 중심 섹션은 상기 권선 및 상기 로드 사이에 공간을 허용하는,
    AC 커패시터.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 요소 및 상기 고정 요소의 상기 잠금장치들은 나사인, AC 커패시터.
  11. 제 9 항에 있어서,
    적어도 제1 요소는 버스 바와의 접촉을 생성하는, AC 커패시터.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 로드의 단면은 중실의 원형, 다중-스트랜드, 타원형 및 다각형 단면으로 이루어진 단면 그룹들 중 선택된 하나인, AC 커패시터.
  13. 제 9 항에 있어서,
    하나 이상의 전극으로부터 상기 제1 요소 및 상기 고정 요소를 전기적으로 절연하는 요소를 추가로 포함하는, AC 커패시터.
  14. 제1 전극, 제2 전극 및 상기 제1 및 2 전극 사이에 위치한 보빈을 포함하고, 상기 보빈은 상기 보빈의 길이를 따라 연장하는 중공 채널 및 상기 보빈의 중공 채널을 통과하는 전기 전류 전도성 로드를 포함하며, 적어도 상기 전기 전류 전도성 로드 및 상기 보빈은 동축인 AC 커패시터를 제공하는 과정; 및
    상기 제1 및 2 전극에 AC 전압을 공급하는 과정;을 포함하고,
    상기 AC 전압은 상기 보빈에서 제1 방향으로 흐르는 전류를 발생시키고 자기장을 유도하는 반면, 상기 전기 전류 전도성 로드에서 발생된 AC 전류는 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 흐르고 반대의 자기장을 생성하고,
    상기 중공 채널의 중심 섹션은 상기 보빈 및 상기 전기 전류 전도성 로드 사이에 공간을 허용하는,
    AC 커패시터의 동작 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 AC 커패시터의 순 자기장은 균일한 방식으로 분배되고 따라서 상기 커패시터에서 전류 분배를 균일화하는, AC 커패시터의 동작 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    서로 영향을 주는 상기 자기장에 의하여 발생된 열을 최소화하는 과정을 더 포함하는, AC 커패시터의 동작 방법.
  17. 삭제
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019217976B4 (de) 2019-08-26 2021-09-02 Wolfgang Westermann Folienkondensator für Leistungselektronik
US11967899B2 (en) 2020-05-22 2024-04-23 Marel Power Solutions Fluid cooled inverter
JP2023541576A (ja) * 2020-09-10 2023-10-03 ケメット エレクトロニクス コーポレーション 誘電体セラミック組成物及びそれを用いたセラミックコンデンサ
DE102021210521A1 (de) * 2021-09-22 2023-03-23 Zf Friedrichshafen Ag Kondensatoreinheit für eine Leistungselektronik sowie Leistungselektronikanordnung mit der Kondensatoreinheit
US20230352246A1 (en) * 2022-04-27 2023-11-02 Cornell-Dubilier Electronics, Inc. Capacitor assembly

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005251825A (ja) * 2004-03-02 2005-09-15 Shizuki Electric Co Inc コンデンサ
JP2009027056A (ja) * 2007-07-23 2009-02-05 Nichicon Corp 金属化フィルムコンデンサ

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1599853A (en) 1922-10-13 1926-09-14 Gen Motors Corp Condenser
CH205660A (de) * 1937-08-21 1939-06-30 Bosch Gmbh Robert Selbstinduktionsfreier Wickelkondensator zur Ableitung von Hochfrequenzschwingungen von einer elektrischen Leitung.
US2383890A (en) * 1942-09-18 1945-08-28 Cornell Dubilier Electric Electrical filter
US3035237A (en) * 1958-03-10 1962-05-15 Allen Bradley Co Feed-through capacitor
US3018427A (en) * 1958-08-13 1962-01-23 Westinghouse Electric Corp Power capacitor units
US4061841A (en) * 1977-04-15 1977-12-06 General Motors Corporation Feedthrough assembly for lithium-iron sulfide cell
FR2447084A1 (fr) 1979-01-19 1980-08-14 Europ Composants Electron Condensateur de puissance a haute dissipation thermique
US4317159A (en) 1979-12-10 1982-02-23 Sprague Electric Company AC Capacitor and impregnant therefor
US4587144A (en) * 1982-05-13 1986-05-06 Hillel Kellerman Low loss, compression, hermetic glass-to-metal-seal and method
DE3436425A1 (de) * 1984-10-04 1985-05-15 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Elektrischer wickelkondensator mit verringerter eigeninduktivitaet
US4719539A (en) 1985-09-06 1988-01-12 Electronic Concepts Hermetically sealed capacitor
AU7039387A (en) * 1986-02-14 1987-09-09 Lungu, C. Electrical component with inductive and capacitive properties
US4788624A (en) * 1987-12-21 1988-11-29 North American Philips Corporation Capacitor having current surge protection
US5953201A (en) 1997-02-06 1999-09-14 Jakoubovitch; Albert Capacitors with through-bores for fastening means
US7945322B2 (en) * 2005-11-11 2011-05-17 Greatbatch Ltd. Tank filters placed in series with the lead wires or circuits of active medical devices to enhance MRI compatibility
JP4384720B2 (ja) * 1999-06-24 2009-12-16 ニチコン株式会社 乾式金属化フィルムコンデンサ
SE515883C2 (sv) 2000-01-14 2001-10-22 Abb Ab Kraftkondensator, kondensatorbatteri samt användning av en eller flera kraftkondensatorer
DE10124435A1 (de) 2001-05-18 2002-12-19 Bosch Gmbh Robert Elektrischer Kondensator
US6549098B1 (en) * 2001-05-25 2003-04-15 Bernard Mould Limited High voltage power transmission line filter system and module
JP2003318062A (ja) * 2002-04-26 2003-11-07 Shizuki Electric Co Inc コンデンサ
SE526328C2 (sv) 2003-12-19 2005-08-23 Abb Technology Ltd Kraftkondensator
JP2008541416A (ja) 2005-05-02 2008-11-20 エプコス アクチエンゲゼルシャフト パワーキャパシタ
JP2007220794A (ja) 2006-02-15 2007-08-30 Toyota Motor Corp コンデンサ装置
JP2008078538A (ja) * 2006-09-25 2008-04-03 Matsushita Electric Ind Co Ltd コンデンサ
KR20080066304A (ko) * 2007-01-12 2008-07-16 삼성전자주식회사 캐패시터 어셈블리 및 이를 갖는 표시장치
US8625253B2 (en) 2007-01-25 2014-01-07 Goudy Research, Llc Fluid cooled electrical capacitor and methods of making and using
JP4357577B2 (ja) * 2007-06-14 2009-11-04 太陽誘電株式会社 コンデンサ及びその製造方法
US20090154056A1 (en) * 2007-12-17 2009-06-18 General Electric Company Low inductance capacitor and method of manufacturing same
IL190329A (en) 2008-03-20 2014-11-30 Celem Passive Components Ltd Get high-powered cooled by side-by-side transmission
WO2010065587A2 (en) * 2008-12-02 2010-06-10 Drexel University Ferroelectric nanoshell devices
CN101752911A (zh) * 2008-12-03 2010-06-23 光宝科技股份有限公司 具有可规划式磁性电容的储能元件
WO2016000786A1 (en) 2014-07-03 2016-01-07 Abb Technology Ltd Capacitor assembly with cooling arrangement
DE102014110053A1 (de) * 2014-07-17 2015-05-28 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Elektrischer Kodensator

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005251825A (ja) * 2004-03-02 2005-09-15 Shizuki Electric Co Inc コンデンサ
JP2009027056A (ja) * 2007-07-23 2009-02-05 Nichicon Corp 金属化フィルムコンデンサ

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