KR870003124Y1 - 콘 덴 서 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

콘 덴 서

제1도 및 제2도는 각각 종래의 콘덴서 소자의 요부 단면도.

제3도는 본 고안의 한 실시예의 콘덴서 소자의 요부 단면도.

제4도 및 제5도는 각각 본 고안의 다른 실시예의 콘덴서 소자의 요부 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1, 2, 1l, 12, 22, 32 : 전극박 3, 13 : 플라스틱 필름

본 고안은 전극 배치구성을 개량한 콘덴서에 관한 것이다.

콘덴서의 신뢰성은 코로나 특성과 대단히 관련이 깊고, 그 발생 요인은 틈새, 함침제의 불순물, 전극형상, 절연두께, 전위분포 상태 등 복잡하다. 이 때문에 종래의 콘덴서에 있어서는 코로나 개시전압의 향상을 위해 유전체 두께 함침제의 종류 등을 선정하거나, 불평등 전계부분을 절연 강화하여 그 향상을 도모해다.

그러나, 현재 금속박을 전극으로 하는 콘덴서의 대부분이 금속박을 절단했을때 생기는 우글어짐(burr)을 그대로 둔 상태로 사용하고, 또 동일 전극폭의 전극을 사용해서 소자를 권회(卷回)하기 때문에 소자권회시에 전극박의 폭방향 중앙측에 수 100μm 내지 수 1000μm의 범위의 감은 오차가 생기고, 콘덴서에 전압을 인가했을 경우, 전극박단부에 전계집중이 일어나고, 코로나 방전을 하기 쉽게 된다. 이와 같은 상태에서 침함제와 종류 등을 선택해도 대폭적인 코로나 특성의 향상을 기대할 수는 없다. 또, 유전체의 두께를 크게 함으로써 코로나 방전개시 전압을 높일 수가 있으나, 콘덴서의 형상, 중량이 증대해서 공업적 가치가 감소된다. 이 해결책으로서 전극 박단부를 절곡함으로써 전극단부의 전계급증을 완화하여 코로나 개시전압을 향상시키는 것이 제안 사용되고 있다.

한편, 전력기기의 소형화의 요구에 따라, 근년 콘덴서의 완전 플라스틱화가 진행되고, 특히 폴리프로필렌필름을 유전체로 해서 사용한 콘덴서가 개발되고 있다. 그러나, 유침 콘덴서의 경우, 필름층간 및 필름-전극간에서의 기름의 함침성이 중요하고 그것을 위하여 그것에 적합한 기름의 선택 및 필름, 전극의 표면형상의 선택이 중요하다. 따라서, 전극의 표면을 엠보싱화하거나 유기고분자의 분말을 표면에 도포하거나, 또 열적조건으로 결정 형태의 차에 의해 섬유상의 조면층을 형성함으로써 기름의 통로를 만들어 함침성을 향상시켜 왔다.

한편, 상기한 전극박단부의 절곡에 의한 전계완화 효과와 후기하는 전체 플라스틱화에 의하여, 더욱 고성능, 소형화의 콘덴서를 제작할 수 있음은 쉽게 생각할 수 있는 일이다. 그러나, 단순히 조합한 결과로서는 다음과 같은 문제가 있다.

즉, 전극박의 표면을 엠보싱화하여 기름의 함침통로로 하는 완전플라스틱 필름 콘덴서에 있어서는, 제1도의 도시와 같이 대향되는 엠보싱 가공된 한쌍의 전극박(1), (2)의 한쪽의 전극박(1)의 양단을 180°절곡하고, 이 전극박(1)과 대향되는 적극박(2)사이에 폴리프로필렌필름 등의 표면이 평활한 플라스틱필름(3)을 개재시켜 겹쳐서 권회하여 콘덴서 소자를 구성하고, 이 콘덴서 소자에 절연유를 함침해서 구성한다.

그러나, 이와 같은 구성의 것은 통상, 전극박의 기체(基體) 두께 t₁에 대한 엠보싱 가공전극박(1), (2)의 외견두께 t₂가 기체두께 t₁의 약 2배가 되기 때문에, 전극박(l)의 박단(簿端) 절곡부의 외견두께가 전극박의 기체두께 t₁의 4배나 된다. 그 때문에 플라스틱필름(3)과 전극박(1) 사이에 공간(4)이 존재하여 유전체두께가 증가하고, 콘덴서 용량이 저하된다.

또, 플라스턱 필름의 표면을 조면화하여 기름의 함침통로로 하는 완전 플라스틱필름 콘덴서에 있어서는 제2도의 도시와 같이 대향하는 표면이 평활한 전극박(11), (12)의 한쪽의 전극박(11)의 양단을 180°절곡하여, 이 전극박(11)과 대향되는 전극박(12) 사이에 적어도 한쪽면이 조면화된 폴리프로필렌필름 등의 플라스틱필름(13)을 개재시켜 겹쳐서, 권회하여 콘덴서 소자를 구성하고, 이 콘덴서 소자에 절연유를 함침하여 구성된다. 그런데 이러한 구성으로된 것은 플라스틱필름(13) 표면을 조면화해서 기름의 함침통로를 얻기 위해, 플라스틱필름(13)의 기체두께 t₃에 대하여 표면조도를 h로 하면 직류전계하에 있어서의 실효 두께 t₄는 t₃-h로 엷어지고 직류파괴전위경도가 저하된다.

한편, 이 구성에 있어서는, 플라스틱필름(13)측을 조면화하여 기름의 함침통로를 얻기 때문에 전극박(11), (12)은 표면이 평활한 것을 사용할 수 있고, 따라서 전극박(12)의 박단 절곡부의 외견두께는 기체두께 t₁의 2배로 할 수 있는 동시에 엠보싱가공 전극박사용의 완전 플라스틱필름 콘덴서에 비해서 플라스틱필름(10)과 전극박(12) 사이의 공간(14)을 작게할 수 있다. 그러나, 전극절곡 부분과 다른 부분의 두께가 불균일하기 때문에 국부적으로 압력이 크게 가해져서 플라스틱필름(13)에 주름이 발생되거나 소자가 만곡되기 때문에 전극박에 균열 또는 파손이 발생하는 일이 있다.

본 고안은 상기의 결점을 제거하고, 직류파괴전위 경도가 높고, 함침성이 양호하고, 또 내코로나 특성이 우수한 소형이고 신뢰성이 높은 유침콘덴서를 제공하는 것이다.

이하 본 고안의 한 실시예를 제3도 내지 제5도를 참조로 하여 설명한다.

제3도는 본 고안의 콘덴서의 요부 단면도이고, 엠보싱가공된 한 쌍의 전극박(2), (22) 중 한쪽의 전극박(22)의 양단을 180°절곡해서 그 폭을 다른쪽의 전극박(2)의 폭보다 좁게 구성한다. 또 이 절곡부분을 압접하고, 절곡부분의 요철을 없애서 전극박단의 절곡부분의 두께를 기체두께의 2배로 하고, 절곡부분과 엠보싱부의 두께를 대략 동일하게 한 것이다. 이 전극박(22)과 대향되는 전극박(2) 사이에 폴리프로필렌필름 등의 표면이 평활한 플라스틱필름(3)을 개재시키고, 교대로 겹쳐서 권회하여 콘덴서 소자를 구성하고, 이 콘덴서 소자에 절연유를 함침하여 콘덴서를 구성한다. 이와 같이 구성하면 전극박(22)의 절곡부분과 엠보싱부의 두께를 대략 동일하게 할 수 있으므로 압력이 균일하게 가해져서 소자 권회시나 소자체결시에 있어서도 소자가 만곡되지 않고 플라스틱필름에 주름이 발생하거나 전극박에 균열이 생기는 일이 없다.

또, 플라스틱필름측을 조면화한 완전플라스틱필름 콘덴서와 대략 동일한 전극간 거리로 엠보싱가공 전극박을 사용한 완전플라스틱 콘덴서를 제작할 수 있다.

또, 플라스틱필름의 표면을 조면화하지 않기 때문에 그만큼 플라스틱필름의 실효두께를 두껍게할 수 있고, 직류파괴전위 경도를 높일 수 있다.

다음에 본 고안의 제2의 실시예를 제4도에 따라 설명한다.

대향되는 전극박(12), (22)의 한쪽의 엠보싱 가공된 전극박(22)의 양단부를 180°절곡해서 그폭을 다른쪽의 표면이 평활한 전극박(12)의 폭보다 좁게 구성하고, 또 전극박(22)의 절곡부분을 압접해서 절곡부분의 요철을 없애고 전극박단의 절곡부분의 두께를 기체 두께의 2배로 하고, 절곡부분과 엠보싱부의 두께를 대략 동일하게 하고 있다.

이 전극박(22)과 대향하는 전극박(12) 사이에 적어도 1장의 표면이 평활한 폴리프로필렌 등의 플라스틱필름(3)과 적어도 1장의 편면(片面)이 조면인 폴리프로필렌등의 플라스틱필름(13)을 개재시키고, 또 표면이 평활한 플라스틱필름(3)은 전극박(22)과 대향되는 쪽에, 또 편면이 조면의 플라스틱필름(13)은 전극박(12)과 대향되는 측에 각각 배설한다. 이러한 전극박(22) 및 전극박(12)과 표면이 평활한 플라스틱필름(3) 및 편면이 조면의 플라스틱필름(13)을 교대로 겹쳐서 권회하여 콘덴서 소자를 구성하고, 이 콘덴서소자에 절연유를 함침시켜서 콘덴서를 구성한다. 이 실시예에 있어서도 전극박(22)의 절곡부분과 엠보싱부의 두께가 대략 동일하게 할 수 있으므로 압력이 균일하게 가해져서 소자권회시나 소자체결시에 있어서도 소자가 만곡하지 않으므로 플라스틱필름에 주름이 발생하거나 전극박에 균열이 발생되는 일이 없다.

또 플라스틱 필름측을 조면화한 완전 플라스틱필름콘덴서 보다 전극간 거리를 작게 제작할 수 있고, 또 직류파괴전위 경도도 높일 수 있다.

다음에 본 고안의 제3의 실시예를 제5도를 참조로 하여 설명한다.

엠모싱가공된 한 쌍의 전극박(32), (32)의 한쪽의 단부를 각각 180°절곡하고, 그 절곡부분을 압접한다.

이 한 쌍의 전극박(32), (32)을 요철을 없앤 절곡부분이 서로 반대쪽으로 위치하도록, 또한 절곡가공 안된 단부가 절곡부분보다 바깥쪽으로 위치하도록 배설한다.

이와 같은 한쌍의 전극박(32), (32)과 표면이 평활한 폴리프로필렌필름 등의 플라스틱 필름(3)과 교대로 겹쳐서 콘덴서 소자를 구성하고, 이 콘덴서 소자에 절연유를 함침해서 콘덴서를 구성한다.

이 실시예에서는 각 전극박(32), (32)의 절곡부분과 엠보싱부의 두께를 대략 동일하게 할 수 있으므로 압력이 균일하게 가해져서, 소자 권회시나 소자 체결시에 있어서도 소자가 만곡하지 아니하므로 플라스틱필름에 주름이 발생되거나, 전극박에 균열이 발생되지 않는다.

또 플라스틱필름측을 조면화한 완전플라스틱필름 콘덴서와 대략 동일한 전극간거리로 엠보싱 가공 전극박을 사용한 완전 플라스틱필름 콘덴서를 제작할 수 있다. 또 플라스틱필름의 표면을 조면화하지 않기 때문에 그만큼 플라스틱필름의 실효두께를 두껍게 할 수 있게 되어 직류파괴전위 경도를 높일 수가 있다.

이상과 같은 구성을 지닌 본 발명의 콘덴서를 확인하기 위하여 다음과 같은 각종 콘덴서를 만들어, 각 콘덴서에 대하여 그 코로나개시 전위경도 및 직류파괴전위 경도를 측정했다.

(1) 종래품

양면이 평활한 두께 22μm의 2축연신 폴리프로필렌필름 2장을 기체 두께가 7μm, 외견두께가 13μm이고 150메시로 엠보싱가공된 전극박사이에 개재시킨 구성으로 권회하고, 절연유로서 디알릴알칸(diarylalkane)을 함침시켜서 용량 2μF의 콘덴서를 10개 제작했다.

(2) 종래품

대향되는 기체 두께가 7μm, 외견두께가 13μm이고, 150메시로 엠보싱 가공된 한쌍의 전극박중, 한쪽의 전극박의 양단을 180°절곡하고, 그 절곡 부분의 외견두께가 26μm가 되는 전극박을 사용하고, 이 한 쌍의 전극박 사이에 양면이 평활한 두께 22μm의 2축 연신 폴리프로필렌필름 2장을 개재시킨 제1도에 도시하는 구성으로 권회하고, 절연유로서 디알릴알칸을 함침시켜서 용량 2μF의 콘덴서를 10개 제작했다.

(3) 종래품

대향하는 기체 두께가 7μF의 양면이 평활한 한쌍의 전극박중 한 쪽의 전극박의 양단을 180°절곡하고 박단 절곡부의 외견두께가 14μm가 되는 전극박을 사용하고, 이 한쌍의 전극박 사이에 평면이 평균조도 2 내지 3μm, 돈가(曇價) 15 내지 30%로 조면화된 2축 연신 폴리프로필렌 2장을 개재시킨 제2도에 도시하는 구성으로 권회하고, 절연유로서 디알릴알칸을 함침시켜 용량 2μF의 콘덴서를 10개 제작했다.

(4) 본 고안의 제1의 실시예

대향하는 기체 두께가 7μm, 외견 두께 13μm이고, 150메시로 엠보싱 가공된 한쌍의 알루미늄 전극박중, 한쪽의 전극박의 양단을 180°절곡하고, 그 절곡부분을 압접하여 절곡부분의 외견두께를 14μm로 한 한쌍의 알루미늄 전극박 사이에 양면이 평활한 두께 22μm의 2축 연신 폴리프로필렌필름 2장을 개재시킨 제3도에 도시하는 구성으로 권회하고, 절연유로서, 디알릴알칸을 함침시킨 용량 2μF의 콘덴서를 10개 제작했다.

(5) 본 고안의 제2의 실시예

기체 두께가 7μm, 외견두께가 13μm이고 150메시로 엠보싱 가공된 알루미늄 전극부분을 압접해서 절곡부분의 외견 두께를 14μm로 한 전극박과 대향하는 양면이 평활한 두께 7μm의 알루미늄 전극박과의 사이에 양면이 평활한 두께 22μm의 2축연 신폴리 프로필렌필름 1장과 평면이 평균조도 2 내지 3μm, 돈가 15 내지 30%로 조면화된 2축연신 폴리프로필렌필름 1장을 개재시켜서 제4도에 도시하는 구성으로 권회하고, 절연유로서 디알릴알칸을 함침시켜서 용량 2μF의 콘덴서를 10개 제작했다.

(6) 본 고안의 제3의 실시예

기체 두께가 7μm, 외견 두께가 13μm이고 150메시로 엠보싱 가공된 알루미늄 전극박의 한 쪽의 단부를 180°절곡하고, 그 절곡부분을 압접해서 절곡부분의 외견두께를 14μm로 한 한쌍의 알루미늄 전극박 사이에, 양면이 평활한 두께 22μm의 2축연신 폴리프로필렌필름 2장을 개재시켜서 제5도에 도시하는 구성으로 권회하고, 절연유로서 디알릴알칸을 함침시켜서 용량 2μF의 콘덴서를 10개 제작했다.

이상 합계 6종류의 콘덴서에 대하여 20°C에서 측정한 코로나 개시전위경도 및 직류파괴 전위경도는 표1의 표시와 같다. 또, 동표중 「번호」는 상기 (1)-(6)의 번호를 나타낸다.

[표 1]

상기 각 콘덴서에 대한 코로나 개시진위 경도 및 직류파괴 전위경도의 측정 결과에서 명확한 바와 같이(4) 내지 (6)의 본 고안에 의한 콘덴서는 (1), (3)의 종래의 콘덴서에 비해서 코로나 개시전위 경도로 144%, 106%의 높은 값을 나타내고, 직류파괴전위 경도에 있어서도 (3)의 종래의 콘덴서에 비해서 110%내지 112%의 높은 값을 나타낸다. 또 (2)의 종래의 콘덴서는, 본 고안에 의한 콘덴서에 비해서 코로나개시전위경도로 105%가 높고, 직류파괴전위 경도도 동등한 값을 나타냈으나 체적비를 검토하면 표-1의 표시와 같이 112.5% 내지 128.5%가 형상, 중량이 증대되고, 공업적 가치가 감소한다. 또, 상기 각 실시예에 있어서는 엠보싱 가공된 전극박을 절곡하여 이 절곡부분을 압접하므로써 절곡부분에 엠보싱 가공에 의한 요철이 형성되지 않도록 했으나 전극박의 절곡하는 단부를 제외한 부분을 엠보싱가공하고 그후 엠보싱가공이 없는 단부를 절곡하도록 해도 된다.

또, 양면이 평활한 전극박의 단부를 절곡한 후 그 절곡부분을 제외한 부분을 엠보싱 가공해도 된다.

이상과 같이 본 발명은 엠보싱 가공된 전극박의 절곡부분에는 엠보싱가공에 의한 요철을 형성하지 않고, 절곡부분의 두께를 기체 두께의 2배로 함으로써 절곡부분과 엠보싱부의 두께를 대략 동일하게하고, 또 절곡부분을 다른 쪽의 전극박의 단부보다도 폭방향의 중심쪽으로 배치하고 있기 때문에 콘덴서 소자가 만곡되는 일이 없고, 권회압력이 균형있게 설치되고, 따라서 형태가 잘못되는 일이 없다.

또 전극박의 절곡부분이 두꺼우면 기계적 응력이 집중되어 절연유의 흐름을 저해하기 쉬우나, 본 발명은 절곡부분과 엠보싱부분의 두께가 대략 동일하므로 기계적 응력의 집중이 없고 절연유의 침투는 양호하다. 또 유전체의 실효 두께를 크게할 수 있으므로 직류파괴전위 경도도 높고, 따라서 특성이 양호한 장수명의 완전플라스틱필름 콘덴서를 얻을 수 있고, 공작성이 양호하고 소형경량으로 제조가 가능한 등 그 공업적 가치는 대단히 크다.

Claims (4)

1. 적어도 한쪽의 전극박이 엠보싱 가공된 한쌍의 전극박(22,2;22,12;32,32)과 플라스틱필름(3;13;3)을 교대로 겹쳐서 권회해서 구성되는 콘덴서에 있어서, 적어도 한쪽의 엠보싱 가공된 전극박(22,2;22,12;32,32)의 적어도 한쪽(22;22;32)의 단부를 절곡하고, 이 절곡부분은 엠보싱 가공에 의한 요철을 형성하지 않고 다른쪽의 전극박(2;12;32)의 단부보다도 폭 방향의 중심축에 배치하여, 구성한 것을 특징으로 하는 콘덴서.
2. 제1항에 있어서, 한 쌍의 전극박(22,2)은 엠보싱 가공된 제1의 전극박(2)과 엠보싱 가공되고 양단부가 절곡된 제2의 전극박(22)으로 구성한 것을 특징으로 하는 콘덴서.
3. 제1항에 있어서, 한쌍의 전극박(22,12)은 양면이 평활한 제1의 전극박(12)과 엠보싱가공되고 양단부가 절곡된 제2의 전극박(12)으로 구성하고, 상기 제1의 전극박(12)에 접하는 플라스틱필름(13)은 적어도 편면이 조면인 것을 특징으로 하는 콘덴서.
4. 제1항에 있어서, 한 쌍의 전극박(32,32)은 각각 엠보싱 가공되고, 한 쪽의 단부만이 절곡된 제1(32) 및 제2의 전극박(32)으로 구성해서 절곡된 단부를 서로 대향되지 않는 측에 배치한 것을 특징으로 하는 콘덴서.