CN105308698A - 电容器装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电容器装置(1)，具有多个分别包含至少两个电极(4)以及至少一个布设在所述电极(4)之间的电介质(5)的相邻布设的电容器元件(3)，其中在至少两个相邻布设的电容器元件(3)之间布设至少一个粘弹的减振元件(7)。

Description

电容器装置

技术领域

本发明涉及一种电容器装置，其具有多个相邻布设的、分别包含至少两个电极和至少一个布设在所述电极之间的电介质(Dielektrikum)的电容器元件。

背景技术

电容器装置通常具有大量相邻地布设成队列或者堆垛的电容器元件。每个电容器元件由至少两个电极和至少一个布设在电极之间的电介质构成。这类电容器装置例如被当作能源技术领域的大功率电容器，用于在配电网中或者配电网之间传输和分配电能。

众所周知，由于运行缘故而附带在这种电容器装置上的交流电压或者由于运行缘故而流经该电容器装置的流动的交流电流，会在电容器装置中，或者更确切地说在附属于该电容器装置的部件，尤其在各构成电容器元件的电介质中产生机械振动。所述机械振动会导致产生巨大的噪声。产生的巨大的噪声可能高到超出有关的规定以及最大允许值。

迄今为止用于减小由于运行缘故而在相应的电容器装置中产生的机械振动，或者更确切地说由此而引起的噪声的产生，往往差强人意。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种相对改进了的电容器装置。

所述技术问题按照本发明是通过本文开头所述的那类电容器装置加以解决的，所述电容器装置的特点是，在至少两个相邻布设的电容器元件之间布设至少一个粘弹的减振元件。

按照本发明的原理基于下列思想，即，将由多个，即通常几十个相邻布设的电容器元件构成的电容器装置，借助于布设在相邻布设的电容器元件或者成组地相邻布设的电容器元件之间的粘弹的减振元件，细分为某些，或者更确切地说一定结构的子单元。所述子单元在此由电容器元件或者由多个相邻布设的电容器元件组组成。

子单元的大小，也就是子单元所包含的电容器元件的数量，是通过选取位于通常呈队列状或者堆垛状布设的电容器元件之间的减振元件的位置而得出的。相应的附属于子单元的电容器元件的数量，尤其要考虑电容器元件的总数量以及与之相关的由电容器装置而致的相应的机械振动的形成可能性来加以选取。原则上，相应的附属于子单元的的电容器元件的数量，也就是相应的子单元的大小是任意的。

布置的方式，或者决定子单元排列布局的相应的子单元的次序，通过选取减振元件在电容器元件之间的位置加以得出。如此，可以例如通过相应的减振元件在电容器元件之间的一种规则的次序或者排列布局，形成将电容器装置均匀地划分成相应的子单元。如果在所有直接相邻布设的电容器元件之间布设至少一个减振元件，则尤其提供相应的子单元的一种规则的次序。

相应的子单元的不规则次序或者布设，相应地形成将电容器装置不规则地划分成相应的子单元。

还可以设想，将电容器装置的某些部段划分为规则的子单元，而将电容器装置的其它部段划分为不规则的子单元。综观整个电容器装置，该电容器装置因而可以包含至少局部地规则地连续布设的子单元或者至少局部地不规则地连续布设的子单元。

可以使粘弹的减振元件全面地布设在相邻布设的电容器元件之间，从而使得其直接互相邻接的面分别被完全覆盖。但是也可以设想，减振元件只区域性地或者局部地覆盖了相应的电容器元件的直接相互邻接的面。例如可以使一个或者多个被构造成条状的减振元件，分别以及尤其全部只覆盖相应的电容器元件的直接相互邻接的面。

按照本发明采用的粘弹的减振元件一般是这样的构件，即，该构件被设计用于阻止，也就是至少减弱电容器装置，即尤其电容器元件中相应的由于运行缘故而产生的机械振动。因此可以设计粘弹的减振元件来局部地吸收相应的机械振动，以便将其机械的振动能量转化为例如热能。粘弹的减振元件的粘弹性能以及因此而具有的粘弹特性进而具有较高的粘性份额，因而对于电容器装置或者电容器元件内相应的由于运行缘故而产生的振动，具有较高的吸收能力。

由此得出，将粘弹的减振元件这样与电容器元件耦联，使得能够将该电容器元件中由于运行缘故而产生的机械振动，导入到减振元件中。因此，可以相宜地将减振元件布设得与相应的电容器元件的直接与之对置布设的面邻接，也就是与之接触。

总之，在两个相邻布设的电容器元件或者成组地相邻布设的电容器元件之间布设一个或者多个相应的减振元件，提供了一种使这些电容器元件在机械上以及尤其在声学上互相隔离的可能性。因而遏止或者至少减小了在电容器装置或者相应的电容器元件内所形成的振动，或者更确切地说振动振幅的传播和扩散的可能性。这使得当电容器装置工作时将产生相对明显减小的噪声。按照本发明的减振元件还可以致使由于运行缘故而产生的谐振频率向较高的频率区域移动。

将电容器装置划分为相应的子单元，即例如小的电容器元件组，将尤其致使各子单元或者电容器元件组的谐振频率向较高的频率移动，从而显著地降低低频率区域中的噪声水平。因为在高频率区域中会产生明显较小的振动的激励，因此通过将电容器装置划分为相应的电容器元件或者电容器元件组，显著地减小了由于运行缘故而产生的总噪声水平。因此，粘弹的减振元件主要面临的技术问题或者功能是，使各电容器元件或者电容器元件组在声音上脱耦，同时，机械装配所需要的机械力，在此也通过粘弹的减振元件和各电容器元件之间的优选平面式的接触加以获得。

如果设置多个减振元件，可以使这些减振元件具有相对于彼此不同的粘弹性能或者显示不同的粘弹特性。如此，可以使按照本发明的电容器装置尤其在考虑到尤其涉及电容器元件分别在运行时附带的电荷的典型的运行条件时，可符合需求以及个性化地配备具有不同粘弹性能、因此具有不同粘弹特性的减振元件。当然还可以设想，使所有被采用的减振元件具有相同的粘弹性能且因此显示相同的粘弹特性。

相应的减振元件的粘弹性能或者粘弹特性，尤其由减振元件的具体的构造决定。

优选使粘弹的减振元件由一种粘弹的材料或者由多种或许不同的粘弹的材料构成。粘弹的减振元件也可以包含至少一种粘弹的材料或者多种或许不同的粘弹的材料。因此，粘弹的减振元件原则上可以是本身由一种或者多种或许不同的粘弹的材料构成的物体。但是也可以设想，粘弹的减振元件包含一种或者多种或许不同的例如容纳在为此而设计的容器、罩壳或者诸如此类物品中的粘弹的材料或者物体。

接下来列举的材料或者物料，可以单独地或者混合地被理解成本发明意义上的相应的粘弹的材料。

一种构成粘弹的减振元件的或者该粘弹的减振元件所包含的粘弹的材料，可以例如是天然的和/或合成的、尤其以有机塑料和/或硅树脂为基料的弹性体材料。所述粘弹的材料因而可以具有天然的或者合成的弹性体的形状。所述弹性体就其粘弹性能而言，具有相对较高的粘性份额，并且因此具有相对较高的振动吸收能力，所以就此而言非常适合作为粘弹的减振元件或者粘弹的减振元件的一部分应用于按照本发明设想的用途。可以应用各类天然的或者合成的弹性体、树胶或者橡胶。本文引用的天然橡胶、合成物，即尤其以塑料或者聚合物为基料的弹性体和硅橡胶，仅仅是示例。

为了对弹性体材料的粘弹性能加以影响，即例如提高粘弹性能的粘性份额，可以给弹性体材料充填有机的和/或无机的，尤其颗粒状的填料。所述填料的形状、大小和浓度，在此原则上要考虑电容器装置的结构，即尤其构成该电容器装置的电容器元件的组装，以及与之有关的形成相应的机械振动的可能性。

构成粘弹的减振元件的或者该粘弹的减振元件所包含的粘弹的材料，还可以是蜂窝式的泡沫材料。所述泡沫材料尤其因其网络状的蜂窝式结构，以对于相应的机械振动具有高吸收能力而见长。由于泡沫材料的蜂窝式结构而形成的蜂窝间隙，可以充填像例如粘性的流体之类的粘性的材料，从而提高原则上仍为粘弹的泡沫材料的粘性份额或者粘性特性。

在这种情况下，如果泡沫材料至少局部地呈开放式蜂窝状，是有利的。泡沫材料的开放式蜂窝，允许由蜂窝壁围成的蜂窝间隙之间的连通，从而使粘性的流体可以良好地分布在泡沫材料内以及进入和排出泡沫材料。可以尤其相宜地使泡沫材料的蜂窝间隙至少局部地充填环绕电容器元件的绝缘介质(Isolationsmedium)，尤其绝缘油。所述绝缘介质，即尤其绝缘油，因而被用作调节或者提高泡沫材料的粘弹性能的粘性份额。

泡沫材料，可以例如是一种尤其以发泡塑料，像例如聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯或者上述物质的混合物为基料的开放式蜂窝状的塑料泡沫。

构成粘弹的减振元件的或者该减振元件所包含的粘弹的材料，还可以是一种纺织材料。所述纺织材料可以例如是一种纺织织物、编织物或者针织物。纺织材料的粘弹性能，即尤其其粘性份额，可以尤其通过构成该纺织材料的材料以及纤维的构造或者排列次序得出或加以影响。

纺织材料可以例如是一种由有序的或者无序的纤维构成的纤维材料。在此，有序的纤维物，也就是像例如垫之类的纤维面料，或者无序的纤维物，也就是像例如毛毡之类的纤维混合物。所述纤维可以是天然纤维、合成纤维或者上述两者的混合物。

为了使纺织材料的粘弹性能实现尽可能高的粘性份额，应该力争尤其应用处于尽可能无序状态且具有相对较少弹性以及因此具有相对较高粘性的纤维。构成纺织材料的纤维，可以松散地互相连接。为了提高纺织材料的粘弹性能的粘性份额，可以使纺织材料为此而浸渍像例如弹性的或者橡胶状的树脂或者粘性的液体之类的粘性的介质。相应的，在此还可以设想，使纺织材料至少局部地浸渍环绕电容器元件的绝缘介质，尤其绝缘油。

构成粘弹的减振元件的或者该减振元件所包含的粘弹的材料，还可以是一种由至少一种松散材料组成的松散的物料堆。粘弹性能，即尤其其粘性份额，可以尤其通过构成物料堆的松散材料(松散物)的类型、大小和分布以及由此而基本产生的密度加以得出或者加以影响。

松散材料可以例如由有机的和/或无机的、尤其颗粒状和/或纤维状的松散物料组成。因此所述松散物料可以例如以由陶瓷组成的无机颗粒以及/或者二氧化硅和/或由塑料，尤其由弹性体组成的有机颗粒的形式组成。

参照被实施成泡沫材料或者纺织材料的粘弹的材料的实施形式所述的浸渍粘性的流体，即尤其环绕电容器元件的绝缘介质，如绝缘油的方法，还可以针对被实施成松散材料的粘弹的材料的实施形式来实现。在这种情况下，如果将松散材料容纳在可被环绕电容器元件的绝缘介质，尤其绝缘油渗透的容器中，是相宜的。所述容器，可以例如是由塑料组成的打有孔眼的袋，其中这样选择孔眼的尺寸，即，使得处于袋内的松散材料不能跑出袋中，反之，绝缘流体可以通过孔眼到达袋的内部，从而使松散材料可以浸渍绝缘流体。借助于到达构成松散材料的物料堆之间的绝缘流体，或许可以充填松散物料之间已有的空隙。

对于按照本发明的电容器装置的所有的实施形式都适用的是，构成粘弹的减振元件的或者该减振元件所包含的粘弹的材料，可以尤其稳定地应对热的和/或或许腐蚀性的影响，即在按照本发明的电容器装置的运行条件下不受到损伤。

此外，按照本发明的电容器装置除了上述的电容器元件外，通常还具有壳体，在所述壳体中队列状地或者堆垛式地布设着电容器元件，也适用于按照本发明的电容器装置的所有的实施形式。所述壳体可以至少局部地充填电绝缘的介质，即像例如绝缘油之类的绝缘介质。所述壳体为容纳在其内部的电容器元件相宜地配备了适当的电连接元件。电容器元件可以包含由一层或者多层具导电能力的薄膜，像例如尤其由铝组成的金属薄膜构成的电极以及由一层或者多层电绝缘的薄膜，像例如尤其由聚乙烯、聚丙烯或者聚对苯二甲酸组成的塑料薄膜构成的电介质。

附图说明

本发明其它的优点和详情由下面所述的实施例以及根据附图得出。附图中：

图1-图4表示分别经过按照本发明的一种实施例的电容器装置剖示的剖视图的原理示意图；以及

图5表示布设在两个电容器元件之间的减振元件的示意图。

具体实施方式

图1表示经过按照本发明的一种实施例的电容器装置1剖示的剖视图的原理示意图。电容器装置1可以作为能源技术领域中的大功率电容器，用于在配电网中或者配电网之间传输和分配电能。

电容器装置1具有长方体形的壳体2。在所述壳体2中相邻地布设着多个电容器元件3。尽管在图1中只示出了3个电容器元件3，但是电容器装置1包含大量的，即通常几十个以队列状或者堆垛式布设的相应的电容器元件3。

每个电容器元件3由两个电极4组成，在所述电极4之间分别布设电介质5。所述电极4通常是由铝组成的金属薄膜。电极4在此可以分别包含多层相应的的金属薄膜。电介质5通常是例如由聚丙烯组成的塑料薄膜。电介质5也可以包含多层相应的塑料薄膜。构成电极4的金属薄膜和构成电介质5的塑料薄膜都可以以卷绕的方式存在。相应的电容器元件3可以具有卷绕的结构。

壳体2内为了容纳各电容器元件3而设计的空腔，充填了绝缘油式的绝缘流体。这样，尤其可以在电容器元件3和壳体2之间实现电绝缘。在这种情况下，还可以设想，使壳体2的限定用于电容器元件3的空腔的内表面，设有电绝缘的内衬或者涂层。

壳体2配备了电连接元件6，所述电连接元件6与电容器元件3电连接。

由于当电容器装置1运行时在各电容器元件3的电极4上附带有电荷，会在各电介质5中产生机械的应力以及由此而引起的机械的振动。所述机械的振动会经由各电容器元件3传播到壳体2上，并且以此导致产生巨大的噪声。

相邻布设的电容器元件3的紧密的机械接触，尤其导致其本身的声音的耦联，从而使得与单个电容器元件3的机械固有振荡有关的装置的谐振频率，会向较低的频率移动。因为低频率时的阻尼通常明显小于高频率时的，所以尤其在低频率范围时，振动会产生和辐射得尤其厉害。

为了阻止或者至少减小这种现象，在电容器元件3之间布设粘弹的减振元件7。通过减振元件7，实现单个或者多个电容器元件3相互之间在机械和声音上的分离或者脱耦。

将通常直接与电容器元件3紧贴的粘弹的减振元件7设计成，使得它能够至少局部地吸收由于运行缘故而在电容器元件3中产生的机械的振动。粘弹的减振元件7的粘弹性能具有较高的粘性份额，以确保高度地吸收在电容器元件3中由于运行缘故而产生的机械振动。尤其可以通过粘弹的减振元件7，使机械振动的谐振频率向较高的频率范围移动。

图5表示布设在两个电容器元件3之间的粘弹的减振元件7的示意图。粘弹的减振元件7的粘弹特性，示意地通过弹簧-减震器-模型表示。在按照本发明采用的粘弹的减振元件7上，如前所述，原则上应该力争使粘弹特性具有尽可能高的粘性份额，以便对在电容器元件3中由于运行缘故而产生的机械振动实现尽可能高的吸收率。

粘弹的减振元件7在电容器元件3之间的布设，可以是规则的或者不规则的。因而可以借助于减振元件7，实现将电容器装置1规则地或者不规则地划分成分别由至少一个电容器元件3构成的相应的子单元。或许，在电容器元件3之间布设粘弹的减振元件7，可以针对电容器装置1的整个结构，也就是尤其该电容器装置1所包含的电容器元件3的总数量，也局部是规则的或者局部是不规则的。布设在相应的电容器元件3之间的粘弹的减振元件7的数量和构造，同样也可以变化。

相应的粘弹的减振元件7的粘弹性能或者粘弹特性，是以该粘弹的减振元件7由至少一个或者多个或许不同的粘弹的材料构成为基础的。还可以设想，相应的粘弹的减振元件7包含一种或者多种或许不同的粘弹的材料。

在图1示出的实施例中，构成粘弹的减振元件7的粘弹的材料是一种弹性体材料。所述弹性体材料可以例如是天然的或者合成的弹性体。天然的弹性体可以例如以天然树胶或者天然橡胶的方式存在。合成的弹性体可以例如作为聚合的橡胶弹性体或者硅橡胶存在。弹性体材料还可以由天然的以及合成的弹性体材料的混合物构成。

可以设想，弹性体材料充填了有机的和/或无机的，尤其颗粒状的填料。所述填料可以例如是塑料和/或陶瓷颗粒。可以将粘弹的材料的粘弹性能以及进而声音-力学性能调节成，使得能够获得最佳程度的吸收，并且因此降低由于运行缘故而在电容器元件3中产生的机械振动。在这种情况下还须注意，构成粘弹的减振元件7的粘弹材料应该具有尽可能高的粘性份额。因此填料的选取和填料的浓度是按照下列方式进行校准的，即，使得粘弹的减振元件7具有尽可能粘的特性。

图2示出经过按照本发明的另一实施例的电容器装置剖示的剖视图的原理示意图。在图2中示出的实施例与在图1中示出的实施例相比主要的区别在于构成粘弹的减振元件7的粘弹的材料的构成和结构。所述粘弹的材料在此是一种蜂窝式的泡沫材料。所述泡沫材料因而具有由相应的蜂窝壁构成的蜂窝间隙(蜂窝结构)。泡沫材料是开放式蜂窝状的，也就是说泡沫材料的蜂窝结构是开放式的，从而使得各蜂窝间隙可以至少局部地互相连通。泡沫材料可以例如是以聚乙烯、聚丙烯或者聚酰胺为基料的塑料泡沫。

为了提高如此构成的粘弹的减振元件7的粘弹的性能的粘性份额，如果使泡沫材料的蜂窝间隙能够被环绕电容器元件3的绝缘油渗透的话，是相宜的。泡沫材料的蜂窝间隙因而充填了绝缘油。高粘性的绝缘油由于其能够运动穿过蜂窝间隙，所以有助于阻止由机械振动而感应的蜂窝结构的运动。

在图3中示出的经过按照本发明的另一实施例的电容器装置1剖示的剖视图中，构成粘弹的减振元件7的粘弹的材料是一种纺织材料。所述纺织材料原则上可以由有序的或者无序的纤维构成。在此例如可以是一种毛毡织物或者织物垫。构成纺织材料的纤维，可以是天然的和/或合成的纤维。纺织材料的粘弹特性，即尤其其粘性份额，主要由纤维的类型和排列次序决定。为了提高纺织材料的粘性份额，使该纺织材料浸渍环绕电容器元件3的绝缘油，在此也是相宜的。

在图4中示出的电容器装置1的实施例中，粘弹的元件7包含一尤其袋状的容器，在所述容器中包含了由一种或者多种松散材料组成的物料堆。所述松散材料可以是有机的和/或无机的松散物料。所述松散物料可以是颗粒状的和/或纤维状的。例如可以设想，松散物料由陶瓷、二氧化硅和/或弹性体构成。

容纳松散材料的尤其袋状的容器四周设有孔眼，因此能够被环绕电容器元件3的绝缘油渗透，从而使得位于容器内的松散材料可以浸渍绝缘油。这样，同样可以提高构成粘弹的减振元件7的粘弹的材料，也就是松散材料的粘弹性能的粘性份额。

对于在图1至图4中示出的实施例都适用的是，构成粘弹的减振元件7的或者该减振元件7所包含的粘弹的材料，可以尤其稳定地应对热的和/或或许腐蚀性的影响，因而在电容器装置1的工作条件下不会受到损害。

尽管借助于优选的实施例对本发明的细节作了详细的图示和说明，但是本发明并不局限于所公开的例子，而且也可以由专业人士从中推导出不偏离本发明保护范畴的其它的方案。

Claims (14)

1.一种电容器装置(1)，具有多个相邻布设的、分别包含至少两个电极(4)和至少一个布设在所述电极(4)之间的电介质(5)的电容器元件(3)，其特征在于，在至少两个相邻布设的电容器元件(3)之间布设至少一个粘弹的减振元件(7)。

2.按照权利要求1所述的电容器装置，其特征在于，粘弹的减振元件(7)由至少一种粘弹的材料或者由多种不同的粘弹的材料构成，或者包含至少一种粘弹的材料或者多种不同的粘弹的材料。

3.按照权利要求2所述的电容器装置，其特征在于，粘弹的材料是尤其以有机塑料和/或硅树脂为基料的天然的和/或合成的弹性体材料。

4.按照权利要求3所述的电容器装置，其特征在于，弹性体材料被充填了有机的和/或无机的，尤其颗粒式的填料。

5.按照权利要求2至4中任一项所述的电容器装置，其特征在于，粘弹的材料是蜂窝式的泡沫材料。

6.按照权利要求5所述的电容器装置，其特征在于，泡沫材料至少局部地呈开放式蜂窝状。

7.按照权利要求6所述的电容器装置，其特征在于，泡沫材料的蜂窝间隙至少局部地被充填了环绕电容器元件(3)的绝缘介质，尤其绝缘油。

8.按照权利要求2至7中任一项所述的电容器装置，其特征在于，粘弹的材料是纺织材料。

9.按照权利要求8所述的电容器装置，其特征在于，纺织材料是由有序的或者无序的纤维构成的纤维材料。

10.按照权利要求9所述的电容器装置，其特征在于，纺织材料至少局部地浸渍了环绕电容器元件(3)的绝缘介质，尤其绝缘油。

11.按照权利要求2至10中任一项所述的电容器装置，其特征在于，粘弹的材料是由至少一种松散材料组成的松散的物料堆。

12.按照权利要求11所述的电容器装置，其特征在于，松散材料由有机的和/或无机的，尤其颗粒状的和/或纤维状的松散物料组成。

13.按照权利要求11或12所述的电容器装置，其特征在于，将松散材料容纳在可被环绕电容器元件(3)的绝缘介质，尤其绝缘油渗透的容器中。

14.按照上述权利要求中任一项所述的电容器装置，其特征在于，设计多个规则地或者不规则地布设在电容器元件(3)之间的减振元件(7)。