KR20190130047A - 감소된 노이즈 진동을 갖는 다중전극 전력 커패시터 - Google Patents
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Abstract
본 개시는 전력 커패시터에 관한 것으로서, 전력 커패시터는 케이싱; 제 1 부싱; 제 2 부싱 또는 케이싱과 동일한 전위를 갖는 접지 스터드로서, 제 1 부싱 및 제 2 부싱은 케이싱을 통해 연장되는, 상기 제 2 부싱 또는 접지 스터드; 유전성 액체; 및 복수의 권취형 커패시터 소자 (9) 를 포함하고, 각각의 권취형 커패시터 소자 (9) 는, 제 1 부싱에 연결된 전기 전도성 재료의 2 개의 제 1 층 (11a, 11b) 을 포함하는 제 1 전극 (11) 으로서, 2 개의 제 1 층은 서로를 향하여 및 서로로 부터 이동 가능하게 배치되는, 상기 제 1 전극 (11); 2 부싱 또는 접지 스터드에 연결된 전기 전도성 재료의 2 개의 제 2 층 (13a, 13b) 을 포함하는 제 2 전극 (13) 으로서, 2 개의 제 2 층은 서로를 향하여 및 서로로 부터 이동 가능하게 배열되는, 상기 제 2 전극 (13); 및 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 배열된 유전체층을 포함하며, 두 개의 제 1 층 (11a, 11b), 두 개의 2 층 (13a, 13b) 및 유전체 층 (15) 은 복수의 턴으로 함께 감겨 제 1 전극 (11), 제 2 전극 (13) 및 유전체 층 (15) 의 복수의 층들을 획득하며, 그 권취형 캐패시터 소자 (9) 는 케이싱 내에 적층된 방식으로 배열되고, 인접하는 권취형 캐패시터 소자는 서로 직접 접촉하고, 커패시터 소자는 유전성 액체에 침지된다.
Description
본 개시는 일반적으로 전력 커패시터에 관한 것이다. 특히, 이는 진동 감쇠를 제공하는 전력 커패시터에 관한 것이다.
전력 커패시터는 병렬 및 직렬로 전기적으로 연결된 복수의 커패시터 소자들을 포함할 수도 있다. 도 1a 에 도시된 바와 같이, 각각의 이러한 커패시터 소자는 2 개의 전극층 (19 및 21) 및 중간 유전체층 (23)을 포함한다. 유전체층 (23) 은 따라서 2 개의 전극층 (19 및 21) 사이에 배치된다. 유전체 층 (23) 은 예를 들어 중합체 재료를 포함할 수도 있다. 커패시터 소자는 2 개의 전극층 및 유전체층의 다수의 턴이 획득되도록 권취된다. 커패시터 소자는 전력 커패시터의 인클로저 또는 케이싱 내부에 능동 패키지를 형성하는 적층 방식으로 배열될 수 있다. 인클로저 내부에서, 능동 패키지는 중합체 재료를 침투할 수 있는 액체에 침지된다.
도 1a 에서, 커패시터 소자는 제로 크로싱 동안, 즉 2 개의 전극 (19 및 21) 에 걸쳐 인가된 전압이 제로인 경우에 도시된다. 전력 커패시터의 2 개의 전극 (19 및 21) 에 전압이 인가될 때, 도 1b 에 도시 된 바와 같이, 2 개의 전극이 상이한 전위를 갖기 때문에, 인력, 쿨롱 힘이 유전체층 (23) 을 가로질러 발생된다. 화살표 17 및 또한 전극 층들 사이의 화살표로 표시된 이러한 인력은 전력 커패시터의 각 턴에 동시에 작용하고 있다. 이 힘은 전극들 사이의 연성 유전체 재료를 변형시킬 것이다. 능동 패키지의 총 변형은 모든 커패시터 소자의 모든 턴들에 걸친 변형의 합이다. 전압이 다음 제로 크로싱을 통과할 때, 인력은 도 1c 에 도시된 바와 같이 0 이 될 것이다. 전압 전위가 역전되면, 전극 (19 및 21) 상의 전하는 극성을 변화시키지만 도 1d 에 도시된 바와 같이 동일한 인력이 다시 한번 나타난다. 이는 전극층들 사이에 기계적 운동을 일으켜 그것들을 인가된 교류 전압의 주파수의 두 배의 주파수로 진동하게 한다. 커패시터 소자의 스택이 액체에 침지되기 때문에, 커패시터 소자의 진동은 커패시터 인클로저로 전달된다. 인클로저의 표면 진동은 가청 노이즈 형태로 바람직하지 않는 사운드를 생성할 것이다.
노이즈 감소 능력을 갖는 전력 커패시터의 예는 EP 0 701 263 B1 에 개시되어 있다. 전력 커패시터는 하나 이상의 유전체에 의해 분리된 전극으로 구성된 적어도 2 개의 커패시터 소자를 포함한다. 커패시터 소자는 커패시터 패키지를 형성하기 위해 일렬로 배열된다. 적어도 하나의 스프링 엘리먼트가 행의 한 쌍의 인접한 커패시터 소자들 사이에 배열되거나 행의 한 단부에서 커패시터 소자의 외부에 고정된다. 스프링 엘리먼트의 강성은 커패시터의 외부 진동이 감소되도록 구성된다. 이것은 커패시터로부터의 감소된 사운드 방사를 야기한다.
WO2014202446 은 행으로 배열되거나 적층 된 복수의 커패시터 소자를 갖는 커패시터 디바이스를 개시한다. 각각의 커패시터 소자는 2 개의 전극 및 전극 사이에 배열된 유전체 재료를 갖는다. 인접한 커패시터 소자의 각 쌍 사이에는 전극으로 인한 진동을 감쇠시키기 위한 감쇠 소자가 존재한다.
종래 기술의 스프링 엘리먼트 및 감쇠 소자는 전력 커패시터의 캐패시턴스에 기여하지 않으면서 전력 커패시터의 인클로저 내부의 공간을 차지한다.
상기의 관점에서, 본 개시의 목적은 종래 기술의 문제들을 해결하거나 적어도 완화시키는 전력 커패시터를 제공하는 것이다.
따라서, 케이싱; 제 1 부싱; 제 2 부싱 또는 케이싱과 동일한 전위를 갖는 접지 스터드로서, 제 1 부싱 및 제 2 부싱은 케이싱을 통해 연장되는, 상기 제 2 부싱 또는 접지 스터드; 유전성 액체; 및 복수의 권취형 커패시터 소자를 포함하고, 각각의 권취형 커패시터 소자는, 제 1 부싱에 연결된 전기 전도성 재료의 2 개의 제 1 층을 포함하는 제 1 전극으로서, 2 개의 제 1 층은 서로를 향하여 및 서로로 부터 이동 가능하게 배치되는, 상기 제 1 전극; 2 부싱 또는 접지 스터드에 연결된 전기 전도성 재료의 2 개의 제 2 층을 포함하는 제 2 전극으로서, 2 개의 제 2 층은 서로를 향하여 및 서로로 부터 이동 가능하게 배열되는, 상기 제 2 전극; 및 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 배열된 유전체층을 포함하며, 두 개의 제 1 층, 두 개의 2 층 및 유전체 층은 복수의 턴으로 함께 감겨 제 1 전극, 제 2 전극 및 유전체 층의 복수의 층들을 획득하며, 그 권취형 캐패시터 소자는 케이싱 내에 적층 방식으로 배열되고, 인접하는 권취형 캐패시터 소자는 서로 직접 접촉하고, 커패시터 소자는 유전성 액체에 침지되는, 전력 커패시터가 제공된다.
이에 의해, 제 1 전극 및 제 2 전극의 발진의 감쇠가 얻어질 수도 있다. 이것은 특히 제 1 전극 및 제 2 전극 각각이 턴 마다 서로 평행하게 연장되는 전기 전도성 재료의 2 개의 별개의 층들을 포함하는 전극 구성에 의해 획득될 수도 있다. 제 1 전극 및 제 2 전극은 여전히 유전체를 통해 끌어 당겨 지지만, 동일한 전압 전위에 있기 때문에 각각의 전극의 두 층의 반발은 전압이 교번함에 따라 전극 운동을 방해한다. 그러므로 진동은 본질적으로 소거되어 사운드의 감쇠가 얻어질 수 있다.
따라서, 사운드 감쇠는 제 1 전극의 이중층 구성 및 제 2 전극의 이중층 구성에 의해서만 얻어진다.
일 실시형태에 따르면, 2 개의 제 1 층은 동일한 층 두께를 갖는다.
동일한 두께를 갖는 전기 전도성 재료의 2 개의 제 1 층을 제공함으로써, 보다 우수한 진동 소거가 달성될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 2 개의 제 2 층은 동일한 층 두께를 갖는다.
동일한 두께를 갖는 전기 전도성 재료의 2 개의 제 2 층을 제공함으로써, 보다 우수한 진동 소거가 달성될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 2 개의 제 1 층 각각은 전도성 포일이다.
전도성 포일의 2 개의 제 1 층은 적층된 방식으로 배열되고 2 개의 제 2 층 및 유전체 층과 함께 권취된다.
각각의 전도성 포일은 예를 들어 알루미늄으로 제조될 수도 있다.
각각의 전도성 포일은 일례에 따라 아연 합금을 포함할 수도 있다.
전도성 포일은 유리하게는 매우 얇게 만들어 질 수 있어서, 그 총 두께는 전력 커패시터의 표준 전극 포일의 두께에 상응한다.
일 실시형태에 따르면, 2 개의 제 1 층 각각은 필름의 각각의 측면 상에 제공된 금속화 층이다. 이를 위해, 제 1 전극은 이중 금속화 필름을 포함할 수도 있다. 이중 금속화 필름의 각각의 금속화 층은 제 1 전극의 전기 전도성 재료의 2 개의 제 1 층 중 각각 하나를 정의한다. 필름은 예를 들어 적절하게 연질인 중합체 필름일 수도 있다.
전기 전도성 재료의 2 개의 제 1 층을 얻기 위한 금속화는 예를 들어 전기 도금, 분무 또는 물리 기상 증착 (PVD) 에 의해 얻어 질 수도 있다.
일 실시형태에 따르면, 2 개의 제 2 층 각각은 전도성 포일이다.
전도성 포일의 2 개의 제 2 층은 적층된 방식으로 배열되고 2 개의 제 1 층 및 유전체 층과 함께 권취된다.
각각의 전도성 포일은 예를 들어 알루미늄으로 제조될 수도 있다.
각각의 전도성 포일은 일례에 따라 아연 합금을 포함할 수도 있다.
전도성 포일은 유리하게는 매우 얇게 만들어 질 수 있어서, 그 총 두께는 전력 커패시터의 표준 전극 포일의 두께에 상응한다.
일 실시형태에 따르면, 2 개의 제 2 층 각각은 필름의 각각의 측면 상에 제공된 금속화 층이다. 이를 위해, 제 2 전극은 이중 금속화 필름을 포함할 수도 있다. 이중 금속화 필름의 각각의 금속화 층은 제 2 전극의 전기 전도성 재료의 2 개의 제 2 층 중 각각 하나를 정의한다. 필름은 예를 들어 적절하게 중합체 필름일 수도 있다.
전기 전도성 재료의 2 개의 제 2 층을 얻기 위한 금속화는 예를 들어 전기 도금, 분무 또는 PVD 에 의해 얻어 질 수도 있다.
일 실시형태에 따르면, 제 1 전극은 전기 전도성 재료의 정확히 두 개의 제 1 층을 포함한다. 따라서, 제 1 전극은 전기 전도성 재료의 2 개의 제 1 층으로 구성될 수도 있다.
일 실시형태에 따르면, 제 2 전극은 전기 전도성 재료의 정확히 두 개의 제 2 층을 포함한다. 따라서, 제 2 전극은 전기 전도성 재료의 2 개의 제 2 층으로 구성될 수도 있다.
이러한 방식으로 진동의 소거 효과가 얻어 질 수도 있는 반면에 재료 비용 및 권취형 커패시터 소자의 크기는 낮게 유지될 수 있기 때문에, 단지 2 개의 제 1 층의 전기 전도성 재료만을 사용하는 것이 유리하다. 추가의 전기 전도성 재료 층은 전력 커패시터의 커패시턴스에 기여하지 않으며, 따라서 정확히 2 개의 제 1 층 및 정확히 2 개의 제 2 층은 전력 커패시터의 부피당 커패시턴스의 최소의 손실로 최대 사운드 감쇠를 달성하는 데 최적인 것으로 간주된다.
일 실시형태에 따르면, 커패시터 소자는 평탄화된다.
평탄화된 커패시터 소자는 권취형 커패시터 소자가 압축되었음을 의미한다. 커패시터 소자의 초기 원통형 롤은 타원형 또는 장방형으로 방사상으로 압축되었다. 커패시터 소자의 단면은 따라서 타원형 또는 장방형을 갖는다. 단면에서 커패시터 소자는 하나의 단축과 하나의 장축을 갖는다.
평탄화된 구조에 의해, 커패시터 소자는 케이싱에서 더 적은 공간을 차지하고 전력 커패시터의 에너지 밀도가 증가된다.
커패시터 소자의 진동 문제는 원통형 커패시터 소자와 같이 회전 대칭적이지 않기 때문에 평탄화된 커패시터 소자에서 특히 문제가 될 수 있다.
각각의 커패시터 소자에 대한 일 실시형태에 따르면, 2 개의 제 1 층 각각은 각각의 단일 제 1 연속 층으로 구성되고 2 개의 제 2 층 각각은 각각의 단일 제 2 연속 층으로 구성된다.
일 실시 예에 따르면, 제 1 의 2 개의 층들 각각 및 제 2 의 2 개의 층들 각각은 커패시터 소자의 축 방향 길이의 대부분을 따라 연장된다.
일 실시형태에 따르면, 제 1 의 2 개의 층들 각각은 커패시터 소자의 제 1 축 방향 단부로부터 커패시터 소자의 반대쪽 제 2 축 방향 단부를 향해 연장되어 제 2 축 방향 단부에 도달하기 전에 종단되고, 제 2 의 2 개의 층들 각각은 제 2 축 방향 단부로부터 제 1 축 방향 단부를 향해 연장되어 제 1 축 방향 단부에 도달하기 전에 종단된다.
일 실시형태에 따르면, 유전체 층은 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 배열되며, 이에 따라 제 1 전극, 유전체 층 및 제 2 전극은 샌드위치형 구성으로 서로 평행하게 배열된다.
일 실시형태에 따르면, 제 1 전극이 각각의 커패시터 소자에 대해 양 또는 음의 전위를 가질 때, 제 1 전극의 제 1 층은 유전체 층의 반대쪽에 배열된 제 2 층들 중 하나의 층으로 끌어 당겨지고, 그 하나의 층에 인접하게 배열된, 제 2 전극의 제 2 층들 중 다른 층, 및 그 하나의 층은 서로 반발한다.
일 실시형태에 따르면, 제 1 전극이 각각의 커패시터 소자에 대해 양 또는 음의 전위를 가질 때, 두 개의 제 1 층은 서로 반발한다.
커패시터 소자의 중심 축에 직교하는 임의의 방향에서, 제 1 전극과 제 2 전극이 턴 마다 오버랩되는 임의의 축 방향 지점에서, 두 전극 중 하나가 양 전위를 가지며 다른 전극은 음 전위를 가질 때 2 개의 제 1 층은 서로 반발할 것이고 2 개의 제 2 층은 서로 반발할 것이다. 또한, 제 1 전극과 제 2 전극은 서로를 끌어 당길 것이다. 따라서, 상기 임의의 수직 방향에서, 전극의 인접한 제 1/제 2 층의 쌍 사이에 교번적인 흡인-반발 구성이 존재할 것이다.
일 예에 따르면, 각각의 커패시터 소자는 제 1 전극과 제 2 전극 사이에 유전체 층을 형성하는 단일 유전체 시트 또는 필름을 포함할 수도 있다.
일 예에 따르면, 제 1 전극은 제 1 부싱에 직접 연결된다. 따라서 제 1 전극은 제 1 부싱과 기계적으로 접촉한다.
일 예에 따르면, 제 2 전극은 제 2 부싱 또는 접지 스터드 (earthing stud) 에 직접 연결된다. 따라서 제 2 전극은 제 2 부싱 또는 접지 스터드와 기계적으로 접촉한다.
일반적으로, 청구항들에서 사용된 모든 용어들은 본원에서 다르게 명백하게 규정되지 않는 한, 기술 분야에서 그 통상적인 의미에 따라 해석되어야 한다. 하나의/상기 엘리먼트, 장치, 컴포넌트, 수단 등에 대한 모든 언급들은, 명시적으로 달리 언급하지 않으면, 그 엘리먼트, 장치, 컴포넌트, 수단 등의 적어도 하나의 실례를 지칭하는 것으로서 개방적으로 해석되어야 한다.
이제, 본 발명 개념의 특정 실시 형태들이 첨부 도면들을 참조하여, 예로써, 설명될 것이며, 여기서:
도 1a 내지 도 1d 는 종래 기술의 전력 커패시터에서 진동의 발생을 개략적으로 도시한다.
도 2 는 전력 커패시터의 일예의 사시도를 도시한다.
도 3 은 권취형 커패시터 소자를 도시한다.
도 4a 내지 도 4d 는 교류 전압 듀티 사이클 동안 4 개의 스테이지들에서 권취형 커패시터 소자의 단순화된 단면도를 도시한다.
도 1a 내지 도 1d 는 종래 기술의 전력 커패시터에서 진동의 발생을 개략적으로 도시한다.
도 2 는 전력 커패시터의 일예의 사시도를 도시한다.
도 3 은 권취형 커패시터 소자를 도시한다.
도 4a 내지 도 4d 는 교류 전압 듀티 사이클 동안 4 개의 스테이지들에서 권취형 커패시터 소자의 단순화된 단면도를 도시한다.
본 발명의 개념이 이제 예시적인 실시형태들이 도시된 첨부 도면들을 참조하여 이하에서 보다 충분하게 설명될 것이다. 하지만 본 발명의 개념은 많은 상이한 형태들로 구현될 수도 있고, 본 명세서에서 전개된 실시형태들에 제한되는 것으로서 해석되어서는 아니된다; 오히려, 이들 실시형태들은 이 개시물이 철저하고 완전하도록 그리고 본 발명의 개념의 범위를 당업자에게 충분히 전달하도록 예시적으로 제공된다. 유사한 번호들은 그 설명 전체에서 유사한 엘리먼트들을 지칭한다.
도 2 는 전력 캐패시터 (1) 의 일 예를 도시한다. 전력 커패시터 (1) 는 케이싱, 탱크 또는 인클로저 (3), 제 1 부싱 (5) 및 제 2 부싱 (7) 을 포함한다.
제 2 부싱의 대안으로서, 전력 커패시터에는 접지 스터드가 제공될 수도 있다. 이 경우, 접지 스터드는 일반적으로 케이싱과 동일한 전위를 갖는다.
제 1 부싱 (5) 은 케이싱 (3) 을 관통한다. 제 1 부싱 (5) 은 이리하여 케이싱 (3) 을 통하여 연장된다.
제 2 부싱 (7) 은 케이싱 (3) 을 관통한다. 제 2 부싱 (7) 은 이리하여 케이싱 (3) 을 통하여 연장된다.
전력 커패시터 (1) 는 또한 복수의 권취형 커패시터 소자 (9) 를 포함한다. 권취형 커패시터 소자 (9) 는 적층 방식으로 배열된다. 권취형 커패시터 소자 (9) 는 서로 직접 접촉하여 배열된다. 인접한 권취형 커패시터 소자 (9) 는 따라서 직접 기계적 접촉한다.
권취형 커패시터 소자 (9) 는 서로 전기적으로 연결된다. 이들은 예를 들어 직렬 연결 및/또는 병렬 연결될 수도 있다. 각각의 권취형 커패시터 소자 (9) 는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 제 1 부싱 (5) 및 제 2 부싱 (7) 에 전기적으로 연결된다. 제 2 부싱에 전기적으로 연결되는 것에 대한 대안으로서, 각각의 권취형 커패시터 소자는 대신 접지 스터드에 전기적으로 연결될 수도 있다.
전력 커패시터 (1) 는 유전성 액체를 포함한다. 유전성 액체는 예를 들어 오일 또는 에스테르 일 수도 있다. 적층된 권취형 커패시터 소자 (9) 는 그 유전성 액체 내에 침지된다. 따라서, 유전성 액체는 유전성 재료를 관통하여 그 성능을 향상시키고 케이싱 (3) 내부의 모든 공극 또는 빈 공간을 채운다.
도 3 을 참조하면, 권취형 커패시터 소자 (9) 의 예가 도시되어 있다. 각각의 권취형 커패시터 소자 (9) 는 제 1 전극 (11) 및 제 2 전극 (13) 을 포함한다.
제 1 전극 (11) 은 전기 전도성 재료의 2 개의 제 1 층 (11a 및 11b) 을 포함한다. 제 1 전극 (11) 의 2 개의 제 1 층 (11a 및 11b) 은 적층된 구성으로 배열된다. 2 개의 제 1 층 (11a 및 11b) 은 권취형 커패시터 소자 (9) 의 각 턴마다 서로 평행하게 배열된다. 제 1 전극 (11) 은 유리하게는 정확히 2 개의 제 1 층 (11a 및 11b) 을 포함할 수도 있다. 대안적으로, 제 1 전극은 전기 전도성 재료의 3 개 이상의 제 1 층을 포함할 수도 있다.
2 개의 제 1 층 (11a 및 11b) 은 모두 제 1 부싱 (5) 에 전기적으로 연결된다. 따라서 2 개의 제 1 층 (11a 및 11b) 은 동일한 전위를 갖는다. 2 개의 제 1 층 (11a 및 11b) 은 권취형 커패시터 소자 (9) 의 권취 상태에서 서로를 향해 및 서로 멀어 지도록 이동 가능하도록 구성된다. 2 개의 제 1 층 (11a 및 11b) 사이의 이러한 가능한 이동은 이하에서 더 상세히 설명되는 바와 같이 진동 감쇠를 제공한다.
제 1 전극 (11) 은 일 예에 따라 서로 평행하게 연장되어 배열되는 2 개의 전기 전도성 포일을 포함한다. 2 개의 전기 전도성 포일은 전기 전도성 재료의 2 개의 제 1 층 (11a 및 11b) 각각을 형성한다. 전기 전도성 포일은 유리하게는 전체 두께가 본질적으로 전통적인 포일 전극의 두께와 동일하도록 가능한 한 얇게 제조된다. 대안적으로, 제 1 전극 (11) 은 이중 금속화 필름을 포함할 수도 있다. 이 경우, 이중 금속화 필름의 각 금속화 표면은 2 개의 제 1 층 (11a 및 11b) 중 각각의 층을 형성한다. 필름의 두께 치수는 압축 가능하고, 권취형 커패시터 소자에 에너지가 공급될 때 2 개의 금속화 표면의 서로를 향한 그리고 서로 멀어지는 이동을 허용한다.
제 2 전극 (13) 은 예를 들어 도 3 에 도시된 바와 같은 전기 전도성 재료의 2 개의 제 2 층 (13a 및 13b) 을 포함한다. 제 2 전극 (13) 의 2 개의 제 2 층 (13a 및 11b) 은 적층된 구성으로 배열된다. 2 개의 제 2 층 (13a 및 13b) 은 권취형 커패시터 소자 (9) 의 각 턴마다 서로 평행하게 배열된다. 제 2 전극 (13) 은 유리하게는 정확히 2 개의 제 2 층 (13a 및 13b) 을 포함할 수도 있다. 대안적으로, 제 2 전극은 전기 전도성 재료의 3 개 이상의 제 2 층을 포함할 수도 있다.
2 개의 제 2 층 (13a 및 13b) 은 모두 제 2 부싱 (7) 에 전기적으로 연결된다. 대안적으로, 2 개의 제 2 층은 접지 스터드에 전기적으로 연결될 수도 있다. 따라서 2 개의 제 2 층 (13a 및 13b) 은 동일한 전위를 갖는다. 2 개의 제 2 층 (13a 및 13b) 은 권취형 커패시터 소자 (9) 의 권취 상태에서 서로를 향해 및 서로 멀어 지도록 이동 가능하도록 구성된다. 2 개의 제 2 층 (13a 및 13b) 사이의 이러한 가능한 이동은 진동 감쇠를 제공한다.
제 2 전극 (13) 은 일 예에 따라 서로 평행하게 연장되어 배열되는 2 개의 전기 전도성 포일을 포함한다. 2 개의 전기 전도성 포일은 전기 전도성 재료의 2 개의 제 2 층 (13a 및 13b) 의 각각의 층을 형성한다. 전기 전도성 포일은 유리하게는 전체 두께가 본질적으로 전통적인 포일 전극의 두께와 동일하도록 가능한 한 얇게 제조된다. 대안적으로, 제 2 전극 (13) 은 이중 금속화 필름을 포함할 수도 있다. 이 경우, 이중 금속화 필름의 각 금속화 표면은 2 개의 제 2 층 (13a 및 13b) 중 각각의 층을 형성한다. 필름의 두께 치수는 압축 가능하고, 권취형 커패시터 소자에 에너지가 공급될 때 2 개의 금속화 표면의 서로를 향한 그리고 서로 멀어지는 이동을 허용한다.
권취형 커패시터 소자 (9) 는 유전체 층 (15)을 포함한다. 유전체 층 (15) 은 예를 들어 중합체 재료 또는 셀룰로오스 계 재료와 같은 임의의 다른 적절한 전기 절연 재료를 포함할 수도 있다. 유전체 층 (15) 는 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (13) 간에 배치된다. 따라서, 제 1 전극 (11), 유전체 층 (15) 및 제 2 전극 (13)은 샌드위치형 구성으로 서로 평행하게 배열된다. 제 1 전극 (11), 유전체 층 (15) 및 제 2 전극 (13) 은 권취형 전력 커패시터 소자 (9) 를 형성하기 위해 함께 권취된다. 이러한 방식으로, 제 1 전극 (11), 제 2 전극 (13) 및 유전체 층 (15) 의 복수의 인스턴스 또는 층이 제공된다. 권취형 커패시터 소자 (9) 는 케이싱 (3) 에서 더 적은 공간을 차지하도록 도 2 에 도시된 바와 같이 평탄화될 수도 있다. 알 수 있는 바와 같이, 평탄화된 커패시터 소자 (9) 는 타원형 또는 장방형인 단면, 즉 커패시터 소자의 길이 방향에 수직인 단면을 갖는다. 이것은 스핀들 주위에 커패시터 소자를 감아 원통을 형성하고, 스핀들로부터 감겨진 커패시터를 제거하고 커패시터 소자를 평탄화 또는 압축함으로써 달성되었다. 대부분의, 예를 들어 최대 90 % 의 활성 표면, 즉 제 1 전극 (11) 및 제 2 전극 (13) 에 의해 정의된 표면은 동일 평면에 있거나 그것에 평행하다.
전력 커패시터 (1) 는 이제 도 4a 내지 도 4c 를 참조하여 작동이 설명될 것이다. 도 4a 는 전력 커패시터 (1) 에 인가된 전압이 제로 크로싱 (zero-crossing) 에 있고, 따라서 전위가 제 1 전극 (11) 및 제 2 전극 (13) 모두에서 0 인 것을 보여준다. 이러한 경우, 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (13) 간에 인력이 존재하지 않는다.
도 4b 는 제 1 전극 (11) 이 양의 전위를 갖는 상황을 도시한다. 이것은 교류 전압의 사인파 듀티 사이클상의 화살표로 표시된다. 쿨롱의 인력 (F) 으로 인해, 예를 들어, 유전체 층 (15) 의 최상층에서, 제 1 전극 (11) 의 층 (11a) 은 유전체 층 (15) 의 반대쪽에 배열된 층 (13b) 으로 끌어 당겨진다. 그러나, 동시에 층 (13b) 은 인접하게 배열된 층 (13a) 과 동일한 전위에 있기 때문에, 그들은 서로 반발할 것이다. 2 개의 제 2 층 (13a, 13b) 사이의 이러한 반발 운동은 층 (11a) 과 층 (13b) 사이의 끌어당기는 이동의 보상을 야기한다. 이것은 가장 바깥 쪽 턴에서 운동, 속도 및 가속도의 소거, 또는 적어도 감소를 야기한다.
도 4c 에 도시된 상황에서, 권취형 커패시터 소자 (9) 에 인가 된 전압은 다시 0 을 교차한다. 제 1 전극 (11) 및 제 2 전극 (13) 은 따라서 동일한 전위에 있을 수도 있다. 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (13) 사이의 흡인력의 부재 시에, 유전체 재료 (15) 가 이완하여, 제 1 전극 (11) 과 제 2 전극 (13) 이 서로로부터 멀리 이동하게 한다. 권취형 커패시터 소자 (9) 의 총 단면 치수는 도 4b 에 도시된 상황과 비교하여 본질적으로 변하지 않은 상태로 유지될 것이다.
도 4d 에서, 전력 커패시터 (1) 에 인가된 전압은 정현파 듀티 사이클의 음의 위상에 있다. 따라서, 제 1 전극 (11) 및 제 2 전극 (13) 에 걸친 전압 전위의 부호는 도 4b 에 도시된 경우와 비교하여 시프트되었지만, 그 효과는 도 4b 를 참조하여 설명된 것과 동일할 것이다.
이러한 방식으로, 제 1 전극 (11) 및 제 2 전극 (13) 의 진동이 부분적으로 소거되고 결과적으로 전력 커패시터 (1) 에 의해 방출되는 사운드의 감쇠가 존재할 것이다.
본 발명의 개념은 주로 몇몇 예들을 참조하여 상기 설명되었다. 그러나, 본 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 이해되는 바와 같이, 상기 개시된 것보다 많은 다른 실시형태들은 첨부된 청구항에 의해 규정된 바와 같이 본 발명의 컨셉의 범위 내에서 동등하게 가능하다.
Claims (16)
- 전력 커패시터 (1) 로서,
- 케이싱 (3),
- 제 1 부싱 (5),
- 제 2 부싱 (7) 또는 상기 케이싱 (3) 과 동일한 전위를 갖는 접지 스터드로서, 상기 제 1 부싱 (5) 및 상기 제 2 부싱 (7) 은 상기 케이싱 (3) 을 통해 연장되는, 상기 제 2 부싱 (7) 또는 접지 스터드,
- 유전성 액체, 및
- 복수의 권취형 커패시터 소자들 (9) 을 포함하고,
각각의 권취형 커패시터 소자 (9) 는,
상기 제 1 부싱 (5) 에 연결된 전기 전도성 재료의 2 개의 제 1 층들 (11a, 11b) 을 포함하는 제 1 전극 (11) 으로서, 상기 2 개의 제 1 층들은 서로를 향해 그리고 서로로부터 이동 가능하게 배치되는, 상기 제 1 전극 (11),
상기 제 2 부싱 (7) 또는 상기 접지 스터드에 연결된 전기 전도성 재료의 2 개의 제 2 층들 (13a, 13b) 을 포함하는 제 2 전극 (13) 으로서, 상기 2 개의 제 2 층들 (13a, 13b) 은 서로를 향해 그리고 서로로부터 이동 가능하게 배치되는, 상기 제 2 전극 (13), 및
상기 제 1 전극 (11) 과 상기 제 2 전극 (13) 사이에 배열된 유전체 층 (15) 을 포함하고,
상기 2 개의 제 1 층 (11a, 11b), 상기 2 개의 제 2 층 (13a, 13b) 및 상기 유전체 층 (15) 은 상기 제 1 전극 (11), 상기 제 2 전극 (13) 및 상기 유전체 층 (15) 의 복수의 층들을 얻기 위해 복수의 턴들로 함께 권취되며,
상기 권취형 커패시터 소자들 (9) 은 상기 케이싱 (3) 에 적층된 방식으로 배치되고, 인접한 권취형 커패시터 소자들 (9) 은 서로 직접 접촉하며, 상기 커패시터 소자들 (9) 은 상기 유전성 액체 내에 침지되는, 전력 커패시터 (1). - 제 1 항에 있어서,
상기 2 개의 제 1 층 (11a, 11b) 은 동일한 층 두께를 갖는, 전력 커패시터 (1). - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 2 개의 제 2 층 (13a, 13b) 은 동일한 층 두께를 갖는, 전력 커패시터 (1). - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2 개의 제 1 층들 (11a, 11b) 각각은 전도성 포일인, 전력 커패시터 (1). - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2 개의 제 1 층들 (11a, 11b) 각각은 필름의 각각의 측면상에 제공된 금속화 층인, 전력 커패시터 (1). - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2 개의 제 2 층들 (13a, 13b) 각각은 전도성 포일인, 전력 커패시터 (1). - 제 1 항 내지 제 3 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2 개의 제 2 층들 (13a, 13b) 각각은 필름의 각각의 측면상에 제공된 금속화 층인, 전력 커패시터 (1). - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 전극 (11) 은 전기 전도성 재료의 정확히 2 개의 제 1 층들 (11a, 11b) 을 포함하는, 전력 커패시터 (1). - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 전극 (13) 은 전기 전도성 재료의 정확히 2 개의 제 2 층들 (13a, 13b) 을 포함하는, 전력 커패시터 (1). - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 커패시터 소자들 (9) 은 평탄화되는, 전력 커패시터 (1). - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
각각의 커패시터 소자에 대해, 상기 2 개의 제 1 층들 각각은 각각의 단일 제 1 연속 층으로 구성되고 상기 2 개의 제 2 층들 각각은 각각의 단일 제 2 연속 층으로 구성되는, 전력 커패시터 (1). - 제 11 항에 있어서,
상기 제 1 의 2 개의 층들 각각 및 상기 제 2 의 2 개의 층들 각각은 상기 커패시터 소자의 축 방향 길이의 대부분을 따라 연장되는, 전력 커패시터 (1). - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 의 2 개의 층들 각각은 상기 커패시터 소자의 제 1 축 방향 단부로부터 상기 커패시터 소자의 반대쪽 제 2 축 방향 단부를 향해 연장되어 상기 제 2 축 방향 단부에 도달하기 전에 종단되고, 상기 제 2 의 2 개의 층들 각각은 상기 제 2 축 방향 단부로부터 상기 제 1 축 방향 단부를 향해 연장되어 상기 제 1 축 방향 단부에 도달하기 전에 종단되는, 전력 커패시터 (1). - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유전체 층 (15) 은 상기 제 1 전극 (11) 과 상기 제 2 전극 (13) 사이에 배열되며, 이에 따라 상기 제 1 전극 (11), 상기 유전체 층 (15) 및 상기 제 2 전극 (13) 은 샌드위치형 구성으로 서로 평행하게 배열되는, 전력 커패시터 (1). - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 전극 (11) 이 각각의 커패시터 소자에 대해 양 또는 음의 전위를 가질 때, 상기 제 1 전극 (11) 의 제 1 층 (11a) 은 상기 유전체 층 (15) 의 반대쪽에 배열된 상기 제 2 층들 (13a, 13b) 중 하나의 층 (13b) 으로 끌어 당겨지고, 상기 하나의 층 (13b) 에 인접하게 배열된, 상기 제 2 전극의 상기 제 2 층들 (13a, 13b) 중 다른 층 (13a), 및 상기 하나의 층 (13b) 은 서로 반발하는, 전력 커패시터 (1). - 제 15 항에 있어서,
상기 제 1 전극 (11) 이 각각의 커패시터 소자에 대해 양 또는 음의 전위를 가질 때, 상기 2 개의 제 1 층들 (11a, 11b) 은 서로 반발하는, 전력 커패시터 (1).
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