[发明专利]电容器元件、制造电容器元件的方法和电力电容器的使用

说明书

技术领域

根据第一方面，本发明涉及电容器元件或交流高电压的电力电容器，其中，电容器元件包括多个串联连接的圆柱形子元件，每个子元件由至少两个被缠绕成多匝的电介质材料的条带形成，其中导电材料层被置于线圈的匝之间，且其中子元件被布置成一个在另一个的外面，如沿条带面的横截面方向所看到的。

根据本发明的第二和第三方面，本发明分别涉及用于交流高电压的电力电容器和电容器电池。

根据第四方面，本发明涉及一种生产用于电力电容器的、包括多个串联连接的圆柱形子元件的电容器元件的方法，通过将至少两个电介质材料条带缠绕成多匝而形成每个子元件，其中一个导电材料层被置于所述匝之间，且其中子元件被布置成一个在另一个的外面，如沿条带面的横截面方向所看到的。

根据第五方面，本发明涉及所发明电容器的使用。

背景技术

在电力电容器中使用电容器元件是已知的，其中电容器元件由通过薄膜电介质材料的条带紧密地缠绕成的箍(hoop)构成，其中条带具有被施加到该条带一侧或两侧的金属层。电容器元件可以具有圆柱形状。

把这种电容器元件划分成若干子元件和使这些元件串联耦合也是已知的。子元件围绕彼此同心地布置，一个在另一个的外面。子元件的数目通常为奇数。子元件被缠绕成使得它们具有相同的电容。所描述的这种电容器元件在例如WO 01/52284、WO 01/52285、WO 01/52286和WO01/54151中有更具体的描述。电容器元件被非常紧密地缠绕，使得可以避免在线圈的匝之间的气隙。这种匝的紧密缠绕意味着已被叠置的绑匝(binding turns)在缠绕继续时将进一步被压缩。该线圈的最外匝不会受到多个位于外面的匝向里施加的力。所以，电容器元件包括非常紧密缠绕的膜和多个最外面的匝，其中虽然膜紧密地缠绕，但不完全具有与位于里面的膜相同的紧密度。

当电容器元件包括子元件时，最外面子元件的外面部分因此将比该最外面子元件的里面部分缠绕得更松弛，也比位于内部的子元件缠绕得更松弛。实际上，关于这些后面提到的子元件，所施加的缠绕压力相对恒定。

已经发现，这些不太紧密地缠绕的最外面的匝具有比电容器元件的其余部分更差的电性能。因此，线圈的这些外面的匝将限制可能的电介质胁变。因为材料消耗与电介质胁变的平方成反比，因此这对于电容器元件的经济使用具有负面影响。

本发明的目的是提供一种克服以上问题的电容器元件。

发明内容

根据本发明的第一方面，该目的是通过为相关的这种电容器元件提供用于形成最外面的子元件条带的特殊特性而达到的，其中最外面的子元件条带比每个位于内部的子元件中的每个条带更长。

作为将最外面子元件缠绕成具有较长缠绕长度的结果，该子元件的电容将相应地大于其余子元件的电容。因为阻抗与电容成反比，所以阻抗将减小到相应的程度。由此，电介质应力在外部子元件上较低，这使得电容器元件能够被完全最优化，以使得外部子元件和位于内部的子元件在它们所能承受的负荷方面具有基本上相同的容限。电容器元件的总电容将会多少更高些，其体积/材料也是这样。这提供了显著的优点：使得电容器元件能够被加载更高的电压，由此产生更大的容性功率。

根据本发明电容器元件的优选实施例，在置于最外面的子元件中的条带长度将是最靠近的位于里面的子元件的条带长度的110％到120％。

根据本发明的另一个优选实施例，导电材料层以涂敷的形式施加到条带的至少一侧。

该技术方案对于在所涉及的那种电容器元件方面的技术是已知的，在电容器元件的安全愈合(safe-healing)能力方面具有有利的特性，在制造方面也是成本有效的结构。由这种电容器线圈提供的好处在应用本发明时是特别有价值的。

根据本发明的再一个优选实施例，每个子元件包括被缠绕成多匝的两个不同的条带，利用这些条带，每个交替的线圈匝由一个条带形成，每个另一个交替的线圈匝由另一个条带形成。

两个条带被涂敷以导电材料的实施例使得涂敷图案在所使用的条带之间不同，这是实现电容器元件的所谓“内部串联耦合”的一种方式。内部串联耦合在技术上是已知的。这种过程的使用结合本发明的基本概念的益处是使得内部串联耦合能够被极高程度地利用。

上述所列的本发明电容器元件的有益实施例在从属于权利要求1的权利要求中阐述。

包括根据本发明的电容器元件的电力电容器和包括这种电力电容器的电容器电池提供了对于本发明电容器元件的对应于以上给出的那些种益处的益处。