(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体材料の少なくとも１つの伸長した膜層（３）と、該膜層（３）の各平坦な側面に配置された金属材料の電極層とを含み、２つの電極層が、互いに分離した少なくとも３つの金属化領域（４、９、１０）に分割されて、負荷電流を伝導するように配置された内側直列接続を形成し、該少なくとも３つの領域（４、９、１０）は前記膜層（３）の長手方向に沿って延在しており、前記少なくとも３つの金属化領域（４、９、１０）のうち、少なくとも１つの前記金属化領域（４）は、非金属化部（６）で分離されたセグメント（５）と、前記セグメント（５）の２つを電気的に接続するよう配置した少なくとも１つのブリッジ（７）とに分割された電力コンデンサ用コンデンサ素子（２０）において、
前記セグメント（５）に分割された前記金属化領域（４）内で、負荷電流が前記セグメント（５）内においてのみ生ずるように前記ブリッジ（７）が配置されていることを特徴とするコンデンサ素子（２０）。
【請求項２】
前記コンデンサ素子（２０）は巻物状であり、該コンデンサ素子（２０）の接続面（１８、１９）を形成する２つの平行な端面を有し、前記非金属化部（６）が前記接続端面（１８、１９）に垂直に延在する部分を少なくとも有し、前記ブリッジ（７）は該部分に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ素子（２０）。
【請求項３】
前記セグメント（５）は同形であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコンデンサ素子（２０）。
【請求項４】
前記セグメントに分割された前記領域（４）は所定の横幅を有し、この横幅の全体にわたって前記セグメント（５）が延在することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のコンデンサ素子（２０）。
【請求項５】
少なくとも３つの内側直列接続を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のコンデンサ素子（２０）。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項にもとづく少なくとも１つのコンデンサ素子（２０）を有することを特徴とする電力コンデンサ（３７）。
【請求項７】
前記コンデンサ素子（２０）は、互いに同心円状に配置された複数のサブ素子（４５、４６、４７）を有し、半径方向に隣接したサブ素子の最も外側のサブ素子はチャネルを有し、このチャネルは円筒形であり、素子の中心を貫通し、内側のサブ素子と密接していることを特徴とする請求項６に記載の電力コンデンサ（３７）。
【請求項８】
コンデンサ素子（２０）のサブ素子（４５、４６、４７）の数は奇数であり、互いに直列に接続していることを特徴とする請求項７に記載の電力コンデンサ（３７）。
【請求項９】
円筒形であり、かつ軸方向が一致するとともに、直列接続コンデンサ積層体を形成するように互いに接続した複数の前記コンデンサ素子（２０、２０ａ、２０ｂ）を有することを特徴とする請求項６乃至８のいずれか一項に記載の電力コンデンサ（３７）。
【請求項１０】
２つの平行な長手方向側面（１６、１７）を有する伸長した誘電体膜（３）と、前記誘電体膜（３）上の少なくとも１つの金属化領域（４）とを有し、前記金属化領域（４）は、非金属化部（６）によって分離した複数のセグメント（５）と前記セグメント（５）を互いに電気的に結合させるために前記非金属化部（６）に配置された金属化部の形態となったブリッジ（７）とを有し、前記非金属化部（６）は前記長手方向側面（１６、１７）に対して垂直に延在する少なくとも１つの部分を有する電力コンデンサ用金属化テープ（１）において、
前記ブリッジ（７）の少なくとも１つが誘電体膜（８）を有する第２の金属化テープ（２）に配置され、前記第１の金属化テープ（１）の前記誘電体膜（３）が前記第２の金属化テープ（２）の前記誘電体膜（８）に少なくとも部分的に接触し、誘電体材料の永久接続部（５５）がこれら接触面の少なくとも一部分に沿って前記膜（３、８）を互いに一体化させることを特徴とする金属化テープ（１）。
【請求項１１】
前記部分の前記非金属化部（６）は、前記長手方向側面（１６、１７）の間の前記垂直方向から１０°未満変位していることを特徴とする請求項１０に記載の金属化テープ（１）。
【請求項１２】
前記セグメント（５）は同形であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の金属化テープ（１）。
【請求項１３】
前記永久接続部（５５）は前記膜（３、８）の融合によって形成されることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の金属化テープ（１）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、電力コンデンサ用のコンデンサ素子に関する。誘電体材料からなる少なくともの１つの伸長した膜層と、前記ターン層の各々の平坦な面上に配置された金属材料からなる電極層とを有し、２つの電極層が少なくとも３つの金属化領域に分割され、かつ負荷電流を伝えるために配置された内側直列接続を形成するために、互いに離間している。膜層の長手方向に３つの領域が延在し、さらに前記少なくとも３つの領域の少なくとも１つが非金属化部によって複数のセグメントに分かれており、さらに複数のセグメントうちの２つを電気的に接続するために少なくとも１つのブリッジが設けられている。
【０００２】
本発明は、そのようなコンデンサ素子を有する電力コンデンサと、そのような電力コンデンサ用の金属化テープとに関する。
【０００３】
これに関連して、電力コンデンサは１ｋＶを上回る電圧、好ましくは少なくとも５ｋＶの交流または直流電圧印加に用いられるコンデンサに関する。
【０００４】
【従来の技術】
電力コンデンサでは、誘電体材料からなる複数のサンドイッチ膜と金属材料からなる複数の電極層とから形成された金属化テープから構成される巻物状のコンデンサを用いることが知られている。また、「内部直列接続（inner series connection）」として知られている巻物の端面間の直列接続部分コンデンサを達成するために、電極層を、上記膜の長手方向に延在し、かつ電極層を電気的に離間した平行な複数の金属化領域に分けることも知られている。さらに、１つ以上の金属化領域を非金属化部によって分けられた複数のセグメントに分割し、またそれらのセグメントを電気的に接続するためにブリッジが設けられる。セグメント化によって、コンデンサ素子の所謂「自己回復（self-healing）」能力に役立つことが知られている金属化領域の等価表面抵抗率を高める。このことは、膜層における電気的絶縁破壊の場合に、欠陥箇所に最も近い電極材料が、強力ではあるが短い放電電流によって気化することで短絡の回避に努めることを意味している。その領域における耐電圧は、欠陥箇所に最も近い電極材料が気化した時に回復し、それによってコンデンサ素子が自己回復する。電極領域を喪失する結果として、各々の自己回復プロセスによってコンデンサ素子の電気容量がわずかながら減少する。もし自己回復プロセスがセグメントで生ずるならば、ブリッジは欠陥箇所周囲の電極材料を効果的に気化することを可能とするのに十分なエネルギーが隣接素子から確実に送られるようにする。もし、深刻な欠陥、例えばいくつかの膜層を貫く絶縁破壊が起こるならば、欠陥セグメントに接続されたブリッジを通して強力な電流サージが生じる。もし電流サージが十分に強いものであるならば、ブリッジそのものが気化するかもしれない。この場合、不良セグメントが孤立化する。この場合の電気容量の損失は、自己回復プロセスでの電気容量の損失よりも大きい。
【０００５】
上記タイプのコンデンサ素子に用いられるセグメント化された金属化テープ、例えばGB 2 298 962Aに記載されたものについて、図４を参照しながら説明する。記載されたテープは、２つのセグメント化かつ金属化された領域が形成された１つの膜からなる。各セグメントは、それに隣接するセグメントの２つとブリッジによって接続されている。この場合、金属化膜は、コンデンサ素子に１つの内部直列接続を設けるためにある。
【０００６】
動作中、巻物状コンデンサ素子は、その両端面で電気的に接続されており、それらの面の間を電流（以下、負荷電流ともいう）が連続的に流れることでコンデンサ素子にジュール損失が生ずる。負荷電流は、端面間の抵抗が最小である経路を流れる。交流（ＡＣ）の場合、交流そのものがジュール損失の大部分の原因となる。また、直流（ＤＣ）の場合、リップル電流がジュール損失の大部分の原因となる。上記した種類の既知の金属化テープを有するコンデンサ素子が抱える１つの問題は、正常な動作中にブリッジでジュール損失が生ずることである。このことは、特に高電流を伴う用途において見いだされる。上記タイプの金属化テープを有する周知のコンデンサ素子での発熱は、そのようなコンデンサ素子の設計を決めるほどに大きいかもしれない。
【０００７】
【発明の説明】
本発明の１つの目的は、上記した問題を取り除き、隣接した２つのセグメントが新規の原理にもとづいてブリッジにより電気的に接続されるセグメント化した金属化領域を有するコンデンサ素子を提供することである。
【０００８】
本発明にもとづくコンデンサ素子および電力コンデンサは、複数のセグメントに分割された領域の負荷電流が最初に該セグメントに生ずるようにして、ブリッジが配置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明にもとづく金属化テープは、前記ブリッジの少なくとも１つが誘電体膜の長手方向側面に対して垂直または実質的に垂直に延在する非金属化部の一部分に配置されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明にもとづくと、ブリッジはコンデンサ素子に生じる負荷電流がいかなる大きさの範囲であってもこれを通ることがないように配置されている。しかし、ブリッジは隣接するセグメント間で、例えば自己回復プロセスで、または電位のわずかな違いを等しくするために、一定の電流交換が可能となるように配置されている。負荷電流とは反対にそれほど低いか、またはその持続時間が短いかであるため、それらの電流交換での電流がいかなる大きさのジュール損失を生ずることがない
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、ブリッジはコンデンサ素子の接続面に対して垂直に、または実質的に垂直に延在する非金属化部の部分に配置される。負荷電流は可能な限り「まっすぐに（straight）」流路を流れるように努める、すなわちコンデンサ素子の接続面に対して垂直または実質的に垂直に延在する電流回路を流れるように努め、接続面間に最も短い経路を形成することから、この電気回路に対して垂直に２つのセグメントを接続するブリッジは、負荷電流の電気回路には含まれないだろう。本発明のこの実施形態は、負荷電流の方向に対して垂直な高い電気的抵抗にも貢献するもので、そのことは有益である。
【００１２】
本発明の別の実施形態では、ブリッジによって接続されたセグメントは均一である。
【００１３】
本発明にもとづく電力コンデンサの一実施形態によれば、電力コンデンサは実質的に円筒形である複数のコンデンサ素子を有する。複数のコンデンサ素子は、軸方向が一致するようにして互いに近接しており、直流接続コンデンサ積層体を形成するようにして互いに接続している。そのような電力コンデンサでは、高電圧に対して、コンデンサ素子の内側直列接続を利用する方法が明らかに有利である。その理由は、直列に接続したコンデンサ素子の数を減少させることができるからである。その方法は、自己回復について上記した方法とともに特に有利である。効果的な自己回復は、特に薄い金属被膜を必要とし、金属を流れる電流が有効電力浪費（熱）を発生することから、より一層薄い層はより一層高い損失をもたらす。薄い金属被膜に対する要求を含むことなく損失を少なくする１つの方法は、金属化膜の形状、そしてコンデンサ素子の形状を選択することであり、それによって巻き方向に対して垂直な金属被膜の寸法が減少し、かつ巻物が長くなる。もし内側直列接続が使用されない場合、これによって円筒形のコンデンサ素子が直径に比べて相対的にわずかな高さを得る。多くのそのような素子を、高電圧に必要とされる直列接続させることは、コストの観点から不利なものになってきた。したがって、内側直列接続によって、いくつかの直列接続された部分コンデンサが、製造の観点から高さと直径との最適な相互関係で、かつ良好な自己回復特性を持って、円筒状のコンデンサの中に自動的に組み込まれることが可能である。
【００１４】
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明にもとづいて重ねて置かれた２つの伸長した金属化テープ１、２の第１の実施形態を上から見た図である。第１のテープ１は、所定の横幅を有する伸長した誘電体膜３を有するもので、２つの平行な長手方向側面１６、１７の間に延在している。膜３の目視可能な上面は、金属化電極材料からなる薄層によって部分的に被覆されており、所定の横幅を有するコヒーレント金属化領域４を形成する。膜３の目視不可能な下面は、第２のテープ２に面しており、被覆されていない。領域４は、複数の平行かつ矩形状で均一な複数のセグメント５を有する。これらのセグメント５は、膜３の長手方向側面１６、１７に対して垂直または実施的に垂直方向に延び、領域４の横幅全体に達している。複数のセグメント５は、回廊状の非金属化部６によって分割されている。この非金属化部６は、膜３の長手方向側面１６、１７に対して垂直または実質的に垂直な方向に沿って、セグメント５と平行に、かつそれらのセグメント５の間に延びている。金属化領域４も、各セグメント５が最も近傍のセグメントと電気的に結合するように、非金属化部６に配置された金属化部の形態となったブリッジ７を有する。第２の金属化テープ２は、第１の金属化テープ１の膜３と実質的に同一の横幅である伸長した誘電体膜８を有し、２つの平行な長手方向側面１２、１３の間に延びている。膜８の可視的な上面８は、第１のテープ１の被覆されていない面と向かい合っている。また、その上面８は、金属電極材料からなる薄層によって部分的に被覆されており、膜８の長手方向に延在する２つの平行な金属化領域９、１０を形成しており、これらは回廊状の非金属化部１１によって分割されている。膜８の非可視的な下面は被覆されていない。領域９および１０は、完成したコンデンサ素子の電気的接続を促進するために肉厚が厚くなった膜８の各々の側面１２、１３に延びている。２つの伸長した非金属部１４、１５は複数のセグメント５および膜３の長手方向側面１６、１７を分ける。
【００１６】
本発明にもとづくコンデンサ素子の第１の実施形態を製造する場合、上記した金属化テープ１、２を巻いて巻物にし、膜３、８及びそれらの膜３、８に被覆された金属化電極材料が膜と電極とが交互に積層された層を形成する。そのようなコンデンサ素子を図３に示す。この図では、コンデンサ素子２０の構造を明らかにするためにコンデンサ素子２０の金属化テープ１、２が部分的に広げられている。金属化領域９および１０は、巻物の各々の端面で接続しており、それらの端面は平行であり、かつコンデンサ素子２０の接続面１８、１９を形成する。コンデンサ素子２０は、内側直列接続を有している。この内側直列接続では、金属化領域９が金属化領域４の複数のセグメント５と容量結合し、また複数のセグメント５が金属化領域１０と順次容量的に結合している。コンデンサ素子２０では、金属化テープ１が金属化テープ２によって各々の平坦な面上に密閉され、また金属化テープ２が金属化テープ１によって各々の平坦な面上に密閉されている（コンデンサ素子２０の内面２１を形成する金属化テープ１の１回目の巻き付けと、コンデンサ素子２０の外面２２を形成する金属化テープ２の最後の巻き付けとを除く）。前記の容量的結合は、両方の膜３、８を介してコンデンサ素子２０内で生ずる。
【００１７】
図２は、上記金属化テープ１、２の模式的等価回路図を示す。金属化領域４、９、１０のおかげで、金属化テープ１、２は各々の回路にある２つの直列接続部分コンデンサ２４、２５によって複数の平行に接続された電気回路２３を形成する。一方の部分コンデンサ２４は、金属化領域９と複数のセグメント５のうちの１つとからなり、それらは誘電体膜３によって容量的に結合されている。他方の部分コンデンサ２５は、同一セグメント５と金属化領域１０とからなり、それらは同一の膜３によって容量的に結合されている。部分コンデンサ２４と２５との間において、各電気回路２３が複数の抵抗器２６によって最も近傍の回路と接続している。抵抗器２６はブリッジ７からなる。
【００１８】
図２に示す等価回路も図３に示すコンデンサ素子２０に適用可能であり、さらに膜８を介して容量的結合も生ずる。正常な動作状態中、負荷電流がコンデンサ素子２０の結合面１８、１９に対して実質的に垂直に流れることから、複数の電気回路２３の間で電圧平衡が支配的となる。複数のセグメント５を分割する非金属化部６も接続面１８、１９に対して垂直方向に延びていることから、負荷電流はブリッジ７、すなわち抵抗器２６を流れることはないだろう。すなわち、ブリッジ７は負荷電流の電気回路に配置されていないことから、正常な動作中にジュール損失を生ずることがない。複数のセグメントのいずれか１つでの自己回復プロセスにおいて、膜３、８のいずれかを介して電気的絶縁破壊が生ずる。しかし、電圧の不均衡は絶縁破壊が生じた電気回路／セグメントとその近傍の回路／セグメントとの間で生ずるだろう。欠陥セグメントに蓄えられたエネルギーは、一般に欠陥箇所周辺の金属的電極材料を気化させて自己回復をもたらすには不十分である。しかし、電圧が不均衡であることから、自己回復を達成するのに十分なエネルギーが得られるように、抵抗器２６／ブリッジ７を介して電流が近傍の回路／セグメントから欠陥回路／セグメントに流れるだろう。自己回復プロセス中に抵抗器２６／ブリッジ７を介して流れる電流は明らかに相対的に高いかもしれないが、そのような短時間では、それらの中で任意の大きなジュール損失を生ずることなく終了する。
【００１９】
製造技術の面で、非金属化部６が膜３の長手方向側面１６、１７に対して正確に垂直方向に延在するように、図１乃至図３に記載した金属化テープ１を被覆することが困難となるかもしれない。非金属化部６が長手方向側面１６、１７の間で垂直方向からはずれることが許されるならば、金属化テープ１の製造が促進される。このことは損失の面からは、より有利ではない。上から見たそのような金属化テープ１を図８に示す。セグメント５は平行四辺形の形状をなしている。しかし、長手方向側面１６、１７の間の垂直方向からの非金属化部６の変位がわずか、約１０°である限り、負荷電流が実質的にセグメント５の中でのみ現れ、ブリッジ７を通る負荷電流は取るに足らないものとなるだろう。負荷電流は、その中にいかなる大きなジュール損失も生じない。
【００２０】
図４は、本発明にもとづいて重ねられて置かれた２つの伸長した金属化テープ１、２の第２の実施形態を上から見た図である。また、図５はその等価回路を模式的に示す。テープ１は、２つの平行な長手方向側面１６、１７の間に延在する誘電体膜３を有する。膜３の可視的な上面は、互いに電気的に隔離された所定の横幅の２つの同一金属化領域４を形成する金属電極材料からなる薄層によって部分的に被覆される。膜３の非可視的な下面は被覆されていない。各々の領域４は、複数の平行かつ矩形状で均一な複数のセグメント５を有する。これらのセグメント５は、膜３の長手方向側面１６、１７に対して実質的に垂直に延び、領域４の横幅全体に達している。複数のセグメント５は、回廊状の非金属化部６によって分割されている。この非金属化部６は、膜３の長手方向側面１６、１７に対して垂直または実質的に垂直な方向に沿って、セグメント５と平行に、かつそれらのセグメント５の間に延在している。各々の領域４も各セグメント５が最も近傍のセグメントと電気的に結合するようにブリッジ７を形成し、非金属化部６に配置された金属化部の形態となっている。この実施形態では、各セグメント５は、２つのブリッジ７によってその近傍のセグメントの各々と接続している。２つの金属化領域４は、膜３の長手方向に沿って延在する非金属化部３３によって分割される。２つの長手方向に延在する非金属化部１４、１５は、膜３の長手方向側面１６、１７と金属化領域４とを分ける。第２の金属化テープ２は、３つの金属化領域９、１０、３６を有する点を除いて、図１に関連して記載した金属化テープ１と類似している。２つの伸長した非金属化領域１１は、金属化領域９、１０、および３６を分離する。
【００２１】
金属化領域４、９、１０、３６の構成のおかげで、金属化テープ１、２は図５に示すように平行に接続した複数の電気回路２３を形成する。それらは、膜３の長手方向側面１６、１７と膜８の長手方向側面１２、１３とに対して実質的に水平方向に延在する。各電気回路２３は、４つの直列接続部分コンデンサ２４、２５、３４、３５を有しており、３つの内側直列接続に対応する。部分コンデンサ２４は、金属化領域９と金属化領域４にある複数のセグメント５のうちの１つとからなり、それらは誘電体膜８によって容量的に結合されている。また、部分コンデンサ２５は同一セグメント５と金属化領域３６とからなり、それらは同一の膜８によって容量的に結合されている。同様に、部分コンデンサ３４および３５は、それぞれ金属化領域３６、１０と他の金属化領域４にある複数のセグメント５のうちの１つとからなる。各電気回路２３は、部分コンデンサ２４と部分コンデンサ２５の間、および部分コンデンサ３４と部分コンデンサ３５との間で、複数の抵抗器２６によって最も近傍の回路の各々と接続している。抵抗器２６はブリッジ７からなる。各回路２３は部分コンデンサ２５と部分コンデンサ３４との間で、複数の金属化領域３６によって最も近傍の回路の各々とも接続している。
【００２２】
図１１は、本発明にもとづく２つの金属化テープ１、２のさらに別の実施形態を示し、また図１２はその等価回路図を示す。この実施形態では、テープ１、２の各々は、セグメント５とブリッジ７とを有する金属化領域４を有し、同様にセグメント化されていない金属化領域９、１０を有する。この場合に結果として得られる回路２３は、３つの直列接続部分コンデンサ２４、２５、３４を有する。部分コンデンサ２４は、テープ２の複数のセグメント５のうちの１つと容量的に接続したテープ１の金属化領域９からなる。部分コンデンサ２５は、テープ１の複数のセグメント５のうちの１つと容量的に結合した同一のセグメント５からなり、テープ２の金属化領域１０と容量的に結合して部分コンデンサ３４を形成する。抵抗器２６は、ブリッジ７からなる。
【００２３】
まさしく、図１に関連して記載した金属化テープ１、２の場合のように、膜３、８の長手方向側面１６、１７および長手方向側面１２、１３に対して垂直または実質的に垂直に、またはコンデンサ素子が巻き付けによって製造される場合にコンデンサ素子の接続面に対して垂直または実質的に垂直に延在する複数の非金属化部６において、ブリッジ７によって複数のセグメント５が互いに接続される。すなわち、ブリッジ７は、負荷電流に対して実質的に垂直な方向にセグメント５を互いに接続させ、正常な動作中、実質的に負荷電流がブリッジ７／抵抗器２６に流れることはない。すなわち、負荷電流は、最初にセグメント５の中に生ずる。したがって、ブリッジを置くことで、従来のセグメント化された金属化テープに関連したジュール損失が避けられる。
【００２４】
図１３は、図１に示す金属化テープ１、２の断面図を示し、それらのテープ１、２が互いに有利に隣接している。図は、膜３とその膜３の上に設けられた複数のセグメント５のうちの１つとを示す。また、膜８とその膜８上に設けられた金属化領域９および１０も図示されている。この実施形態では、膜３、８が誘電体材料の永久接続部５５において金属化領域９と金属化領域１０との間の領域で、好ましくは膜３、８を融合させることで、一体化している。永久接続部は、一体化した領域で電気強度が高まるように、好ましくは膜３、８の全長に沿って延在する。
【００２５】
図６は、本発明にもとづく電力コンデンサ３７の第１の実施形態を示す。電力コンデンサ３７は、負荷電流がブリッジに生じない上記タイプの接続した複数のコンデンサ素子２０を有する。さもなければ、電力コンデンサ３７は、従来のやり方で金属製、磁器製、または高分子ブッシング製の容器によって構成される。コンデンサ素子２０は、従来の方法で巻いて巻物にし、かつ平坦化される。
【００２６】
図７は、本発明にもとづく電力コンデンサ３７の第２の実施形態を示す。電力コンデンサ３７は、複数のコンデンサ素子２０を有し、この場合、負荷電流がブリッジに生じない上記タイプのコンデンサ素子を４つ有する。コンデンサ素子２０は、実質的に円筒形であり、軸方向が一致するようにして積み重ねられている。隣接した複数のコンデンサ素子２０は、該コンデンサ素子２０によって直列接続積層体が形成されるようにしてそれらの端面で接続している。電力コンデンサ３７もまた実質的に円筒形の容器３８を有し、その中に複数のコンデンサ素子２０からなる積層体が該コンデンサ素子２０の軸方向と容器３８の軸方向とが一致するようにして密閉されている。積層体の端部にあるコンデンサ素子は、それぞれ各々の端部４１、４２に延在する接続用素子３９、４０に対して電気的に接続しており、該接続用素子３９、４０が電力コンデンサの接続端子を形成する。容器３８は、好ましくは電気的絶縁材料から作られたものである。
【００２７】
図９は、上記した金属テープを有するコンデンサ素子２０の別の実施形態の長手方向断面図である。コンデンサ素子２０は、同心状に配置され、かつ共通の軸を有する３つのサブ素子４５、４６、４７に分割される。最も外側のサブ素子４５は、実質的に筒状であり、わずかな隙間を介して中間に位置したサブ素子４６を囲んでいる。中間に位置したサブ素子４６は、最も内側のサブ素子４７を同様にして囲んでいる。最も内側のサブ素子４７は、該サブ素子４７を貫く中心チャネル４８を有する。種々のサブ素子が異なる半径方向の厚さを有し、最もその厚さが小さいものが最も外側に置かれている。したがって、それらは実質的に同一の容量を有する。絶縁体４９は、サブ素子４５、４６、４７の間に配置されている。サブ素子４５、４６、４７は、直列に接続されている。半径方向に隣接した２つのサブ素子は、同一端部にそれらの接続点の１つを有する。したがって、最も外側のサブ素子４５は結合デバイス５０によってコンデンサ素子２０の一方の端部で中間に位置したサブ素子４６に接続され、さらに中間に位置したサブ素子４６は結合デバイス５１によってコンデンサ素子２０の他方の端部で最も内側のサブ素子４７と接続している。したがって、コンデンサ素子２０の結線５２、５３は、その各々の端部に１つずつ置かれている。もしサブ素子の数が３を上回る、例えば５または７であるならば、サブ素子の端部における結合点の結線は、１つおきに延在すべきである。
【００２８】
図１０は、図９に示すタイプの複数のコンデンサ素子がどのようにして直列に接続されているかを説明する。図は、そのような２つの素子２０ａ、２０ｂを示している。内側のサブ素子４７の上端部にある下側のコンデンサ素子２０ｂからの結線５３は、外側のサブ素子４５の下端にある上側のコンデンサ素子２０ａの結線５２と結合している。絶縁体５４は、コンデンサ素子２０ａ、２０ｂの間に配置されており、このようなタイプのコンデンサで起こる電位差に耐える。
【００２９】
本発明にもとづくコンデンサ素子において、誘電体膜は好ましくはポリプロピレンであり、また金属化電極材料は好ましくは亜鉛−アルミニウム合金からなるもので、スクリーン印刷または気化法を用いて周知のやり方で誘電体膜上に適当に設けられる。気化法によれば、回転ローラによって誘電体膜の表面に油膜を塗布し、開口部の前を通過させることで、マスクによって定められたようにしてその開口部を介して表面上に気化金属を蒸着する。スクリーン印刷法によれば、適当にパターン化されたローラから導電性電極材料を膜上に直接塗布する。膜は、好ましくは５〜１５ミクロメータの範囲内に収まるよう厚さを有する。金属化領域は、金属化領域の厚さが増大して抵抗率が低くなった長手方向側面での表面抵抗率を除いて、好ましくは５〜４０Ω／□の範囲内に収まる表面抵抗率を有する。
【００３０】
巻物状となったコンデンサ素子の典型的な寸法は、直径が１００〜３００ｍｍ、内径が２０〜９０ｍｍ、好ましくは少なくとも３０ｍｍ、さらに高さが５０〜８００ｍｍである。そのようなコンデンサ素子は、約１〜１５ｋＶの電圧を対象としている。例えば、直径が２００ｍｍ、内径が５０ｍｍ、さらに高さが１５０ｍｍのコンデンサ素子は、約４〜１０ｋＶの電圧を対象としている。したがって、図７に示すように、約４０ｋＶまでの電圧を直列に結合したそのような４つのコンデンサ素子を横切って接続することができる。
【００３１】
本発明は、含浸および非含浸コンデンサ素子の両方に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にもとづくコンデンサ素子に用いられる２つの金属化テープの第１の実施形態を示す図である。
【図２】  図１に示すテープの等価回路図である。
【図３】  本発明にもとづくコンデンサ素子の第１の実施形態を示す図である。
【図４】  本発明にもとづくコンデンサ素子に用いられる２つの金属化テープの第２の実施形態を示す図である。
【図５】  図４のテープの等価回路図である。
【図６】  本発明にもとづく電力コンデンサの第１の実施形態を示す図である。
【図７】  本発明にもとづく電力コンデンサの第２の実施形態を示す図である。
【図８】  本発明にもとづくセグメント化された金属化テープの第３の実施形態を示す図である。
【図９】  本発明にもとづくコンデンサ素子の別の実施形態の長手方向断面を示す図である。
【図１０】  図９に示す２つのコンデンサ素子の直列接続を説明する図である。
【図１１】  本発明にもとづく２つの金属化テープのさらに別の実施形態を示す図である。
【図１２】  図１１に示す金属化テープの等価回路図である。
【図１３】  図１に示す金属化テープの断面図であり、有利な方法で複数のテープが近接して配置されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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