JPH0546263Y2 - - Google Patents

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JPH0546263Y2
JPH0546263Y2 JP1988156740U JP15674088U JPH0546263Y2 JP H0546263 Y2 JPH0546263 Y2 JP H0546263Y2 JP 1988156740 U JP1988156740 U JP 1988156740U JP 15674088 U JP15674088 U JP 15674088U JP H0546263 Y2 JPH0546263 Y2 JP H0546263Y2
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Description

【考案の詳細な説明】[Detailed explanation of the idea]

[産業上の利用分野] 本考案は、コンデンサに関するものであり、電
力変換装置に使用されるサイリスタまたはGTO
サイリスタのスナバー回路用として使用するコン
デンサに係る。 [従来の技術] 電力変換装置に使用されるGTO(gate turn
off)サイリスタなどは電流が大きいため、その
電流OFF時の保護回路の中には、スナバーコン
デンサが使用される。このようなスナバーコンデ
ンサにおいては、そのコンデンサの内部インダク
タンスを極力低く抑える必要があるため、従来、
内部結線などの工夫によつてインダクタンスの低
減を計つている。 このような従来例として、例えば、特開昭62−
176122号公報においては、素子配線の工夫による
磁束相殺作用を利用して抵インダクタンス構造と
している。 さらに、この公報の構造の応用発展として、大
容量、大電流の場合は、素子数も多くなり、それ
に伴い、端子数も2本から4本へと4端子方式に
よる構造も容易に考えられる。第4図は、このよ
うな4端子方式のコンデンサの一例を示す図であ
り、図中21はコンデンサ素子、22はコンデン
サ素子間に挿入される絶縁紙、23はリード線、
24は金属ケースの上蓋に取付けられたボルト端
子を示している。 このようなコンデンサの基本的な構造と考え方
は次の通りである。 箱形の金属ケースに複数のコンデンサ素子2
1を収納し、上蓋碍子のボルト端子24より電
極を取出す。 内部のコンデンサ素子21の配列は、隣接す
るコンデンサ素子21に互いに逆向き電流が流
れるようにする。コンデンサ素子21より引出
されるリード線23は、電流の向きが逆の向き
のものを一対として接近させ、それぞれ碍子の
ボルト端子24に接続することにより磁束を相
殺させる。 外部のボルト端子24を、大電流に対応させ
るに当たつては、太いボルト端子を一対のみ用
いるという手段はとらず、複数のボルト端子対
を使用して電流分布の均一化を計る。 金属ケースの材質としては、非磁性体を使用
する。 しかしながら、以上の方法は、隣接するコンデ
ンサ素子21に互いに逆電流が流れるようにコン
デンサ素子21の配列を制限しなければならず、
そのためには、隣接する素子間に絶縁紙22を挿
入するなどの絶縁構成も必要となる。また、配線
に当たつては、電流が逆向きのリード線23を対
とするように結線するなど、工数がかかり、しか
もボルト端子24も複数対設けることから、構造
が複雑化する。さらに、このような構造で、高圧
クラスの大容量のコンデンサを構成した場合に
は、配線の複雑さから来る漏れ磁束の影響もあ
り、インダクタンスの低減が極めて困難となる。
例えば、4μF−3000VDCのコンデンサを、以上の
ような構造とした場合、そのインダクタンスは
0.07μH近くと高くなり、このクラスに要求され
ている0.05μH以下の低インダクタンスを実現す
ることは困難である。 一方、構造が複雑であり、特に配線のために大
きなスペースを要するため、ケースが大型化し、
重量が増大する欠点もある。 [考案が解決しようとする課題] 以上説明したような、素子配線の工夫による磁
束相殺作用を利用したコンデンサの欠点は、次の
ように整理できる。 金属ケースにコンデンサ素子を収納した場
合、磁束相殺のための素子配列、リード線の配
線工夫のみでは、その構造の複雑さからインダ
クタンスの低減に限界がある。 構造が複雑であることから、作業製が悪く、
工数がかかり、量産向きでない。 配線のために大きなスペースを要するため、
全体が大型化し、重量が増大してしまう。 本考案は、以上のような従来技術の課題を解決
するために提案されたものであり、その目的は、
簡略な構造により、大容量、大電流の場合におい
ても充分にインダクタンスを低減でき、作業性に
優れ、量産に好適であり、しかも小型・軽量化に
優れたコンデンサを提供することである。 [課題を解決するための手段] 本考案によるコンデンサは、素子の形状を円筒
形としたことを構成の特徴としている。即ち、本
考案は、円筒形のハードコアに、誘電体と金属電
極箔とを電極はみ出し方式で巻回して円筒形のコ
ンデンサ素子を形成し、このコンデンサ素子の両
側の巻回端面にリング状の金属板を接続して電極
を取出し、コンデンサ素子の外周部には、この外
周部を覆うように絶縁物を固着したものである。 [作用] 以上のような本考案のコンデンサは、極めて簡
略な構造の円筒形の単一素体を使用しており、素
子配列の工夫や配線の工夫の必要ない構造であ
る。従つて、大容量、大電流の場合においても充
分にインダクタンスを低減でき、作業性に優れ、
量産にも好適である。 また、単一素体としていることから、金属ケー
ス内に収納する必要がなく、特に配線のためのス
ペースが不要であるため、大幅に小型、軽量化で
きる利点もある。 さらに、素子の形状を円筒形としていることか
ら、ハードコアの内径をサイリスタを挿入可能な
大きさとすれば、ハードコアの中空部にサイリス
タを挿入するたことができるため、サイリスタと
コンデンサの接続配線も最短にすることができ、
配線インダクタンスをほとんど無視できるような
抵インダクタンスのスナバー回路を構成できる利
点もある。 [実施例] 以下に、本考案を、GTOスナバー用の4μF−
3000VDCのコンデンサに適用した一実施例を第
1図乃至第3図を参照して具体的に説明する。こ
こで、第1図はコンデンサの外観を示す図であ
り、Aは正面図、Bは側面図、第2図は第1図A
のA−A線断面図、第3図は素子の積層構成を示
す拡大断面図である。 第1図及び第2図に示すように、本考案の実施
例として、外径80mm×幅50mmの円筒形の巻芯ハー
ドコア1の周囲に、円筒形のコンデンサ素子2を
形成し、このコンデンサ素子2の両側の巻回端面
に厚さ2mmのリング状の電極銅板(金属板)3を
半田付け固定し、さらに、コンデンサ素子1の外
周部には、外径146mm×幅50mm、内径140mm、肉厚
3mmの円筒形絶縁物4を嵌め込み、コンデンサを
形成した。なお、電極銅板3には、半田付けし易
いように、その周方向を8等分する位置に径8mm
の8個の孔5を設けた。また、円筒形絶縁物4
は、コンデンサ素子1との間に隙間に樹脂を流し
込むことでコンデンサ素子1に固着した。 この場合、コンデンサ素子1を形成するに当た
つては、幅50mm×厚み15μの1枚のコンデンサ紙
11の両側に、幅50mm×厚み15μのポリプロピレ
ンフイルム12と幅50mm×厚み12μのポリプロピ
レンフイルム13を各1枚ずつ重ね合わせてなる
誘導体14の上に、幅45mm×厚み6μの1枚のア
ルミニウム電極箔(金属電極箔)15を誘電体1
4より2〜3mmずらして重ね合せたものを積層単
位とし、第3図に示すように、アルミニウム電極
箔15のはみ出し位置を逆方向として2単位重ね
合せ、電極はみ出し構造の積層シートとした。そ
して、この積層シートを巻芯ハードコア1の周囲
に307回転巻回することにより、円筒形絶縁物4
内に挿入可能な程度の寸法のコンデンサ素子1を
形成した。 一方、本実施例と比較する従来例として、第4
図に示した従来の構造で、4μF−3000VDCのコン
デンサを次のようにして製造した。即ち、本実施
例と全く同様の誘電体14とアルミニウム電極箔
15とを使用し、第3図に示すように積層して電
極はみ出し構造の積層シートとし、この積層シー
トを使用して、第5図に示すような厚さ25.4mm×
幅88.2mmのコンデンサ素子21を製造した。そし
て、このようなコンデンサ素子21を6本用意
し、第4図に示すように、隣接する素子21間に
絶縁紙22を挟んで重ね合せて、各素子21の電
極面をリード線23により上蓋のボルト端子24
に接続して従来例のコンデンサとした。この場
合、素体寸法は、160mm×55mm×88mmとなつた。 以上のように製造した本実施例と、従来例との
比較を次頁の表に示す。
[Industrial Application Field] The present invention relates to capacitors, including thyristors or GTOs used in power conversion devices.
This relates to capacitors used for thyristor snubber circuits. [Conventional technology] GTO (gate turn
(off) Since thyristors and other devices draw large currents, snubber capacitors are used in protection circuits when the current is turned off. In such snubber capacitors, it is necessary to keep the internal inductance of the capacitor as low as possible, so conventionally,
Efforts are being made to reduce inductance through improvements such as internal wiring. As such a conventional example, for example, JP-A-62-
In Japanese Patent No. 176122, a resistive inductance structure is created by utilizing magnetic flux canceling effect by devising element wiring. Further, as an application development of the structure of this publication, in the case of large capacity and large current, the number of elements will increase, and accordingly, the number of terminals will be increased from two to four, and a four-terminal structure can easily be considered. FIG. 4 is a diagram showing an example of such a four-terminal type capacitor, in which 21 is a capacitor element, 22 is an insulating paper inserted between the capacitor elements, 23 is a lead wire,
24 indicates a bolt terminal attached to the top cover of the metal case. The basic structure and concept of such a capacitor are as follows. Multiple capacitor elements 2 in a box-shaped metal case
1, and take out the electrode from the bolt terminal 24 of the upper lid insulator. The arrangement of the internal capacitor elements 21 is such that current flows in opposite directions to adjacent capacitor elements 21. The lead wires 23 drawn out from the capacitor element 21 are brought close to each other as a pair and have opposite current directions, and are connected to the bolt terminals 24 of the insulator, thereby canceling out the magnetic flux. When making the external bolt terminals 24 compatible with large currents, instead of using only one pair of thick bolt terminals, a plurality of pairs of bolt terminals are used to make the current distribution uniform. A non-magnetic material is used as the material for the metal case. However, in the above method, the arrangement of the capacitor elements 21 must be restricted so that reverse currents flow through adjacent capacitor elements 21.
For this purpose, an insulating structure such as inserting insulating paper 22 between adjacent elements is also required. In addition, wiring requires a lot of man-hours, such as connecting the lead wires 23 with opposite current directions as a pair, and the structure becomes complicated because a plurality of pairs of bolt terminals 24 are provided. Furthermore, when a high-voltage class large-capacity capacitor is constructed with such a structure, it becomes extremely difficult to reduce the inductance due to the influence of leakage magnetic flux resulting from the complexity of the wiring.
For example, if a 4μF-3000VDC capacitor has the structure shown above, its inductance is
The inductance is high, close to 0.07μH, and it is difficult to achieve the low inductance of 0.05μH or less required for this class. On the other hand, the structure is complex and requires a large space, especially for wiring, resulting in larger cases.
It also has the disadvantage of increased weight. [Problems to be Solved by the Invention] The drawbacks of the capacitor that utilizes the magnetic flux canceling effect achieved by devising the element wiring as explained above can be summarized as follows. When a capacitor element is housed in a metal case, there is a limit to the reduction in inductance due to the complexity of the structure, simply by arranging the elements for magnetic flux cancellation and devising the wiring of the lead wires. Due to the complex structure, the workmanship is poor.
It takes a lot of man-hours and is not suitable for mass production. Because wiring requires a large space,
The overall size becomes larger and the weight increases. The present invention was proposed to solve the problems of the prior art as described above, and its purpose is to:
To provide a capacitor that has a simple structure, can sufficiently reduce inductance even in the case of large capacity and large current, has excellent workability, is suitable for mass production, and is excellent in size and weight reduction. [Means for Solving the Problems] The capacitor according to the present invention is characterized in that the element has a cylindrical shape. That is, in the present invention, a cylindrical capacitor element is formed by winding a dielectric material and a metal electrode foil around a cylindrical core core in such a way that the electrodes protrude. The plates are connected, the electrodes are taken out, and an insulator is fixed to the outer periphery of the capacitor element so as to cover this outer periphery. [Function] The capacitor of the present invention as described above uses a single cylindrical element with an extremely simple structure, and has a structure that does not require any ingenuity in element arrangement or wiring. Therefore, even in the case of large capacity and large current, inductance can be sufficiently reduced, and workability is excellent.
It is also suitable for mass production. Furthermore, since it is a single element, it does not need to be housed in a metal case, and there is no need for space for wiring, which has the advantage of being significantly smaller and lighter. Furthermore, since the shape of the element is cylindrical, if the inner diameter of the hard core is made large enough to allow insertion of the thyristor, the thyristor can be inserted into the hollow part of the hard core, so the connection wiring between the thyristor and the capacitor can be minimized. can be,
Another advantage is that a snubber circuit with a low inductance can be constructed so that the wiring inductance can be almost ignored. [Example] The present invention will be described below with reference to a 4 μF-
An embodiment applied to a 3000 VDC capacitor will be specifically described with reference to FIGS. 1 to 3. Here, Fig. 1 is a diagram showing the external appearance of the capacitor, A is a front view, B is a side view, and Fig. 2 is a diagram showing the appearance of the capacitor.
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing the laminated structure of the element. As shown in FIGS. 1 and 2, as an embodiment of the present invention, a cylindrical capacitor element 2 is formed around a cylindrical core core core 1 with an outer diameter of 80 mm and a width of 50 mm. A ring-shaped electrode copper plate (metal plate) 3 with a thickness of 2 mm is soldered and fixed to the winding end surfaces on both sides of the capacitor element 1, and a metal plate with an outer diameter of 146 mm x width of 50 mm, an inner diameter of 140 mm, and a A cylindrical insulator 4 with a thickness of 3 mm was fitted to form a capacitor. In addition, the electrode copper plate 3 has a diameter of 8 mm at the position dividing the circumferential direction into 8 equal parts for easy soldering.
Eight holes 5 were provided. In addition, the cylindrical insulator 4
was fixed to the capacitor element 1 by pouring resin into the gap between the capacitor element 1 and the capacitor element 1. In this case, when forming the capacitor element 1, a polypropylene film 12 with a width of 50 mm and a thickness of 15 μ and a polypropylene film 13 with a width of 50 mm and a thickness of 12 μ are placed on both sides of a sheet of capacitor paper 11 with a width of 50 mm and a thickness of 15 μ. A sheet of aluminum electrode foil (metallic electrode foil) 15 with a width of 45 mm and a thickness of 6 μm is placed on top of the dielectric layer 14, which is formed by stacking one sheet of each dielectric layer.
As shown in FIG. 3, two units were stacked with the protruding position of the aluminum electrode foil 15 in the opposite direction to form a laminated sheet with an electrode protruding structure. Then, by winding this laminated sheet around the core core 1 307 times, the cylindrical insulator 4
A capacitor element 1 having a size that can be inserted into the capacitor element 1 was formed. On the other hand, as a conventional example for comparison with this embodiment, the fourth
A 4μF-3000VDC capacitor with the conventional structure shown in the figure was manufactured as follows. That is, using the dielectric 14 and aluminum electrode foil 15 that are exactly the same as those in this embodiment, they are laminated to form a laminated sheet with an electrode protruding structure as shown in FIG. Thickness 25.4mm x as shown in the picture
A capacitor element 21 with a width of 88.2 mm was manufactured. Then, six such capacitor elements 21 are prepared, and as shown in FIG. bolt terminal 24
It was connected to the conventional capacitor. In this case, the body dimensions were 160 mm x 55 mm x 88 mm. A comparison between this example manufactured as described above and the conventional example is shown in the table on the next page.

【表】 この表からわかるように、インダクタンスにつ
いては、従来例では、0.05〜0.06μHと高いのに対
し、本実施例では、0.035〜0.04μHとほぼ従来の
75%に低減されている。この値は、4μF−
3000VDCのコンデンサにおける0.05μH以下の低
インダクタンスの要求に充分応えられる値であ
る。また、配線が複雑である従来例の構造に対
し、本実施例の構造は至つてシンプルであるた
め、組立て作業性も良好である。さらに、このよ
うに構造が簡略であることから、本体体積につい
ても、従来例における1683.5cm3に対して、本実施
例においては、921cm3と従来のほぼ54%であり、
大幅に縮小されている。 なお、本考案は前記実施例に限定されるもので
はなく、例えば、誘電体や金属電極箔の具体的な
構成や、その巻回数、コンデンサ素子の寸法など
は、用途や定格に応じて適宜選択可能である。ま
た、電極用の金属板や素子の外周部の絶縁物など
の材質や固着構成なども適宜選択可能である。 [考案の効果] 以上説明したように、本考案においては、円筒
形の単一素体を使用する簡略な構造により、大容
量、大電流の場合においても充分にインダクタン
スを低減でき、作業性に優れ、量産に好適であ
り、しかも小型・軽量化に優れたコンデンサを提
供できる。
[Table] As can be seen from this table, the inductance in the conventional example is high at 0.05 to 0.06 μH, whereas in this example, it is 0.035 to 0.04 μH, which is almost the same as in the conventional example.
It has been reduced to 75%. This value is 4μF−
This value is sufficient to meet the requirements for low inductance of 0.05μH or less in 3000VDC capacitors. Furthermore, in contrast to the conventional structure in which the wiring is complicated, the structure of this embodiment is quite simple, and therefore the assembly workability is also good. Furthermore, since the structure is simple, the volume of the main body is 921 cm 3 compared to 1683.5 cm 3 in the conventional example, which is approximately 54% of the conventional one.
has been significantly reduced. It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments, and, for example, the specific configuration of the dielectric material and metal electrode foil, the number of turns thereof, the dimensions of the capacitor element, etc. may be selected as appropriate depending on the application and rating. It is possible. Furthermore, the materials and fixing structure of the metal plates for electrodes and the insulators on the outer periphery of the element can be selected as appropriate. [Effects of the invention] As explained above, in this invention, by using a simple structure using a single cylindrical element, inductance can be sufficiently reduced even in the case of large capacity and large current, and workability is improved. It is possible to provide a capacitor that is excellent, suitable for mass production, and excellent in size and weight reduction.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本考案によるコンデンサの一実施例を
示す図であり、Aは正面図、Bは側面図、第2図
は第1図AのA−A線断面図、第3図はコンデン
サ素子の積層構成を示す拡大断面図である。第4
図は従来のコンデンサの一例を示す斜視図、第5
図は第4図のコンデンサに使用するコンデンサ素
子を示す斜視図である。 1……巻芯ハードコア、2……コンデンサ素
子、3……電極銅板、4……円筒形絶縁物、5…
…孔、11……コンデンサ紙、12,13……ポ
リプロピレンフイルム、14……誘電体、15…
…アルミニウム電極箔、21……コンデンサ素
子、22……絶縁紙、23……リード線、24…
…ボルト端子。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a capacitor according to the present invention, where A is a front view, B is a side view, FIG. 2 is a sectional view taken along line A--A in FIG. 1, and FIG. 3 is a capacitor element. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the laminated structure of FIG. Fourth
The figure is a perspective view showing an example of a conventional capacitor.
This figure is a perspective view showing a capacitor element used in the capacitor of FIG. 4. 1... Winding core hardcore, 2... Capacitor element, 3... Electrode copper plate, 4... Cylindrical insulator, 5...
...hole, 11...capacitor paper, 12, 13...polypropylene film, 14...dielectric, 15...
...Aluminum electrode foil, 21...Capacitor element, 22...Insulating paper, 23...Lead wire, 24...
...Volt terminal.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 円筒形のハードコアに、誘電体と金属電極箔と
を電極はみ出し方式で巻回して円筒形のコンデン
サ素子を形成し、このコンデンサ素子の両側の巻
回端面にリング状の金属板を接続して電極を取出
し、コンデンサ素子の外周部には、この外周部を
覆うように絶縁物を固着したことを特徴とする円
筒形コンデンサ。
A cylindrical capacitor element is formed by winding a dielectric material and metal electrode foil around a cylindrical core with the electrode protruding, and ring-shaped metal plates are connected to the winding ends on both sides of this capacitor element to form electrodes. A cylindrical capacitor characterized in that an insulating material is fixed to the outer periphery of the capacitor element so as to cover the outer periphery of the capacitor element.
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