具有冷却组件的电容器组件制造技术

公开了一种包括成组的卷绕膜电容器元件(210)和冷却组件(350,651,652)的电容器组件(200)。各个电容器元件沿轴向方向(A)在两个轴向端面(211)之间延伸且沿横向于轴向方向的径向方向(R)延伸。各个电容器元件在径向方向上比在轴向方向上延伸更多。冷却组件适于经由限定在相邻电容器元件的相邻轴向端面之间的空间(240)提供热传递(230)。经由两个相邻电容器元件的轴向端面限定的空间的热传递横向于两个相邻电容器元件的轴向方向定向。例如，电容器组件适用于高压直流、HVDC、功率转换器中，但也可适用于其它电子装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有冷却组件的电容器组件
本专利技术大体上涉及包括卷绕膜电容器元件的电容器组件的领域。具体而言，本专利技术涉及具有用于冷却电容器元件的冷却组件的这种电容器组件。本专利技术可适用于例如高压电流(HVDC)功率转换器。
技术介绍
HVDC转换器站点是适于将高压直流(DC)转换成交流(AC)或反过来的一类站点。HVDC转换器站点可包括多个元件如转换器自身(或串联或并联连接的多个转换器)、交流开关装置、变压器、电容器、滤波器、直流开关装置和其它辅助元件。电容器的实例为卷绕膜电容器元件，其包括层的叠层，包括至少两个电极层和布置在两个电极层之间的介电层，其中层的叠层卷绕成类似卷筒。卷绕膜电容器元件可具有圆柱形，但还可具有扁平形状，例如，椭圆形或矩形。通常提供电容器元件的冷却，以便加强电容器元件的操作，且延长其寿命。具有改善的冷却能力的新的备选电容器组件是期望的，特别是对于在紧凑的HVDC转换器站点中使用。
技术实现思路
本公开内容的至少一些实施例的目的在于向电容器组件提供其电容器元件的改善的冷却。该目的和其它目的借助于如所附权利要求中限定的电容器组件来达成。其它实施例由从属权利要求限定。根据实施例，提供了一种包括成组的卷绕膜电容器元件的电容器组件。各个电容器元件均沿轴向方向在两个轴向端面之间延伸且沿横向于轴向方向的径向方向延伸。各个电容器元件在径向方向上比在轴向方向上延伸更多。电容器组件还包括冷却组件，其适于提供经由限定在相邻电容器元件的相邻轴向端面之间的空间的热传递。经由由两个相邻电容器元件的轴向端面限定的空间的热传递横向于两个相邻电容器元件的轴向方向定向。卷绕膜电容器元件的热导率在轴向方向上高于径向方向上。电容器元件的冷却因此可通过在电容器元件的轴向端面处而非在电容器元件的其它外表面处提供冷却来改善。相比具有相同容积和电容但在轴向方向上比在径向方向上延伸更多的电容器元件，对于在径向方向上比在轴向方向上延伸更多的电容器元件，电容器元件内生成的热更容易传递至电容器元件的轴向端面。此外，相比具有相同容积和电容但在轴向方向上比在径向方向上延伸更多的电容器元件，对于在径向方向上比在轴向方向上延伸更多的电容器元件，在端面处可获得更大面积来用于热消散。此外，经由相邻电容器元件的相邻端面之间的空间提供热传递允许热传递离开电容器元件，且改善电容器元件的冷却。使热传递横向于两个相邻电容器元件的轴向方向定向允许热更高效地传递离开两个相邻电容器元件的端面，且进一步改善了这些电容器元件的冷却。使用在径向方向上比在轴向方向上延伸更多的电容器元件的另一个优点在于，电容器元件的阻抗相比于具有相同容积和电容但在轴向方向上比在径向方向上延伸更多的电容器元件减小。相应的卷绕膜电容器元件的轴向方向可为沿或例如大致平行于制成电容器元件的层(例如，电极层和/或介电层)的方向。在各个卷绕膜电容器元件中，例如，多个层可围绕沿膜电容器元件的轴向方向延伸的轴线卷绕。这些电容器元件的轴向方向可重合(或平行)，或可对于相应电容器元件中的至少一些而不同。类似地，相应电容器元件的径向方向可重合(或平行)，或可对于相应电容器元件中的至少一些而不同。各个电容器元件的径向方向可横向于或甚至垂直于该电容器元件的轴向方向。经由两个相邻电容器元件的轴向端面限定的空间的传递热横向于两个相邻电容器元件的轴向方向定向意味着热传递沿横向于或横穿两个相邻电容器元件的轴向方向中的各个的方向定向。在一些实施例中，例如，热传递可沿(例如，平行于)电容器元件的轴向端面定向。各个电容器元件在径向方向上比在轴向方向上延伸更多意味着各个电容器元件在轴向方向上比在径向方向上更长。例如，电容器元件可为碟形。例如，电容器元件可为圆形的截面，例如，圆形或椭圆形截面。然而，本公开内容的实施例不限于此几何形状。根据实施例，各个电容器元件的高度与直径的纵横比可在1:1到1:40之间，即，各个电容器元件可在径向方向上比在轴向方向上延伸更多，但相比于其在轴向方向上的延伸，各个电容器元件可在径向方向上延伸不到四十倍。换言之，各个给定电容器元件的直径(例如，沿电容器元件的径向方向测得)可大于该电容器元件的高度(例如，沿该电容器元件的轴向方向测得)，但小于该电容器元件的高度的四十倍。相对于高度而增大直径便于电容器元件的冷却。然而，如果卷绕膜电容器元件的直径过大，例如，是各个电容器元件的高度的至少二十倍或至少四十倍，则电容器元件的电极层与介电层之间的重叠所需的空间可引起电容器组件中的容积的较大损失。根据实施例，成组的电容器元件可包括至少三个电容器元件，其布置成以便在相邻电容器元件的相邻轴向端面之间限定至少两个空间。增加电容器元件的数目和相邻电容器元件的相邻轴向端面之间的空间的数目在给定容积的电容器组件中可通过经由这些空间提供的热传递来改善电容器组件的冷却。根据实施例，冷却组件可包括主动元件，其布置成提供穿过相邻电容器元件的相邻轴向端面之间的空间的强制冷却介质流，以提供热传递。用于提供热传递的主动元件的使用可改善电容器元件的冷却。例如，主动元件可包括叶轮或往复式机器(例如，包括活塞)。作为备选，或与主动元件组合，冷却组件可包括被动元件，其布置成经由相邻元件的相邻轴向端面之间的空间提供冷却介质流，以提供热传递。例如，被动元件可包括冷却介质容纳在其中的容器的几何形状，其中这些几何形状适于引起冷却介质的自循环，例如，由容器中的不同位置处的冷却介质的不同温度引起。根据实施例，冷却组件可包括导管，其沿热传递方向延伸穿过相邻电容器的相邻轴向端面之间的空间，以用于传导冷却介质。用于传导冷却介质的导管的使用可改善电容器组件的冷却的控制。在至少一些实施例中，例如，导管可用于提供电容器元件的所选部分的冷却。根据实施例，相邻电容器元件的轴向端面之间的空间可形成适用于接收冷却介质的通道。在该实施例中，电容器元件浸没在冷却介质中，从而提供冷却介质与电容器元件(的轴向端面)之间的直接热接触，这改善热交换。此冷却组件不需要导管或其它附加的元件来引导冷却介质。在本实施例中，冷却组件由电容器元件自身和促动器的组件提供，或用于在通道内喷射冷却介质的其它手段可足以提供电容器元件的冷却。例如，冷却介质可包括液体和/或气体。将认识到的那样，冷却介质还可为气体和液体的混合物，特别是如果由于例如冷却介质的温度和/或压力变化而发生相变的话。例如，冷却介质可具有介电性质，其可有利于电绝缘目的。例如，冷却介质可为气体如六氟化硫(SF6)或液体如油或去离子水。例如，冷却介质可为制冷剂流体，例如，如，R134a,R1234ze,R1234yf,R245fa或NH3。冷却介质可有利地相对于电容器元件和连接到电容器元件上的任何装置(或半导体构件)是化学惰性的。根据实施例，冷却组件可包括布置在相邻电容器元件的相邻轴向端面之间的空间中的热电冷却装置。热电冷却装置提供热传递，且减少对用于冷却电容器组件的活动零件和/或循环冷却介质的需要。热电冷却装置可提高电容器组件的耐用性，且/或可消除或减小冷却介质从电容器组件泄漏的风险。根据实施例，电容器组件还可包括布置成将电容器元件的正电极电连接到一装置上的第一电导体，以及布置成将电容器元件的负电极电连接到装置上的第二电导体。第一电导体和第二电导体中的各个均可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电容器组件(200)，包括：成组的卷绕膜电容器元件(210)，各个电容器元件沿轴向方向(A)在两个轴向端面(211)之间延伸且沿横向于所述轴向方向的径向方向(R)延伸，其中各个电容器元件在所述径向方向上比在所述轴向方向上延伸更多，以及适于经由相邻电容器元件的相邻轴向端面之间限定的空间(240)提供热传递的冷却组件(350, 651, 652)，其中经由两个相邻电容器元件的轴向端面限定的空间的热传递横向于所述两个相邻电容器元件的轴向方向定向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电容器组件(200)，包括：成组的卷绕膜电容器元件(210)，各个电容器元件沿轴向方向(A)在两个轴向端面(211)之间延伸且沿横向于所述轴向方向的径向方向(R)延伸，其中各个电容器元件在所述径向方向上比在所述轴向方向上延伸更多，以及适于经由相邻电容器元件的相邻轴向端面之间限定的空间(240)提供热传递的冷却组件(350,651,652)，其中经由两个相邻电容器元件的轴向端面限定的空间的热传递横向于所述两个相邻电容器元件的轴向方向定向。2.根据权利要求1所述的电容器组件，其特征在于，各个电容器的高度与直径的纵横比在1:1到1:40之间。3.根据权利要求1或权利要求2所述的电容器组件，其特征在于，所述成组的电容器元件包括至少三个电容器元件，其布置成以便在相邻电容器元件的相邻轴向端面之间限定至少两个空间。4.根据前述权利要求中任一项所述的电容器组件，其特征在于，所述冷却组件包括布置成经由所述空间提供强制冷却介质流以提供所述热传递的主动元件(652)。5.根据前述权利要求中任一项所述的电容器组件，其特征在于，所述冷却组件包括沿所述热传递的方向延伸穿过所述空间来传导冷却介质的导管(651)。6.根据前述权利要求中任一项所述的电容器组件，其特征在于，所述空间形成适于接收冷却介质的通道。7.根据前述权利要求中任一项所述的电容器组件，其特征在于，所述冷却组件包括布置在所述空间中的热电冷却装置(350)。8.根据前述权利要求中任一项所述的电容器组件，其特征在于，所述电容器组件还包括布置成将所述电容器元件的正电极电连接到一装置(690)上的第一电导体(220a,620a)，以及布置成将所述电容器元件的负电极电连接到所述装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：T帕特伊，D科特，F阿戈斯蒂尼，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH