JPH0611005B2

JPH0611005B2 - 高出力密度低コロナ放電抵抗器

Info

Publication number: JPH0611005B2
Application number: JP62122378A
Authority: JP
Inventors: ジェイネイフェルジェローム
Original assignee: DEERU EREKUTORONIKUSU Inc
Current assignee: DEERU EREKUTORONIKUSU Inc
Priority date: 1986-07-10
Filing date: 1987-05-19
Publication date: 1994-02-09
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: FR2601494B1; JPS6320802A; CA1274589A; IT1206006B; FR2601494A1; US4716396A; CH675033A5; IT8748001A0; GB2192493A; DE3715860A1; GB2192493B; GB8709251D0

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、高出力密度低コロナ放電抵抗器に関するもの
である。

〔従来の技術〕

現在、高出力密度低コロナ放電抵抗器は、円筒状セラミ
ックコアを使用して製造されており、抵抗器には、ワイ
ヤが巻きつけられている。抵抗器に巻きつけられたワイ
ヤは、金属ハウジングの円筒孔の中に取り付けられ、孔
の中でモールドされている。抵抗器が消費する熱は、モ
ールド材を通って、放射状に金属ハウジングに伝えら
れ、放出される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

電力消費が多いためにおこる抵抗器の熱損失を適当な量
におさえるには、「コロナ放電」と呼ばれる現象をでき
るだけ少くすることが必要である。コロナ放電は、抵抗
器に巻きつけられたワイヤを取り囲む絶縁化合物のひ
び、すきま、その他の異常により発生する。このような
ひび、すきま、その他の異常があると、絶縁化合物の絶
縁特性は変化する。絶縁特性の変化によって、電荷が発
生し、この電荷により、内部空間の中でイオン化が生じ
て、絶縁材が破損させられる。

コロナ放電現象以外にも、すきまにおける部分に、「過
熱点」が発生することがある。従って、高出力密度低コ
ロナ放電抵抗器を正常に作動させるためには、熱伝導通
路内のすきま、ひびあるいは他の異常を発生させないこ
とが肝要である。

〔発明の目的〕

本発明の第１の目的は、優れた高出力密度低コロナ放電
抵抗器を提供することである。

本発明の第２の目的は、高電圧にさらされても、コロナ
放電が小さい抵抗器を提供することである。

本発明の第３の目的は、放熱通路内におけるすきま、ひ
び、その他の異常部に発生する過熱点をできるだけ少く
した抵抗器を提供することである。

本発明の第４の目的は、絶縁性が高く、十分な物理的強
度を備えており、抵抗器の破損あるいは性能の低下をで
きるだけ少くした電気抵抗器を提供することである。

本発明の第５の目的は、寸法及び密度の割に電力消費が
少ない抵抗器を提供することである。

本発明の第６の目的は、小さな断面の高出力密度低コロ
ナ放電抵抗器を提供することである。

本発明の第７の目的は、使用時、電気素子の中で、任意
の方向に向けて取り付けることができる高出力密度低コ
ロナ放電抵抗器を提供することである。

本発明の第８の目的は、周囲の大気への放熱、及び抵抗
器を取り付けているヒートシンクを介しての放熱を、で
きるだけ少くした高出力密度低コロナ放電抵抗器を提供
することである。

本発明の第９の目的は、制作費が安く、耐久性に富み、
かつ効率の高い高出力密度低コロナ放電抵抗器を提供す
ることである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、厚さが1.0〜1.5mm(0.040〜0.060インチ)の比較
的薄い基板を備えている。基板の上面には、抵抗素子と
しての機能を果す電気伝導層を取り付けてある。この層
は、基板の上面に印刷したもの、蒸着したもの、あるい
は金属箔を、接着剤か他の方法で基板に接着したもので
あってもよい。

２本の接着パッドが、基板の上面に設けられており、抵
抗素子と電気的に接続されている。２本の導線の下端
は、接触パッドの一つと接続されており、同じく上端
は、基板の上方に位置している。複数の抵抗素子を、複
数の接触パッドと導線と共に基板に印刷するか、または
付着させてもよい。

ハウジングが、基板の上方に設けられており、ハウジン
グには、導線用の孔が２つ設けられている。導線の上端
には、接続装置が付いており、この接続装置は、ハウジ
ングの外部にあり、ハウジングの上面と接している。

絶縁材かポッティング材をハウジングの中に注入し、導
線の下端、導線接続部及び抵抗素子をおおって、物理的
に保護する。絶縁材は、モールド用化合物がポッティン
グ材か絶縁塗料であってもよく、かつ抵抗素子と導線の
下部先端をおおう。

基板の下面には、薄い伝導層が取り付けられ、基板の下
面と密着している。基板は、電気絶縁性を有し、しかも
熱の良導体であるセラミック材であることが望ましい。
その具体例としては、酸化アルミナや酸化ベリリウムが
ある。

基板の下面には、複数の微視的な凹凸部が発生すること
がよくある。伝導層材が基板の下面に密着しており、基
板の下面の凹凸部をほぼ平らにしている。これは、伝導
層と基板の下面の間のすきまをふさいだり、なるべく少
くしたりするために重要である。

伝導層は、炭素が銀の充填剤を含む伝導塗料であること
が望ましい。伝導塗料の好ましい例としては、米国ミシ
ガン州ポートハロンにあるアチソン・コロイド・コーポ
レーション(Acheson Colloids Co.)で、製品名「エアロ
ダグ・ジー(Aerodag G)」として製造されているものが
ある。

２本のボルトが、ハウジングと基板を経て基板の下面の
伝導層に達し、抵抗器をシャーシを固定している。伝導
層は、シャーシに密着しており、伝導層からシャーシへ
の熱伝導を最大限に増加させている。

本発明のもう１つの実施例では、基板の下面の伝導層の
代わりに、冷却プレートを使用している。冷却プレート
は、水の循環用の通路を有し、プレートを更に冷却し
て、最大限の放熱をするようにしてある。

抵抗器による電力消費をおさえ、最大の効果を得るに
は、シャーシを冷却することが望ましい。これは、シャ
ーシの中へ水を循環させるか、冷却システムを利用する
か、空気その他の冷却流体を循環させることにより達成
できる。水を循環させるのが最も実用的である。

〔実施例〕

次に、添付図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説
明する。

第１図及び第２図において、符号(10)は、本発明の高出
力密度低コロナ放電抵抗器をしめす。第２図に示すよう
に、抵抗器(10)は、上面(14)と下面(16)を有する矩形の
基板(12)を備えている。下面(16)と上面(14)は、互いに
ほぼ平行であり、基板(12)の厚さは、1.0〜1.5mm(0.040
〜0.060インチ）であることが望ましい。基板(12)は、
酸化アルミナあるいは酸化ベリリウムのような熱伝導性
絶縁材からなっている。

基板(12)が厚くなると、抵抗器の性能は低下し、基板(1
2)が薄くなると、抵抗器の性能は向上する。しかし、厚
さが1.0mm(0.040インチ）以下となると、抵抗器の作動
中に基板が破損するおそれがある。基板(12)の四隅に
は、ボルト孔(18)が設けられている。

基板(12)の上面(14)には、層状の抵抗素子(20)が設けら
れている。抵抗素子(20)は抵抗材からなっており、この
抵抗材は、基板(12)に印刷または蒸着されている。また
抵抗素子(20)は、金属箔を、適当な接着剤を使って、基
板(12)の上面(14)に接着したものでもよい。

２つの接触パッド(22)が基板(12)上に接着されている。
この接触パッド(22)は、電気伝導体であり、抵抗素子(2
0)の先端と電気的に接触している。接触パッド(22)は、
図に示すように抵抗素子(20)の先端の下面に印刷して形
成することもできるし、また抵抗素子(20)の上面に印刷
して形成してもよい。

２本の電気導線(24)(26)の下端(28)は、はんだ、あるい
は溶接等により、接触パッド(22)と電気的に接続されて
いる。電気導線(24)(26)の上部先端は、それぞれ２つの
電気コネクタ(30)(32)に接続されている。

基板(12)の上方には、絶縁性プラスチック製のハウジン
グ(34)が設けられている。このハウジング(34)は、頂壁
(36)と複数の側壁(38)を有し、側壁(38)の、下縁(40)
は、基板(12)の上面(14)に当接している。

ハウジング(34)の頂壁(36)には、２つの引き込み孔(42)
(44)があり、これに電気導線(24)(26)の上端と電気コネ
クタ(30)(32)を挿入しうるようになっており、これら
は、ハウジング(34)の内部で接続されている。

頂壁(36)の中央部には、ハウジング(34)の内部空間(50)
の中にポッティング化合物(48)を充填するための充填孔
(46)があけられている。第２図に示すように、ポッティ
ング化合物(48)は、底から約1/3の高さまで充填するの
が望ましい。しかし、内部空間(50)へのポッティング化
合物(48)の充填量は、第２図示以上でもよいし、それ以
下でもよい。

化合物(48)は、抵抗素子(20)、接触パッド(22)及び導線
(24)(26)の下端(28)をおおう絶縁塗料の層であってもよ
い。またポッティング化合物(48)を、上記以外の方法
で、内部空間(50)に充填してもよい。

伝導層(52)が基板(12)の下面(16)を完全におおってい
る。本発明においては、伝導層(52)は、基板(12)の下面
(16)に密着していることが重要である。というのは、も
し伝導層(52)と下面(16)の間に少しでもすきまがある
と、抵抗器の作動中にコロナ放電が起こるからである。
このすきまにより、基板(12)の誘電率とは異なる誘電率
が発生し、すきまの中の空気をイオン化して、絶縁材を
破損させる。また、すきまによって、すきまの対向部に
過熱点が発生し、この過熱点によって、作動中の抵抗素
子(20)の性能が低下する。

従って、本発明にとっては、伝導層(52)が基板(12)の下
面(16)が密着していることが重要である。密着させるた
めには、伝導塗料によって伝導層(52)を形成するのがよ
い。この伝導塗料は、金属層の電気伝導性及び熱伝導性
を向上させる炭素あるいは銀のような充填剤を含むもの
であることが望ましい。

層(52)が、電気伝導体であることも重要である。その理
由は第２図の円３−３の部分の拡大縦断面図である第３
図に示してある。すなわち、顕微鏡で見ると、基板(12)
の下面(16)には、第３図に示すように、複数の凹凸部(5
4)があることがわかる。伝導層(52)が、これらの凹凸部
(54)を平らにしてしまうと、下面(16)と伝導層(52)の間
のすきまがなくなる。もしこの層(52)が、絶縁性のもの
であると、絶縁材が凹凸部(54)をふさぎ、従って、基板
(12)の中のセラミック材とは誘電率の異なる材料が凹凸
部(54)をふさぐことになる。

誘電率の異なるこれら２つの材料は、凹凸部(54)にすき
まがある場合と同様に、コロナ放電現象をひき起こす可
能性がある。伝導層(52)を使用すると、誘電率が異なる
ことはなく、しかもコロナ放電、及びそれによって、抵
抗器の破損あるいは性能上の安定性が低下するおそれも
小さくなる。従って、基板(12)の下面(16)と層(52)が密
着すること、並びに層(52)が伝導体であることが、本発
明の大きな特徴である。

４本のボルト(56)が、ハウジング(34)のボルト孔(58)を
経て、基板(12)のボルト孔(18)へ挿入され、基板(12)と
ハウジング(34)を固定している。ボルト(56)の下端部(6
0)は、伝導層(52)より下に突き出ており、抵抗器(10)を
シャーシ(62)に取り付けるために、シャーシ(62)におけ
る取り付け孔へ嵌入している。ナット(64)が、各ボルト
(56)の下端部(60)に螺合され、抵抗器(10)をシャーシ(6
2)に固定している。

第４図には、本発明の抵抗器変更例を符号(66)で示す。

抵抗器(66)の上部は、第２図示の抵抗器(10)と同一であ
る。従って、それと同一符号を同一部を示してある。

この抵抗器(66)と第２図の抵抗器(10)の主な違いは、抵
抗器(66)が、金属層(52)の代わりに、冷却プレート(68)
を有することである。冷却プレート(68)は、接着剤(70)
により、基板(12)の下面(16)に密着されている。

冷却プレート(68)の中には、複数の水の通路(72)があ
り、この通路(72)と、水等の冷却流体源とを接続するた
めに、通路(72)に対向する両端にはコネクタ(74)がつい
ている。通路(72)を通る冷却流体によって、抵抗器(66)
の作動中における抵抗素子(20)の熱は、効果的に除去さ
れる。

抵抗器による電力消費をおさえ、最大の効果を得るに
は、冷却したシャーシを使用することが望ましい。これ
は、シャーシの中へ水を循環させるか、冷却システムを
利用するか、循環空気をその他の冷却流体を利用するこ
とにより達成できる。水を循環させるのが、最も実用的
である。これは、通過(72)とコネクタ(74)を、冷却プレ
ート(68)の中ではなく、シャーシ(62)の中に設けること
により達成できる。

本発明は、絶縁性が高く、寸法及び密度の割に電力消費
が少く、周囲の大気への熱損失が少く、かつコロナ現象
の発生が極めて少い抵抗器を提供する。

熱は、主に基板(12)、伝導層(52)あるいは冷却プレート
(68)及びシャーシ(62)を経て放散される。従って、抵抗
器の周囲の大気の温度上昇は小さい。

ハウジング(34)とポッティング化合物(48)によって、抵
抗素子(20)は強化され、かつ導線(24)(26)と接触パッド
(22)の接続も強化されている。

電気コネクタ(30)(32)が、ハウジング(34)の上面に設け
られているので、ハウジング(34)を電気回路内の各種の
位置に設置できる。しかもこの際、導線(24)(26)を、種
々の態様をもって回路内の他の構成素子と接続すること
ができる。

公知の装置では、導線が、抵抗器の先端から長手方向に
伸びていたので、抵抗器を回路内に設置する要領は限ら
れていた。

また、本発明によると、矩形で、かつこの公知の金属入
りの高出力抵抗器より薄い装置が提供される。

各種構成素子用の望ましい材料は、次の通りである。

金属層(52)としては、炭素か銀の充填剤を含む伝導塗料
がよい。このような化合物としては、米国ミシガン州ポ
ートハロンにあるアチソン・コロイド・コーポレーショ
ン(Acheson Colloids Co.)で、製品名「エアロダグ・ジ
ー(Aerodag G.)」として製造されているものがある。

抵抗素子(20)は、印刷された伝導層か、セラミックに接
着させた金属箔とするのがよい。

化合物(48)は、絶縁塗料か、あるいは充填孔(46)から、
重力を利用して充填される一般的なポッティング化合物
であってもよい。この化合物は、環境上安全でなければ
ならず、かつ少くとも200℃まで許容する温度抵抗を持
っていなければならない。この化合物も、良質の絶縁材
でなければならない。このような材料としては、米国ミ
シガン州ミッドランドのダウ・コーニング(Dow Cornin
g)により、製品名「シルガード567 (Sylgard 567)」として市販されているものがある。

上述したように、本装置によると、少くとも前述の目的
のすべては達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のコロナ放電抵抗器の分解斜視図であ
る。第２図は、本発明の抵抗器の縦断面図である。第３図は、第２図の３−３円部における拡大図である。第４図は、第２図と同様の縦断面図をもって、本発明の
別の実施例を示すものである。 (10)……抵抗器、(12)……基板 (14)……上面、(16)……下面 (18)……ボルト孔、(20)……抵抗素子 (22)……接触パッド、(24)(26)……電気導線 (28)……下端、(30)(32)……電気コネクタ (34)……ハウジング、(36)……頂壁 (38)……側壁、(40)……下縁 (42)(44)……引き込み孔、(46)……充填孔 (48)……ポッティング化合物、(50)……内部空間 (52)……伝導層、(54)……凹凸部 (56)……ボルト、(58)……ボルト穴 (60)……下端部、(62)……シャーシ (64)……ナット、(66)……抵抗器 (68)……冷却プレート、(70)……接着剤 (72)……通路、(74)……コネクタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に凹部を形成している頂部壁と複数の
側壁とを有するハウジング部材であって、前記側壁は、
当該ハウジングの中に低部開口を画定している底縁部を
有しているものと；上面および下面を有する誘電性の熱伝導性基板であっ
て、少なくとも前記上面の一部は、前記ハウジングの前
記底部の開口をカバーする状態で置かれており、前記下
面部は概ね平坦であり、かつその中に複数の微小な凹凸
部分を有しているものと；前記基板の前記上面に設けられた抵抗素子であり、かつ
当該抵抗素子は、前記基板の前記上面と密に接触してい
る導電性材料の単一の薄いフィルムから成っているもの
と；それぞれが第１および第２の端部を有する第１のリード
装置及び第２のリード装置であり、前記両方の第１の端
部は、前記基板の上面の上にあり、かつ前記抵抗素子と
電気的に接続しているものと、前記抵抗素子と前記対のリード装置の前記第１の端部を
物理的、環境的かつ構造的に保護するために、前記抵抗
素子と前記対のリード装置の第１の端部の両方を覆って
いる電気的な絶縁材料と、前記基板の下面に機能的に取付けられており、前記基板
の前記下面と密に接触しその中の前記微小な凹凸部分を
充填するようにし、かつ前記下面との間にコロナ現象を
生じさせる空隙を取り除くようにしている導電層；とか
ら成り、前記リード装置の第２の端部の両方は、前記絶縁材料の
外側に突出し、かつそこから上方にかつ前記ハウジング
部材を通り、かつ外側に延びていることを特徴とするヒ
ートシンクの表面に取付けるようになっている高出力密
度低コロナ放電抵抗器。
【請求項２】前記ハウジングは、その中に１対のリード
線用孔を有しており、前記第１および第２のリード装置
の前記両方第２の端部は、前記対のリード用の孔を介し
て前記ハウジングの外部へ延びており、前記リード装置
の両方の第１の端部は、前記ハウジングの凹部の内部に
あり、前記リード装置は完全に前記基板の上方にあるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第(1)項に記載の高出力
密度低コロナ放電抵抗器。
【請求項３】前記ハウジングは、当該ハウジングが取付
け装置によって前記基板に取付けられた後に、前記絶縁
材料を前記凹部へ導入させるための孔をその中に有する
ことを特徴とする特許請求の範囲第(2)項に記載の高出
力密度低コロナ放電抵抗器。
【請求項４】前記絶縁材料は、少なくとも部分的に前記
凹部を充填する絶縁性の成形材料であることを特徴とす
る特許請求の範囲第(3)項に記載の高出力密度低コロナ
放電抵抗器。
【請求項５】前記導電層は前記基板の下面に塗布した導
電性のペイントを含むことを特徴とする特許請求の範囲
第(1)項に記載の高出力密度低コロナ放電抵抗器。
【請求項６】前記導電性のペイントは、本質的にカーボ
ンおよび銀から成る群から選択された導電的な充填剤を
含むことを特徴とする特許請求の範囲第(5)項に記載の
高出力密度低コロナ放電抵抗器。
【請求項７】前記導電層は、金属性ペイントを含むこと
を特徴とする特許請求の範囲第(1)項に記載の高出力密
度低コロナ放電抵抗器。
【請求項８】前記導電層は、それを通り抜けて延びてい
る複数の冷却通路と冷却流体の源へ前記冷却通路を接続
させるための装置とを有することを特徴とする特許請求
の範囲第(1)項に記載の高出力密度低コロナ放電抵抗
器。