JPH10149902A - 正特性サーミスタ - Google Patents
正特性サーミスタInfo
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- JPH10149902A JPH10149902A JP9277355A JP27735597A JPH10149902A JP H10149902 A JPH10149902 A JP H10149902A JP 9277355 A JP9277355 A JP 9277355A JP 27735597 A JP27735597 A JP 27735597A JP H10149902 A JPH10149902 A JP H10149902A
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
- H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
- H02H9/026—Current limitation using PTC resistors, i.e. resistors with a large positive temperature coefficient
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C3/00—Non-adjustable metal resistors made of wire or ribbon, e.g. coiled, woven or formed as grids
- H01C3/14—Non-adjustable metal resistors made of wire or ribbon, e.g. coiled, woven or formed as grids the resistive element being formed in two or more coils or loops continuously wound as a spiral, helical or toroidal winding
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 正特性サーミスタを通常作動中所要消費電力
が比較的わずかであり、≧１ＭＷの電力の短絡電流制限
器に適するように発展、改良すること。 【構成】 過電流制限のための正特性サーミスタであっ
て、、それの通常動作中比較的小さな電気抵抗を有し、
そして、僅かなエネルギ増大の場合、比較的大きな温度
上昇、以て抵抗増大を呈するものであり、少なくとも１
つの耐熱性金属化合物を有する正特性サーミスタにおい
て、少なくとも１つの耐熱性金属化合物は、耐熱性金属
の炭化物又は硼化物であり、前記の少なくとも１つの耐
熱性の金属は、イリジウム又はトリウム又は周期表の第
２主族の第４〜６副族の金属であること。
が比較的わずかであり、≧１ＭＷの電力の短絡電流制限
器に適するように発展、改良すること。 【構成】 過電流制限のための正特性サーミスタであっ
て、、それの通常動作中比較的小さな電気抵抗を有し、
そして、僅かなエネルギ増大の場合、比較的大きな温度
上昇、以て抵抗増大を呈するものであり、少なくとも１
つの耐熱性金属化合物を有する正特性サーミスタにおい
て、少なくとも１つの耐熱性金属化合物は、耐熱性金属
の炭化物又は硼化物であり、前記の少なくとも１つの耐
熱性の金属は、イリジウム又はトリウム又は周期表の第
２主族の第４〜６副族の金属であること。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、過電流制限のため
の正特性サーミスタであって、それの通常動作中比較的
小さな電気抵抗を有し、そして、僅かなエネルギ増大の
場合、比較的大きな温度上昇、以て抵抗増大を呈するも
のであり、少なくとも１つの耐熱性金属化合物を有する
正特性サーミスタに関する。
の正特性サーミスタであって、それの通常動作中比較的
小さな電気抵抗を有し、そして、僅かなエネルギ増大の
場合、比較的大きな温度上昇、以て抵抗増大を呈するも
のであり、少なくとも１つの耐熱性金属化合物を有する
正特性サーミスタに関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明の請求項１の上位概念による正特
性サーミスタは、下記の刊行物から公知である。
性サーミスタは、下記の刊行物から公知である。
【０００３】Ｗ．Ｈｅｙｗａｎｇ，Ａｍｏｒｐｈｅ ｕ
ｎｄ ｐｏｌｙｋｒｉｓｔａｌｌｉｎｅ Ｈａｌｂｌｅ
ｉｔｅｒ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ Ｂｅｒｌ
ｉｎ，Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，Ｔｏ
ｋｉｏ １９８４，参照１６４。それによれば、大抵の
金属は正特性サーミスタ（Ｋａｌｔｌｅｉｔｅ）であ
る、換言すれば、正の温度係数を有する抵抗である。チ
タン酸バリウムをベースとするセラミック正特性サーミ
スタは、１００Ｋ〜１５０Ｋの温度領域において、著し
く高い正の温度係数を有する。この領域における総合的
なトータルな抵抗変化は、６オーダより大きな程度にな
り得る。非セラミックの金属化合物からなる正特性サー
ミスタは、記載されていない。セラミック正特性サーミ
スタは、それの比較的大きな容積及びそれにより生じる
加熱の際の破壊の危険性の故に、≧ＭＷの電力向けの短
絡電流制限器には不適である。
ｎｄ ｐｏｌｙｋｒｉｓｔａｌｌｉｎｅ Ｈａｌｂｌｅ
ｉｔｅｒ，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ Ｂｅｒｌ
ｉｎ，Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，Ｔｏ
ｋｉｏ １９８４，参照１６４。それによれば、大抵の
金属は正特性サーミスタ（Ｋａｌｔｌｅｉｔｅ）であ
る、換言すれば、正の温度係数を有する抵抗である。チ
タン酸バリウムをベースとするセラミック正特性サーミ
スタは、１００Ｋ〜１５０Ｋの温度領域において、著し
く高い正の温度係数を有する。この領域における総合的
なトータルな抵抗変化は、６オーダより大きな程度にな
り得る。非セラミックの金属化合物からなる正特性サー
ミスタは、記載されていない。セラミック正特性サーミ
スタは、それの比較的大きな容積及びそれにより生じる
加熱の際の破壊の危険性の故に、≧ＭＷの電力向けの短
絡電流制限器には不適である。
【０００４】下記の著書からは、炭化物及び硼化物が、
熱及び電気に対する金属と同等の伝導性及び高い融点並
びに高い化学的耐性を有することが公知である。
熱及び電気に対する金属と同等の伝導性及び高い融点並
びに高い化学的耐性を有することが公知である。
【０００５】著者Ｗ．Ｂｕｅｃｈｎｅｒ等による著書Ｉ
ｎｄｕｓｔｒｉｅｌｌｅ ａｎｏｒｇａｎｉｓｃｈｅ
Ｃｈｅｍｉｅ（工業無機化学）Ｗｅｉｎｈｅｉｍ，Ｖｅ
ｒｌａｇ Ｃｈｅｍｉｅ，９８４，Ｓ．４７６−４７
７。正特性サーミスタとしての適性については何らの示
唆もななされていない。
ｎｄｕｓｔｒｉｅｌｌｅ ａｎｏｒｇａｎｉｓｃｈｅ
Ｃｈｅｍｉｅ（工業無機化学）Ｗｅｉｎｈｅｉｍ，Ｖｅ
ｒｌａｇ Ｃｈｅｍｉｅ，９８４，Ｓ．４７６−４７
７。正特性サーミスタとしての適性については何らの示
唆もななされていない。
【０００６】ＤＥ２５３７２７２Ｃ２から公知のグラフ
ァイト−中間（介在）化合物（Ｇｒａｐｈｉｔ−Ｉｎｔ
ｅｒｋａｌｌａｔｉｏｎｓｖｅｒｂｉｎｄｕｎｇｅｎ）
の導電性は銅のそれを上回る。上記グラファイト−中間
（介在）化合物は、導電性のワイヤ線材又はストリップ
条片として使用されるのに適し、それらは電気機器にて
母線として使用可能である。それらは、ろう付し、巻回
し、そして金属結合体内に挿入され得る。正特性サーミ
スタとしての使用に関しては言及されていない。
ァイト−中間（介在）化合物（Ｇｒａｐｈｉｔ−Ｉｎｔ
ｅｒｋａｌｌａｔｉｏｎｓｖｅｒｂｉｎｄｕｎｇｅｎ）
の導電性は銅のそれを上回る。上記グラファイト−中間
（介在）化合物は、導電性のワイヤ線材又はストリップ
条片として使用されるのに適し、それらは電気機器にて
母線として使用可能である。それらは、ろう付し、巻回
し、そして金属結合体内に挿入され得る。正特性サーミ
スタとしての使用に関しては言及されていない。
【０００７】ＤＥ４４４１２７９Ｃ１に記載されている
短絡電流制限器は、場合により、直列接続の阻止状態及
び非阻止状態の正特性サーミスタを有し、当該の直列接
続体には、バリスタ及びオーム抵抗のさらなる直列接続
体が並列接続され得る。非阻止状態の正特性サーミスタ
に対する出発ベース材としては、鉄、コバルト、ベリリ
ウム又はルテニウム又はニッケルをベースとした金属合
金又は強磁性金属を使用できる。温度上昇と共に電気抵
抗が比較的急峻な上昇をするその種の正特性サーミスタ
は、通常作動中相当大きな電力を要する。
短絡電流制限器は、場合により、直列接続の阻止状態及
び非阻止状態の正特性サーミスタを有し、当該の直列接
続体には、バリスタ及びオーム抵抗のさらなる直列接続
体が並列接続され得る。非阻止状態の正特性サーミスタ
に対する出発ベース材としては、鉄、コバルト、ベリリ
ウム又はルテニウム又はニッケルをベースとした金属合
金又は強磁性金属を使用できる。温度上昇と共に電気抵
抗が比較的急峻な上昇をするその種の正特性サーミスタ
は、通常作動中相当大きな電力を要する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題とすると
ころは、冒頭に述べた形式の正特性サーミスタを通常作
動中所要消費電力が比較的わずかであり、≧１ＭＷの電
力の短絡電流制限器に適するように発展、改良すること
である。
ころは、冒頭に述べた形式の正特性サーミスタを通常作
動中所要消費電力が比較的わずかであり、≧１ＭＷの電
力の短絡電流制限器に適するように発展、改良すること
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題は、冒頭に述べ
た形式の正特性サーミスタにおいて、次のようにして解
決される、即ち、過電流制限のための正特性サーミスタ
であって、、それの通常動作中比較的小さな電気抵抗を
有し、そして、僅かなエネルギ増大の場合、比較的大き
な温度上昇、以て抵抗増大を呈するものであり、 ａ） 少なくとも１つの耐熱性金属化合物を有する正特
性サーミスタにおいて、 ｂ） 前記の少なくとも１つの耐熱性金属化合物は、耐
熱性金属の炭化物又は硼化物であり、 ｃ） 前記の少なくとも１つの耐熱性の金属は、イリジ
ウム又はトリウム又は周期表の第２主族の第４〜６副族
の金属であるように構成されているのである。
た形式の正特性サーミスタにおいて、次のようにして解
決される、即ち、過電流制限のための正特性サーミスタ
であって、、それの通常動作中比較的小さな電気抵抗を
有し、そして、僅かなエネルギ増大の場合、比較的大き
な温度上昇、以て抵抗増大を呈するものであり、 ａ） 少なくとも１つの耐熱性金属化合物を有する正特
性サーミスタにおいて、 ｂ） 前記の少なくとも１つの耐熱性金属化合物は、耐
熱性金属の炭化物又は硼化物であり、 ｃ） 前記の少なくとも１つの耐熱性の金属は、イリジ
ウム又はトリウム又は周期表の第２主族の第４〜６副族
の金属であるように構成されているのである。
【００１０】本発明の有利な発展形態は引用請求項に規
定されている。
定されている。
【００１１】本発明の利点とするところは、その種の正
特性サーミスタを備えた電流制限器を一層良好な効率で
作動できることである。上記正特性サーミスタは、冷却
（部）の熱抵抗に対する応答感度は比較的低い。
特性サーミスタを備えた電流制限器を一層良好な効率で
作動できることである。上記正特性サーミスタは、冷却
（部）の熱抵抗に対する応答感度は比較的低い。
【００１２】次に、本発明を実施例に即して説明する。
【００１３】
【実施例】図１は、電源−コンバータ電力変換器、又は
整流器１を有する電力変換器装置を示し、前記電源−コ
ンバータ電力変換器、又は整流器１は、直流電圧中間回
路２を介して、非同期機械の駆動に慣用であるような駆
動電力変換器、又はインバータ３と作用結合している。
直流電圧中間回路２は中間回路コンデンサＣを有し、該
中間回路コンデンサＣは、一方では、負極Ｎに接続さ
れ、他方では、短絡電流制限器ないし電流制限器４を介
して直流電圧中間回路２の正極Ｐに接続されている。電
流制限器４は、ＰＴＣ抵抗ないし正特性サーミスタ５を
有し、該ＰＴＣ抵抗ないし正特性サーミスタ５には、ア
レスタないしバリスタ６とオーム抵抗７との直列接続体
が並列接続されている。
整流器１を有する電力変換器装置を示し、前記電源−コ
ンバータ電力変換器、又は整流器１は、直流電圧中間回
路２を介して、非同期機械の駆動に慣用であるような駆
動電力変換器、又はインバータ３と作用結合している。
直流電圧中間回路２は中間回路コンデンサＣを有し、該
中間回路コンデンサＣは、一方では、負極Ｎに接続さ
れ、他方では、短絡電流制限器ないし電流制限器４を介
して直流電圧中間回路２の正極Ｐに接続されている。電
流制限器４は、ＰＴＣ抵抗ないし正特性サーミスタ５を
有し、該ＰＴＣ抵抗ないし正特性サーミスタ５には、ア
レスタないしバリスタ６とオーム抵抗７との直列接続体
が並列接続されている。
【００１４】正特性サーミスタ５には、比較的高いデバ
イ温度を有する材料（例えば、刊行物Ｗ．Ａｓｈｃｒｏ
ｆｔ及びＮ．Ｄａｖｉｄ Ｍｅｒｍｉｎ 著述：Ｓｏｌ
ｉｄＳｔａｔｅ Ｐｈｙｓｉｃｓ，ＨＯＬＴ−ＳＡＵＮ
ＤＥＲＳ ＪＡＰＡＮ，Ｌｔｄ，ＨＯＬＴ−ＳＡＵＮＤ
ＥＲＳ−ＩＮＴＥＲＮＡＴＩＯＮＡＬ Ｅｄｉｔｉｏ
ｎ，１９７６，４５８及び４５９参照）にて規定されて
いるようなもの及び高い融点を有する材料が使用され
る。重要なことは、正特性サーミスタ５の抵抗が可及的
に小さいこと、有利には、≧６０ｍΩであり、そして、
通常動作中僅かなエネルギ増大により比較的大の温度上
昇、以て、抵抗増大が生ぜしめられることである。正特
性サーミスター材料の瞬時の温度下での比熱に対する平
均比熱との比は、可及的に大にすべきである。更に、正
特性サーミスタ５の比熱は、温度増大と共に著しく増大
すべきであり、このことは、可及的に大きなデバイ温度
に対する要求と同義である。すべての材料の中での最適
温度を有するのは、ダイヤモンドである。著しく高いデ
バイ温度を有するのは、グラファイト及び硼素である。
イ温度を有する材料（例えば、刊行物Ｗ．Ａｓｈｃｒｏ
ｆｔ及びＮ．Ｄａｖｉｄ Ｍｅｒｍｉｎ 著述：Ｓｏｌ
ｉｄＳｔａｔｅ Ｐｈｙｓｉｃｓ，ＨＯＬＴ−ＳＡＵＮ
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いるようなもの及び高い融点を有する材料が使用され
る。重要なことは、正特性サーミスタ５の抵抗が可及的
に小さいこと、有利には、≧６０ｍΩであり、そして、
通常動作中僅かなエネルギ増大により比較的大の温度上
昇、以て、抵抗増大が生ぜしめられることである。正特
性サーミスター材料の瞬時の温度下での比熱に対する平
均比熱との比は、可及的に大にすべきである。更に、正
特性サーミスタ５の比熱は、温度増大と共に著しく増大
すべきであり、このことは、可及的に大きなデバイ温度
に対する要求と同義である。すべての材料の中での最適
温度を有するのは、ダイヤモンドである。著しく高いデ
バイ温度を有するのは、グラファイト及び硼素である。
【００１５】特に正特性サーミスタに適するのは、耐熱
性材料、ことに１５００℃を越える溶融温度を有する金
属である。それに属するものは、イリジウム、トリウ
ム、及び周期表の第２主族の第４〜第６副族の金属例え
ばＴｉ，Ｈｆ，Ｚｒ；Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ；Ｃｒ，Ｍｏ及び
Ｗがある。更に、適するものは、上記の金属相互間の合
金及び当該金属の炭化物及び硼化物である。炭化物及び
硼化物は、同様に著しく高い溶融温度を有する。更に、
正特性サーミスタ５に対する材料として適するのは、介
在（中間）（ｉｎｔｅｒｋａｌｉｅｒｔｅ）グラファイ
ト化合物である。グラファイト自体は、著しく高い溶融
−及びデバイ温度を有するが、それの導電性は、温度増
大と共に容易に低下する。不純物の僅かな添加物だけ
で、当該の特性を劇的にドラスティックに変化させ、従
って、グラファイトを正特性サーミスタに適したものに
し得る。
性材料、ことに１５００℃を越える溶融温度を有する金
属である。それに属するものは、イリジウム、トリウ
ム、及び周期表の第２主族の第４〜第６副族の金属例え
ばＴｉ，Ｈｆ，Ｚｒ；Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ；Ｃｒ，Ｍｏ及び
Ｗがある。更に、適するものは、上記の金属相互間の合
金及び当該金属の炭化物及び硼化物である。炭化物及び
硼化物は、同様に著しく高い溶融温度を有する。更に、
正特性サーミスタ５に対する材料として適するのは、介
在（中間）（ｉｎｔｅｒｋａｌｉｅｒｔｅ）グラファイ
ト化合物である。グラファイト自体は、著しく高い溶融
−及びデバイ温度を有するが、それの導電性は、温度増
大と共に容易に低下する。不純物の僅かな添加物だけ
で、当該の特性を劇的にドラスティックに変化させ、従
って、グラファイトを正特性サーミスタに適したものに
し得る。
【００１６】化合物及び合金は、耐熱性元素より好まし
い、それというのは、部分的に相転移を有するからであ
る。例えば、Ｍｏ２Ｃがあり、これは、それの熱的及び
電気的特性は著しく変化し得る。上述の材料を有する正
特性サーミスタ５は、次の特性を有する； −温度上昇増大と共に連続的に上昇する電気抵抗、それ
も、相転移の場合に非連続的に上昇する当該の電気抵抗 −数μｓｅｃ内で、著しく高い温度に達する、 それの比熱は、著しく温度依存性であり、連続的に、又
は相転移の場合は、不連続にも上昇する。
い、それというのは、部分的に相転移を有するからであ
る。例えば、Ｍｏ２Ｃがあり、これは、それの熱的及び
電気的特性は著しく変化し得る。上述の材料を有する正
特性サーミスタ５は、次の特性を有する； −温度上昇増大と共に連続的に上昇する電気抵抗、それ
も、相転移の場合に非連続的に上昇する当該の電気抵抗 −数μｓｅｃ内で、著しく高い温度に達する、 それの比熱は、著しく温度依存性であり、連続的に、又
は相転移の場合は、不連続にも上昇する。
【００１７】通常作動における消費される電力に応じ
て、そのような正特性サーミスタ５は、空冷及び水冷で
あり得る。図２及び図３は、冷却される低誘導性の正特
性サーミスタ５の有利な実施例を示す。
て、そのような正特性サーミスタ５は、空冷及び水冷で
あり得る。図２及び図３は、冷却される低誘導性の正特
性サーミスタ５の有利な実施例を示す。
【００１８】図２は、内部で水冷されたＡＬＮから成る
中空シリンダ８を示し、該中空シリンダ８は、逆の巻回
方向を有する２つの電気的に直列に接続されたコイル又
は部分巻線−巻回体５ａ，５ｂから成る、外側に被着さ
れた正特性サーミスタ−巻線−巻回体、を有する。前記
のコイル又は部分巻線−巻回体、５ａ，５ｂには、電流
Ｉが夫々、逆方向に流れる。
中空シリンダ８を示し、該中空シリンダ８は、逆の巻回
方向を有する２つの電気的に直列に接続されたコイル又
は部分巻線−巻回体５ａ，５ｂから成る、外側に被着さ
れた正特性サーミスタ−巻線−巻回体、を有する。前記
のコイル又は部分巻線−巻回体、５ａ，５ｂには、電流
Ｉが夫々、逆方向に流れる。
【００１９】図３及び図２には、電気的に直列に接続さ
れた正特性サーミスタ−ミアンダ抵抗５ｃ，５ｄが示し
てあり、上記正特性サーミスタ−ミアンダ抵抗５ｃ，５
ｄは、電気的に絶縁アイソレーションするＡＬＮ層によ
り相互に分離されており（図示せず）、それの長手方向
導体路を以て相互に上下に配置されており、ここで、そ
こを流れる電流Ｉの磁気作用が、逆方向の夫々等しい大
きさの電流Ｉの磁気作用により補償されるように、相互
に上下の配置がなされている。正特性サーミスタ−ミア
ンダ抵抗５ｃのミアンダ湾曲部は、他方の正特性サーミ
スタ−ミアンダ抵抗５ｄのミアンダ空隙部に対向して配
置されている。上記正特性サーミスタ−ミアンダ抵抗５
ｃ，５ｄは、図示されていない冷却器上に配置されてい
る。
れた正特性サーミスタ−ミアンダ抵抗５ｃ，５ｄが示し
てあり、上記正特性サーミスタ−ミアンダ抵抗５ｃ，５
ｄは、電気的に絶縁アイソレーションするＡＬＮ層によ
り相互に分離されており（図示せず）、それの長手方向
導体路を以て相互に上下に配置されており、ここで、そ
こを流れる電流Ｉの磁気作用が、逆方向の夫々等しい大
きさの電流Ｉの磁気作用により補償されるように、相互
に上下の配置がなされている。正特性サーミスタ−ミア
ンダ抵抗５ｃのミアンダ湾曲部は、他方の正特性サーミ
スタ−ミアンダ抵抗５ｄのミアンダ空隙部に対向して配
置されている。上記正特性サーミスタ−ミアンダ抵抗５
ｃ，５ｄは、図示されていない冷却器上に配置されてい
る。
【００２０】次に図１の電流制限器４の作用を説明す
る。電源−電力変換器１，３において、誤動作の際短絡
が起こり得る。保護手段の無い場合、中間回路コンデン
サＣが著しく放電され得、ここにおいて、短時間１ＭＷ
〜＞１ＧＷの領域の電力が生じ得る。その際生じる短絡
電流を、電源電力変換器１．３にとって受容可能なレベ
ルに制限するため、中間回路コンデンサＣに直列に電流
制限器４が接続されている。電流制限器４は、著しく正
の温度係数を有する小さな電気抵抗５を有し、該電気抵
抗は、オーム抵抗７と直列接続のバリスタ６に並列接続
されている。通常動作中電流は、正特性サーミスタ５を
流れ、僅かな電力を消費する。短絡が生じると、正特性
サーミスタ５は、迅速に加熱され、それの電気抵抗は著
しく上昇し、而して、短絡電流を制限する。正特性サー
ミスタ５における電圧降下が十分大きな場合、バリスタ
６は導通状態になり、オーム抵抗７における電圧降下が
生じる。以て、正特性サーミスタ５の過負荷が回避され
る。
る。電源−電力変換器１，３において、誤動作の際短絡
が起こり得る。保護手段の無い場合、中間回路コンデン
サＣが著しく放電され得、ここにおいて、短時間１ＭＷ
〜＞１ＧＷの領域の電力が生じ得る。その際生じる短絡
電流を、電源電力変換器１．３にとって受容可能なレベ
ルに制限するため、中間回路コンデンサＣに直列に電流
制限器４が接続されている。電流制限器４は、著しく正
の温度係数を有する小さな電気抵抗５を有し、該電気抵
抗は、オーム抵抗７と直列接続のバリスタ６に並列接続
されている。通常動作中電流は、正特性サーミスタ５を
流れ、僅かな電力を消費する。短絡が生じると、正特性
サーミスタ５は、迅速に加熱され、それの電気抵抗は著
しく上昇し、而して、短絡電流を制限する。正特性サー
ミスタ５における電圧降下が十分大きな場合、バリスタ
６は導通状態になり、オーム抵抗７における電圧降下が
生じる。以て、正特性サーミスタ５の過負荷が回避され
る。
【００２１】上記の耐熱性抵抗からなる正特性サーミス
タ５は、それに課せられた下記の要求を充足する： −μｓｅｃの領域における短い応答時間 −通常作動における僅かな電力消費。
タ５は、それに課せられた下記の要求を充足する： −μｓｅｃの領域における短い応答時間 −通常作動における僅かな電力消費。
【００２２】正特性サーミスタ５を有する電流制限器４
は、次の要求を充足する； −短絡の場合における解放された電気エネルギの入力受
容、吸収 −短絡後の通常状態への回復 正特性サーミスタ５は、次のように設計し得る、即ちバ
リスタ６及びオーム抵抗７の並列接続体が必要でなくな
るように設計し得る。
は、次の要求を充足する； −短絡の場合における解放された電気エネルギの入力受
容、吸収 −短絡後の通常状態への回復 正特性サーミスタ５は、次のように設計し得る、即ちバ
リスタ６及びオーム抵抗７の並列接続体が必要でなくな
るように設計し得る。
【００２３】実施例： ［電流制限器４としての正特性サーミスタ５；バリスタ
６とオーム抵抗７の並列接続を行なうことなく］３２９
３Ｋの溶融温度を有するタンタルから成る正特性サーミ
スタは、通常作動中１５０Ａの負荷を受け、加えられる
べきであり、ここで、３５０Ｋ〜４００Ｋの領域におけ
る動作温度を有し、短絡の場合において６ＫＪのエネル
ギを入力受容し、吸収するのである。最大許容温度は、
３０００Ｋとする。３５０Ｋの場合、比熱容量Ｃは、Ｃ
＝１４２Ｊ／（Ｋｇ・Ｋ）である。比抵抗ρは、ρ＝１
５．７・１０−６・Ω・ｃｍであり、それの温度係数は
Ｋ＝４８．７・１０−９Ω・ｃｍ／Ｋである。
６とオーム抵抗７の並列接続を行なうことなく］３２９
３Ｋの溶融温度を有するタンタルから成る正特性サーミ
スタは、通常作動中１５０Ａの負荷を受け、加えられる
べきであり、ここで、３５０Ｋ〜４００Ｋの領域におけ
る動作温度を有し、短絡の場合において６ＫＪのエネル
ギを入力受容し、吸収するのである。最大許容温度は、
３０００Ｋとする。３５０Ｋの場合、比熱容量Ｃは、Ｃ
＝１４２Ｊ／（Ｋｇ・Ｋ）である。比抵抗ρは、ρ＝１
５．７・１０−６・Ω・ｃｍであり、それの温度係数は
Ｋ＝４８．７・１０−９Ω・ｃｍ／Ｋである。
【００２４】１ｇのタンタルを３５０Ｋから３０００Ｋ
へ加熱するため、ほぼ４５０Ｊのエネルギを要する。従
って、６ＫＪの入力受容、吸収のためには、１３．４ｇ
又は８０７ｍｍ３のタンタルを要する。タンタル部片の
幾何学的特性を、３５０Ｋのもとで５８ｍΩ、の抵抗Ｒ
を有するように選定すれば、加熱レート ａ＝６．１・１０−９・Ｉ２ ｍΩ／（μｓ・Ａ２）． が算出される。
へ加熱するため、ほぼ４５０Ｊのエネルギを要する。従
って、６ＫＪの入力受容、吸収のためには、１３．４ｇ
又は８０７ｍｍ３のタンタルを要する。タンタル部片の
幾何学的特性を、３５０Ｋのもとで５８ｍΩ、の抵抗Ｒ
を有するように選定すれば、加熱レート ａ＝６．１・１０−９・Ｉ２ ｍΩ／（μｓ・Ａ２）． が算出される。
【００２５】温度の関数としての電気抵抗Ｒは次のよう
に表し得る。
に表し得る。
【００２６】 Ｒ＝５８ｍΩ＋０．２・（Ｔ−３５０Ｋ）ｍΩ／Ｋ ここで、Ｔは、Ｋで表される絶対温度を意味する。上記
抵抗Ｒと比抵抗ρとの比から、下記に示すようにタンタ
ル−正特性サーミスタ５の横断面積Ｆに対する長さｌと
の比１／Ｆが次のように得られる； １／Ｆ＝３．７・１０３ｃｍ−１． ８０７ｍｍ３の全容積が与えられているので、正特性サ
ーミスタ５は、ほぼ、５５ｃｍの長さを有し、１．５ｍ
ｍ２の横断面積を有しなければならない。
抵抗Ｒと比抵抗ρとの比から、下記に示すようにタンタ
ル−正特性サーミスタ５の横断面積Ｆに対する長さｌと
の比１／Ｆが次のように得られる； １／Ｆ＝３．７・１０３ｃｍ−１． ８０７ｍｍ３の全容積が与えられているので、正特性サ
ーミスタ５は、ほぼ、５５ｃｍの長さを有し、１．５ｍ
ｍ２の横断面積を有しなければならない。
【００２７】正特性サーミスタ５が通常作動中１５０Ａ
で負荷されることを仮定する場合、熱に変換される電力
Ｐは、次の通しである。
で負荷されることを仮定する場合、熱に変換される電力
Ｐは、次の通しである。
【００２８】 Ｐ＝１．３ＫＷ＋４．５・（Ｔ−３５０Ｋ）Ｗ／Ｋ． 要するに、冷却をしなければならない。冷却（部）が２
０Ｋ／ＫＷの熱抵抗を有し、ほぼ、３３３Ｋの周囲温度
を有することを仮定する場合、正特性サーミスタ５は熱
的に、１．３５ＫＷの損失電力及び３６０Ｋの温度の場
合安定化する。冷却器の熱抵抗が４０Ｋ／ＫＷである場
合、３９３Ｋの温度の場合、ほぼ１．５ＫＷがその消費
電力である。
０Ｋ／ＫＷの熱抵抗を有し、ほぼ、３３３Ｋの周囲温度
を有することを仮定する場合、正特性サーミスタ５は熱
的に、１．３５ＫＷの損失電力及び３６０Ｋの温度の場
合安定化する。冷却器の熱抵抗が４０Ｋ／ＫＷである場
合、３９３Ｋの温度の場合、ほぼ１．５ＫＷがその消費
電力である。
【００２９】ニッケルから成る同等の正特性サーミスタ
は、２０Ｋ／ＫＷの、冷却器上に取り付けられた場合消
費電力は１．８ＫＷであり、そして、４０Ｋ／ＫＷの冷
却器上に取り付けられた場合、消費電力は２．３３ＫＷ
である。そのことにより、結論付けられることは、タン
タルからなる正特性サーミスタ５が同じ電気的負荷のも
とで、ニッケルからなる正特性サーミスタより３０％〜
５０％小さい電力を消費するということである。更に、
タンタルから成る正特性サーミスタ５は冷却（部）の熱
抵抗に対する応答感度が比較的低い。このことは、温度
につれてのタンタルの電気的抵抗の比較的小さい上昇に
基因する。短絡の場合、上記の比較的小さい上昇が、ニ
ッケルに比してほぼ半分の大きさのタンタルの熱容量に
より補償される。従って、両実施例において、短絡の場
合、電気抵抗は、ほぼ同じ迅速さで変化する。タンタル
から成る正特性サーミスタ５は、ニッケルから成る相応
の正特性サーミスタよりほぼ４５％短いが、５０％一層
より大きな横断面積を有する。比較的に短い長さにより
低誘導性構成が容易化され、比較的大きな横断面部によ
り冷却が容易化される。
は、２０Ｋ／ＫＷの、冷却器上に取り付けられた場合消
費電力は１．８ＫＷであり、そして、４０Ｋ／ＫＷの冷
却器上に取り付けられた場合、消費電力は２．３３ＫＷ
である。そのことにより、結論付けられることは、タン
タルからなる正特性サーミスタ５が同じ電気的負荷のも
とで、ニッケルからなる正特性サーミスタより３０％〜
５０％小さい電力を消費するということである。更に、
タンタルから成る正特性サーミスタ５は冷却（部）の熱
抵抗に対する応答感度が比較的低い。このことは、温度
につれてのタンタルの電気的抵抗の比較的小さい上昇に
基因する。短絡の場合、上記の比較的小さい上昇が、ニ
ッケルに比してほぼ半分の大きさのタンタルの熱容量に
より補償される。従って、両実施例において、短絡の場
合、電気抵抗は、ほぼ同じ迅速さで変化する。タンタル
から成る正特性サーミスタ５は、ニッケルから成る相応
の正特性サーミスタよりほぼ４５％短いが、５０％一層
より大きな横断面積を有する。比較的に短い長さにより
低誘導性構成が容易化され、比較的大きな横断面部によ
り冷却が容易化される。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、冒頭に述べた形式の正
特性サーミスタを通常作動中所要消費電力が比較的わず
かであり、≧１ＭＷの電力の短絡電流制限器に適するよ
うに発展することができ、そして、その種の正特性サー
ミスタを備えた電流制限器を一層良好な効率で作動でき
るという効果が奏される。
特性サーミスタを通常作動中所要消費電力が比較的わず
かであり、≧１ＭＷの電力の短絡電流制限器に適するよ
うに発展することができ、そして、その種の正特性サー
ミスタを備えた電流制限器を一層良好な効率で作動でき
るという効果が奏される。
【図１】直列電圧中間回路において中間回路コンデンサ
と直列接続された正特性サーミスタを有する電流制限器
を備えた電力変換器装置の回路略図。
と直列接続された正特性サーミスタを有する電流制限器
を備えた電力変換器装置の回路略図。
【図２】１つの正特性サーミスタを有する相互に逆の２
つの巻線−巻回体、を有する１つのコイルの概略図。
つの巻線−巻回体、を有する１つのコイルの概略図。
【図３】相互に隣接する平面内で相互に逆並列の２つの
ミアアンダ巻線−巻回体、を有する正特性サーミスタの
概略図。
ミアアンダ巻線−巻回体、を有する正特性サーミスタの
概略図。
【符号の説明】 １ 電源電力変換器、整流器 ２ 直流電圧中間回路 ３ 駆動電源変換器、インバータ ４ 電流制限器、短絡電流制限器 ５ 正特性サーミスタ、抵抗 ５ａ コイル、部分巻線−巻回体、 ５ｂ コイル、部分巻線−巻回体、 ５ｃ 正特性サーミスタ−ミアンダ抵抗 ５ｄ 正特性サーミスタ−ミアンダ抵抗 ６ バリスタ、アレスタ ７ オーム抵抗 ８ 中空シリンダ ９ ５ｃ，５ｄの長手導体路 Ｃ 中間コンデンサ Ｉ 電流 Ｎ ２の負極 Ｐ ２の正極
Claims (7)
- 【請求項１】 過電流制限のための正特性サーミスタで
あって、、それの通常動作中比較的小さな電気抵抗を有
し、そして、僅かなエネルギ増大の場合、比較的大きな
温度上昇、以て抵抗増大を呈するものであり、 ａ） 少なくとも１つの耐熱性金属化合物を有する正特
性サーミスタにおいて、 ｂ） 前記の少なくとも１つの耐熱性金属化合物は、耐
熱性金属の炭化物又は硼化物であり、 ｃ） 前記の少なくとも１つの耐熱性の金属は、イリジ
ウム又はトリウム又は周期表の第２主族の第４〜６副族
の金属であることを特徴とする正特性サーミスタ。 - 【請求項２】 ａ）当該の正特性サーミスタは、少なく
とも１つの非化合物の耐熱性金属及び／又は ｂ）少なくとも１つの非化合物の耐熱金属及び／又は金
属合金を包含するものであることを特徴とする請求項１
記載の正特性サーミスタ。 - 【請求項３】 介在（中間）（ｉｎｔｅｒｋａｌｉｅｒ
ｔｅ）グラファイト化合物を包含することを特徴とする
請求項１又は２記載の正特性サーミスタ。 - 【請求項４】 電気的に直列接続された逆方向の巻回方
向を有する少なくとも２つの等しい大きさのコイル又は
部分コイル（５ａ，５ｂ）を有し、前記のコイル又は部
分コイル（５ａ，５ｂ）は、１つの冷却可能な中空シリ
ンダ（８）に巻回されている請求の範囲１項から３項ま
でのうち何れか１項記載の正特性サーミスタ。 - 【請求項５】 間隔をおいて相互に対向し合う平面内に
直列に接続されたミアンダ状の抵抗（５ｃ，５ｄ）を有
し、ここで、相異なる平面内にて、相互に対向し合うミ
アンダループには、作動中逆方向に同一電流（Ｉ）が流
れ、ここで、当該の抵抗を流れる上記電流（Ｉ）の磁気
作用が相互に補償し合うように構成されていることを特
徴とする請求項１から３までのうちいずれか１項記載の
正特性サーミスタ。 - 【請求項６】 通常作動モードにて≦６０ｍΩの電気抵
抗を有することを特徴とする請求項１から５までのうち
いずれか１項記載の正特性サーミスタ。 - 【請求項７】 使用される耐熱性金属又は金属化合物
は、＞１５００℃の融解温度を有することを特徴とする
請求項１から６までのうちいずれか１項記載の正特性サ
ーミスタ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19641727.9 | 1996-10-10 | ||
| DE1996141727 DE19641727A1 (de) | 1996-10-10 | 1996-10-10 | Kaltleiter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10149902A true JPH10149902A (ja) | 1998-06-02 |
Family
ID=7808335
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9277355A Pending JPH10149902A (ja) | 1996-10-10 | 1997-10-09 | 正特性サーミスタ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0836201A3 (ja) |
| JP (1) | JPH10149902A (ja) |
| DE (1) | DE19641727A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE29814762U1 (de) | 1998-08-18 | 1998-11-19 | Freiwald, Rudolf, Mol | Vorschaltgerät für die Ansteuerung von gleichstrombetriebenen Elektromagneten |
| DE102017111415A1 (de) | 2017-05-24 | 2018-11-29 | Epcos Ag | Elektrisches Bauteil mit Sicherungselement |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1251453A (ja) * | 1968-06-17 | 1971-10-27 | ||
| JPS5326677B2 (ja) * | 1973-09-24 | 1978-08-03 | ||
| US3947277A (en) * | 1973-12-19 | 1976-03-30 | Universal Oil Products Company | Duplex resistor inks |
| GB1522808A (en) * | 1974-08-23 | 1978-08-31 | Vogel F L | Graphite intercalation compounds |
| US4766409A (en) * | 1985-11-25 | 1988-08-23 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Thermistor having a positive temperature coefficient of resistance |
| JPH03201402A (ja) * | 1989-12-28 | 1991-09-03 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 抵抗体製造用組成物 |
| DE4225724C2 (de) * | 1992-01-25 | 1998-04-16 | Abb Patent Gmbh | Leistungswiderstand für Flüssigkeitskühlung |
| US5488348A (en) * | 1993-03-09 | 1996-01-30 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | PTC thermistor |
| EP0635993B1 (en) * | 1993-07-20 | 2000-05-17 | TDK Corporation | Ceramic heater |
| DE59306823D1 (de) * | 1993-08-25 | 1997-07-31 | Abb Research Ltd | Elektrisches Widerstandselement und Verwendung dieses Widerstandselementes in einem Strombegrenzer |
| DE4441279C1 (de) * | 1994-11-19 | 1995-09-21 | Abb Management Ag | Vorrichtung zur Strombegrenzung |
-
1996
- 1996-10-10 DE DE1996141727 patent/DE19641727A1/de not_active Withdrawn
-
1997
- 1997-09-29 EP EP97810710A patent/EP0836201A3/de not_active Withdrawn
- 1997-10-09 JP JP9277355A patent/JPH10149902A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19641727A1 (de) | 1998-04-16 |
| EP0836201A2 (de) | 1998-04-15 |
| EP0836201A3 (de) | 1998-10-21 |
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