JPS6320802A

JPS6320802A - 高出力密度低コロナ放電抵抗器

Info

Publication number: JPS6320802A
Application number: JP62122378A
Authority: JP
Inventors: ジェローム　ジェイ　ネイフェル
Original assignee: Dale Electronics Inc
Current assignee: Dale Electronics Inc
Priority date: 1986-07-10
Filing date: 1987-05-19
Publication date: 1988-01-28
Anticipated expiration: 2009-02-09
Also published as: CA1274589A; US4716396A; FR2601494B1; GB2192493A; IT1206006B; DE3715860A1; CH675033A5; GB8709251D0; IT8748001A0; FR2601494A1; GB2192493B; JPH0611005B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】Ｃ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！Ａ潰されており、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
、絶縁化合物の締結特性は変化する。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、製作費が安く、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シー
トを取り付けである。このシートは、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。

絶縁材かポツ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、モールド用化合物かボッティン
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、薄い伝導シートが取り付けられ、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。伝導シート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、
伝導シート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。

伝導シートは、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（ＡｃｈｅｓｏｎＣｏｌｌｏｉｄｓ　Ｃ
ｏ、）で、製品名［エアロダグ・ジー（Ａｅｒｏｄａｇ
　Ｇ）Ｊ　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
伝導シートに達し、抵抗器をシャーシを固定している。

伝導シートは、シャーシに密着しており、伝導シートか
らシャーシへの熱伝導を最人眼に増加させている。

本発明のもう１つの実施例では、基板の下面の伝導シー
トの代わりに、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である。

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１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示す。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（１
２）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（１２）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、シート状の抵抗素子
（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つの坑触パッド（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（２０）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（３
４）は、頂壁（３６）と複数の側壁（３８）を有し、側
壁（３８）の、下ａ（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（３
４）の内部で接続されている。

頂Ｑ　（３６）の中央部には、ハウジング（３４）の内
部空間（５０）の中にポツティング化合物（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、ポツティング化合物（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）へのポツティング化合物（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（２
２）及び導線（２４）　（２６）の下端（２８）をおお
うＸ４Ａ縁塗料の層であってもよい。またポツティング
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。

伝導シート（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、伝導シート（５
２）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、もし伝導シート（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（２
０）の性能が低下する。

従って、本発明にとっては、伝導シート（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シート
（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。

シート（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図に示しである。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（５４）があることが
わかる、伝導シート（５２）が、これらの凹凸部（５４
）を平らにしてしまうと、下面（１６）と伝導シート（
５２）の間のすきまがなくなる。もしこのシート（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。伝導シート（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）とシート（５２）が密着すること、並びにシー
ト（５２）が伝導体であることが１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（６０）は、伝導シート（５２
）より下に突き出ており、抵抗器（ｌＯ）をシャーシ（
６２）に取り付けるために、シャーシ（６２）における
取り付は孔へ嵌入している。ナツト（６４）が、各ボル
ト（５６）の下端部（６０）に螺合され、抵抗器（ｌＯ
）をシャーシ（６２）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で
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、金属シート（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。

通路（７２）とコネクタ（７４）を、冷却プレート（６
８）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）、伝導シート（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）とポツティング化合物（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１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ろ。

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
九でいた。

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１次の通りである。

金属シート（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
ガン州ボ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　Ｃｏ１１ｏｉｄｓＣｏ、
）で、製品名「エアロダグ・ジー（Ａｅｒｏｄａｇ　Ｇ
、）Ｊとして製造されているものがある。

抵抗素子（２０）は、印刷された伝導シートか、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、＃４Ａ縁塗料か、あるいは充填孔（
４６）から１重力を利用して充填される一般的なボッテ
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、米国ミシガン州ミツドランドのダウ・コーニン
グ（ＤｏｗＣｏｒｎｉｎｇ）により、製品名「シルガー
ド５６７（Ｓｙｌｇａｒｄ　５６７）Ｊ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１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１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内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。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）上面及び下面を有し、かつ下面が、ほぼ平坦であ
るとともに、複数の微細な凹凸部を有する熱伝導性絶縁
基板と、前記基板の上面に設けられ、かつ前記基板の上面と密接
している電気伝導体の薄いフィルムを有する抵抗素子と
、間隔をおいて配置され、かつそれぞれが、前記抵抗素子
と電気的に接続されている第１先端と第２先端を有する
２本の導線と、前記抵抗素子及び前記２本の導線の第１先端を、物理的
、環境的及び構造的に保護するために、前記抵抗素子及
び２本の導線の第１先端をおおい、かつ前記導線の第２
先端が外部に突き出ている電気絶縁材と、前記基板の下面に取り付けられ、前記微細な凹凸部をお
おむね平らにするために、前記基板の下面と密接してい
る電気伝導シートと、前記基板とヒートシンクを、ヒートシンクの表面と熱伝
導可能に接触している金属シートと共に固定している固
定装置とを備え、シートシンクの表面に取り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。
（２）頂壁と複数の側壁を有し、かつ底面が開口してい
るとともに、内部空間を有するハウジングを備え、かつ
前記固定装置は、抵抗素子と絶縁材をおおう状態で、前
記ハウジングと基板を固定してい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。
（３）ハウジングには、２つの導線用の孔があり、前記
２本の導線の第２先端が、前記２つの導線用の孔を経て
、ハウジングの外部へ突き出し、かつ前記導線の第１先
端は、ハウジングの内部空間内にあ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。
（４）ハウジングには、充填孔があり、ハウジングと基
板とを固定装置により固定した後、この充填孔を経て、
前記内部空間に絶縁材を導入しうるようになっている特
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。
（５）絶縁材が、前記内部空間の少くとも一部を充たす
絶縁性鋳造材料である特許請求の範囲第（４）項に記載
の高出力密度低コロナ放電抵抗器。
（６）抵抗素子が、基板の上面に印刷されたものである
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。
（７）抵抗素子が、金属片と、これを基板の上面に接着
する接着剤とからなってい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。
（８）基板の上面と下面がほぼ平行であり、かつ基板の
厚さが、１．０〜１．５ｍｍ（０．０４０〜０．０６０
インチ）であ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。
（９）基板が、酸化アルミナと酸化ベリリウムからなる
群から選択された熱伝導性電気絶縁材からなる特許請求
の範囲第（１）項に記載の高出力密度低コロナ放電抵抗
器。
（１０）伝導シートが、基板の下面に塗布した電気伝導
塗料からな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。
（１１）伝導塗料が、炭素と銀からなる群から選択され
た電気伝導性充填剤を含んでいる特許請求の範囲第（１
０）項に記載の高出力密度低コロナ放電抵抗器。
（１２）伝導シートが、金属塗料からなる特許請求の範
囲第（１）項に記載の高出力密度低コロナ放電抵抗器。
（１３）上面及び下面を有し、かつ下面がほぼ平坦であ
るとともに、複数の微細な凹凸部を有する熱伝導性絶縁
基板と、前記基板の上面に設けられ、かつ前記基板の上面と密接
している電気伝導体の薄いフィルムを有する抵抗素子と
、間隔をおいて配置され、かつそれぞれが前記抵抗素子と
電気的に接続されている第１先端と第２先端を有する２
本の導線と、前記抵抗素子及び前記２本の導線の第１先端を、物理的
、環境的及び構造的に保護するために、前記抵抗素子及
び２本の導線の第１先端をおおい、かつ前記導線の第２
先端が外部に突き出ている電気絶縁材と、上面及び下面を有する電気伝導プレートと、前記電気伝
導プレートの上面を前記基板の下面と熱伝導可能に接触
させて、前記プレートを基板の下面に固定している固定
装置を備えてなり、ヒートシンクの表面に取り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。
（１４）固定装置が、接着剤よりなる特許請求の範囲第
（１３）項に記載の高出力密度低コロナ放電抵抗器。
（１５）電気伝導プレートが、それを貫通する複数の冷
却通路、及び該通路と冷却流体源を接続するための装置
を有する特許請求の範囲第（１４）項に記載の高出力密
度低コロナ放電抵抗器。