JP2002015901A - Water-cooled resistor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば大型回転機
の回転制御や送配電設備の無効電力制御に使用される自
己消弧型素子、例えばゲート転流型ターンオフサイリス
タ（ＧＣＴ）の水冷抵抗器に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a self-extinguishing element used for, for example, rotation control of a large rotating machine or reactive power control of power transmission and distribution equipment, for example, a water-cooled resistor of a gate commutation type turn-off thyristor (GCT). It is about.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図１０および図１１は、例えば特開平６
−１６８８０１号公報に示された従来の水冷抵抗器の構
成を示す構成図である。図において、１４は抵抗体、１
５は金属製の水冷シンク、２３は絶縁スペーサ、２０は
基板、２１はタイボルトである。抵抗体１４と水冷シン
ク１５は交互に積層され、この積層体の両端は水冷シン
ク１５を配置する。この積層体を、基板２０，２０とタ
イボルト２１で構成される枠体１９に絶縁スペーサ２３
を介して挟持し、タイボルト２１をナットで締め付けて
保持するものである。2. Description of the Related Art FIG. 10 and FIG.
It is a block diagram which shows the structure of the conventional water-cooling resistor shown by 168801. In the figure, 14 is a resistor, 1
5 is a metal water-cooled sink, 23 is an insulating spacer, 20 is a substrate, and 21 is a tie bolt. The resistors 14 and the water-cooled sinks 15 are alternately stacked, and the water-cooled sinks 15 are arranged at both ends of the stacked body. This laminated body is placed on a frame body 19 composed of substrates 20 and
, And the tie bolt 21 is fastened and held by a nut.
【０００３】図１１に示したように、抵抗体１４は、薄
形平面状のニクロム等からなる抵抗素子１６を、セラミ
ックプレート等の絶縁シート１７で両側から挟んで形成
したものである。抵抗体１４には、その一端に電流を流
すための端子２２と、複数の抵抗体１４間を電気的に接
続するための接続子１８と、電流が流れ出る端子２２が
設けられている。また、抵抗素子１６は、抵抗値を大き
くするために蛇行するように形成されるため、急峻に曲
げられた曲がり部ができる。As shown in FIG. 11, a resistor 14 is formed by sandwiching a thin and flat resistive element 16 made of nichrome or the like from both sides with an insulating sheet 17 such as a ceramic plate. The resistor 14 is provided with a terminal 22 for flowing a current at one end, a connector 18 for electrically connecting the plurality of resistors 14, and a terminal 22 from which a current flows. Further, since the resistance element 16 is formed to meander to increase the resistance value, a sharply bent portion is formed.
【０００４】図１０に示した構成において、通電電流は
端子２２から入り、抵抗体１４の抵抗素子を通り、接続
子１８を介して順次積層した抵抗体１４の抵抗素子を通
って他端の端子２２からでる。その際、曲がり部で電流
密度の分布が生じ、電流密度の高い部分ができ、局所的
に大きな発熱が生じる部分ができる。In the configuration shown in FIG. 10, a current flows from a terminal 22, passes through a resistor element of the resistor 14, passes through a resistor element of the laminated resistor 14 via a connector 18, and a terminal at the other end. Leave from 22. At this time, a current density distribution occurs at the bent portion, a portion having a high current density is formed, and a portion where a large amount of heat is generated locally is formed.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
水冷抵抗器における抵抗素子は、抵抗値を大きくするた
めに蛇行するように形成され、急峻に曲げられた曲がり
部ができるため、上記曲がり部で電流密度分布が生じ、
局部的に電流密度の高い部分ができ、発熱量が大きくな
る。しかし、抵抗素子上には熱伝達率の悪い絶縁シート
があるため、水冷シンクによる冷却が十分行われず、長
時間にわたり使用している間に熱疲労により曲がり部に
亀裂が入って、その亀裂が入った曲がり部は抵抗値が上
昇し、遂には焼損に至るという問題があった。As described above, the resistance element in the conventional water-cooled resistor is formed so as to meander in order to increase the resistance value and has a sharply bent portion. A current density distribution occurs at the bend,
A portion having a high current density is locally formed, and the amount of generated heat increases. However, since there is an insulating sheet with a poor heat transfer coefficient on the resistance element, cooling with a water-cooled sink is not sufficiently performed, and the bent part is cracked due to thermal fatigue during use for a long time, and the crack is generated. There is a problem in that the bent portion that has entered increases the resistance value and eventually burns out.
【０００６】この発明は、上記のような問題を解決する
ためになされたものであり、局部的な電流集中による発
熱が起こらず、かつ冷却効率がよい水冷抵抗器を提供す
るものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a water-cooled resistor which does not generate heat due to local current concentration and has a high cooling efficiency.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明に係る第１の水冷
抵抗器は、内部に通水路を有する長尺の金属からなる抵
抗素子の金属の外部表面に絶縁被膜を被覆した素抵抗体
を巻回してなる抵抗体と、この抵抗体の一端側に電気的
に接続された通電電流を入れる入力端子と、上記抵抗体
の他端側に電気的に接続された通電電流を取り出す出力
端子と、上記通水路に冷却水を供給する絶縁パイプを接
続するためのニップルと、上記通水路から冷却水を排出
する絶縁パイプを接続するためのニップルとを備えたも
のである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a water-cooled resistor comprising a resistance element made of a long metal having a water passage therein and having an outer surface coated with an insulating film. A wound resistor, an input terminal for inputting a conduction current electrically connected to one end of the resistor, and an output terminal for extracting a conduction current electrically connected to the other end of the resistor. A nipple for connecting an insulating pipe for supplying cooling water to the water passage, and a nipple for connecting an insulating pipe for discharging cooling water from the water passage.
【０００８】本発明に係る第２の水冷抵抗器は、上記第
１の水冷抵抗器において、抵抗体は、巻回した素抵抗体
を複数個重ね合わせた複数層からなり、上記素抵抗体に
流れる電流によって発生する上記複数層の各層の磁界の
向きが交互に逆向きになるように上記複数本の素抵抗体
を直列に接続したものである。A second water-cooled resistor according to the present invention is the above-mentioned first water-cooled resistor, wherein the resistor is composed of a plurality of layers in which a plurality of wound element resistors are stacked. The plurality of elementary resistors are connected in series such that the directions of the magnetic fields of the plurality of layers generated by the flowing current are alternately reversed.
【０００９】本発明に係る第３の水冷抵抗器は、上記第
２の水冷抵抗器において、素抵抗体は、渦巻状に巻回さ
れているものである。A third water-cooled resistor according to the present invention is the above-mentioned second water-cooled resistor, wherein the elementary resistor is spirally wound.
【００１０】本発明に係る第４の水冷抵抗器は、上記第
２の水冷抵抗器において、素抵抗体は、螺旋状に巻回さ
れているものである。[0010] A fourth water-cooled resistor according to the present invention is the above-mentioned second water-cooled resistor, wherein the elementary resistor is spirally wound.
【００１１】本発明に係る第５の水冷抵抗器は、上記第
１の水冷抵抗器において、巻回された抵抗体は、この抵
抗体に流れる電流によって発生する磁界の向きが各巻回
毎に逆向きになっているものである。In a fifth water-cooled resistor according to the present invention, in the above-mentioned first water-cooled resistor, the direction of a magnetic field generated by a current flowing through the resistor is reversed every turn. It is the one that is facing.
【００１２】本発明に係る第６の水冷抵抗器は、上記第
５の水冷抵抗器において、抵抗体は、巻回した素抵抗体
を複数個重ね合わせた複数層からなり、上記素抵抗体に
流れる電流によって発生する上記複数層の各層の磁界の
向きが交互に逆向きになるように上記複数本の素抵抗体
を直列に接続したものである。A sixth water-cooled resistor according to the present invention is the above-mentioned fifth water-cooled resistor, wherein the resistor comprises a plurality of layers in which a plurality of wound element resistors are superimposed. The plurality of elementary resistors are connected in series such that the directions of the magnetic fields of the plurality of layers generated by the flowing current are alternately reversed.
【００１３】本発明に係る第７の水冷抵抗器は、上記第
２または第６の水冷抵抗器において、複数層の隣合う２
つの層のニップルが、冷却水を排出する１つの絶縁パイ
プに接続されるように形成されているものである。A seventh water-cooled resistor according to the present invention is the second or sixth water-cooled resistor according to the second or sixth embodiment, wherein a plurality of adjacent two-layer water-cooled resistors are provided.
The two layers of nipples are formed so as to be connected to one insulating pipe for discharging the cooling water.
【００１４】本発明に係る第８の水冷抵抗器は、上記第
１ないし第７の水冷抵抗器のいずれかにおいて、抵抗素
子の金属の厚さｔが、下記式（１）で表される表皮効果
αAn eighth water-cooled resistor according to the present invention is the water-cooled resistor according to any one of the first to seventh water-cooled resistors, wherein the metal thickness t of the resistance element is a skin represented by the following formula (1). Effect α
【数２】 の値以下であるものである。(Equation 2) Is not more than the value of.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】以下、図に基づいて本発明の実施
の形態を説明するが、本発明がこれに限定されるもので
はない。 実施の形態１．図１は、この発明における水冷抵抗器の
実施の形態１を示す平面図（ａ）、Ａ−Ａ断面図
（ｂ）、抵抗体断面図（ｃ）および回路図（ｄ）であ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a plan view (a), an AA cross-sectional view (b), a resistor cross-sectional view (c), and a circuit diagram (d) showing a first embodiment of a water-cooled resistor according to the present invention.
【００１６】図において、１は渦巻き状に曲げられた抵
抗体で、円形または矩形の金属管等からなり内部に通水
路２を有する抵抗素子３と、抵抗素子３の外表面を覆う
絶縁チューブ等の絶縁被覆４とを備えている。５は抵抗
体１の両端に接続されたニップル、６は抵抗体１に通電
電流を入れる入力端子、７は通電電流を取り出す出力端
子で、端子６，７は抵抗体１にロー付などによって取り
付けられている。８はニップル５に接続された絶縁性の
絶縁パイプで、冷却水を供給し排出するものである。９
は抵抗体１を取り付けて、固定するクランパである。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a spirally-bent resistor, which is formed of a circular or rectangular metal tube or the like and has a water passage 2 therein, and an insulating tube or the like covering the outer surface of the resistor 3. And an insulating coating 4. 5 is a nipple connected to both ends of the resistor 1, 6 is an input terminal for inputting a current to the resistor 1, 7 is an output terminal for extracting the current, and terminals 6 and 7 are attached to the resistor 1 by brazing. Have been. Reference numeral 8 denotes an insulating insulating pipe connected to the nipple 5 for supplying and discharging cooling water. 9
Is a clamper to which the resistor 1 is attached and fixed.
【００１７】この実施の形態１では、図１（ｄ）に示し
たように、通電電流は入力端子６から入り、抵抗体１の
抵抗素子３を通って、出力端子７へ流れ出るが、抵抗素
子３は緩やかに曲げられ、急峻な曲がり部がないので、
局所的な電流集中は起こらない。In the first embodiment, as shown in FIG. 1D, a current flows through the input terminal 6, passes through the resistance element 3 of the resistor 1, and flows out to the output terminal 7, but does not 3 is gently bent and has no sharp bends.
No local current concentration occurs.
【００１８】また、抵抗素子３内部の通水路２に絶縁パ
イプ８から冷却水を流して直接、抵抗素子３を冷却する
ので冷却効率がよい。Further, since the cooling element is cooled directly by flowing cooling water from the insulating pipe 8 into the water passage 2 inside the resistance element 3, the cooling efficiency is good.
【００１９】また、抵抗素子３にはステンレスパイプ
等、強度の大きな金属パイプを使用することができるの
で、強度に対する信頼性が向上する。Further, since a high-strength metal pipe such as a stainless steel pipe can be used for the resistance element 3, the reliability of the strength is improved.
【００２０】実施の形態２．図２は、この発明における
水冷抵抗器の実施の形態２を示す平面図（ａ）、側面図
（ｂ）および回路図（ｃ）であり、図１と同一符号は同
一部分または相当部分を示している。Embodiment 2 FIG. 2 is a plan view (a), a side view (b) and a circuit diagram (c) showing a water-cooled resistor according to a second embodiment of the present invention, and the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts. ing.
【００２１】この実施の形態は、抵抗素子の外表面を絶
縁材で被覆し、この抵抗素子を渦巻き状に曲げて形成し
た２つの素抵抗体１ａ，１ｂが上下対称に仕切板１１を
介して配置され、２つの素抵抗体１ａ，１ｂの外周端部
で接続子１０により電気的に接続されて抵抗体を形成し
ている。In this embodiment, two elementary resistors 1a and 1b formed by covering the outer surface of a resistance element with an insulating material and spirally bending the resistance element are vertically symmetrically interposed via a partition plate 11. The two element resistors 1a and 1b are electrically connected by connectors 10 at the outer peripheral ends thereof to form resistors.
【００２２】図２（ｃ）に示したように、通電時には２
つの素抵抗体１ａ，１ｂに反対方向の電流が流れ、電流
によって発生する逆方向の磁界（磁束）は打ち消される
ので、抵抗体のインダクタンスが低減される。また、抵
抗体の長さを長くして、抵抗値を大きくすることができ
る。As shown in FIG.
A current in the opposite direction flows through the two elementary resistors 1a and 1b, and a magnetic field (magnetic flux) in the opposite direction generated by the current is canceled, so that the inductance of the resistor is reduced. Further, the resistance value can be increased by increasing the length of the resistor.
【００２３】なお、この実施の形態では、２つの素抵抗
体１ａ，１ｂを上下対称に配置している。このように、
上下対称であるのが理想的であるが、必ずしも完全な上
下対称である必要はない。In this embodiment, the two elementary resistors 1a and 1b are vertically symmetrically arranged. in this way,
Ideally, it is vertically symmetrical, but it need not be completely symmetrical.
【００２４】また、２つの素抵抗体１ａ，１ｂを整列さ
せるために、仕切板１１を介して配置しているが、仕切
板１１は必ずしも必要とするものではない。Although the two element resistors 1a and 1b are arranged via the partition plate 11 in order to align them, the partition plate 11 is not always required.
【００２５】実施の形態３．図３は、この発明における
水冷抵抗器の実施の形態３を示す平面図であり、渦巻状
に巻かれた抵抗体１の巻方を示している。Embodiment 3 FIG. 3 is a plan view showing a third embodiment of the water-cooled resistor according to the present invention, and shows how the resistor 1 wound in a spiral shape is wound.
【００２６】この実施の形態３では、両端にニップル５
を取り付けた１本の抵抗体１を中央付近で緩やかな曲率
で曲げ、この曲げた１本の抵抗体１を渦巻状に巻いてい
る。In the third embodiment, nipples 5 are provided at both ends.
Is bent at a gentle curvature near the center, and the bent one resistor 1 is spirally wound.
【００２７】この実施の形態においては、通電したとき
に、渦巻状に巻かれた抵抗体１の隣合う巻回毎の抵抗体
１ｃと抵抗体１ｄには反対方向の電流が流れ、電流によ
って逆方向の磁界が発生し、打ち消されるので、抵抗体
１のインダクタンスが低減される。In this embodiment, when a current is supplied, current flows in opposite directions through the resistor 1c and the resistor 1d for each adjacent turn of the spirally wound resistor 1, and the current flows in opposite directions. Since a magnetic field in the direction is generated and canceled, the inductance of the resistor 1 is reduced.
【００２８】実施の形態４．図４は、この発明における
水冷抵抗器の実施の形態４を示す平面図（ａ）、側面図
（ｂ）および回路図（ｃ）であり、図１と同一符号は同
一部分または相当部分を示している。Embodiment 4 FIG. 4 is a plan view (a), a side view (b), and a circuit diagram (c) showing a fourth embodiment of the water-cooled resistor according to the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts. ing.
【００２９】この実施の形態４では、実施の形態３で示
した抵抗体、すなわち両端にニップル５を取り付け、中
央付近で緩やかな曲率で曲げ、これを渦巻状に巻いた抵
抗体を素抵抗体１ａ，１ｂとし、素抵抗体１ａと素抵抗
体１ｂを上下対称に配置し、接続子１０で素抵抗体１
ａ，１ｂの一端側を電気的に接続している。In the fourth embodiment, the resistor shown in the third embodiment, that is, the nipples 5 are attached to both ends and bent at a gentle curvature in the vicinity of the center, and the resistor wound in a spiral shape is the elementary resistor. 1a and 1b, the elementary resistor 1a and the elementary resistor 1b are arranged symmetrically in the vertical direction.
a and 1b are electrically connected to one end.
【００３０】この実施の形態においては、通電したとき
に、渦巻状に巻かれた素抵抗体１ａ，１ｂの隣合う抵抗
体１ｃと抵抗体１ｄには反対方向の電流が流れ、電流に
よって発生する逆方向の磁束は打ち消されるので、抵抗
体のインダクタンスが低減され、かつ上下対称に配置さ
れた素抵抗体１ａ，１ｂ同士についてみても、図４
（ｃ）に示したように、反対方向の電流が流れ磁界（磁
束）は打ち消されるので、さらにインダクタンスを低減
することができる。In this embodiment, when a current is supplied, current flows in opposite directions through adjacent resistors 1c and 1d of the spirally wound elemental resistors 1a and 1b, and are generated by the current. Since the magnetic flux in the opposite direction is canceled out, the inductance of the resistor is reduced, and even if the elementary resistors 1a and 1b arranged symmetrically up and down are viewed from each other, FIG.
As shown in (c), the current flows in the opposite direction, and the magnetic field (magnetic flux) is canceled, so that the inductance can be further reduced.
【００３１】実施の形態５．図５は、この発明における
水冷抵抗器の実施の形態５を示す平面図（ａ）、側面図
（ｂ）および回路図（ｃ）であり、図１と同一符号は同
一部分または相当部分を示している。Embodiment 5 FIG. 5 is a plan view (a), a side view (b), and a circuit diagram (c) showing a water-cooled resistor according to a fifth embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same or corresponding parts. ing.
【００３２】本実施の形態は、上記実施の形態４と異な
り、冷却水は２本の絶縁パイプ８からそれぞれの素抵抗
体１ａ，１ｂに入り、流れ出る側を１本にまとめたニッ
プル１２に接続された１本の絶縁パイプ８から流れ出る
ように構成される。この構成によれば絶縁パイプ８の数
が少なくてすむので、作業効率が向上する。In the present embodiment, unlike the above-described fourth embodiment, the cooling water enters the elementary resistors 1a and 1b from the two insulating pipes 8 and connects the outflow side to the nipple 12 integrated into one. It is configured to flow out from one of the insulated pipes 8. According to this configuration, the number of insulating pipes 8 can be reduced, so that work efficiency is improved.
【００３３】ニップル１２は抵抗体１の他端の同電位部
分に設けられているので、ニップル１２内に電流が流れ
ることはない。Since the nipple 12 is provided at the same potential at the other end of the resistor 1, no current flows through the nipple 12.
【００３４】なお、上記実施の形態２において、本実施
の形態５と同様のニップル１２を用いても同様の効果が
得られる。In the second embodiment, similar effects can be obtained by using the same nipple 12 as in the fifth embodiment.
【００３５】また、上記実施の形態４および５では、２
つの素抵抗体１ａ，１ｂを上下対称に配置している。こ
のように、上下対称であるのが理想的であるが、必ずし
も完全な上下対称である必要はない。In Embodiments 4 and 5, 2
The two element resistors 1a and 1b are arranged vertically symmetrically. As described above, although it is ideal to be vertically symmetrical, it is not always necessary to be completely vertically symmetrical.
【００３６】また、２つの素抵抗体１ａ，１ｂを整列さ
せるために、仕切板１１を介して配置しているが、仕切
板１１は必ずしも必要とするものではない。Although the two element resistors 1a and 1b are arranged via the partition plate 11 in order to align them, the partition plate 11 is not always required.
【００３７】また、上記実施の形態２、４および５では
２つの素抵抗体１ａ，１ｂを重ねて直列に接続した例を
示したが、３つ以上の素抵抗体を重ね合わせて直列に接
続することによって、抵抗体のインダクタンスを低減す
るとともに、抵抗値をさらに大きくすることができる。In the second, fourth and fifth embodiments, two element resistors 1a and 1b are stacked and connected in series. However, three or more element resistors are stacked and connected in series. By doing so, the inductance of the resistor can be reduced, and the resistance value can be further increased.
【００３８】実施の形態６．図６は、この発明における
水冷抵抗器の実施の形態６を示す断面図であり、図１と
同一符号は同一部分または相当部分を示している。Embodiment 6 FIG. FIG. 6 is a sectional view showing a sixth embodiment of the water-cooled resistor according to the present invention, and the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts.
【００３９】この実施の形態６は、通水路を有する金属
からなる抵抗素子に絶縁材を被覆してなる抵抗体１を巻
枠１３に螺旋状に巻回したものである。In the sixth embodiment, a resistor 1 formed by coating a resistance element made of metal having a water passage with an insulating material is spirally wound around a winding frame 13.
【００４０】この実施の形態では、通電電流は端子６か
ら入り、抵抗体１の抵抗素子を通って、端子７へ流れ出
るが、抵抗素子は緩やかに曲げられ、急峻な曲がり部が
ないので、局所的な電流集中は起こらない。In this embodiment, the current flows from the terminal 6 and flows through the resistance element of the resistor 1 to the terminal 7. However, since the resistance element is gently bent and does not have a sharp bend, the current flows locally. Current concentration does not occur.
【００４１】また、抵抗素子内部の通水路に絶縁パイプ
８から冷却水を流して直接、抵抗素子を冷却するので冷
却効率がよい。Further, the cooling element is cooled directly by flowing cooling water from the insulating pipe 8 into the water passage inside the resistance element, so that the cooling efficiency is high.
【００４２】また、抵抗素子にはステンレスパイプ等、
強度の大きな金属パイプを使用することができるので、
強度に対する信頼性が向上する。Also, a stainless steel pipe or the like is used for the resistance element.
Because a strong metal pipe can be used,
The reliability for strength is improved.
【００４３】実施の形態７．図７は、この発明における
水冷抵抗器の実施の形態７を示す断面図であり、図１と
同一符号は同一部分または相当部分を示している。Embodiment 7 FIG. FIG. 7 is a sectional view showing Embodiment 7 of the water-cooled resistor according to the present invention, and the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts.
【００４４】この実施の形態７は、抵抗素子の外表面を
絶縁材で被覆し、この抵抗素子を巻枠１３に巻回した２
つの素抵抗体１ａ，１ｂが重なり合って配置され、２つ
の素抵抗体１ａ，１ｂの一端で接続子１０により電気的
に接続されて抵抗体を形成している。In the seventh embodiment, the resistance element is covered with an insulating material, and the resistance element is wound around a winding frame 13.
The two elementary resistors 1a and 1b are arranged so as to overlap each other, and are electrically connected at one end of the two elementary resistors 1a and 1b by a connector 10 to form a resistor.
【００４５】この実施の形態７においては、通電時に、
２つの素抵抗体１ａ，１ｂに反対方向の電流が流れ、電
流によって発生する逆方向の磁界（磁束）は打ち消され
るので、抵抗体のインダクタンスが低減される。また、
抵抗体の長さを長くして、抵抗値を大きくすることがで
きる。In the seventh embodiment, when energized,
Since currents in opposite directions flow through the two elementary resistors 1a and 1b, and the opposite magnetic fields (magnetic fluxes) generated by the currents are canceled out, the inductance of the resistors is reduced. Also,
The resistance value can be increased by increasing the length of the resistor.
【００４６】なお、この実施の形態では、２つの素抵抗
体１ａ，１ｂの直径が重なり合うように配置している。
このように、２つの素抵抗体１ａ，１ｂの直径が重なり
合うように配置するのが理想的であるが、必ずしも直径
が重なり合う必要はない。In this embodiment, the two elementary resistors 1a and 1b are arranged so that their diameters overlap.
As described above, it is ideal to arrange the two elementary resistors 1a and 1b so that the diameters overlap, but the diameters do not necessarily have to overlap.
【００４７】また、２つの素抵抗体１ａ，１ｂを重ねて
直列に接続した例を示したが、３つ以上の素抵抗体を重
ね合わせて直列に接続することによって、抵抗体のイン
ダクタンスを低減するとともに、抵抗値をさらに大きく
することができる。Although an example in which two elementary resistors 1a and 1b are overlapped and connected in series has been described, the inductance of the resistors can be reduced by superposing three or more elementary resistors and connecting them in series. At the same time, the resistance value can be further increased.
【００４８】実施の形態８．図８は、この発明における
水冷抵抗器の実施の形態８を示す断面図であり、図１と
同一符号は同一部分または相当部分を示している。Embodiment 8 FIG. FIG. 8 is a sectional view showing Embodiment 8 of the water-cooled resistor according to the present invention, and the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same or corresponding parts.
【００４９】この実施の形態８は、２つの素抵抗体１
ａ，１ｂが巻枠１３の軸線方向で互いに隣合うように巻
回され、素抵抗体１ａ，１ｂは、その一端で接続子１０
によって直列に接続されている。In the eighth embodiment, two element resistors 1
a, 1b are wound so as to be adjacent to each other in the axial direction of the winding frame 13, and the element resistors 1a, 1b
Are connected in series.
【００５０】この実施の形態においては、通電時に、２
つの隣合う素抵抗体１ａ，１ｂに反対方向の電流が流
れ、電流によって発生する逆方向の磁界（磁束）は打ち
消されるので、抵抗体のインダクタンスが低減される。
また、抵抗体の長さを長くして、抵抗値を大きくするこ
とができる。In this embodiment, when power is supplied,
A current in the opposite direction flows through two adjacent elementary resistors 1a and 1b, and a magnetic field (magnetic flux) in the opposite direction generated by the current is canceled, so that the inductance of the resistor is reduced.
Further, the resistance value can be increased by increasing the length of the resistor.
【００５１】なお、この実施の形態において、素抵抗体
１ａ，１ｂは巻枠１３に一層巻回されている例を示した
が、複数層になるように巻回してもよい。この場合は、
図８に示した通電電流の出力側端子を、２層目の入力端
子に接続すればよい。In this embodiment, the example has been described in which the elementary resistors 1a and 1b are wound one layer around the winding frame 13. However, the element resistors 1a and 1b may be wound into a plurality of layers. in this case,
What is necessary is just to connect the output terminal of the energizing current shown in FIG. 8 to the input terminal of the second layer.
【００５２】また、冷却水の排出側のニップルに、上記
実施の形態５と同様のニップル１２を用いてもよい。The nipple on the discharge side of the cooling water may be the same nipple 12 as in the fifth embodiment.
【００５３】実施の形態９．図９は、この発明における
水冷抵抗器に用いられる抵抗素子を示す斜視図である。Embodiment 9 FIG. FIG. 9 is a perspective view showing a resistance element used in the water-cooled resistor according to the present invention.
【００５４】この実施の形態９は、抵抗素子３に用いら
れる金属管の厚さｔを表皮効果の影響を受けない程度の
厚さとすることによって、高周波電流を使用した場合に
も一定した抵抗値が得られるようにすることを目的とし
ている。The ninth embodiment has a constant resistance value even when a high-frequency current is used by setting the thickness t of the metal tube used for the resistance element 3 to a thickness that is not affected by the skin effect. Is intended to be obtained.
【００５５】一般的に導体の高周波電流による浸透深さ
α（表皮効果）は下記式（１）で表される。Generally, the penetration depth α (skin effect) of a conductor due to a high-frequency current is expressed by the following equation (1).
【００５６】[0056]
【数３】 (Equation 3)
【００５７】導体の浸透深さαのみ有効電流が流れると
して、例えば、非磁性のＳＵＳ３０４（固有抵抗ρ＝７
２×１０-8（Ωｍ）、透磁率μ＝４π×１０-7（Ｈ／
ｍ））のパイプを１００ｋＨｚの高周波で抵抗素子１３
に使用する場合の浸透深さαを上記式（１）に従って計
算すると、α＝１．４×１０-3（ｍ）＝１．４（ｍｍ）
となる。従って、抵抗素子３に使用するＳＵＳ３０４パ
イプの厚さｔを１．４ｍｍ以下とすることによって表皮
効果の影響を受けず、高周波電流に対して一定した抵抗
値とすることができる。Assuming that the effective current flows only at the penetration depth α of the conductor, for example, a non-magnetic SUS304 (specific resistance ρ = 7
2 × 10 −8 (Ωm), permeability μ = 4π × 10 −7 (H /
m)) is connected to the resistance element 13 at a high frequency of 100 kHz.
Is calculated according to the above equation (1), α = 1.4 × 10 −3 (m) = 1.4 (mm)
Becomes Therefore, by setting the thickness t of the SUS304 pipe used for the resistance element 3 to 1.4 mm or less, the resistance value can be kept constant with respect to the high-frequency current without being affected by the skin effect.
【００５８】なお、上記実施の形態１〜９の抵抗素子３
には、円形状のパイプを使用する例を示したが、これに
限られるものではなく、矩形、多角形、楕円形等種々の
形状のものを用いることができる。The resistance element 3 according to the first to ninth embodiments is used.
Has shown an example in which a circular pipe is used. However, the present invention is not limited to this, and various shapes such as a rectangle, a polygon, and an ellipse can be used.
【００５９】[0059]
【発明の効果】本発明に係る第１の水冷抵抗器によれ
ば、内部に通水路を有する長尺の金属からなる抵抗素子
の金属の外部表面に絶縁被膜を被覆した素抵抗体を巻回
してなる抵抗体と、この抵抗体の一端側に電気的に接続
された通電電流を入れる入力端子と、上記抵抗体の他端
側に電気的に接続された通電電流を取り出す出力端子
と、上記通水路に冷却水を供給する絶縁パイプを接続す
るためのニップルと、上記通水路から冷却水を排出する
絶縁パイプを接続するためのニップルとを備えたもので
あるので、抵抗素子は緩やかに曲げられ、急峻な曲がり
部がないので、局所的な電流集中は起こらない。According to the first water-cooled resistor according to the present invention, a resistance element in which an insulating film is coated on an outer surface of a metal of a long metal resistance element having a water passage therein is wound. A resistor, an input terminal electrically connected to one end of the resistor for inputting a current, an output terminal for extracting a current electrically connected to the other end of the resistor, Since it has a nipple for connecting an insulating pipe for supplying cooling water to the water passage and a nipple for connecting an insulating pipe for discharging cooling water from the water passage, the resistance element is gently bent. Since there is no sharp bend, local current concentration does not occur.
【００６０】また、抵抗素子内部の通水路に絶縁パイプ
から冷却水を流して直接、抵抗素子を冷却するので冷却
効率がよい。Further, since the cooling element is directly cooled by flowing cooling water from the insulating pipe into the water passage inside the resistance element, the cooling efficiency is high.
【００６１】また、抵抗素子にはステンレスパイプ等、
強度の大きな金属パイプを使用することができるので、
強度に対する信頼性が向上する。Further, a stainless steel pipe or the like is used for the resistance element.
Because a strong metal pipe can be used,
The reliability for strength is improved.
【００６２】本発明に係る第２、第３および第４の水冷
抵抗器によれば、抵抗体は、巻回した素抵抗体を複数個
重ね合わせた複数層からなり、素抵抗体に流れる電流に
よって発生する複数層の各層の磁界の向きが交互に逆向
きになるように複数本の素抵抗体を直列に接続したもの
であるので、電流によって発生する各層の磁界は打ち消
され、抵抗体のインダクタンスが低減される。また、抵
抗体の長さを長くして、抵抗値を大きくすることができ
る。According to the second, third, and fourth water-cooled resistors according to the present invention, the resistor is composed of a plurality of layers in which a plurality of wound element resistors are stacked, and a current flowing through the element resistor is provided. A plurality of elementary resistors are connected in series so that the directions of the magnetic fields of the layers generated by the layers are alternately opposite to each other. The inductance is reduced. Further, the resistance value can be increased by increasing the length of the resistor.
【００６３】本発明に係る第５の水冷抵抗器によれば、
巻回された抵抗体は、この抵抗体に流れる電流によって
発生する磁界の向きが各巻回毎に逆向きになっているも
のであるので、抵抗体のインダクタンスが低減される。According to the fifth water-cooled resistor according to the present invention,
In the wound resistor, the direction of the magnetic field generated by the current flowing through the resistor is reversed in each winding, so that the inductance of the resistor is reduced.
【００６４】本発明に係る第６の水冷抵抗器によれば、
抵抗体は、巻回した素抵抗体を複数個重ね合わせた複数
層からなり、素抵抗体に流れる電流によって発生する複
数層の各層の磁界の向きが交互に逆向きになるように複
数本の素抵抗体を直列に接続したものであるので、各層
間で磁界が打ち消されて、抵抗体のインダクタンスが低
減される。According to the sixth water-cooled resistor of the present invention,
The resistor is composed of a plurality of layers formed by stacking a plurality of wound element resistors, and a plurality of layers are arranged so that the directions of the magnetic fields of the respective layers of the layers generated by the current flowing through the element resistors are alternately opposite. Since the elementary resistors are connected in series, the magnetic field is canceled between the respective layers, and the inductance of the resistors is reduced.
【００６５】本発明に係る第７の水冷抵抗器によれば、
複数層の隣合う２つの層のニップルが、冷却水を排出す
る１つの絶縁パイプに接続されるように形成されている
ものであるので、作業効率が向上する。According to the seventh water-cooled resistor of the present invention,
Since the nipples of two adjacent layers of the plurality of layers are formed so as to be connected to one insulating pipe for discharging the cooling water, work efficiency is improved.
【００６６】本発明に係る第８の水冷抵抗器によれば、
抵抗素子の金属の厚さが、使用する高周波電流の表皮効
果の値以下であるので、高周波電流に対して一定した抵
抗値とすることができる。According to the eighth water-cooled resistor of the present invention,
Since the thickness of the metal of the resistance element is equal to or less than the value of the skin effect of the high-frequency current to be used, a constant resistance value can be obtained for the high-frequency current.
【図１】 この発明における水冷抵抗器の実施の形態１
を示す平面図（ａ）、Ａ−Ａ断面図（ｂ）、抵抗体の断
面図（ｃ）および回路図（ｄ）である。FIG. 1 is a first embodiment of a water-cooled resistor according to the present invention.
(A), AA cross-sectional view (b), cross-sectional view of a resistor (c), and a circuit diagram (d).
【図２】 この発明における水冷抵抗器の実施の形態２
を示す平面図（ａ）、側面図（ｂ）および回路図（ｃ）
である。FIG. 2 is a second embodiment of a water-cooled resistor according to the present invention.
Plan view (a), side view (b) and circuit diagram (c) showing
It is.
【図３】 この発明における水冷抵抗器の実施の形態３
を示す平面図である。FIG. 3 is a third embodiment of a water-cooled resistor according to the present invention.
FIG.
【図４】 この発明における水冷抵抗器の実施の形態４
を示す平面図（ａ）、側面図（ｂ）および回路図（ｃ）
である。FIG. 4 is a fourth embodiment of a water-cooled resistor according to the present invention.
Plan view (a), side view (b) and circuit diagram (c) showing
It is.
【図５】 この発明における水冷抵抗器の実施の形態５
を示す平面図（ａ）、側面図（ｂ）および回路図（ｃ）
である。FIG. 5 is a fifth embodiment of a water-cooled resistor according to the present invention.
Plan view (a), side view (b) and circuit diagram (c) showing
It is.
【図６】 この発明における水冷抵抗器の実施の形態６
を示す断面図である。FIG. 6 is a sixth embodiment of a water-cooled resistor according to the present invention.
FIG.
【図７】 この発明における水冷抵抗器の実施の形態７
を示す断面図である。FIG. 7 is a seventh embodiment of a water-cooled resistor according to the present invention.
FIG.
【図８】 この発明における水冷抵抗器の実施の形態８
を示す断面図である。FIG. 8 shows a water-cooled resistor according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG.
【図９】 この発明における水冷抵抗器に用いられる抵
抗素子の一実施の形態を示す斜視図である。FIG. 9 is a perspective view showing one embodiment of a resistance element used in the water-cooled resistor according to the present invention.
【図１０】 従来の水冷抵抗器の構成を示す分解図であ
る。FIG. 10 is an exploded view showing a configuration of a conventional water-cooled resistor.
【図１１】 従来の水冷抵抗器に用いられる抵抗体を示
す平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。FIG. 11 is a plan view (a) and a sectional view (b) showing a resistor used in a conventional water-cooled resistor.
１，１ｃ，１ｄ 抵抗体、１ａ，１ｂ 素抵抗体、２
通水路、３ 抵抗素子、４ 絶縁体、５，１２ ニップ
ル、６ 入力端子、７ 出力端子、８ 絶縁パイプ、９
クランパ、１０ 接続子、１１ 仕切板、１３ 巻
枠。1, 1c, 1d resistor, 1a, 1b elementary resistor, 2
Water passage, 3 resistance element, 4 insulator, 5, 12 nipple, 6 input terminal, 7 output terminal, 8 insulating pipe, 9
Clamper, 10 connector, 11 divider, 13 reel.
Claims (8)
る抵抗素子の金属の外部表面に絶縁被膜を被覆した素抵
抗体を巻回してなる抵抗体と、この抵抗体の一端側に電
気的に接続された通電電流を入れる入力端子と、上記抵
抗体の他端側に電気的に接続された通電電流を取り出す
出力端子と、上記通水路に冷却水を供給する絶縁パイプ
を接続するためのニップルと、上記通水路から冷却水を
排出する絶縁パイプを接続するためのニップルとを備え
たことを特徴とする水冷抵抗器。1. A resistance element formed by winding a resistance element having an insulating film coated on an outer surface of a metal of a long metal resistance element having a water passage therein; To connect an electrically connected input terminal for inputting an energizing current, an output terminal for extracting energizing current electrically connected to the other end of the resistor, and an insulating pipe for supplying cooling water to the water passage. And a nipple for connecting an insulating pipe for discharging cooling water from the water passage.
ね合わせた複数層からなり、上記素抵抗体に流れる電流
によって発生する上記複数層の各層の磁界の向きが交互
に逆向きになるように上記複数本の素抵抗体を直列に接
続したことを特徴とする請求項１記載の水冷抵抗器。2. The resistor comprises a plurality of layers in which a plurality of wound elemental resistors are stacked, and the directions of magnetic fields of the respective layers of the plurality of layers generated by current flowing through the elementary resistor are alternately opposite to each other. The water-cooled resistor according to claim 1, wherein the plurality of elementary resistors are connected in series such that
とを特徴とする請求項２記載の水冷抵抗器。3. The water-cooled resistor according to claim 2, wherein the elementary resistor is spirally wound.
とを特徴とする請求項２記載の水冷抵抗器。4. The water-cooled resistor according to claim 2, wherein the elementary resistor is spirally wound.
る電流によって発生する磁界の向きが各巻回毎に逆向き
になっていることを特徴とする請求項１記載の水冷抵抗
器。5. The water-cooled resistor according to claim 1, wherein the direction of the magnetic field generated by the current flowing through the wound resistor is reversed for each winding.
ね合わせた複数層からなり、上記素抵抗体に流れる電流
によって発生する上記複数層の各層の磁界の向きが交互
に逆向きになるように上記複数本の素抵抗体を直列に接
続したことを特徴とする請求項５記載の水冷抵抗器。6. The resistor is composed of a plurality of layers in which a plurality of wound element resistors are stacked, and the directions of magnetic fields of the respective layers of the plurality of layers generated by current flowing through the element resistors are alternately opposite. 6. The water-cooled resistor according to claim 5, wherein the plurality of elementary resistors are connected in series such that
冷却水を排出する１つの絶縁パイプに接続されるように
形成されていることを特徴とする請求項２または６記載
の水冷抵抗器。7. A nipple between two adjacent layers of a plurality of layers,
7. The water-cooled resistor according to claim 2, wherein the water-cooled resistor is formed so as to be connected to one insulating pipe for discharging cooling water.
（１）で表される表皮効果α 【数１】 の値以下であることを特徴とする請求項１ないし７のい
ずれかに記載の水冷抵抗器。8. The skin effect α expressed by the following equation (1), wherein the thickness t of the metal of the resistance element is The water-cooled resistor according to any one of claims 1 to 7, wherein the water-cooled resistor is not more than a value.
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|---|---|---|---|---|
| KR101140602B1 (en) | 2011-06-07 | 2012-05-02 | 엘아이지넥스원 주식회사 | Coaxial matching load for high voltage pulse power supply |
| CN103578667A (en) * | 2013-11-11 | 2014-02-12 | 国家电网公司 | Series water-cooled radiator based on damping resistors |
| CN113493916A (en) * | 2021-06-04 | 2021-10-12 | 广东福德电子有限公司 | Water-cooling load cleaning method |
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- 2000-06-30 JP JP2000198212A patent/JP2002015901A/en active Pending
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