JPH09149549A - 電流制限装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 短絡電流を１０μｓ以内に、保護すべき電気
装置または回路のパッシブ素子の破壊限界以下にある値
に制限することができるように改善する。 【解決手段】 ａ）少なくとも１つのＰＴＣ抵抗（５、
５’）を第１の電流分岐に有し、 ｂ）少なくとも１つのバリスタ（７）を、第１の電流分
岐に対して電気的に並列に接続された第２の電流分岐
（６）に有する形式の電流制限装置において、 ｃ）第２の電流分岐（６）には、少なくとも１つのバリ
スタ（７）に対する並列回路に少なくとも１つの別の電
気抵抗（１４、１５、３０）が接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少なくとも１つの
ＰＴＣ抵抗を第１の電流分岐に有し、少なくとも１つの
バリスタを、第１の電流分岐に対して電気的に直列に接
続された第２の電流分岐に有する形式の電流制限装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】請求項１の上位概念に記載のような、本
発明の関連する従来技術は、米国特許第４５８３１４６
号明細書から公知である。そこでは光アークの少ない消
弧を保証するために、機械的遮断接点に並列の分岐にＰ
ＴＣ抵抗およびバリスタが接続されている。ＰＴＣ抵抗
は端部側に薄いバリスタ層を有することができる。機械
的スイッチが開放しているとき、電流がこのスイッチか
らＰＴＣ抵抗およびバリスタに流れる。

【０００３】遮断接点のない回路では、この種の電流制
限回路のダイナミック応答特性が満足できるものではな
い。

【０００４】スイス特許第５８１３７７号明細書から、
ＰＴＣ抵抗を固定抵抗および熱的または磁気的にトリガ
可能な第１のスイッチに対して並列に接続することが公
知である。ここではこの並列回路に直列に電圧合成第２
スイッチが設けられている。ここでＰＴＣ抵抗は短絡の
際に初めて負荷され、その抵抗値が上昇し、第２のスイ
ッチをほぼ負荷なしで切り替えることができる。１つの
ＰＴＣ抵抗の代わりに複数の異なるＰＴＣ抵抗を並列に
接続することもできる。これらのＰＴＣ抵抗は時間的に
順次連続して応答する。

【０００５】刊行物Ｐ．ＢｕｊａｒｄとＪ．Ｐ．Ａｎｓ
ｅｒｔｍｅｔ著、“THERMALLY CONDUCTIVE NITRIDE-FIL
LED EPOXY” 5. IEEE SEMI-THERM Symposium(1989), S.
126-130 から、窒化アルミニウム（ＡＬＮ）の充填さ
れたポリマー地では、これがＰＴＣ抵抗の製造に適する
ように６２Ｖｏｌ％の充填率を達成することができるこ
とが公知である。

【０００６】直流電圧中間回路を有する電力変換器で
は、短絡の場合に中間回路コンデンサのインピーダンス
の低い放電によって非常に高い短絡電流が中間回路に発
生することがあり、この短絡電流は保護手段なしではア
クティブ構成素子の引き起こし、構造部分に大きな力で
負荷を加え、変形させることがある。

【０００７】ドイツ連邦共和国特許第３７１０７９９号
明細書から、インバータ回路ではコンデンサに対する直
列回路に溶解型安全器を設けることが公知である。この
溶解型安全器は直流コンデンサが短絡すると溶解して回
路を遮断する。インバータ回路の線路が短絡した時点か
ら、安全器の溶解遮断に対する検知器が遅れてこの短絡
を識別するまで場合により数１００ｍｓが経過する。こ
こでは直流コンデンサの内部短絡のみが識別される。コ
ンデンサの内部短絡の場合にはこれにより所属の機器お
よび回路が保護される。溶解型安全器の代わりに、直列
に接続された一群の直流コンデンサに対する障害検知器
として差動増幅器を設けることもできる。この差動増幅
器は障害を電位差に基づいて検知する。

【０００８】高められた振動負荷や衝撃負荷に曝される
鉄道電力変換器に対して従来の溶解型安全器を使用する
ことはできないか、または鉄道関係者にとって望ましい
ことではない。なぜなら信頼性が低いからである。溶解
型安全器は多数の配線コストを伴う大きな構成素子であ
る。溶解型安全器は高い対向電圧を形成し、このことは
遮断可能な半導体を有する電力変換器の動作に対して障
害となる。１００μｓ以下の所要の応答感度は実現困難
である。

【０００９】電力変換器動作に対して望ましいことは、
中間回路インダクタンスの格段の低減ないし省略であ
る。しかし保護手段なしではこれにより短絡の場合に、
短絡電流振幅が１ＭＡの値にまで上昇する。この電流振
幅は現在の電力変換器を有する鉄道システムでは機械的
に制御することができない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に述べた形式の電流制限装置を次のように改善すること
である。すなわち、短絡電流を１０μｓ以内に、保護す
べき電気装置または回路のパッシブ素子の破壊限界以下
にある値に制限することができるように改善することで
ある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この課題は、第２の電流
分岐には、少なくとも１つのバリスタに対する並列回路
に少なくとも１つの別の電気抵抗が接続されているよう
に構成して解決される。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の利点は、保護装置が可逆
的に動作し、放電アークがなしに応答し、並びに低イン
ダクタンスかつスペースを節約して使用することができ
ることである。保護装置の損失は少なく、また保護装置
は振動せず、既存の冷却循環路に組み込むことができ
る。保護装置は自動的に応答し、フレキシブルな適用を
可能にする。保護装置の信頼性は付加的な電子構成群お
よび素子によって損なわれない。

【００１３】電流制限回路が電力変換器バルブに直列に
使用すれば、電流上昇制限チョークを省略することがで
きる。

【００１４】本発明の有利な構成によれば、短絡電流を
１０μｓ以内に、保護すべき電気装置または回路のアク
ティブ素子の破壊限界以下にある値に制限することがで
きる。その際に、電流制限装置のアクティブ部分の冷却
は絶対に必要である。この冷却は、液体冷却部がすでに
存在する場合にはその冷却循環路に組み込んで行うこと
ができる。

【００１５】本発明の有利な構成では、ＰＴＣ抵抗のア
クティブ部分の構成を適合することによって、保護回路
の短絡特性を種々の電力変換器形式のそれぞれ異なる電
気特性値に柔軟に適合することができる。

【００１６】本発明の保護手段によって、電力変換器の
内部に蓄積されたコンデンサバンクのエネルギーを、電
力変換器スイッチないし半導体における短絡から分離す
ることができる。その際に電流制限装置は、直流中間回
路または位相構成素子に配置することができる。中間回
路コンデンサバッテリーは場合により４０までの並列接
続されたコンデンサを有するので、短絡保護部は選択的
に１つまたは複数の並列に接続されたコンデンサに配置
することができる。

【００１７】

【実施例】本発明を以下詳細に説明する。

【００１８】図１は、電源電力変換器または第１の電力
変換器１を示す。この電力変換器は直流電圧中間回路を
介して駆動電力変換器ないし第２の電力変換器８と電気
接続している。

【００１９】直流電圧中間回路２は、正極ないし正の極
板Ｐと負極ないし負の極板Ｎとの間にフィルタを有す
る。このフィルタは、フィルタチョークＬＦとフィルタ
コンデンサＣＦの直列回路からんり、中間回路高調波を
減衰するためのものである。さらに中間回路コンデンサ
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を有し、このうちのコンデンサＣ２，
Ｃ３はそれぞれ１つの可逆型短絡電流制限器３と直列に
接続されている。可逆型短絡電流制限器３は、短絡経路
の阻止方向に極性付けられたダイオード４、ＰＴＣ抵抗
５およびバイパス抵抗分岐６からなる並列回路を有す
る。バイパス抵抗分岐は過電圧安定器ないしバリスタ７
を有する。図３から図５参照。ＰＴＣ抵抗５およびバイ
パス抵抗分岐６は短絡電流制限器３に常に存在する。ダ
イオード４は入れＴＮＩ接続することができる。

【００２０】２つの電力変換器１、８は２ポイント電力
変換器として構成されており、図１の電力変換器８に対
しては、２つのＧＴＯサイリスタＴ１，Ｔ２を有する２
つのメインバルブ分岐のみが交流相に対するメインバル
ブとして示されている。この交流相は交流電圧端子１０
から取り出すことができる。３相交流に対しては相応
に、同時に構成された６つのメインバルブ分岐が必要で
ある。各メインバルブＴ１，Ｔ２に並列にサイリスタ回
路９が設けられている。ここではわかりやすくするた
め、ＧＴＯサイリスタＴ１へのサイリスタ回路のみが示
されている。サイリスタ回路９は図示のもの以外の回路
を有することができることは理解できよう。２つのメイ
ンバルブＴ１，Ｔ２の電流経路では、チョークないしｄ
ｉ／ｄｔ制限チョークＬが可逆型短絡電流制限器３を介
して直流電圧中間回路２の正極Ｐと接続されている。ｄ
ｉ／ｄｔ制限チョークＬに対する並列分岐ではオーム性
抵抗を有するダイオードが直列に接続されている。この
ｄｉ／ｄｔ制限チョークＬは、本発明の短絡電流制限器
３を使用する場合には非常に小さくすることができる
か、または省略することができる。

【００２１】可逆型短絡電流制限器３は、可逆型短絡電
流制限器３が直流電圧中間回路に備えられていれば、第
２の電力変換器８では省略することができる。

【００２２】一方、可逆型短絡電流制限器３は、可逆型
短絡電流制限器３が第２の電力変換器に備えられていれ
ば、直流電圧中間回路２では省略することができる。

【００２３】図２は、第２の実施例として図１の回路に
類似の電力変換回路を示す。この電力変換回路は、第１
および第２の２ポイント電力変換器１、８の代わりに、
第１および第２の３ポイント電力変換器１１、１２を有
する。同じ構成素子には同じ符号が付してある。直流電
圧中間回路２’では、各半電位毎に可逆型短絡電流制限
器３がコンデンサバンクに対して直列に接続されてい
る。このコンデンサバンクは並列に接続された複数のコ
ンデンサを有する。この回路の利点は保護回路のコスト
低減である。なぜなら、必要な可逆型短絡電流制限器
３、３’の数が少なく、またシステム差が小さいからで
ある。というのは、電力変換器の品揃えに対して必要な
可逆型短絡電流制限器３、３’の形式が少ないからであ
る。

【００２４】３ポイント電力変換器１２では、各メイン
バルブ分岐のメインバルブに対してｄｉ／ｄｔ制限チョ
ークＬ１，Ｌ２が直列に接続されている。これらの制限
チョークは直流電圧中間回路２’の正極Ｐないし負極Ｎ
と電気接続されている。これらのチョークは非常に小さ
くすることができ、省略することもできる。２つの可逆
型短絡電流制限器３の代わりに、電力変換器１２のゼロ
点経路ないし中央点経路に破線で示した可逆型短絡電流
制限器３’を設けることができる。この短絡電流制限器
はこの中央点経路の中央点導体１３’および直流電圧中
間回路２’の中央点導体１３と電気接続されている。こ
れによって多数の障害に対して十分な保護が得られる。
この実施例では、第２の電力変換器１２の可逆型短絡電
流制限器３、３’も、直流電圧中間回路２’の可逆型短
絡電流制限器３が所望の保護作用を保証すれば省略する
ことができることがわかる。反対に、直流電圧中間回路
の可逆型電流制限器も、第２の電力変換器の可逆型短絡
電流制限器が所望の保護作用を保証すれば省略できる。

【００２５】重要なことは、少なくとも１つの中間回路
コンデンサＣ２，Ｃ３の短絡電流経路に１つの可逆型短
絡電流制限器３、３’が設けられていることである。こ
れによって、コンデンサＣ２，Ｃ３の短絡放電電流を、
パッシブ素子と電流レールの破壊限界以下の値に少なく
とも制限することができ、理想的にはアクティブ素子の
破壊限界以下に制限することができる。このために必要
な保護回路の応答時間は１０μｓ以内である。

【００２６】図１および図２の保護回路は、部分短絡の
場合も、電力変換器１、８；１１、１２の完全短絡の場
合でも良好な保護を保証する。

【００２７】ダイオード４をＰＴＣ導体５に対して並列
に接続することにより、可逆型短絡電流制限器３、３’
の熱的な持続電流負荷を低減することができる。定格条
件での動作時には、ダイオード４は中間回路パルス周波
数の半周期の間は導通し、実効電流を低減する。短絡の
場合には、ダイオード４が遮断し、可逆型短絡電流制限
器３、３’の保護機能が完全に作用する。

【００２８】１つまたは複数の中間回路コンデンサＣ１
が可逆型短絡電流制限器３を有さず、他の中間回路コン
デンサＣ２，Ｃ３が１つの可逆型短絡電流制限器を有す
るようにすれば、遮断過電流に対する保護を得ることが
できる。しかし直流電圧中間回路の全電流の短絡電流振
幅の上昇は割合に応じたものである。

【００２９】図３は短絡電流制限器３を示す。この制限
器ではＰＴＣ導体５に対して第１のないしメイン電流経
路でバイパス抵抗分岐６が接続されている。このバイパ
ス抵抗分岐は、バリスタ７、オーム抵抗１４およびチョ
ークまたはインダクタンス３０からなる直列回路であ
る。エラーないし短絡の場合には、ＰＴＣ抵抗が発熱
し、その応答温度を越える。これによりＰＴＣ抵抗の抵
抗は大きく上昇し、電流を制限する。ＰＴＣ抵抗５の熱
破壊は、短絡電流をバイパス電流分岐６に転流すること
によって回避される。ここで短絡電流は、直流電圧中間
回路２に対して無害な値に制限される。短絡電流制限器
３に直列に接続されたコンデンサＣ２，Ｃ３が放電し、
第１の電力変換器１が図示しない給電エネルギー源から
分離された後、ＰＴＣ抵抗５は冷却し、再び動作準備状
態となる。

【００３０】ＰＴＣ抵抗は、金属ベースの非阻止型ＰＴ
Ｃ抵抗とすることができ、その冷間抵抗値の約１０倍、
有利には１００倍以下の抵抗跳躍をする。または充填ポ
リマーベースの阻止型抵抗とすることもできる。この場
合の抵抗跳躍は冷間状態の１０倍以上、有利には１０×
４乗以上である。

【００３１】図３の回路に対して重要なことは、有利に
は金属酸化物ベースのバリスタ７を使用することであ
る。このバリスタの許容最高持続動作電圧は有利には直
流電圧中間回路２の動作電圧以下である。バリスタ７に
直列に接続されたオーム抵抗１４は回路の電流制限特性
を改善する。

【００３２】図３のオーム抵抗１４の代わりに、図４の
ように、動作電圧で阻止または非阻止するＰＴＣ抵抗１
５を使用することができる。これにより短絡電流制限器
３の電流制限特性が改善される。２つのＰＴＣ抵抗５、
１５が、冷間抵抗値の１００倍以上、有利には１０×４
乗以上の抵抗値への高い抵抗跳躍を有する抵抗−温度特
性を有すれば（阻止型ＰＴＣ抵抗５）、回路全体の電流
阻止特性が得られる。これによって、短絡電流制限器３
を比較的に長い発生電圧を備えた電気エネルギー分配装
置または電気エネルギー源の保護素子として短絡電流制
限器３に使用することができる。

【００３３】図５の短絡電流制限器３は図４の短絡電流
制限器とは次の点で異なる。すなわち、メイン電流経路
に非阻止型ＰＴＣ抵抗５が阻止型ＰＴＣ抵抗５’と直列
に接続されていることである。ここで、阻止型ＰＴＣ抵
抗５’は、その抵抗が非阻止型ＰＴＣ抵抗５が応答して
初めて上昇するように構成されている。すなわちこのＰ
ＴＣ抵抗は時間的に遅延して応答する。スイス特許５８
１３７７号明細書参照。これにより、ＰＴＣ抵抗５’は
電気的および熱的に負荷軽減される。バイパス抵抗分岐
６では、ＰＴＣ抵抗１５を図３のオーム抵抗１４により
置換することができる。両方の場合で図５の回路は過負
荷条件での保護にも適する。その際バリスタ７は阻止状
態のままである。バリスタ７の持続動作電圧はこの場
合、直流電圧中間回路２の動作電圧よりも高くしなけれ
ばならない。

【００３４】全負荷電流能力が数１００Ａと高い場合
に、短絡時の応答時間が短いことと、短絡電流制限器３
の構造容積の小さいことが要求されるときは、少なくと
も短絡電流制限器３のＰＴＣ導体５、５’を冷却しなけ
ればならない。この冷却は、既存の液体冷却部を有する
高出力電力変換器の場合には、冷却循環路に組み込むこ
とができる。保護装置の全体損失は電力変換器１、８；
１１、１２の損失勘定に対して重要でない。

【００３５】バイパス抵抗分岐６に有利に設けられたイ
ンダクタンス３０によって、回路全体の電流制限特性を
改善することができる。

【００３６】図６は、非阻止型ＰＴＣ抵抗５の抵抗路の
形状を示す。このＰＴＣ抵抗はその中央部では曲折し、
断面Ａ−Ａ’に対して対称に構成されている。

【００３７】元の基体は金属ソートである。この金属ソ
ートは通常の切断法、例えば水流切断またはレーザー切
断、または光リソグラフプロセスによって、中央部をメ
アンダ状に加工される。不均一な場合（熱集中箇所）に
電流分布を均等にするため、抵抗を形成するメアンダ路
は１６はその長手方向で少なくと１回、有利には複数
回、相互に平行な細長い切欠部１９により分割されてい
る。部分図１７のメアンダ路１６の一部表示参照。長手
方向に順次連続する切欠部１９の間には、切り欠きのな
い冷却島が所定の縦間隔ａで設けられている。この冷却
島は、短絡条件下でのダイナミック応答特性に影響を与
えることなく、全負荷電流能力を高めることができる。
個々の切欠部１９相互の縦間隔ａを大きくすることによ
り全負荷電流能力をさらに高めることができる。別の冷
却島１８’はメアンダ路１６の端部に設けられる。

【００３８】加工した金属ソートを断面Ａ−Ａ’を中心
にして１８０゜折り畳むことにより、電流の供給および
帰還が対称的である、とりわけインダクタンスの小さな
構造が得られる。

【００３９】非阻止型ＰＴＣ抵抗５に対する元の基体と
して有利には強磁性材料または合金を使用することがで
きる。とくに適するのは、ニッケル、鉄またはコバルト
およびその合金をベースにした材料である。この材料の
比抵抗は、非強磁性の純金属と比較してとくに高い正の
温度係数を有する。さらにこの材料は適用に対して有利
な非線形特性を有し、キュリー温度の領域に最大値を有
する。しかし基本的には、抵抗が４・１０￥−３Ｋ￥−
１以上である非強磁性材料、例えばベリリウムまたはラ
テニウムを使用することもできる。

【００４０】加工した金属ソートの代わりに、化学的ま
たは電気化学的プロセスによって形成した層を前記の材
料組成に使用することもできる。

【００４１】短絡条件下でのＰＴＣ抵抗５の所要のダイ
ナミック応答特性は、アクティブ部分の断面積を小さく
構成することにより達成される。断面積の典型的値は、
図１および図２の回路に対しては０．１ｍｍ￥２から５
ｍｍ￥２、有利には０．５ｍｍ￥２から１．５ｍｍ￥２
の領域である。冷間抵抗値は室温で数１０ｍΩから１０
０ｍΩの領域である。

【００４２】図７は、アース電位なしで動作できる非阻
止型ＰＴＣ抵抗５の基本構成を示す。このＰＴＣ抵抗の
抵抗路が図６に示されている。順次連続する表示で部分
的に断面Ａ−Ａ’に対して直交する図６の断面Ｂ−Ｂ’
の横断面が示されている。電気絶縁性であるが、熱伝導
性の絶縁層ないしセラミック層２０は、例えばＡｌＮま
たはＢＮまたはＡｌ￥２Ｏ￥３からなる。このセラミッ
ク層は、金属冷却素子２５を有する第１の主面と電気的
および熱的に良好に伝導接触している。冷却素子２５
は、セラミック層２０の第１の主面に隣接して冷却スリ
ット２６を有する。冷却スリットには、動作時に導電性
の水（工業用水）が有利には渦状に通流する。第１の主
面に対向する、セラミック層２０の第２の主面は、絶縁
熱伝導層２１、例えばオイルまたはシリコンベースへの
熱伝導ペーストにより覆われている。この絶縁熱伝導層
は１０μｍから１００μｍの領域の厚さである。ＰＴＣ
抵抗５の抵抗体のメアンダ路１６（図６参照）は、この
熱導体層２１と高耐熱性のポリマーシートとの間にプレ
スされている。ポリマーシートは電気絶縁性であり、有
利には熱伝導性であり、フレキシブルであり、例えばシ
リコンエラストマーからなり、０．２ｍｍから１０ｍ
ｍ、有利には１ｍｍから５ｍｍの領域の厚さを有する。
プレスのために、厚さ調整クッションまたは圧力調整素
子２３を設けることができる。この素子では、セラミッ
ク層２０の第２の主面に対して垂直の力が作用する。圧
力調整素子２３は例えば薄い、フレキシブルな金属ソー
トからなり、この金属ソートは密閉スリーブに溶接さ
れ、０．２ｃｍから３ｃｍの領域の厚さを有する。圧力
調整素子２３には誘電性液体または導電性液体２４が満
たされている。これらの液体の沸点は有利には１５０゜
Ｃ以上である。高沸点液体２４として例えばカルボン酸
塩エステル、ポリオレステル、ジメチルシロキサンポリ
マーまたはペンタエリトリステル脂肪を使用することが
できる。全負荷電流能力を高めるために選択的に、別の
図示しない冷却体を圧力調整素子２３と直接接触させる
ことができる。圧力調整素子２３によって、一方では抵
抗路１６をセラミック層２０に均一にプレスすることが
でき、他方では抵抗路１６を部分的な過熱から保護する
ための対流が得られる。

【００４３】圧力調整素子２３は例えば、シリコンエラ
ストマーまたは他のエラストマー材料からなる高耐熱性
のポリマーシートが１．５ｍｍから１０ｍｍの領域の厚
さと、１０ショアＡから１００ショアＡの領域のショア
硬度を有する。

【００４４】図８には部分的に、ＰＴＣ抵抗５をとくに
簡単に組み付けるための構造が横断面で示されている。
ＰＴＣ抵抗５の抵抗路ないしメアンダ路１６はここで
は、熱伝導性の無機粒子、例えばＡｌＮ、ＢＮ、Ａｌ￥
２Ｏ￥３からなる無機粒子の充填されたポリマー地２７
に組み込むかまたは埋め込こまれる。ポリマー地２７は
高温デュロマーおよび／またはエラストマーおよび／ま
たは高温サーモプラスターからなる。有利には、ポリマ
ー地２７はポリエステルエステルケトン（ＰＥＥＫ）お
よび／またはポリエステルイミド（ＰＥＩ）および／ま
たはポリスルホン（ＰＳＵ）および／またはポリエステ
ルスルホン（ＰＥＳ）からなる。また選択的に、バイモ
ードに分散された粉体を充填物として使用する。これに
より熱伝導性を高めるために、一般的に達成される６２
Ｖｏｌ％の最大充填度（冒頭の刊行物参照）をさらに高
めることができる。ポリマー地２７のエラスティック特
性によって、その縁部側の金属冷却体ないし冷却素子２
５への良好な熱接触が可能になる。冷却素子は有利には
水とグリコールの混合液により冷却される。

【００４５】図９と図１０は、部分図でとくに低インダ
クタンスのＰＴＣ抵抗５を断面図に示す。ポリマー地２
７には少なくとも近似的に、幾何掩蔽率が同じに抵抗路
ないしメアンダ路１６が埋め込まれている。この抵抗路
により電流が逆並列に供給される。破線は電気導体路２
８を示し、この電気導体路はメアンダ路１６を端面側で
電気的に接続する。この接続は、隣接するメアンダ路１
６に逆並列の方向で電流が流れるように行う。

【００４６】図１０のＰＴＣ抵抗５の実施例では、メア
ンダ路１６に片側または両側で約１μｍの厚さのＣｒ／
Ｎｉ層が付着層として設けられている。この付着層２９
にはニッケル層または鉄層が電気化学的プロセスにより
またははんだ付けプロセスにより被着される。鉄を使用
する場合には、第２の層にニッケル層またはアルミニウ
ム層を衝撃保護として被着することができる。この層２
９により、メアンダ路１６は電気的および熱的に良好に
セラミック層２０と接触する。その際、各２つのメアン
ダ路１６は少なくとも近似的に、幾何的に同じ掩蔽率で
セラミック層２０に対向している。図９の場合と同じよ
うに、ＰＴＣ抵抗５のセラミック層２０とメアンダ路１
６はポリマー地２７に埋め込まれており、縁部側の冷却
素子２５により、有利には水とグリコールの混合液によ
り冷却される。

【図面の簡単な説明】

【図１】駆動電力変換器を有する２ポイント電力変換回
路の回路図である。この駆動電力変換器は、直流電圧中
間回路を介して電源電力変換器と接続されている。ここ
で、直流電圧中間回路のコンデンサの短絡経路には可逆
型電流制限器が配置されている。

【図２】３ポイント電力変換器を備えた、図１の電力変
換回路の回路図である。

【図３】ＰＴＣ抵抗、バリスタおよびインダクタンスを
備えた電流制限回路の実施例である。

【図４】ＰＴＣ抵抗、バリスタおよびインダクタンスを
備えた電流制限回路の実施例である。

【図５】ＰＴＣ抵抗、バリスタおよびインダクタンスを
備えた電流制限回路の実施例の概略図である。

【図６】図３から図５の電流制限回路のＰＴＣ抵抗抵抗
路の構造的実施例を示す略図である。

【図７】工業用水冷却部を備え、アース電位なしで駆動
可能な大電力用のＰＴＣ抵抗の基本構成を示す図であ
る。

【図８】とくに簡単にＰＴＣ抵抗を取り付けるための基
本構成図である。

【図９】とくにインダクタンスの低いＰＴＣ抵抗の基本
構成図である。

【図１０】とくにインダクタンスの低いＰＴＣ抵抗の基
本構成図である。

【符号の説明】

１、１１ 電電電力変換器、第１の電力変換 ２、２’ 直流電圧中間回路 ３、３’ 短絡電流制限器、電流制限器 ４ ダイオード ５、５’、１５ ＰＴＣ抵抗 ６ バイパス抵抗分岐 ７ バリスタ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ａ）少なくとも１つのＰＴＣ抵抗（５、
   ５’）を第１の電流分岐に有し、 ｂ）少なくとも１つのバリスタ（７）を、第１の電流分
   岐に対して電気的に直列に接続された第２の電流分岐
   （６）に有する形式の電流制限装置において、 ｃ）第２の電流分岐（６）には、少なくとも１つのバリ
   スタ（７）に対する並列回路に少なくとも１つの別の電
   気抵抗（１４、１５、３０）が接続されていることを特
   徴とする電流制限装置。
2. 【請求項２】 第２の電流分岐（６）に配置された前記
   別の抵抗は、純抵抗（１４）またはＰＴＣ抵抗（１５）
   と、インダクタンス（３０）である請求項１記載の装
   置。
3. 【請求項３】 ａ）第１の電流分岐は、直列に接続され
   た少なくとも２つのＰＴＣ抵抗（５、５’）を有し、 ｂ）当該ＰＴＣ抵抗のうちの少なくとも１つＰＴＣ抵抗
   （５）は、非阻止型ＰＴＣ抵抗であり、該ＰＴＣ抵抗は
   加熱の際に、その冷間抵抗値の１００倍以下の抵抗値に
   跳躍的に変化し、 ｃ）前記ＰＴＣ抵抗のうちの少なくとも１つのＰＴＣ抵
   抗（５’）は、阻止型ＰＴＣ抵抗であり、加熱の際に、
   抵抗値が１００倍以上に跳躍変化し、 ｄ）例えばその冷間抵抗値の１０×４乗以上に跳躍的に
   変化し、 ｅ）電流制限装置（３）の第１の電流分岐に対して並列
   に接続された第３の電流分岐に、ダイオード（４）が短
   絡経路の阻止方向で接続されている請求項１または２記
   載の装置。
4. 【請求項４】 ａ）前記少なくとＭお１つのＰＴＣ抵抗
   （５、５’）は、ＰＴＣ抵抗材料からなる少なくとも１
   つの抵抗路（１６）を有し、 ｂ）該抵抗路は少なくとも１つの冷却素子（２５）と熱
   伝導接続しており、 ｃ）前記少なくとも１つの抵抗路（１６）は一方では、
   熱伝導性の絶縁層（２０）を介して前記冷却素子（２
   ５）と熱伝導接続しており、 ｄ）他方では、フレキシブルな高耐熱性ポリマーシート
   （２２）と熱伝導接続している請求項１から３までのい
   ずれか１項記載の装置。
5. 【請求項５】 ａ）高耐熱性ポリマーシート（２２）
   は、シリコンエラストマーまたは他のエラストマー材料
   からなり、 ｂ）その厚さは１．５ｍｍから１０ｍｍの領域にあり、 ｃ）そのショア硬度は１０ショアＡから１００ショアＡ
   の領域にある請求項４記載の装置。
6. 【請求項６】 ａ）前記少なくとも１つの抵抗路（１
   ６）は絶縁性熱伝導層（２１）を介して絶縁層（２０）
   と結合しており、 ｂ）圧力調整素子（２３）が高耐熱性ポリマーシート
   （２２）と圧力下で接触しており、該ポリマーシートは
   少なくとも１つの抵抗路（１６）に対して押し付けられ
   ており、 ｃ）熱伝導層（２１）は、シリコンベース上に熱伝導ペ
   ーストであり、１０μｍから１００μｍの領域の厚さを
   有し、 ｄ）圧力調整素子（２３）は薄くフレキシブルな金属ソ
   ートからなり、沸点が１５０゜Ｃ以上の誘電性または導
   電性の液体（２４）によって充填されている請求項４ま
   たは５記載の装置。
7. 【請求項７】 ａ）前記少なくとも１つのＰＴＣ抵抗
   （５，５’）は、ＰＴＣ抵抗材料からなる少なくとも１
   つの抵抗路（１６）を有し、 ｂ）該少なくとも１つの抵抗路は少なくとも１つの冷却
   素子（２５）と熱伝導接触しており、 ｃ）少なくとも１つの抵抗路（１６）がポリマー地（２
   ７）に埋め込まれている請求項１から３までのいずれか
   １項記載の装置。
8. 【請求項８】 ａ）少なくとも２つの抵抗路（１６）が
   ポリマー地（１６）に埋め込まれており、 前記少なくとも２つの抵抗路は、相互に間隔を置き、幾
   何的にほぼ同じ掩蔽部を有し、 前記埋め込みは、当該抵抗路の幾何的にほぼ同じ掩蔽部
   分が対向するように行われ、 ｂ）抵抗路（１６）は、動作時には隣接する抵抗路（１
   ６）に電流が逆並列方向に流れるように電気的に接続さ
   れており、 ｃ）ポリマー地（２７）には熱伝導性の無機粒子が充填
   されている請求項７記載の装置。
9. 【請求項９】 ａ）前記少なくとも２つの抵抗路（１
   ６）は、相互に間隔を置き、幾何的にほぼ同じ掩蔽部分
   を有し、絶縁層（２０）によって相互に分離されてお
   り、 ｂ）当該抵抗路（１６）は、Ｃｒ／Ｎｉ層（２９）を介
   して絶縁層（２０）と熱伝導接続している請求項８記載
   の装置。
10. 【請求項１０】 ａ）少なくとも１つの電気バルブ（Ｔ
    １，Ｔ２）への直列回路、または ｂ）少なくとも１つのコンデンサ（Ｃ２，Ｃ３）への直
    列回路で使用する請求項１から９までのいずれか１項記
    載の装置。