JPS59878A - 多極絶縁端子 - Google Patents

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】 この発明は、たとえば金属製気密容器内に収容された電
気機器と外部との電気的接続を行なう場合などに用いら
れる気密絶縁端子に関するもので、とくに気密容器内に
７０ンなどの液体化合物を冷却媒体として充填し、その
中に発熱をともなう例えば大電流用の半導体整流素子を
浸漬した強制冷却方式の整流装置などに用いられ、その
他の制御あるいは測定装置などに一般的に使用し得る複
数の通電用端子導体を有する気密絶縁端子（以下「多極
端子」と呼称する）に関するものである。

この種の多極端子に要求される特性は、耐熱特性に富み
経年変化がなく、極めて高度の気密（水密）特性を保持
すること、冷却媒体に対する耐食特性に富むこと、冷熱
および機械的衝撃強度が高いこと、容器などに取付ける
ための基体と通１イ用の端子導体（以下単に１通電極」
という）との絶縁特性が高いことは勿論、逆電極相互間
の絶縁特性が高いこと等で、とくにこの逆電極相互間の
絶糾特性は使用中の汚染による絶縁特性の低下があり得
るため、高い沿面絶縁特性が強く要求される。

このことは長い沿面絶縁長さが要求されるものである。

このほか、機器等への取付けが容易であること、および
価格が低廉であることは当然のことである。

従来、多極端子として知られているものに、電気絶縁物
および気密封着剤として、合成樹脂・ゴム・ガラスある
いは磁気質を用いたものがあるが、合成樹脂やゴムを使
用したものは耐熱特性が乏しく、経年変化があり、気密
保持特性に信頼性が得られず、かつ冷却媒体に対する耐
食性の面にも多くの問題があり、ガラス質あるいは磁気
質を用いたものｔま、気密特性・耐食性に関しては完全
な性能を保持するが、熱および機械的衝撃性に乏しく、
そのため車両などに搭載される整流装置などに使用した
場合、振動により破損するという致命的欠陥があり、こ
れらを使用することは不可能である。

その点に関し、本発明者は、先に第１図および第一図に
示す多極絶縁端子を提案しでいる。この多極絶縁端子は
、通電棒の直径寸法に関しては制約があるがその他の必
要特性を兼備するものである。

以下、その図面により、その構造を説明する０図中、ｌ
は基体、コは通電棒、Ｊは絶縁物であり、λａは端子の
中心部に配設された通電棒、コｂは中心部以外に配設さ
れた通電棒であシ、これらの逆電極コは基体ｌの貫通孔
１０／の中心部にそれぞれ位置し、絶縁物３は貫通孔１
０１と通電ｗ１．コとの間の空間部をそれぞれ充満する
とともに、基体ｌの上面ｉｏ、ｙおよび下面１０りを連
結部Ｊコにより覆い、さらに通電棒λの貫通孔／θｌか
らの突出部コｌの周面を各別々に包囲する沿面絶縁部Ｊ
／を形成している。

前記各部材のうち、絶縁物Ｊは、ガラス質粉末とマイカ
粉末との混合粉末を原料とし、その原料をガラス質が軟
化し、加圧によシ流動する献度に加熱し、加熱状態で加
圧成形して得られるガラス・マイカ塑造体で、専用の成
形用金型を使用して、基体ｌの貫通孔１０／と通電棒−
の間隙部、基体／の上面ｉｏ３および下面ｉｏｗならび
に通電棒−の貫通孔１０／からの突出部コｌの周面を各
別々に包囲するように一体物として構成される。

基体ｌは、１００℃の加熱に耐え機械的強度を保持する
ことが前提でなお熱膨係数に関しては、ガラス・マイカ
塑造体の転位温度までの熱膨張係数が基準になる。この
ガラス・マイカ塑造体の転位温度は原料ガラスの転位温
度と同等であると考えて差支えない、また、その熱膨張
係数は原料ガラスに大きく支配されるものであり、その
値＃′ｉＺ−／コｘｔｏ””７℃程度のものが得られる
。基体ｌにはその熱膨張係数がガラス・マイカ塑造体の
それより大きいものを使用する。具体的にはステンレス
などが使用されている。また逆電極コは熱膨張係数がガ
ラス・マイカ塑造体のそれより小さいもの例えばチタン
、コバール等が使用されている。

上記のように、基体ｌおよび通電棒−の拐料選択に絶縁
物Ｊの熱膨張係数を含め、その熱膨張係数を重視するの
は、最重要特性である気密特性を確保するためである。

以下、その理由を説明する。

これは製造方法と密接に関連するので製造方法から先Ｋ
ｔ明する。専用の成形用金゛型をｊ＆θ℃〜ａｇｏ℃の
温度に加熱しておき、その内部Ｋｂｏｏ”ｃ〜６３０℃
に加熱した基体／、１００℃〜３θθ℃に加熱した逆電
極コおよび予め必要な形状に形成した原料分粉末の予備
成形体を加熱によシ流動可能な温度、例えばｂｓｏ”ｃ
、〜７００”Ｃに加熱して挿填し、加圧成形によシ絶縁
物３を構成して製造される。この絶縁物３＃′ｉ、原料
ガラスの転位温度以上の温度では加圧により流動が可能
であるが転位温度以下の温度になると固化して流動がｕ
ｉ来なくなる。この時から基体／の貫通孔ｌθｌと逆電
極コの間隙部に存在する絶縁物Ｊけ、熱膨張係数が大き
い基体ｌの収縮により、中心部に向って大きな圧縮力を
受けるように々ヤ、同時にこの絶縁物Ｊは中央部にある
熱膨張係数の小さい通電棒−を強力に圧縮するようにな
る、仁の絶縁物３の内外周面、すなわち基体ｌと通電棒
−との接触面に発生する圧縮力によシ高度の気密特性が
確保される。

上記の多極絶縁端子において、通電棒−の直径が／〜λ
ｍｍφと細い場合には、連結部Ｊコを根元部として、通
を極−の突出部コ／の周囲忙それぞれ独立して包囲する
沿面絶縁部Ｊ／が構成されているので沿面絶縁特性を保
持し、かつ振動衝撃に対しても完全な特性を有するもの
であり、従来品の致命的な欠陥の総べてか除去された優
れたものである。

しかし通電極λの直径が太くなり例えば３　ｍｍ以上に
なると沿面絶縁部３１に亀裂が発生するよ−うになる、
とくに直径がま〜Ａ　ｍｍ　程度以上になると脱落に発
展し、形状を整えること事態が不可能になる。この現象
は沿面絶縁抵抗の低下に直結するため、必要な沿面絶縁
抵抗特性の確保ができなくなり、この種の多極絶縁端子
罠とって、この現象は致命的な欠陥である。

次に上記゛の亀裂あるいは脱落の理由について説明する
。この種構造の多極端子においては、前記のように気密
特性を確保するために、絶縁物Ｊを構成するガラス質の
転位温度以下における絶縁物３の熱膨張係数を基準にし
、基体／の熱膨張係数は絶縁物３のそれより大きく、ま
た逆電極コの熱膨張係数は絶梓物Ｊのそれより小さくな
っている。

高温状ａにおいては、蓬電極−の周辺部に加圧状態で成
形された沿面絶縁部３／は完全な形状を保持しており、
ガラス質の転位温度以上の温度傾城では、熱＃：腋係数
が極めて大きいので、その収縮量も極めて大きいが、加
圧を受けているため、流動により収縮量が補填されるの
で、成形直後の形状が維持される。転位温度より低い温
度領域になる２熱膨張係数は急激に小さくなるが、その
熱膨張係数は逆電極コのそれよりは大きい、しかも材料
自体の流動は全くなく々る。転位温度から常温までの沿
面絶縁部３１の収縮ｉ！Ｆ：＃′ｉ、中心部に位置する
逆電極コのそれより大きいものとなる。この収縮量の差
は沿面絶縁部３／に引張シの応力として現われる。この
応力は通電極−の直径、と沿面絶縁部３１の肉厚および
その長さにより決する。

この応力が沿面絶縁部Ｊ／の機械的強度よシ小さい場合
には、何の現象電顕われないか、応力の方が大きくなる
と軸方向の応力は輪状の亀裂となシ、円周方向の応力は
縦方向の亀裂となる。この亀裂が大きい場合には脱落に
発展する。前記のように逆電極コの直径が７〜２ｍｍ　
　と細い場合には発生応力が沿面絶縁部３１の機械的強
度の範囲内に収まるので、亀裂現象が発生せず、完全な
沿面絶縁特性を保持する多極端子が得られるが、通電極
−の直径が太くなるにしたがい、上記の応力が大きくな
り、亀裂の発生も多くなる。一般に通電極の直径がＪ　
ｍｎｏφ程度になると必然的に亀裂が発生するようにな
り、ｊ〜＆　ｍｍ−になると脱落現象に発展するもので
ある。

このことは、この種構造の多極端子にとって不可避の物
理現象である。

本発明者らは、従来のマイカ・ガラス塑造体を絶縁物兼
気密封着剤とし、逆電極径の細い多極端子が保持する高
い気密特性、耐衝撃振動および機械的強度ならびに十分
な沿面絶縁特性を兼備すると共に、従来品では得られな
かった逆電極径の太いものを得るべく、多くの研究実験
を行った結果、この発明を完成したものである。

この発明による多極絶縁端子は、前述した従来の多極絶
縁端子において、前記端子導体に、基体の貫通孔内に位
置する部分と、その他の部分に異種材料を用いて一体物
に構成したものを使用することＫｆｆｊ徴を有するもの
である。

以下、この発明をその実施の一例を示した図面に基づい
て詳細に説明する。第３図および第ダ図に逆電極径の太
い多極絶縁端子の一実施例を示しである０図面中、／、
ｊ、、７／、　Ｊコ、１０／、１０３．および１０９は
第１図および第２図と同様である。

逆電極コは、基体ｌの貫通孔／θノ内に位置する通電極
部分、２（７／、その他の部分すなわち連結部分３コお
よび沿面絶縁部３／に包囲される通電価コ０コで構成さ
れており、これらは接続部分コ０３により接続され、一
体物に仕上けられている。接続については抵抗溶接、冷
間圧接溶接等例れの方法でもよく、要は完全に接合され
ていればよい０逆電極コのうち、通電様部分コθｌはそ
の熱膨張係数が絶縁物３であるガラス・マイカ塑造体を
構成するガラス質の転位温度以下におけるガラス・マイ
カ塑造体の熱膨張係数よりより小さく、６００°〜ｔＳ
Ｏ℃の温度条着工で機械的強度を保持するものであれば
よい０通電極部分−〇−はその熱膨張係数が、絶縁物で
あるガラス・マイカ塑造体を構成するガラス質の転位温
度以下におけるガラス・マイカ塑造体の熱膨張係数と同
等もしくは大きいもので、ｔｏ００〜４ＳＯ℃の温度条
件下で機械的強度を保持するものであればよく、その成
形は、第１図および第２図に示す逆電極コの直径の細い
ものの場合と同工程罠より行う。

次にこの発明の実施例として、具体的に前記各部材の材
料構成と、その効果について説明する。

前記絶縁物３には、ガラス質１ｃ　Ｐ　ｂ　Ｏ，／θ、
　Ｂ２０！θ、グ。

５１０２θ、４Ｉ、　ＡｊＦ、θ、２のモル比相成品を
、２００メツシユに粉砕した粉末ｔｔｗｌと、合成含弗
素金マイカの６θ〜１０θメツシユの粉末ＦｊＷ％との
混合粉末を使用した。この粉末原料を加熱状態で加圧成
形して得たガラス・１イ力塑造体のガラスの転位温度で
ある３ルθ℃以下の熱膨張係数は１０５×１０−６であ
る。

前記基体ｌには、熱膨張係数／ＪＸ／θ−６のステンレ
スを、通電、極コＶＣは、通電棒部分、２０／に熱膨張
係数＄５Ｘ　／（ｆ’の径５ｍｍ−のコパール神を、逆
電極部分コθλに熱膨張係数／　／、Ｊ　Ｘ　／　０−
’の径３ｍｍφの鋼材を溶接によシ接合して一体物とし
たものを使用した。

上記材料構成で、第３図および第ダ図に示す構造に成形
した多極絶縁端子にあっては、基体／の貫通孔／θ／内
にある逆電極部分コθ／は熱膨張係数がと１１より大き
い絶縁物３と基体ｌとしくより大きく圧縮されており、
あ／こかも焼嵌めと同じ現象が現出しているので、完全
な気密！１゛￥性を保持している。次に沿面絶縁部３／
は、中心部に熱膨張係数が僅かに大きいが、大体近似の
通電棒部分り０．２が存在しているので、熱膨張差によ
る引張り応力が殆んど発生しないため、円周および軸方
内偵れにも、従来品のような輪状あるいは縦方向の亀裂
が発生することがなく勿論脱落現象等は皆無である。こ
のようにして完全な沿面絶Ｉ＃、抵抗を保持する沿面絶
縁部Ｊ／が構成さｈる。

上記実施例による具体的な説明において日、通電棒部分
−〇７に径、ｔ　ｍｍ−のコパールを使用しているが、
径がｔ　＝　／　Ｏｍｍ−あるいは、これより太くガっ
ても差支えないのは勿論、材質に関してもコパール材質
に限定されるものではなく、要はガラス・マイカ塑造体
のガラスの転位温度以下の熱膨張係数よシ小さい熱膨張
係数で高温度に富むものであればよく、チタン材等も有
効に使用できる。

また通電棒部分−〇−には、鋼材で熱膨張係数が／／、
３×７Ｑ　　で、ｌθ、！；×１０　　のガラス・マイ
カ塑造体より僅かに大きいものを使用しているが、ステ
ンレスのように／ＥＸ１０−’　と大きな熱膨張係数を
有し、高温強度の大きいものは極めて有効に使用できる
。また原料ガラスに有鉛ガラスを使用Ｌ％　カｙス・マ
イカ塑造体のガラスの転位温度以下の熱膨張係数が１０
ＪＸ１０−’　　のものを使用しているが、この種のガ
ラスに限定されるものではなく、アルミニウム琺瑯など
に使用する釉薬なども有効に使用できる。

以上に述べたように１この発明による多極絶縁端子は、
逆電極の径がｌ−−ｍｍφで、絶縁物兼気密封着剤にガ
ラス・マイカ塑造体を使用した従来品が保持する耐熱特
性に富み、経年変化がなく、極めて高度の気密（水密）
特性を保持シフ、冷却媒体に対する耐食特性、冷熱およ
び機械的衡撃強度を完全に具備すると共に１従来品が逆
電極の径が太くなると保持しイｎなかった沿面絶縁抵抗
も完全に保持しておシ、従来品の致命的な欠陥を完全に
除去したもので、従来、単極端子を複数個並列に使用し
ていたものが、単数使用で目的を達することが可能にな
ったため、装置自体が小型軽量化ができることは勿論、
製造手数も大きく簡易化され、その技術的および実用的
効果は極めて大きい。

また、前述した発明の説明にあたっては、液体を媒体と
する整流装置用の気密絶縁端子を対象としているが、用
途はこの面罠限定されるものではなく、高圧ガスを充満
した金属容器などにも使用可能であり、その用途は極め
て広範囲である。

さらにまた、上記のように、この発明による多極絶縁端
子は特別な設備を必要とせず、従来の製造設備で生産が
可能であるから、安価に高性能品が生産されるので、そ
の効果は極めて大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の多極絶縁端子の縦断面図、第一図は第１
図０ｎ−ｎ線の横断面図、第３図はこの発明の一実施例
による多極絶縁端子の縦断面図、第り図は第３図のＩＶ
−ＩＶ線の横断面図である。 図中、ｌ・・基体、ｌθｌ・・貫通孔、１０３・・基体
上面、１０４４・・基体下面、コ・・通電極、コａ・・
中心通電極、コｂ・・中心以外の通電極、コ０１・・通
電極部分、−〇−・・通電極部分Ｂ１コθＪ・・接続部
、コト・突出部、Ｊ・・絶縁物、Ｊ／・・沿、面絶縁部
、３コ・・連結部。 なお、図中、同一符号は同一もしくは相当部分を示す。 代　理　人　　　為　　野　　信　　−第２図 ち３図 崩４図 手　続　袖　市　書（自発） ｆ：Ｉ’許庁長止殿 ２、発明の名称 多極絶縁端子 ；３　補正をする青 手続補正書（自発） 昭和５′ｚ年１１，１ｉ０１ｊ 什許庁長官殿 ■、事件の表示　　　　特願昭３７−１１１１３号２、
発明の名称 多極絶縁端子 ３、　補正をする台 ＆　補正の対象 （１１明細書の発明の詳細な説明の欄 ム　補正の内容 明細書をっぎのとおり訂正する。 ３５８

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　複数の貫通孔を有する基体と、前記複数の貫
   通孔に各別に貫通して設けられた複数の端子導体と、前
   記貫通孔および端子導体を密封固着すると共に前記端子
   導体の貫通孔からの突出部周辺を各別に包囲する沿面絶
   縁部を成形したガラス・マイカ塑造体からなる絶縁物と
   を備えた多極絶縁端子において、前記端子導体に、基体
   の貫通孔内に位置する部分と、その他の部分に異種材料
   を用いて一体物に構成したものを使用していることを特
   徴とする多極絶縁端子。 （コ）　ガラス・マイカ塑造体からなる絶縁物を構成す
   るガラス質の転位温度以下における絶縁物の熱膨張率を
   基準にし、基体の熱膨張率が大きく、端子導体の基体の
   貫通孔内に位置する部分の熱膨張率が小さく、その他の
   部分の熱膨張率が同等もしくは大きい特許請求の範囲第
   １項記載の多極絶縁端子。