JPS61144002A - 電気的集合体およびその製作方法 - Google Patents

電気的集合体およびその製作方法

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JPS61144002A
JPS61144002A JP60199287A JP19928785A JPS61144002A JP S61144002 A JPS61144002 A JP S61144002A JP 60199287 A JP60199287 A JP 60199287A JP 19928785 A JP19928785 A JP 19928785A JP S61144002 A JPS61144002 A JP S61144002A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電気的集合体およびそれらの集合体を製作す
る方法に関するものである。更に詳しくいえば、本発明
は、非導電性arm巻線によりきつく結合された電気的
集合体に関するものである。
更に詳しくいえば本発明は、軸線方向の荷重の下にIl
l春巻線巻かれた金属酸化物バリスタブロック(MOV
ブロック)により構成されるサージアレスタに関するも
のである。巻かれたブロックは、次に重合物質の耐候性
により少なくとも部分的に囲む。もつとも、陶製のハウ
ジングまたは変圧器タンクのような他の水密容器も使用
できる。  ′〔従来の技術〕 サージ保護装置すなわちサージアレスタは比較的高価な
電気機器に接続されて過電流サージを分流する。そのよ
うな過電流サージはたとえば落雷時に起る。過電流サー
ジが生ずるとサージアレスタがサージをアースへ流すこ
とにより、電気機器および回路を損傷から保護する。
現在のサージアレスタは陶器などから作られた1m長い
中空の円筒形ハウジングと、このハウジング内の複数の
非直線抵抗ブロックとを一般に含む。
それらの構造のいくつかは火花間隙も含む。ブロックと
火花間隙は電気的に相互に接続されて、電力線に生ずる
電圧サージ状態および電流サージ状態を取扱う。ブロッ
クはシリコンカーバイド(SiC)または金属酸化物バ
リスタ(MOV)を一般に含む。それらのSiCまたは
MOVは通常は比較的短い円筒形をしており、アレスタ
のハウジング内に積重ねられる。用いられるブロックの
数は物質(SiCまたはMOV)と、集合体の電圧定格
および電流定格の関数である。 。
(発明が解決しようとする11題点) サージアレスタが適切に動作するためには、MOVブロ
ックまたはSiCブロックを密着させなければならない
。そのためにはハウジング内のブロックに軸線方向荷重
を加える必要がある。従来のアレスタはその軸線方向荷
重を得るためにハウジング内に大型の接点ばねを用いて
いる。。それらのばねは比較的小さい、たとえば約27
 Kg(約60ボンド)の荷重を加えることができるだ
けである。その結果、従来のサージアレスタはMOVブ
ロックまたはSiCブロックとアレスタ端子の閤の熱伝
導が悪い。電流分布が一様でない、結合部における接触
抵抗値が高いというような諸問題が生ずる。更に、低接
触カスバッタおよび発生されるイオン化された金属を有
する装置は大電流時に軸線方向のフラッシュオーバーを
生ずることがある。
従来のサージアレスタにおけるその他の問題は、まれに
ではあるが、危険な態様で故障することである。それら
のアレスタが故障して、大ぎな障害電流電流れると、バ
ースト装置が部品を飛散させて、財産に損害を与えるこ
とがある。
従来のサージアレスタの例が下記の米国特許、すなわち
、第2.587.587号、 第3.412.273号、第3.524.107号、第
3.566.183号、 第3.706.009号、第3.973.172号、第
3.987.343号、 第4.092.694号、第4,100.588号、第
4.218.724号、 第4,404.614号、第4,467.387号、お
よび米国防衛公報7102.103M、ならびに英国特
許第730.710号に開示されている。
(発明の目的〕 したがって、本発明の目的は、^い軸輪方向荷重を有す
ることにより電流分有が一様であり、結合部における接
触抵抗値が低く、アレスタ端子への熱伝導が良いサージ
アレスタのような電気的集合体を得ることである。
本発明の別の目的は、高い耐衝撃強度を有し、。
かつ危険な態様で破壊することがなく、割れても飛散し
ないハウジングを有する、サージアレスタのような電気
的集合体を得ることである。
本発明あ別の目的は、引張り強度および片持ばり強度が
非常に高いMOVブロック集合体を得ることである。
本発明の更に別の目的は、関連する部品の寸法の変化を
許容し、そのためにコスト高につく小さい寸法誤差の必
要を無くしたサージアレスタを得ることである。
それらの目的は、高い軸線方向荷重に加えられて1列に
整列され、それから繊維巻線によりきつく結合される電
気部品を備える複数の電気的集合体により基本的に達成
される。Ill春巻線少なくとも部分的に耐候性ハウジ
ングの中に納められる。
〔実 施 例〕
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1.2..3図かられかるように、本発明は、MOV
70ツク11,12(F)Ill雑巻心と、第1および
第2の端子片16.18と、繊維巻線14と、重合物質
製の耐候性ハウジング20とを備えるサージアレスタ1
0の態様をとることができる。
MOVブロック11.12はばねワッシャ13と荷重お
よび電流分布ワッシャ5.6により分離される。。
第2図かられかるように、変更された繊維巻纏DI 集
合体15は31LQ17)MOVブロック22.24゜
26と、導電性スペーサ−28,30,32と、ばねワ
ッシtz36.38と、繊維巻線14と、第1および第
2の端子片16.18とを備えることができる。端子片
16.18はそれぞれ第1と第2の円周方向溝17.1
9を有する。al1巻線14はMOVブロックの上に複
数の層を成す。
第3図は予め硬化された重合物質製の耐候性ハウジング
20を示ず。この耐候性ハウジングは繊維で巻かれた副
集合体(第2図)および第1図に示す集合体を受けるよ
うに構成される。
MOVブロックはそれの端子間に非直線電気的特性を周
知のやり方で与える。ブロック自体は通常は比較的短い
円筒形で、ハウジング内に互いに密着して1列になって
積重ねられ、あるいは第2図に示すように1個またはそ
れ以上のばねワッシャ36.38あるいはスペーサー2
8.30゜32の少なくとも一方により分離されて1m
重ねられる。第1図に示されている好、適な構造は、ば
ねワッシャ13と荷重および電流分布ワッシャ5゜6を
、互いに隣接して、端子片16.18に密着するMOV
ブロック11と12の間に置くことで構成される。こう
することにより周囲との間に優れた熱伝導路が得られ、
熱的安定性が重要である場合に動作特性が改善される。
繊維巻線14はナイロン、レーヨン、ガラス、ポリエチ
レンのような任意の適当な連続する繊維で構成できる。
セラミック繊維のような他の繊維も使用できるが、ガラ
ス繊維巻線が好適である。
繊維巻I!14は単繊維の態様とすることができ、また
は各巻線は第4図に示すように多数の細い繊維15で構
成できる。
希望によっては繊維巻線を樹脂材料で被覆できる。その
樹m材料は天然樹脂または合成樹脂のいずれも使用でき
、部分的に硬化させることもできれば、硬化させないこ
ともできる。エポキシ樹脂が好適であるが、その他の適
当な樹脂も使用できる。
重合物質製の耐候性ハウジング20は、高い耐衝撃強度
と良い耐候性を有し、割れた場合に飛散しないという希
望の効果を発揮するものであれば任意の形および任意の
寸法とすることができる。
耐候性ハウジングは硬い重合物質、または弾力のある重
合物質で構成できる。その重合物質は天然の重合物質ま
たは合成の重合物質あるいはそれらの組合せとすること
が4できる。それらの重合物質例としてはナイロン、ポ
リ塩化ビニル、ポリエチレン(棒状)のような合成熱可
塑性エラストマー、ポリエチレン(交差結合)およびポ
リエステルのような熱硬化性エラストマー、天然ゴム、
合成ゴムがある。好適な耐候性エラストマーはエチレン
−プロピレンゴム(EPM)である。
端子片16.18は任意の導電性材料で構成できるが、
高1!電性の金属が好ましい。それらの端子片の外周部
にはmtinを巻く作業を助けるために円周方向の環状
溝をなるべく設けるべきである。
第1.2図には円周方向溝すなわちくぼみ17゜19が
垂直方向の側壁、すなわち、整列させられている部品の
長手方向中心軸に垂直な表面を有し、かつ半径方向に延
びる側壁21,23,25゜27を有するものとして示
されている。それらの側壁は環状のわん曲した底部壁2
9.31により結合される。実際にはそれらの溝は、巻
線を保持するという目的を達成できるものであれば任意
の形をとることができ、あるいはそれらの溝は単にほぼ
半径方向に延びる肩部、とすることもできる。
ばねワッシャおよびスペーサーは通常のものであるから
それらについて詳しく説明する必要はない。
これまでの説明はMOVブロックの使用を中心としてき
たが、本発明は抵抗器、コンデンサおよび絶縁体のよう
な他の電気部品をMOVブロックの代りに、またはMO
Vブロックに加えて使用することもできることがわかる
であろう。その構造は他の種類の電気的集合体にも有用
である。
図は直円筒形の部品を示しているが、本発明の目的のた
めには「円筒形」という語は、固定されている直線に平
行に移動し、かつ固定されている曲線と交わる直線によ
り描かれる表面として広く定義されるものであることに
も注意すべきである。
曲線というのは2つの幾何学的表面が交わっている部分
のことである。また、「軸線方向」という用語は、本発
明においては、構造体の長手方向中心軸を指すものであ
る。したがって、円筒形ブロックが好ましいが、横断面
が多角形のブロックも使用できる。
サージアレスタを製作する本発明の方法は、スペーサと
ばねワッシャの少なくとも一方を間に挟み、または挟む
ことなしに、軸線方向荷重をかけて複数のMOVプ0ツ
クを整列させる第1の工程を含む。本発明はブロックの
横断面に対して約1.4Ky/平方1からブロックの破
砕強度より僅かに小さい軸線方向荷重を使用しようとす
るものである。好適な軸線方向荷重はブロックの横断面
に対して約3.5〜35Lt/平方1である。
整列させられたMOVブ[1ツクに軸線方向荷重を加え
る方法は、それによりMillを巻く作業が容易となる
ものであればどのような方法も使用できる。1つの好適
な方法は軸線方向荷重を加えることができる旋盤型装置
内にブロックを整列させることである。
amのブロックが、スペーサーおよびばねワッシャを用
いて、または用いることなしに整列させて、軸線方向荷
重を加えると、繊維を巻くことは容易である。整列させ
られている部品に指定された軸線方向荷重を加えた状態
に保つものであるならば、繊維を巻く方法はどのような
ものでも採用できる。整列させらている部品に繊維を巻
く好適な方法は、比較的小さいらせん角で繊維をらせん
状に重ね巻する。これは次のようにして行う。まず、一
方の端子片の肩部に繊維巻線を固定する。
それから部品を約180度回す。その間に繊維は集合さ
せらている部品の表面に沿って軸線方向に引き出される
。[1が反対側の端子片に達したら、m維を他の肩部に
約180度巻きつける。それから巻線機は、部品を更に
180度回しながら繊維を始めの端子片へ送る。再び繊
維は端子片の溝の中で半回転する。この作業を希望の回
数だけ繰り返えす。後続する作業サイクルが部品の表面
の周囲で巻線を進ませるように、回す角度と軸線方向の
移動の大きさは僅かに同期が外される。このサイクルを
何回も繰り返えすことにより、ついには部品の全表面が
繊維で覆われる。この巻線パターンを用いて部分的に覆
われたの1集合体が第1図に示されている。強度を更に
増すために、第2図に示すように更に繊維巻線層を付加
できる。
実際には、回転度および軸線方向移動が約7度だけ同期
が外れているとすると、25サイクルで部品の全表面が
ほとんど覆われ、100サイクルにより4つのm紐巻a
層が形成されて強度を一層大きくする。
この方法は180度の軸線方向回転を必要としないこと
を理解すべきである。部品に加えられている軸線方向荷
重を保持できる巻線が行なわれるのであれば、どのよう
な軸線方向回転でもよε)。
いいかえると、端子片に達すると、Illを肩部の周囲
に180度より太き(、または小さく巻くことができる
。また、部品と繊維の間で大きい、または小さい相対的
な回転運動をさせながら繊゛雑を、整列されている部品
に沿って軸線方向に引き出すことができる。
また、切目をつけられた肩部が使用される場合には、相
対的な回転は必要なく、それにより、肩部において滑り
を生ずることなしに繊維の純粋な軸線方向層を形成でき
る。
前記のように、繊維巻線に樹脂コンパウンドを被覆でき
る。樹脂コンパウンドは、樹脂浴中で繊維に樹脂を予め
被覆すること、またはsuiを巻いた後で樹脂バウンド
を被覆することなどの任意のやり方で被覆できる。また
、樹脂コンパウンドは半硬化状態あるいは硬化しない状
態とすることができる。樹脂コンパウンドが硬化してい
ない状態の時は、後で、なるべく重合物質製の耐候性ハ
ウジングの付着中に、硬化が行われる。
部品にmtsを巻(と、耐候性ハウジングを付着できる
。前記のように、ハウジングは重合物質でなるべく構成
する。ハウジングの付着は、繊維を巻かれた副集合体を
、予め硬化された弾性重合物質製の耐候性ハウジングの
中に挿入するというような数多くのやり方で行うことが
できる。van巻線に硬化していない樹脂フンパウンド
が被覆される場合には、炉の中でm維巻線を予め硬化さ
れている耐候性ハウジングに接着接合させて、サージア
レスタを完成させることができる。mtaを巻かれた部
品重合物質製の耐候性ハウジングを付着さけるために成
型、吹付け、または浸漬のような他の方法を使用できる
。希望する結果をもたらすものであればほとんどどのよ
うな方法でも使用できる。
予め硬化された重合物質製の耐候性ハウジングを使用す
る場合には、第3図に示すように、ハウジングの内面は
まっすぐである。実際には、端子片の外端部直径は巻か
れたa1集合体の直径と同じにされる。肩部の直径は肩
部の上のガラスの厚さだけ短い。″a1集合体のボデー
に巻いた後で、残っている溝の中に、樹脂を含浸させた
ガラスを両端に円周方向に巻いて充てんする。完成され
た副集合体は、可能な範囲で、第2図に示すように、は
ぼ滑からな円筒となる。
また、本発明をサージアレスタに関して説明したが、繊
維巻翰を巻く方法は、MOVブロックの代りに、または
MOVブロックに加えて抵抗器、コンデンサおよび絶縁
体のような部品を含む適当な電気的集合体に適用できる
他の部品を付加し、または代りに用いる場合には、類似
の形の電気的集合体が得られる。長さと半径の比は、号
−ジアレスタの通常の長さと半径の比とは異なることが
あるが、tlIIi巻線を施した電気的集合体を得ると
いう技術的思想は保たれる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のサージアレスタの縦断面図、第2図は
複数のMOVブロックとばねワッシャと、スペーサーと
を含み、本発明に従って幾層にも繊維を巻かれた別の副
集合体の縦断面図、第3図は繊維巻線を施されたMOV
ブロックを受けるように構成された予め硬化された重合
物質製の耐候性ハウジングの11面図、第4図は複数の
単IIIで構成された本発明に使用できる繊維巻線の断
面図である。 10・・・サージアレスタ、11.12.22゜24.
26・・・MOVブロック、13.36.38・・・ば
ねワッシ1ν、14・・・繊維巻線、15・・・副集合
体、16.18・・・端子片、20・・・耐候性ハウジ
ング、28,30.32.34・・・導電性スペーサー
。 出願人代理人  佐  藤  −雄 FI6.4

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、1列に並べられた複数の電気部品と、 前記複数のブロックに圧縮力を加えるために前記部品の
    周囲に巻かれる手段と、 を備え、この手段は非導電性繊維巻線を含むことを特徴
    とする電気的集合体。 2、前記電気部品はMOV(金属酸化物バリスタ)ブロ
    ックを備えることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の電気的集合体。 3、前記繊維で巻かれた部品を少なくとも部分的に囲む
    耐候性ハウジングを更に備えることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の電気的集合体。 4、前記耐候性ハウジングは重合物質で構成されること
    を特徴とする特許請求の範囲第3項記載の電気的集合体
    。 5、前記繊維巻線は樹脂性コンパウンドを支持すること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電気的集合体
    。 6、前記電気部品は少なくとも1つの抵抗器を備えるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電気的集合
    体。 7、前記電気部品は少なくとも1つのコンデンサを備え
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の電気的
    集合体。 8、前記電気部品は少なくとも1つの絶縁体を備えるこ
    とを特徴する特許請求の範囲第1項記載の電気的集合体
    。 9、前記電気部品はそれらの電気部品により形成された
    列の両端に一対の隔てられた肩部を形成し、それにより
    それらの肩部は前記繊維巻線の部分を受けることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の電気的集合体。 10、1列に配置され、軸線方向の荷重を受ける複数の
    MOV部品と、 それらのMOV部品を一緒にきつく結合し、そのような
    軸線方向荷重を維持するために前記MOV部品の周囲に
    巻かれた手段と、 を備え、その手段は非導電性繊維巻線を含むことを特徴
    するサージアレスタ。 11、隣接するMOV部品の間に配置される少なくとも
    1つのばねワッシャを更に備えることを特徴とする特許
    請求の範囲第10項記載のサージアレスタ。 12、前記繊維で巻かれた部品を少なくとも部分的に囲
    む耐候性ハウジングを更に備えることを特徴とする特許
    請求の範囲第10項記載のサージアレスタ。 13、前記耐候性ハウジングは重合物質で構成されるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第12項記載のサージア
    レスタ。 14、前記繊維巻線は樹脂性コンパウンドを支持するこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第10項記載のサージア
    レスタ。 15、前記電気部品はそれらの電気部品により形成され
    た列の両端に一対の隔てられた肩部を形成し、それによ
    りそれらの肩部は前記繊維巻線の部分を受けることを特
    徴とする特許請求の範囲第10項記載のサージアレスタ
    。 16、複数の電気部品を1列に整列させる工程と、 前記部品列を軸線方向に圧縮する工程と、 軸線方向荷重を維持しながら複数の整列された電気部品
    を非導電性繊維巻線で巻く工程と、を備えることを特徴
    とする電気的集合体を製作する方法。 17、繊維巻線に樹脂性被覆を施す工程を更に備えるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第16項記載の方法。 18、繊維を巻かれた電気部品を耐候性ハウジングの中
    に少なくとも部分的に囲む工程を更に備えることを特徴
    とする特許請求の範囲第16項記載の方法。 19、整列させる工程は、第1の肩部を有する第1の端
    末電気部品と第2の肩部を有する第2の端末電気部品の
    間に電気部品を整列させる工程を備え、 巻く工程は、部品の表面に繊維巻線の少なくとも1つの
    ターンを形成する工程を備え、各ターンは第1の肩部に
    少なくとも1つの部分を有し、部品の表面に少なくとも
    1つの部分を有し、かつ第2の肩部に少なくとも1つの
    部分を有することを特徴とする特許請求の範囲第16項
    記載の方法。 20、繊維巻線の少なくとも1つのターンを形成する工
    程は、 A)繊維巻線を第1の端末電気部品の第1の肩部に固定
    する工程と、 B)整列させられた電気部品の表面に沿って繊維を軸線
    方向に横切らせる工程と、 C)第2の端末電気部品に達した時に、繊維と電気部品
    の間に少なくとも部分的に相対的な回転運動を行わせる
    ことにより繊維を第2の肩部に巻く工程と、 D)整列させられた電気部品の表面に沿って繊維を元へ
    横切らせる工程と、 E)繊維と電気部品の間に少なくとも部分的に相対的な
    回転運動を行わせることにより繊維を第1の肩部に巻く
    工程と、 F)工程B〜Eを複数のサイクル繰り返えして、以後の
    サイクルが部品の表面の周囲に繊維巻線を進ませるよう
    に部品の回転および軸線方向の横切る動きを変えて同期
    を僅かに外す工程と、を備えることを特徴とする特許請
    求の範囲第19項記載の方法。 21、工程BおよびDのうちの少なくとも一方は、部品
    の表面に沿って繊維を横切らせながら、繊維巻線と整列
    させられた部品の間の相対的な軸線方向回転運動を行わ
    せる工程を更に備えることを特徴とする特許請求の範囲
    第20項記載の方法。 22、複数の繊維巻線層を得るために巻く工程を続行す
    ることを特徴とする特許請求の範囲第20項記載の方法
    。 23、複数のMOV部品を1列に整列させる工程と、 MOV部品列に軸線方向の荷重を加える工程と、軸線方
    向荷重を維持しながら複数の整列されたMOV部品を非
    導電性繊維巻線で巻いてそれらの部品をきつく一緒に結
    合させる工程と、 を備えることを特徴とするサージアレスタを製作する方
    法。 24、繊維巻線に樹脂性被覆を施す工程を更に備えるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第23項記載の方法。 25、繊維を巻かれた電気部品を耐候性ハウジングの中
    に少なくとも部分的に囲む工程を更に備えることを特徴
    とする特許請求の範囲第23項記載の方法。 26、MOV部品を整列させる工程は、少なくとも一対
    のMOV部品の間で少なくとも1つのばねワッシャを整
    列させる工程を更に備えることを特徴とする特許請求の
    範囲第23項記載の方法。 27、軸線方向荷重はブロックの横断面の約3.5kg
    /平方cm〜約35.2kg/平方cmであることを特
    徴とする特許請求の範囲第23項記載の方法。 28、互いに接触する複数の抵抗ブロックと、それら複
    数の抵抗ブロックの周囲に巻かれた非導電性繊維巻線と
    、 を備え、前記繊維巻線は前記複数の抵抗ブロックに圧縮
    力を加えることを特徴とするサージアレスタ。 29、前記抵抗ブロックは円筒形であって、端と端を向
    け合って一列に配置され、 前記ブロックの列は第1の自由端部と第2の自由端部を
    有し、 前記巻線の少なくとも一部が前記自由端部の間を延びる
    ことを特徴とする特許請求の範囲第28項記載のサージ
    アレスタ。 30、耐候性ハウジングを更に備え、前記抵抗ブロック
    と前記巻線は前記ハウジングの中に配置されることを特
    徴とする特許請求の範囲第28項記載のサージアレスタ
    。 31、導電性スペーサと、前記抵抗ブロックの間のばね
    手段とを更に備えることを特徴とする特許請求の範囲第
    29項記載のサージアレスタ。 32、前記導電性スペーサは抵抗ブロックの横断面面積
    全体にわたって電流を分布させることを特徴とする特許
    請求の範囲第31項記載のサージアレスタ。 33、前記第1の自由端部と前記第2の自由端部にそれ
    ぞれ接触する第1の導電性端部片と第2の導電性端部片
    を更に備えることを特徴とする特許請求の範囲第28項
    記載のサージアレスタ。 34、複数の抵抗ブロックを用意し、それらのブロック
    を接触して置く工程と、 ブロックを圧縮して置く工程と、 ブロックを軸線方向に圧縮している間にブロックの周囲
    に非導電性繊維の巻線を巻く工程と、を備えることを特
    徴とするサージアレスタを製作する方法。 35、繊維巻線の少なくとも一部を樹脂性合成物で被覆
    する工程と、 複数の抵抗ブロックを圧縮力を加えつつ合成物を硬化さ
    せる工程と、 を更に備えることを特徴とする特許請求の範囲第34項
    記載の方法。
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