JPS6317237Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、送配電用各種交流磁器コンデンサま
たはサージ吸収素子、高電圧容量分布改善用もし
くはレーザ電源用等のコンデンサとして好適な高
耐電圧コンデンサに関する。

従来の此種の高耐電圧コンデンサは、第１図に
例示する如く、短用柱状に形成された一個の誘電
体磁器１の軸方向両端面に、電極２，３を被着形
成すると共に、該電極２，３の面上に電極端子
４，５をたとえば半田等の導電性接着材６によつ
て接合固定し、更に全体をエポキシ樹脂等の絶縁
合成樹脂７で被覆した構造となつていた。

この従来の高耐電圧コンデンサは、誘電体磁器
１が単体で構成されているため、高耐圧化を図る
程に誘電体磁器１の厚みを増大させなければなら
ない。ところが、単体としての誘電体磁器１の厚
みを増大させればさせる程、磁器粉体を使用して
成形する際に粉体の充填密度が不均一になり易
く、焼成時にポアが発生したり、焼不足を生じ易
くなる。ポアや焼不足があると、高電界を印加し
た場合の電気力線分布が均等にならず、不均一な
分布となるため、破壊されやすくなる。すなわ
ち、従来の高耐圧コンデンサは、単体の誘電体磁
器１によつて構成していたため、破壊電圧の高い
高信頼性のものを得ることが困難であつた。

また、此種の高耐電圧コンデンサは、電極２，
３に印加される電圧が非常に高く、電荷の充放電
動作時に誘電体磁器１の厚み方向及び径方向に発
生する電気歪（電歪現象）が通常のコンデンサと
比較にならない程大きくなる傾向にある。しか
も、従来の構成では、電極端子４，５、誘電体磁
器１および絶縁合成樹脂７の線膨脹係数がそれぞ
れ、20〜23×10^-6／deg、７〜12×10^-6／deg、30
〜50×10^-6／degのように、互に大きく異なるた
め、冷熱サイクル試験を行なうと、各接合面に収
縮残留応力が発生する。

ところが、従来の高耐電圧コンデンサは、電極
２，３に対する電極端子４，５の取付面積が狭い
ために、電荷の充放電動作に伴つて発する電気歪
による誘電体磁器１の径方向への伸縮を抑制する
働きおよび冷熱サイクル試験時に発生する収縮残
留応力に対抗する力が不充分で、接合界面に空隙
や隙間が発生し、この空隙や隙間に湿気が侵入し
て部分放電を起し、見かけ上のコロナ放電開始電
圧が低下するという難点があつた。このため、沿
面放電開始電圧が低下し、高耐電圧寿命試験も著
るしく短命で、当該高耐電圧コンデンサを使用し
ている機器の信頼性を損う惧れもあつた。

更に、電極２，３に対する電極端子４，５の取
付接触面積が狭いため、電荷供給速度が遅く、レ
ーザ電源用高耐電圧コンデンサ等のように高速度
の電荷供給速度を要求される用途には不向きであ
つた。

本考案は上述する従来の欠点を除去し、誘電体
磁器の成形、焼成にあたり、ポアや焼不足を発生
することがなく、しかも電荷の充放電時の電気歪
や冷熱サイクル試験時の収縮残留応力にする対抗
力が非常に大きく、かつ電荷供給速度の速い、高
耐電圧、高信頼度の高耐電圧コンデンサをを提供
することを目的とする。

上記目的を達成するため、本考案に係る高耐電
圧コンデンサは、誘電体磁器の相対向二面に電極
を設けた複数個のコンデンサを、前記電極に対し
てそのほぼ全面を覆う如く接続固定される金属端
子を間に挾んで、直列に接続固定したことを特徴
とする。

以下実施例たる添付図面を参照し、本考案の内
容を具体的に説明する。第２図Ａは本考案に係る
高耐電圧コンデンサの正面断面図、第２図Ｂは同
じくその分解斜視図である。図において、第１図
と同一の参照符号は機能的に同一性ある構成部分
を示している。この実施例では、円板状に形成さ
れた誘電体磁器１の厚み方向の両面に、電極２，
３を設けた２つのコンデンサを、円板状の金属端
子８を間に挾んで、たとえば半田等の導電性接着
材６，６によつて、互に直列に接続固定してあ
る。直列に接続固定されるコンデンサの個数は２
個に限らず、任意の複数個であればよい。このよ
うに本考案においては、従来、単一体となつてい
たコンデンサを、複数個に分割して直列に接続し
た構造となるから、各コンデンサを構成する誘電
体磁器１の厚さを従来より著るしく薄くすること
ができる。この結果、誘電体磁器１を成形する際
の充填密度が均一化され、焼成時におけるポアや
焼不足の発生がなくなり、高電界印加時の電気力
線分布が均等化され、破壊電圧が格段に向上する
こととなる。第３図は破壊電圧測定データを示す
図でＡは外径３９mm、厚み20mmの誘電体磁器を一
個だけ使用して構成した従来の高耐電圧コンデン
サの破壊電圧測定結果を示し、Ｂは外径３９mm、
厚み10mmの誘電体磁器を２個使用し、これを第２
図Ａ，Ｂに示す如く直列に接続した本考案に係る
高耐電圧コンデンサの破壊電圧測定結果を示して
いる。一つの黒点が一個の高耐電圧コンデンサに
相当する。

この第３図のデータから明らかなように、従来
の高耐電圧コンデンサＡは、最も破壊電圧の高い
ものでも135KV程度であるが、本考案に係る高
耐電圧コンデンサＢは、最低のものでも130KV
以上の破壊電圧が得られ、最高のものでは
150KV以上の非常に破壊電圧が得られる。

また、複数個のコンデンサを直列に接続した構
造であると、サージ電圧などの高電圧印加によつ
て、何個かの誘電体磁器が破壊された場合でも、
他の残りの正常な誘電体磁器によつて必要な耐電
圧、容量を確保できるから、多重保護絶縁構造と
なり、安全性及び信頼性が向上する。

各コンデンサを構成する誘電体磁器１の電極２
−３は、その電極面積のほぼ全面を覆う如く、金
属端子８によつて互に接続固定してある。このよ
うな構造であると、電極２，３と金属端子８との
間の接合面積が極限まで拡大されるから、コンデ
ンサ相互間の電荷供給速度が速くなり、たとえば
レーザ電源用コンデンサどのように高速度の電荷
供給速度を要求される用途に好適な高耐電圧コン
デンサが得られる。

また、前記金属端子８の存在によつて、コンデ
ンサ相互間の接合強度が大きくなるので、充放電
動に伴つて発生する電歪現象および冷熱サイクル
試験時の収縮残留応力に対する抵抗力が大きくな
り、耐電圧特性が向上する。

第２図Ａ，Ｂに示す実施例では、最外部に位置
するコンデンサに接続された電極端子４，５も、
金属端子８と同様に、コンデンサの電極２または
３のほぼ全面を覆うように、電極２または３上に
接着材６によつて接続固定してあり、したがつて
金属端子８の場合と同様の効果、すなわち電荷供
給速度のスピードアツプ、電歪現象および収縮残
留応力に対する抵抗力の増大の効果が得られる。

前記電極端子４，５及び金属端子８の材質とし
ては、FeまたはNi等のFe合金が適当である。こ
れらの金属材料は、その線膨脹係数が誘電体磁器
１の線膨脹係数７〜12×^-6／degに近似した値に
なり、電極端子４，５及び金属端子８の半田付け
時或は冷熱サイクル試験において、界面に剥離や
空隙を発生する確率が小さくなり、コロナ開始電
圧の低下や容量変化を招くことのない高信頼性の
高耐電圧コンデンサが得られる。また、電極端子
４，５や金属端子８の表面は、銀や錫等の直流抵
抗の小さい金属メツキを施すことが望ましい。直
流抵抗が小さくなると、それだけ電荷の供給速度
がスピードアツプするからである。

また、当該高耐電圧コンデンサは、高電圧下に
おける電気絶縁性、アークに対する消弧性等に優
れた六弗化硫黄（SF₆）ガス中に封入して使用し
ても良い。絶縁樹脂７で被覆した状態でSF₆ガス
中に封入するときは、絶縁樹脂７は、環状脂肪系
エポキシ樹脂、ビスフエノール系エポキシ樹脂、
ポリブタジエン樹脂、またはフツ素樹脂のうち少
なくとも一種によつて構成する。

SF₆ガスは、電気絶縁性、消弧性に優れている
うえに、熱的、化学的に安定で、無害、不燃性、
冷却用大等の多くの利点があり、新しいガス絶縁
材料として注目されているが、電弧によつて
SF₄，SO₄，SOF₂などのガスを生成し、これらの
ガスは水分の存在下でSO₂F₂、HFなどを生成せ
しめ、これらのガスによつてコンデンサが侵蝕を
受け、極めて短時間で絶縁抵抗が低下し、使用に
耐えなくなる。

これに対し、全を前述のような合成樹脂より成
る絶縁樹脂７で被覆した場合には、SO₂F₂、HF
などのガス中においても磁器コンデンサが侵蝕を
受けることがなく、SF₆ガス中においても半永久
的に安定に使用することができる。

なお、絶縁樹脂７を被着する代りに、コンデン
サの組立体を絶縁ケース内に入れ、その隙間に絶
縁樹脂を充填してもよい。また、SF₆ガス中に封
入する場合、水分の存在を許さない構造とすれ
ば、絶縁樹脂７をもたない裸の状態でSF₆ガス中
に封入することもできる。

第２図Ａ，Ｂに示す実施例では、誘電体磁器１
の両端面のほぼ全面に電極２，３を被着形成して
あるが、第４図に示すように、誘電体磁器１の外
周縁からギヤツプg₁だけ内側に、電極２，３を設
ける構造としてもよい。このようなギヤツプg₁が
あると、電極２，３を印刷する場合に印刷位置ズ
レを生じても、その位置ズレがギヤツプg₁内にあ
る限り、印刷塗料が誘電体磁器１の外周縁にタレ
込むことがないから、印刷塗料のタレ込みによる
耐電圧特性の低下を防止することができる。ま
た、外周研摩する場合研摩の容易な誘電体磁器１
のみを研摩し、電極２，３を研摩することがない
ので、電極２，３の研摩による展延、絡みを回避
しつつ、能率良く研摩することができる。

以上述べたように、本考案に係る高耐電圧コン
デンサは、誘電体磁器の相対向二面に電極を設け
た複数個のコンデンサを、前記電極に対してその
ほぼ全面を覆う如く接続固定される金属端子を間
に挾んで直列に接続固定したことを特徴とするか
ら、誘電体磁器の成形、焼成にあたりポアや焼不
足を発生することがなく、しかも電荷の充放電時
の電気歪や冷熱サイクル試験時の収縮残留応力に
対する抵抗力が非常に大きく。かつ電荷供給速度
の速い、高耐電圧、高信頼性の高耐電圧コンデン
サを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高耐電圧コンデンサの断面図、
第２図Ａは本考案に係る高耐電圧コンデンサの断
面図、第２図Ｂは同じくその構造を説明するため
の分解斜視図、第３図は破壊電圧測定データを示
す図、第４図は本考案に係る高耐電圧コンデンサ
を構成するコンデンサ単体の別の実施例にける斜
視図を示している。 １……誘電体磁器、２，３……電極、４，５…
…電極端子、６……導電性接着材、７……破壊樹
脂、８……金属端子。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 誘電体磁器の相対向二面に電極を設けた複数
   個のコンデンサを、前記電極に対して該電極の
   ほぼ全面を覆う如く接続固定される金属端子を
   間に挾んで直列に接続したことを特徴とする高
   耐電圧コンデンサ。 (2) 前記電極は、前記誘電体磁器の前記相対向二
   面のほぼ全面を覆うように設けたことを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第１項に記載の高
   耐電圧コンデンサ。 (3) 前記電極は、前記誘電体磁器の外周縁との間
   にギヤツプが生じるように設けたことを特徴と
   する実用新案登録請求の範囲第１項に記載の高
   耐電圧コンデンサ。 (4) 絶縁合成樹脂で被覆したことを特徴とする実
   用新案登録請求の範囲第１項、第２項または第
   ３項に記載の高耐電圧コンデンサ。 (5) 六弗化硫黄ガス中に封入したことを特徴とす
   る実用新案登録請求の範囲第１項、第２項、第
   ３項または第４項に記載の高耐電圧コンデン
   サ。