JPH0314201A

JPH0314201A - 酸化亜鉛非直線性抵抗体

Info

Publication number: JPH0314201A
Application number: JP1149873A
Authority: JP
Inventors: Masamichi Kuramoto; 政道倉元; Masako Tanaka; 雅子田中; Masao Hayashi; 正夫林; Yoshiyuki Innami; 印南　義之
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1989-06-13
Filing date: 1989-06-13
Publication date: 1991-01-22

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】Ａ　産業上の利用分野本発明は酸化亜鉛非直線性抵抗体の組成に関すＢ１発明
の概要本発明は避雷器等の特性要素として用いられている酸化
亜鉛非直線性抵抗体の熱損失を減少させる組成の提供を
図ったもので、組成成分として酸化亜鉛を主成分としア
ルミニウムを重量比で２０ｐｐｍ以下の量とする共にニ
ッケルを０５乃至０７　ｍｏｆ２％、クロムを０．２５
乃至０　、５　ｍｏｉ２％、マンガンを０．４５乃至０
．６５ｍｏｆ２％の範囲で添加することにより、避雷器
の特性要素として熱損失が小さく、且つ制限電圧比の低
い酸化亜鉛非直線性抵抗体とすることが可能となる。

Ｃ２従来の技術従来から電力系統接続機器を例えば落雷または系統の切
続の切換え等により起こり得る異常高電圧から保護する
ためにサージアブソーバ。避雷器等が使用されている。

避雷器等の特性要素として酸化亜鉛非直線性抵抗体（以
下ＺｎＯ抵抗体と記す）は優れた非直線性電圧−電流特
性を有し、理想的な素子である。

一般にＺｎＯ抵抗体の電圧−電流特性は■ １＝（−）（２の式で示される。ここで、■は印加電圧
、■は電流、Ｃは通常の抵抗体の抵抗値に相当する量（
非直線抵抗）、αは非直線指数である。

避雷器においでは非直線指数αが大であることが望まし
く、ＺｎＯ抵抗体として３０φの素子に換算してα〉３
０が必要とされる。−■ このα値が太き（づれば、常時課電電圧における漏れ電
流の大きさを制限するので、電力消費による自己発熱の
熱損失を小さくする。課電率を８０％（ＩｍＡが流れた
場合のＺ、　ｎ　Ｏ抵抗体の端子間電圧Ｖ＋ｍＡの８０
％）として使用する場合、熱損失（ｍ　Ｗ　）をＶｌ、
ｌ、Ａ　（ｖ　）で割った値（ｍ　Ｗ　／　Ｖ　）が０
０３以下が望ましい。−■ また制限電圧比（Ｖｌ−Ａと他の電流が流れた場合の同
一非直線抵抗体の端子間電圧の比で、大電流領域におけ
る保護特性を示ず）として、ＺｎＯ抵抗体が３２φの素
子の場合に、電流値２５０ＯＡにおけるＶ２６００Ａと
Ｖ　１ｍＡの比が１．６５以下が望ましい。−■ その他、雷等のパルス状ザージが加わった時のＺｎＯ抵
抗体の放電耐量の安定性を示す特性としてインパルス劣
化（Δｖ１．．．Ａ）が挙げられる。この特性はｌ０Ｋ
Ａ印加した時の前後の■１．１．９の変化率△■１□／
ｖ１ｍＡて表され、　　Δｖｌ、ＨＡ／Ｖ１．ｎＡ　　
≦２％が望ましい。−■ Ｄ　発明が解決しようとする課題しかし、」−記のＺｎＯ抵抗体として要求される■〜■
迄の特性のなかで、損失の特性■と制限電圧比の特性■
は相反する特性てあり、一般に損失の小さいＺｎＯ抵抗
体の素子は制限電圧比が大きくなってしまう。従って、
損失が小さく制限電圧比も小さいＺｎＯ抵抗体であれば
、課電率を高くして使用することが可能となり、ＺｎＯ
抵抗体を特性要素として用いる避雷器の小形化が実現で
きる。

本発明は」二記課題に鑑み成されたもので、損失と共に
制限電圧比が小さいＺｎＯ抵抗体の提供を目的とする。

Ｅ　課題を解決するための手段本発明は酸化亜鉛非直線性抵抗体の組成に特徴を有する
もので、組成成分として酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分としアルミ
ニウム（Ａ１２）を重量比で２０　ｐｐｍ以下の量とす
ると共にニッケル（Ｎ　ｉ　Ｏ）を０．５乃至０　、７
　ｍｏｆ２％、クロム（ｃ　ｒ　２０３）を０２５乃至
０　、５　ｍｏ１２％、マンガン（Ｍ　ｎ　Ｏ２）を０
．４５乃至０．６５ｍｏ（７％の範囲で添加することを
特徴とする。

Ｆ４作用上記手段を用いることにより、損失が小さく且つ制限電
圧比の小さい酸化亜鉛非直線性抵抗体を得ることができ
る。

Ｇ、実施例以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

ＺｎＯ抵抗体は酸化亜鉛（ＺｎＯ）を主成分とし、添加
物としてビスマス　コバルト　マンガンクロム、ｉ−１
い素、ニッケル及びアルミニウムを加えて配合した原料
を焼成して成るセラミックスである。このＺｎＯ抵抗体
におけるアルミニウムの添加混合が、制限電圧比特性に
与える効果について！Ｊ１特公昭６３−３０７６５号「
酸化亜鉛非直線抵抗体」に開示している。

本実施例ではＺｎＯ抵抗体に加える各添加物の添加量が
各種特性に与える効果について測定を行った。この測定
は各添加物の添加量を２通りに変えた組成について実施
した。即ち純度９９％のＺｎＯに、０ｒ２Ｏ３を０．１
９ｍｏ１２％と０　、２４　ｍｏＱ％。

Ｍ　ｎ　０２を０　、７４　ｍｏｆ！％と０　、７３　
ｍｏＱ％　ＮｉＯを０．３７ｍｏ１２％と０．４７ｍｏ
ｆ！％　Ｃ０ｚ０３を０９６ｍｏ１２％と０．９７ｍｏ
Ｃ％　Ｓｂ、Ｏａを０．９３ｍｏ（２％と０．９６ｍｏ
ｌ％、Ｂｉ２’３を０．５３ｍｏｆ２％と０５５ｍｏＣ
％に夫々秤量し、これにアルミニウムを硝酸アルミニウ
ム水溶液で所定量加えて混合してスラリーとした。この
混合スラリーを乾燥、造粒した後円板に加圧成形し、焼
成して焼結体を得た。

この焼結体を研磨した後にｔａ電極を焼き付けた。

この焼結体から成るＺｎＯ抵抗体をアルミニウムの添加
量を種々に変えて製造し、アルミニウム添加量に対する
非直線性指数αの変化（第１図）制限電圧比Ｖ　Ｒ／Ｖ
　Ｃと制限電圧比の変化（第２図）、損失（第３図）を
夫々測定しグラフに表した。

この測定結果から、アルミニウムの添加量を減量すれば
、第３図に示したように２０　ｐｐｍ　（重量化）位か
ら急激に損失（ｒｎ　Ｗ　／　Ｖ　＋。、Ａ）が減少す
ることがわかる。またこの変化にともなって非直線性指
数α値も第１図に示すように減少する関係になる。一方
制限電圧比は第２図に示すようにアルミニウム２０ｐｐ
ｍ比上で急に増大する。

上記の測定結果を基に損失（ｍＷ／Ｌ□Ａ）が００３ｍ
Ｗ／■１ｎ、Ａにり小さくて、しかも制限電圧比（ＶＲ
／ＶＣ）か１．６５より小さい特性のＺｎＯ抵抗体を求
めるために、アルミニウムの添加量を減らした場合にお
いても制限電圧比（ＶＲ／ＶＣ）を小さくするようなニ
ッケル、クロム、マンガンの添加量の最適範囲を求めた
。即ち、夫々の単独の最適値はビスマス、コバルト、マ
ンガン、アンチモンクロム、（′］い素、ニッケルを夫
々Ｂｉ２０３−〇　、　６　ｍｏ１２％、　Ｃ０２０３
＝　Ｉ　、　Ｏｍｏρ％、Ｍｎ０７＝０．６　ｍｏｃ％
、　　５ｂ２０３＝１．０ｍｏＱ％、ＣｒｔＯ３＝０．
２５ｍｏＱ％　　Ｓ　　ｉ　　Ｏ，＝　１　．５ｍｏＱ
％、Ｎｉ０＝０　、５　ｎｏρ％として、これにアルミ
ニウム焼結体中に重量比で２０ｐｐｍというベース組成
において求めた。そして上記の組成のニッケル、クロム
、マンガンの添加量を変化させた場合の各種特性の変化
を測定した。

第６図は添加量の変化に対する特性値を示したもので、Ｉ　　Ｎｉの最適範囲として、Ｎｉの添加量を増加させ
ると制限電圧比（ＶＲ／ＶＣ）は小さくなっていくが、
損失（ｍＷ／■１ｍＡ）が大きくなっていくので０　、
５　ｍｏσ％〜０　、７　ｍｏｆ！％が最適である。

２、　０ｒの最適範囲として、第４図に示す損失と制限
電圧比の関係を表したグラフからも明らかなように、損
失が０　、３’ｒｎＷ／　Ｌｌ、１Ａ以下で、制限電圧
比が１．６５以下の添加量は０．２５〜０゜５ｍｏρ％
が最適である。

３、Ｍｎの最適範囲として、第５図に示す損失と制限電
圧比の関係を表したグラフからも明らかなように、損失
を０　、０３　ｒｎ　Ｗ　／　Ｖ　＋　、１．Ａ以下に
する添加量は０．４５〜０．６５ｍｏρ％が最適である
。

以」二の測定結果からＮｉの添加量の最適範囲は０．５
〜０　、７　ｍｏＱ％であり、Ｃｒの添加量の最適範囲
は０．２５Ａ−０，５ｍｏｉ２％であり、Ｍｎの添加量
の最適範囲は０４５〜０．６５ｍｏρ％となる。

次に第６図の試料Ｎ　ｏ　ｌ　８〜Ｎｏ２４に示すよう
に、」１記のＮｉ、Ｃｒ、Ｍｎの添加量を一定範囲内で
変化させると共に、アルミニウムの添加量を２０　ｐｐ
ｍから減少さ且た場合の各特性の変化を測定した。試料
Ｎ０１８はＭ　ｎか０　、７　ｍｏｂ％てＣｒが０．１
５ｍｏρ％の場合には」１記の最適範囲を外れる場合で
あり、損失は０　、０３６　ｒｎ　Ｗ　／　ＶｌｎＡと
なって要求した特性範囲を外れている。

また試料Ｎ　ｏ　１９−　Ｎ　ｏ　２１はＣｒがＯ，Ｉ
５ｍｏＱ％で最適範囲を外れているため制限電圧比ＶＲ
／　ＶＣが６５となって要求特性範囲を外れている。こ
れに比へて試料Ｎｏ２２−Ｎｏ２４はＭｎＣｒＮｉの夫
々の添加量がいずれも最適範囲に入っているために、損
失は００３ｍＷ／ｖｌｎ１Ａ以下で、制限電圧比ＶＲ／
ＶＣも１．６５以下となり、要求特性を満足している。

Ｈ０発明の効果以上、説明したように本発明は酸化亜鉛非直線性抵抗体
の組成成分としてアルミニウムを重量比２で２０ｐｐｍ以下の量とすると共にニッケルを０．５乃
至０　、７　ｍｏ＆％、クロムを０．２５乃至０５ｍ０
ρ％、マンガンを０．４５乃至０．６５ｍｏρ％の範囲
で添加したので、損失が０　、０３　ｍ　Ｗ　／　Ｖ３
．、、Ａ以下で、且つ制限電圧比Ｖ　Ｒ／Ｖ　Ｃが１．
６５以下の、熱損失が小さく大電流領域にお（Ｊる電圧
の立上りが低く電圧の非直線性に優れた酸化亜鉛非直線
性抵抗体の提供が可能となり、避雷器に小形で優れた特
性の特性要素として用いることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る酸化亜鉛非直線性抵抗体の添加物が
特性に与える影響を説明するもので、第１図はアルミニ
ウムの添加量に対する非直線性指数（α）の変化を示す
図、第２図はアルミニウム示す図、第３図はアルミニウ
ムの添加量に対する損失の変化を示す図、第４図はクロ
ムの添加バＮに対する損失と制限電圧比の変化を示す図
、第５図はマンガンの添加量に対する損失と制限電圧比
の変化を示す図、第６図は各添加物の添加量に対する損
失と制限電圧比及びインパルス劣化の変化を示す測定値
を示したものである。外２名

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　酸化亜鉛を主な組成とする酸化非直線性抵抗体
において、組成成分としてアルミニウム（Ａｌ）を重量比で２０ｐ
ｐｍ以下の量とすると共にニッケル（ＮｉＯ）を０．５
乃至０．７ｍｏｌ％、クロム（Ｃｒ＿２Ｏ＿３）を０．
２５乃至０．５ｍｏｌ％、マンガン（ＭｎＯ＿２）を０
．４５乃至０．６５ｍｏｌ％の範囲で添加することを特
徴とした酸化亜鉛非直線性抵抗体。