JPH10261504A - Power resistor, method of manufacturing power resistor, power circuit breaker, and neutral ground resistor - Google Patents
Power resistor, method of manufacturing power resistor, power circuit breaker, and neutral ground resistorInfo
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- JPH10261504A JPH10261504A JP9063285A JP6328597A JPH10261504A JP H10261504 A JPH10261504 A JP H10261504A JP 9063285 A JP9063285 A JP 9063285A JP 6328597 A JP6328597 A JP 6328597A JP H10261504 A JPH10261504 A JP H10261504A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 単位体積当たりの熱容量が大きく、適切な抵
抗値を有し、さらに機械的特性を向上した電力用抵抗体
を提供しようとするものである。
【解決手段】 酸化アルミニウムまたはアルミニウムを
含む複合酸化物と、カーボン0.3〜5重量%と、部分
安定化ジルコニア0.1〜30重量%とを含む焼結体で
あって、前記焼結体は(a)前記酸化アルミニウムまた
はアルミニウムを含む複合酸化物および部分安定化ジル
コニア0.1〜30重量%を含む第1領域と、(b)前
記酸化アルミニウムまたはアルミニウムを含む複合酸化
物、部分安定化ジルコニア0.1〜30重量%および前
記第1領域より多いカーボンを含む第2領域とからな
る:および前記焼結体の対向する2つの面に形成され、
前記第2領域により互いに電気的に接続される一対の電
極;を具備したことを特徴とする。
(57) [Problem] To provide a power resistor having a large heat capacity per unit volume, an appropriate resistance value, and further improved mechanical characteristics. SOLUTION: The sintered body contains aluminum oxide or a composite oxide containing aluminum, 0.3 to 5% by weight of carbon, and 0.1 to 30% by weight of partially stabilized zirconia. (A) a first region containing 0.1 to 30% by weight of the above-mentioned aluminum oxide or aluminum-containing composite oxide and partially stabilized zirconia; and (b) a first region containing the above-mentioned aluminum oxide or aluminum-containing composite oxide, partially stabilized. Zirconia 0.1 to 30% by weight and a second region containing more carbon than the first region: and formed on two opposing surfaces of the sintered body,
A pair of electrodes that are electrically connected to each other by the second region.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は過大な電気エネルギ
ーを吸収するのに好適な電力用抵抗体、例えば、高電圧
遮断器のサージ吸収抵抗器に用いられる抵抗体の製造方
法、電力用抵抗体、電力用遮断器および中性点接地抵抗
器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a power resistor suitable for absorbing excessive electric energy, for example, a resistor used for a surge absorption resistor of a high-voltage circuit breaker, and a power resistor. , A power circuit breaker and a neutral point grounding resistor.
【0002】[0002]
【従来の技術】現在、遮断器等の電流制御用、電動機の
始動・回生に伴う各種制御用、または送電系統の異常発
生時における接地用として、種々の電力用抵抗器が用い
られている。これら抵抗器は、金属抵抗体、セラミック
抵抗体、これらの複合体により構成されている。2. Description of the Related Art At present, various power resistors are used for current control of a circuit breaker or the like, various controls for starting and regenerating an electric motor, or grounding when an abnormality occurs in a power transmission system. These resistors are composed of a metal resistor, a ceramic resistor, and a composite thereof.
【0003】遮断器に用いられる従来の抵抗体として
は、例えば特開昭58−139401号公報に記載され
ているような炭素粒子分散型セラミック抵抗体が用いら
れている。この抵抗体は、絶縁性成分である酸化アルミ
ニウム粉末に、導電性成分であるカーボン粉末を混合
し、結合材である粘土で焼き固めたもので、100〜2
500Ω・cmの抵抗率を有する。As a conventional resistor used for a circuit breaker, for example, a carbon particle-dispersed ceramic resistor described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 58-139401 is used. This resistor is obtained by mixing carbon powder as a conductive component with aluminum oxide powder as an insulating component and baking it with clay as a binder.
It has a resistivity of 500 Ω · cm.
【0004】また、中性点接地抵抗器の抵抗体としては
炭素粒子分散型セラミック抵抗体の他に、例えば特開平
7−161505号公報に記載されているような酸化亜
鉛を主成分とし、酸化アルミニウムと酸化マグネシウム
を副成分とする直線抵抗体が用いられている。As a resistor of a neutral point grounding resistor, in addition to a carbon particle dispersed ceramic resistor, for example, zinc oxide as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-161505 is used as a main component. A linear resistor having aluminum and magnesium oxide as subcomponents is used.
【0005】前記抵抗体のうち、前者の炭素粒子分散型
セラミック抵抗体はカーボン粉末の添加量を調整するこ
とで任意の抵抗率を持つ抵抗体を得ることができるとい
う利点を有する。しかしながら、気孔率が10〜30%
と高く、緻密性に劣るため以下に示すような問題があ
る。[0005] Among the resistors, the former carbon particle-dispersed ceramic resistor has an advantage that a resistor having an arbitrary resistivity can be obtained by adjusting the amount of carbon powder added. However, the porosity is 10-30%
And high density, resulting in the following problems.
【0006】第1の問題は、体積当たりの熱容量が2J
/cm3 ・K程度と小さいことである。そのため、単位
体積当たりの吸収できるエネルギー量が小さくなり、電
気エネルギーを吸収すると温度が著しく上昇する。温度
上昇を抑えるためには、多くの抵抗体を必要とする。The first problem is that the heat capacity per volume is 2J.
/ Cm 3 · K. Therefore, the amount of energy that can be absorbed per unit volume becomes small, and the temperature rises significantly when electric energy is absorbed. In order to suppress the temperature rise, many resistors are required.
【0007】第2の問題は、高電圧を通電させると、カ
ーボン粉末間で放電を起こすことである。放電が顕著に
なると、貫通放電を生じる。The second problem is that when a high voltage is applied, a discharge occurs between the carbon powders. When the discharge becomes remarkable, a through discharge occurs.
【0008】第3の問題は、気孔率が大きいため機械的
強度が小さく(4点曲げ平均強度で20MPa)、抵抗
体内部の抵抗値分布によって発生する発熱分布によっ
て、熱衝撃破壊を起こすことである。The third problem is that the mechanical strength is small due to the large porosity (20 MPa in terms of the four-point bending average strength), and thermal shock destruction is caused by the heat generation distribution generated by the resistance distribution inside the resistor. is there.
【0009】第4の問題は、大気中、300℃以上にな
ると、抵抗体内部の炭素粒子が、開気孔を通して酸化、
消失して抵抗値が増加するために抵抗体としての機能を
失ってしまうことである。A fourth problem is that when the temperature becomes 300 ° C. or more in the atmosphere, carbon particles inside the resistor are oxidized through open pores,
It disappears and the resistance value increases, so that the function as a resistor is lost.
【0010】また、前記抵抗体のうち、後者の酸化亜鉛
を主成分とした抵抗体は電流−電圧特性に非直線性が存
在する。電力用抵抗体は大電流で使用することが多く、
非直線性の存在は抵抗値の安定性に欠き、抵抗体として
充分に機能できない。さらに機械的強度も、炭素粒子分
散型セラミック抵抗体よりは大きいものの、4点曲げ平
均強度で100MPa程度と小さく、耐熱衝撃性に劣
る。[0010] Of the above-mentioned resistors, the latter, which is mainly composed of zinc oxide, has non-linearity in current-voltage characteristics. Power resistors are often used with large currents,
The existence of non-linearity lacks stability of the resistance value and cannot function sufficiently as a resistor. Further, although the mechanical strength is higher than that of the carbon particle-dispersed ceramic resistor, the four-point bending average strength is as small as about 100 MPa, and the thermal shock resistance is poor.
【0011】このようなことから、本発明者らは特開平
8−45702号公報に新しい電力用抵抗体を開示し
た。これは、平均粒径が0.2μmと小さな酸化アルミ
ニウム粉末を原料粉末として用いることで、気孔率10
%以下の緻密な焼結体を得るものである。その結果、単
位体積当たりの熱容量は、前述した炭素粒子分散型セラ
ミック抵抗体の1.5倍もの熱容量を有し、さらに優れ
た電流−電圧特性を示す。[0011] Under such circumstances, the present inventors have disclosed a new power resistor in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-45702. This is because the use of aluminum oxide powder having a small average particle size of 0.2 μm as the raw material powder has a porosity of 10%.
% Or less. As a result, the heat capacity per unit volume is 1.5 times that of the carbon particle dispersed ceramic resistor described above, and further excellent current-voltage characteristics are exhibited.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、単位体積当
たりの熱容量が大きく、かつ適切な抵抗値を有し、さら
に機械的強度が向上された電力用抵抗体を提供しようと
するものである。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a power resistor having a large heat capacity per unit volume, an appropriate resistance value, and improved mechanical strength. .
【0013】本発明は、単位体積当たりの熱容量が大き
く、かつ適切な抵抗値を有し、さらに安定した抵抗値を
有する電力用抵抗体を製造し得る方法を提供しようとす
るものである。An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a power resistor having a large heat capacity per unit volume, an appropriate resistance value, and a stable resistance value.
【0014】本発明は、遮断容量が大きく、遮断性能の
安定した投入抵抗ユニットを備え、小型、高性能化を達
成した電力用遮断器を提供しようとするものである。An object of the present invention is to provide a power circuit breaker having a large breaking capacity, a closing resistance unit having a stable breaking performance, and achieving a small size and high performance.
【0015】本発明は、適切かつ安定した抵抗値を有す
る抵抗ユニットを備え、効果的に地絡電流抑制を図るこ
とが可能な中性点接地抵抗器を提供しようとするもので
ある。An object of the present invention is to provide a neutral point grounding resistor having a resistance unit having an appropriate and stable resistance value and capable of effectively suppressing a ground fault current.
【0016】[0016]
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係わ
る電力用抵抗体は、酸化アルミニウムまたはアルミニウ
ムを含む複合酸化物と、カーボン粒子0.3〜5重量%
と、部分安定化ジルコニア0.1〜30重量%とを含む
焼結体であって、(a)前記酸化アルミニウムまたはア
ルミニウムを含む複合酸化物および部分安定化ジルコニ
ア0.1〜30重量%を含む第1領域と、(b)前記酸
化アルミニウムまたはアルミニウムを含む複合酸化物、
部分安定化ジルコニア0.1〜30重量%および前記第
1領域より多いカーボン粒子を含む第2領域とからな
る:および前記焼結体の対向する2つの面に形成され、
前記第2領域により互いに電気的に接続される一対の電
極;を具備したことを特徴とするものである。According to a first aspect of the present invention, there is provided a power resistor comprising aluminum oxide or a composite oxide containing aluminum, and 0.3 to 5% by weight of carbon particles.
And 0.1 to 30% by weight of partially stabilized zirconia, comprising (a) the aluminum oxide or the composite oxide containing aluminum and 0.1 to 30% by weight of partially stabilized zirconia. A first region, and (b) the aluminum oxide or a composite oxide containing aluminum,
Consisting of 0.1-30% by weight of partially stabilized zirconia and a second region containing more carbon particles than said first region: and formed on two opposing surfaces of said sintered body;
A pair of electrodes that are electrically connected to each other by the second region.
【0017】本発明の請求項2に係わる電力用抵抗体の
製造方法は、カーボン粉末が少ないかもしくはカーボン
粉末を含まず、酸化アルミニウム粉末と、平均粒径1μ
m以下のZr,Y,Mg,Ca,Ti,Si,Hf,B
a,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Al
の中から選ばれる少なくとも1種以上の金属粉末0.1
〜10重量%とを含有する第1造粒原料を調製する工程
と、酸化アルミニウム粉末と、平均粒径1μm以下のカ
ーボン粉末と、平均粒径1μm以下のZr,Y,Mg,
Ca,Ti,Si,Hf,Ba,Cr,Mn,Fe,C
o,Ni,Cu,Zn,Alの中から選ばれる少なくと
も1種以上の金属粉末0.1〜10重量%とを含み、前
記第1造粒原料よりカーボン粉末の量が多い第2造粒原
料を調製する工程と、前記第1造粒原料および前記第2
造粒原料とを混合して全体のカーボン粉末の含有量を
0.5〜3重量%とした後、成形、焼結することにより
焼結体を作製する工程と、前記焼結体の対向する主面に
一対の電極を形成する工程とを具備したことを特徴とす
るものである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a power resistor, wherein the carbon powder is small or does not contain the carbon powder, and the aluminum oxide powder has an average particle diameter of 1 μm.
m or less of Zr, Y, Mg, Ca, Ti, Si, Hf, B
a, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al
At least one kind of metal powder selected from 0.1
Preparing a first granulated raw material containing 10 to 10% by weight, aluminum oxide powder, carbon powder having an average particle size of 1 μm or less, and Zr, Y, Mg,
Ca, Ti, Si, Hf, Ba, Cr, Mn, Fe, C
o, Ni, Cu, Zn, Al, a second granulated raw material containing at least one or more metal powders selected from the group consisting of 0.1 to 10% by weight and containing more carbon powder than the first granulated raw material. Preparing the first granulated raw material and the second
After mixing the granulated raw material to make the content of the entire carbon powder 0.5 to 3% by weight, forming and sintering to produce a sintered body; Forming a pair of electrodes on the main surface.
【0018】本発明の請求項3に係わる電力用遮断器
は、電流経路に配置される主開閉手段;前記電流経路に
前記主開閉手段に対して並列になるように接続され、前
記主開閉手段をONさせる前にONされる補助開閉手
段;および前記補助開閉手段に直列に接続され、前記請
求項1記載の抵抗体または前記請求項2記載の方法で製
造された抵抗体が複数組み込まれた投入抵抗ユニット;
を具備したことを特徴とするものである。A power circuit breaker according to claim 3 of the present invention comprises: main switching means arranged in a current path; connected to the current path so as to be parallel to the main switching means; An auxiliary opening / closing means that is turned on before turning on the power supply; and a plurality of resistors connected in series with the auxiliary opening / closing means and manufactured by the method according to claim 1 or the method according to claim 2. Closing resistance unit;
It is characterized by having.
【0019】本発明の請求項4に係わる中性点接地抵抗
器は、接地容器;前記容器内に配置され、接地線を通し
て接地される下部端子板;前記下部端子板上に載置され
た前記請求項1記載の抵抗体または前記請求項2記載の
方法で製造された抵抗体を複数積層した構造を有する抵
抗ユニット;前記抵抗ユニットの最上面に配置される上
部端子板;および前記容器の上面に前記上部端子板と接
続するように配置され、上端に外部接続用端子を有する
ブッシング;を具備したことを特徴とするものである。A neutral point grounding resistor according to claim 4 of the present invention is a grounded container; a lower terminal plate disposed in the container and grounded through a ground wire; and the lower terminal plate mounted on the lower terminal plate. A resistor unit having a structure in which a plurality of resistors according to claim 1 or a plurality of resistors manufactured by the method according to claim 2 are stacked; an upper terminal plate disposed on an uppermost surface of the resistor unit; and an upper surface of the container. A bushing, which is disposed so as to be connected to the upper terminal plate and has an external connection terminal at an upper end.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わる電力用抵抗
体を図面を参照して詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a power resistor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【0021】図1は、本発明に係わる電力用抵抗体を示
す斜視図、図2は図1の電力用抵抗体の断面図、図3は
図1の焼結体の微構造を模式的に示す図である。FIG. 1 is a perspective view showing a power resistor according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the power resistor of FIG. 1, and FIG. 3 schematically shows a microstructure of the sintered body of FIG. FIG.
【0022】抵抗体1は、円板状の焼結体2と、前記焼
結体2の円形両面に形成された一対の電極3と、前記焼
結体2の両面周縁を含む外周面に被覆された絶縁層4と
から構成されている。前記焼結体2は、前記焼結体2は
図3に示すようにカーボン量が少ないかもしくはカーボ
ンを含まない第1領域5と、この第1領域5よりカーボ
ン量の多い第2領域6とからなり、前記第1領域5は実
質的に絶縁性を示し、前記第2領域6は導電性を示す。
前記焼結体2において、前記第2領域6は3次元的なネ
ットワーク構造で互いに接続されていると共に、前記一
対の電極3に繋がるように配置されている。このような
第2領域6の接続状態および第2領域6自体の抵抗率に
より前記焼結体2の抵抗値が制御される。The resistor 1 covers a disc-shaped sintered body 2, a pair of electrodes 3 formed on both circular surfaces of the sintered body 2, and an outer peripheral surface including peripheral edges of both sides of the sintered body 2. And the insulating layer 4 formed. As shown in FIG. 3, the sintered body 2 includes a first region 5 having a small amount of carbon or no carbon, and a second region 6 having a larger amount of carbon than the first region 5. The first region 5 substantially exhibits insulation, and the second region 6 exhibits conductivity.
In the sintered body 2, the second regions 6 are connected to each other in a three-dimensional network structure, and are arranged so as to be connected to the pair of electrodes 3. The resistance of the sintered body 2 is controlled by the connection state of the second region 6 and the resistivity of the second region 6 itself.
【0023】前記第1領域5は、図3に示すように酸化
アルミニウム粒子7および部分安定化ジルコニア粒子8
からなる形態を有し、実質的に絶縁性を示す。As shown in FIG. 3, the first region 5 includes aluminum oxide particles 7 and partially stabilized zirconia particles 8.
And has a substantially insulating property.
【0024】前記第2領域6は、図3に示すように絶縁
性の酸化アルミニウム粒子9および部分安定化ジルコニ
ア粒子10の粒界に導電性のカーボン11が存在する形
態を有し、前記カーボン11により複数の第2領域6を
相互に電気的に接続している。As shown in FIG. 3, the second region 6 has a form in which conductive carbon 11 is present at the grain boundaries of the insulating aluminum oxide particles 9 and the partially stabilized zirconia particles 10. The plurality of second regions 6 are electrically connected to each other.
【0025】前記第1領域5は、前記焼結体2中に大部
分を占め、残りが前記第2領域6で占められ、前記第2
領域6のカーボンにより前記一対の電極3間を電気的に
接続することが好ましい。特に、前記焼結体2中の前記
第1領域5および第2領域6は、それぞれ第1領域5が
60〜95重量%、第2領域6が5〜40重量%になる
ように存在されることが好ましい。The first region 5 occupies most of the sintered body 2 and the remainder is occupied by the second region 6.
It is preferable to electrically connect the pair of electrodes 3 with the carbon in the region 6. In particular, the first region 5 and the second region 6 in the sintered body 2 are present such that the first region 5 is 60 to 95% by weight and the second region 6 is 5 to 40% by weight. Is preferred.
【0026】このような第1領域5、第2領域6の存在
形態を有する焼結体2において、前記焼結体2中のカー
ボンの量は、0.5〜3重量%、前記第1領域5のカー
ボン含有量は0.2重量%未満(0重量%を含む)、前
記第2領域6のカーボン含有量は0.2〜5重量%であ
ることが好ましい。In the sintered body 2 having such a form of the first region 5 and the second region 6, the amount of carbon in the sintered body 2 is 0.5 to 3% by weight, Preferably, the carbon content of No. 5 is less than 0.2% by weight (including 0% by weight), and the carbon content of the second region 6 is 0.2 to 5% by weight.
【0027】前記焼結体2中、前記第1領域5中および
前記第2領域6中のカーボン量を限定したのは、次のよ
うな理由によるものである。The reason for limiting the amount of carbon in the first region 5 and the second region 6 in the sintered body 2 is as follows.
【0028】前記焼結体中のカーボン量を0.5重量%
未満にすると、カーボンの導電性が発揮されず、その結
果、前記焼結体の抵抗率が105 Ω・cm以上になり、
電力用抵抗体としては抵抗率が大きくなり過ぎる恐れが
ある。一方、前記焼結体中のカーボン量が3重量%を越
えると電気抵抗が10Ω・cm以下と小さくなり、同様
に電力用抵抗体として不向きである。より好ましい前記
焼結体2中のカーボンの量は、0.5〜2重量%であ
る。The amount of carbon in the sintered body is 0.5% by weight.
If it is less than, the conductivity of carbon is not exhibited, and as a result, the resistivity of the sintered body becomes 10 5 Ω · cm or more,
The resistivity of the power resistor may be too high. On the other hand, if the amount of carbon in the sintered body exceeds 3% by weight, the electric resistance becomes as low as 10 Ω · cm or less, which is similarly unsuitable as a power resistor. More preferably, the amount of carbon in the sintered body 2 is 0.5 to 2% by weight.
【0029】前記第1領域5のカーボン含有量を0.2
重量%以上にすると、第1領域5に絶縁性を持たせるこ
とが困難になる。The first region 5 has a carbon content of 0.2
If the content is not less than% by weight, it is difficult to provide the first region 5 with insulating properties.
【0030】前記第2領域6は、そのカーボン含有量に
より抵抗率が制御される。前記第2領域6のカーボン含
有量を0.2重量%未満にすると、抵抗率が105 Ω・
cm以上になり、電力用抵抗体としては抵抗率が大きく
なり過ぎる恐れがある。一方、前記第2領域6のカーボ
ン含有量が5重量%を越えると、第1領域と第2領域と
で焼結体を構成する本発明の効果が得られ難くなる。よ
り好ましい前記第2領域6のカーボン含有量は、0.5
〜3重量%である。The resistivity of the second region 6 is controlled by its carbon content. When the carbon content of the second region 6 is less than 0.2% by weight, the resistivity is 10 5 Ω ·
cm or more, and the resistivity of the power resistor may be too high. On the other hand, when the carbon content of the second region 6 exceeds 5% by weight, it is difficult to obtain the effect of the present invention in which the first region and the second region constitute a sintered body. More preferably, the carbon content of the second region 6 is 0.5
33% by weight.
【0031】前記第1領域5の中のカーボンが前記範囲
内(0.2重量%未満)で比較的多く含む場合には、前
記一対の電極3間の電気的導通は前記第2領域6中のカ
ーボンのみならず、前記第1領域5中のカーボンを経由
することを許容する。When the carbon in the first region 5 is relatively large in the above range (less than 0.2% by weight), the electrical conduction between the pair of electrodes 3 is in the second region 6. Not only carbon but also carbon in the first region 5 is allowed.
【0032】前記第2領域6の酸化アルミニウム粒子
は、平均粒径が前記第1領域5の酸化アルミニウム粒子
より小さいことが好ましい。具体的には、前記第2領域
6の酸化アルミニウム粒子は、平均粒径が0.2〜0.
5μmで、前記第1領域5の酸化アルミニウム粒子は前
記第2領域の酸化アルミニウム粒子の2〜8倍、より好
ましくは3〜6倍の大きさを有することが望ましい。こ
のように互いに異なる粒径の酸化アルミニウム粒子を有
する第1領域5および第2領域6からなる焼結体2を備
えた電力抵抗体は、開閉サージの吸収性が良好になる。The average particle diameter of the aluminum oxide particles in the second region 6 is preferably smaller than that of the aluminum oxide particles in the first region 5. Specifically, the average particle diameter of the aluminum oxide particles in the second region 6 is 0.2 to 0.1.
The size of the aluminum oxide particles in the first region 5 may be 2 to 8 times, more preferably 3 to 6 times the size of the aluminum oxide particles in the second region. As described above, the power resistor including the sintered body 2 including the first region 5 and the second region 6 having the aluminum oxide particles having different particle diameters has good switching surge absorption.
【0033】前記焼結体2中には、部分安定化ジルコニ
ア粒子が酸化アルミニウムに対して0.1〜30重量%
配合される。前記部分安定化ジルコニアとしては、例え
ば酸化カルシウム添加部分安定化ジルコニア、酸化セリ
ウム添加立方晶部分安定化ジルコニア、または酸化イッ
トリウム添加正方晶部分安定化ジルコニアが用いられ
る。特に、酸化イットリウム添加正方晶部分安定化ジル
コニアが好ましい。In the sintered body 2, the partially stabilized zirconia particles contain 0.1 to 30% by weight of aluminum oxide.
Be blended. As the partially stabilized zirconia, for example, calcium oxide-added partially stabilized zirconia, cerium oxide-added cubic partially stabilized zirconia, or yttrium oxide-added tetragonal partially stabilized zirconia is used. In particular, yttrium oxide-added tetragonal partially stabilized zirconia is preferable.
【0034】前記部分安定化ジルコニアは、0.2〜
4.0μmの平均粒径を有することが好ましい。[0034] The partially stabilized zirconia is 0.2 to
It preferably has an average particle size of 4.0 μm.
【0035】前記部分安定化ジルコニアの配合範囲を規
定したのは、次のような理由によるものである。The reason why the mixing range of the partially stabilized zirconia is specified is as follows.
【0036】前記部分安定化ジルコニアの配合割合を
0.1重量%未満にすると、添加効果に乏しく、抵抗体
(特に焼結体)の機械的特性を十分に向上させることが
困難になる。一方、前記部分安定化ジルコニアの配合割
合が30重量%を越えると次のような問題を生じる。
(1) 部分安定化ジルコニアの密度は、酸化アルミニウム
(4.0g/cm3 )の約1.5倍(5.9g/c
m3 )と大きいため、部分安定化ジルコニアの量を多く
すると抵抗体が重くなる。このような重い抵抗体を例え
ば電力機器中の抵抗ユニットに適用した場合、前記ユニ
ットを保持する部材の強度を上げる必要が生じ、結果と
して電力用機器のコストアップになる。(2) 部分安定化
ジルコニアは、熱容量が酸化アルミニウム(3.0J/
cm3 ・K)より10%小さい(2.7J/cm3 ・
K)。このため、部分安定化ジルコニアの量を多くする
と焼結体の熱容量が小さくなり、吸収できる電気エネル
ギー量が減少し、同エネルギー量の場合には、温度上昇
が著しくなる。(3) 抵抗体のエネルギー耐量値が減少す
る。部分安定化ジルコニアと酸化アルミニウムは、熱膨
張率に差があり、部分安定化ジルコニアの量が増加する
と内部に亀裂が発生し、機械的強度が落ちることが原因
と考えられる。より好ましい部分安定化ジルコニアの配
合割合は、1〜20重量%である。If the proportion of the partially stabilized zirconia is less than 0.1% by weight, the effect of addition is poor, and it is difficult to sufficiently improve the mechanical properties of the resistor (particularly, the sintered body). On the other hand, if the proportion of the partially stabilized zirconia exceeds 30% by weight, the following problem occurs.
(1) The density of the partially stabilized zirconia is about 1.5 times (5.9 g / c) of aluminum oxide (4.0 g / cm 3 ).
m 3 ), the resistor becomes heavy when the amount of the partially stabilized zirconia is increased. When such a heavy resistor is applied to, for example, a resistance unit in a power device, it is necessary to increase the strength of a member holding the unit, and as a result, the cost of the power device increases. (2) Partially stabilized zirconia has a heat capacity of aluminum oxide (3.0 J /
(cm 3 · K) 10% smaller (2.7 J / cm 3 ·
K). For this reason, when the amount of the partially stabilized zirconia is increased, the heat capacity of the sintered body is reduced, the amount of electric energy that can be absorbed is reduced, and in the case of the same amount of energy, the temperature rise becomes remarkable. (3) The energy withstand value of the resistor decreases. It is considered that partially stabilized zirconia and aluminum oxide have a difference in coefficient of thermal expansion. When the amount of partially stabilized zirconia increases, cracks are generated inside and the mechanical strength is reduced. A more preferable mixing ratio of the partially stabilized zirconia is 1 to 20% by weight.
【0037】前記焼結体2において、酸化アルミニウム
の代わりに例えば酸化アルミニウムに酸化マグネシウ
ム、酸化ケイ素および酸化カルシウムから選ばれる少な
くとも1つの酸化物を配合した複合酸化物を用いてもよ
い。In the sintered body 2, a composite oxide in which at least one oxide selected from magnesium oxide, silicon oxide and calcium oxide is mixed with aluminum oxide, for example, may be used instead of aluminum oxide.
【0038】前記焼結体2は、熱容量に影響を与えない
程度の量の不純物、例えば酸窒化アルミニウム、酸炭化
アルミニウムを含むことを許容する。The sintered body 2 is allowed to contain impurities such as aluminum oxynitride and aluminum oxycarbide in an amount that does not affect the heat capacity.
【0039】前記電極3は、例えばアルミニウム、ニッ
ケルのような金属、またはHf、Nb、Ta、Tiの炭
化物もしくはTiNから形成されることが好ましい。The electrode 3 is preferably made of a metal such as aluminum or nickel, or a carbide of Hf, Nb, Ta, Ti or TiN.
【0040】前記絶縁層4は、前記焼結体2の側面での
沿面放電を防止するために前記焼結体2に形成される。
前記絶縁層4は、例えば酸化アルミニウム、酸化珪素、
硼珪酸ガラスのようなセラミック、またはポリイミドの
ような絶縁性耐熱樹脂から形成されることが好ましい。The insulating layer 4 is formed on the sintered body 2 to prevent creeping discharge on the side surface of the sintered body 2.
The insulating layer 4 is made of, for example, aluminum oxide, silicon oxide,
It is preferably formed from a ceramic such as borosilicate glass or an insulating heat-resistant resin such as polyimide.
【0041】以上説明した本発明に係わる電力用抵抗体
は、酸化アルミニウムまたはアルミニウムを含む複合酸
化物と、カーボン粒子0.3〜5重量%と、部分安定化
ジルコニア0.1〜30重量%とを含む焼結体を備え、
前記焼結体は(a)前記酸化アルミニウムまたはアルミ
ニウムを含む複合酸化物および部分安定化ジルコニア
0.1〜30重量%を含む第1領域と、(b)前記酸化
アルミニウムまたはアルミニウムを含む複合酸化物、部
分安定化ジルコニア0.1〜30重量%および前記第1
領域より多いカーボン粒子を含む第2領域とからなる。
このような焼結体は、緻密性及び均一性を向上されるた
め、前記焼結体を備える電力用抵抗体は単位体積あたり
の熱容量が大きく、適切かつ安定した電気抵抗値を有
し、サージ吸収による抵抗値の経時変化が小さい特性を
有する。また、前記焼結体を備えた抵抗体は、優れた機
械的強度を有する。The power resistor according to the present invention described above comprises aluminum oxide or a composite oxide containing aluminum, 0.3 to 5% by weight of carbon particles, and 0.1 to 30% by weight of partially stabilized zirconia. Comprising a sintered body containing
The sintered body includes: (a) a first region containing 0.1 to 30% by weight of the composite oxide containing aluminum oxide or aluminum and partially stabilized zirconia; and (b) a composite oxide containing aluminum oxide or aluminum. 0.1-30% by weight of partially stabilized zirconia and the first
And a second region containing more carbon particles than the region.
Since such a sintered body is improved in denseness and uniformity, a power resistor including the sintered body has a large heat capacity per unit volume, has an appropriate and stable electric resistance value, and has a surge resistance. It has the characteristic that the change in resistance value with time due to absorption is small. Further, the resistor provided with the sintered body has excellent mechanical strength.
【0042】すなわち、現在市販されている純度99.
5%以上、相対密度99%以上の酸化アルミニウムは曲
げ強度400MPa以上、破壊靭性値3〜4MPa・m
1/2程度の機械的特性を示す。しかしながら、前述した
特開平8−45702号公報に記載された電力用抵抗体
に使用する焼結体は、カーボンを0.3〜5重量%含
む。カーボンは、酸化アルミニウムの焼結を激しく阻害
する。このため、前記抵抗体はカーボンを含まない第1
領域を主要構成部とし、この第1領域が緻密化されるこ
とにより焼結体の相対密度が向上されいる。しかしなが
ら、第2領域はカーボンを含むため、第1領域に比較す
ると緻密化が進行し難い。さらにカーボンが酸化アルミ
ニウム粒子同士の結合力を弱くする。このため、前記焼
結体の内部または外部から応力が加わると、カーボンを
含む第2領域を破壊の起点として、焼結体が破壊される
恐れがある。That is, the purity of 99.sup.
Aluminum oxide having a relative density of 5% or more and a relative density of 99% or more has a bending strength of 400 MPa or more and a fracture toughness value of 3 to 4 MPa · m.
Shows about 1/2 mechanical properties. However, the sintered body used for the power resistor described in JP-A-8-45702 described above contains 0.3 to 5% by weight of carbon. Carbon severely inhibits sintering of aluminum oxide. For this reason, the resistor does not include the first carbon-free resistor.
The region serves as a main component, and the relative density of the sintered body is improved by densifying the first region. However, since the second region contains carbon, densification hardly proceeds as compared with the first region. Further, carbon weakens the bonding force between the aluminum oxide particles. Therefore, when a stress is applied from inside or outside of the sintered body, the sintered body may be broken starting from the second region containing carbon.
【0043】前述した理由により、特開平8−4570
2号公報に記載された電力用抵抗体に用いられる焼結体
は、機械的強度が現在市販されている純度99.5%以
上の酸化アルミニウム焼結体より低下する恐れがある。
前記焼結体の曲げ強度は350MPaと約10%程度の
低下に留まるが、破壊靭性値は2〜3MPa・m1/2ま
で低下する場合もある。For the above-mentioned reason, Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-4570
The sintered body used for the power resistor described in Japanese Patent Publication No. 2 may have a lower mechanical strength than a commercially available aluminum oxide sintered body having a purity of 99.5% or more.
The bending strength of the sintered body is 350 MPa, which is a decrease of about 10%, but the fracture toughness value may be reduced to 2-3 MPa · m 1/2 .
【0044】このようなことから、本発明は酸化アルミ
ニウムおよびカーボンを含む焼結体中に部分安定化ジル
コニア粒子を配合することによって、前記部分安定化ジ
ルコニア粒子の優れた曲げ強度(1000MPa以上)
および破壊靭性値などの機械的特性により焼結体の機械
的強度を向上することができる。その結果、前記焼結体
を備えた抵抗体は、特開平8−45702号公報に記載
された電力用抵抗体に比べてより一層優れた機械的特性
を有する。特に、酸化イットリウム添加正方晶部分安定
化ジルコニアは、応力誘起による正方晶→単斜晶への体
積変化を伴う相転移を起こすために、この部分安定化ジ
ルコニアを含む焼結体は応力の緩和作用が高く、優れた
機械的特性を有する。From the above, according to the present invention, by blending partially stabilized zirconia particles in a sintered body containing aluminum oxide and carbon, excellent bending strength (1000 MPa or more) of the partially stabilized zirconia particles is obtained.
The mechanical strength of the sintered body can be improved by mechanical properties such as a fracture toughness value. As a result, the resistor provided with the sintered body has more excellent mechanical properties than the power resistor described in JP-A-8-45702. In particular, yttrium oxide-added tetragonal partially stabilized zirconia undergoes a phase transition accompanied by a volume change from tetragonal to monoclinic due to stress-induced, and the sintered body containing this partially stabilized zirconia has a stress relaxation effect. High and have excellent mechanical properties.
【0045】前記第1領域のカーボン含有量を1重量%
未満にし、かつ前記第2領域のカーボン含有量を1〜1
0重量%の範囲にすることによって、前述した優れた特
性に加えて、さらに電力用抵抗体として好適な抵抗率と
十分な緻密性とを確保することができる。The carbon content of the first region is 1% by weight.
And the carbon content of the second region is 1 to 1
When the content is in the range of 0% by weight, in addition to the above-described excellent characteristics, it is possible to further secure a resistivity suitable for a power resistor and a sufficient density.
【0046】前記第2領域における酸化アルミニウム粒
子の平均粒径を0.2〜0.5μmの範囲にし、かつ前
記第1領域における酸化アルミニウム粒子を前記第2領
域の酸化アルミニウム粒子の2〜8倍の大きさにするこ
とによって、前述した優れた特性に加えて、さらに良好
な焼結性を確保することができる。The average particle size of the aluminum oxide particles in the second region is in the range of 0.2 to 0.5 μm, and the aluminum oxide particles in the first region are 2 to 8 times the aluminum oxide particles in the second region. By setting the size, it is possible to secure more excellent sinterability in addition to the above-mentioned excellent characteristics.
【0047】前記焼結体中に占める前記第1領域の量を
60〜95重量%とし、前記焼結体中に占める前記第2
領域の量を5〜40重量%にすることによって、前述し
た優れた特性に加えて、さらに前記第2領域同士の電気
的接続が容易に行うことができると共に焼結体の電気抵
抗率を容易に制御することが可能になる。特に、前記第
2領域を3次元的なネットワーク構造で互いに接続する
ことができるため、前記一対の電極に繋がるように配置
でき、適切かつ安定した電気抵抗率を有する焼結体を備
えた電力用抵抗体を実現できる。The amount of the first region in the sintered body is set to 60 to 95% by weight, and the amount of the second region in the sintered body is set to 60 to 95% by weight.
By setting the amount of the region to 5 to 40% by weight, in addition to the above-described excellent characteristics, electrical connection between the second regions can be easily performed, and the electrical resistivity of the sintered body can be easily increased. Can be controlled. In particular, since the second regions can be connected to each other in a three-dimensional network structure, the second regions can be arranged so as to be connected to the pair of electrodes, and include a sintered body having an appropriate and stable electric resistivity. A resistor can be realized.
【0048】次に、前述した電力用抵抗体の製造ための
好ましい方法を説明する。Next, a preferred method for manufacturing the above-described power resistor will be described.
【0049】(第1工程)まず、平均粒径1μm以下、
好ましくは焼結性が良好な0.5μm以下の酸化アルミ
ニウム粉末と、平均粒径0.1μm以下のカーボン粉末
と、平均粒径0.5μm以下の部分安定化ジルコニア粉
末を水または有機溶剤の存在下にてボールミル中で混合
する。この工程において、カーボン粉末の量が少ないか
もしくはカーボン粉末を含まない第1混合粉末と、カー
ボン粉末が前記第1混合粉末より多い第2混合粉末とを
調製する。(First Step) First, the average particle diameter is 1 μm or less,
Preferably, aluminum oxide powder having a good sinterability of 0.5 μm or less, carbon powder having an average particle diameter of 0.1 μm or less, and partially stabilized zirconia powder having an average particle diameter of 0.5 μm or less are mixed with water or an organic solvent. Mix in a ball mill below. In this step, a first mixed powder having a small amount of carbon powder or containing no carbon powder and a second mixed powder having more carbon powder than the first mixed powder are prepared.
【0050】第1領域を形成する前記第1混合粉末は、
第1領域が実質的に絶縁性を示す観点から、第2の領域
よりも抵抗率が高くなるようにカーボン粉末の含有量を
決めることが好ましい。例えば、カーボン粉末の量を1
重量%未満、より好ましくは0.2重量%未満(ゼロを
含む)にすることが望ましい。The first mixed powder forming the first region is:
It is preferable to determine the content of the carbon powder so that the first region has a higher resistivity than the second region, from the viewpoint of substantially exhibiting insulating properties. For example, if the amount of carbon powder is 1
Desirably, it is less than 0.2% by weight, more preferably less than 0.2% by weight (including zero).
【0051】第2領域を形成する前記第2混合粉末はカ
ーボン含有量が1.0〜10重量%にすることが好まし
い。カーボン含有量を1.0重量%未満にすると、電気
抵抗率が105 Ω・cmを超え、電力用抵抗体として好
ましくない抵抗率になる恐れがある。一方、カーボン含
有量が10重量%を超えると、焼結体の緻密性が低下す
る恐れがある。The second mixed powder forming the second region preferably has a carbon content of 1.0 to 10% by weight. If the carbon content is less than 1.0% by weight, the electrical resistivity may exceed 10 5 Ω · cm, which may result in an undesired resistivity as a power resistor. On the other hand, if the carbon content exceeds 10% by weight, the compactness of the sintered body may be reduced.
【0052】前記第1、第2の混合粉末中に含有される
前記部分安定化ジルコニア粉末は、酸化アルミニウム粉
末に対して0.1〜30重量%配合される。前記部分安
定化ジルコニア粉末の配合量を規定したのは、前述した
のと同様な理由によるものである。The partially stabilized zirconia powder contained in the first and second mixed powders is blended in an amount of 0.1 to 30% by weight based on the aluminum oxide powder. The amount of the partially stabilized zirconia powder is specified for the same reason as described above.
【0053】なお、前記水酸化アルミニウム粉末に代え
て酸化アルミニウムを含む複合酸化物粉末を用いてもよ
い。It should be noted that a composite oxide powder containing aluminum oxide may be used instead of the aluminum hydroxide powder.
【0054】(第2工程)前記第1、第2の混合粉末に
有機溶剤および成形用バインダをそれぞれ添加し、混合
してスラリーを調製し、これらスラリーをそれぞれスプ
レードライヤ等を用いて前記溶剤を除去することにより
第1造粒原料と第2造粒原料をそれぞれ調製する。ここ
で、前記第1造粒原料は後述する成形、焼成後において
第1領域を形成し、前記第2造粒原料後述する成形、焼
成後において第2領域を形成する。前記成形用バインダ
は、後述する非酸化性雰囲気での脱脂処理により残留す
るカーボン量が少ない材料を選択することが好ましい。
このような成形用バインダとしては、例えばパラフィン
が好適である。(Second Step) An organic solvent and a molding binder are added to the first and second mixed powders, respectively, and mixed to prepare slurries. By removing, a first granulated raw material and a second granulated raw material are respectively prepared. Here, the first granulated raw material forms a first region after forming and firing described later, and the second granulated raw material forms a second region after forming and firing described later. As the molding binder, it is preferable to select a material having a small amount of carbon remaining after degreasing in a non-oxidizing atmosphere described later.
As such a molding binder, for example, paraffin is preferable.
【0055】前記第2造粒原料は、平均粒径が前記第1
造粒原料のそれよりも小さいことが好ましい。The second granulated raw material has an average particle diameter of the first granulated material.
It is preferably smaller than that of the granulated raw material.
【0056】(第3工程)前記第1、第2の造粒原料を
所定の比率で混合した後、成形して成形体を作製する。
つづいて、前記成形体を脱脂処理した後、焼結すること
により焼結体を作製する。(Third Step) The first and second granulated raw materials are mixed at a predetermined ratio and then molded to produce a molded body.
Subsequently, the molded body is degreased and then sintered to produce a sintered body.
【0057】前記第1、第2の造粒原料の混合におい
て、全体のカーボン粉末量を0.5〜3重量%の範囲す
ることが好ましい。In the mixing of the first and second granulated raw materials, the total amount of carbon powder is preferably in the range of 0.5 to 3% by weight.
【0058】第1領域を形成する前記第1の造粒原料と
第2領域を形成する前記第2の造粒原料との配合割合
は、第1の造粒原料60〜95重量%、第2の造粒原料
5〜40重量%にすることが好ましい。前記第2の造粒
粉末の混合割合を5重量%未満にすると、第2領域同士
の電気的な接続が困難になり、焼結体の抵抗率制御が困
難になる。前記第2の造粒粉末の混合割合が40重量%
を超えると焼結体の抵抗率は実質的に第2領域の抵抗率
に近くなり、本発明の効果が得られ難くなる。The mixing ratio of the first granulated raw material forming the first region and the second granulated raw material forming the second region is 60-95% by weight of the first granulated raw material, Of the granulated raw material is preferably 5 to 40% by weight. If the mixing ratio of the second granulated powder is less than 5% by weight, electrical connection between the second regions becomes difficult, and it becomes difficult to control the resistivity of the sintered body. The mixing ratio of the second granulated powder is 40% by weight.
When the value exceeds, the resistivity of the sintered body becomes substantially close to the resistivity of the second region, and it becomes difficult to obtain the effect of the present invention.
【0059】前記第1、第2の造粒原料の混合は、例え
ば図4の(a)、(b)に示す構造を有するV型ミキサ
を用いることが好ましい。すなわち、このV型ミキサは
2つの支持体102a、102bに水平に伸びる軸10
3a、103bにより回転自在に配置されるV型のミキ
サ本体101を備えている。前記軸103a、103b
は、図示しない駆動機構により回転される。前記ミキサ
本体101は、一端側に2つの被混合物の投入部104
a,104bを有し、他端側に混合後の混合物を排出す
る排出部105を有する。開閉自在な蓋体106a、1
06bは、前記投入部104a、104bに取り付けら
れている。開閉部材107は、前記排出部105に取り
付けられている。For mixing the first and second granulated raw materials, it is preferable to use, for example, a V-type mixer having a structure shown in FIGS. 4A and 4B. That is, the V-shaped mixer is provided with two shafts 10a and 102b extending horizontally.
A V-shaped mixer body 101 rotatably arranged by 3a and 103b is provided. The shafts 103a, 103b
Is rotated by a drive mechanism (not shown). The mixer main body 101 is provided at one end side with a charging section 104 for two mixed substances.
a, 104b, and a discharge section 105 for discharging the mixture after mixing at the other end. Openable and closable lid 106a, 1
Reference numeral 06b is attached to the input sections 104a and 104b. The opening / closing member 107 is attached to the discharge unit 105.
【0060】このような構成のV型ミキサにおいて、例
えば前記蓋体106aを開いて所定の比率の前記第1、
第2の造粒原料からなる造粒原料108をを前記ミキサ
本体101内に投入し、前記蓋体106aを閉じた後、
図示しない駆動機構により前記軸104a、104bを
回転させると、前記ミキサ本体101がFIG.6A、
FIG.6Bのように回転する。前記ミキサ本体101
が回転すると、その中の造粒原料108は前記ミキサ本
体101がFIG.6Aの姿勢になった時に集合され、
前記ミキサ本体101がFIG.6Bの姿勢になった時
に二股部に分散される、という操作が繰り返されて混合
される。このようにV型ミキサでは、前記造粒原料10
8は単に混合されるだけでスクリューミキサのような破
断力が加わらない。このため、前記造粒原料108の第
1、第2の造粒原料はそれらの各成分が均一に混ざるこ
となく、互いにそれらの造粒原料の塊を維持しつつ相互
にに均一に混合される。In the V-shaped mixer having such a configuration, for example, the lid 106a is opened and the first
After the granulation raw material 108 composed of the second granulation raw material is charged into the mixer main body 101 and the lid 106a is closed,
When the shafts 104a and 104b are rotated by a drive mechanism (not shown), the mixer main body 101 is turned into the FIG. 6A,
FIG. Rotate like 6B. Mixer body 101
Is rotated, the granulated raw material 108 therein is mixed with the mixer body 101 as shown in FIG. It is gathered when it becomes 6A posture,
When the mixer main body 101 is a FIG. The operation of being dispersed into the forked portion when the posture of 6B is reached is repeated and mixed. Thus, in the V-type mixer, the granulated raw material 10
No. 8 is simply mixed and does not receive a breaking force like a screw mixer. Therefore, the first and second granulated raw materials of the granulated raw material 108 are not uniformly mixed with each other, but are uniformly mixed with each other while maintaining the mass of the granulated raw materials. .
【0061】したがって、前記2つの造粒原料をV型ミ
キサを用いて混合した混合造粒原料を成形し、焼成する
ことによって前記第1造粒原料からなる第1領域と前記
第2造粒原料からなる第2領域を有し、これらの領域が
相互に分離された焼結体を得ることが可能になる。ま
た、例えば第1造粒原料にカーボンが含有されず、第2
造粒原料のみにカーボンを含む組成で、これらを焼成前
に互いに混合される場合でも、前述したように第1、第
2の造粒原料はそれぞれ塊で相互に均一に混合されるた
め、第1、第2の造粒原料の重量はそれぞれ第1、第2
の領域に対応することになる。Accordingly, a mixed granulated raw material obtained by mixing the two granulated raw materials using a V-type mixer is formed and fired to form a first region composed of the first granulated raw material and the second granulated raw material. And a sintered body in which these regions are separated from each other can be obtained. Also, for example, the first granulated raw material does not contain carbon,
Even if the composition contains carbon only in the granulation raw material and they are mixed with each other before firing, the first and second granulation raw materials are uniformly mixed with each other in a lump as described above. The weights of the first and second granulation raw materials are the first and second, respectively.
Area.
【0062】前記成形手段としては、例えば金型プレス
法、押出法、射出成形法等を採用することができる。金
型成形法を採用する場合には、焼結体の相対密度を高め
るために200kg/cm2 以上の圧力で行うことが好
ましい。前記成形圧力を200kg/cm2 未満にする
と焼結体の相対密度が低下して、単位体積当たりの熱容
量が低下する恐れがある。As the molding means, for example, a die pressing method, an extrusion method, an injection molding method and the like can be adopted. When the die molding method is adopted, it is preferable to perform the molding at a pressure of 200 kg / cm 2 or more in order to increase the relative density of the sintered body. If the molding pressure is less than 200 kg / cm 2 , the relative density of the sintered body decreases, and the heat capacity per unit volume may decrease.
【0063】前記成形体の脱脂処理は、バインダとして
パラフィンを用いた場合には、500〜600℃が行う
ことが好ましい。In the case where paraffin is used as a binder, the degreasing treatment of the molded body is preferably performed at 500 to 600 ° C.
【0064】前記焼結時の保持時間は、成形体の大きさ
や、炉内充填量によって調節すればよい。例えば直径が
100mm厚さが20mm程度であれば、最低4時間は
必要である。焼結工程を脱脂にひきつづいて行うことが
可能な炉でであれば、脱脂処理と焼結を連続して行って
もよい。別の炉で焼結を実施する場合には、脱脂工程で
の温度保持後、冷却は500℃/時間以下で行うことが
好ましい。これ以上冷却速度早くすると得られた焼結体
に割れ等が発生する恐れがあり、特に大型の焼結体の場
合には顕著である。The holding time during the sintering may be adjusted according to the size of the compact and the filling amount in the furnace. For example, if the diameter is 100 mm and the thickness is about 20 mm, at least 4 hours are required. If the furnace is capable of performing the sintering step following degreasing, degreasing and sintering may be performed continuously. When sintering is performed in another furnace, cooling is preferably performed at 500 ° C./hour or less after the temperature is maintained in the degreasing step. If the cooling rate is further increased, cracks and the like may occur in the obtained sintered body, and this is particularly remarkable in the case of a large-sized sintered body.
【0065】前記焼結工程を脱脂と異なる炉で実施する
場合には、脱脂工程後なるべく速やかに行うことが好ま
しい。この焼結はは、1300〜1800℃の範囲で行
うことが好ましい。1300℃未満にすると、焼結が進
まず焼結体の緻密性に低下する恐れがある。この結果、
得られた抵抗体は単位体積あたりの熱容量が小さくな
り、エネルギー耐量が小さくなる。一方、1800℃を
越えると、焼結体中のカーボンが気散し、高抵抗になり
抵抗体として使用が困難になる。保持温度までの昇温速
度は500℃/時間以下であることが好ましい。これ以
上早く昇温すると、成形体の収縮の不均一によって、成
形体が壊れる恐れがある。保持時間は1〜10時間程度
が好ましい。これより短いと焼結が進まない。また長い
と、カーボンの消失や、焼結体中の酸化アルミニウム粒
子の以上粒成長が発生し導電パスを切断、抵抗体が高抵
抗化してしまう。When the sintering step is performed in a furnace different from the degreasing step, it is preferable to perform the sintering step as soon as possible after the degreasing step. This sintering is preferably performed in the range of 1300 to 1800 ° C. If the temperature is lower than 1300 ° C., sintering does not proceed, and the denseness of the sintered body may be reduced. As a result,
The obtained resistor has a small heat capacity per unit volume and a small energy resistance. On the other hand, when the temperature exceeds 1800 ° C., carbon in the sintered body is diffused, resulting in a high resistance, which makes it difficult to use as a resistor. The rate of temperature rise up to the holding temperature is preferably 500 ° C./hour or less. If the temperature is raised earlier than this, the molded article may be broken due to uneven shrinkage of the molded article. The holding time is preferably about 1 to 10 hours. If it is shorter than this, sintering does not proceed. On the other hand, if the length is too long, the disappearance of carbon and the growth of aluminum oxide particles in the sintered body will occur, cutting the conductive path and increasing the resistance of the resistor.
【0066】前記焼結工程において、均熱をとるために
成形体はカーボン、または酸化アルミニウム製の匣に入
れて行うことが好ましい。雰囲気は、窒素またはアルゴ
ンガス等非酸化性雰囲気中が好ましい。In the sintering step, it is preferable that the compact is placed in a box made of carbon or aluminum oxide in order to obtain a uniform temperature. The atmosphere is preferably in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen or argon gas.
【0067】(第4工程)得られた焼結体の両主面を研
磨し、スパッタリング、溶射、焼き付けなどの手段によ
りアルミニウム、ニッケルのような金属、またはHf、
Nb、Ta、Tiの炭化物もしくはTiNなどからなる
電極を形成する。この後、前記焼結体の外周面に必要に
応じて酸化アルミニウム、酸化珪素、硼珪酸ガラスのよ
うなセラミック、またはポリイミドのような絶縁性耐熱
樹脂を焼き付け、塗布、乾燥等により絶縁層を形成して
抵抗体を製造する。(Fourth Step) Both main surfaces of the obtained sintered body are polished, and a metal such as aluminum or nickel, or a metal such as Hf,
An electrode made of Nb, Ta, Ti carbide or TiN is formed. Thereafter, an insulating layer is formed on the outer peripheral surface of the sintered body as necessary by baking a ceramic such as aluminum oxide, silicon oxide, borosilicate glass, or an insulating heat-resistant resin such as polyimide, coating, and drying. Then, a resistor is manufactured.
【0068】以上説明した方法によれば、前述した図3
に示す第1、第2の領域を持つ焼結体を備え、単位体積
あたりの熱容量が大きく、適切かつ安定した電気抵抗値
を有し、サージ吸収による抵抗値の経時変化が小さい特
性を有し、さらに優れた機械的強度を有する電力用抵抗
体を得ることができる。According to the method described above, FIG.
Has a characteristic that the heat capacity per unit volume is large, the electric resistance value is appropriate and stable, and the change with time of the resistance value due to surge absorption is small. Thus, a power resistor having more excellent mechanical strength can be obtained.
【0069】次に、本発明に係わる別の電力用抵抗体の
製造方法を説明する。Next, another method of manufacturing a power resistor according to the present invention will be described.
【0070】(第1工程)まず、平均粒径1μm以下、
好ましくは焼結性が良好な0.5μm以下の酸化アルミ
ニウム粉末と、平均粒径0.1μm以下のカーボン粉末
と、平均粒径1μm以下のZr,Y,Mg,Ca,T
i,Si,Hf,Ba,Cr,Mn,Fe,Co,N
i,Cu,Zn,Alの中から選ばれる少なくとも1種
以上の金属粉末0.1〜10重量%を水または有機溶剤
の存在下にてボールミル中で混合する。この工程におい
て、カーボン粉末の量が少ないかもしくはカーボン粉末
を含まない第1混合粉末と、カーボン粉末が前記第1混
合粉末より多い第2混合粉末とを調製する。(First Step) First, the average particle size is 1 μm or less,
Preferably, aluminum oxide powder having a good sinterability of 0.5 μm or less, carbon powder having an average particle diameter of 0.1 μm or less, and Zr, Y, Mg, Ca, T having an average particle diameter of 1 μm or less.
i, Si, Hf, Ba, Cr, Mn, Fe, Co, N
0.1 to 10% by weight of at least one metal powder selected from i, Cu, Zn and Al is mixed in a ball mill in the presence of water or an organic solvent. In this step, a first mixed powder having a small amount of carbon powder or containing no carbon powder and a second mixed powder having more carbon powder than the first mixed powder are prepared.
【0071】第1領域を形成する前記第1混合粉末は、
第1領域が実質的に絶縁性を示す観点から、第2の領域
よりも抵抗率が高くなるようにカーボン粉末の含有量を
決めることが好ましい。例えば、カーボン粉末の量を1
重量%未満、より好ましくは0.2重量%未満(ゼロを
含む)にすることが望ましい。The first mixed powder forming the first region is:
It is preferable to determine the content of the carbon powder so that the first region has a higher resistivity than the second region, from the viewpoint of substantially exhibiting insulating properties. For example, if the amount of carbon powder is 1
Desirably, it is less than 0.2% by weight, more preferably less than 0.2% by weight (including zero).
【0072】第2領域を形成する前記第2混合粉末は、
前述したのと同様な理由によりカーボン含有量が1.0
〜10重量%にすることが好ましい。The second mixed powder forming the second region is:
When the carbon content is 1.0 for the same reason as described above.
It is preferable to set it to 10 to 10% by weight.
【0073】前記金属粉末は、後述するように造粒原料
を成形し、焼結する際に表面吸着酸素および残留水分を
前記金属粉末の酸化反応により優先的に除去して前記表
面吸着酸素および残留水分に起因する前記カーボン粉末
の酸化、消失を抑制ないし防止するために添加される。
カーボンは、一般に400℃以上で酸化反応が始まる。
このため、添加する金属粉末の酸化温度はカーボンより
低い温度である必要がある。また、酸化反応後に生成し
た金属酸化物の沸点または昇華温度は、焼結体の焼成温
度より低く、消失しても、得られた抵抗体の特性には影
響しないため問題はない。ただし、人体に有害な、鉛、
カドミウムなどを添加することは当然好ましくない。こ
のようなことから金属種は、Zr,Y,Mg,Ca,T
i,Si,Hf,Ba,Cr,Mn,Fe,Co,N
i,Cu,Zn,Alから選ばれることが必要である。
特に炉内の汚染、さらには炉内を排気することによる環
境汚染の問題を考慮すると、金属、その酸化物いずれの
形にしろ、焼成工程中に消失する金属種、例えばMo、
W、In、Sbを用いることが好ましくない。The metal powder is formed by forming a granulated raw material and sintering, as will be described later, to remove the surface adsorbed oxygen and residual moisture preferentially by an oxidation reaction of the metal powder. It is added to suppress or prevent oxidation and disappearance of the carbon powder due to moisture.
The oxidation reaction of carbon generally starts at 400 ° C. or higher.
Therefore, the oxidation temperature of the metal powder to be added needs to be lower than that of carbon. Further, the boiling point or the sublimation temperature of the metal oxide formed after the oxidation reaction is lower than the firing temperature of the sintered body, and even if it disappears, there is no problem because the characteristics of the obtained resistor are not affected. However, lead, which is harmful to the human body,
It is naturally undesirable to add cadmium or the like. Thus, the metal species is Zr, Y, Mg, Ca, T
i, Si, Hf, Ba, Cr, Mn, Fe, Co, N
It is necessary to be selected from i, Cu, Zn, and Al.
In particular, considering the problem of contamination in the furnace, and furthermore, environmental pollution caused by exhausting the inside of the furnace, regardless of the form of the metal or its oxide, the metal species that disappears during the firing step, for example, Mo,
It is not preferable to use W, In, and Sb.
【0074】前記金属粉末の配合割合を規定したのは、
次のような理由によるものである。前記金属粉末の配合
割合を0.1重量%未満にすると、脱脂工程での吸着酸
素、残留水分の除去が充分になされず、安定した抵抗値
を有する抵抗体を得ることが困難になる。一方、前記金
属粉末の配合割合が10重量%を越えると未酸化の金属
粉末が焼結体中に残留して導電パスを形成し、抵抗体の
抵抗率を低下させてる恐れがある。より好ましい前記金
属粉末の配合割合は、0.5〜7重量%である。The reason for defining the mixing ratio of the metal powder is as follows.
This is for the following reasons. If the mixing ratio of the metal powder is less than 0.1% by weight, the adsorbed oxygen and residual moisture cannot be sufficiently removed in the degreasing step, and it becomes difficult to obtain a resistor having a stable resistance value. On the other hand, if the compounding ratio of the metal powder exceeds 10% by weight, the unoxidized metal powder may remain in the sintered body to form a conductive path and lower the resistivity of the resistor. A more preferable mixing ratio of the metal powder is 0.5 to 7% by weight.
【0075】前記金属粉末は、1μm以下の平均粒径を
有する。前記金属粉末の平均粒径が1μmを越えると、
比表面積が小さくなって十分な添加効果を発揮できなく
なるばかりか、後述する焼結工程における焼結性を阻害
する恐れがある。The metal powder has an average particle size of 1 μm or less. When the average particle size of the metal powder exceeds 1 μm,
Not only does the specific surface area become so small that a sufficient effect of addition cannot be exhibited, but sinterability in the sintering step described later may be hindered.
【0076】なお、前記水酸化アルミニウム粉末に代え
て酸化アルミニウムを含む複合酸化物粉末を用いてもよ
い。A composite oxide powder containing aluminum oxide may be used instead of the aluminum hydroxide powder.
【0077】(第2工程)前記第1、第2の混合粉末に
水または有機溶剤および成形用バインダをそれぞれ添加
し、混合してスラリーを調製し、これらスラリーをそれ
ぞれスプレードライヤ等を用いて前記溶剤を除去するこ
とにより第1造粒原料と第2造粒原料をそれぞれ調製す
る。ここで、前記第1造粒原料は後述する成形、焼成後
において第1領域を形成し、前記第2造粒原料後述する
成形、焼成後において第2領域を形成する。(Second Step) Water or an organic solvent and a molding binder are added to the first and second mixed powders, respectively, and mixed to prepare slurries, and the slurries are respectively sprayed using a spray dryer or the like. The first granulated raw material and the second granulated raw material are prepared by removing the solvent. Here, the first granulated raw material forms a first region after forming and firing described later, and the second granulated raw material forms a second region after forming and firing described later.
【0078】前記造粒原料を調製するための溶剤は、取
扱いが簡便な水を用いることが好ましい。As a solvent for preparing the granulated raw material, it is preferable to use water which is easy to handle.
【0079】前記成形用バインダは、後述する非酸化性
雰囲気での脱脂処理により残留するカーボン量が少ない
材料を選択することが好ましい。このような成形用バイ
ンダとしては、例えばパラフィンが好適である。For the molding binder, it is preferable to select a material having a small amount of carbon remaining after degreasing in a non-oxidizing atmosphere described later. As such a molding binder, for example, paraffin is preferable.
【0080】前記第1、第2の造粒原料は、0.01〜
1mmの平均粒径を有することが好ましい。The first and second granulated raw materials are 0.01 to
It preferably has an average particle size of 1 mm.
【0081】(第3工程)前記第1、第2の造粒原料を
所定の比率で混合し、全体のカーボン粉末量を0.5〜
3重量%にした後、成形して成形体を作る。つづいて、
前記成形体を脱脂処理した後、焼結することにより焼結
体を作製する。(Third Step) The first and second granulated raw materials are mixed at a predetermined ratio, and the total amount of carbon powder is reduced to 0.5 to
After adjusting to 3% by weight, it is molded to form a molded body. Then,
After degreasing the molded body, the molded body is sintered to produce a sintered body.
【0082】前記混合造粒原料中のカーボン粉末割合を
0.5重量%未満にすると、得られた焼結体がカーボン
により導電性が付与されず、その結果焼結体の抵抗率が
105 Ω・cm以上になり、電力用抵抗体としては抵抗
率が大きくなり過ぎる恐れがある。一方、カーボン粉末
の配合割合が3重量%を越えると得られた焼結体の電気
抵抗が10Ω・cm以下と小さくなり、同様に電力用抵
抗体として不向きである。より好ましいカーボン粉末の
配合割合は、0.5〜2重量%である。When the proportion of carbon powder in the mixed granulated raw material is less than 0.5% by weight, the obtained sintered body is not provided with conductivity by carbon, and as a result, the resistivity of the sintered body is 10 5 Ω · cm or more, and the resistivity of the power resistor may be too high. On the other hand, if the compounding ratio of the carbon powder exceeds 3% by weight, the electric resistance of the obtained sintered body becomes as low as 10 Ω · cm or less, and is similarly unsuitable as a power resistor. A more preferable mixing ratio of the carbon powder is 0.5 to 2% by weight.
【0083】第1領域を形成する前記第1の造粒原料と
第2領域を形成する前記第2の造粒原料との配合割合
は、第1の造粒原料60〜95重量%、第2の造粒原料
5〜40重量%にすることが好ましい。前記第2の造粒
粉末の混合割合を5重量%未満にすると、第2領域同士
の電気的な接続が困難になり、焼結体の抵抗率制御が困
難になる。前記第2の造粒粉末の混合割合が40重量%
を超えると焼結体の抵抗率は実質的に第2領域の抵抗率
に近くなり、本発明の効果が得られ難くなる。The mixing ratio of the first granulated raw material forming the first region and the second granulated raw material forming the second region is 60 to 95% by weight of the first granulated raw material, Of the granulated raw material is preferably 5 to 40% by weight. If the mixing ratio of the second granulated powder is less than 5% by weight, electrical connection between the second regions becomes difficult, and it becomes difficult to control the resistivity of the sintered body. The mixing ratio of the second granulated powder is 40% by weight.
When the value exceeds, the resistivity of the sintered body becomes substantially close to the resistivity of the second region, and it becomes difficult to obtain the effect of the present invention.
【0084】前記第1、第2の造粒原料の混合は、前述
した図4の(a)、(b)に示す構造を有するV型ミキ
サを用いることが好ましい。このようなV型ミキサを用
いることによって、前記第1、第2の造粒原料はそれら
の各成分が均一に混ざることなく、互いにそれらの造粒
原料の塊を維持しつつ相互にに均一に混合される。した
がって、前記2つの造粒原料をV型ミキサを用いて混合
した混合造粒原料を成形し、焼成することによって前記
第1造粒原料からなる第1領域と前記第2造粒原料から
なる第2領域を有し、これらの領域が相互に分離された
焼結体を得ることが可能になる。また、例えば第1造粒
原料にカーボンが含有されず、第2造粒原料のみにカー
ボンを含む組成で、これらを焼成前に互いに混合される
場合でも、前述したように第1、第2の造粒原料はそれ
ぞれ塊で相互に均一に混合されるため、第1、第2の造
粒原料の重量はそれぞれ第1、第2の領域に対応するこ
とになる。For mixing the first and second granulated raw materials, it is preferable to use the V-type mixer having the structure shown in FIGS. 4A and 4B. By using such a V-shaped mixer, the first and second granulated raw materials are mutually uniformly mixed while maintaining the mass of the granulated raw materials without the respective components being uniformly mixed. Mixed. Accordingly, a mixed granulated raw material obtained by mixing the two granulated raw materials using a V-shaped mixer is formed and fired to form a first region composed of the first granulated raw material and a second region composed of the second granulated raw material. It is possible to obtain a sintered body having two regions and these regions are separated from each other. Further, for example, even if the first granulated raw material does not contain carbon and the second granulated raw material contains carbon, and these are mixed with each other before firing, as described above, the first and second granules are mixed. Since the granulated raw materials are uniformly mixed with each other in a lump, the weights of the first and second granulated raw materials correspond to the first and second regions, respectively.
【0085】前記成形手段としては、例えば金型プレス
法、押出法、射出成形法等を採用することができる。金
型成形法を採用する場合には、焼結体の相対密度を高め
るために200kg/cm2 以上の圧力で行うことが好
ましい。前記成形圧力を200kg/cm2 未満にする
と焼結体の相対密度が低下して、単位体積当たりの熱容
量が低下する恐れがある。As the molding means, for example, a die pressing method, an extrusion method, an injection molding method and the like can be adopted. When the die molding method is adopted, it is preferable to perform the molding at a pressure of 200 kg / cm 2 or more in order to increase the relative density of the sintered body. If the molding pressure is less than 200 kg / cm 2 , the relative density of the sintered body decreases, and the heat capacity per unit volume may decrease.
【0086】前記成形体の脱脂処理は、バインダとして
パラフィンを用いた場合には、500〜600℃が行う
ことが好ましい。The degreasing treatment of the molded body is preferably performed at 500 to 600 ° C. when paraffin is used as a binder.
【0087】前記焼結時の保持時間は、成形体の大きさ
や、炉内充填量によって調節すればよい。例えば直径が
100mm厚さが20mm程度であれば、最低4時間は
必要である。焼結工程を脱脂にひきつづいて行うことが
可能な炉でであれば、脱脂処理と焼結を連続して行って
もよい。別の炉で焼結を実施する場合には、脱脂工程で
の温度保持後、冷却は500℃/時間以下で行うことが
好ましい。これ以上早く冷却すると成形体が割れてしま
うことがある。特に大型成形体に顕著である。前記焼結
工程を脱脂と異なる炉で実施する場合には、脱脂工程後
になるべく速やかに行うことが好ましい。この焼結は
は、1300〜1800℃の範囲で行うことが好まし
い。1300℃未満にすると、焼結が進まず焼結体の緻
密性に低下する恐れがある。この結果、得られた抵抗体
は単位体積あたりの熱容量が小さくなり、エネルギー耐
量が小さくなる。一方、1800℃を越えると、焼結体
中のカーボンが気散し、高抵抗になり抵抗体として使用
が困難になる。保持温度までの昇温速度は500℃/時
間以下であることが好ましい。これ以上早く昇温する
と、成形体の収縮の不均一によって、成形体が壊れる恐
れがある。保持時間は1〜10時間程度が好ましい。こ
れより短いと焼結が進まない。また長いと、カーボンの
消失や、焼結体中の酸化アルミニウム粒子の以上粒成長
が発生し導電パスを切断、抵抗体が高抵抗化してしま
う。The holding time during the sintering may be adjusted according to the size of the compact and the filling amount in the furnace. For example, if the diameter is 100 mm and the thickness is about 20 mm, at least 4 hours are required. If the furnace is capable of performing the sintering step following degreasing, degreasing and sintering may be performed continuously. When sintering is performed in another furnace, cooling is preferably performed at 500 ° C./hour or less after the temperature is maintained in the degreasing step. If the cooling is performed earlier than this, the molded body may be broken. In particular, it is remarkable in a large molded product. When the sintering step is performed in a furnace different from the degreasing step, the sintering step is preferably performed as soon as possible after the degreasing step. This sintering is preferably performed in the range of 1300 to 1800 ° C. If the temperature is lower than 1300 ° C., sintering does not proceed, and the denseness of the sintered body may be reduced. As a result, the obtained resistor has a small heat capacity per unit volume and a small energy withstand. On the other hand, when the temperature exceeds 1800 ° C., carbon in the sintered body is diffused, resulting in a high resistance, which makes it difficult to use as a resistor. The rate of temperature rise up to the holding temperature is preferably 500 ° C./hour or less. If the temperature is raised earlier than this, the molded article may be broken due to uneven shrinkage of the molded article. The holding time is preferably about 1 to 10 hours. If it is shorter than this, sintering does not proceed. On the other hand, if the length is too long, the disappearance of carbon and the growth of aluminum oxide particles in the sintered body will occur, cutting the conductive path and increasing the resistance of the resistor.
【0088】前記焼結工程において、均熱をとるために
成形体はカーボン、または酸化アルミニウム製の匣に入
れて行うことが好ましい。雰囲気は、窒素またはアルゴ
ンガス等非酸化性雰囲気中が好ましい。In the sintering step, it is preferable that the compact is placed in a box made of carbon or aluminum oxide in order to obtain a uniform temperature. The atmosphere is preferably in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen or argon gas.
【0089】(第4工程)得られた焼結体の両主面を研
磨し、スパッタリング、溶射、焼き付けなどの手段によ
りアルミニウム、ニッケルのような金属、またはHf、
Nb、Ta、Tiの炭化物もしくはTiNなどからなる
電極を形成する。この後、前記焼結体の外周面に必要に
応じて酸化アルミニウム、酸化珪素、硼珪酸ガラスのよ
うなセラミック、またはポリイミドのような絶縁性耐熱
樹脂を焼き付け、塗布、乾燥等により絶縁層を形成して
抵抗体を製造する。(Fourth Step) Both main surfaces of the obtained sintered body are polished, and a metal such as aluminum or nickel, or a metal such as Hf,
An electrode made of Nb, Ta, Ti carbide or TiN is formed. Thereafter, an insulating layer is formed on the outer peripheral surface of the sintered body as necessary by baking a ceramic such as aluminum oxide, silicon oxide, borosilicate glass, or an insulating heat-resistant resin such as polyimide, coating, and drying. Then, a resistor is manufactured.
【0090】以上説明した本発明に係わる方法によれ
ば、混合粉末を造粒して得られた造粒粉末中に含まれる
表面吸着酸素および残存水分に起因して例えば焼結時に
おいてする添加したカーボン粉末が酸化、消失するのを
抑制ないし防止することによって、適切かつ安定した抵
抗値を有する焼結体を備えた電力用抵抗体を製造するこ
とができる。According to the method according to the present invention described above, the addition of, for example, during sintering due to the surface adsorbed oxygen and residual moisture contained in the granulated powder obtained by granulating the mixed powder. By suppressing or preventing oxidation and disappearance of the carbon powder, a power resistor including a sintered body having an appropriate and stable resistance value can be manufactured.
【0091】すなわち、カーボンを導電材料として含む
酸化アルミニウム系焼結体を備えた抵抗体では、焼結体
中の酸化アルミニウム粒子の粒界に存在するカーボンの
接続によって導通がなされる。このため、抵抗体の抵抗
値は焼結体中のカーボン量に大きく依存する。That is, in a resistor provided with an aluminum oxide-based sintered body containing carbon as a conductive material, conduction is established by connection of carbon existing at the grain boundaries of aluminum oxide particles in the sintered body. Therefore, the resistance value of the resistor greatly depends on the amount of carbon in the sintered body.
【0092】本発明者らは、同一の条件で製造した抵抗
体において、抵抗値が異なる抵抗体について詳細に検討
した。その結果、原料段階(造粒原料)で添加したカー
ボン粉末の量が同じなのにも拘らず、焼結体中のカーボ
ン量が異なることを見出した。この原因についてさらに
検討した結果、原料粉末を造粒して得られた造粒粉末中
に含まれる表面吸着酸素および残存水分に起因すること
を究明した。The present inventors have studied in detail resistors having different resistance values among resistors manufactured under the same conditions. As a result, they found that although the amount of carbon powder added at the raw material stage (granulated raw material) was the same, the amount of carbon in the sintered body was different. As a result of further study on the cause, it was found that the cause was caused by surface adsorbed oxygen and residual moisture contained in the granulated powder obtained by granulating the raw material powder.
【0093】本発明の抵抗体に用いる焼結体は、前述し
たように酸化アルミニウム粉末とカーボン粉末を混合
し、成型時の成型密度を向上させるため、適当な成形用
バインダを用いて造粒する。造粒には種々の方法がこれ
まで提案されているが、いずれの方法でも水または非水
系有機溶媒に成形用バインダを溶解させた溶に前記酸化
アルミニウム粉末、カーボン粉末を添加し、乾燥しつつ
0.01〜1mm程度の大きさの造粒原料とする。前述
したように溶媒には非水系有機溶媒を用いることもある
が、取り扱い上、水を用いた方が簡便である。この造粒
原料を金型などを用いて成型し、脱脂、焼結することに
よって焼結体は作製する。前記脱脂工程では、使用する
バインダにもよるが、非酸化雰囲気中、概ね400〜7
00℃で、また焼成工程は、非酸化雰囲気中、1300
〜1800℃で行われるため、前述した表面吸着酸素、
残留水分があると、導電材料として添加したカーボンを
酸化、消失させてしまう。As described above, the sintered body used for the resistor of the present invention is formed by mixing an aluminum oxide powder and a carbon powder and using an appropriate molding binder to improve the molding density during molding. . Various methods have been proposed so far for granulation, and in any method, the aluminum oxide powder and the carbon powder are added to a solution obtained by dissolving a molding binder in water or a non-aqueous organic solvent, and the resulting mixture is dried. A granulated raw material having a size of about 0.01 to 1 mm is used. As described above, a non-aqueous organic solvent may be used as the solvent, but it is more convenient to use water for handling. The granulated raw material is molded using a mold or the like, degreased, and sintered to produce a sintered body. In the degreasing step, although it depends on the binder used, in a non-oxidizing atmosphere, approximately 400 to 7
At a temperature of 00 ° C. and in a non-oxidizing atmosphere at 1300 ° C.
11800 ° C., the surface adsorbed oxygen described above,
If there is residual moisture, carbon added as a conductive material is oxidized and disappears.
【0094】このような問題を解決する方法の一つとし
て、造粒原料を充分に乾燥し、直ちに成形、焼結を実施
することが考えられる。しかしながら、工業的には乾燥
に充分な時間を掛けることが困難な場合や、逆に、造粒
後数日を経て成形以降の工程を実施することもある。後
者の場合、造粒後充分に乾燥しても、数日を経た後に空
気中の水分を吸収してしまい、再度、乾燥工程を実施し
なくてはならず煩雑である。また、成型用バインダの種
類によっては、比較的低い融点を持つものがある。例え
ばパラフィンの融点は60〜100℃である。したがっ
て乾燥はこれ以下の温度で行わなくてはならず、必ずし
も十分な乾燥を行えない場合がある。As one of the methods for solving such a problem, it is conceivable to dry the granulated material sufficiently, and immediately carry out molding and sintering. However, industrially, it is difficult to take a sufficient time for drying, or conversely, the steps after molding may be performed several days after granulation. In the latter case, even if it is sufficiently dried after granulation, it absorbs moisture in the air after several days, and the drying step has to be performed again, which is troublesome. Some types of molding binders have a relatively low melting point. For example, the melting point of paraffin is 60-100 ° C. Therefore, drying must be performed at a temperature lower than this, and sufficient drying may not always be performed.
【0095】同一条件で製造した抵抗体(特に焼結体)
でも抵抗値が全く同じにならない原因は、既述したよう
に造粒工程から成型工程に至るまでの間に発生する。造
粒原料中の特に水分量の違いによるところが大きいと考
えられる。Resistors (especially sintered bodies) manufactured under the same conditions
However, the reason why the resistance values are not exactly the same occurs during the period from the granulation step to the molding step, as described above. It is considered that the difference in the amount of water in the granulated raw material is particularly large.
【0096】このようなことから、本発明はカーボンよ
りもより低い温度で、酸素、水分等と反応する、例えば
Zrのような金属粉末を酸化アルミニウム粉末とカーボ
ン粉末に添加することことによって、造粒原料を成形
し、焼結する際に表面吸着酸素および残留水分を前記金
属粉末の酸化反応により優先的に除去して前記表面吸着
酸素および残留水分に起因する前記カーボン粉末の酸
化、消失を抑制ないし防止することができる。したがっ
て、適切かつ安定した抵抗値を有する焼結体を備えた電
力用抵抗体を製造することができる。Thus, the present invention provides a method of adding a metal powder, such as Zr, which reacts with oxygen, moisture, and the like at a lower temperature than carbon, to the aluminum oxide powder and the carbon powder, thereby producing the powder. When the granular raw material is formed and sintered, the surface adsorbed oxygen and residual moisture are preferentially removed by the oxidation reaction of the metal powder, thereby suppressing the oxidation and disappearance of the carbon powder caused by the surface adsorbed oxygen and residual moisture. Or can be prevented. Therefore, a power resistor provided with a sintered body having an appropriate and stable resistance value can be manufactured.
【0097】また、本発明の方法により製造された電力
用抵抗体は、例えば前述した図1および図2に示す円板
状の焼結体2と、前記焼結体2の円形両面に形成された
一対の電極3と、前記焼結体2の両面周縁を含む外周面
に被覆された絶縁層4とから構成される。前記焼結体2
は、微構造を模式的に示す図5のようにカーボン量が少
ないかもしくはカーボンを含まない第1領域5と、この
第1領域5よりカーボン量の多い第2領域6とからな
り、前記第1領域5は実質的に絶縁性を示し、前記第2
領域6は導電性を示す。前記第1領域5は、酸化アルミ
ニウム粒子7の粒界に例えばZrのような金属の酸化物
12が存在する形態を有する。前記第2領域6は、前記
第1領域5より多いカーボンを含み、酸化アルミニウム
粒子9の粒界に例えばZrのような金属の酸化物12お
よび導電性のカーボン11がそれぞれ存在する形態を有
し、前記カーボン11により複数の第2領域6を相互に
電気的に接続している。ただし、金属粉末としてMoや
Wのような昇華性を有するものを用いた場合には前記第
1、第2の領域5、6内の酸化アルミニウム粒子7、9
の粒界に酸化物が存在しないか、もしくは存在しても僅
かになる。また、前記第1領域5中の酸化アルミニウム
粒子7は、粒径が第2領域6中の酸化アルミニウム粒子
9の粒径より大きい状態で存在する。前記焼結体2にお
いて、前記第2領域6は3次元的なネットワーク構造で
互いに接続されていると共に、前記一対の電極3に繋が
るように配置されている。このような第2領域6の接続
状態および第2領域6自体の抵抗率により前記焼結体2
の抵抗値が制御される。The power resistor manufactured by the method of the present invention is formed, for example, on the disc-shaped sintered body 2 shown in FIGS. And a pair of electrodes 3 and an insulating layer 4 covering the outer peripheral surfaces including the peripheral edges of both surfaces of the sintered body 2. The sintered body 2
As shown in FIG. 5, which schematically shows the microstructure, the first region 5 has a small amount of carbon or does not contain carbon, and the second region 6 has a large amount of carbon than the first region 5. The first region 5 is substantially insulative, and the second region 5
Region 6 shows conductivity. The first region 5 has a form in which a metal oxide 12 such as Zr is present at the grain boundaries of the aluminum oxide particles 7. The second region 6 contains more carbon than the first region 5, and has a form in which a metal oxide 12 such as Zr and conductive carbon 11 are present at the grain boundaries of the aluminum oxide particles 9, for example. The plurality of second regions 6 are electrically connected to each other by the carbon 11. However, when a sublimable material such as Mo or W is used as the metal powder, the aluminum oxide particles 7 and 9 in the first and second regions 5 and 6 are used.
No or little oxide is present at the grain boundaries. The aluminum oxide particles 7 in the first region 5 are present in a state where the particle size is larger than the particle size of the aluminum oxide particles 9 in the second region 6. In the sintered body 2, the second regions 6 are connected to each other in a three-dimensional network structure, and are arranged so as to be connected to the pair of electrodes 3. The sintered body 2 is determined by the connection state of the second region 6 and the resistivity of the second region 6 itself.
Is controlled.
【0098】このような図5に示す微構造を有する焼結
体2を備えた電力用抵抗体は単位体積あたりの熱容量が
大きく、適切かつ安定した電気抵抗値を有し、サージ吸
収による抵抗値の経時変化が小さい特性を有し、さらに
優れた機械的強度を有する電力用抵抗体を得ることがで
きる。The power resistor provided with the sintered body 2 having the microstructure shown in FIG. 5 has a large heat capacity per unit volume, has an appropriate and stable electric resistance value, and has a resistance value due to surge absorption. Has a characteristic that changes with time are small, and a power resistor having more excellent mechanical strength can be obtained.
【0099】なお、本発明に係わる電力用抵抗体は前述
した円板形状を有する構造に限定されない。例えば、図
6および図7に示すように環状の焼結体21と、前記焼
結体21の対向する環状両面に形成された電極22と、
前記焼結体21の外周面および内周面に被覆された絶縁
層23、24とから電力用抵抗体25を構成してもよ
い。The power resistor according to the present invention is not limited to the above-described disk-shaped structure. For example, as shown in FIGS. 6 and 7, an annular sintered body 21, electrodes 22 formed on both opposed annular surfaces of the sintered body 21,
The power resistor 25 may be composed of the insulating layers 23 and 24 coated on the outer peripheral surface and the inner peripheral surface of the sintered body 21.
【0100】また、本発明に係わる電力用抵抗体は後述
する電力用遮断器の投入抵抗体や高電圧装置、大容量コ
ンデンサの充放電装置等に用いられる固定抵抗器、可変
抵抗器、抵抗器アレーに適用することができる。The power resistor according to the present invention includes a fixed resistor, a variable resistor, and a resistor used for a closing resistor, a high-voltage device, and a large-capacity capacitor charging / discharging device of a power circuit breaker described later. Can be applied to arrays.
【0101】次に、本発明に係わる電力用遮断器を図8
および図9を参照して説明する。Next, a power circuit breaker according to the present invention is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG.
【0102】図8は、本発明に係わる遮断器の構成図、
図9は投入抵抗体を示す斜視図である。遮断器31は、
消弧室32内に配置され電流経路に接続された主接点3
3を備えている。補助接点34は、前記電流経路に前記
主接点33に対して並列に接続されている。投入抵抗ユ
ニット35は、前記補助接点34に直列に接続されてい
る。上下動する絶縁ロッド36は、傾動するスイッチ3
7に連結されている。このような構成の電力用遮断器に
おいて、前記絶縁ロッド36が上方に駆動されると、前
記スイッチ37が傾動して前記主接点33のONに先立
って前記補助接点34がONされる。この際、前記投入
抵抗ユニット35は補助接点34に直列に接続されてい
るため、前記補助接点34が介装された電流経路を流れ
る電流の電圧を前記投入抵抗ユニット35に下げられ
る。その結果、前記補助接点34のON時にアークが発
生するのを防止できる。また、前記主接点33がONさ
れる直前においては電流は投入抵抗ユニット35および
前記補助接点34が介装された電流経路を流れ、前記主
接点33が介装された電流経路に電流が流れていないた
め、前記主接点33がONした時にその接点に高電圧が
かからない。その結果、前記主接点33のON時にアー
クが発生するのを防止できる。FIG. 8 is a block diagram of a circuit breaker according to the present invention.
FIG. 9 is a perspective view showing a closing resistor. The circuit breaker 31
Main contact 3 arranged in arc-extinguishing chamber 32 and connected to current path
3 is provided. The auxiliary contact 34 is connected to the main path 33 in parallel with the current path. The closing resistance unit 35 is connected to the auxiliary contact 34 in series. The insulating rod 36 that moves up and down is the switch 3 that tilts.
7. In the power circuit breaker having such a configuration, when the insulating rod 36 is driven upward, the switch 37 is tilted and the auxiliary contact 34 is turned on before the main contact 33 is turned on. At this time, since the closing resistance unit 35 is connected in series to the auxiliary contact 34, the voltage of the current flowing through the current path in which the auxiliary contact 34 is interposed can be reduced to the closing resistance unit 35. As a result, it is possible to prevent an arc from being generated when the auxiliary contact 34 is turned on. Immediately before the main contact 33 is turned on, the current flows through the current path in which the closing resistance unit 35 and the auxiliary contact 34 are interposed, and the current flows in the current path in which the main contact 33 is interposed. Therefore, when the main contact 33 is turned ON, no high voltage is applied to the contact. As a result, it is possible to prevent an arc from being generated when the main contact 33 is turned on.
【0103】前記投入抵抗ユニット35は、例えば図9
に示すような主に絶縁性支持棒38と、一対の絶縁性支
持板39a、39bと、複数の中空円筒状の抵抗体40
と、弾性体41とから構成されている。前記一対の絶縁
性支持板39a、39bは、前記支持棒38に嵌入され
ている。複数の中空円筒状の抵抗体40は、前記支持板
39a、39b間に位置する前記支持棒38部分に嵌入
されている。前記弾性体41は、前記一方(右端)の支
持板39aと前記複数の抵抗体40の間に配置されると
共に、前記支持棒38に嵌入されている。前記弾性体4
1は、前記複数の抵抗体40に弾性力を付与してそれら
を前記支持棒38に積層するために用いられる。ナット
42a、42bは、前記支持棒38の両端に螺合されて
いる。前記ナット42a、42bは、前記支持板39
a、39b間に配置された前記弾性体41を押圧するた
めに用いられる。前記絶縁性支持棒38は、高強度、軽
量化、易加工性などの理由から有機系の材料が用いられ
る。一般に、投入抵抗体は開閉サージ吸収時に温度上昇
を生じる。このため、耐熱性が劣る前記有機系材料から
なる支持棒は強度を維持することが困難になる。ただ
し、後述する組成の投入抵抗体は熱容量が大きいために
開閉サージ吸収時における温度上昇を一定温度以下に抑
制することが可能になる。その結果、前記有機系材料か
らなる支持棒の使用が可能になる。また、熱容量の大き
な投入抵抗体ほど容積を小さくすることが可能になる。The closing resistance unit 35 is, for example, as shown in FIG.
, A pair of insulating support plates 39a and 39b, and a plurality of hollow cylindrical resistors 40 as shown in FIG.
And an elastic body 41. The pair of insulating support plates 39a and 39b are fitted into the support rod 38. A plurality of hollow cylindrical resistors 40 are fitted into the support bar 38 located between the support plates 39a and 39b. The elastic body 41 is disposed between the one (right end) support plate 39 a and the plurality of resistors 40, and is fitted into the support rod 38. The elastic body 4
1 is used to apply elastic force to the plurality of resistors 40 and stack them on the support rod 38. The nuts 42a and 42b are screwed to both ends of the support rod 38. The nuts 42a and 42b are connected to the support plate 39.
a, 39b is used to press the elastic body 41 disposed between them. The insulating support rod 38 is made of an organic material for reasons such as high strength, light weight, and easy workability. Generally, the temperature of the closing resistor increases when the switching surge is absorbed. For this reason, it is difficult to maintain the strength of the support bar made of the organic material having poor heat resistance. However, since the input resistor having a composition described later has a large heat capacity, it is possible to suppress a temperature rise during absorption of the switching surge to a certain temperature or less. As a result, it becomes possible to use a support rod made of the organic material. In addition, it becomes possible to make the volume smaller as the input resistor has a larger heat capacity.
【0104】前記投入抵抗ユニット35に組み込まれた
抵抗体(電力用抵抗体)40は、前述した図6および図
7に示すように環状の焼結体21と、前記焼結体21の
環状両面に形成された一対の電極22と、前記焼結体2
1の外周面および内周面に被覆された絶縁層23、24
とから構成されている。The resistor (power resistor) 40 incorporated in the closing resistor unit 35 includes an annular sintered body 21 as shown in FIGS. A pair of electrodes 22 formed on the sintered body 2
Insulating layers 23 and 24 coated on the outer peripheral surface and inner peripheral surface
It is composed of
【0105】前記焼結体21は、酸化アルミニウムまた
はアルミニウムを含む複合酸化物と、カーボンと、部分
安定化ジルコニア0.1〜30重量%とを含む組成を有
する。また、前記焼結体21は例えば酸化アルミニウム
粒子またはアルミニウムを含む複合酸化物粒子と部分安
定化ジルコニア粒子0.1〜30重量%からなる第1領
域;酸化アルミニウム粒子と、部分安定化ジルコニア粒
子0.1〜30重量%と、前記酸化アルミニウム粒子お
よび部分安定化ジルコニア粒子の粒界にそれぞれ存在
し、前記第1領域より多いカーボンとを含み、かつ前記
一対の電極22に繋がるように配置された第2領域;か
ら構成されている。特に、前記焼結体21において前記
第2領域は3次元的なネットワーク構造で互いに接続さ
れていると共に、前記一対の電極22に繋がるように配
置されている。このような第2領域の接続状態および第
2領域自体の抵抗率により前記焼結体の抵抗値が制御さ
れる。The sintered body 21 has a composition containing aluminum oxide or a composite oxide containing aluminum, carbon, and 0.1 to 30% by weight of partially stabilized zirconia. The sintered body 21 has a first region composed of, for example, aluminum oxide particles or composite oxide particles containing aluminum and 0.1 to 30% by weight of partially stabilized zirconia particles; aluminum oxide particles and partially stabilized zirconia particles 0; .1 to 30% by weight, which are present at the grain boundaries of the aluminum oxide particles and the partially stabilized zirconia particles, respectively, contain more carbon than the first region, and are arranged so as to be connected to the pair of electrodes 22. A second area; Particularly, in the sintered body 21, the second regions are connected to each other in a three-dimensional network structure, and are arranged so as to be connected to the pair of electrodes 22. The resistance value of the sintered body is controlled by the connection state of the second region and the resistivity of the second region itself.
【0106】また、前記焼結体21の別の形態は前述し
た本発明の方法荷より製造された図5のようにカーボン
量が少ないかもしくはカーボンを含まない第1領域5
と、この第1領域5よりカーボン量の多い第2領域6と
からなり、前記第1領域5は実質的に絶縁性を示し、前
記第2領域6は導電性を示す。前記第1領域5は、酸化
アルミニウム粒子7の粒界に例えばZrのような金属の
酸化物12が存在する形態を有する。前記第2領域6
は、前記第1領域5より多いカーボンを含み、酸化アル
ミニウム粒子9の粒界に例えばZrのような金属の酸化
物12および導電性のカーボン11がそれぞれ存在する
形態を有し、前記カーボン11により複数の第2領域6
を相互に電気的に接続している。また、前記第1領域5
中の酸化アルミニウム粒子7は、粒径が第2領域6中の
酸化アルミニウム粒子9の粒径より大きい状態で存在す
る。前記焼結体2において、前記第2領域6は3次元的
なネットワーク構造で互いに接続されていると共に、前
記一対の電極3に繋がるように配置されている。このよ
うな第2領域6の接続状態および第2領域6自体の抵抗
率により前記焼結体2の抵抗値が制御される。Further, another form of the sintered body 21 is the first region 5 containing a small amount of carbon or containing no carbon as shown in FIG. 5 manufactured from the method load of the present invention.
And a second region 6 having a larger amount of carbon than the first region 5. The first region 5 substantially exhibits insulation, and the second region 6 exhibits conductivity. The first region 5 has a form in which a metal oxide 12 such as Zr is present at the grain boundaries of the aluminum oxide particles 7. The second area 6
Has a form in which an oxide 12 of a metal such as Zr and a conductive carbon 11 are present at the grain boundaries of the aluminum oxide particles 9, respectively. Plural second regions 6
Are electrically connected to each other. Further, the first region 5
The inner aluminum oxide particles 7 exist in a state where the particle diameter is larger than the diameter of the aluminum oxide particles 9 in the second region 6. In the sintered body 2, the second regions 6 are connected to each other in a three-dimensional network structure, and are arranged so as to be connected to the pair of electrodes 3. The resistance of the sintered body 2 is controlled by the connection state of the second region 6 and the resistivity of the second region 6 itself.
【0107】以上説明した本発明に係わる電力用遮断器
は、前述した構成の焼結体を含み、単位体積当たりの熱
容量が大きく、適切な抵抗値を有する抵抗体が組み込ま
れた投入抵抗ユニットを備えている。このような投入抵
抗ユニットは、遮断容量が大きく、従来のカーボン分散
型セラミック抵抗体が組み込まれた投入抵抗ユニットに
比べて容積を小さくでき、さらに安定した遮断性能を有
する。したがって、前記投入抵抗ユニットを備えた電力
用遮断器は小型化および高性能化を図ることができる。The power circuit breaker according to the present invention described above includes a closing resistor unit including a sintered body having the above-described structure, having a large heat capacity per unit volume, and incorporating a resistor having an appropriate resistance value. Have. Such a closing resistor unit has a large breaking capacity, can have a smaller volume than a closing resistor unit in which a conventional carbon dispersed ceramic resistor is incorporated, and has more stable breaking performance. Therefore, the power circuit breaker provided with the closing resistance unit can be reduced in size and performance.
【0108】次に、本発明に係わる中性点接地抵抗器を
図10を参照して説明する。Next, the neutral point grounding resistor according to the present invention will be described with reference to FIG.
【0109】接地容器51内には、接地線52を通して
接地される下部端子板53およびこの端子板53に対し
て所望距離隔てて位置する上部端子板54が配置されて
いる。複数組の抵抗ユニット55は、前記下部端子板5
3と前記上部端子板54の間に挟持、固定されている。
これら抵抗ユニット55は、前記下部端子板53に立設
された絶縁性支持棒56と、この支持棒56に図示しな
い弾性片を挟んで嵌合された上下に積層され、かつ前記
上部端子板54側に配置されたコイルバネ57で押圧固
定された複数の中空円筒状の抵抗体58とから構成され
ている。外部接続用端子59を有するブッシング60
は、前記容器51の上面に前記上部端子板54と接続す
るように配置されでいる。In the grounding container 51, a lower terminal plate 53 grounded through a ground wire 52 and an upper terminal plate 54 located at a desired distance from the terminal plate 53 are arranged. The plurality of resistance units 55 are connected to the lower terminal plate 5.
3 and the upper terminal plate 54.
These resistance units 55 are stacked vertically with an insulating support bar 56 erected on the lower terminal plate 53 and fitted on the support bar 56 via an elastic piece (not shown). And a plurality of hollow cylindrical resistors 58 pressed and fixed by a coil spring 57 disposed on the side. Bushing 60 having terminal 59 for external connection
Are arranged on the upper surface of the container 51 so as to be connected to the upper terminal plate 54.
【0110】前記抵抗ユニット55に組み込まれた抵抗
体(電力用抵抗体)57は、前述した図6および図7に
示すように環状の焼結体21と、前記焼結体21の環状
両面に形成された一対の電極22と、前記焼結体21の
外周面および内周面に被覆された絶縁層23、24とか
ら構成されている。As shown in FIGS. 6 and 7, the resistor (power resistor) 57 incorporated in the resistor unit 55 is formed on the annular sintered body 21 and on both sides of the annular body of the sintered body 21. It comprises a pair of electrodes 22 formed and insulating layers 23 and 24 covering the outer and inner peripheral surfaces of the sintered body 21.
【0111】前記焼結体21は、酸化アルミニウムまた
はアルミニウムを含む複合酸化物と、カーボンと、部分
安定化ジルコニア0.1〜30重量%とを含む組成を有
する。また、前記焼結体21は例えば酸化アルミニウム
粒子またはアルミニウムを含む複合酸化物粒子と部分安
定化ジルコニア粒子0.1〜30重量%からなる第1領
域;酸化アルミニウム粒子と、部分安定化ジルコニア粒
子0.1〜30重量%と、前記酸化アルミニウム粒子お
よび部分安定化ジルコニア粒子の粒界にそれぞれ存在
し、前記第1領域より多いカーボンとを含み、かつ前記
一対の電極22に繋がるように配置された第2領域;か
ら構成されている。特に、前記焼結体21において前記
第2領域は3次元的なネットワーク構造で互いに接続さ
れていると共に、前記一対の電極22に繋がるように配
置されている。このような第2領域の接続状態および第
2領域自体の抵抗率により前記焼結体の抵抗値が制御さ
れる。The sintered body 21 has a composition containing aluminum oxide or a composite oxide containing aluminum, carbon, and 0.1 to 30% by weight of partially stabilized zirconia. The sintered body 21 has a first region composed of, for example, aluminum oxide particles or composite oxide particles containing aluminum and 0.1 to 30% by weight of partially stabilized zirconia particles; aluminum oxide particles and partially stabilized zirconia particles 0; .1 to 30% by weight, which are present at the grain boundaries of the aluminum oxide particles and the partially stabilized zirconia particles, respectively, contain more carbon than the first region, and are arranged so as to be connected to the pair of electrodes 22. A second area; Particularly, in the sintered body 21, the second regions are connected to each other in a three-dimensional network structure, and are arranged so as to be connected to the pair of electrodes 22. The resistance value of the sintered body is controlled by the connection state of the second region and the resistivity of the second region itself.
【0112】また、前記焼結体21の別の形態は前述し
た本発明の方法荷より製造された図5のようにカーボン
量が少ないかもしくはカーボンを含まない第1領域5
と、この第1領域5よりカーボン量の多い第2領域6と
からなり、前記第1領域5は実質的に絶縁性を示し、前
記第2領域6は導電性を示す。前記第1領域5は、酸化
アルミニウム粒子7の粒界に例えばZrのような金属の
酸化物12が存在する形態を有する。前記第2領域6
は、前記第1領域5より多いカーボンを含み、酸化アル
ミニウム粒子9の粒界に例えばZrのような金属の酸化
物12および導電性のカーボン11がそれぞれ存在する
形態を有し、前記カーボン11により複数の第2領域6
を相互に電気的に接続している。また、前記第1領域5
中の酸化アルミニウム粒子7は、粒径が第2領域6中の
酸化アルミニウム粒子9の粒径より大きい状態で存在す
る。前記焼結体2において、前記第2領域6は3次元的
なネットワーク構造で互いに接続されていると共に、前
記一対の電極3に繋がるように配置されている。このよ
うな第2領域6の接続状態および第2領域6自体の抵抗
率により前記焼結体2の抵抗値が制御される。Further, another form of the sintered body 21 is the first region 5 having a small amount of carbon or containing no carbon as shown in FIG. 5 manufactured from the method load of the present invention.
And a second region 6 having a larger amount of carbon than the first region 5. The first region 5 substantially exhibits insulation, and the second region 6 exhibits conductivity. The first region 5 has a form in which a metal oxide 12 such as Zr is present at the grain boundaries of the aluminum oxide particles 7. The second area 6
Has a form in which an oxide 12 of a metal such as Zr and a conductive carbon 11 are present at the grain boundaries of the aluminum oxide particles 9, respectively. Plural second regions 6
Are electrically connected to each other. Further, the first region 5
The inner aluminum oxide particles 7 exist in a state where the particle diameter is larger than the diameter of the aluminum oxide particles 9 in the second region 6. In the sintered body 2, the second regions 6 are connected to each other in a three-dimensional network structure, and are arranged so as to be connected to the pair of electrodes 3. The resistance of the sintered body 2 is controlled by the connection state of the second region 6 and the resistivity of the second region 6 itself.
【0113】以上説明した本発明に係わる中性点接地抵
抗器は、前述した構成の焼結体を含み、単位体積当たり
の熱容量が大きく、適切な抵抗値を有する抵抗体が組み
込まれた抵抗ユニットを備えているため、外部接続用端
子に接続される遮断器の作動時において地絡電流抑制を
効果的に図ることができる。The neutral point grounding resistor according to the present invention described above includes a sintered body having the above-described structure, has a large heat capacity per unit volume, and incorporates a resistor having an appropriate resistance value. Therefore, it is possible to effectively suppress the ground fault current when the circuit breaker connected to the external connection terminal operates.
【0114】[0114]
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を詳細に説明
する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail.
【0115】(実施例1)まず、平均粒径0.2μmの
酸化アルミニウム粉末に、酸化イットリウムを3モル%
固溶した平均粒径0.2μmの酸化ジルコニウム粉末を
0.1重量%添加し、さらにエタノールを溶媒として、
アルミナ製ポット及びアルミナ製ボールを用いて混合、
粉砕を行い、これを乾燥した。つづいて、水にパラフィ
ンエマルジョン5重量%を添加混合して得た溶液に前記
乾燥混合粉末を加え、スラリー化した後、スプレードラ
イヤーを使用して平均粒径100μmに造粒することに
より第1造粒原料を調製した。Example 1 First, 3 mol% of yttrium oxide was added to aluminum oxide powder having an average particle size of 0.2 μm.
0.1% by weight of zirconium oxide powder having an average particle size of 0.2 μm dissolved in solid was added, and ethanol was used as a solvent.
Mixing using an alumina pot and alumina balls,
Pulverization was performed and this was dried. Subsequently, the dry mixed powder was added to a solution obtained by adding and mixing 5% by weight of a paraffin emulsion in water, and the mixture was slurried, and then granulated to an average particle diameter of 100 μm using a spray drier. A granular raw material was prepared.
【0116】また、前記第1造粒原料と同様な酸化アル
ミニウム粉末を出発原料として、平均粒径50nmのカ
ーボン粉末3重量%を加え、酸化イットリウムを3モル
%固溶した平均粒子径0.2μmの酸化ジルコニウム粉
末0.1重量%を添加し、さらにエタノールを溶媒とし
て、アルミナ製ポット及びアルミナ製ボールを用いて混
合、粉砕を行い、これを乾燥した。つづいて、水にパラ
フィンエマルジョン5重量%を添加混合して得た溶液に
前記乾燥混合粉末に加え、スラリー化した後、スプレー
ドライヤーを使用して平均粒径100μmに造粒するこ
とにより第2造粒原料を調製した。Further, starting from the same aluminum oxide powder as the first granulated raw material, 3 wt% of carbon powder having an average particle size of 50 nm was added, and 3 mol% of yttrium oxide was dissolved in an average particle size of 0.2 μm. Was added and further mixed and pulverized using ethanol as a solvent by using an alumina pot and alumina balls, and dried. Subsequently, the dry mixed powder was added to a solution obtained by adding and mixing 5% by weight of a paraffin emulsion in water, and the mixture was slurried, and then granulated to an average particle diameter of 100 μm using a spray drier. A granular raw material was prepared.
【0117】次いで、前記第1造粒原料75重量%およ
び第2造粒原料25重量%を前述した図4の(a)、
(b)に示すV型ミキサを用いて混合することにより混
合造粒原料を調製した。このようにV型ミキサによる混
合において、前記第1、第2の造粒原料はそれらの各成
分が均一に混ざることなく、互いにそれらの造粒原料の
塊を維持しつつ相互にに混合される。Next, 75% by weight of the first granulated raw material and 25% by weight of the second granulated raw material were used as shown in FIG.
A mixed granulated raw material was prepared by mixing using a V-type mixer shown in (b). As described above, in the mixing by the V-type mixer, the first and second granulated raw materials are mixed with each other while maintaining the mass of the granulated raw materials, without their respective components being uniformly mixed. .
【0118】次いで、前記混合造粒粉末を、鉄鋼製金型
を用い、成型圧力500kg/cm2 で成形することに
より直径12.5cm、厚さ3.1cmの円盤状の成形
体を得た。つづいて、この成形体の上下円面と外周面の
境界線部を1mm、面取りを行った後、窒素ガス雰囲気
中、600℃で4時間保持して脱脂処理を行った。ひき
つづき、脱脂された成形体をアルゴンガス雰囲気中、2
00℃/時間で昇温し、1500℃で1時間保持するこ
とにより直径10cm、厚さ2.5cmの焼結体を作製
した。Next, the mixed granulated powder was molded using a steel mold at a molding pressure of 500 kg / cm 2 to obtain a disk-shaped compact having a diameter of 12.5 cm and a thickness of 3.1 cm. Subsequently, the boundary between the upper and lower circular surfaces and the outer peripheral surface of the molded body was chamfered by 1 mm, and then subjected to a degreasing treatment at 600 ° C. for 4 hours in a nitrogen gas atmosphere. Subsequently, the degreased molded body was placed in an argon gas atmosphere for 2 hours.
The temperature was raised at a rate of 00 ° C./hour, and the temperature was maintained at 1500 ° C. for 1 hour to produce a sintered body having a diameter of 10 cm and a thickness of 2.5 cm.
【0119】次いで、前記焼結体の上下両端面を400
番砥石で研削し、この面にアルミニウムを溶射すること
により電極を形成した。つづいて。前記焼結体の外周表
面に燐酸アルミニウム、アルミナ微粉およびシリカ微粉
からなる水溶性ペーストを塗布し、150℃で1時間乾
燥することにより電極端部を除く外表面に絶縁層を形成
して電力用抵抗体を製造した。Next, the upper and lower end faces of the sintered body were
An electrode was formed by grinding with a # 2 grindstone and spraying aluminum on this surface. Continue. A water-soluble paste composed of aluminum phosphate, alumina fine powder and silica fine powder is applied to the outer peripheral surface of the sintered body, and dried at 150 ° C. for 1 hour to form an insulating layer on the outer surface except for the electrode end, thereby providing power. A resistor was manufactured.
【0120】(実施例2〜8、比較例1〜5)第1、第
2の造粒原料中に配合される酸化イットリウム安定化ジ
ルコニア粉末および第2造粒原料に配合されるカーボン
粉末の量を変えた以外、実施例1と同様な方法により電
力用抵抗体を製造した。(Examples 2 to 8 and Comparative Examples 1 to 5) Amounts of yttrium oxide-stabilized zirconia powder blended in the first and second granulated raw materials and carbon powder blended in the second granulated raw material A power resistor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the power resistance was changed.
【0121】得られた実施例1〜8および比較例1〜5
の電力用抵抗体について、焼結体中に占める第2領域の
割合、焼結体の第1領域、第2領域のカーボン含有量、
焼結体全体のカーボン量、焼結体全体の部分安定化ジル
コニア、第1、第2の領域における酸化アルミニウム粒
子の平均粒径を測定した。その結果を下記表1に示す。
また、実施例1〜8および比較例1〜5の電力用抵抗体
の抵抗値、平均4点曲げ強度平均破壊靭性値(圧痕破壊
法で測定)、およびエネルギー耐量を測定した。その結
果を下記表2に示す。The obtained Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5
For the power resistor, the proportion of the second region in the sintered body, the carbon content of the first region and the second region of the sintered body,
The carbon content of the entire sintered body, the partially stabilized zirconia of the entire sintered body, and the average particle size of the aluminum oxide particles in the first and second regions were measured. The results are shown in Table 1 below.
Further, the resistance value, the average four-point bending strength average fracture toughness value (measured by an indentation fracture method), and the energy resistance of the power resistors of Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 5 were measured. The results are shown in Table 2 below.
【0122】[0122]
【表1】 [Table 1]
【0123】[0123]
【表2】 [Table 2]
【0124】前記表1および表2から明らかなように部
分安定化ジルコニアの量が0.1〜30重量%、カーボ
ンの量が0.3〜5重量%含む焼結体を備えた実施例1
〜8の電力用抵抗体は適切な抵抗値、機械的強度を有
し、さらに高いエネルギー耐量を有することがわかる。
これに対し、部分安定化ジルコニアの量が30重量%を
越える焼結体を備えた比較例5の電力用抵抗体はエネル
ギー耐量が小さくなり不適であることがわかる。したが
って、実施例1〜8の抵抗体を比較例5の抵抗体とと同
体積の場合、2割大きなエネルギーを吸収することが可
能になり、抵抗ユニットの体積が縮小化、電力用機器を
縮小化することが可能になった。As is clear from Tables 1 and 2, Example 1 provided with a sintered body containing 0.1 to 30% by weight of partially stabilized zirconia and 0.3 to 5% by weight of carbon.
It can be seen that the power resistors of Nos. To 8 have an appropriate resistance value and mechanical strength, and have a higher energy resistance.
On the other hand, the power resistor of Comparative Example 5 including the sintered body in which the amount of the partially stabilized zirconia exceeds 30% by weight has a low energy resistance and is not suitable. Therefore, when the resistors of Examples 1 to 8 have the same volume as the resistor of Comparative Example 5, it is possible to absorb 20% more energy, and the volume of the resistor unit is reduced, and the power equipment is reduced. Has become possible.
【0125】(実施例9)平均粒径0.2μmの酸化ア
ルミニウム粉末に、平均粒径0.2μmのジルコニウム
粉末を0.1重量%、さらにエタノールを溶媒として、
アルミナ製ポット及びアルミナ製ボールを用いて混合、
粉砕を行い、これを乾燥した。パラフィンエマルジョン
5重量%を水に添加混合した溶液に前記乾燥混合粉末に
加え、スラリー化した後、スプレードライヤーを使用し
て平均粒径100μmに造粒することにより第1造粒原
料を調製した。Example 9 0.1% by weight of zirconium powder having an average particle size of 0.2 μm was added to aluminum oxide powder having an average particle size of 0.2 μm, and ethanol was used as a solvent.
Mixing using an alumina pot and alumina balls,
Pulverization was performed and this was dried. The dry mixed powder was added to a solution in which 5% by weight of paraffin emulsion was added to water and mixed, and the mixture was slurried, and then granulated to an average particle diameter of 100 μm using a spray drier to prepare a first granulated raw material.
【0126】また、前記第1造粒原料と同様な酸化アル
ミニウム粉末を出発原料として、平均粒径50nmのカ
ーボン粉末3重量%を加え、平均粒径0.2μmのジル
コニウム粉末1重量%を添加し、さらにエタノールを溶
媒としてアルミナ製ポット及びアルミナ製ボールを用い
て混合、粉砕を行い、これを乾燥した。パラフィンエマ
ルジョン5重量%を水に添加した溶液に前記乾燥混合粉
末に加え、スラリー化した後、スプレードライヤーを使
用して平均粒径100μmに造粒することにより第2造
粒原料を調製した。Further, starting from the same aluminum oxide powder as the first granulated raw material, 3 wt% of carbon powder having an average particle diameter of 50 nm was added, and 1 wt% of zirconium powder having an average particle diameter of 0.2 μm was added. Further, mixing and pulverization were carried out using an alumina pot and alumina balls using ethanol as a solvent, and the mixture was dried. A second granulated raw material was prepared by adding the dry mixed powder to a solution in which 5% by weight of a paraffin emulsion was added to water, forming a slurry, and granulating to an average particle diameter of 100 μm using a spray dryer.
【0127】次いで、前記第1造粒原料75重量%およ
び第2造粒原料25重量%を前述した図4の(a)、
(b)に示すV型ミキサを用いて混合することにより混
合造粒原料を調製した。このようにV型ミキサによる混
合において、前記第1、第2の造粒原料はそれらの各成
分が均一に混ざることなく、互いにそれらの造粒原料の
塊を維持しつつ相互にに混合される。Next, 75% by weight of the first granulated raw material and 25% by weight of the second granulated raw material were used as shown in FIG.
A mixed granulated raw material was prepared by mixing using a V-type mixer shown in (b). As described above, in the mixing by the V-type mixer, the first and second granulated raw materials are mixed with each other while maintaining the mass of the granulated raw materials, without their respective components being uniformly mixed. .
【0128】次いで、前記混合造粒粉末を、鉄鋼製金型
を用い、成型圧力500kg/cm2 で成形することに
より直径12.5cm、厚さ3.1cmの円盤状の成形
体を得た。つづいて、この成形体の上下円面と外周面の
境界線部を1mm、面取りを行った後、窒素ガス雰囲気
中、400℃で4時間、ひきつづき600℃で4時間保
持することにより脱脂処理を行った。ひきつづき、脱脂
された成形体をアルゴンガス雰囲気中、200℃/時間
で昇温し、1500℃で1時間保持することにより直径
10cm、厚さ2.5cmの焼結体を作製した。Next, the mixed granulated powder was molded using a steel mold at a molding pressure of 500 kg / cm 2 to obtain a disk-shaped compact having a diameter of 12.5 cm and a thickness of 3.1 cm. Subsequently, after demarcation of the boundary line between the upper and lower circular surfaces and the outer peripheral surface of the molded body by 1 mm, the molded body was kept in a nitrogen gas atmosphere at 400 ° C. for 4 hours and subsequently at 600 ° C. for 4 hours to perform a degreasing treatment. went. Subsequently, the degreased molded body was heated at a rate of 200 ° C./hour in an argon gas atmosphere and kept at 1500 ° C. for 1 hour to produce a sintered body having a diameter of 10 cm and a thickness of 2.5 cm.
【0129】次いで、前記焼結体の上下両端面を400
番砥石で研削し、この面にアルミニウムを溶射すること
により電極を形成した。つづいて。前記焼結体の外周表
面に燐酸アルミニウム、アルミナ微粉およびシリカ微粉
からなる水溶性ペーストを塗布し、150℃で1時間乾
燥することにより電極端部を除く外表面に絶縁層を形成
して電力用抵抗体を製造した。Then, the upper and lower end faces of the sintered body were
An electrode was formed by grinding with a # 2 grindstone and spraying aluminum on this surface. Continue. A water-soluble paste composed of aluminum phosphate, alumina fine powder and silica fine powder is applied to the outer peripheral surface of the sintered body, and dried at 150 ° C. for 1 hour to form an insulating layer on the outer surface except for the electrode end, thereby providing power. A resistor was manufactured.
【0130】得られた実施例9抵抗体は、抵抗値が64
Ωであった。The obtained resistor of Example 9 had a resistance value of 64.
Ω.
【0131】再度、全く同じ方法で9個の電力用抵抗体
を製造し、抵抗体を合計10個製造した。10個の抵抗
体の平均抵抗値(ρAV)は64Ω、最大抵抗値
(ρMAX )は66Ω、最小抵抗値(ρMIN )は62Ω、
その差(ρδ)は約4Ω(平均抵抗値の約6%)であっ
た。Again, nine power resistors were manufactured in exactly the same manner, and a total of ten resistors were manufactured. The average resistance (ρ AV ) of the ten resistors is 64Ω, the maximum resistance (ρ MAX ) is 66Ω, the minimum resistance (ρ MIN ) is 62Ω,
The difference (ρ δ ) was about 4Ω (about 6% of the average resistance value).
【0132】(比較例6)まず、平均粒径0.2μmの
酸化アルミニウム粉末にエタノールを溶媒として、アル
ミナ製ポット及びアルミナ製ボールを用いて粉砕を行
い、これを乾燥した。パラフィンエマルジョン5重量%
を水に添加混合した溶液に前記乾燥粉末を加え、スラリ
ー化した後、スプレードライヤーを使用して平均粒径1
00μmに造粒することにより第1造粒原料を調製し
た。Comparative Example 6 First, aluminum oxide powder having an average particle size of 0.2 μm was pulverized with ethanol as a solvent using an alumina pot and alumina balls, and dried. 5% by weight of paraffin emulsion
Was added to water, and the dry powder was added to a mixed solution to form a slurry.
The first granulated raw material was prepared by granulating to 00 μm.
【0133】また、前記第1造粒原料と同様な酸化アル
ミニウム粉末を出発原料として、平均粒径50nmのカ
ーボン粉末3重量%を加え、さらにエタノールを溶媒と
して、アルミナ製ポット及びアルミナ製ボールを用いて
混合、粉砕を行い、これを乾燥した。パラフィンエマル
ジョン5重量%を水に添加した溶液に前記乾燥混合粉末
を加え、スラリー化した後、スプレードライヤーを使用
して平均粒径100μmに造粒することにより第2造粒
原料を調製した。Also, using aluminum oxide powder similar to the first granulated raw material as a starting material, 3% by weight of carbon powder having an average particle size of 50 nm was added, and using ethanol as a solvent, an alumina pot and alumina balls were used. The mixture was mixed and pulverized, and dried. The dry mixed powder was added to a solution in which 5% by weight of paraffin emulsion was added to water, and the mixture was slurried, and then granulated to an average particle diameter of 100 μm using a spray drier to prepare a second granulated raw material.
【0134】次いで、前記第1造粒原料75重量%およ
び第2造粒原料25重量%を前述した図4の(a)、
(b)に示すV型ミキサを用いて混合することにより混
合造粒原料を調製した。この後、実施例9と同様の方法
で成形体を作製、脱脂、焼結工程を経て、直径10c
m、厚さ2.5cmの焼結体を作製し、実施例9と同様
に電極及び絶縁層を形成することにより電力用抵抗体を
製造した。Next, 75% by weight of the first granulated raw material and 25% by weight of the second granulated raw material were used as shown in FIG.
A mixed granulated raw material was prepared by mixing using a V-type mixer shown in (b). Thereafter, a molded body is prepared in the same manner as in Example 9, and then subjected to a degreasing and sintering process to obtain a 10c diameter.
A sintered body having a thickness of 2.5 cm and a thickness of 2.5 cm was prepared, and an electrode and an insulating layer were formed in the same manner as in Example 9 to manufacture a power resistor.
【0135】得られた比較例6の抵抗体は、抵抗値が7
8Ωで、実施例9の抵抗体より22%増加した。The obtained resistor of Comparative Example 6 had a resistance value of 7
At 8Ω, the resistance was increased by 22% compared to the resistor of Example 9.
【0136】再度、全く同じ方法で9個の電力用抵抗体
を製造し、電力用抵抗体を合計10個作製した。その結
果、ρAV=310Ω、ρMAX =355Ω、ρMIN =25
9Ω、ρδ=96Ω(平均抵抗値の約31%)であり、
実施例9の電力用抵抗体に比べて抵抗値のばらつきが大
きかった。Again, nine power resistors were manufactured in exactly the same manner, and a total of ten power resistors were manufactured. As a result, ρ AV = 310Ω, ρ MAX = 355Ω, ρ MIN = 25
9Ω, ρ δ = 96Ω (about 31% of the average resistance value),
The variation of the resistance value was larger than that of the power resistor of Example 9.
【0137】(実施例10〜29および比較例7、8)
第1、第2の造粒原料中に配合される金属粉末の種類お
よび量と第2造粒原料に配合されるカーボン粉末の量を
下記表3、表5に示すように変えた以外、実施例9と同
様な方法によりそれぞれ10個の電力用抵抗体を製造し
た。(Examples 10 to 29 and Comparative Examples 7 and 8)
Except that the type and amount of the metal powder blended in the first and second granulation raw materials and the amount of carbon powder blended in the second granulation raw material were changed as shown in Tables 3 and 5, below, In the same manner as in Example 9, ten power resistors were manufactured.
【0138】得られた実施例10〜29および比較例
7、8の電力用抵抗体について、焼結体中に占める第2
領域の割合、焼結体の第1領域、第2領域のカーボン含
有量、焼結体全体のカーボン量、焼結体全体の金属酸化
物量を測定した。その結果を下記表3、表5に示す。ま
た、実施例10〜29および比較例7、8の電力用抵抗
体について、焼結体の第1、第2の領域における酸化ア
ルミニウム粒子の平均粒径、平均抵抗値および最大抵抗
値と最小抵抗値の差を調べた。その結果を下記表4、表
6に示す。なお、表3〜表6には前述した実施例9およ
び比較例6の電力抵抗体における焼結体中に占める第2
領域の割合、焼結体の第1領域、第2領域のカーボン含
有量、焼結体全体のカーボン量、焼結体全体の金属酸化
物量、焼結体の第1、第2の領域における酸化アルミニ
ウム粒子の平均粒径および最大抵抗値と最小抵抗値の差
を併記する。With respect to the obtained power resistors of Examples 10 to 29 and Comparative Examples 7 and 8, the second
The ratio of the regions, the carbon content of the first region and the second region of the sintered body, the amount of carbon in the entire sintered body, and the amount of metal oxide in the entire sintered body were measured. The results are shown in Tables 3 and 5 below. Further, with respect to the power resistors of Examples 10 to 29 and Comparative Examples 7 and 8, the average particle diameter, the average resistance, the maximum resistance, and the minimum resistance of the aluminum oxide particles in the first and second regions of the sintered body. The difference between the values was examined. The results are shown in Tables 4 and 6 below. Tables 3 to 6 show that the second occupancy in the sintered body in the power resistors of Example 9 and Comparative Example 6 described above.
Ratio of regions, carbon content of first and second regions of sintered body, carbon amount of entire sintered body, metal oxide amount of entire sintered body, oxidation in first and second regions of sintered body The average particle size of the aluminum particles and the difference between the maximum resistance value and the minimum resistance value are also described.
【0139】[0139]
【表3】 [Table 3]
【0140】[0140]
【表4】 [Table 4]
【0141】[0141]
【表5】 [Table 5]
【0142】[0142]
【表6】 [Table 6]
【0143】前記表3〜表6から明らかなようにジルコ
ニウムを含む金属種を配合した第1、第2の造粒原料を
用いて製造された実施例10〜29の電力用抵抗体は、
安定した抵抗値を有することがわかる。また、カーボン
量が0.5〜3重量%の範囲にある焼結体を備えた比較
例9、10の電力用抵抗体は、抵抗値にばらつきを生じ
ることがわかる。As is clear from Tables 3 to 6, the power resistors of Examples 10 to 29 manufactured using the first and second granulated raw materials containing the metal species containing zirconium are as follows.
It turns out that it has a stable resistance value. In addition, it can be seen that the power resistors of Comparative Examples 9 and 10 each having a sintered body having a carbon amount in the range of 0.5 to 3% by weight have a variation in resistance value.
【0144】[0144]
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば機
械的特性、特に破壊靭性値の大きな抵抗体を得ることが
できる。この結果、同体積の抵抗体でより大きなエネル
ギーを吸収することができるため、遮断器、中性点接地
抵抗器など電力用機器に用いられる抵抗ユニットの縮小
化に大いに有効である。As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a resistor having a large mechanical property, particularly a high fracture toughness value. As a result, a larger amount of energy can be absorbed by a resistor having the same volume, which is very effective in reducing the size of a resistance unit used in a power device such as a circuit breaker or a neutral grounding resistor.
【0145】また、本発明によればカーボンよりもより
低い温度で、酸素、水分等と反応する金属粉末を原料
(造粒原料)中に配合することにより、カーボンの消失
を防ぎ、適切かつ安定した抵抗値を有する電力用抵抗体
を製造することができる。この結果、遮断器、中性点接
地抵抗器など電力用機器の信頼性、耐久性が向上した。Further, according to the present invention, the disappearance of carbon is prevented by blending a metal powder which reacts with oxygen, moisture, etc. into the raw material (granulated raw material) at a temperature lower than that of carbon to prevent the disappearance of carbon. A power resistor having the specified resistance value can be manufactured. As a result, the reliability and durability of power devices such as a circuit breaker and a neutral grounding resistor have been improved.
【図1】本発明に係わる電力用抵抗体を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a power resistor according to the present invention.
【図2】図1の抵抗体の断面図。FIG. 2 is a sectional view of the resistor shown in FIG. 1;
【図3】図1の抵抗体における焼結体の微構造を模式的
に示す図。FIG. 3 is a view schematically showing a microstructure of a sintered body in the resistor shown in FIG. 1;
【図4】本発明の電力用抵抗体の製造に用いられるV型
ミキサを示す概略図。FIG. 4 is a schematic diagram showing a V-type mixer used for manufacturing a power resistor according to the present invention.
【図5】本発明に係わる電力用抵抗体における焼結体の
微構造を模式的に示す図。FIG. 5 is a view schematically showing a microstructure of a sintered body in a power resistor according to the present invention.
【図6】本発明に係わる電力用抵抗体の他の形態を示す
斜視図。FIG. 6 is a perspective view showing another embodiment of the power resistor according to the present invention.
【図7】図6の抵抗体の断面図。FIG. 7 is a sectional view of the resistor shown in FIG. 6;
【図8】本発明に係わる電力用遮断器を示す構成図。FIG. 8 is a configuration diagram showing a power circuit breaker according to the present invention.
【図9】図8の電力用遮断器の構成要素である投入抵抗
ユニットを示す構成図。FIG. 9 is a configuration diagram showing a closing resistance unit which is a component of the power circuit breaker of FIG. 8;
【図10】本発明に係わる中性点接地抵抗器を示す概略
断面図。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing a neutral point grounding resistor according to the present invention.
1、25、40、58…電力用抵抗体、 2、21…焼結体、 3、22…電極、 5…第1領域、 6…第2領域、 7、9…酸化アルミニウム粒子、 10…部分安定化ジルコニア、 11…カーボン、 12…金属酸化物粒子、 10 消弧室 31…遮断器、 35…投入抵抗ユニット、 51…接地容器、 55…抵抗ユニット、 60…ブッシング。 1, 25, 40, 58: power resistor, 2, 21: sintered body, 3, 22: electrode, 5: first region, 6: second region, 7, 9: aluminum oxide particles, 10: part Stabilized zirconia, 11: carbon, 12: metal oxide particles, 10 arc-extinguishing chamber 31: circuit breaker, 35: closing resistance unit, 51: ground container, 55: resistance unit, 60: bushing.
Claims (4)
含む複合酸化物と、カーボン0.5〜3重量%と、部分
安定化ジルコニア0.1〜30重量%とを含む焼結体で
あって、 (a)前記酸化アルミニウムまたはアルミニウムを含む
複合酸化物および部分安定化ジルコニア0.1〜30重
量%を含む第1領域と、 (b)前記酸化アルミニウムまたはアルミニウムを含む
複合酸化物、部分安定化ジルコニア0.1〜30重量%
および前記第1領域より多いカーボンを含む第2領域と
からなる:および前記焼結体の対向する2つの面に形成
され、前記第2領域により互いに電気的に接続される一
対の電極;を具備したことを特徴とする電力用抵抗体。1. A sintered body containing aluminum oxide or a composite oxide containing aluminum, 0.5 to 3% by weight of carbon, and 0.1 to 30% by weight of partially stabilized zirconia, wherein (a) A first region containing 0.1 to 30% by weight of the aluminum oxide or aluminum-containing composite oxide and partially stabilized zirconia; and (b) a composite oxide containing the aluminum oxide or aluminum and partially stabilized zirconia 0.1. ~ 30% by weight
And a second region containing more carbon than the first region: and a pair of electrodes formed on two opposing surfaces of the sintered body and electrically connected to each other by the second region. A power resistor characterized in that:
ン粉末を含まず、酸化アルミニウム粉末と、平均粒径1
μm以下のZr,Y,Mg,Ca,Ti,Si,Hf,
Ba,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn,A
lの中から選ばれる少なくとも1種以上の金属粉末0.
1〜10重量%とを含有する第1造粒原料を調製する工
程と、 酸化アルミニウム粉末と、平均粒径1μm以下のカーボ
ン粉末と、平均粒径1μm以下のZr,Y,Mg,C
a,Ti,Si,Hf,Ba,Cr,Mn,Fe,C
o,Ni,Cu,Zn,Alの中から選ばれる少なくと
も1種以上の金属粉末0.1〜10重量%とを含み、前
記第1造粒原料よりカーボン粉末の量が多い第2造粒原
料を調製する工程と、 前記第1造粒原料および前記第2造粒原料とを混合して
全体のカーボン粉末の含有量を0.5〜3重量%とした
後、成形、焼結することにより焼結体を作製する工程
と、 前記焼結体の対向する主面に一対の電極を形成する工程
とを具備したことを特徴とする電力用抵抗体の製造方
法。2. An aluminum oxide powder having an average particle size of 1 or less containing little or no carbon powder.
μm or less of Zr, Y, Mg, Ca, Ti, Si, Hf,
Ba, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, A
at least one metal powder selected from the group consisting of
Preparing a first granulated raw material containing 1 to 10% by weight, aluminum oxide powder, carbon powder having an average particle diameter of 1 μm or less, and Zr, Y, Mg, C having an average particle diameter of 1 μm or less.
a, Ti, Si, Hf, Ba, Cr, Mn, Fe, C
o, Ni, Cu, Zn, Al, a second granulated raw material containing at least one or more metal powders selected from the group consisting of 0.1 to 10% by weight and containing more carbon powder than the first granulated raw material. And mixing the first granulated raw material and the second granulated raw material to make the total carbon powder content 0.5 to 3% by weight, and then molding and sintering. A method for producing a power resistor, comprising: a step of producing a sintered body; and a step of forming a pair of electrodes on opposing main surfaces of the sintered body.
電流経路に前記主開閉手段に対して並列になるように接
続され、前記主開閉手段をONさせる前にONされる補
助開閉手段;および前記補助開閉手段に直列に接続さ
れ、請求項1記載の抵抗体または請求項2記載の方法で
製造された抵抗体が複数組み込まれた投入抵抗ユニッ
ト;を具備したことを特徴とする電力用遮断器。3. main switching means arranged in a current path; auxiliary switching means connected to the current path in parallel with the main switching means and turned on before turning on the main switching means; And a closing resistor unit connected in series with the auxiliary switching means and incorporating a plurality of resistors according to claim 1 or a plurality of resistors manufactured by the method according to claim 2. Circuit breaker.
線を通して接地される下部端子板;前記下部端子板上に
載置された請求項1記載の抵抗体または請求項2記載の
方法で製造された抵抗体を複数積層した構造を有する抵
抗ユニット;前記抵抗ユニットの最上面に配置される上
部端子板;および前記容器の上面に前記上部端子板と接
続するように配置され、上端に外部接続用端子を有する
ブッシング;を具備したことを特徴とする中性点接地抵
抗器。4. A grounded container; a lower terminal plate disposed in the container and grounded through a ground wire; a resistor according to claim 1 or a method mounted on the lower terminal plate. A resistance unit having a structure in which a plurality of manufactured resistors are laminated; an upper terminal plate disposed on the uppermost surface of the resistance unit; and an upper terminal plate disposed on the upper surface of the container so as to be connected to the upper terminal plate, and having an external terminal at an upper end. A neutral point grounding resistor, comprising: a bushing having a connection terminal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9063285A JPH10261504A (en) | 1997-03-17 | 1997-03-17 | Power resistor, method of manufacturing power resistor, power circuit breaker, and neutral ground resistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9063285A JPH10261504A (en) | 1997-03-17 | 1997-03-17 | Power resistor, method of manufacturing power resistor, power circuit breaker, and neutral ground resistor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10261504A true JPH10261504A (en) | 1998-09-29 |
Family
ID=13224913
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9063285A Pending JPH10261504A (en) | 1997-03-17 | 1997-03-17 | Power resistor, method of manufacturing power resistor, power circuit breaker, and neutral ground resistor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10261504A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150103569A (en) * | 2014-03-03 | 2015-09-11 | 희성금속 주식회사 | Silver-carbon based electrical contact material for circuit breaker and method for preparing thereof |
-
1997
- 1997-03-17 JP JP9063285A patent/JPH10261504A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150103569A (en) * | 2014-03-03 | 2015-09-11 | 희성금속 주식회사 | Silver-carbon based electrical contact material for circuit breaker and method for preparing thereof |
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