JPS5939003A - 非直線抵抗体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は酸化亜鉛を主成分とする焼結体から成る非直線
抵抗体に係り、特に油中雰囲気で用いる非直線抵抗体に
関する。

〔発明の技術的背景と問題点〕

従来から電気系統において例えば、落雷または系統の切
多換えなどにより起こり得る異常電圧を除去し、電気系
統や電気機器を保護するためにサージアブソーバおよび
避雷器などの過電圧保護装置が使用されてきた。

この過電圧保護装置には正常な電圧でほぼ絶縁特性を示
し、異常電圧が印加されたときに比較的抵抗値に々る非
直線抵抗体が用いられる。この非直線抵抗体として、す
ぐれた電圧非直線性を有する、酸化亜鉛を主成分とする
金属酸化物焼結体が利用き−・れている。

この非直線抵抗体を避雷器の内部要素として用いる場合
、重要な性能としては、系統電圧によって定まる常規運
転電圧における寿命と、雷サージが加わった時の機器の
保護レベルがある。

さて、この非直線抵抗体を例えば油入変圧器内賦形避雷
器として用いるなど、油中雰囲気で用いる関係上、空気
中など気体雰囲気で用いる場合に比べて上記性能のうち
寿命特性が著しく異なることがある。従って、この場合
油中における寿命特性の良好なものが必要となる。従来
、種々の組成の非直線抵抗体が研究開発されてきだが、
油中における電圧非直線性と寿命特性を同時に満足する
ものは得られなかった。

〔発明の目的〕

本発明はかかる現躊に鑑みなされたもので、電圧非直線
性をそこなわずに油中における寿命特性を向上させた非
直線抵抗体を提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明者が種々の検討をした結果、非直線抵抗体の油中
での寿命は酸化ケイ素の添加が大きな効果を持つことを
つきとめた。又、ホウケイ酸ガラスの添加も効果があり
、ホウケイ酸ガラスを添加した場合には酸化ケイ素の添
加が少々〈てよいことも判明した。

酸化亜鉛を主成分とする金属酸化物焼結体は各種の添加
物を含有するため、これらの添加物は焼結時に相互に反
応しながら、焼結体の微構造を形成し、電気特性を決定
する。したがって酸化ケイ素、ホウケイ酸ガラスの添加
の効果も他の添加物の種類・量によって異なってくる。

特に酸化アルミニウムの添加は、非直線性の向上に寄与
する。

〔発明の実施例〕

以下に、酸化ケイ素、ホウケイ酸ガラスの添加の効果を
図面と共に具体的な実施例によって説明する。

実施例１ 酸化亜鉛を主成分とし、以下に示す金妨酸化物を添加成
分として含む原料粉末を秤量とする。

０．１≦Ｂｉ２Ｏ，≦３モモル ０．１≦ＭｎＯ２≦３モルチ ０．１≦ｓｂ、ｏ３≦３モルチ ０．１≦Ｃｏｃｏ３≦３モルチ ０１≦Ｃｒ１０Ｂ≦２モル％ ０１≦ＮｉＯ≦３モモル ０．００１≦Ａ６０３≦０１モルチ ０≦８ｉ０２≦５モルチ これらの原料粉末を混合・乾燥させた後円板状に成形す
る。この成形体を空気中で例えば１．２００℃で２時間
焼成し例えばφＢ□ｘｔ３ｏの焼結体を得る。得られた
焼結体の両主面ＫＡ６を溶射して電極とする。ついで、
各添加物の添加量を限定した理由を以下各物質ごとに詳
述する。

（１）　　ｎ１２０３　　：粒界層として非直線抵抗体
の微構造を形成すると共に、ＺｎＯ粒子の粒成長を促進
する。Ｂｉ２Ｏ，１添加量が０．１モルチ。より小では
粒界層が充分形成されず、この粒界層によって形成され
る電気的バリヤの高さが低下し、リーク電流が増加し、
低−ｗＬ淀域の非直線性（電流１ｍＡ。

１００μＡ、１０μＡなどにおける電圧−電諸特性）が
悪くなる。一方、添加量が３モルチより犬では粒界層が
厚くなりすぎたり、ＺｎＯ粒子の粒成長が促進されすぎ
たりして、粒子が過度に大きくなりすぎたりする。この
ことから、制限電圧比ＶＩＯＫＡ／Ｖ１ｍＡが悪くなる
。

（２１Ｍｎ０ｔ　、　ｃｏ、ｏ、　　ニ一部はＺｎＯ粒
子内に取込まれ、一部は粒界層に析出して電気的バリヤ
の高さを高める。ＭｎＯ２添加量が０１モル％　、　　
Ｃｏ２Ｏ３添加量が０１モモルよυ小では電気的バリヤ
の高さが低下して、リーク電離が増加し低１！猜域の非
直線性が悪くなる。一方、添加量が各々３モルチよシ大
では、粒界層が厚くなりすぎ、制限−正比が悪くなる。

ｆ３）　　５ｂｔＯｓ　ＨＣｒ２０１１　ＮｔＯ：　Ｚ
ｎＯと反応してスピネル相を形成し、ＺｎＯ粒子の異常
粒成長を抑制して、安定化を図っている。８ｂｔＯｓ　
＋　Ｃｒ２０ｇ　’Ｊ？　Ｊ：びＮｉＯ添加量が０．１
モルチよシ小ではＺｎＯ粒子の異常粒成長が起って、不
安定となる。一方、５ｂｔｏ。

およびＮｉＯ添加州が３モル％　、　Ｃｒ、０３添加量
が２モルチより犬ではスピネル相が多くなりすぎ、制限
電圧比が悪くなる。

（４Ｊ　　Ａ（ｆｆ２０ｓ　　：　ＺｎＯ粒子内に固溶
して、ＺｎＯ粒子の抵抗率を減少させる。Ａ、／、Ｏ，
添加…゛が０００１モルチモル小ではＺｎＯ粒子の抵抗
率が充分小さくならず、制限電圧比が悪くなる。一方、
添加量が０１モモルより犬では、電気的バリヤの高さが
低下し、リーク軍法が増加し、低電精成の非直線性が悪
くなる。

而して、上記実施例においてＳｉ（’）、だけＯ〜５モ
ルモル範囲で変化させた素子の油中での寿命と制限電圧
比ＶＩＯＫＡ／Ｖ１＋ｌｌＡを第１図に示す。寿命は、
油ｍｌ＃′１２０°Ｃ９諌電率（印加電圧の■１酷に対
する比）１００％において素子が熱暴走する時間で示す
。

ＶＩＯＫＡは電流１０ＫＡにおける電圧（８Ｘ２０μｓ
インパルス電加で測定）　＋　ＶｌｍＡはＡＣ３０Ｈｚ
の抵抗分電渡が１　ｍＡ渡れる電圧である。

第１図から明白なように、油中における寿命特性は８ｉ
０ｙが０６モモル以上で著しく向上するととが分かる。

即ち、本発明の範囲である１０３時間を越える。これは
、５ｉ０２が粒界層をカラス化するために耐油性が向上
するためと考えられる。Ｓ１０．はＺｎＯ粒子の粒成長
を抑制する効果も有するため、５１０２の添加量が３モ
ルチ以上になると制限電圧比が大きくなることが判明し
た。制限電圧比は小さいものほど保護特性がよい。従っ
て非直線性と油中における寿命の両者が優れているのは
８１０２が０．６〜３モルモル範囲であることが判明し
た。

実施例２ 実施例１の組成の他にホウケイ酸ガラスを００１〜０１
重計チ添加した素子で非直線抵抗体を形成する。

上記実施例において８ｉ０１だけ０〜５モルモル範囲で
変化させた素子の油中での寿命と制限電圧比ＶＩＯＫＡ
／ＶＩＩＩＩＡを第２図に示す。

第２図から分かるようにホウケイ酸カラスを含んでいる
と８１０２の添加がホウケイ酸カラスを含壕ない場合と
比べて少なくても油中での寿命が長くなることが分かる
。との場合５ｉ０２は０．３モルチ以上で寿命特性に効
果がある。

寿命特性に効果が見とめられるのはホウケイ酸カラスを
０．０５重量％以上添加した場合であり、又、添加量が
０．５重量％以上になると非直線性が著しく劣ることを
検証した。

本発明の非直線抵抗体は、ＺｎＯに各種の添加物を加え
て混合９．成形の後１ｏｏｏ〜１３５０　’Ｏの範囲内
で焼成して得られる。従って用いる原料としては焼成時
に酸化物に変化するものであればよく、酸化物の代りに
炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩を用いてもよいことは言うまで
もない。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば油中における非直線
特性を損なわずに寿命特性を向上させた非直線抵抗体を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の実施例の非直線抵抗体の′ボ
気的特性図である。 （７３１７）代理人弁理士　　則　近　憲　佑（ほか１
名）第　　１　図 第　　２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ■、　酸化、亜鉛を主成分とし、酸化ビスマスをＢｔ、
   ｏ３に換算して０．１〜３モルモル酸化マンガンをＭｎ
   ０ｔに換算して０．１〜３モルモル酸化アンチモンを５
   ｂｔＯｓに換算して０．１〜３モルモル酸化コバルトを
   Ｃｏ２Ｏ３に換算して０，１〜３モルモル酸化クロムを
   Ｃｒ２０ｍに換算して０．１〜２モルモル酸化ニッケル
   をＮｊＯに換算して０．１〜３モルモル酸化アルミニウ
   ムをＡＪ２０．に換算して０．００１〜０．１　　モル
   チャ酸化ケイ素をｓｉｏ、に換算して０．６〜３モルモ
   ル含有する焼結体から成ることを特徴とする非直線抵抗
   体。 ２　酸化亜鉛を主成分とし、酸化ビスマスをＢｉ、０．
   に換算して０．１〜３モルモル酸化マンガンをＭｎ　０
   ２に換算して０１〜３モルチモル化アンチモンをａｔ）
   ２０ｇに換算して０１〜３モルチモル化コノ（ルトをＣ
   Ｏ２０Ｓに換算して０．１〜３モルモル酸化クロムをＣ
   ｒ２Ｏ３に換算して０．１〜２モルモル酸化ニッケルを
   ＮｉＯに換算して０．１〜３モルモル酸化アルミニウム
   をＡｌ、０３に換獅、して０００１〜０１モル係。 酸化ケイ素を５４０ｔに換算して０．３〜３モルモルホ
   ウケイ酸ガラスを０．０５〜０．５重量％含有する焼結
   体から成ることを特徴とする非直線抵抗体。