JPS63296312A - バリスタ素子 - 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】 産業上の利用分野 本発明は雷サージを始めとする異常電圧から電力設備を
保護するだめの避雷器に用いるバリスタ素子に関するも
のである。

従来の技術 近年、電力分野において、電力の安定供給の要望が以前
にも増して高まり、電力設備機器の高信頼化ならびに電
力の高品質化が進められている。

特に、電力の高品質化は、送電線上に雷などによって発
生する有害な異常電圧を確実に吸収、抑制するために、
通常ギャップをもたない酸化亜鉛系の避雷器も実用化さ
れ、送配電設備の各所に取付けられている。これらギャ
ップをもたない避雷器の内部には、特性要素として酸化
亜鉛を主原料とするバリスタ素子が内蔵され、このバリ
スタ素子そのものの特性が避雷器の特性と見ることがで
きる。このような観点から、また電力機器の保護の面か
ら、バリスタ素子のサージ吸収特性、例えば放電耐量、
制限電圧性能１課電寿命性能などは重要であり、特にど
の程度の雷サージ電流を吸収できるかという能力を示す
放電耐量の向上は、避雷器の小型化とともに急務な課題
となっている。

従来、この種のバリスタ素子の構造は、第３図に示すよ
うな構成であった。第３図において、１は酸化亜鉛を主
原料とし、ビスマスなどの添加物を加えて高温焼結して
得られた円柱状のバリスタ焼結体、２はバリスタ焼結体
１の側面における沿面放電を防止するだめの高抵抗絶縁
層で、ビスマス、アンチモン、シリコンなどの酸化物ペ
ーストを仮焼後、本焼成前に側面に塗布し、形成された
ものである。３ａ　、３ｂはバリスタ焼結体１の両端面
上に設けられたメタリコン端面電極で、アルミニウムの
溶射によって円板状に形成されている。

４ａ　、　４ｂはメタリコン端面電極３が施されていな
い未形成部であり、バリスタ焼結体１そのものが露出し
ている。一般に未形成部４ａ　、　４ｂの寸法はメタリ
コン処理時のキャップ、マスクの関係から必要とされる
ものである。

以上のように構成された従来のバリスタ素子のサージ電
流通過時の挙動について、以下その動作を説明する。

まず、雷サージ電圧がバリスタ素子の両端に印加された
場合、それらの電圧に伴うサージ電流がバリスタ素子に
流れ、バリスタ素子両端の電圧が抑制される。この時、
サージ電流はメタリコン端面電極３ａ→バリスタ焼結体
１→メタリコン端面電極３ｂを通過する。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、このような従来の構成では前述のサージ
電流が極めて大きくなった時、表皮効果により、メタリ
コン端面電極エラジ部付近の電界強度が他の部分よりも
犬きくなシ、同時にサージ電流密度も高くなる。そして
、ある一定のレベルを超えると未形成部４ａ、ａｂ付近
に部分放電を生じ、この部分放電がトリガーとなり、本
来の放電耐量よりも低いレベルでバリスタ素子が沿面放
電を引き起こし、このようなバリスタ素子を組み込んだ
避雷器が破壊してしまうといった問題があった。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
、未形成部４２Ｌ　、　４ｂにおける部分放電の影響が
バリスタ素子側面へ及ばないようにすることを目的とす
るものである。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するために、電極の未形成部
にリング状の電極を導電性塗料などを用いて形成し、バ
リスタ焼結体の端面部を全面電極として構成したもので
ある。

作用 本発明は上記した構成によυ、従来、未形成部における
部分放電の影響がアークガスなどによってバリスタ素子
側面に及んでいたのが、本発明ではりング状電極によっ
て未形成部がカバーされると同時に、同部分の電界強度
の極度な上昇がなく、そのために部分放電が発生せず、
アークガスによるバリスタ素子の沿面放電が大幅に抑制
されるものである。

実施例 第１図は本発明の一実施例によるバリスタ素子の断面図
である。第１図において、６は酸化亜鉛を主原料とする
バリスタ焼結体、６は高抵抗絶縁層、７ａ、７ｂはメタ
リコン端面電極で、これらはそれぞれ従来のバリスタ焼
結体１．高抵抗絶縁層２．メタリコン端面電極３＆、３
ｂに対応するものである。ａａ　、Ｂｂは従来の電極未
形成部に形成されたリング状電極であり、第１図におい
てはリング状電極Ｂａ、ａｂを形成した後に、メタリコ
ン端面電極３ａ　、ｓｂをそのエツジ部でオーバラップ
した形にて形成している。上記リング状電極ｓｚ　、ａ
ｂの形成には銀、銅、亜鉛などの金裏ペーストをリング
状に印刷後、焼き付ける方法。

あるいは銀などの金属粉を樹脂ペーストに混ぜ合わせた
導電性塗料をリング状に塗布し硬化させる方法、さらに
はアルミニウムなどを用いた蒸着法やメタリコン法など
も用いられる。

次に、以上のように構成されたバリスタ素子の動作を説
明する。従来例と同様に、雷サージ電圧がバリスタ素子
の両端に印加された場合、それらの電圧に伴うサージ電
流がバリスタ素子に流れ、バリスタ素子両端の電圧が抑
制される。この時、サージ電流はメタリコン端面電極７
２Ｌ→バリスタ焼結体５→メタリコン端面電極７ｂを通
過する。

しかしながら、サージ電流が極めて大きくなっても、メ
タリコン端面電極７ａ　、７ｂのエツジ部はリング状電
極８Ｎ　、８ｂによってカバーされ、またリング状電極
ｓａ　、ｓｂはメタリコン端面電極γ＆、了すと同電位
であるため部分放電が抑制され、結果として沿面放電の
トリガーとなるアークガスが発生しない。このように本
発明のバリスタ素子ではアークガスによる放電耐量の低
下が防止でき、従来よりも大きな放電耐量をもったバリ
スタ素子を提供できるものである。本発明者らの実験で
は１０〜２０％の放電耐量向上が確認されている。

なお、本発明においてリング状電極Ｂａ　、　Ｂｂを導
電性塗料で形成すれば、塗布、加熱硬化（１００〜２０
０度Ｃ）の工程のみで可能となり、製造コスト面で大幅
な上昇をみることなく、目的を達成することができる。

次いで、本発明の第２の実施例について第２図と共に説
明する。同図は本発明の第２の実施例の断面図である。

上記第１の実施例との違いは、リング状電極をメタリコ
ン端面電極形成後に形成した点である。ｓａ　、　９ｂ
はメタリコン端面電極、１０！Ｌ、１０ｂはメタリコン
端面電極９１Ｌ　、　９ｂの形成の後に形成されたリン
グ状電極で、第１の実施例のリング状電極８ａ　、ａｂ
と同様な方法で形成される。このように構成されたバリ
スタ素子の作用は第１図と同様である。

発明の効果 以上のように本発明によれば、電極の未形成部にリング
状電極を形成し、バリスタ焼結体の端面部を全面電極と
して構成することによって、メタリコン端面電極エツジ
部における部分放電が防止され、バリスタ素子として大
きな放電耐量を確保することができるという効果をもつ
ものである。

さらに、リング状電極を導電性塗料で形成することによ
って廉価な製造コストで構成が可能という効果も併せて
もつものである。

なお、実施例ではバリスタ焼結体の形状を円柱としたが
、これは円筒形、四角柱、扇形などでもよく、焼結体形
状は特に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるバリスタ素子を示す断
面図、第２図は本発明の第２の実施例のバリスタ素子を
示す断面図、第３図は従来のバリスタ素子を示す断面図
である。 ５・・・・・・バリスタ焼結体、６・・・・・・高抵抗
絶縁層、７ａ　、７ｂ　、９１Ｌ　、ｓｂ−・・・・・
メタリコン端面電極（端面電極）、８！Ｌ　、　８ｂ　
、　１０ＩＬ　、　１０ｂ−・・・・リング状電極。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）両端面に電極を有したバリスタ焼結体の前記端面
   上の電極エッジ部〜バリスタ焼結体エッジ部間の電極未
   形成部分に、リング状の電極を設け、前記端面を全面電
   極としたことを特徴とするバリスタ素子。
2. （２）リング状電極を導電性塗料で形成したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載のバリスタ素子。