JP2021111548A - Electric field relaxing material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、電界緩和材料に関する。 Embodiments of the present invention relate to electric field relaxation materials.
電界緩和材料は、電力機器における高電界部位の電界を緩和するために使用されている。例えば、回転機固定子コイルにおいては、炭化ケイ素(Silicon Carbide:以下、「SiC」と略記する。)粒子を樹脂中に分散させた塗料状の電界緩和材料を所定の位置に塗布して、電界緩和材料からなる領域を形成している。SiC粒子は、電界が高くなるにつれて非線形に抵抗が小さくなる特性を持っている。 Electric field relaxation materials are used to relax the electric field at high field sites in electric power equipment. For example, in a rotating machine stator coil, a paint-like electric field easing material in which silicon carbide (hereinafter abbreviated as “SiC”) particles are dispersed in a resin is applied to a predetermined position to generate an electric field. It forms an area of relaxation material. The SiC particles have the property that the resistance decreases non-linearly as the electric field increases.
従来、電力機器を運転する際には、商用電源として供給されている周波数50Hzあるいは60Hzの交流電圧を印加していた。しかし、近年、電力機器の高効率化を目的として、インバータ駆動といった技術により、電力機器にこれまで想定されていなかった高周波数の電圧が印加される機会が増えてきている。 Conventionally, when operating an electric power device, an AC voltage having a frequency of 50 Hz or 60 Hz, which is supplied as a commercial power source, has been applied. However, in recent years, for the purpose of improving the efficiency of electric power equipment, there are increasing opportunities to apply a high frequency voltage, which has not been expected so far, to the electric power equipment by a technique such as inverter drive.
電力機器に使用される電界緩和材料においては、従来、電力機器に周波数50Hzあるいは60Hzの交流電圧が印加されることを想定して特性が検討されてきた。このため、電界緩和材料からなる領域を有する電力機器に、高周波数の電圧が印加されると、電界緩和材料による電界を緩和する効果が十分に得られない場合があった。 Conventionally, the characteristics of electric field relaxation materials used in electric power equipment have been studied on the assumption that an AC voltage having a frequency of 50 Hz or 60 Hz is applied to the electric power equipment. Therefore, when a high frequency voltage is applied to a power device having a region made of an electric field relaxing material, the effect of relaxing the electric field by the electric field relaxing material may not be sufficiently obtained.
本発明が解決しようとする課題は、高周波数の電圧が印加されることによる電界緩和特性の低下が生じにくい電界緩和材料を提供することである。 An object to be solved by the present invention is to provide an electric field relaxation material in which the electric field relaxation characteristics are less likely to be deteriorated due to the application of a high frequency voltage.
実施形態の電界緩和材料は、樹脂と、樹脂中に分散された粒子とを持つ。粒子が、電界に対して非線形抵抗特性を有する非線形抵抗粒子と、高誘電率粒子とを含む。 The electric field relaxation material of the embodiment has a resin and particles dispersed in the resin. The particles include non-linear resistance particles having non-linear resistance characteristics to an electric field and high dielectric constant particles.
以下、実施形態の電界緩和材料を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, the electric field relaxation material of the embodiment will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施形態の電界緩和材料を説明するための模式図である。図1に示すように、本実施形態の電界緩和材料4は、バインダー(特許請求の範囲における「樹脂」に相当する)2と、バインダー2中に分散された粒子とを含む。粒子は、電界に対して非線形抵抗特性を有する非線形抵抗粒子1と、高誘電率粒子3とを含む。
FIG. 1 is a schematic view for explaining the electric field relaxation material of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the electric
バインダー2としては、例えば、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂などから選ばれる1種または2種以上の樹脂を用いることができる。
As the
非線形抵抗粒子1は、電界に対して非線形抵抗特性を有する材料からなる粒子であればよく、電界が高くなるにつれて非線形に抵抗が小さくなる特性を有するものを用いることが好ましい。この場合、非線形抵抗粒子1の非線形抵抗特性によって、電界緩和効果がより効果的に得られる電界緩和材料4となる。電界が高くなるにつれて非線形に抵抗が小さくなる特性を有する非線形抵抗粒子1としては、例えば、SiC、ZnOなどからなる粒子が挙げられる。非線形抵抗粒子1は、1種類の粒子のみであってもよいし、2種以上の粒子であってもよい。
The
非線形抵抗粒子1の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、略球状であってもよいし、不定形であってもよい。また、非線形抵抗粒子1の粒径は、均一であってもよいし、不均一であってもよい。非線形抵抗粒子1の粒径は、例えば、動的光散乱法、レーザー回折法、遠心沈降法により測定できる。
The shape of the
高誘電率粒子3としては、−5℃から155℃での比誘電率が5以上である高誘電率材料を用いることが好ましく、10以上である高誘電率材料を用いることがより好ましい。このような材料としては、具体的には、Mg2SiO4、Al2O3、MgTiO2、ZnTiO3、Zn2TiO4、TiO2、CaTiO3、SrTiO3、BaTiO3、SrZrO3、BaTi2O5、BaTi4O9、Ba2Ti9O20、Ba2(Ti,Sn)9O20、ZrTiO4、(Zr,Sr)TiO4、BaNd2Ti5O14、BaSm2TiO14、Bi2O3BaONd2O3TiO2、(Bi2O3,PbO)BaONd2O3TiO2、La2Ti2O7、Nd2Ti2O7、(Li,Sm)TiO3、Ba(Mg1/3Ta2/3)O3、Ba(Zn1/3Ta2/3)O3、Ba(Zn1/3Nd2/3)O3、Sr(Zn1/3Nd2/3)O3などが挙げられる。高誘電率粒子3は、1種類の粒子のみであってもよいし、2種以上の粒子であってもよい。
As the high dielectric
高誘電率粒子3は、高誘電率材料からなるものであればよい。高誘電率粒子3としては、電界に対して線形の誘電率特性を有する材料からなる粒子のみを用いてもよいし、電界に対して非線形の誘電率特性を有する材料からなる粒子のみを用いてもよいし、電界に対して線形の誘電率特性を有する材料からなる粒子と電界に対して非線形の誘電率特性を有する材料からなる粒子の両方を用いてもよい。
The high dielectric
本実施形態においては、高誘電率粒子3の一部または全部が、電界に対して非線形の誘電率特性を有することが好ましい。電界に対して非線形の誘電率特性を有する材料としては、電界が高くなるにつれて非線形に誘電率が上昇する特性を有するものを用いることが好ましい。このような特性を有する材料としては、例えば、SrTiO3、BaTiO3、CaTiO3などが挙げられる。
In the present embodiment, it is preferable that a part or all of the high dielectric
電界緩和材料4が、電界が高くなるにつれて非線形に誘電率が上昇する特性を有する材料からなる粒子を含む高誘電率粒子3を含む場合、以下に示す(1)および(2)の効果が得られる。
(1)サージ電圧などの高周波かつ高電圧の電源が電界緩和材料4に供給された場合の効果。
この場合、高誘電率粒子3の誘電率が上昇するので、電界緩和材料4の誘電率がより高くなる。したがって、高誘電率粒子3を含むことによる電界緩和材料4と異なる部分での電位降下を防止する効果がより顕著となる。その結果、電界緩和材料4による電界緩和効果がより効果的に発揮される。
When the electric
(1) Effect when a high-frequency and high-voltage power source such as a surge voltage is supplied to the electric
In this case, since the dielectric constant of the high dielectric
(2)商用電源として供給されている周波数50Hzあるいは60Hzの交流電圧が電界緩和材料4に印加されているときの効果。
このとき、高誘電率粒子3の誘電率は低い状態であるので、電界緩和材料4の誘電率が高くなりすぎることが抑制される。このため、電界緩和材料4の周囲が、長期的に高い電界ストレスを受けることを防止できる。
なお、周波数50Hzあるいは60Hzの交流電圧が電界緩和材料4に印加されている状態であるときの電界緩和材料4の誘電率が高すぎると、電界緩和材料4の周囲の電界が高くなる。その結果、電界緩和材料4の周囲が、長期的に高い電界ストレスを受ける恐れがある。
(2) Effect when an AC voltage having a frequency of 50 Hz or 60 Hz supplied as a commercial power source is applied to the electric
At this time, since the dielectric constant of the high dielectric
If the dielectric constant of the electric
高誘電率粒子3の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、略球状であってもよいし、不定形であってもよい。また、高誘電率粒子3の粒径は、均一であってもよいし、不均一であってもよい。高誘電率粒子3の粒径は、例えば、動的光散乱法、レーザー回折法、遠心沈降法により測定できる。
The shape of the high dielectric
本実施形態の電界緩和材料4においては、高誘電率粒子3の平均粒径が、非線形抵抗粒子1の平均粒径以下であることが好ましい。この場合、バインダー2中において、高誘電率粒子3が非線形抵抗粒子1同士の接触を阻害しにくいものとなる。
本実施形態の電界緩和材料4においては、高誘電率粒子3の平均粒径1に対して、非線形抵抗粒子1の平均粒径が、2.5以上であることが好ましい。この場合、非線形抵抗粒子1同士の接触による電気的導電パスがより一層形成されやすくなる。
In the electric
In the electric
本実施形態の電界緩和材料4においては、非線形抵抗粒子1の体積比率が30体積%以上であり、かつ高誘電率粒子3の体積比率が非線形抵抗粒子1の体積比率以下であることが好ましい。
電界緩和材料4中に含まれる非線形抵抗粒子1の体積比率が30体積%以上であると、バインダー2中において、非線形抵抗粒子1同士の接触による電気的導電パスが形成されやすくなる。
電界緩和材料4全体の体積中に含まれる非線形抵抗粒子1の体積比率は、35体積%以上であることがより好ましく、40体積%以上であることがさらに好ましい。この場合、非線形抵抗粒子1同士の接触による電気的導電パスがより一層形成されやすくなるとともに、非線形抵抗粒子1同士の接触による電気的導電パスが電界緩和材料4全体に均一に形成されやすくなる。
In the electric
When the volume ratio of the
The volume ratio of the
電界緩和材料4全体の体積中に含まれる高誘電率粒子3の体積比率が、非線形抵抗粒子1の体積比率以下であると、バインダー2中において、高誘電率粒子3が非線形抵抗粒子1同士の接触を阻害しにくいものとなる。
電界緩和材料4全体の体積中に含まれる高誘電率粒子3の体積比率と、非線形抵抗粒子1の体積比率との比(高誘電率粒子3:非線形抵抗粒子1)は、1:1.5〜1:8.0の範囲であることが好ましく、1:6〜1:2の範囲であることがより好ましい。上記の比が1:1.5〜1:8.0の範囲であると、非線形抵抗粒子1同士の接触による電気的導電パスがより一層形成されやすくなるとともに、非線形抵抗粒子1同士の接触による電気的導電パスが電界緩和材料4全体に均一に形成されやすくなる。
When the volume ratio of the high dielectric
The ratio of the volume ratio of the high dielectric
電界緩和材料4全体の体積中に含まれる非線形抵抗粒子1と高誘電率粒子3の合計の体積は、70体積%以下であることが好ましい。非線形抵抗粒子1と高誘電率粒子3の合計の体積が、70体積%以下であると、電界緩和材料4が、未硬化(硬化前)のバインダー2中に粒子が分散された組成物の状態であるときに、塗料として取扱いしやすい粘度に調製しやすい。しかも、上記組成物を被形成面に塗布して硬化させることにより、被形成面に十分な強度で付着した硬化物からなる塗膜が得られやすい。
本明細書において、電界緩和材料4全体の体積とは、非線形抵抗粒子1と、高誘電率粒子3と、バインダー2の体積の総和を意味する。
The total volume of the
In the present specification, the volume of the entire electric
本実施形態の電界緩和材料4は、室温での比誘電率が10〜1000の範囲内であることが好ましく、20〜500の範囲内であることがより好ましい。上記比誘電率が10以上であると、電界緩和材料4の静電容量が大きいものとなる。このため、60Hzを超える高周波数の交流電圧が印加された場合においても、電界緩和材料4と異なる部分からの静電容量を介する電流の流れと電位降下が生じにくくなる。よって、電界緩和材料4による電界緩和効果が効果的に得られる。また、上記比誘電率が1000以下であると、電界緩和材料4以外の高誘電率でない部分に電位が分担され、分担された部分の電界が高くなることによって生じる不具合を防止できる。
The electric
電界緩和材料4は、未硬化(硬化前)のバインダー2中に粒子が分散された組成物の状態であってもよいし、未硬化のバインダー2と粒子とを含む組成物を硬化させた硬化物の状態であってもよい。電界緩和材料4が、未硬化のバインダー2中に粒子が分散された組成物の状態である場合、組成物中には、バインダー2と粒子の他に、必要に応じて溶媒が含まれていてもよい。溶媒としては、公知のものを用いることができ、バインダー2の種類などに応じて、適宜決定できる。
The electric
次に、本実施形態の電界緩和材料4の製造方法について説明する。
本実施形態の電界緩和材料4は、例えば、未硬化(硬化前)のバインダー2と、非線形抵抗粒子1と、高誘電率粒子3と、必要に応じて含有される溶媒とを公知の方法により混合し、バインダー2中に非線形抵抗粒子1および高誘電率粒子3を分散させる方法により製造できる。このことにより、未硬化(硬化前)のバインダー2中に粒子が分散された組成物の状態の電界緩和材料4が得られる。バインダー2として、主剤と硬化剤とを混合して硬化させる2液混合タイプのものを使用する場合、非線形抵抗粒子1および高誘電率粒子3の含有量は、2液を混合した時点で所定の割合となるようにすればよい。したがって、バインダー2として2液混合タイプのものを使用する場合、非線形抵抗粒子1および高誘電率粒子3を、主剤および硬化剤にそれぞれ分散させてもよい。
組成物の状態の電界緩和材料4は、塗料として用いることができる。組成物の状態の電界緩和材料4は、公知の方法により被形成面に塗布して硬化させる方法により、硬化物である塗膜の状態とすることができる。
Next, a method for producing the electric
The electric
The electric
本実施形態の電界緩和材料4は、電力機器における高電界部位の電界を緩和するために用いることができる。具体的には、例えば、電力機器の所定の位置に、組成物の状態の電界緩和材料4を塗布して硬化させる方法により用いることができる。
本実施形態の電界緩和材料4からなる領域が設けられる電力機器は、特に限定されないが、電界緩和材料4からなる領域と異なる部分に静電容量を有する電力機器であると、本実施形態の電界緩和材料4を用いることによる電界緩和効果が顕著となる。
本実施形態の電界緩和材料4からなる領域が設けられる電力機器としては、例えば、電力ケーブルの接続部およびスイッチギヤなどの円筒形状を有するものであってもよいし、回路素子およびバスバーなどの第1面に高圧電極が備えられ第2面に接地された電極が備えられた円盤形状を有するものであってもよいし、回転機固定子コイルなどであってもよく、特に限定されない。
The electric
The electric power device provided with the region made of the electric
The electric power device provided with the region made of the electric
本実施形態の電界緩和材料4は、バインダー2と、バインダー2中に分散された粒子とを含み、粒子が、電界に対して非線形抵抗特性を有する非線形抵抗粒子1と、高誘電率粒子3とを含む。このため、本実施形態の電界緩和材料4は、高周波数の電圧が印加されることによる電界緩和特性の低下が生じにくい。
The electric
より詳細には、本実施形態の電界緩和材料4は、高誘電率粒子3を含むため静電容量が大きい。このため、60Hzを超える高周波数の交流電圧が印加された場合においても、電界緩和材料4と異なる部分からの静電容量を介する電流の流れと電位降下が生じにくい。したがって、高周波数の電圧が印加されることによる電界緩和特性の低下が生じにくく、高周波数の電圧が印加されても電界緩和材料4による電界緩和効果が効果的に得られる。その結果、所定の位置に電界緩和材料4からなる領域が設けられた電力機器に、インバータ駆動などにより高周波数の電圧が印加された場合においても、電界緩和材料4による電界緩和効果が十分に得られ、電力機器を高電界から保護できる。
More specifically, the electric
図2は、本実施形態の電界緩和材料からなる領域を有する電力機器の一例における回路である。図2において、符号20は、本実施形態の電界緩和材料からなる領域の静電容量の等価回路を示している。図2に示す例における電界緩和材料からなる領域には、非線形抵抗と静電容量とが並列に配置され、それらが直列に4つ接続されている。また、符号21は、電力機器の有する電界緩和材料からなる領域と異なる部分の静電容量の等価回路を示している。
図2に示す回路において、電源から高周波数の交流電圧が印加された場合、本実施形態の電界緩和材料4の静電容量が大きいため、等価回路21に電流が流れにくく、等価回路21での電位降下が生じにくい。
FIG. 2 is a circuit in an example of an electric power device having a region made of the electric field relaxation material of the present embodiment. In FIG. 2,
In the circuit shown in FIG. 2, when a high-frequency AC voltage is applied from the power source, the capacitance of the electric
これに対し、例えば、本実施形態の電界緩和材料4に代えて、高誘電率粒子3を含まない電界緩和材料が用いられている場合、図2に示す回路において、電源から高周波数の交流電圧が印加されると、等価回路21の静電容量に起因するインピーダンスが低下する。そのため、例えば、電源から周波数50Hzあるいは60Hzの交流電圧が印加されている場合と比較して、等価回路21に電流が多く流れ、電位が急激に低下してしまう。その結果、電界緩和材料4からなる領域と異なる部分での電位降下が生じ、電界緩和材料4による電界緩和効果が得られにくくなる。
On the other hand, for example, when an electric field relaxation material that does not contain the high dielectric
本実施形態の電界緩和材料4において、高誘電率粒子3の平均粒径が、非線形抵抗粒子1の平均粒径以下である場合、バインダー2中において、高誘電率粒子3が非線形抵抗粒子1同士の接触を阻害しにくいものとなる。その結果、非線形抵抗粒子1同士の接触による電気的導電パスが形成されやすくなる。よって、非線形抵抗粒子1の非線形抵抗特性による電界緩和効果がより効果的に得られる電界緩和材料4となる。
In the electric
本実施形態の電界緩和材料4において、非線形抵抗粒子1の体積比率が30体積%以上であり、かつ高誘電率粒子3の体積比率が非線形抵抗粒子1の体積比率以下である場合、以下に示す効果が得られる。すなわち、電界緩和材料4全体の体積中に含まれる非線形抵抗粒子1の体積比率が30体積%以上であるので、バインダー2中において、非線形抵抗粒子1同士の接触による電気的導電パスが形成されやすくなる。しかも、電界緩和材料4全体の体積中に含まれる高誘電率粒子3の体積比率が、非線形抵抗粒子1の体積比率以下であるので、バインダー2中において、高誘電率粒子3が非線形抵抗粒子1同士の接触を阻害しにくいものとなる。その結果、非線形抵抗粒子1同士の接触による電気的導電パスがより形成されやすくなる。したがって、非線形抵抗粒子1の非線形抵抗特性による効果がより効果的に得られる電界緩和材料4となる。
In the electric
本実施形態の電界緩和材料4が、室温(27℃)での比誘電率が10〜1000の範囲内である場合、60Hzを超える高周波数の交流電圧が印加された場合においても、電界緩和材料4による電界緩和効果が効果的に得られる。しかも、電界緩和材料4以外の高誘電率でない部分に電位が分担され、分担された部分の電界が高くなることによって生じる不具合を防止できる。
When the electric
本実施形態の電界緩和材料4の電界緩和効果について、図3に示す電力機器モデルを用いて評価した。
図3は、本実施形態の電界緩和材料からなる領域を有する電力機器モデルの例を示した概略断面図である。
The electric field relaxation effect of the electric
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of an electric power equipment model having a region made of the electric field relaxation material of the present embodiment.
図3に示す電力機器モデルは、円筒形状であり、中心に金属の丸棒電極6を有する。丸棒電極6の外周面は、樹脂7で覆われている。樹脂7の外周面には、リング状の2つの電極51、52が、50mmの間隔を空けて平行に設置されている。2つの電極51、52の間に配置されている樹脂7の外面には、電界緩和材料4からなる塗膜が形成されている。
The electric power equipment model shown in FIG. 3 has a cylindrical shape and has a metal
図3に示す電力機器モデルにおいて、丸棒電極6および電極51に周波数1kHz、電圧20kVの交流を印加し、電極52を接地した。そして、比誘電率が50、100、1000である電界緩和材料4からなる塗膜を形成した場合における、電極51の端面からの距離Lに対する電界緩和材料4表面の表面電位をそれぞれ解析した。解析には、COMSOL Multiphysics(COMSOL社製)を用いた。その結果を図4に示す。
In the electric power equipment model shown in FIG. 3, an alternating current having a frequency of 1 kHz and a voltage of 20 kV was applied to the
比誘電率が50である電界緩和材料4からなる塗膜は、以下に示す方法により形成した。すなわち、エポキシ樹脂(商品名:主剤jER828(三菱ケミカル社製)、硬化剤ポリエーテルアミン(三井化学ファイン社製))からなるバインダー2と、平均粒径14μmのSiC粒子からなる非線形抵抗粒子1と、平均粒径1μmのBaTiO3粒子からなる電界に対して非線形の誘電率特性を有する高誘電率粒子3とを、それぞれ所定量用意した。これらを混合して分散させることにより組成物とした。組成物中のバインダー2と非線形抵抗粒子1と高誘電率粒子3との体積比(バインダー2:非線形抵抗粒子1:高誘電率粒子3)は、42:40:18とした。得られた組成物を2つの電極51、52間の樹脂7の外面に塗布して乾燥させることにより、膜厚約1mmの塗膜を得た。
The coating film made of the electric
また、上記と同様にして、比誘電率が4、100、1000である電界緩和材料からなる塗膜を形成した場合における、電極51の端面からの距離Lに対する電界緩和材料表面の表面電位を解析した。その結果を図4に示す。
Further, in the same manner as described above, the surface potential of the surface of the electric field relaxing material with respect to the distance L from the end face of the
図4は、図3に示す電力機器モデルにおける電極の端面からの距離Lと電界緩和材料からなる領域の表面電位との関係を示したグラフである。
図4において、符号8は、電界緩和材料の比誘電率が4である場合の結果である。符号9は、電界緩和材料の比誘電率が50である場合の結果である。符号10は、電界緩和材料の比誘電率が100である場合の結果である。符号11は、電界緩和材料の比誘電率が1000である場合の結果である。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the distance L from the end face of the electrode and the surface potential of the region made of the electric field relaxation material in the electric power equipment model shown in FIG.
In FIG. 4,
図4に示すように、電界緩和材料の比誘電率が50、100、1000である場合、比誘電率が高いほど、高誘電率粒子3を含まない電界緩和材料の比誘電率が4である場合と比較して、電極51の端面からの距離Lに対する表面電位の低下を示す傾斜が緩やかになっている。
これは、電界緩和材料の比誘電率が50、100、1000である場合、1kHzの高周波数の電圧が印加されても、電界緩和材料と異なる部分からの静電容量(図3に示す電力機器モデルでは、樹脂7)を介する電流の流れと電位降下が生じにくく、電界緩和材料による電界緩和効果が効果的に得られたことによるものと推定される。
As shown in FIG. 4, when the relative permittivity of the electric field relaxation material is 50, 100, 1000, the higher the relative permittivity, the higher the relative permittivity of the electric field relaxation material containing no high dielectric
This is because when the relative permittivity of the electric field relaxation material is 50, 100, 1000, even if a high frequency voltage of 1 kHz is applied, the capacitance from a portion different from that of the electric field relaxation material (power equipment shown in FIG. 3). In the model, it is presumed that the current flow and potential drop through the resin 7) are unlikely to occur, and the electric field relaxation effect of the electric field relaxation material is effectively obtained.
また、図4に示すように、電界緩和材料4の比誘電率が1000である場合、最も電界が低い場合の電極51の端面からの距離Lに対する表面電位の低下を示す傾斜(直線)に近似する傾斜となった。このことから、電界緩和材料4の比誘電率が50〜1000である場合、電界緩和材料4による電界緩和効果が得られることが確認できた。
Further, as shown in FIG. 4, when the relative permittivity of the electric
以下に示す方法により、試験体としての電界緩和材料4からなる塗膜を形成した。
すなわち、エポキシ樹脂(商品名:主剤jER828(三菱ケミカル社製)、硬化剤ポリエーテルアミン(三井化学ファイン社製))からなるバインダー2と、平均粒径14μmのSiC粒子からなる非線形抵抗粒子1と、平均粒径1μmのBaTiO3粒子からなる電界に対して非線形の誘電率特性を有する高誘電率粒子3とを、それぞれ所定量用意した。これらを、硬化後の電界緩和材料4からなる塗膜に含まれる非線形抵抗粒子1が40体積%、高誘電率粒子3が18体積%、残部エポキシ樹脂となるように、混合して分散させることにより組成物とした。得られた組成物を厚みが1mmとなるように塗布して乾燥させた。
A coating film made of the electric
That is, a
このようにして得られた電界緩和材料4からなる塗膜について、高圧アンプHAP−10B40(松定プレシジョン社製)、オシロスコープDPO7104(Tektronix社製)、高圧プローブP6015A(Tektronix社製)を用いて、電界と比誘電率との関係を調べた。その結果を図5に示す。
図5は、本実施形態の電界緩和材料の一例における電界と比誘電率との関係を示したグラフである。図5に示すように、BaTiO3粒子からなる高誘電率粒子3を含む電界緩和材料4は、電界が高くなるにつれて非線形に誘電率が上昇する特性を有することが確認できた。
The coating film made of the electric
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the electric field and the relative permittivity in an example of the electric field relaxation material of the present embodiment. As shown in FIG. 5, it was confirmed that the electric
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、樹脂と、樹脂中に分散された粒子とを含み、粒子が、電界に対して非線形抵抗特性を有する非線形抵抗粒子と、高誘電率粒子とを含むことにより、高周波数の電圧が印加されることによる電界緩和特性の低下が生じにくい電界緩和材料を提供することができる。 According to at least one embodiment described above, the resin and the particles dispersed in the resin are included, and the particles include non-linear resistance particles having non-linear resistance characteristics to an electric field and high dielectric constant particles. This makes it possible to provide an electric field relaxation material in which the electric field relaxation characteristics are less likely to deteriorate due to the application of a high frequency voltage.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1…非線形抵抗粒子、2…バインダー、3…高誘電率粒子、4…電界緩和材料、6…丸棒電極、7…樹脂、20、21…等価回路、51、52…電極。 1 ... Non-linear resistance particle, 2 ... Binder, 3 ... High dielectric constant particle, 4 ... Electric field relaxation material, 6 ... Round bar electrode, 7 ... Resin, 20, 21 ... Equivalent circuit, 51, 52 ... Electrode.
Claims (5)
前記粒子が、電界に対して非線形抵抗特性を有する非線形抵抗粒子と、高誘電率粒子とを含む電界緩和材料。 It contains a resin and particles dispersed in the resin.
An electric field relaxation material in which the particles include non-linear resistance particles having non-linear resistance characteristics with respect to an electric field and high dielectric constant particles.
かつ前記高誘電率粒子の体積比率が前記非線形抵抗粒子の体積比率以下である請求項1または請求項2に記載の電界緩和材料。 The volume ratio of the nonlinear resistance particles is 30% by volume or more, and the volume ratio is 30% by volume or more.
The electric field relaxation material according to claim 1 or 2, wherein the volume ratio of the high dielectric constant particles is equal to or less than the volume ratio of the nonlinear resistance particles.
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